DE60014392T2

DE60014392T2 - Verfahren und system zum steuern des verhaltens eines fahrzeuges, kontrolliert durch seinen reifen

Info

Publication number: DE60014392T2
Application number: DE60014392T
Authority: DE
Inventors: Renato Caretta; Riccardo Cesarini; Federico Mancosu
Original assignee: Pirelli Pneumatici SpA; Pirelli SpA
Current assignee: Pirelli and C SpA; Pirelli Tyre SpA
Priority date: 1999-07-30
Filing date: 2000-07-18
Publication date: 2006-02-02
Anticipated expiration: 2020-07-19
Also published as: JP2003505296A; ES2230131T3; DE60014392D1; EP1202867A1; EP1202867B1; KR100689214B1; BR0012893A; EP1449684A3; EP1449684A2; CN1213880C; DE60037685T2; AR024961A1; WO2001008908A1; AR052708A2; KR20020035568A; DE60037685D1; TR200200244T2; EP1449684B1; ATE277783T1; CN1433360A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und ein System zum Überwachen der Betriebsbedingungen eines an einem Fahrzeug angebrachten Reifens.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Möglichkeit, automatisch oder vom Fahrer betätigt oder gesteuert an dem Fahrzeugantriebs- und/oder Steuersystem Handlungen vorzunehmen, um das Verhalten des Fahrzeugs in Übereinstimmung mit Messungen zu modifizieren, die an dem Reifen oder an dem Rad ausgeführt werden.
Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen zum Messen von charakteristischen Parametern, wie dem Druck und der Temperatur in einem Reifen, bekannt.
Die Patentanmeldung EP 887.211 beschreibt ein Reifenüberwachungssystem mit einem innerhalb des Reifens angeordneten Sensor, das in der Lage ist, einen elektrischen Impuls zu erzeugen, wenn der Sensor durch die Aufstandsfläche hindurchgeht, die von dem Kontakt des Reifens mit dem Boden während der Drehung gebildet wird. Das System nach diesem Patent hat ferner Einrichtungen zum Messen des Verhältnisses aus der Dauer des elektrischen Impulses und der Umdrehungsdauer des Reifens sowie Einrichtungen zum Übertragen des Verhältnisses an eine Verarbeitungseinheit in dem Fahrzeug.
Insbesondere ist der Sensor in der Lauffläche des Reifens so angeordnet, dass der elektrische Impuls eine erste Spitze an dem Punkt hat, an dem er in die Aufstandsfläche eintritt, sowie eine zweite Spitze an dem Punkt, an dem er die Aufstandsfläche verlässt.
Nach der Lehre dieses Patents kann das Verhältnis aus der Zeit, die zwischen den beiden Spitzen vergeht, und aus der Zeit für eine vollständige Reifenumdrehung dazu verwendet werden, den Grad des Abflachens des Reifens während des Betriebs des Fahrzeugs zu ermitteln.
Der Grund dafür besteht darin, dass der Sensor den Eintrittsaugenblick in die Aufstandsfläche und den Austrittsaugenblick aus dieser Fläche erfasst. Es ist somit möglich, die Länge dieses Bereichs zu erfassen, wenn die Winkelgeschwindigkeit des Reifens und sein Radius bekannt sind. Die Länge der Aufstandsfläche wird dann in Bezug zu dem Abflachen des Reifens gesetzt, was ein kritischer Parameter des Reifens im Einsatz, insbesondere bei Reifen für Schwerlastfahrzeuge ist.
Die Patentanmeldung EP 689.950 beschreibt ein anderes Verfahren zum Überwachen von Parametern eines Reifens, wie seinem Druck und seiner Temperatur. Insbesondere wird eine programmierbare elektronische Vorrichtung mit Eigenenergie verwendet, die an der Innenfläche eines Reifens oder an seiner Montagefelge angeordnet ist. Die Vorrichtung kann dazu verwendet werden, den Druck, die Temperatur und die Anzahl der Umdrehungen des Reifens zu überwachen und zu speichern, und kann einen Dehnungsmesser, dessen Ausgangssignal die Biegung der Innenfläche des Laufflächenbandes misst, oder einen Beschleunigungsmesser aufweisen, der die Stärke der Beschleunigung misst, der das Laufflächenband unterliegt. Zusätzlich wird die Vorrichtung durch ein externes Signal mit Radiofrequenzen aktiviert und überträgt ein Alarmsignal, wenn eine vorgegebene Grenze der gemessenen Werte überschritten wird.
Es sind auch Verfahren zum Messen von Verformungen des Laufflächenbandes eines Reifens während der Bewegung und zum Übertragen auf einem Empfänger bekannt, der sich an dem Fahrzeug befindet.
Die Patentanmeldung WO 93.25400 beschreibt einen Sensor, der in dem Laufflächenband eines Reifens angeordnet und in der Lage ist, ein Signal direkt abhängig von den vorstehend erwähnten Verformungen zu senden, und der einen Schwingkreis aufweist, der mit einer vorgegebenen charakteristischen Frequenz oszilliert. Diese Resonanzfrequenz wird von den Verformungen des Laufflächenbandes während der Bewegung beeinflusst, und der Sensor sendet elektromagnetische Wellen proportional zu diesen Änderungen der Resonanzfrequenz. Diese elektrischen Wellen werden von einer Verarbeitungseinheit empfangen, die mit einem Empfänger verbunden ist, der sich innerhalb des Fahrzeugs befindet.
Das US-Patent 5,247,831, das dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entspricht, beschreibt ein Verfahren zum Überwachen des Verhaltens der Aufstandsfläche eines Reifens während des Betriebs des Fahrzeugs, um den Antrieb des Fahrzeugs zu optimieren. Insbesondere ist in das Laufflächenband ein piezoelektrischer Sensor eingesetzt, der aus Längsstreifen aus piezoresistivem Kautschuk besteht. Dieser Sensor ist in der Lage, die Verformungen des Laufflächenbandes zu messen, da diese Streifen ihren elektrischen Widerstand als Funktion dieser Verformungen ändern.
Bekannt sind auch Verfahren und Vorrichtungen zum Einwirken auf das Fahrzeugantriebs- und/oder Steuersystem, insbesondere auf Vorrichtungen, die die Aufhängungssysteme des Fahrzeugs steuern, um so sein Verhalten entsprechend der Informationen zu steuern, die von den Achsen des Fahrzeugs oder von den Naben der Räder erhalten werden.
Die Veröffentlichung "Ein Verfahren zur Bewertung der seitlichen Stabilität von Fahrzeugen und Reifen" von der Società Pneumatici Pirelli S.p.A., präsentiert auf der "International Automobile Tire Conference" in Toronto, Kanada, am 22. Oktober 1974, veranschaulicht ein Verfahren zum Messen des dynamischen Verhaltens des Fahrzeugs als Funktion der Kräfte, die von verschiedenen Arten von Reifenanordnungen und den verschiedenen Bedingungen der Straßenfläche entwickelt werden.
Die Veröffentlichung bezieht sich hauptsächlich auf drei Kräfte, die das dynamische Verhalten eines Reifens bestimmen, nämlich die Vertikalkraft, die Längskraft und die Seitenkraft.
Die Vertikalkraft ergibt sich aufgrund der dynamischen Belastung, der der Reifen unterworfen ist. Die Längskraft ergibt sich aufgrund des Drehmoments, das an die Reifenachse angelegt wird als Ergebnis einer Beschleunigung oder einer Abbremsung des Fahrzeugs. Die Seitenkraft ist die Resultierende der Kraft, die sich aufgrund der charakteristischen Winkel der Aufhängungssysteme des Fahrzeugs (Sturz und Vorspur) und des Winkeldrucks (Lagenlenkung) ergibt, der von den Schichten geneigter Korde des Lagenaufbaus des Reifens entwickelt wird, die auch bei normalen Betriebsbedingungen bei Geradausbewegung vorhanden sind, und des Drucks, der von der Zentrifugalkraft bei Driftbedingungen erzeugt wird. Die Summe der von vier Reifen entwickelten Kräfte erzeugt ein resultierendes System am Schwerpunkt des Fahrzeugs, das die Trägheitswirkungen ausgleicht und das Verhalten des Fahrzeugs als eine Funktion der Eigenschaften der Aufhängungssysteme jeder Achse bestimmt. Dieses resultierende System wird durch geeignete Beschleunigungsmesser gemessen, von denen sich einer an der Vorderachse und einer an der Hinterachse des Fahrzeugs befindet. Der Artikel enthält eine Reihe von Diagrammen, die die Zentripetalbeschleunigung oder die Zentripetalkraft zeigen, die am Schwerpunkt des Fahrzeugs als Funktion des Rutschwinkels der entsprechenden Achse anliegt. Die Diagramme, die für verschiedene Bodenbedingungen und mit unterschiedlichen Arten von Reifen aufgetragen sind, können dazu verwendet werden, das Verhalten des Fahrzeugs zu finden, das mit einem vorgegebenen Reifensatz versehen ist, und jedes seitliche Rutschen entweder der Vorderachse oder der Hinterachse beim Durchfahren einer Kurve zu bestimmen.
Das US-Patent 5,087,072 zeigt ein System, das Aktivaufhängung genannt wird und aus vier Zylindern besteht, von denen einer für jedes Rad zwischen der Fahrzeugkarosserie und der Nabe des Rads vorgesehen ist. Diese Zylinder werden von einem Hydrauliksystem angetrieben, das von einer elektronischen Steuereinheit betrieben wird. Das System hat einen Satz von Sensoren zum Messen der Höhe des Fahrzeugs über dem Boden für jede Aufhängungseinheit und zum Verfügbarmachen dieser Messung für die elektronische Steuereinheit der Aufhängung. Die Steuereinheit betätigt die Aktivzylinder gesondert entsprechend der Messung dieser Höhen.
