DE19645897B4 - Fahrzeug mit den Rädern zugeordneten Lagegebern - Google Patents

Abstract

Fahrzeug mit
– zumindest vier an zwei Achsen angeordneten Rädern, die relativ zum Fahrzeugaufbau in Richtung einer Aufbau-Hochachse federbar und mit aufblasbaren Reifen versehen sind und
– den Rädern zugeordneten Lagegebern, deren Signale die jeweiligen Abstände zwischen Radmitte und Aufbau in Richtung der Aufbau-Hochachse wiedergeben bzw. zu ermitteln gestatten, dadurch gekennzeichnet, dass
– für jedes Rad (1 bis 4) zeitliche Mittelwerte für den Abstand (X₁ bis X₄) und aus den Mittelwerten dreier Räder an zwei Achsen eine Sollmittellage (z.B. X_{1 soll}) eines weiteren Rades ermittelt werden, und
– ein Warnsignal für ungleichen Reifendruck erzeugt wird, wenn die Ist-Mittellage (z.B. X₁) von dem zugehörigen Sollwert (X_{1 soll}) um mehr als eine vorgegebene Toleranz abweicht.

Description

• ie Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit zumindest vier an zwei Achsen angeordneten Rädern, die relativ zum Fahrzeugaufbau in Richtung einer Hochachse des Aufbaus federbar sind und mit aufblasbaren Reifen versehen sind, und mit den Rädern zugeordneten Lagegebern, deren Signale die jeweiligen Abstände zwischen Radmitte und Aufbau in Richtung der Hochachse wiedergeben bzw. zu ermitteln gestatten.
• Derartige nicht spurgebundene Kraftfahrzeuge sind grundsätzlich bekannt. Die Lagegeber können beispielsweise die Federhübe der Räder überwachen und den Rädern zugeordnete Stoßdämpfer auf erhöhte Dämpferwirkung stellen, wenn große Federhübe auftreten, wie sie für schlechte Fahrbahnen typisch sind.
• Außerdem können die Lagegeber bei Fahrzeugen mit Niveauregulierung bzw. mit veränderbarem Bodenabstand zur Steuerung der den Rädern zugeordneten Abstützaggregate herangezogen werden.
• In diesem Zusammenhang ist es aus der DE 39 20 165 A1 bekannt, zu überprüfen, ob ein Fahrzeugrad in seiner Höhenlage deutlich von einer virtuellen Ebene abweicht, die durch die Lage dreier anderer Räder an zwei Achsen vorgegeben wird und beispielsweise jeweils die Radmitten enthält. Bei extremer Abweichung eines Rades von einer solchen Ebene wird bei vorgegebenen Fahrzuständen von einer Lagekorrektur des Fahrzeugaufbaus abgesehen. Hier wird berücksichtigt, daß die genannten Abweichungen typischerweise auftreten, wenn das Fahrzeug mit einem Rad über eine starke Erhöhung, z.B. eine Bordsteinkante, Ober über eine ausgeprägte Bodensenke fährt. In solchen Fällen ist es in der Regel unzweckmäßig, korrigierend in eine automatische Niveauregulierung einzugreifen.
• Aus der DE-OS 23 47 793 ist es bekannt, bei einer Federanordnung mit Niveauregelung extreme Höhenabweichungen eines Rades von einer durch die übrigen Räder vorgegebenen Ebene bei der Steuerung der Tragkraftverteilung der Räder zu berücksichtigen.
• Bei diesen bekannten Systemen wird die Tatsache ausgenutzt, daß die Lage einer Ebene durch drei voneinander beabstandete, miteinander die Eckpunkte eines (echten) Dreieckes bildende Punkte bestimmt wird. Dementsprechend wird durch die Lage dreier Räder an zwei Achsen relativ zum Fahrzeugaufbau eine Ebene definiert, mit der Möglichkeit der Überprüfung, ob das weitere Rad bzw. weitere Räder eine zu dieser Ebene passende Lage einnehmen.
• Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine neue Möglichkeit der Auswertung der Signale der Lagegeber aufzuzeigen.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass für jedes Rad zeitliche Mittelwerte für den Abstand zwischen Rad und Aufbau und aus den Mittelwerten dreier Räder an zwei Achsen eine Soll-Mittellage eines weiteren Rades ermittelt werden, und dass ein Warnsignal für ungleichen Reifendruck erzeugt wird, wenn die Ist-Mittellage des weiteren Rades um mehr als eine vorgegebene Toleranz von der Soll-Mittellage abweicht.
• Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Tatsache zu nutzen, dass auf einer ebenen Fahrbahn die Radmitten der Räder zweier Achsen in einer Ebene liegen müssen, vorausgesetzt, dass die Räder sowie deren Reifen achsweise gleichartig sind und gleichen Luftdruck haben. Die relative Lage dieser Ebene zum Aufbau des Fahrzeugs lässt sich aus den Signalen der Lagegeber ermitteln. Da die genannte Ebene bereits durch die Lage dreier Räder an zwei Achsen festgelegt ist, lässt sich aus den Lagen dieser drei Räder für das vierte Rad eine Solllage ermitteln, die dieses Rad einnehmen müsste. Größere Abweichungen der Ist- von der Solllage deuten mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit auf ungleichen Luftdruck in den Rädern hin.
• Zwar kann in der Praxis mit der exakt ebenen Fahrbahn nur selten gerechnet werden. Jedoch darf in der Regel davon aus gegangen werden, daß Fahrbahnunebenheiten durch zeitliche Mittelung der Signale der Lagegeber ausgeglichen werden können, d.h. die Fahrbahn läßt sich durch die genannte Mittelwertbildung rechnerisch „einebnen", so daß im Ergebnis ungleicher Luftdruck an der Bereifung der Räder einer Achse feststellbar bleibt.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Mittelwertbildung dadurch zuverlässiger gestaltet werden, daß die Signale der Lagegeber erst oberhalb einer vorzugebenden Grenzgeschwindigkeit ausgewertet werden, welche in der Regel nur bei vergleichsweise guten Fahrbahnen erreicht oder überschritten wird.
• Neben einer Erhöhung der Meßgenauigkeit wird damit berücksichtigt, daß ungleicher Luftdruck der Bereifung einer Achse erst bei höheren Fahrgeschwindigkeiten einen negativen Einfluß auf die Fahrsicherheit hat.
• Indem nun ein Warnsignal auch erst oberhalb eines vorgegebenen Schwellwertes der Geschwindigkeit erzeugt werden kann, kann der Fahrer gegebenenfalls ohne Irritierung durch ein Warnsignal mit maßvoller Geschwindigkeit eine Tankstelle bzw. Werkstatt anfahren, um den Luftdruck der Reifen zu korrigieren bzw. einen Radwechsel vorzunehmen.
• Im übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Erläuterung der Zeichnung verwiesen, anhand der besonders vorteilhafte Varianten der Erfindung beschrieben werden.
• Dabei zeigt
• 1 eine schematisierte Darstellung eines zweiachsigen Fahrzeuges mit vier Rädern, die eine Lage in einer gemeinsamen Radebene einnehmen, und
• 2 eine ähnliche Darstellung, wobei jedoch ein Rad aufgrund eines Reifenschadens eine vergleichsweise tiefe Lage einnimmt.
• Gemäß 1 besitzt ein nicht näher dargestelltes Fahrzeug Vorderräder 1 und 2 sowie Hinterräder 3 und 4, wobei im dargestellten Beispiel davon ausgegangen wird, daß die Spurweite der Vorderräder 1 und 2 identisch mit der Spurweite der Hinterräder 3 und 4 ist. Des weiteren besitzt das Fahrzeug einen Aufbau, von dem lediglich eine Aufbauebene 5 dargestellt ist. Die Räder 1 bis 4 sind gegenüber dem Aufbau durch nicht dargestellte Federaggregate abgestützt, denen Lagegeber 6 bis 9 zugeordnet sind, deren Signale den jeweiligen Abstand X₁ bis X₄ der Radmitten gegenüber der Aufbauebene 5 in Richtung einer Aufbauhochachse wiedergeben.
