DE69301827T2

DE69301827T2 - Verfahren und vorrichtung zur detektion des in funktion tretens einer notlauffläche innerhalb eines reifens

Info

Publication number: DE69301827T2
Application number: DE69301827T
Authority: DE
Inventors: Claudio F-63200 Riom Battocchio; Andre F-63400 Chamalieres Dosjoub
Original assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Current assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Priority date: 1992-08-03
Filing date: 1993-07-29
Publication date: 1996-08-01
Anticipated expiration: 2013-07-30
Also published as: DE69301827D1; EP0651702B1; US6094978A; JP3367672B2; JPH07509422A; CA2141303A1; FR2694398A1; ES2086955T3; WO1994003338A1; EP0651702A1

Description

Die Erfindung betrifft die Rollbedingungen eines Reifens, der mit einer Notlauffläche ausgestattet ist, und insbesondere die Erfassung des Aufsitzens des genannten Reifens mit der genannten Notlauffläche.
Die Funktion dieser Notlaufflächen, die im allgemeinen auf der Feige an der Innenseite des Reifens angebracht sind, ist es, die Last im Fall des Versagens des Reifens abzustützen.
Das Aufsitzen des Reifens auf die Notlauffläche ist begleitet von einer mehr oder weniger deutlichen Verschlechterung seiner Fahrleistungen, die aus dem Verhalten des Fahrzeugs vom Fahrer nicht erkennbar zu sein braucht.
Da die Funktionslebensdauer dieser Notlaufflächen begrenzt ist, ist es demnach aus Sicherheitsgründen wesentlich, daß der Fahrer von ihrem Aufsitzen bzw. von ihrer Betriebsaufnahme in Kenntnis gesetzt wird, damit er sich entsprechend den Anweisungen ihres Herstellers verhalten kann.
Das Patent US 4 262 724 schlägt eine Notlauffläche vor, die Umfangsabschnitte mit variablen Radien aufweist, um dann, wenn sie beim Aufsitzen abrollt, eine Schwingungserregung auf Höhe der Radachse herbeizuführen, die den Fahrer alarmiert. Das Patent US 4 157 726 weist eine Notlauffläche mit zwei Abflachungen auf, die auf dem Außenumf ang gelegen sind, um außer der vorhergehenden Schwingungserregung ein wahrnehmbares Abrollgeräusch zu erzeugen, und zwar auch dieses, um den Fahrer zu alarmieren.
Diese beiden Lösungen, die freiwillig das Verhalten des Fahrzeugs während des Aufsitzens eines Reifens auf seiner Notlauffläche verschlechtern, sind gut geeignet, weil es die Funktion des genannten Aufsitzens ist, eine augenblickliche Stillegung des Fahrzeugs im Fall des Versagens des genannten Reifens zu gestatten. Dagegen sind diese Lösungen nicht mehr hinnehmbar, wenn die allgemeine Auslegung der Notlauffläche ihre Benutzung mit begrenzter Geschwindigkeit auflangen Strecken gestattet. Eine solche Notlauffläche ist durch das Patent EP 363 639 dargestellt.
Andererseits wurden zahlreiche Vorrichtungen vorgeschlagen, um das zu geringe Aufpumpen eines Reifens durch die Analyse der Schwingungen der Gruppe aus Reifen und Aufhängungselementen zu erfassen, gemessen mittels Beschleunigungsmeßgeräten, die an einem der Elemente der Aufhängung des Fahrzeugs angeordnet sind. Diese Vorrichtungen verfolgen den Frequenzverlauf der ersten vertikalen Resonanzschwingung der genannten Gruppe aus Reifen und Aufhängung von etwa 10 bis 15 Hz bei der Verringerung des Aufpumpdruckes. Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise durch das Patent US 4 574 267 angeboten.
Diese Vorrichtungen gestattet es jedoch nicht, bei einem Reifen die Inbetriebnahme seiner Notlauffläche zu erfassen, denn diese Inbetriebnahme kann nicht nur allein einer Verringerung des Aufpumpdruckes des Reifens zugeordnet werden, sondern auch noch anderen Gründen, wie etwa einer überladung des Reifens. Es gibt demnach keine unmittelbare Zuordnung zwischen dem Aufpumpdruck eines Reifens und dem Einsatz seiner Notlauffläche.
Im folgenden versteht man unter "Radträger" die Teile, die wirksam die Räder tragen, ohne irgendeine andere Entkoppelung als die Abrolldrehungen der genannten Räder, sowie die Aufhängungsteile, die unmittelbar mit den vorgenannten Teilen verbunden sind und deren Bewegungen ähnlich sind.
Man versteht unter "nicht aufgehängte Massen" alle Massen, die nicht von den Aufhängungsfedern getragen sind, d.h. die zwischen den Reifen und den genannten Aufhängungsfedem gelegen sind.