Die Anmelderin hat beobachtet, dass die vorstehenden bekannten Systeme der Steuerung des Verhaltens eines Fahrzeuges auf Systemen von Kräften basieren, die an den Naben der Räder gemessen werden, und dass die Systeme zum Messen der Verformungen des Reifens auf der Messung von Verformungen beruhen, denen das Laufflächenband in der Aufstandsfläche des Reifens unterliegt.
Die Anmelderin hat festgestellt, dass die beim Stand der Technik gemessenen Werte nicht auf eine einzige Weise in Bezug zu den Betriebsbedingungen eines Reifens und insbesondere zu dem System von Kräften gesetzt werden kann, die durch einen Reifen bei jeder Betriebsbedingung entwickelt werden.
Die vorliegende Erfindung entsteht aus der Erkenntnis der Anmelderin, dass die Messung von Verformungen des Laufflächenbandes, insbesondere in der Aufstandsfläche des Reifens, dazu verwendet werden kann, das System von Kräften, die von einem Reifen entwickelt werden, und der Verformungen der Karkasse des Reifens zu identifizieren, die damit in Verbindung stehen und für das Verhalten des Reifens repräsentativ sind. Dieses Verhalten ist von beträchtlicher Bedeutung, insbesondere während bestimmter spezieller Ereignisse, wie dem Bremsen oder Beschleunigen des Fahrzeugs, Driftbedingungen und Laständerungen an dem Reifen.
Dementsprechend entsteht die vorliegende Erfindung aus der Erkenntnis der Anmelderin, dass die Messung der Verformungen der Karkasse, da diese in einer einzigen Art und Weise mit dem System von Kräften, die von dem Reifen im Einsatz entwickelt werden, in Bezug stehen, die Vornahme von geeigneten korrektiven Wirkungen an dem Fahrzeugantriebs- und/oder -steuersystem mit Hilfe des Vergleichs der gemessenen Verformungen mit vorher festgelegten Werten ermöglicht.
Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die Steuerung des Verhaltens eines Fahrzeugs in Bewegung mit Hilfe der Messung von charakteristischen Verformungen des Reifens während der Bewegung des Fahrzeugs derart, dass die Betriebsbedingungen des Reifens durch einen Vergleich mit vorgegebenen Werten bestimmt werden, die das Verhalten des Reifens in den verschiedenen vorhergesagten Verformungszuständen wiedergeben. Nach der Erfindung wird das Ergebnis dieses Vergleichs dazu verwendet, ein Signal zu erzeugen, das einem vorgegebenen, vorzugsweise automatischen Ansprechen einer oder mehrerer Vorrichtungen entspricht, die wenigstens einen Mechanismus zum Steuern des Verhaltens einschließlich der Lage des Fahrzeugs in Bewegung steuert, um das erwähnte Verhalten des Fahrzeugs innerhalb der Grenzen eines vorgegebenen Verhaltens zu halten oder um es zurück in diese Grenzen zu bringen.
Die Anmelderin hat erkannt, dass einfach durch das mit Sicherheit Kennen des Verhaltens eines jeden Reifens, mit anderen Worten, der Funktion, die sich auf die Kraft bezieht, die von dem Reifen aufgrund seiner Verformung entwickelt wird, es möglich ist, in der vorstehenden Weise auf die Steuervorrichtungen des Fahrzeugs einzuwirken, um sein Verhalten, einschließlich der Lage, auf optimale Weise zu modifizieren.
Man hat herausgefunden, dass die Messungen der Verformung des Karkassenaufbaus des Reifens bei einem vorgegebenen Aufpumpdruck in drei kartesischen Koordinaten, nämlich der Verformung in der Vertikalrichtung, der Verformung in der Querrichtung und der Verformung in der Längsrichtung, in einer einzigartigen oder wenigstens einer reproduzierbaren Weise den jeweiligen Vertikal-, Seiten- und Längskräften entsprechen, die auf den Reifen wirken (oder mit anderen Worten, den Kräften, die der Reifen mit dem Boden austauscht).
Die Anmelderin hat gefunden, dass diese Verformungen aus dem Inneren des Reifens unabhängig von den Ereignissen in der Aufstandsfläche oder generell den Grenzflächenbedingungen zwischen dem Reifen und dem Boden gemessen werden können.
Es wurde auch gefunden, dass die vorgegebenen Werte, die das Verhalten des Reifens in den verschiedenen vorhergesagten Verformungszuständen darstellen, in vorteilhafter Weise

– durch Simulation in einem Rechner berechnet,
– im Labor mit Hilfe von Spezialversuchsmaschinen, die verwendet werden können, um Kraft-Verformungsdiagramme in verschiedenen Zuständen aufzuzeichnen, gemessen und
– für jeden Reifen an dem Fahrzeug beim Einsatz oder an einem Simulator erhalten werden können.

Gemäß einem ersten Aspekt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Steuern der Bewegung eines Fahrzeugs, das wenigstens ein Rad aufweist, welches mit einem Reifen versehen ist, wobei das Verfahren die Schritte des Anspruchs 1 aufweist.
Insbesondere wird das vorstehende Verfahren mittels eines Signals zum Einwirken auf wenigstens eine Vorrichtung ausgeführt, die wenigstens einen Mechanismus zur Steuerung des Verhaltens, einschließlich der Lage, des Fahrzeugs in Bewegung entsprechend der an dem Mechanismus vorzunehmenden Wirkung reguliert, um das Verhalten des Fahrzeugs in den Grenzen des vorgegebenen Verhaltens zu halten oder es in diese Grenzen zurückzubringen.
Bei einem anderen Aspekt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein System zum Steuern des Verhaltens eines Fahrzeugs in Bewegung, das die Merkmale des Anspruchs 4 aufweist.
Das Signal kann ein Alarmsignal oder ein Signal zum Steuern eines Mechanismus sein, der das Verhalten einschließlich der Lage des Fahrzeugs steuert, um das Verhalten des Fahrzeugs innerhalb der Grenzen eines vorgegebenen Verhaltens zu halten oder um es in diese Grenzen zurückzubringen.
Vorzugsweise wirkt das Signal auf eine Vorrichtung, die den Steuermechanismus reguliert.
Die Messeinheit ist vorzugsweise in der Lage, die Drehgeschwindigkeit des Reifens und/oder seinen Aufpumpdruck zu messen.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Systems nach der Erfindung hat die vorstehend erwähnte Messeinheit wenigstens einen Sensor, der in die Stützfelge für den Reifen eingesetzt ist, und erforderlichenfalls auch ein reflektierendes Element, das sich an der Innenfläche des Reifens befindet.
Gemäß einem speziellen Aspekt der Erfindung ist die gemessene Größe die Verformung des Karkassenprofils des Reifens in einer vorgegebenen Richtung, vorzugsweise ausgewählt aus der Radialrichtung, der Querrichtung und der Umfangsrichtung.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich im Einzelnen aus der vorliegenden Beschreibung unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen, die lediglich zu erläuternden Zwecken und ohne Beschränkungsabsichten vorgesehen sind und zeigen:

– in 1 ein Schema eines luftbereiften Rads,
– in 2 einen Querschnitt durch einen auf seine Stützfelge aufgepassten Reifen unter einer statischen Last,
– in 3 einen Querschnitt durch einen auf seine Stützfelge aufgepassten Reifen in einem Zustand eines seitlichen Driftens,
– in 4a, 4b einen Längsschnitt durch einen auf seine Stützfelge aufgepassten Reifen bei einer gleichförmigen Bewegungsbedingung (4a) und Bremsbedingung (4b),
– in 5 einen Querschnitt durch einen auf seine Stützfelge aufgepassten Reifen im Zustand eines seitlichen Driftens, wobei ein System zum Messen der Verformungen nach der Erfindung gezeigt ist,
– in 6 einen Längsschnitt durch einen auf seine Stützfelge aufgepassten Reifen unter Bremsbedingungen, wobei ein System zum Messen der Verformungen nach der Erfindung gezeigt ist,
– in 7 ein Diagramm, das das Abflachen eines Reifens unter statischen Bedingungen als Funktion der auf ihn ausgeübten vertikalen Kraft darstellt,
– in 8 ein Diagramm der Seitenkraft, die von einem Reifen ausgeübt oder von ihm entwickelt wird bei trockenen und nassen Straßenbedingungen als Funktion des Driftwinkels,
– in 9 ein Diagramm der Längskraft, die von dem Reifen entwickelt oder auf ihn ausgeübt wird bei trockenen und nassen Straßenbedingungen als Funktion der Längskriechdehnung,
– in 10 den Querschnitt eines luftbereiften Rads in einer radialen Ebene, wobei das System von kartesischen Koordinaten gezeigt ist, die verwendet werden, um Diagramme entsprechend denen von 7, 8 und 9 nach der Erfindung aufzuzeichnen,
– in 11 die Aufstandsfläche des Reifens modifiziert auf die Form einer Nierenbohne mit den Bahnen der Wulstdrähte, der Mittellinie des Laufflächenbandes und einer Reihe von radialen Ebenen, wobei für jede von ihnen der entsprechende Wert von X₂ gezeigt ist,
– in 12 ein Blockdiagramm des Reifenüberwachungs- und Fahrzeugssteuersystems, und
– in 13 ein Ablaufdiagramm eines Beispiels einer von dem Steuersystem ausgeführten Aktion.

1 zeigt schematisch den Aufbau eines Rades mit zwei Federn m1 und m2, die in Reihe zwischen der Nabe M des Fahrzeugs und der Oberfläche G des Bodens eingesetzt sind.
Die Feder m1 stellt schematisch den Karkassenaufbau des Reifens dar, während die Feder m2 schematisch den Aufbau des Laufflächenbandes darstellt, das seine eigene spezifische Elastizität hat, die von den viskoelastischen Eigenschaften der Mischung und von den geometrischen Eigenschaften des Laufflächenmusters abhängt.
