DE69709417T2

DE69709417T2 - Verfahren zur Auswertung von Signalen einer Reifendruck-Überwachungsvorrichtung eines fahrenden Fahrzeugs

Info

Publication number: DE69709417T2
Application number: DE69709417T
Authority: DE
Inventors: Jean-Francois Chamussy; Jean-Pierre Francois; Andre Meunier
Original assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Current assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Priority date: 1996-01-26
Filing date: 1997-01-09
Publication date: 2002-08-29
Anticipated expiration: 2017-01-10
Also published as: ES2166475T3; EP0786361A1; JPH09207528A; JP4008976B2; US5895846A; EP0786361B1; DE69709417D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auswertung in einem System zum Überwachen von Reifen. Sie betrifft mehr im einzelnen die Auswertung der an den Reifen vorgenommenen Messungen im Hinblick darauf, einen oder mehrere Alarme zu liefern.
Sehr zahlreiche Vorrichtungen, wie die des Patentes US 4 703 650, wurden vorgeschlagen, um an eine Zentraleinheit ständig Messungen des Aufpumpdrucks eines jeden Reifens zu übertragen, je nachdem begleitet von Messungen der Temperatur der Innenluft der Reifen.
Die Kenntnis der Aufpumpdrücke ist jedoch nicht ausreichend, um dem Fahrer eine verläßliche und zweckmäßige Information zu liefern. Die ständige Abfrage dieser Angaben läuft Gefahr, eher ermüdend als wirklich nützlich zu sein. Tatsächlich variieren die Messungen von Druck und/oder Temperatur der Reifen bei der Fahrt in erheblichem Maße aufgrund der Erwärmung der Reifen wegen seiner Hystereseverluste und des Einflusses der Wärme, die durch die Bremsen freigesetzt wurde, und der Lastübertragungen, die leichte Änderungen des Volumens der Reifen hervorrufen.
Aus diesem Grund hat man im Patent US 4 893 110 ein Verfahren zur Auswertung von Messungen vorgeschlagen, das auf dem Vergleichen zwischen zwei oder mehr als zwei Reifen beruht und darauf abzielt, im Falle des Versagens eines Reifens einen Alarm abzugeben, ohne Alarmschwellwerte heranzuziehen, die zu weit von der Präzision abliegen, die durch die Meßvorrichtungen erreicht wird.
Diese Behandlung hat trotz ihrer Bedeutung nicht völlig das Problem gelöst. Tatsächlich erfordert die Verbesserung der Erfassungsgenauigkeit im Falle des Versagens eines Reifens, daß die Anfangsdrücke der Reifen streng identisch sein sollen. In Wirklichkeit ist dies keineswegs der Fall, und es ist durchaus üblich und normal, in kaltem Zustand Unterschiede im Aufpumpdruck in der Größenordnung von 10%, sogar 15%, zu beobachten. Dies ist im übrigen der Bereich, der durch die Europäische Technische Organisation für Schwerlast-Reifen und Schwerlast-Felge (ETRTO) zum Beispiel zugestanden ist. Diese Differenzen sind besonders auf die Genauigkeit der Aufpumpmanometer in der Größenordnung von 5%, auf Ungenauigkeiten während des Aufpumpens in der Größenordnung von 3%, auf Folgen der Sonnenbestrahlung eines der Reifen, und so weiter, zurückzuführen. Das in der genannten Patentanmeldung beschriebene Verfahren kann demnach keine Erfassungsgenauigkeit haben, die besser ist als die ursprünglichen, üblichen Abweichungen, wenn man nicht zahlreiche Fehlalarme induzieren will. Demzufolge kann eine Erfassung des Ausfalls des einen der Reifen nur nach einer sehr merklichen Verringerung des Aufpumpdrucks des Reifens vorgenommen werden, was eine unmittelbare Reparaturtätigkeit auferlegt.