Die Erfindung zielt ab auf ein Verfahren zum Erfassen des Aufsitzens mindestens eines der Reifen eines Fahrzeugs mit einer Notlauffläche, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man das Auftreten mindestens einer Resonanzschwingung erfaßt, die charakteristisch für das Abrollen des genannten Reifens in Auflage auf der genannten Notlauffläche ist, bei mindestens einem der Elemente, die mit der Aufhängung der Fahrzeugkabine zusammenwirken, und daß die genannte, erfaßte, charakteristische Resonanzschwingung eine Resonanzschwingung einer höheren Ordnung als die erste Resonanzschwingung ist.
Vorteilhafterweise liegen die erfaßten Resonanzschwingungen in den Frequenzbändern, die über 100 Hz liegen.
Gemäß einer Ausführungsform mißt man während des Abrollens die Beschleunigungen, denen mindestens eines der genannten Aufhängungselemente unterzogen wird.
Bevorzugt werden die Beschleunigungsmessungen an den Radträgern der genannten Fahrzeugreifen vorgenommen, und es handelt sich insbesondere um die Messungen der vertikalen Beschleunigungen.
Die Erfindung beruht auf der Beobachtung, daß das Aufsitzen eines Reifens mit einer Notlauffläche sich aus dem Auftreten von charakteristischen Resonanzschwingungen des Radträgers des Systems aufsitzender Reifen - Notlauffläche - nicht aufgehängte Massen - Aufhängungsfeder ergibt. Es ist jedoch die erste vertikale Resonanzschwingung dieser Gruppe in einem Frequenzband in der Größenordnung von 20 Hz gelegen, die aus Gründen von Signalen sehr unterschiedlichen Ursprungs nicht auswertbar ist.
Im Gegensatz dazu haben durchgeführte Versuche gezeigt, daß die Erfassung des Auftretens von Resonanzschwingungen höherer Ordnungen möglich und verläßlich war. Diese Versuche haben auch gezeigt, daß die mechanische Erregung dieser Systeme infolge des einfachen Abrollens des Fahrzeugs auf einer üblichen Straße ausreichend ist, um die Radträger in Frequenzbändern zu erregen, die den charakteristischen Resonanzschwingungen des Abrollens beim Aufsitzen entsprechen.
Ein charakteristisches Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, daß die Meßsignale der Beschleunigungen in mindestens einem vorgegebenen Frequenzband derart verarbeitet werden, daß man repräsentative Größen von Amplituden der genannten Signale im genannten Frequenzband erhält; die genannten Größen werden als charakteristische Größen weiterverfolgt.
Unter den repräsentativen Größen der Amplitude der genannten Signale ist der Effektivwert bzw. guadratische Mittelwert besonders zweckmäßig.
Gemäß einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Erfassung durch Vergleich von charakteristischen Größen durchgeführt, die gleichzeitig bezüglich mindestens zweier Reifen gemessen werden.
Gemäß einer zweiten Variante ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß es das genannte Aufsitzen in unabhängiger Weise für jeden der Reifen des Fahrzeugs erfaßt.
Ein anderer Aspekt ist dadurch gekennzeichnet, daß man einen Formfaktor des Schwingungsspektrums des genannten Radträgers berechnet und das Aufsitzen des genannten Reifens erfaßt, wenn der genannte Formfaktor einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.
Die Beschleunigungsmeßsignale können in zwei unterschiedlichen, vorgegebenen Frequenzbändern H&sub1; und H&sub2; verarbeitet werden, um zwei repräsentative Größen von Amplituden der genannten Signale in den beiden Frequenzbändern zu erreichen und um das Verhältnis zwischen den genannten beiden repräsentativen Größen D&sub1;/D2 zu bestimmen. Dieses Verhältnis stellt einen charakteristischen Formfaktor dar.
Die Erfindung betrifft auch mehrere Vorrichtungen, die dazu bestimmt sind, das vorausgehende Verfahren durchzuführen.
Eine Vorrichtung zur Erfassung des Aufsitzens mindestens eines der Reifen eines Fahrzeugs mit einer Notlauffläche entsprechend der ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch bemerkenswert, daß es die folgenden Merkmale aufweist:
a) Mittel zur Messung der vertikalen Beschleunigungen, die an den Radträgern der Räder des genannten Fahrzeugs angeordnet sind;
b) Mittel zur Filterung der Meßsignale in einem vorgegebenen Frequenzband;
c) Mittel zur Verarbeitung, die die Effektivwerte der genannten Meßsignale ergeben, wobei die genannten Effektivwerte als charakteristische Größen weiterverfolgt werden;
d) Mittel, die den Vergleich der charakteristischen Größen miteinander gestatten, die von den verschiedenen Radträgern abgegeben werden, um das Aufsitzen zu erfassen;