Die auf die Aufstandsfläche des Reifens aufgebrachte Kraft F wird durch eine gleiche und gegenüberliegende Kraft F ausgeglichen, die auf die Radnabe aufgebracht ist. Ohne Kenntnis des Verhaltens von m1 ist es unmöglich, den Wert der Verformung entsprechend der auf m1 wirkenden Kraft zu kennen.
D.h. mit anderen Worten, dass es nicht möglich ist, die verformte Gestalt der Karkasse auf einem einzigen Weg aus den Messungen an der Aufstandsfläche abzuleiten. In gleicher Weise ist es nicht möglich, auf einem einzigen Weg die Verformung der Aufstandsfläche zu bestimmen, die von Parametern abhängt, die häufig unbekannt sind, insbesondere vom Wert des Reibungskoeffizienten zwischen dem Reifen und dem Boden. Die Anmelderin hat erkannt, dass das verformte Karkassenprofil bei einem gegebenen Aufpumpdruck in sich selbst das tatsächliche Verhalten des in Bewegung befindlichen Reifens beschreibt.
Somit ist es möglich, im Voraus für jede Art von Reifen und für jeden Wert des Aufpumpdrucks die Verformungen, denen der Reifen unterliegt, in einem Dreiersystem von kartesischen Koordinaten entsprechend den Beanspruchungen zu bestimmen, die auf ihn in verschiedenen Betriebssituationen, insbesondere bei unterschiedlichen Werten des Reibungskoeffizienten und bei unterschiedlichen Werten des Driftwinkels, ausgeübt werden.
Der Vergleich zwischen den in den Reifen im Einsatz gemessenen Verformungen des Karkassenprofils und den vorher bestimmten Verformungen, die zweckmäßig in einer Datenbank organisiert sind, kann dazu verwendet werden, geeignete korrektive Wirkungen an den verschiedenen Vorrichtungen oder Systemen zum Steuern des Verhaltens des Fahrzeugs, auf das die Reifen aufgepasst sind, zu erzeugen, um das Verhalten des Fahrzeugs innerhalb der Grenzen eines vorgegebenen Verhaltens zu halten oder es in diese Grenzen zurückzubringen. Dies gilt insbesondere, wenn das Verhalten des Fahrzeugs bei den auf die Radnaben ausgeübten Kräften für das fragliche Fahrzeug bekannt ist.
Die vorstehenden Systeme haben beispielsweise variable Einstellungssysteme für die Aufhängungseinheiten, ein Antiblockier-Bremssystem (ABS), ein Motor- und Traktionssteuersystem (Antiskid), ein Stabilitätssteuersystem (ESP), ein aktives System zur Steuerung der Bewegung aufgehängter Massen (ABC) und nicht aufgehängter Massen sowie Systeme für eine dynamische Regulierung des "Sturz"- und/oder Vorspurwinkels.
Die vorstehend erwähnte Datenbank kann in vorteilhafter Weise von dem Reifenhersteller als ein Bauteil eines Steuersystems für das Reifenverhalten geliefert werden.
Signifikante Parameter für die Zwecke der Interpretierung der Messungen und des vorstehenden Vergleichs der Verformungen des Reifens und der Art und des Ausmaßes der mit Hilfe der erwähnten Vorrichtungen oder Steuersysteme auszuführenden Korrekturen sind der Wert des Reifenaufpumpdrucks und die Geschwindigkeit oder Beschleunigung eines jeden Rades.
Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung werden die vorstehend erwähnten Verformungen des Karkassenprofils so definiert:

– Abflachung (X₁): die direkte Verformung längs der vertikalen Achse oder irgendeiner Achse senkrecht zur Straßenoberfläche,
– seitliche Verschiebung oder Rutschen oder Drift (X₂): die direkte Verformung längs der Drehachse des Reifens, und
– Längskriechdehnung (X₃): die direkte Verformung längs der Umfangsrichtung, mit anderen Worten, der Rollrichtung des Reifens.

Die Messungen dieser Verformungen werden als Änderungen (Δ) von X₁, X₂, X₃ bezogen auf die entsprechenden Werte ausgedrückt, die an dem Gleichgewichtsprofil des Reifens bei einem spezifischen Aufpumpdruck gemessen werden.
Der Vergleich mit vorgegebenen Werten dieser Verformungen in Bezug zu gemessenen und gesteuerten Kräften, die an den Reifen angelegt werden, vorzugsweise mit der zusätzlichen Kenntnis der Drehgeschwindigkeit eines jeden Rades, kann dazu verwendet werden, automatisch und/oder gesteuert vom Fahrzeugfahrer für einen einzelnen Reifen oder Paare von Reifen oder alle Reifen auf die erwähnten Steuervorrichtungen oder Systeme einzuwirken, um die Werte der Verformungen X₁, X₂, X₃ zurück in die vorhergesagten und vorgegebenen Grenzen zu bringen, damit ein besseres Verhalten des Fahrzeugs in vorgegebenen und manchmal kritischen Situationen erreicht wird.
2 zeigt als Beispiel ein Rad mit einem Reifen 1 in der Bauweise, die herkömmlich als "schlauchlos" bezeichnet wird, und mit einer stützenden Felge 2. Dieser Reifen 1 wird mit Hilfe eines Aufblasventils 3 aufgepumpt, das sich beispielsweise in bekannter Weise an dem Kanal der Felge befindet.
Der Reifen 1 besteht aus einem innen hohlen, torusförmigen Aufbau, der von einer Vielzahl von Bauelementen gebildet wird, und primär von einer Karkassenlage 4 aus Gewebe oder Metall, die Wulste 5 und 5' aufweist, von denen jeder längs eines inneren Umfangsrandes der Karkasse ausgebildet ist, um den Reifen an der entsprechenden stützenden Felge 2 festzulegen. Ferner ist ein Paar von ringförmigen Verstärkungskernen 6 und 6' vorgesehen, die Wulstdrähte genannt werden, am Umfang nicht dehnbar sind und in die Wulste (wenigstens ein Wulstdraht pro Wulst als Regel) eingelegt sind.
Die Karkassenlage hat einen Stützaufbau mit Gewebe oder Metallkorden, der sich axial von einem Wulst zum anderen zur Bildung eines torusförmigen Aufbaus erstreckt, wobei jedem seiner Ränder ein entsprechender Wulstdraht zugeordnet ist.
Bei Reifen in der bekannten Gürteilbauweise liegen die erwähnten Korde im Wesentlichen in Ebenen, die die Drehachse des Reifens enthalten.
Auf die Krone 7 dieser Karkasse ist ein ringförmiger Überaufbau angeordnet, der als Gurtaufbau 8 bekannt ist und normalerweise aus einem oder mehreren Streifen aus gummiertem Gewebe besteht, das so gewickelt ist, dass sie einander überlappen und ein so genanntes "Gurtpaket" bilden, sowie aus einem Laufflächenband 9 aus elastomerem Material, das um das Gurtpaket herumgelegt ist und in das ein Reliefmuster für den Rollkontakt des Reifens mit der Straße eingepresst ist. Zusätzlich sind auf der Karkasse in seitlichen, axial gegenüberliegenden Positionen zwei Seitenwände 10 und 10' aus elastomerem Material angeordnet, von denen sich jede in der Radialrichtung zur Außenseite von dem äußeren Rand des entsprechenden Wulstes aus erstreckt.
Bei Reifen in der "schlauchlosen" Bauweise, die eine Verwendung von Luftkammern in Betrieb nicht erfordern, ist die Innenfläche der Karkasse normalerweise mit einer so genannten "Auskleidung" abgedeckt, d.h. einen oder mehreren Schichten aus elastomerem Material, das für Luft undurchlässig ist. Schließlich kann die Karkasse andere bekannte Elemente, wie Ränder, Streifen und Füller entsprechend der spezifischen Auslegung des Reifens aufweisen.
Die von dem Reifen auf den Boden bei einer gegebenen Situation übertragenen statischen oder dynamischen Kräfte sind verbunden mit Abweichungen des Karkassenprofils während des Einsatzes von dem aufgepumpten Basisprofil der Karkasse.
Das Profil der Karkasse im Einsatz wird auch durch den Ausdruck "verformte Karkassenform" beschrieben, während das aufgepumpte Basisprofil der Karkasse, d.h. das Profil, das die Karkasse bei dem Reifen hat, der auf die Felge aufgepasst ist, wo er verwendet werden soll und auf seinen Nennbetriebsdruck aufgepumpt ist, bei Fehlen einer Last als Gleichgewichtsprofil bezeichnet wird, obwohl dies nicht korrekt ist.
Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung bezeichnet der Ausdruck "Karkassenprofil" das Profil längs der neutralen Achse der Karkassenlagen im Querschnitt des Reifens. Insbesondere beschreibt das Karkassenprofil die verformte Form des Reifens unter der Wirkung des Systems von auf ihn wirkenden Kräften.
2 zeigt insbesondere die radiale Entfernung X₁ längs der Äquatorialebene E des Reifens zwischen der Innenfläche der Felge 2 und der Innenfläche des Reifens in dem Bereich der Krone 7. Die Abflachung, der der Reifen unter Last unterliegt, ist durch eine Abnahme von X₁ bezogen auf den entsprechenden Wert an dem Gleichgewichtsprofil darge stellt. In der vorliegenden Beschreibung wird zur Vereinfachung X₁ als die Abflachung bezeichnet.
Diese Entfernung ist umgekehrt proportional zu der von dem Fahrzeug auf den Reifen ausgeübten Last und hängt sowohl von dem Aufpumpdruck des Reifens als auch von den baulichen Eigenschaften des Reifens ab. Unter statischen Bedingungen gibt es keine dynamische Last, sondern nur die statische Last (Gewicht), die auf das Rad drückt.
