DE4330617A1 - Verfahren zur Bestimmung des Reifenluftdrucks von Fahrzeugrädern - Google Patents
Verfahren zur Bestimmung des Reifenluftdrucks von FahrzeugrädernInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
- B60C23/00—Devices for measuring, signalling, controlling, or distributing tyre pressure or temperature, specially adapted for mounting on vehicles; Arrangement of tyre inflating devices on vehicles, e.g. of pumps or of tanks; Tyre cooling arrangements
- B60C23/06—Signalling devices actuated by deformation of the tyre, e.g. tyre mounted deformation sensors or indirect determination of tyre deformation based on wheel speed, wheel-centre to ground distance or inclination of wheel axle
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein derartiges Verfahren ist aus der DE 29 05 931 C be
kannt. Dabei wird ein Frequenzbereich von 0 bis 3 Hz
(unterer Frequenzbereich) und von 3 bis 20 Hz (oberer
Frequenzbereich) betrachtet. Der untere Frequenzbereich
ist für Schwingungen des Fahrzeugaufbaus, der obere Fre
quenzbereich für Schwingungen des Rad-/Aufbausystems cha
rakteristisch. Die Bestimmung des Reifenluftdrucks aus
den Ausgangssignalen des Beschleunigungssensors in dem
Frequenzbereich von deutlich unter 50 Hz bereitet inso
weit Probleme, als dabei eine Aussage über den Reifen
luftdruck allein nicht zu gewinnen ist. Vielmehr spielt
auch das Verhalten der Stoßdämpfer eine Rolle.
Um zwischen dem Einfluß des Reifenluftdrucks und dem des
zugehörigen Stoßdämpfers zu unterscheiden, ist es notwen
dig, entweder zwei Auswerteschaltungen für das Ausgangs
signal eines Bewegungssensors vorzusehen, mit denen der
untere und der obere Frequenzbereich analysiert wird,
oder aber mit zwei Bewegungssensoren pro Rad zu arbeiten,
von denen einer an einer dem zu überwachenden Rad nahe
liegenden Stelle der Fahrzeugkarosserie und der andere an
einem tragenden Bauteil des Rades angeordnet ist.
Ferner ist aus der DE 40 09 540 A1 ein weiteres Verfahren
der eingangs genannten Art bekannt, mit dem die Eigenfre
quenzen der Radvertikalbewegungen unter Berücksichtigung
der maximalen Schwingungsamplituden und aus dem Eigenfre
quenzen die Federraten der einzelnen Räder ermittelt wer
den. Aus der jeweiligen Federrate wird unter Berücksich
tigung fahrzeugspezifischer Meßdaten, wie Beladung, Fahr
zeuggeschwindigkeit, Schräglaufwinkel, Sturzwinkel und
dgl. auf den Luftdruck in dem Reifen geschlossen. Auch
dieses Verfahren ist, wie das vorgenannte, besonders auf
wendig, da es zusätzliche Sensorik oder aber den Einsatz
von Simulationsmodellen erfordert, bei denen unter Zu
grundelegen weiterer Informationen, wie Reifentemperatur,
Außentemperatur, Betriebszeit und Bremsenbetätigung, die
zu bestimmenden Meßgrößen festgelegt werden.
Beiden Verfahren gemeinsam ist, daß sie trotz des hohen
Aufwands relativ ungenau sind, da erfahrungsgemäß zusätz
liche Einflußgrößen das Ergebnis bestimmen, die ihrer
seits nicht oder nicht mit hinreichender Genauigkeit be
stimmbar sind. Dies zeigt sich in völlig unterschiedli
chen Aussagen über den Reifenluftdruck bei aufeinander
folgenden Meßzyklen ohne daß hierfür tatsächlich eine Än
derung des Reifenluftdrucks vorliegt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
der eingangs genannten Art zu schaffen, das mit geringem
Aufwand eine präzise Aussage über den tatsächlichen Rei
fenluftdruck ermöglicht.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die kennzeichnen
den Merkmale des Patentanspruchs 1.
Es hat sich gezeigt, daß in dem angegebenen Frequenzbe
reich von ca. 70 bis 120 Hz eine Resonanzschwingung auf
treten kann, deren Mittenfrequenz (Resonanzfrequenz) al
lein vom Reifenluftdruck abhängt. Ursache hierfür ist die
Gürtelschwingung des Fahrzeugreifens. Die Frequenz dieser
Schwingung ist allein durch die Masse des Reifengürtels
und den Reifenluftdruck bestimmt. Da diese wesentlich
geringer als die Masse des Fahrzeugrads ist, ergibt sich
der angegebene Frequenzbereich. Da Stoßdämpfer lediglich
für niederfrequente Schwingungen wirksam sind, - typische
Frequenzen liegen im Bereich der Eigenschwingungen des
Fahrzeugaufbaus und betragen wenige Hz - ergibt sich, be
dingt durch den großen Frequenzabstand, daß der Einfluß
des Stoßdämpfers auf den angegebenen Frequenzbereich mit
Sicherheit ausgeschlossen werden kann.
Voraussetzung für das Auftreten der angegebenen Resonanz
schwingung ist eine Anregung mit dieser Frequenz. Für das
Ergebnis ist dabei nicht die maximale Amplitude der Reso
nanzschwingung, sondern lediglich ihre Mittenfrequenz
maßgeblich. Damit ergibt sich, daß das Ergebnis frei von
weiteren Einflußgrößen ist, die beispielsweise im Falle
der DE 40 09 540 A1 schwer abzuschätzen sind.
