DE19723037A1 - Reifendruck-Überwachungssystem - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Überwachung des
Reifendrucks bei einem Kraftfahrzeug, wobei an Achsschenkeln jeweils wenigstens
ein luftbefüllter Reifen angeordnet ist.
Bei herkömmlichen Kraftfahrzeugen wird üblicherweise der Reifendruck manuell,
beispielsweise bei einem Tankstopp gemessen. Dies hat den Nachteil, daß bei nicht
regelmäßiger Messung des Reifendrucks das Fahrzeug mit einem falschen Druck in
den Reifen betrieben wird, was zu erhöhtem Kraftstoffverbrauch und Verschleiß der
Reifen führt. Auch ein gefährlicher Totalausfall eines Reifens wegen Platzens oder
Brennens aufgrund Überhitzung ist möglich.
Zur Verbesserung wurde bereits vorgeschlagen, in dem Reifen einen Drucksensor
anzubringen, der den tatsächlichen Druck ständig überwacht. Dies hat jedoch den
Nachteil, daß ein derartiges System kompliziert und teuer ist, da der mit dem Reifen
gegenüber der Karosserie rotierende Drucksensor mit einem gegenüber der
Karosserie stationären System verbunden werden muß. Dies erfordert einen
entsprechend komplizierten apparativen Aufwand.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine permanente
Überwachung des Reifendrucks ohne komplizierten apparativen Aufwand zur
Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung der obengenannten Art
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 und mit einem Verfahren der
obengenannten Art mit den Schritten des Anspruchs 8 gelöst.
Dadurch, daß auf wenigstens einem Achsschenkel ein Beschleunigungssensor
angeordnet ist, läßt sich die Schwingungscharakteristik des jeweiligen Achsschenkels
bestimmen und aus Abweichungen von einer vorgegebenen Sollcharakteristik der
Schwingung auf einen veränderten Reifendruck schließen.
Durch das Vorsehen einer Auswertvorrichtung, die mit dem bzw. den
Beschleunigungssensor(en) verbunden ist (sind) und den zeitlichen Verlauf der
Beschleunigungswerte des Beschleunigungssensors mit einem vorbestimmten
zeitlichen Verlauf vergleicht, erzielt man auf einfache Weise eine schnelle und
zuverlässige Erkennung von fehlerhaften Abweichungen des Reifendrucks von einem
vorgegebenen Solldruck.
Dadurch, daß der Beschleunigungssensor ein Piezokristall ist, der zwischen dem
Achsschenkel und einem Gewichtselement mit vorbestimmter Masse angeordnet ist,
wobei eine über dem Piezokristall anliegende Spannung abgegriffen wird, erzielt man
ein besonders einfaches System, das wenig zusätzliche Energie verbraucht, da
Verformungen des Piezokristalls selbst Spannungsimpulse entsprechend der
Beschleunigung des Achsschenkels erzeugen, ohne daß ein hoher Aufwand
erforderlich ist.
Der zeitliche Verlauf der Spannung des Piezokristalls wird dabei in vorteilhafter Weise
zur Messung der Schwingungscharakteristik des Achsschenkels verwendet, so daß
ohne Signalumsetzungen unmittelbar von diesem Spannungsverlauf auf fehlerhafte
Reifendrücke geschlossen werden kann.
Dadurch, daß die Auswertvorrichtung mit einer Signalausgabevorrichtung verbunden
ist, die ein Signal ausgibt, wenn der gemessene zeitliche Verlauf der Beschleunigung
um einen vorbestimmten Schwellwert von dem vorbestimmten zeitlichen Verlauf des
Beschleunigungswertes abweicht, erhält man in vorteilhafter Weise ein Warnsystem,
daß eine Bedienungsperson sofort über einen fehlerhaften Reifendruck informiert.
Die Ausgabevorrichtung ist dabei in besonders vorteilhafter Weise ein visuelles Signal
und/oder eine akustische Ausgabevorrichtung.
Zur automatischen Anpassung der erfindungsgemäßen Vorrichtung an
unterschiedliche Ladezustände des Kraftfahrzeuges ist die Auswertvorrichtung mit
einem Sensor bzw. einer Einrichtung verbunden, der bzw. die die Masse und/oder die
Masseveränderung des Kraftfahrzeugs bestimmt. Besonders vorteilhaft kann die
Masse und/oder die Masseverteilung des Kraftfahrzeuges durch Ermittlung der
charakteristischen Fahrgeschwindigkeit ermittelt werden, wie es in der DE 44 19 650 A
beschrieben wird.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren der obengenannten Art sind folgende
Schritte vorgesehen:
- (a) Messen der Schwingungscharakteristik des Achsschenkels,
- (b) Vergleichen der gemessenen Schwingungscharakteristik mit einer vorbestimmten Schwingungscharakteristik,
- (c) Bestimmen der Abweichung der gemessenen Schwingungscharakteristik zur vorbestimmten Schwingungscharakteristik, und
- (d) Abgabe eines Signals, wenn ein vorbestimmter Schwellwert der Abweichung in Schritt (c) überschritten wird.