3 zeigt insbesondere für einen Reifen, der unter Driftbedingungen im Einsatz ist, die seitliche Verschiebung X₂, die durch die Verschiebung in dem Querschnitt des Reifens in einer Querrichtung bezogen auf die in 2 und 3 durch den Buchstaben O bezeichnete Bewegungsrichtung eines Punktes dargestellt ist, der auf der Innenfläche des Reifens auf der Äquatorialebene liegt, bezogen auf einen Punkt, der auf der Mittenlinienebene der Felge liegt.
Die Verschiebung X₂ hängt eng von den strukturellen Eigenschaften des Reifens als Funktion der Seitenkraft ab, die auf den Reifen während der Kurvenfahrt ausgeübt wird. In diesem Fall unterliegt die Karkasse des Reifens einer Verformung in ihrer Mittenlinienebene, so dass der Teil der Lauffläche in Kontakt mit dem Boden, der eine im Wesentlichen elliptische Form während des Laufs auf einer Geraden hat, eine Form annimmt, die als "Nierenbohne" bekannt ist, bei der die Seitenwände des Reifens unterschiedlichen Spannungen ausgesetzt sind, was eine seitliche Verschiebung des Schwerpunkts des Reifens zur Innenseite der Kurve hin zur Folge hat, die der Reifen durchläuft.
Zu erwähnen ist, dass das verformte Karkassenprofil mit der Änderung der fraglichen Radialebene variiert, wie es in 11 gezeigt ist. Dieses erreicht ein Maximum in einem bestimmten Abschnitt der Aufstandsfläche, die eine Funktion des Driftwinkels des Reifens ist. Demzufolge ändert sich der entsprechende Wert von X₂ mit der Zeit als eine Funktion der Position des Abschnitts, in dem er gemessen wird. Der Grund dafür besteht darin, dass verschiedene Abschnitte längs benachbarter Ebenen eine unterschiedliche Verformung des Karkassenprofils zeigen.
Insbesondere zeigt 11 die Umrisslinie k der Aufstandsfläche modifiziert zur Form einer Nierenbohne, die Bahnen c₁ und c₂ der Wulstdrähte, die Mittenlinie mz des Laufflächenbandes und einen Satz von radialen Ebenen t₁, t₂, t₃, t_n, die die Änderung von X₂ beim Durchgang von einer Ebene zur anderen zeigen.
4a zeigt einen Längsschnitt durch einen Reifen, der wie durch den Pfeil V gezeigt mit gleichförmiger Geschwindigkeit rollt, während 4b einen Längsschnitt des gleichen Reifens zeigt, der, wie durch den Pfeil F gezeigt ist, während einer Verzögerung rollt, beispielsweise aufgrund einer Bremsung. 4b zeigt im Einzelnen die Längskriechdehnung X₃ in der Rollrichtung des Reifens, d.h. in der Richtung, die der Fahrzeugbewegung entspricht (in den 4a und 4b durch den Buchstaben D bezeichnet), zwischen einem Punkt auf der Innenfläche des Reifens und dem entsprechenden Punkt auf der Felge in der Äquatorialebene des Reifens.
Zu vermerken ist, dass die Kriechdehnung X₃ und die Verschiebung X₂ nur Messungen von Relativverschiebungen zwischen der Karkasse und der Felge sind. Beim Driften gibt es wie beim Bremsen oder Beschleunigen zusätzliche Faktoren aufgrund der Flexibilität des elastomeren Materials, welches das Laufflächenband des Reifens bildet, und des in diesem Band ausgebildeten Musters. D.h., dass, wenn der Reifen ein mit Blöcken gebildetes Laufflächenband hat, die Kriechdehnung und die Querverschiebung der Bodenkontaktfläche des Laufflächenbandes bezogen auf die Felge auch von der Flexibilität der Blöcke abhängt.
Die Anmelderin hat erkannt, dass die Änderungen der drei oben beschriebenen Parameter, vorzugsweise gemessen bei mehreren Gelegenheiten für einen vorgegebenen Zeitraum, besonders bevorzugt gemessen in einem Zeitintervall von weniger als einer Tausendstel Sekunde in jedem Fall, kombiniert mit der Messung des Aufpumpdrucks eines Reifens, wenn er eingesetzt wird, und vorzugsweise auch der Drehgeschwindigkeit des Reifens, ausreichend sind, um das Verhalten eines jeden Reifens in Bewegung, der an einem Fahrzeug angebracht ist, zu bestimmen und das Verhalten des Fahrzeugs bei Fehlen von Aktionen zur Modifizierung seines Verhaltens, einschließlich der Lage, vorherzusagen.
Der Grund dafür besteht darin, dass, wenn X₁ gemessen wird und der Aufpumpdruck und die Drehgeschwindigkeit des Reifens bekannt sind, es möglich ist, die dynamische Last ("Vertikalkraft") zu bestimmen, der der Reifen unterliegt, wenn er in Bewegung ist. Die Last kann beispielsweise einen direkten Einfluss auf das Straßenhandling des Fahrzeugs haben, da eine unrichtige Verteilung der Last über die vier Räder einen Haftungsverlust bei einem oder mehreren Rädern herbeiführen kann, beispielsweise beim Durchlaufen einer Kurve oder beim Bremsen auf einer trockenen oder nassen Straße.
Die Kenntnis dieses Parameters ist von fundamentaler Bedeutung für die Steuerung des Fahrzeugsverhaltens, da bei den vorstehend erwähnten Betriebsbedingungen ein Über gang der Last zwischen den Achsen und/oder zwischen den Reifen einer einzigen Achse erfolgt.
Die Messung von X₂ gibt einen Hinweis auf das Verhalten des Reifens beim Durchfahren der Kurve. Die von jedem Reifen auf den Boden ausgeübte Seitenkraft ist direkt abhängig von seiner verformten Form, d.h. von X₂. Wenn der Driftwinkel einen kritischen Wert überschreitet, beginnt der Reifen seitlich zu rutschen bei einer Abnahme der Seitenkraft, die mit dem Boden ausgetauscht wird, was in 8 gezeigt ist. Dieses Rutschen kann aus der Abnahme von X₂ erfasst werden.
Die Messung von X₃ gibt einen Hinweis auf die Möglichkeit für das Rutschen oder Durchdrehen des Reifens auf dem Boden in der Längsrichtung. Der Grund dafür besteht darin, dass während des Bremsens oder Beschleunigens X₃ mit der Steigerung der Bremsung oder des Antriebsdrehmoments zunimmt, das auf den Reifen ausgeübt wird. Eine Verringerung von X₃ kann anzeigen, dass der Reifen begonnen hat, in der Längsrichtung auf dem Boden zu rutschen oder durchzudrehen.
Das Rutschen oder Durchdrehen führt zu einem Haftungsverlust und somit zu einer geringeren auf den Boden übertragenen Kraft sowie zu einer entsprechenden Modifizierung der verformten Form der Karkasse in der Richtung der Rückkehr zum Gleichgewichtsprofil mit einer daraus folgenden Abnahme von X₃.
Während des Bremsens kann dies bedeuten, dass der fragliche Reifen die richtige Bodenhaftung nicht mehr hat, so dass das Fahrzeug rutschen kann. Während des Beschleunigens kann diese Abnahme von X₃ anzeigen, dass eines oder mehrere der Antriebsräder rutschen, wodurch das so genannte "Durchdrehen" der Räder des Fahrzeugs herbeigeführt wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung werden diese Parameter innerhalb des Reifens mit Hilfe geeigneter Sensoren gemessen. Beispielsweise ist, wie in 2 zu sehen ist, bei einer bevorzugten Ausführungsform ein Sensor/Sender 11 (der im Folgenden kurz "Sensor" genannt wird) innerhalb der stützenden Felge 2 angeordnet und in der Wand der Felge längs der Mittenlinienebene eingesetzt.
Innerhalb des Reifens kann insbesondere auf seiner Innenfläche in Kontakt mit der "Auskleidung" und auf der Äquatorialebene des Reifens ein passives Element, beispielswei se ein reflektierendes Element 12, eingesetzt werden, das mit dem Sensor 11 zur Bestimmung von X₂, X₂ und X₃ zusammenwirkt.
Da der Abstand X₁ gleich dem Abstand zwischen dem reflektierenden Element 12 und dem Sensor 11 in der Richtung des Rollradius des Reifens ist, ist der Abstand X₂ gleich dem Abstand zwischen dem reflektierenden Element 12 und dem Sensor 11 in Querrichtung, und der Abstand X₃ ist gleich dem Abstand zwischen dem reflektierenden Element 12 und dem Sensor 11 in der Richtung D.
Zur Messung dieser Abstände strahlt der Sensor 11 ein Signal ab, das von dem reflektierenden Element 12 mit einer Stärke reflektiert wird, die sich entsprechend seiner Position bezogen auf den Sensor ändert. Die Reflexionszeit des Signals kann in Kombination mit der Messung der Stärke oder als Alternative dazu gemessen werden. Das von dem Sensor empfangene reflektierte Signal wird in geeigneter Weise entsprechend dem Reflexionswinkel und/oder den Stärkeunterschieden und/oder der Reflexionszeit von vorgegebenen Werten aus so codiert, dass die Werte X₁, X₂ und X₃ bestimmt werden.
Bei der oben beschriebenen Ausgestaltung weist der Sensor sowohl das abstrahlende Element als auch das empfangende Element für das reflektierte Signal auf. Diese beiden Funktionen können entsprechend der verwendeten spezifischen Technologie auch von zwei unabhängigen Elementen, die voneinander getrennt sind, oder von einem einzigen Element ausgeführt werden, das sie kombiniert.
Ein anderes Verfahren zum Messen von X₂ ist beispielsweise das als optische Triangulation definierte. D.h., der Sensor strahlt (5) ein Paar von Signalen s₁ und s₂ in einer symmetrischen Richtung bezogen auf die Äquatorialebene E zu jeder der beiden Seitenwände des Reifens hin aus. Vorzugsweise liegt der Ausstrahlwinkel α in einem Bereich von 30° bis 60° bezogen auf die Äquatorialebene. Die Unterschiede zwischen den von den zwei Seitenwänden mit dem gleichen Abstrahlwinkel reflektierten Signalen können dazu verwendet werden, die Abstände zwischen dem Sensor und den Seitenwänden zu bestimmen. Die beiden Abstände können dazu verwendet werden, die Verschiebung X₂ aufzufinden.