• Im Beispiel der 1 mögen die Reifen der Räder 1 bis 4 jeweils korrekten Luftdruck aufweisen. Dies ist gleichbedeutend damit, daß die Vorderräder 1 und 2 einerseits und die Hinterräder 3 und 4 andererseits gleiche Reifendrücke haben.
• Außerdem wird in 1 davon ausgegangen, daß die Räder 1 bis 4 auf Spurstreifen 10 und 11 stehen bzw. rollen, die in einer gemeinsamen Ebene enthalten sind.
• Aufgrund der achsweise gleichen Reifendrücke müssen dann die Radmitten der Räder 1 bis 4 in einer gemeinsamen Radmittenebene 13 liegen. In Relation zu der Aufbauebene 5 läßt sich die Lage der Radmittelebene 13 in 1 durch ein beliebiges Tripel der Werte X₁ bis X₄ angeben, und zwar unabhängig von der Lage der Aufbauebene 5 relativ zu der Ebene der Spurstreifen 10 und 11.
• Die Tatsache, daß die Radmitten der Räder 1 bis 4 im Beispiel der 1 in einer gemeinsamen Radmittenebene 13 liegen und die Lage dieser Ebene 13 relativ zur Aufbauebene 5 durch ein beliebiges Tripel der Abstände X₁ bis X₄ bestimmt ist, führt dazu, daß aus den Abständen von drei Rädern gegenüber der Aufbauebene 5 ein Sollwert des Abstandes für das jeweils vierte Rad ermittelt werden kann, wobei gilt x1soll = Svh (X3 – X4) + x2 X2soll = Svh (X4 – X3) + x1 X3soll = Shv (X1 – X2) + x4 X4soll = Shv (X2 – x1) + X3
• Hierbei ist S_vh das Verhältnis der Spurweiten der Räder 1 und 2 sowie der Räder 3 und 4 und S_hv das entsprechende Verhältnis der Räder 3 und 4 sowie der Räder 1 und 2.
• Die 2 zeigt nun die Verhältnisse, die sich ergeben, wenn lediglich die Reifen der Räder 2 bis 4 korrekten Luftdruck haben, der Reifen des Rades 1 jedoch einen deutlich zu geringen Luftdruck aufweist. Wenn nun die Räder 1 bis 4 wiederum auf den in einer gemeinsamen Ebene enthaltenen Fahrspuren 10 und 11 stehen bzw. rollen, können die Radmitten der Räder 2 bis 4 in der gemeinsamen Radmittenebene 13 liegen. Dagegen liegt die Radmitte des Rades 1 unterhalb der Radmittenebene 13.
• Im Ergebnis weicht also der tatsächliche Wert X₁ des Abstandes zwischen der Radmitte des Rades 1 und der Aufbauebene 5 deutlich von dem Sollwert X_{1 so ll} ab, welcher sich ergäbe, wenn der Reifen des Rades 1 gleichen Luftdruck wie der Reifen des Rades 2 hätte.
• Analoge Verhältnisse ergeben sich, wenn in 2 jeweils drei beliebige Räder unter den Rädern 1 bis 4 ausgewählt und eine die Mitten dieser ausgewählten Räder enthaltende Radmittenebene betrachtet wird. Die Istlage des jeweils verbleibenden vierten Rades liegt dann deutlich außerhalb der Radmittenebene für die drei anderen Räder.
• Im Fahrbetrieb eines Fahrzeuges werden die von den Rädern 1 bis 4 durchlaufenen Spurstreifen 10 und 11 nur selten exakt eine gemeinsame Ebene bilden. Deshalb ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß jeweils zeitliche Mittelwerte für die Werte X₁ bis X₄ gebildet werden. Aus den Mittelwerten für drei beliebige Räder unter den Rädern 1 bis 4 kann dann jeweils ein gemittelter Sollwert berechnet und mit dem tatsächlichen Mittelwert für den Abstand des verbleibenden Rades von der Aufbauebene verglichen werden, um feststellen zu können, ob alle Räder 1 bis 4 korrekten Reifenluftdruck haben.