Dies ermöglicht auf einfache und zuverlässige Weise ohne Teile, die mit dem Reifen
drehen, eine schnelle Bestimmung von fehlerhaften Reifendrücken.
Die zyklische Wiederholung der Schritte (a) bis (d) ermöglicht dabei eine permanente
Überwachung des Reifendrucks.
Der Einfluß einer veränderten Gesamtmasse des Kraftfahrzeugs wird durch
folgenden zusätzlichen Schritt nach Schritt (a) und vor Schritt (b) erzielt:
- (a′) Auswählen einer vorbestimmten Schwingungscharakteristik aus mehreren gespeicherten Schwingungscharakteristiken gemäß der Masse und/oder Masseverteilung des Kraftfahrzeugs.
In vorteilhafter Weise wird die Schwingungscharakteristik als zeitlicher Verlauf einer
Spannung eines zwischen Achsschenkel und einem Gewichtselement vorgesehenen
Piezokristalls bestimmt. Dies hat den Vorteil eines einfachen und kostengünstigen
Systems ohne drehende Teile.
Einzelne Merkmale der Vorrichtung können auch bei dem Verfahren zum Einsatz
kommen und umgekehrt.
Weitere Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben
sich aus den abhängigen Ansprüchen, sowie aus der nachstehenden Beschreibung
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung an Hand der beigefügten
Zeichnungen. Diese zeigen in:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
die an einem Kraftfahrzeug angebracht ist,
Fig. 2 eine schematische Ansicht der Ausführungsform eines
Beschleunigungssensors mit Piezokristall und Gewichtselement, und
Fig. 3 ein Diagramm des zeitlichen Spannungsverlaufes des Piezokristalls von
Fig. 2 bei einer gedämpften Schwingung.
Fig. 1 zeigt beispielhaft in schematischer Ansicht eine in ein Kraftfahrzeug
eingebaute Vorrichtung zur Überwachung des Reifendrucks. An einer Karosse 10 ist
ein Achsschenkel 12 schwenkbar befestigt, dessen anderes Ende mit einer Felge 20
verbunden ist, die einen luftbefüllten Reifen 14 trägt.
Der Achsschenkel 12 stützt sich gegen die Karosserie 10 über einen Stoßdämpfer 18
und eine Feder 16 ab. Wenn das Kraftfahrzeug fährt, schwingt der Achsschenkel
gegenüber der Karosserie unter Einwirkung äußerer Kräfte gegen den Reifen und der
Kräfte von Stoßdämpfer 18 und Feder 16.
Ein Beschleunigungssensor 23 ist auf dem Achsschenkel 12 angeordnet. In der
vorliegenden Ausführungsform besteht der Beschleunigungssensor 23 aus einem
Piezokristall 24 und einem Gewichtselement 26, wobei der Piezokristall 24 zwischen
Achsschenkel 12 und Gewichtselement 26 angeordnet ist.
Der Piezokristall 24 ist mit einer Auswerteinheit 32 verbunden, die die am Piezokristall
erzeugte Spannung abgreift. Die Auswerteinheit 32 ist wiederum mit einer
Ausgabevorrichtung 34 verbunden, die vorliegend eine Signallampe ist.
Bei beschleunigter Bewegung des Achsschenkels 12 wird auch der Piezokristall 24
mit Gewichtselement 26 beschleunigt bewegt. Gemäß der Formel Kraft = Masse *
Beschleu
nigung (F = m * a) wirkt eine der Beschleunigung proportional Kraft F des
Gewichtselements 26 auf den Piezokristall 24. Dies ist durch einen Pfeil F in Fig. 2
angedeutet. Diese Kraft F deformiert den Piezokristall und erzeugt in diesem in
bekannter Weise eine Spannung U. Diese Spannung U ist im wesentlichen
proportional zur Kraft F.
Die in Fig. 2 dargestellte Auswerteinheit 32 mißt somit eine sich zeitlich verändernde
Spannung U, die proportional zur beschleunigten Bewegung des Sensors 23 ist.
Der zeitliche Verlauf dieser Spannung U ist in Fig. 3 schematisch dargestellt. Auf der
x-Achse ist die Zeit und auf der y-Achse die Amplitude der Spannung aufgetragen.