e) Mittel, die die Übermittlung der Erfassung zum Fahrer des Fahrzeugs gestatten.
Eine Vorrichtung zur Erfassung des Aufsitzens mindestens eines der Reifen eines Fahrzeugs mit einer Notlauffläche entsprechend der zweiten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Merkmale aufweist:
a) Mittel zur Messung von Beschleunigungen, die auf den Radträgern der Räder des genannten Fahrzeugs angeordnet sind;
b) Mittel zur Filterung von Meßsignalen in zwei vorgegebenen Frequenzbändern F&sub1; und F&sub2;;
c) Mittel zur Verarbeitung, die die Effektivwerte D&sub1; und D2 der genannten Meßsignale ergeben, wobei die genannten Effektivwerte als charakteristische Größen weiterverfolgt werden;
d) Mittel, die es gestatten, unabhängig für die Messungen jedes Radträgers das Verhältnis D&sub1;/D2 charakteristischer Größen herzustellen, die von den verschiedenen Radträgern abgegeben werden;
e) Mittel zur Analyse der genannten Verhältnisse, die es gestatten, das Aufsitzen zu erfassen, sobald mindestens eines der genannten Verhältnisse einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet;
f) Mittel, die es gestatten, die Erfassung dem Fahrer des Fahrzeugs zu übermitteln.
Die beigefügten Figuren stellen die Erfindung dar und sind nur als Beispiele vorgelegt:
- Fig. 1 stellt zwei Vertikalbeschleunigungsspektren als Funktion der Frequenz mit und ohne Aufsitzen dar, die auf einer üblichen Straße aufgezeichnet wurden;
- Fig. 2 stellt eine schematische Darstellung des Funktionsprinzips einer ersten Art der Erfassungsvorrichtung dar;
- Fig. 3 ist eine schematische Übersichtsdarstellung einer ersten Ausführungsform einer Erfassungsvorrichtung;
- Fig. 4 ist eine schematische übersichtsdarstellung einer zweiten Ausführungsform;
- Fig. 5 ist eine schematische Übersichtsdarstellung einer dritten Ausführungsform;
- Fig. 6 ist eine schematische Funktions-Prinzipdarstellung einer zweiten Art der Erfassungsvorrichtung;
- Fig. 7 ist eine schematische Übersichtsdarstellung einer Ausführungsform einer Erfassungsvorrichtung der zweiten Art.
Fig. 1 stellt zwei Vertikalbeschleunigungsspektren dar, die für Aufpumpdrücke von 2,0 und 0,2 Bar, d.h. ohne Aufsitzen und dann mit Aufsitzen, gemessen sind, für einen Reifen 175/70 R 13 MXL, der mit einer Notlauffläche der Art "LFZ" ausgestattet ist, wie sie durch das Patent EP 363 639 beschrieben ist. Das Fahrzeug ist ein AX RE der Marke Citroën.
Das analysierte Frequenzband ist zwischen 40 und 300 Hz gelegen. Unter 40 Hz liegen die ersten vertikalen Resonanzschwingungen der Gruppe aus Reifen/Aufhängungselementen, wobei der Reifen normal aufgepumpt ist oder auf seiner Notlauffläche aufsitzt, aber auch viele Signale sehr unterschiedlichen Ursprungs, die beispielsweise mit der Umlauffrequenz des Rades zusammenhängen, wie den Ungleichförmigkeiten des Reifens. Eine Analyse des Spektrums unter 40 Hz ist demnach in verläßlicher Weise nur sehr schwierig.
Die Spektren der Fig. 1 wurden während des Rollens des Fahrzeugs auf einer üblichen Straße mittels eines Beschleunigungsmeßgerätes aufgezeichnet, das auf der Höhe des Radträgers des Rades des Reifens angeordnet ist.
Diese beiden Kurven stellen gut das Prinzip der Erfindung dar:
- wenn der Reifen normal aufgepumpt ist (Kurve A), beobachtet man, daß die Amplitude der Vertikalbeschleunigung, gemessen in dem in Betracht gezogenen Frequenzband, deutlich schwächer ist, als wenn er auf seiner Notlauffläche aufsitzt (Kurve B);
- wenn der Reifen mit 0,2 Bar aufgepumpt ist (Kurve B), sieht man, wenn er auf seiner Notlauffläche aufsitzt, wie eine charakteristische Resonanzschwingung gegen 200 Hz auftritt, während die Schwingungsamplitude gegen 100 Hz hin deutlich weniger verändert ist, was die Form des Schwingungsspektrums des Radträgers beträchtlich umformt.
Wenn man den Kurven der Fig. 1 ähnliche Aufzeichnungen auf Straßen mit unterschiedlichen Unebenheiten durchführt, haben die an den Radträgern gemessenen Vertikalbeschleunigungsspektren unterschiedliche Amplituden, aber die vorausgehenden Ergebnisse bleiben. Die Abwandlungen der Formen von Schwingungsspektren sind somit ähnlich, gleichgültig, wie die Lage des in Betracht gezogenen Reifens am Fahrzeug, die Geschwindigkeit und die Beladung des genannten Fahrzeugs auch sein mögen.