Das Dokument EP 0 341 226 A2 (nächstkommender Stand der Technik) schlägt ein Verfahren zur Auswertung der Aufpumpdruck-Messungen eines Systems zur Überwachung des Aufpumpdrucks der Reifen eines Fahrzeugs vor, das darin besteht, periodisch den Aufpumpdruck eines jeden Reifens aufzunehmen und die Ausmaße der Änderung des Aufpumpdrucks dieses Reifens zu überwachen, um die Anwesenheit einer Leckage zu erfassen und den Fahrer zu warnen.
Die Erfindung hat ein Verfahren zum Auswerten der Meßsignale eines Reifen-Überwachungssystems zum Gegenstand, das viel frühzeitiger und in Fahrt jedes Versagen eines der Reifen erfaßt.
Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, eine verläßliche und differenzierte Information zu liefern, die von der Entwicklung des Aufpumpzustandes der Reifen infolge eines Versagens abhängt.
Nach der Erfindung ist das Verfahren zur Auswertung von Signalen in einem System zur Überwachung der Reifen eines fahrenden Fahrzeugs, wobei das genannte System für jeden Reifen mindestens eine Größe abgibt, die charakteristisch für den Aufpumpzustand des genannten Reifens ist, so beschaffen, daß:
- man, von Messungen ausgehend, die im wesentlichen zur gleichen Zeit bewirkt werden, die charakteristische Größe eines Reifens mit derselben Größe mindestens eines anderen Reifens vergleicht,
- man periodisch das Ergebnis dieses Vergleichs aufzeichnet, um eine Reihe von Werten zu erhalten, und
- man einen Alarm auslöst, wenn die Änderung dieser Reihe von Werten im Laufe der Zeit einer vorbestimmten Zuordnung genügt.
Dieses Verfahren benutzt als Kriterium zum Auslösen eines Alarmes nicht eine Abweichung zwischen charakteristischen Messungen des Aufpumpszustandes mindestens zweier Reifen, sondern die Änderung dieser Abweichung in der Zeit. Dies hat den Vorteil, alle falschen Alarme zu unterdrücken, die mit den anfänglichen Unterschieden des Aufpumpens der Reifen zusammenhängen, und so beträchtlich die effektive Genauigkeit des Erfassens eines Ausfalls zu verbessern.
Dieses Verfahren ist eine bemerkenswerte Ergänzung zur herkömmlichen, individuellen Überwachung der Reifen, in Bezug auf mindestens einen kritischen, gegebenen Schwellenwert, wobei es dessen Aufgabe ist, zu jedem Zeitpunkt zu bestätigen, daß die Aufpumpdrücke im Inneren einer Sicherheitsgabel liegen (dies erfordert die Benutzung mehrerer Schwellenwerte), oder jenseits eines kritischen Sicherheits-Schwellenwertes.
Bevorzugt benutzt man als charakteristische Größe des Aufpumpzustandes der Reifen die unmittelbare Messung des Aufpumpdrucks. Tatsächlich ist es der Aufumpdruck, der unmittelbar mit der Zusammendrückung der Reifen unter gegebenen Beladungsbedingungen und demnach mit ihrer Ermüdung in der Fahrt zusammenhängt.
Der bewirkte Vergleich kann in der Errechnung einer Abweichung der charakteristische Größen zwischen zwei Reifen ein und derselben Achse des Fahrzeugs bestehen. Dieser Vergleich kann auch zwei Achsen oder mehrere verwenden, zum Beispiel:
- man stellt die Summe der charakteristischen Größe eines Reifens einer ersten Achse und der charakteristischen Größe eines Reifens einer zweiten Achse her,
- man stellt die Summe der charakteristischen Größe des zweiten Reifens der ersten Achse und der charakteristischen Größe des zweiten Reifens der zweiten Achse her, und
- man errechnet die Differenz zwischen den beiden Summen.