• Damit kann dann gegebenenfalls ein Warnsignal erzeugt werden.
• Vorzugsweise ist vorgesehen, daß die Signale X₁ bis X₄ nur oberhalb einer Mindestgeschwindigkeit zur Erzeugung eines eventuellen Warnsignales für fehlerhaften Reifenluftdruck ausgewertet werden. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, daß die vorbeschriebenen Abfragen nur bei Fahrt auf relativ guten Fahrwegen erfolgen und darüber hinaus die Mittelwertbildung wirksam durchgeführt wird.
• Zur Erzeugung des Warnsignales brauchen die Lagegeber 6 bis 9 lediglich mit der Eingangsseite eines Rechners 14 ausreichender Kapazität verbunden zu sein. Dieser Rechner 14 ist außerdem eingangsseitig mit einem Signalgeber 15 für die Fahrgeschwindigkeit (Tachometer) verbunden. Ausgangsseitig steuert der Rechner 14 eine Warnanzeige 16, die akustische und/oder optische Signale erzeugen kann.
• In der Regel ist ein derartiger Rechner 14 im Fahrzeug ohnehin bereits für andere Zwecke vorhanden. In diesem Falle ist es also lediglich notwendig, dem vorhandenen Rechner auch die oben beschriebene Auswertung der Signale X₁ bis X₄ der Lagegeber 6 bis 9 zu übertragen.
• Unter der Voraussetzung, daß die Reifen aller Räder 1 bis 4 korrekten Luftdruck haben, kann das erfindungsgemäße System auch dazu benutzt werden, die korrekte Funktion der Lagegeber 6 bis 9 zu überprüfen. Da bei korrektem Reifenluftdruck die Radmitten der Räder 1 bis 4 im zeitlichen Mittel auf guter Fahrbahn und erhöhter Geschwindigkeit in einer gemeinsamen Radmittenebene 13 liegen müssen, ist in diesem Fall die Erzeugung eines Warnsignales durch die Warnanzeige 16 ein Hinweis darauf, daß einer der Lagegeber 6 bis 9 fehlerhaft arbeitet.
• Bei der Erfindung ist die Lage der Aufbauebene 5 relativ zur Ebene der Fahrspuren 10 und 11 ohne Bedeutung; in den 1 und 2 sind dementsprechend unterschiedliche Lagen der Ebene 5 dargestellt. Die Ebene 5 dient lediglich als Bezugsebene für die Abstände X₁ bis X₄.

Claims (2)

1. Fahrzeug mit – zumindest vier an zwei Achsen angeordneten Rädern, die relativ zum Fahrzeugaufbau in Richtung einer Aufbau-Hochachse federbar und mit aufblasbaren Reifen versehen sind und – den Rädern zugeordneten Lagegebern, deren Signale die jeweiligen Abstände zwischen Radmitte und Aufbau in Richtung der Aufbau-Hochachse wiedergeben bzw. zu ermitteln gestatten, dadurch gekennzeichnet, dass – für jedes Rad (1 bis 4) zeitliche Mittelwerte für den Abstand (X₁ bis X₄) und aus den Mittelwerten dreier Räder an zwei Achsen eine Sollmittellage (z.B. X_{1 soll}) eines weiteren Rades ermittelt werden, und – ein Warnsignal für ungleichen Reifendruck erzeugt wird, wenn die Ist-Mittellage (z.B. X₁) von dem zugehörigen Sollwert (X_{1 soll}) um mehr als eine vorgegebene Toleranz abweicht.
2. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelwerte (X₁ bis X₄) nur oberhalb einer vorgegebenen Mindestgeschwindigkeit des Fahrzeugs ausgewertet werden.