Für ein Fahrzeug, dessen vier Reifen mit Notlaufflächen versehen sind, besteht das Verfahren der Erfindung demnach darin, das Auftreten dieser Resonanzschwingung von ungefährt 200 Hz zu erfassen, die charakteristisch ist für das Ablaufen des Reifens, der mit der Notlauffläche aufsitzt, mittels der Messungen von Vertikalbeschleunigungen, die in Höhe der Radträger der Räder der Reifen vorgenommen werden.
Gemäß einer ersten Variante bestimmt man nach der Filterung der Meßsignale, die von den vier Beschleunigungsmeßgeräten ausgegeben werden, um nur ein Frequenzband zu bewahren, das die charakteristische Resonanzschwingung umgreift, die beispielsweise 140 bis 250 Hz sein soll, ihre Effektivwerte, die man dann als charakteristische Werte weiterverfolgt.
Das Frequenzband der charakteristischen Resonanzschwingung ist eine Funktion des Systems aus aufsitzendem Reifen - Notlauffläche - nicht aufgehängte Massen - Aufhängungsfedem. Die genaue Bestimmung dieses verfolgten Frequenzbandes ist mit einem Abrollversuch mit und ohne Aufsitzen herzustellen.
Die Erfassung des Aufsitzens mindestens eines der Reifen des Fahrzeugs auf seine Notlauffläche wird bewirkt, indem man die charakteristischen Größen miteinander vergleicht, die gleichzeitig von vier Beschleunigungsmeßgeräten abgegeben werden, die an den vier Radträgern des Fahrzeugs angeordnet sind.
In Fig. 2 sieht man die vier Radträger eines Fahrzeugs bzw. den vorderen linken Radträger 1 (AVG), den vorderen rechten Radträger 2 (AVD), den hinteren linken Radträger 3 (ARG) und den hinteren rechten Radträger 4 (ARD). Jeder Radträger ist jeweils mit einem Beschleunigungsmeßgerät 11, 12, 13, 14 ausgestattet. Die von den genannten Beschleunigungsmeßgeräten ausgegebenen Signale werden über Leitungen 101, 102, 103, 104 zu Filtermitteln 21 geleitet, die ihre Spektren in einem vorgegebenen Frequenzband auswählen. Die Verarbeitungsmittel 31 ergeben in bekannter Weise die Effektivwerte der filtrierten Signale. Diese Effektivwerte sind die charakteristischen Größen S1, S2, S3, S4, die weiterverfolgt werden. Die Vergleichsmittel 41 stellen die Erfassung des Aufsitzens mindestens eines der Reifen auf seine Notlauffläche durch Vergleich der charakteristischen Größen miteinander sicher. Schließlich wird das Erfassungssignal am Ausgang der Mittel 41 auf eine Alarmvorrichtung 51 übertragen, die den Fahrer in Kenntnis setzt.
Eine schematische Übersichtsdarstellung einer ersten Vorrichtung zum Erfassen des Aufsitzens eines Reifens auf seiner Notlauffläche ist in Fig. 3 dargestellt. Die Filtermittel sind von vier Bandpaßfiltern 211, 212, 213, 214 gebildet, die jeweils die Signale F1, F2, F3, F4 ergeben. Die Verarbeitungsmittel 31 sind mit 311, 312, 313, 314 markiert.
Die Vergleichsmittel 41 weisen auf:
- eine Einrichtung zur Bestimmung einer Alarmschwelle, zusammengesetzt aus einem Addierer 411 für die vier charakteristischen Effektivwerte S1, S2, S3, S4, der das Signal Γ = S1+S2+S3+S4 abgibt, und aus einer Divisionseinrichtung 412, die das Verhältnis Γ/N herstellt; N ist eine Zahl, die zwischen 2 und 3 liegt;
- vier Vergleicher 421, 422, 423, 424, die jeden der charakteristischen Werte mit Γ/N vergleichen.
Wenn eines der Ausgangssignale der Vergleicher den Schwellenwert Γ/N überschreitet, dann wird das entsprechende Rad als mit der Notlauffläche aufsitzend angesehen.
Der Alarm-Schwellenwert Γ/N ändert sich mit der Erregungsamplitude. Diese Vorrichtung gestattet es demnach, das Aufsitzen mindestens eines der Fahrzeugreifen unabhängig von der Unebenheit der Straße zu erfassen.
Eine zweite Vorrichtung ist in Fig. 4 dargestellt. Die Funktion der Vergleichsmittel 42 ist es, die Verhältnisse zwischen den charakteristischen Größen paarweise herzustellen, um ein Aufsitzen zu erfassen, wenn der Wert irgendeines dieser Verhältnisse außerhalb eines vorgegebenen Intervalls liegt.
Diese Vergleichsmittel 42 weisen auf:
- drei Multiplizierer mit drei Eingängen 451, 452, 453, die eingangsseitig mit Verarbeitungsmitteln 312, 313, 314 verbunden sind;
- zwei Dividierer 456, 457, die an den Ausgang des Verarbeitungsmittels 311 und der drei Multiplizierer 451, 452, 453 angeordnet sind;
-zwei Multiplexer 454 und 455, die drei Eingangswerte aufweisen, die jeweils dem oberen und unteren Alarm- Schwellenwert entsprechen;
-vier Vergleicher 421, 422, 423, 424 am Ausgang der beiden Divisionseinrichtungen 456, 457 und der beiden Multiplexer 454 und 455.
Der Funktionszyklus der Vergleichsmittel 42 ist der folgende:
- Phase 1: Die fünf Multiplexer 451, 452, 453, 454 und 455 befinden sich in der Lage 1, die Divisionseinrichtung 456 stellt das Verhältnis R1 = S1/S3 her, die Divisionseinrichtung 457 stellt R2 = S2/S4 her; R1 wird nachfolgend mit dem oberen Schwellenwert SH1 mittels des Vergleichers 421 und mit dem unteren Schwellenwert SB1 mittels des Vergleichers 422 verglichen; R2 wird mit demselben oberen und unteren Schwellenwert mittels der Vergleicher 423 und 424 verglichen; die Verhältnisse zwischen den charakteristischen Größen werden relativ zu den Lagen der Radträger Seite für Seite hergestellt;
- Phase 2: Die fünf Multiplexer 451, 452, 453, 454 und 455 befinden sich in der Lage 2, die Divisionseinrichtung 456 stellt das Verhältnis R1 = S1/S2 her, die Divisionseinrichtung 457 stellt R2 = S3/S4 her; R1 wird dann mit dem oberen Schwellenwert SH2 mittels des Vergleichers 421 und mit dem unteren Schwellenwert SB2 mittels des Vergleichers 422 verglichen; R2 wird mit demselben oberen und unteren Schwellenwert mittels der Vergleicher 423 und 424 verglichen; die Verhältnisse zwischen den charakteristischen Größen werden achsenweise gewonnen;
- Phase 3: Die fünf Multiplexer 451, 452, 453, 454 und 455 befinden sich in der Lage 3, die Divisionseinrichtung 456 stellt das Verhältnis R1 = S1/S4 her, die Divisionseinrichtung 457 stellt R2 = S3/S2 her; R1 wird dann mit dem oberen Schwellenwert SH3 mittels des Vergleichers 421 und mit dem unteren Schwellenwert SB3 mittels des Vergleichers 422 verglichen; R2 wird dann mit demselben oberen und unteren Schwellenwert mittels der Vergleicher 423 und 424 verglichen; die Verhältnisse zwischen den charakteristischen Größen werden diagonalweise hergestellt.
Sobald sich eines der vorangehenden Verhältnisse außerhalb der jeweils durch die Schwellenwerte (SH1 und SB1), (SH2 und SB2), (SH3 und SB3) gegebenen Intervalle befindet, wird ein Signal der Erfassung des Aufsitzens an die Alarmvorrichtung 51 übertragen. Der übertragene Alarm weist alle erforderlichen Elemente auf, um den oder die betreffenden Reifen zu identifizieren.
Diese Vorrichtung hat den Vorteil, es zu gestatten, die Erfassungsschwellenwerte als Funktion der Art des betreffenden Verhältnisses zu differenzieren: seitenweise, achsenweise oder diagonalweise. Dies gestattet es, unangebrachte Alarme einzuschränken.
Eine dritte Vorrichtung ist in Fig. 5 dargestellt. Die Vergleichsmittel 43 dieser Vorrichtung weisen auf:
- drei Multiplexer 461, 462, 463, die am Ausgang der Verarbeitungsmittel 312, 313, 314 angeordnet sind;
- zwei Addierer 464 und 465 jeweils am Ausgang der Verarbeitungsmittel 311 und des Multiplexers 461, und der beiden Multiplexer 462, 463; man erhält die Signale D1 und D2;
- zwei Einrichtungen 466, 467, um die Größen D1 und D2 in die Potenz N zu erheben; man erhält A = (D1)N, B = (D2)N;
- Mittel 468, um die Funktion T = A - B/A + B zu berechnen;
- Mittel 469, um den Absolutwert von T zu ergeben:
G = T ;
- einen Vergleicher 470, der G mit einem vorgegebenen Alarm-Schwellenwert vergleicht.
Der Funktionszyklus der Vergleichsmittel 43 ist der folgende:
- Phase 1: Die drei Multiplexer 461, 462, 463 befinden sich in der Position 1; ihre beiden Addierer 464 und 465 ergeben D1 = S1+S3 bzw. D2 = S2+S4; schließlich:
Der Vergleich wird seitenweise durchgeführt;
- Phase 2: Die drei Multiplexer 461, 462, 463 befinden sich in der Position 2; die beiden Addierer 464 und 465 ergeben D1 = Sl+S2 bzw. D2 = S3+S4; schließlich:
Der Vergleich wird achsenweise vorgenommen;
- Phase 3: Die drei Multiplexer 461, 462, 463 befinden sich in der Position 3; die beiden Addierer 464 und 465 ergeben D1 = S1+S4 bzw. D2 = S3+S2; schließlich:
Der Vergleich wird diagonal vorgenommen.
Am Ausgang einer jeden Phase vergleicht der Vergleicher 470 G mit einem vorgegebenen Alarm-Schwellenwert und überträgt, falls erforderlich, den Alarm an den Fahrer und an die Einrichtung der Alarmvorrichtung 51.
Die Funktion T gestattet es, die Signale D1 und D2 zu normalisieren und sich somit von der Unebenheit der Straße freizumachen.
Der Parameter N legt die Empfindlichkeit des Systems fest. N liegt im allgemeinen zwischen 2 und 3. Man kann ihn auch kleiner als 1 anstreben, wenn das System zu empfindlich ist.