Vorteilhafterweise löst man einen Alarm aus, wenn die Abweichung in der Zeit der Reihe von Werten im Absolutwert einen gegebenen Schwellenwert S überschreitet. Und dieser Schwellenwert kann zwischen 3 und 7% liegen, und bevorzugt zwischen 3 und 5% des Nennwertes der charakteristischen Größe.
Man stellt so fest, daß, sobald man eine Änderung der oberen Abweichung um z. B. 5% ihres Nennwertes feststellt, man einen möglichen Ausfall eines der Reifen des Fahrzeugs erfassen kann. Diese Erfassung kann so meistens vorgenommen werden, bevor noch der Aufpumpdruck selbst nur unter den Nenndruck in kaltem Zustand abgesunken ist.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung bildet man die genannte Reihe von Werten, indem man periodisch die Vergleichsergebnisse aufzeichnet und die N letzten Werte beibehält, die einen Gesamtzeitraum T abdecken, man bewirkt eine lineare Regression der genannten N Aufzeichnungen, man berechnet die Neigung a der Geraden der linearen Regression, und man löst einen Alarm aus, wenn die Neigung a im Absolutwert größer ist als das Verhältnis zwischen dem Schwellenwert 5 und dem Gesamtzeitraum T. Man kann die Anzahl von Aufzeichnungen der Meßreihe z. B. auf 10 beschränken.
Vorteilhafterweise bildet man zur gleichen Zeit mehrere Reihen von Werten unterschiedlicher Gesamtzeiten T, um die Gruppe beobachteter Bereiche der kinetischen Verhalten des Druckverlustes der Reifen von einer Minute bis zu einigen Stunden und mehr abzudecken. Zum Beispiel ist T&sub1; = 1 min. T&sub2; = 10 min. T&sub3; = 1 Stunde, T&sub4; = 12 Stunden und T&sub5; = 3 Tage usw.. So kann man sehr variable Leckagedurchsätze erfassen, die schnellsten und die langsamsten.
Ein Anwendungsbeispiel des Verfahrens der Erfindung ist nun in den folgenden Fig. 1 und 2 dargestellt:
- Fig. 1 stellt den Verlauf des Aufpumpdruckes zweier Reifen ein und derselben Achse eines Schwerlastfahrzeuges dar, und
- Fig. 2 stellt den entsprechenden Verlauf der Neigung a dar, errechnet nach dem Verfahren der Erfindung.
Im Stillstand haben die beiden Reifen einen Aufpumpdruck von 7,6 bar, was dem Aufpump-Nenndruck Pnom = 7,5 bar sehr nahekommt.
Bei Fahrtbeginn steigen die beiden Aufpumpdrücke in natürlicher Weise bis auf 8,3 bar an, wegen Hystereseverlusten der Reifen. Dann nach etwa 43 Minuten Fahrt tritt ein Verlust in einem der Reifen auf (Punkt A). Der Anfangsverlust beträgt 50 mb/min.
Wenn man eine Gesamtzeit T von 30 Minuten und einen Schwellenwert von 0,5 bar in Betracht zieht, dann mißt das System etwa alle drei Minuten die Werte der Progression des Aufpumpdrucks der beiden Reifen, errechnet die Differenz zwischen diesen beiden Werten, zeichnet sie auf, bestimmt eine lineare Regression der letzten 10 Werte und berechnet die Neigung a dieser Geraden der linearen Regression. Fig. 2 stellt den Verlauf dieser Neigung a in der Zeit dar.
Der erste Wert von a wird errechnet, wenn das System 10 Werte aufgezeichnet hat. Die anfänglichen, errechneten Neigungen liegen in der Größenordnung von 5 mb/min. Sechs Minuten nach Beginn der Leckage kann eine Erhöhung der errechneten Neigung beobachtet werden, und zwölf Minuten später wird der Wert der Schwelle von 500/30 = 16,6 mb/min durchbrochen und ein Alarm wird durch das System an den Fahrer übermittelt.