Als einzige Variable für das Ergebnis ist die Masse des
Reifengürtels anzunehmen. Da diese für verschiedene
Reifentypen unterschiedlich sein kann, ist es daher
vorteilhaft, die Mittenfrequenz auf den Reifentyp zu be
ziehen. Wird die Mittenfrequenz mit einer für den Reifen
typ charakteristischen Tabelle verglichen, so läßt sich
damit unmittelbar der jeweilige Reifenluftdruck bestim
men.
Anhand der Zeichnung ist die Erfindung weiter erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 ein Modell zur Erläuterung des für die Erfindung
maßgeblichen Zusammenhangs der Schwingungen von
Rad, Radgürtel und Aufbau eines Kraftfahrzeugs
Fig. 2 das Schwingungsspektrum eines Fahrzeugrads und
Fig. 3 eine Tabelle für die Bestimmung des Reifenluft
drucks.
Fig. 1 zeigt als Modell ein einfaches Zwei-Massen-
Schwingsystem, wobei die Masse m₁ die Radmasse ein
schließlich anteiliger Fahrwerksbauteile und die Masse m₂
ein Gürtelmassestück des Reifens darstellt. Die weiteren
Parameter sind die Aufbaufeder c₁, der Stoßdämpfer b₁,
die durch den Reifenluftdruck gebildete Feder c₂, die
Reifendämpfung b₂ und eine (nicht starre) Kopplung an die
Straße c₃. Die Ortskoordinaten der Radachse sind z₀, des
Reifengürtelstücks z₁ und die der Straße z (Anregung).
Unter Zugrundelegen folgender Parameter
c₁ = 20000 N/m
m₁ = 40 kg
b₁ = 1000 N×s/m
m₂ = 0,9 kg
b₂ = 150 N×s/m
m₁ = 40 kg
b₁ = 1000 N×s/m
m₂ = 0,9 kg
b₂ = 150 N×s/m
läßt sich das für einen konkreten Anwendungsfall ermit
telte Beschleunigungsspektrum in Übereinstimmung bringen
mit dem sich theoretisch ergebenden Verlauf. Das Spektrum
wird mit Hilfe eines Bewegungssensors gewonnen, der in
der Nähe der Radachse oder am unteren Stoßdämpferende
sitzt (nicht dargestellt) und der ein Maß für die Verti
kalbewegung des Fahrzeugrades oder der Radachse liefert.
Es kann sich dabei um einen Weg-, Geschwindigkeits- oder
Beschleunigungssensor handeln, aus dessen Ausgangssignal
ggf. durch Differentiation ein Schwingungsspektrum gewon
nen wird.
Dieses Schwingungsspektrum ist in Fig. 2 für ein Be
schleunigungssensor dargestellt und für den Fall einer
Schwellenüberfahrt für verschiedene Reifenluftdrucke ge
wonnen. Der Wert des jeweiligen Reifenluftdrucks ist für
jede der Kurven angegeben. Er schwankt zwischen 1,0 und
3,0 bar.
Damit ergibt sich ein Zusammenhang zwischen der Mitten
frequenz der zwischen ca. 70 und 120 Hz auftretenden
Resonanzschwingung, wie er in Fig. 3 wiedergegeben ist.
Darin ist die Mittenfrequenz als Funktion des Reifenluft
drucks wiedergegeben. Dieser funktionelle Zusammenhang
ist in einer Tabelle hinterlegt. Er kann auch im Rahmen
einer Fuzzy-Logik eingesetzt werden.
Die Verschiebung der Resonanzfrequenz der Gürtelschwin
gung bietet ein Kriterium, den Reifenluftdruck absolut
aus dem Einzel-Bewegungssignal eines Rades zu ermitteln.
Der mögliche Einfluß des Reifentyps auf das Ergebnis ist,
wie Versuche gezeigt haben, gering, da die Gürtelmasse,
zumindest bei in etwa gleicher Reifengröße etwa den
gleichen Wert unabhängig vom Reifentyp bzw. -Hersteller
besitzt. Für das jeweilige Fahrzeug bedeutet dies, daß
nur ein von der Norm stark abweichender Reifentyp als
Einflußgröße in das Ergebnis für den Wert des
Reifenluftdrucks eingeht.
Claims (2)
1. Verfahren zur Bestimmung des Reifenluftdrucks von
Fahrzeugrädern, mit einem Sensor für die Vertikalbe
wegung des Rades und mit einer Auswerteschaltung,
der das Ausgangssignal des Sensors zugeführt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal hin
sichtlich der Frequenzanteile untersucht wird, die
über 50 Hz liegen und daß bei einer relativen Ver
größerung des Ausgangssignals in dem Bereich zwi
schen 60 und 120 Hz die Mittenfrequenz bestimmt
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Mittenfrequenz mit einer für den Reifentyp
charakteristischen Tabelle verglichen wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934330617 DE4330617A1 (de) | 1993-09-09 | 1993-09-09 | Verfahren zur Bestimmung des Reifenluftdrucks von Fahrzeugrädern |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19934330617 DE4330617A1 (de) | 1993-09-09 | 1993-09-09 | Verfahren zur Bestimmung des Reifenluftdrucks von Fahrzeugrädern |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE4330617A1 true DE4330617A1 (de) | 1995-03-16 |
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ID=6497300
Family Applications (1)
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DE19934330617 Withdrawn DE4330617A1 (de) | 1993-09-09 | 1993-09-09 | Verfahren zur Bestimmung des Reifenluftdrucks von Fahrzeugrädern |
Country Status (1)
Country | Link |
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