Gemäß einer zweiten Variante und für ein Fahrzeug, bei dem alle Reifen mit einer Notlauffläche ausgestattet sind, besteht das erfindungsgemäße Verfahren darin, unabhängig für jeden Radträger des Fahrzeugs die Änderung der Form des Schwingungsspektrums des Radträgers infolge des Auftretens dieser Resonanzschwingung von etwa 200 Hz zu erfassen, die charakteristisch ist für das Ablaufen des Reifens beim Aufsitzen auf der Notlauffläche, mittels Beschleunigungsmessungen, die auf der Höhe der Radträger der Räder der Reifen vorgenommen werden.
Nach dem Filtern der Meßsignale, die von den vier Beschleunigungsmeßfühlern ausgegeben wurden, um nur zwei Frequenzbänder beizubehalten, und zwar das erste bei etwa 100 Hz, während das zweite die charakteristische Resonanzschwingung gegen 200 Hz einschließt, und beispielsweise 140 bis 250 Hz umfassen soll, bestimmt man ihre Effektivwerte und dann das Verhältnis der genannten Effektivwerte, die man als charakteristischen Formfaktor weiterverfolgt. Die Erfassung des Aufsitzens wird an den Fahrer übertragen, wenn der genannte Formfaktor einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.
Die beiden weiterverfolgten Frequenzbänder sind Funktionen des Systems aus aufsitzendem Reifen - Notlauffläche -nicht aufgehängte Massen-Aufhängungsfeder. Die genaue Bestimmung dieser Frequenzbänder ist mit einem Rollversuch mit und ohne Aufsitzen durchzuführen.
Fig. 6 ist eine zweite schematische Darstellung des Funktionsprinzips der Erfassungsvorrichtungen entsprechend einer zweiten Variante. Man sieht die vier Radträger eines Fahrzeugs 1, 2, 3, 4. Jeder Radträger ist mit einem jeweiligen Beschleunigungsmeßgerät 11, 12, 13, 14 ausgestattet. Die ausgesandten Signale der genannten Beschleunigungsmeßgeräte werden mittels Leitungen 101, 102, 103, 104 auf vier Erfassungseinrichtungen 61 weitergeleitet, die für jeden Radträger unabhängig sind. Die Alarmvorrichtung 51 empfängt die Alarmsignale mittels der Leitungen 111, 112, 113, 114 und überträgt sie an den Fahrer.
Eine schematische Gesamtdarstellung einer Erfassungseinrichtung 61 für das Aufsitzen eines Reifens auf seiner Notlauffläche gemäß der zweiten Variante ist in Fig. 7 dargestellt.
Die Erfassungseinrichtung 61 weist auf:
- zwei Bandpaßfilter 611, 612, die das Signal F&sub1; bzw. F&sub2; entsprechend den beiden charakteristischen Frequenz bändern abgeben;
- zwei Verarbeitungseinrichtungen 613, 614, die dafür sorgen, daß die Effektivwerte der genannten Signale F&sub1; und F&sub2; D&sub1; und D&sub2; sein sollen;
- eine Divisionseinrichtung 615, die das Verhältnis D&sub1;/D&sub2; herstellt, das der charakteristische Formfaktor ist;
- ein Vergleicher 616, der den genannten Formfaktor mit einem vorgegebenen Alarm-Schwellenwert vergleicht.
Diese Vorrichtung und dieses Erfassungsverfahren haben den Vorteil, daß sie die Erfassung unabhängig für jeden Reifen bewirken, was sehr große Toleranzen bei den Beschleunigungsmeßketten gestattet, da man hier nur ein Amplitudenverhältnis aus Komponenten eines Signales beobachtet, das von ein und demselben Meßfühler abgegeben ist.
Diese Vorrichtung hat auch den Vorteil, den Fall des gleichzeitigen Aufsitzens aller Reifen des Fahrzeuges zu melden. Dem Konzept nach ist es, damit die erste Variante des Verfahrens einen Alarm übertragen kann, notwendig, daß mindestens einer der Reifen des genannten Fahrzeugs normal aufgepumpt bleibt, um als Bezug zu dienen.
Um bessere Leistungen zu erzielen, beispielsweise eine größere Empfindlichkeit beim Beginn des Aufsitzens, ist es möglich, einen Schwellenwert und Frequenzbänder vorzusehen, die sich als Funktion der Geschwindigkeit ändern.
Die vorausgehenden, schematischen Darstellungen stellen Ausführungsformen mittels gesonderter Komponenten und un ter stillschweigender Voraussetzung einer analogen Verarbeitung der Signale dar. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß es möglich ist, die erfindungsgemäßen Vorrichtungen dadurch auszuführen, daß man alle oder einen Teil der verschiedenen, beschriebenen Funktionen mit Mitteln zur numerischen Verarbeitung der Signale sicherstellt, unter Steuerung eines Mikrocomputers oder nicht.
Die Verfahren und Vorrichtungen, die Gegenstände der Erfindung sind, sind besonders zur Erfassung des Aufsitzens von Reifen auf ihren Notlaufflächen bestimmt, die Kraftfahrzeuge mit vier oder mehr Rädern ausstatten. Sie können jedoch auch im Fall eines Fahrzeugs mit zwei Rädern benutzt werden.