Auf ähnliche Weise kann das gleiche Verfahren dazu verwendet werden, X₃ zu messen, indem ein Paar von Signalen s₃ und s₄, die symmetrisch (6) bezogen auf eine die Drehachsen enthaltende Ebene sind, in die Rollrichtung des Reifens gesendet wird, wobei eines der Signale in eine Richtung, die mit der Fortbewegungsrichtung des Fahrzeugs zusammenfällt, und das andere in die entgegengesetzte Richtung gesendet werden. Vorzugs weise liegt der Abstrahlwinkel β im Bereich von 10° bis 90°, und besonders bevorzugt im Bereich von 15° bis 80° bezogen auf die Radialebene R. Die Unterschiede zwischen den von der inneren Fläche des Reifens reflektieren Signale bestimmen zwei Abstandswerte, die dazu verwendet werden können, die Verschiebung X₃ aufzufinden.
Das von dem Sensor 11 abgestrahlte Signal kann beispielsweise die Form von Schallwellen, Ultraschallwellen oder elektromagnetischen Wellen oder Lichtwellen haben, die von dem reflektierenden Element 12 oder von der Innenfläche des Reifens reflektiert werden. Die von der Innenfläche des Reifens erhaltene Reflexion ist bei Fehlen von hinzugefügten oder darauf ausgebildeten reflektierenden Elementen besonders zweckmäßig, da keine Modifizierungen des Reifenaufbaus oder seines Fertigungsprozesses oder des Montageprozesses erforderlich sind. Außerdem macht der Zustand der totalen Finsternis in dem Reifen die Verwendung von Signalen des Lichttyps besonders zweckmäßig.
Die reflektierten Signale können wie angegeben in vorteilhafter Weise in dem Sensor korrigiert werden.
Der Sensor und das oben beschriebene reflektierende Element können natürlich innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung auf äquivalente Weise durch andere Arten von Sensoren und reflektierenden Elementen ausgetauscht werden, die in der Lage sind, die vorstehend erwähnten Parameter zu messen.
Der Sensor kann auch eine Vielzahl von Emittern aufweisen, die am Umfang vorzugsweise in Positionen mit gleichem Abstand zueinander so angeordnet sind, dass sie jedes X₁, X₂ und X₃ mehrere Male während der Drehung des Rades aufzeichnen.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Sensor, anstatt die Entfernung zwischen zwei Punkten zu messen, eine Integration verschiedener Messungen zwischen benachbarten Punkten ausführen und so die Form eines erweiterten Abschnitts der Innenfläche des Reifens rekonstruieren.
Der Sensor oder das System zum Messen des verformten Profils des Reifens hat vorzugsweise auch einen Druckmesser und/oder einen Geschwindigkeits- und/oder Beschleunigungsmesser.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung hat der Sensor 11 auch eine Vorrichtung 13 zum Messen der Winkelgeschwindigkeit des Rads, die sich beispielsweise auf der Nabe des Rads befindet, wobei diese Vorrichtung beispielsweise einen elektrischen oder magnetischen Impuls bei jeder vollständigen Umdrehung des Rades empfängt. Dadurch ist es möglich, die Drehungen des Rades innerhalb der Zeiteinheit zu zählen und somit die Winkelgeschwindigkeit zu messen. Diese Information kann bei Fehlen der Vorrichtung 13 aus der Analyse und der Verarbeitung eines Signals, das vom Sensor 11 abgestrahlt und aufgezeichnet wird, durch Erzeugen eines Signals abgeleitet werden, das zu der Winkelgeschwindigkeit korreliert ist.
Innerhalb des Rades und vorzugsweise innerhalb des Sensorgehäuses befindet sich ein Sender, der in der Lage ist, die Daten für alle gemessenen charakteristischen Parameter zu einem Empfänger zu senden, der mit einer Verarbeitungseinheit verbunden ist, die sich vorzugsweise an dem Fahrzeug befindet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat dieser Sender eine elektronische Schaltung, die von einer Batterie oder auf andere geeignete Weise gespeist wird, und die Daten bezüglich der Parameter mit Hilfe elektromagnetischer Wellen, vorzugsweise mit einer Kurzwellenradiofrequenz in einem Frequenzbereich vorzugsweise von 100 kHz bis 1000 MHz, und besonders bevorzugt in digitaler Form sendet.
Dieser in jedem Rad des Fahrzeugs installierte Sender kann vorteilhafterweise sowohl die elektronische Schaltung als auch die Energieversorgung aufweisen.
Erfindungsgemäß kann der Sender alternativ auf intermittierende Weise gespeist werden, beispielsweise durch induktive Koppelung mit einer feststehenden Energiequelle am Fahrzeug. Um die Abmessungen auf ein Minimum zu reduzieren, verwendet der Sender vorzugsweise auf bekannte Weise die SMD-(Oberflächenmontagevorrichtungs-)Technologie für das Anbringen der Bauelemente, während zur Reduzierung des Leistungsverbrauchs auf ein Minimum vorzugsweise elektronische Komponenten der Bauweise CMOS (Komplementär-Metalloxid-Halbleiter) eingesetzt werden.
Gewöhnlich hat dieser Sender auch eine Mikrosteuerung, die für die Steuerfunktion des Senders nach einer in ihm gespeicherten programmierten Logik verantwortlich ist. Die Mikrosteuerung verarbeitet die erhaltenen Daten und sendet sie zu einer Senderschaltung, die sie ihrerseits beispielsweise mit Hilfe einer Antenne sendet.
Die Senderschaltung ist beispielsweise eine Schaltung, die mit Hilfe eines SAW-(Oberflächenschallwelle-)Resonators auf die Frequenz von 433,92 MHz frequenzstabilisiert ist. Sie ist direkt mit der Leistungsquelle (Batterie, induktiv geladener Kondensator, usw.) so verbunden, dass die maximal verfügbare Spannung genutzt werden kann. Sie ist in der Lage, eine Leistung von etwa 4 mW mit einer Modulation der Bauweise ASK (Amplitudenverschiebungsschlüssel) einzuspeisen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die individuellen Werte der drei Parameter X₁, X₂, X₃, die bei einer speziellen Betriebsbedingung gemessen wurden, mit den Daten für das Verhalten des Reifens verglichen, die in dem in dem Fahrzeug eingebauten Prozessor gespeichert sind, wobei diese Daten für jeden Reifen und für einen Satz von Werten von Aufpumpdrucken und Betriebsbedingungen des Reifens verfügbar sind, die beispielsweise aus Messmaschinen in Laborversuchen erhalten worden sind. Diese Daten identifizieren die charakteristischen Funktionen, die die Verformung des Karkassenaufbaus des Reifens in Beziehung zur angelegten Kraft setzen, d.h. das Verhalten des Reifens bezogen auf die Abflachung unter Last, die hier als Vertikalverhalten definiert ist, auf die Querverschiebung beim Driften, die hier als Seitenverhalten definiert ist, und auf die Kriechdehnung unter Drehmoment, die hier als Längsverhalten des Reifens definiert ist.
Gemäß diesem Aspekt der Erfindung gehören zu der Steuerung des Verhaltens eines Fahrzeugs, an dem luftbereifte Räder angebracht sind, die Schritte, Reifenleistungsdaten bereitzustellen, Reifenverhaltensdaten mit Hilfe von Signalen zu messen, die in den Rädern abgestrahlt werden, Vergleichen der Daten miteinander und Aktivieren der Steuervorrichtungen des Fahrzeugs entsprechend dem Ergebnis dieses Vergleichs.
7, 8 und 9 zeigen einige Verhaltensbeispiele, die im Labor erhalten werden, indem ein Reifen, der auf seinen Nennbetriebsdruck aufgepumpt und auf einem ebenen Band angeordnet ist, das mit einer Geschwindigkeit von 30 km/h sowohl bei trockenen als auch nassen Bedingungen bewegt wird, einem entsprechenden System von Kräften unterworfen wird, d.h. der Vertikalkraft, der Seitenkraft und der Längskraft.
Insbesondere zeigt 7 eine Kurve des Vertikalverhaltens, die das, was als vertikale Abflachung des Reifens bekannt ist, mit der Vertikalkraft in Beziehung setzt, die bei dem spezifischen Druckwert von 2,2 bar auf ihn ausgeübt wird.
Diese Kurve kann direkt in Beziehung zu der dynamischen Last gesetzt werden, die auf den Reifen in Bewegung wirkt, da, wenn X₁ und der Wert des Aufpumpdrucks bekannt sind, er dazu verwendet werden kann, den Wert der vorstehend erwähnten Last aufzufinden, der umgekehrt proportional zum Abstand X₁ in 2 ist.
8 zeigt zwei Kurven des Seitenverhaltens, die den Driftwinkel des Reifens mit der Seitenkraft in Beziehung setzen, die der Reifen während des Durchfahrens einer Kurve für trockene und nasse Straßenbedingungen entwickelt.
Die in 8 gezeigten Kurven beziehen sich auf einen bestimmten Wert der Vertikallast und des Aufpumpdrucks. Es können andere ähnliche Kurven für andere Druckwerte und andere Vertikallasten aufgezeichnet werden.
In diesen Diagrammen steht der Abstand X₂ in einer Korrelation zu der angelegten Seitenkraft, da, wenn die Seitenkraft zunimmt, der Abstand X₂ entsprechend zunimmt.