Da die Spannung U proportional zur am Sensor 23 anliegenden Kraft F und die Kraft
F proportional zur Beschleunigung des Sensors 23 und damit des Achsschenkels 12
ist, stellt der zeitliche Verlauf der Spannung U die Schwingungscharakteristik des
Achsschenkels, d. h. Schwingungsfrequenz bzw. -zeit und Abklingzeit der Schwingung
dar.
Die Schwingungscharakteristik ist bestimmt von der Masse des Kraftfahrzeuges, der
Feder 16, bzw. deren Federkonstante, und dem Stoßdämpfer 18. Diese Einflüsse
sind im wesentliche konstant oder verändern sich nur sehr langsam mit der Zeit. Die
Masse des Kraftfahrzeugs hängt natürlich von dem Beladungszustand ab.
Die Schwingungscharakteristik wird aber zusätzlich von einer Federwirkung und einer
Dämpfungswirkung des luftgefüllten Reifens 14 beeinflußt. Dies ist in Fig. 1 durch
Symbole 28 und 30 entsprechend angedeutet. Dieser Einfluß ändert sich
entsprechend bei Änderung des Reifendruckes.
Ein Vergleich einer Sollcharakteristik der Schwingung bei bekanntem Einfluß der
Feder 16, des Stoßdämpfers 18 und der Masse des Kraftfahrzeuges bei einem
bestimmten vorgegeben Reifendruck mit einer gemessenen
Schwingungscharakteristik aus dem zeitlichen Verlauf der Spannung U enthüllt somit
unmittelbar einen falschen Reifendruck, sei es, daß der Druck zu hoch oder zu
niedrig ist.
Dieser Vergleich wird in der Auswertvorrichtung 32 vorgenommen. Wenn
Sollcharakteristik und Istcharakteristik deutlich voneinander abweichen, so gibt die
Auswertvorrichtung 32 ein Signal beispielsweise an eine Lampe 34, deren
Aufleuchten dem Fahrer anzeigt, daß er den Reifendruck kontrollieren sollte.
Diese ständige Überwachung gewährleistet auch eine Früherkennung sowohl von
Reifen- als auch Fahrwerkdefekten (z. B. Feder- und Stoßdämpferdefekte; diese
können vorliegen, wenn ein Signal ausgegeben wird, obwohl der Reifendruck i. O.
ist. Die vorliegende Erfindung kann also auch der Feder- und/oder
Stoßdämpferüberwachung dienen.), bevor es zu einer gefährlichen Fahrsituation
beispielsweise durch einen "Plattfuß" oder ein defektes oder gebrochenes Federbein
oder einen defekten Stoßdämpfer kommt.
Nach jedem manuellen Einstellen des Reifendrucks wird durch eine Kalibrierung der
Federcharakteristik eine Sollwertkurve ermittelt und gespeichert. Die
altersabhängigen Änderungen der Kennlinien von Stoßdämpfer 18 und Feder 16
werden durch regelmäßiges Kalibrieren (in gewissen Grenzen) kompensiert. Dieser
Vorgang ist nicht so häufig durchzuführen, wie bei manueller Überwachung die
manuelle Druckkontrolle durchzuführen wäre.
Jede Abweichung von dem Sollwert entspricht dann einem falschen Reifendruck.
Übersteigt die Abweichung einen gewissen Wert, so leuchtet beispielsweise ein
Warnsignal 34 auf, um dem Fahrer mitzuteilen, daß er bei nächstmöglicher
Gelegenheit den Reifendruck kontrollieren und gegebenenfalls korrigieren sollte.
Darüber hinaus kann auch die Berücksichtigung eines höheren Fahrzeuggewichts
und die Gewichtsverteilung in dieses System integriert werden. Wie in Fig. 1
dargestellt, kann beispielsweise ein Sensor 36 die Auslenkung der Feder 16 in ihrer
Ruheposition bestimmen. Je höher die Beladung ist, desto stärker wird die Feder
bereits im Ruhezustand zusammengedrückt. Die Beladung des Fahrzeugs führt zu
einer Erhöhung des Sollwerts für den Luftdruck und zu einer anderen Auswahl einer
Sollwertcharakteristik.