Claims

1. Verfahren zur Erfassung des Aufsitzens mindestens eines der Reifen eines Fahrzeugs mit einer Notlauft läche, dadurch gekennzeichnet, daß man das Auftreten mindestens einer Resonanzschwingung erfaßt, die charakteristisch für das Abrollen des genannten Reitens in Auflage auf der genannten Notlauftläche ist, bei mindestens einem der Elemente, die mit der Aufhängung der Fahrzeugkabine zusammenwirken, und daß die genannte, erfaßte, charakteristische Resonanzschwingung eine Resonanzschwingung einer höheren Ordnung als die erste Resonanzschwingung ist.

2. Verfahren zur Erfassung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die charakteristischen Resonanzschwingungen in den Frequenzbändern gelegen sind, die über 100 Hz liegen.

3. Verfahren zur Erfassung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man während des Abrollens die Beschleunigungen mißt, denen mindestens eines der genannten Aufhängungselemente unterzogen wird.

4. Verfahren zur Erfassung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Beschleunigungen der Radträger der genannten Reifen des Fahrzeugs mißt.

5. Verfahren zur Erfassung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die vertikalen Beschleunigungen der Radträger des genannten Fahrzeugs mißt.

6. Verfahren zur Erfassung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsignale der Beschleunigungen in mindestens einem vorgegebenen Frequenzband derart verarbeitet werden, daß man Größen erhält, die repräsentativ sind für ihre Amplituden im genannten Frequenzband, wobei die genannten Größen als charakteristische Größen weiterverfolgt werden.

7. Verfahren zur Erfassung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Effektivwerte bzw. quadratischen Mittelwerte der Meßsignale der Beschleunigungen als charakteristische Größen weiterverfolgt werden.

8. Verfahren zur Erfassung nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassung durch Vergleich charakteristischer Größen durchgeführt wird, die gleichzeitig bezüglich mindestens zweier Reifen gemessen werden.

9. Verfahren zur Erfassung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die charakteristischen Größen in einem vorgegebenen Frequenzband weiterverfolgt werden.

10. Verfahren zur Erfassung nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassung für jeden Reifen in unabhängiger Weise vorgenommen wird.

11. Verfahren zur Erfassung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Formfaktor des genannten Schwingungsspektrums des genannten Aufhängungselements berechnet und das Aufsitzen des genannten Reifens erfaßt, wenn der genannte Formfaktor einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.

12. Verfahren zur Erfassung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Formfaktor dadurch berechnet wird, daß man die Meßsignale der Beschleunigungen in zwei vorgegebenen Frequenzbändern F&sub1; und F&sub2; verarbeitet, um das Verhältnis ihrer charakteristischen Größen D&sub1;/D&sub2; zu bestimmen.