Das Diagramm zeigt in einer typischen Weise einen ersten steigenden Abschnitt, bei dem die Seitenkraft mit einer Steigerung des Driftwinkels beträchtlich zunimmt, sowie einen zweiten Abschnitt, bei dem die Seitenkraft trotz der Zunahme des Driftwinkels nicht länger ansteigt. In manchen Fällen nimmt die Seitenkraft tatsächlich ab, insbesondere bei Straßen mit schlechter Haftung, beispielsweise bei einer nassen Straße.
Dies zeigt, dass jenseits einer bestimmten Grenze auch, wenn der Fahrer den Lenkwinkel der Räder vergrößert, und demzufolge den Driftwinkel des Fahrzeugs, die Seitenkraft nicht länger zunimmt. Als Folge wird die Reibung des Reifens auf dem Boden nicht erhöht, so dass für die an der Vorderachse befestigten Reifen die Situation erzeugt wird, die üblicherweise als "Untersteuern" bezeichnet wird.
Die Anmelderin hat gefunden, dass durch Messen des Abstands X₂, der in Korrelation zu dem Wert der Seitenkraft steht, und bei bekanntem Aufpumpdruck des Reifens es dann für eine bestimmte Vertikallast an dem Rad, die aus der Messung von X₁ mit Hilfe des Diagramms von 8 bekannt ist, möglich ist, zu erkennen, wann der Reifen die maximal mögliche Haftung auf der Straßenoberfläche erreicht, auch wenn der Reibungskoeffizient zwischen Reifen und der Straßenoberfläche im Voraus nicht bekannt ist. Wenn die Daten für alle Reifen des Fahrzeugs zur Verfügung stehen, ist es somit möglich, zu bestimmen, ob das Straßenhandling zum fraglichen Augenblick optimal ist oder ob das Fahrzeug dabei ist, seitlich zu rutschen.
9 zeigt zwei Kurven des Längsverhaltens, die die auf den Reifen ausgeübte Längskraft zu dem Kriechdehnungsprozentsatz des Reifens bezogen auf den Boden während einer Beschleunigungs- oder Bremsphase in Beziehung setzen.
Auf ähnliche Weise wie 8 geben die gezeigten Kurven die Kraft wieder, die der Reifen bei trockenen bzw. nassen Bedingungen entwickeln kann. Es können für andere Werte der Vertikallast und des Reifenbetriebsdrucks weitere Kurven aufgezeichnet werden.
Aus diesen Kurven ist zu ersehen, dass in einem ersten Abschnitt der Kurve die Längskraft fortschreitend bis zu einem maximalen Wert zunimmt, wenn die Kriechdehnung zunimmt. Nach diesem Wert nimmt die Kriechdehnung ohne einen weiteren Anstieg der Längskraft zu. Im Gegensatz dazu nimmt die angelegte Kraft ab. Dies zeigt, dass es jenseits dieses Wertes für den Reifen nicht mehr sicher ist, dass er an der Straße haftet, und er zu rutschen oder durchzudrehen beginnt.
Der gemessene Abstand X₃ kann in Beziehung zu der Kriechdehnung gesetzt werden, da die Verformbarkeit des Karkassenaufbaus des Reifens eine Torsion der Reifenkrone um die Drehachse ermöglicht. Wenn die maximale Torsion überschritten worden ist, beginnt der Reifen, auf dem Boden zu rutschen oder durchzudrehen. Als Folge neigt bei Zuständen einer starken Beschleunigung oder während eines heftigen Bremsens, wenn die Torsion maximal ist, X₃ zu einer Zunahme, bis der Reifen auf dem Boden durchdreht oder rutscht. Von diesem Zeitpunkt an beginnt der Wert von X₃ stark zu fallen, was anzeigt, dass der Reifen durchdreht oder rutscht.
Es ist deshalb möglich, zu erkennen, ob der fragliche Reifen sich nahe am Durchdrehen oder Rutschen befindet, indem der Wert von X₃ bei der Beschleunigung und beim Bremsen für einen bestimmten Zeitraum überwacht und mit entsprechenden Daten für das Längsverhalten verglichen wird. Insbesondere wenn sich eine Kriechdehnung in der Größenordnung von 5% oder weniger durch Überwachen von X₃ ergibt, bestätigt dies, dass der Reifen eine Funktion mit einem guten Längshaftungsgrad ausführt.
Nach der Erfindung bildet die Bestimmung der drei Parameter X₁, X₂, X₃ und ihr Vergleich mit den entsprechenden Verhaltensdaten nicht nur eine Anzeige des Beanspruchungszustandes eines jeden Reifens in einer vorgegebenen Betriebssituation, sondern ermöglicht auch, die Änderung seines Verhaltens in der Betriebssituation vorherzusagen. Es ist somit möglich, auf das Fahrzeugantriebs- und/oder -steuersystem so einzuwirken, dass das Verhalten des Fahrzeugs optimiert wird.
Zusätzlich ist nach der Erfindung die Verarbeitungseinheit in der Lage, alle Vorrichtungen zu steuern, die die genaue Fahrzeugbewegung bestimmen, insbesondere die Vor richtungen zum Regulieren der Mechanismen zum Steuern des Verhaltens, wozu die Lage des Fahrzeugs gehört. Diese Vorrichtungen (12) haben beispielsweise eine Steuerung des Antiblockier-Bremssystems (ABS) 22, eine Aufhängungseinstellungssteuerung 23, eine Steuerung 24 zum Korrigieren des Aufpumpdrucks des Reifens sowie eine Fahrzeugstabilitätssteuerung (ESP, "Elektronisches Stabilitätsprogramm"-System) (in der Figur nicht gezeigt).
Die Verarbeitungseinheit ist auch in der Lage, die Brennstoffzuführungssteuerung, beispielsweise die elektronische Einspritzung des Fahrzeugs, in dem sie vorhanden ist, so zu steuern, dass auf die vom Motor gelieferte und auf die Antriebsräder übertragene Leistung eingewirkt wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung arbeitet das oben beschriebene Überwachungs- und Steuersystem wie folgt:
Für jeden an dem Fahrzeug angebrachten Reifen misst der Sensor 11 für jede Drehung oder mehrere Male innerhalb einer einzigen Umdrehung die vorstehend erwähnten Parameter X₁, X₂ und X₃ und sendet sie mit Hilfe des Senders 61 und des Empfängers 21 zur Verarbeitungseinheit 20. Der Sender sendet an die Verarbeitungseinheit auch den Wert des Drucks p und der Drehgeschwindigkeit g eines jeden einzelnen Reifens. Der Sender sendet diese Daten in einem vorgegebenen Format derart, dass sie von dem Empfänger 21 leicht entschlüsselt werden können.
Die Verarbeitungseinheit 20 hat im Speicher 63 die Codierdatenbank eines jeden Reifens zur Verfügung, dessen Daten beispielsweise durch die Kurven in 7, 8 und 9 dargestellt sind.
Immer dann, wenn die Parameter empfangen werden, kann diese Einheit die gemessenen Parameter mit den entsprechenden in der Datenbank enthaltenen Werten vergleichen.
Für jeden Reifen werden deshalb die Parameter X₁, X₂ und X₃ fortlaufend mit diesen Kurven verglichen, um zu prüfen, dass der Bewegungszustand des Fahrzeugs optimal ist. Wenn einer oder mehrere der Parameter von der vorgegebenen Größe des Optimalwerts abweichen, kann die Verarbeitungseinheit ein Alarmsignal erzeugen, das für den Benutzer mit Hilfe einer Anzeige 27 sichtbar wird, die sich beispielsweise Armaturenbrett des Fahrzeugs befindet. Vorteilhafterweise kann eine Anordnung getroffen werden, um ein typisches Signal für jedes auftretende anomale Ereignis zu erzeugen. Beispielsweise kann das Alarmsignal, welches das seitliche Rutschen beim Durchlaufen einer Kurve identifiziert, anders sein als das Alarmsignal, welches den Zustand eines platten Reifens identifiziert.
Entsprechend den so identifizierten Bedingungen und/oder der Art des Alarmsignals kann die Verarbeitungseinheit eventuell automatisch auf die geeignete Steuerung einwirken und das Verhalten des Fahrzeugs korrigieren.
13 zeigt ein Beispiel der Art und Weise, in der das Fahrzeugsteuersystem nach der Erfindung arbeiten kann.
Es sei angenommen, dass das Ziel darin besteht, das Verhalten eines Fahrzeugs mit einem vorne angeordneten Motor- und Antriebssystem, einem aktiven Aufhängungssystem und einem System zum Verteilen der Bremswirkung auf die vier Räder während eines Bremsvorgangs zu steuern, der unter den Bedingungen einer Geradausfahrt auf trockenem Boden ausgeführt wird.
Um das Verständnis des Beispiels zu erleichtern, berücksichtigt das hier gezeigte Ablaufdiagramm nur die Steuerung der Bremsung, wobei alle anderen parallelen Steueroperationen nicht berücksichtigt werden, die für die Gesamtsteuerung des Fahrzeugverhaltens ausgeführt werden können.
Während des Bremsens wird etwas von der Last auf die Vorderachse des Fahrzeugs übertragen und demzufolge auf die beiden Vorderreifen. Der erwähnte Steuervorgang wird nur für einen Reifen auf jeder Achse beschrieben, da im Falle der Geradausbewegung angenommen werden kann, dass das Paar von Reifen auf der gleichen Achse sich identisch verhält.
In dem betrachteten beispielsweisen Fall nimmt der gemessene Abstand X_1a (Abflachen des Vorderreifens) ab, während der gemessene Abstand X_1p (Abflachung des Hinterreifens) als Folge der Lastübertragung zunimmt.
Das Bremsen erzeugt auch eine Längskriechdehnung. Die Vorderreifen, die einer größeren Last ausgesetzt sind, zeigen eine Zunahme des Abstands X_3a (Kriechdehnung des Vorderachsenreifens), während die Hinterreifen eine Abnahme des Abstandes X_3p zeigen (Kriechdehnung des Hinterachsenreifens).