In diesem Augenblick B ist, was aufschlußreich zu bemerken ist, der Wert des Aufpumpdruckes im schadhaften Reifen 7,8 bar, ein Wert, der stets höher ist als der Nenn- Aufpumpdruck.
Vorteilhafterweise ist es wünschenswert, die Gruppe von Reihen von Regressionswerten während des Stillstandes des Fahrzeugs nicht-flüchtig zu speichern. Dies hat den Vorzug, unmittelbar die Analysen der Wertreihen fortzusetzen, die langen Zeiträumen entsprechen, und demnach beträchtlich die Effizienz der Ermittlung langsamster Leckageverluste zu verbessern.
Es ist auch möglich, in den Regressionen Standzeiten des Fahrzeugs nicht zu berücksichtigen. Dies gestattet es, von der Beschleunigungswirkung aufgrund der Leckage während der gesamten Standzeit zu profitieren. Dies beschleunigt die Erfassung eines Lecks.
Diese Ausführungsform gestattet es, die Richtigkeit der dem Fahrer übermittelten Informationen zu erhöhen. Nämlich, nach Auslösen eines Alarms,
- bestimmt man unter den durch den Vergleich betroffenen Reifen den Reifen, dessen charakteristische Größe minimal ist,
- errechnet man, von den Werten der Neigung a ausgehend, eine Abschätzung der Zeit, die notwendig ist, daß die charakteristische Größe des genannten Reifens unter einen kritischen Schwellenwert S&sub0; absinkt, und
- übermittelt man an den Fahrer des Fahrzeugs diese Abschätzung.
Diese übermittelte Abschätzung gibt dem Fahrer eine Information, die bei jeder neuen Aufzeichnung eines Vergleichsresultates ständig wieder aktualisiert wird, über den Fahrbereich, der ihm noch verbleibt, bevor er entweder seine Fahrgeschwindigkeit einschränken oder anhalten muß, um das Leck zu reparieren.
Fig. 1 stellt die Berechnung des Fahrbereiches dar. Im Punkt C, 72 Minuten nach Fahrtbeginn und 29 Minuten nach Beginn der Leckage, beträgt der Aufpumpdruck des schadhaften Reifens 7 bar. Der durch das System gegebene Wert der Neigung a ist nun 42 mb/min (Fig. 2), und es berechnet eine Schätzung AC der Zeit, die erforderlich ist, daß der Aufpumpdruck unter einen kritischen Wert S&sub0; abfällt, der bei der Hälfte 3,75 bar des Nenndrucks gewählt ist.
Ac ist gleich dem Verhältnis zwischen dem tatsächlichen Druck des Reifens, verringert um den Schwellenwert S&sub0;, und der Neigung a:
AC = (7,0 - 3,75)*1000/42 = 77 min.
Einige Minuten später, im Punkt D, 90 Minuten nach Fahrtantritt, ist der Aufpumpdruck zu 6,3 bar geworden und die Neigung a beträgt 46 mb/min. Die Schätzung beträgt dann AC = 55 min.
Wie schon vorher ist es wünschenswert, die Gruppe von Reihen von Regressionswerten während des Stillstands des Fahrzeugs nicht-flüchtig zu speichern. Aber im Gegensatz zum Fall der Erfassung von Leckagen ist es, um eine gute Genauigkeit der Berechnung des verbleibenden Fahrtbereichs zu erhalten, bevorzugt, Stillstandzeiten des Fahrzeugs zu berücksichtigen.
Indessen hat es die Erfahrung gezeigt, daß eine solche Information des noch zur Verfügung stehenden Fahrtbereichs nicht so verläßlich ist, wie es wünschenswert wäre. Der Grund dieses Fehlens der Verläßlichkeit ist es, daß, wenn der Reifen durch einen Gegenstand wie eine Schraube oder eine Mutter perforiert ist, die sich hieraus ergebende Leckage sehr langsam beginnt, im allgemeinen mit einem Verlust in der Größenordnung von 10 mbar/h. Wenn dieser Gegenstand herausgeschleudert wird, dann wird der Leckagedurchsatz in brutaler Weise sehr viel höher, um Werte von mindestens 10 mbar/s zu erreichen. Unter diesen Bedingung wird der betroffene Reifen sehr rasch platt.