Bezugszeichenliste
10 Karosserie
12 Achsschenkel
14 Reifen
16 Feder
18 Stoßdämpfer
20 Felge
22 Fahrbahn
23 Beschleunigungssensor
24 Piezokristall
26 Gewichtselement
28 Symbol für Federwirkung des Reifens
30 Symbol für schwingungsdämpfende Wirkung des Reifens
32 Auswertvorrichtung
34 Anzeigevorrichtung
36 Sensor für Fahrzeugmasse
12 Achsschenkel
14 Reifen
16 Feder
18 Stoßdämpfer
20 Felge
22 Fahrbahn
23 Beschleunigungssensor
24 Piezokristall
26 Gewichtselement
28 Symbol für Federwirkung des Reifens
30 Symbol für schwingungsdämpfende Wirkung des Reifens
32 Auswertvorrichtung
34 Anzeigevorrichtung
36 Sensor für Fahrzeugmasse
Claims (13)
1. Vorrichtung zur Überwachung des Reifendrucks bei einem Kraftfahrzeug,
wobei an Achsschenkeln (12) jeweils wenigstens ein luftbefüllter Reifen (14)
angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
auf wenigstens einem Achsschenkel (12) ein Beschleunigungssensor (23)
angeordnet ist, und daß eine Auswertvorrichtung (32) vorgesehen ist, die aus
Signalen des Beschleunigungssensors (23) ein Überwachungssignal des
Reifendrucks bildet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Auswertvorrichtung (32) den zeitlichen Verlauf der Beschleunigungswerte
des Beschleunigungssensors (23) mit einem vorbestimmten zeitlichen Verlauf
vergleicht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Beschleunigungssensor (23) ein Piezokristall (24) ist, der zwischen dem
Achsschenkel (12) und einem Gewichtselement (26) mit vorbestimmter Masse
angeordnet ist, wobei eine an dem Piezokristall (24) anliegende Spannung als
Signal abgegriffen wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
die abgegriffene Spannung als Beschleunigungswert der Auswertvorrichtung
(32) zugeführt wird, die den zeitlichen Verlauf der abgegriffenen Spannung mit
einem vorbestimmten zeitlichen Verlauf vergleicht.
5. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Auswertvorrichtung (32) mit einer Signalausgabevorrichtung (34)
verbunden ist, die ein Signal ausgibt, wenn der gemessene zeitliche Verlauf
der Beschleunigung um einen vorbestimmten Schwellwert von dem
vorbestimmten zeitlichen Verlauf des Beschleunigung abweicht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Ausgabevorrichtung (34) eine Signallampe und/oder eine akustische
Ausgabevorrichtung ist.
7. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Auswertvorrichtung (32) mit einem Sensor (36) verbunden ist, der die
Masse und/oder die Masselagerung des Kraftfahrzeugs bestimmt.
8. Verfahren zur Überwachung des Reifendrucks bei einem Kraftfahrzeug, wobei
an Achsschenkeln jeweils wenigstens ein luftbefüllter Reifen angeordnet ist,
mit folgenden Schritten,
- (a) Messen der Schwingungscharakteristik des Achsschenkels,
- (b) Vergleichen der gemessenen Schwingungscharakteristik mit einer vorbestimmten Schwingungscharakteristik
- (c) Bestimmen der Abweichung der gemessenen Schwingungscharakteristik zur vorbestimmten Schwingungscharakteristik, und
- (d) Abgabe eines Signals, wenn ein vorbestimmter Schwellwert der Abweichung in Schritt (c) überschritten wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Schritte (a) bis (d) zyklisch wiederholt werden.
10. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 8 oder 9,
gekennzeichnet durch folgenden zusätzlichen Schritt nach Schritt (a) und vor
Schritt (b),
- (a′) Auswählen einer vorbestimmten Schwingungscharakteristik aus mehreren fest gespeicherten oder erfaßten Schwingungscharakteristiken gemäß der Masse und/oder Masseverteilung des Kraftfahrzeugs.
11. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 8 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Schwingungscharakteristik als zeitlicher Verlauf einer Spannung eines
zwischen Achsschenkel und einem Gewichtselement vorgesehenen
Piezokristalls bestimmt wird.
12. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 8 bis 11,
gekennzeichnet durch den folgenden zusätzlichen Schritt vor Schritt (a),
(a0) Ermittlung der vorbestimmten Schwingungscharakteristik durch
Kalibrieren.
13. Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß
Schritt (a0) vor dem Beginn einer Fahrt und/oder während einer Fahrt
und/oder nach einer manuellen Einstellung des Reifendrucks erfolgt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19723037A DE19723037A1 (de) | 1996-06-07 | 1997-06-02 | Reifendruck-Überwachungssystem |
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---|---|---|---|
DE19622949 | 1996-06-07 | ||
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19723037A1 true DE19723037A1 (de) | 1997-12-18 |
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ID=7796429
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19723037A Ceased DE19723037A1 (de) | 1996-06-07 | 1997-06-02 | Reifendruck-Überwachungssystem |
Country Status (1)
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