Diese gemessenen Werte werden mit vorgegebenen Referenzwerten verglichen, die in der erwähnten Datenbank gespeichert sind und aus der Datenbank ausgewählt werden, beispielsweise die in 7, 8 und 9 gezeigten.
Die in der Datenbank enthaltenen Daten sind für diese Steuerungsart PX_1a, PC_1b, PX_3a, PX_3p, wobei für die vorstehend erwähnten Straßenflächenbedingungen PX_1a den minimalen Abstand X₁ darstellt, der für einen Reifen auf der Vorderachse akzeptabel ist, PX_1p den maximalen Abstand X₁ darstellt, der für den Reifen auf der Hinterachse akzeptabel ist, PX_3a die maximale Kriechdehnung X₃ darstellt, die für den Reifen vor dem Beginn des Längsrutschens an der Vorderachse akzeptabel ist, und PX_3p die minimale Kriechdehnung X₃ darstellt, die in dem Zustand akzeptabel ist, in welchem das Rad in Bewegung ist.
Zu erwähnen ist, dass diese Bezugswerte auf unterschiedliche Arten ausgewählt werden können, beispielsweise entsprechend einem komfortableren Fahrprogramm (mit Referenzwerten, die kleinere Verformungen des Reifens erlauben) oder mit einem sportlicheren Programm (mit Referenzwerten, die größere Verformungen des Reifens erlauben).
13 zeigt ein Ablaufdiagramm als Beispiel dafür, wie das Steuersystem arbeitet.
In dem Ablaufdiagramm sind die folgenden Schritte gezeigt:

– Schritt A: Messen der Werte X_1a, X_3a, X_1p und X_3p.
– Schritt T₁: Vergleich von X_1a mit dem Bezugswert PX_1a zur Bestimmung, ob die Last auf dem Reifen an der Vorderachse den maximal zulässigen Referenzwert überschreitet,
– Schritt T₂: Vergleich von X_3a mit dem Referenzwert PC_3a zur Bestimmung, ob die Kriechdehnung in dem Reifen der Vorderachse größer ist als der maximal zulässige Referenzwert der Kriechdehnung,
– Schritt T₃: Vergleich von X_1p mit dem Referenzwert PX_1p zur Bestimmung, ob die Last an dem Reifen der Hinterachse kleiner ist als der minimal zulässige Referenzwert,
– Schritt T₄: Vergleich von X_3p mit dem Referenzwert PX_1p zur Bestimmung, ob die Last an dem Reifen an der Hinterachse kleiner ist als der minimal zulässige Referenzwert,
– Schritt S₁: Einwirken auf die Verarbeitungseinheit des aktiven Aufhängungssystems zur Herbeiführung einer Versteifung der vorderen Aufhängung, und
– Schritt F₁: Einwirken auf die Verarbeitungseinheit des Systems zum Verteilen der Bremswirkung über die vier Räder, um eine Bremsmodulation bereitzustellen, indem eine größere Last an die Vorderräder und eine entsprechend geringere Last auf die Hinterräder angelegt wird.

Nach Erhalt der Daten von X₁ und X₃ bestimmen die Vergleiche, ob das System eingreifen muss, um das Fahrzeugverhalten zu korrigieren. Das Ablaufdiagramm zeigt, dass, wenn die Antwort bestätigend ist, das System in all den Vergleichen T₁, T₂, T₃ und T₄ einen Zustand einer übermäßigen Bremswirkung mit der Neigung zu einem möglichen Haftungsverlust der Räder und dementsprechend einem Rutschen des Fahrzeugs bestimmt. Wenn wenigstens einer der Parameter dem Standard entspricht, d.h. den entsprechenden Referenzwert nicht überschreitet, wiederholt das System die Datenerfassung für einen anderen Vergleich. Dieser Zustand identifiziert ein anderes Verhalten des Fahrzeugs, das eine andere Einwirkung durch die Verarbeitungseinheit erfordern kann.
Im vorstehenden Fall einer bestätigenden Antwort wirkt das System auf die vordere Aufhängung (Aktion S₁) und auf das Bremssystem (Aktion F₁) ein, bis die in den Reifen gemessenen Werte auf einen Zustand zurückgeführt sind, der dem vorgegebenen Fahrzeugverhalten entspricht.
Ein weiteres Beispiel der Steuerung bezieht sich auf das Durchfahren einer Kurve unter extremen Bedingungen. Bezogen auf ein Auto mit Frontmotor und Vorderradantriebsystem ist der der größten Belastung ausgesetzte Reifen der Vorderreifen an der Kurvenaußenseite. Die Verarbeitungseinheit überwacht diesen Zustand, wobei sie gewöhnlich eine beträchtliche Zunahme von X₁ und eine Zunahme von X₂ im Vorderreifen an der Kurvenaußenseite, eine mäßige Zunahme von X₂ und eine Abnahme von X₁ im Hinterreifen auf der Kurvenaußenseite sowie eine mäßige Zunahme von X₂ und X₁ im Hinterreifen auf der Kurveninnenseite misst, die manchmal sogar vom Boden abheben können.
Eine korrekte Aktion unter diesen Bedingungen besteht beispielsweise darin, die vordere Aufhängung auf der Kurvenaußenseite so zu versteifen, dass das Rollen der Fahrzeugkarosserie und die zugehörigen charakteristischen Winkeländerungen der Räder begrenzt und die Bremswirkung so verteilt wird, dass die Bremsen stärker auf die Reifen wirken, die größeren Belastungen (entsprechend einem kleineren X₁) unterliegen und deshalb eine stärkere Reibung auf dem Boden haben.
En Fahrzeug, das eine Aufhängung mit variabler Einstellung hat, insbesondere eine aktive Aufhängung mit einer unabhängigen Steuerung für jedes Rad, macht den besten Gebrauch von der Erfindung, da die Einstellung der Aufhängung auf jeden individuellen Reifen bezogen werden kann.
Ein Beispiel für eine aktive Aufhängung, die für die Zwecke der vorliegenden Erfindung geeignet ist, ist in dem vorstehend genannten US-Patent 5,087,072 beschrieben.
Ein weiteres aktives Aufhängungssteuersystem, das für diesen Zweck geeignet ist, ist das ABC (Aktive Karosseriesteuerung) genannte System, das an einem Fahrzeug des Motorherstellers Mercedes vorgesehen ist. Dieses System erfordert die Verwendung einer Aufhängung, deren Einstellung von einem Hydrauliksystem reguliert wird, das von einem elektronischen System gesteuert wird. Das elektronische System ist mit Informationen über das dynamische Verhalten des Wagens durch einen Satz von Sensoren versehen, insbesondere von Beschleunigungsmessern, die an dem Fahrzeug angeordnet sind. Die Einwirkung auf die Aufhängung ist sehr schnell und ermöglicht eine Korrektur des Rollens, das das Fahrzeug während des Kurvendurchlaufs beeinflusst.
Nach der vorliegenden Erfindung können alle diese Systeme, wenn sie in der Lage sind, Informationen und Daten direkt von dem Reifen zu empfangen, die Lage des Fahrzeugs mit Hilfe der Aufhängung weitaus effektiver korrigieren als ein System, das die Daten von Beschleunigungsmessern empfängt, die am Fahrzeug angeordnet sind.
Im Hinblick auf die Stabilitätsbegrenzung kann die zeitliche Änderung der direkt vom Reifen gemessenen Werte beispielsweise dazu verwendet werden, genau den Augenblick vorherzusagen, an dem der Reifen durchzudrehen oder zu rutschen beginnt.
Natürlich können andere Einwirkungen an anderen Steuervorrichtungen zusammen mit den Einwirkungen auf die Aufhängung oder als Alternative dazu ausgeführt werden. Beispielsweise kann eine weitere Korrektureinwirkung darin bestehen, dass die Geschwindigkeit des Fahrzeugs verringert wird, indem auf die Traktionssteuerung eingewirkt wird, die insgesamt auf das Motor- und/oder Bremssystem einwirkt.
Zur Demonstration der Korrelation zwischen den Verformungen der Reifenkarkasse und den entsprechenden Kräften, die von dem Reifen entwickelt werden, werden nachstehend drei Tabellen angegeben, die die Werte der Parameter X₁, X₂ und X₃ auf die entsprechenden Kräfte beziehen.
Diese Tabellen zeigen die Messungen an einem neu hergestellten P6000-Reifen (Größe 195/65R15), der von der Anmelderin hergestellt, auf einen Druck von 2,2 bar aufgepumpt und einem Satz von Versuchen auf einer Labormaschine (Innenraumversuche) ausgesetzt wurde. Die Versuchsmaschine (Straßenrad) besteht aus einer zylindrischen Trommel mit einem Durchmesser von 1700 mm, die mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten gedreht werden kann. Die radial äußere Fläche der erwähnten Trommel kann mit einem Band eines geeigneten Materials abgedeckt sein, das unterschiedliche Eigenschaften hat, um die unterschiedlichen Bedingungen der Straßenoberfläche und des entsprechenden Reibungskoeffizienten zu simulieren.
Die Werte der in der Tabelle gezeigten Parameter X₁, X₂ und X₃ sind auf ein System von kartesischen Koordinaten (x, y, z) bezogen, die ihren Ursprung in der Drehmitte des Reifens haben, wie in 10 gezeigt ist. Der Sensor 11 (Punkt A) befindet sich an der Felge auf ihrer Mittenlinienebene auf den Koordinaten (0,0,200), während sich der Reflexionspunkt B in der gleichen radialen Ebene wie der Sensor 11 auf der Äquatorialebene des Reifens befindet. Deshalb entsprechen die in der Tabelle gezeigten Werte der Parameter X₁, X₂ und X₃ dem tatsächlichen Abstand des Punkts B vom Punkt A in der passenden Koordinatenrichtung. Tabelle 1 zeigt den Wert der Abflachung X₁ mit der Änderung der Vertikalkraft (Last) für den vorerwähnten Reifen in Betrieb bei einer Geschwindigkeit von 30 km/h mit Driftwinkeln und einem Sturz gleich 0°. Der Reifen wird zum Rollen an dem Straßenrad gebracht, indem eine Last angelegt wird, die von 250 kg bis 450 kg zunimmt.