13. Vorrichtung zur Erfassung des Aufsitzens mindestens eines der Reifen eines Fahrzeugs mit einer Notlauftläche zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie die folgenden Merkmale aufweist:

a) Mittel (11, 12, 13, 14) zur Messung der vertikalen Beschleunigungen, die an den Radträgern (1, 2, 3, 4) der Räder des genannten Fahrzeugs angeordnet sind;

b) Mittel (21) zur Filterung der Meßsignale in einem vorgegebenen Frequenzband;

c) Mittel (31) zur Verarbeitung, die die Effektivwerte der genannten Meßsignale ergeben, wobei die genannten Effektivwerte als charakteristische Größen weiterverfolgt werden;

d) Mittel (41), die den Vergleich der charakteristischen Größen miteinander gestatten, die von den verschiedenen Radträgern (1, 2, 3, 4) untereinander abgegeben werden, um das Aufsitzen zu erfassen;

e) Mittel (51), die die Übermittlung der Erfassung zum Fahrer des Fahrzeugs gestatten.

14. Vorrichtung zur Erfassung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (41), die dem Vergleich der charakteristischen Größen miteinander gestatten, die folgenden Merkmale aufweisen:

a) eine Einrichtung zur Bestimmung eines Alarm-Schwellenwertes, die zusammengesetzt ist aus einem Addierer (411) für die vier charakteristischen Effektivwerte S1, S2, S3, S4, was das Signal Γ = S1+S2+S3+S4 ergibt, und aus einer Divisionseinrichtung (412), die das Verhältnis Γ/N liefert, wobei N eine vorgegebene, reelle Zahl ist;

b) vier Vergleicher (421, 422, 423, 424), die jeden der charakteristischen Werte mit Γ/N vergleichen.

15. Vorrichtung zur Erfassung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Parameter N zwischen 2 und 3 liegt.

16. Vorrichtung zur Erfassung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß es die Funktion der Mittel (42) ist, die den Vergleich der charakteristischen Größen miteinander gestatten, Verhältnisse zwischen Paaren der charakteristischen Größen zu bewirken.

17. Vorrichtung zur Erfassung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufsitzen eines Reifens auf seiner Notlauftläche erfaßt wird, wenn irgendeines der Verhältnisse zwischen den Paaren der charakteristischen Größen außerhalb eines vorgegebenen Intervalls liegt.

18. Vorrichtung zur Erfassung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (43), die den Vergleich der charakteristischen Größen miteinander gestatten, die folgenden Merkmale aufweisen:

a) Mittel, die es gestatten, die charakteristischen Größen paarweise derart zu addieren, daß man die Größen "D1" und "D2" erhält;

b) Mittel, die es gestatten, die genannten Größen "D1" und "D2" derart zu substrahieren und zu addieren, daß man A = D1 - D2, B = D1 + D2 erhält;

c) Mittel, die es gestatten, das Verhältnis zwischen dem Absolutwert von A und B herzustellen;

d) Mittel zur Analyse der genannten Verhältnisse, die es gestatten, das Aufsitzen zu erfassen, sobald mindestens eines der genannten Verhältnisse einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.

19. Vorrichtung zur Erfassung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (43), die den Vergleich der charakteristischen Größen miteinander gestatten, außerdem Mittel (466, 467) aufweisen, die es gestatten, die Größen "D1" und "D2" mit einer Potenz N zu erhöhen.

20. Vorrichtung zur Erfassung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert von N die Empfindlichkeit der Vorrichtung reguliert.

21. Vorrichtung zur Erfassung des Aufsitzens mindestens eines der Reifen eines Fahrzeugs mit einer Notlauftläche, nach dem Verfahren des Anspruchs 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie die folgenden Merkmale aufweist:

a) Mittel (11, 12, 13, 14) zur Messung von Beschleunigungen, die auf den Radträgern (1, 2, 3, 4) der Räder des genannten Fahrzeugs angeordnet sind;

b) Mittel zur Filterung (611, 612) von Meßsignalen in zwei vorgegebenen Frequenzbändern;

c) Mittel zur Verarbeitung (613, 614), die die Effektivwerte D&sub1; und D&sub2; der genannten Meßsignale ergeben, wobei die genannten wirksamen Werte als charakteristische Größen weiterverfolgt werden;

d) Mittel (615), die es gestatten, unabhängig für die Messungen jedes Radträgers das Verhältnis D&sub1;/D&sub2; charakteristischer Größen herzustellen, die von den verschiedenen Radträgern abgegeben werden;

e) Mittel zur Analyse (616) der genannten Verhältnisse, die es gestatten&sub1; das Aufsitzen zu erfassen, sobald mindestens eines der genannten Verhältnisse einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet;

f) Mittel (51), die es gestatten, die Erfassung dem Fahrer des Fahrzeugs zu übermitteln.