TABELLE 1
Die in der Tabelle gezeigten Ergebnisse bestätigen die Tendenz des Diagramms in 7, das unter Verwendung einer anderen Vorrichtung, d.h. dem erwähnten flachen Band, in dem wesentlichen Wertebereich für die Vertikallast aufgezeichnet wurde.
Tabelle 2 zeigt den Wert von X₂ und die Seitenkraft (Driftkraft), die von dem Reifen entwickelt wird, der mit einer Geschwindigkeit von 30 km/h mit einem Driftwinkel läuft, der zwischen 0° und 6° variabel ist, für aufeinander folgende Schritt von 0,6°. Die Prüfmaschine ist die gleiche wie die für den vorherigen Versuch, wobei sie die Möglichkeit der Einstellung eines Driftwinkels für den Reifen sowie eine geeignete Dynamometernabe zum Messen der Kraft und des Drehmoments hat. Der Versuch wurde mit einer konstanten Last von 350 kg und einem Sturzwinkel gleich 0° ausgeführt.
TABELLE 2
Die Werte in der Tabelle bestätigen die Werte des Diagramms in 8 bezogen auf die Kurve für eine trockene Straße.
In der Tabelle ist zu sehen, dass, wenn der Driftwinkel zunimmt, der Punkt A in Querrichtung zur Außenseite der Kurve (Steigerung von X₂) beträchtlich verschoben wird. Gleichzeitig erzeugt der Reifen eine Seitenkraft, die als Funktion der Verformung seines Karkassenprofils zunimmt.
Tabelle 3 zeigt den Wert der Kriechdehnung X₃ mit der Änderung der Längskraft, die auf die Drehachse des erwähnten Reifens bei einer Last von 350 kg in Betrieb bei einer Geschwindigkeit von 30 km/h mit Driftwinkeln und einem Sturz gleich 0° angelegt wird.
TABELLE 3
Die Werte in Tabelle 3 bestätigen auch die im Diagramm von 9 bezogen auf die Kurve für eine trockene Straße gezeigten Werte.
Die vorliegende Erfindung wurde insbesondere unter Bezug auf ein Fahrzeug mit vier Rädern beschrieben. Die Erfindung lässt sich auch bei Zweiradfahrzeugen und auf jede Art von Fahrzeug anwenden, das mit Luftreifenrädern versehen ist, wenn die entsprechenden Datenbanken und entsprechenden Fahrzeugsteuerfunktionen vorgesehen sind.
Zu erwähnen ist, dass die Kombination der Messungen der Verformungen der Karkasse längs unterschiedlicher Achsen in Kombination mit der Verhaltensbedingung einschließlich der Lage des Fahrzeugs in verschiedenen Betriebssituationen, beispielsweise beim Driften, das durch geeignete Beschleunigungsmesser gemessen werden kann, die sich an dem Fahrzeug befinden, es möglich ist, den Wert weiterer Parameter zu berechnen, beispielsweise des Reibungskoeffizienten, und somit die vorgegebenen Referenzwerte für den Vergleich auszuwählen.
Nach der vorliegenden Erfindung können die gleichen Versuche an Reifen bei unterschiedlichen Bedingungen hinsichtlich Verschleiß, Druck und Drehgeschwindigkeit ausgeführt werden. Genauso ist es möglich, kombinierte Versuche bei Vorhandensein von Drift und Drehmoment auszuführen. Alle diese Daten können in der vorstehend erwähnten Datenbank an dem Fahrzeug gespeichert und bei den geeignetsten Bedingungen verwendet werden.
Somit wird es möglich, Mehrfachereignisse zu überwachen und zu steuern.
Beispielsweise ist es möglich zu entscheiden, ob der Druck der Reifen durch Einwirken auf die entsprechende Steuerung zur Korrektur des Drucks modifiziert werden soll, beispielsweise wenn es erforderlich ist, über eine mit Schnee bedeckte Straßenstrecke zu fahren, um die Traktionsfähigkeit der Reifen zu erhöhen.
Die Verarbeitungseinheit kann auch in vorteilhafter Weise mit einer kartographischen Datenbank 25 kommunizieren, die Daten enthält, die die zu befahrenden Routen betreffen, sowie mit einer Umweltdatenbank 26, in die die geographische Position des Fahrzeugs und die klimatischen Bedingungen in dem Bereich, in dem sie sich befindet, in Realzeit eingegeben werden.
Es ist deshalb möglich, auf die Verarbeitungseinheit in Realzeit Daten über die Art der Straßenoberfläche, das Wetter, trockene oder nasse Bedingungen und insgesamt des Haftungsgrads der Straßenfläche zu übertragen.
Vorzugsweise sorgt erfindungsgemäß das System für eine automatische Kalibrierung aller Sensoren des Fahrzeugs zur Annahme eines "Null"-Zustands, auf den alle die verschiedenen gemessenen Größen bezogen sind. Dieser Zustand ist vorzugsweise der des Fahrzeugs im Betriebszustand bei einer gleichförmigen Geschwindigkeit nahe 0 km/h bei Vorhandensein eines Systems von Kräften, die gerade ausreichen, um den Bewegungswiderstand des Fahrzeugs (kinematische Bedingung) zu überwinden.
Stärker bevorzugt wird, diese Nullpunkteinstellung mehrere Male während einer Lebensdauer des Reifens zu wiederholen, wenn der Verschleißzustand des Reifens fortschreitet.
Innerhalb der Verarbeitungseinheit kann auch ein Satz von Resident-Programmen für die gewünschte Fahrweise vorgesehen werden. Beispielsweise verhindert das Komfort-Fahrprogramm ein Durchfahren von Kurven an der Grenze des Rutschens des Reifens, indem die Werte der Parameter, die mit den gemessenen zu vergleichen sind, restriktiver festgelegt werden. Ein eventuelles sportliches Fahrprogramm wäre in der Lage, dem Fahrer mehr Unabhängigkeit zu geben, indem die gemessenen Werte mit breiteren Referenzwerten verglichen werden.

Claims

Verfahren zum Steuern der Bewegung eines Fahrzeugs, das wenigstens ein Rad aufweist, welches mit einem Reifen versehen ist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: – Bestimmen der Verformungen des Reifens, – Bereitstellen einer Datenbank, die Werte der Verformung des Reifens enthält, die einem vorgegebenen Verhalten des Rads entsprechen, – Vergleichen der gemessenen Verformungen mit den vorgegebenen Werten der Verformung und – Aussenden eines Signals abhängig von dem Ergebnis des Vergleichs, wobei das Signal zur Steuerung des Fahrzeugverhaltens verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, – dass zu dem Schritt der Bestimmung der Reifenverformungen das Messen der Verformungen mit Hilfe der Reflektion eines Messsignals gehört, das innerhalb des Rads ausgesandt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal auf wenigstens eine Vorrichtung einwirkt, die wenigstens einen Mechanismus zur Steuerung der Lage des Fahrzeugs in Bewegung reguliert, um ein Verhalten des Fahrzeugs innerhalb der Grenzen des vorgegebenen Verhaltens zu halten oder es in diese Grenzen zurückzubringen.
Verfahren zum Steuern eines auf Lufträdern laufenden Fahrzeugs, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: – Bereitstellen einer Datenbank über die Leistung des Reifens, – Erhalten von Daten über das Verhalten des Reifens, – Vergleichen der Daten miteinander und aktivieren von Steuervorrichtungen des Fahrzeugs entsprechend dem Ergebnis dieses Vergleichs, dadurch gekennzeichnet, – dass der Schritt des Erhaltens von Daten mit Hilfe von Messsignalen ausgeführt wird, die in den Rädern ausgesandt werden.
System zum Steuern des Verhaltens eines Fahrzeugs in Bewegung, wobei das Fahrzeug wenigstens ein Rad aufweist, das mit einem Reifen versehen ist, wobei das System – wenigstens eine Einheit zum Messen wenigstens einer Größe, die mit Verformungen des Reifens korreliert ist, – eine Datenbank mit vorgegebenen Werten, die das Verhalten des Reifens bezogen auf die Verformungen darstellen, und – eine mit der wenigstens einen Messeinheit in Verbindung stehende Datenverarbeitungseinheit aufweist, die in der Lage ist, die Werte dieser Größe mit den Werten der Datenbank zu vergleichen und ein Signal auszusenden, das zur Steuerung des Verhaltens des Fahrzeugs verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, – dass wenigstens eine Einheit dafür ausgelegt ist, ein Messsignal auszusenden, das innerhalb des Rads reflektiert wird.
System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal ein Alarmsignal ist.
System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal ein Signal zum Steuern eines Mechanismus ist, der die Lage des Fahrzeugs steuert, um das Verhalten des Fahrzeugs innerhalb der Grenzen eines vorgegebenen Verhaltens zu halten oder um es zurück in diese Grenzen zu bringen.
System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal auf eine Vorrichtung wirkt, die den Steuermechanismus reguliert.
System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit in der Lage ist, die Drehgeschwindigkeit des Reifens zu messen.
System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit in der Lage ist, den Aufpumpdruck des Reifens zu messen.
System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit wenigstens einen Sensor (11) aufweist, der in die tragende Felge (2) des Reifens eingesetzt ist.
System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit ein reflektierendes Element (12) aufweist, das an der Innenfläche des Reifens angeordnet ist.
System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe die Verformung des Karkassenprofils des Reifens in einer vorgegebenen Richtung ist.
System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit die Verformung des Karkassenprofils in wenigstens einer Richtung ausgewählt aus der Radialrichtung, der Querrichtung und der Umfangsrichtung misst.