Demzufolge ist es, um die Abschätzung des verbleibenden Fahrtbereichs verläßlicher zu machen, über den ein Fahrer nach dem Auslösen eines Alarms noch verfügt, wünschenswert, von diesem Fahrer unmittelbar zu fordern, seine Geschwindigkeit derart einzuschränken, daß das Auswerfen des Gegenstandes, der für die Leckage verantwortlich ist, sehr unwahrscheinlich oder weniger riskant wird. Eine Höchstgeschwindigkeit in der Größenordnung von 100 km/h verringert bereits merklich die Gefahren des Auswurfs.
Wie wir gesehen haben, nutzt das Verfahren nach der Erfindung bevorzugt als charakteristische Größe für den Aufpumpzustand der Reifen die unmittelbare Messung des Aufpumpdrucks.
Es ist aber auch möglich, die Messungen des Aufpumpdrucks sowie eine Abschätzung der Innenlufttemperatur zu nutzen, und in diesem Fall kann der Aufpumpzustand des Reifens durch das Verhältnis zwischen dem absoluten Aufpumpdruck und der Absoluttemperatur gekennzeichnet werden. Diese zweite Lösung hat den Vorteil, die Genauigkeit der Messungen dadurch zu verbessern, daß sie die Auswirkung von Störerscheinungen, wie des thermischen Umgleichgewichts zwischen den Rädern ein und derselben Achse, abschwächt.
Theoretisch gestattet es diese Behandlung der Messungen, der Entwicklung der Luftmenge zu folgen, die in einer Reifen vorliegt, und demnach sich von der Notwendigkeit freizumachen, die Druck-Meßabweichungen zwischen den entsprechenden Reifen einer oder mehrere Achsen zu analysieren. Praktisch kann die Innenluftmessung in einem Reifen nur eine Schätzung sein, wenn man alle Störungen aufgrund von Brems- oder Fahrt-Aufheizungen berücksichtigt, und mehr im allgemeinen aufgrund der Umgebung der Reifen, was das praktische Interesse an einer solchen Überwachungs-Betriebsart einschränkt, ohne sie jedoch zu untersagen.
Um das Verfahren der Erfindung einzusetzen, kann man eine Überwachungsvorrichtung benutzen, wie sie im Patent US 4 703 650 dargestellt ist, mit einem elektronischen Modul zum Messen des Drucks pro Rad, das durch induktive Koppelung die Meßsignale an eine Zentraleinheit überträgt, die im Fahrzeug angeordnet und ihrerseits mit einer Anzeigevorrichtung in der Nähe des Fahrers verbunden ist. Man kann auch eine Vorrichtung benutzen, die die selben Informationen über Funk an eine ähnliche Zentraleinheit überträgt.

Claims

1. Verfahren zur Auswertung von Signalen in einem System zur Überwachung der Reifen eines fahrenden Fahrzeugs, wobei das genannte System für jeden Reifen mindestens eine Größe abgibt, die charakteristisch für den Aufpumpzustand des genannten Reifens ist, worin:

- man, von Messungen ausgehend, die im wesentlichen zur gleichen Zeit bewirkt werden, die charakteristische Größe eines Reifens mit derselben Größe mindestens eines anderen Reifens vergleicht,

- man periodisch das Ergebnis dieses Vergleichs aufzeichnet, um eine Reihe von Werten zu erhalten, und

- man einen Alarm auslöst, wenn die Änderung dieser Reihe von Werten im Laufe der Zeit einer vorbestimmten Zuordnung genügt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin die charakteristische Größe von der Messung des Aufpumpdrucks gebildet wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, worin der Vergleich darin besteht, die Abweichung der charakteristischen Größe zwischen zwei Reifen ein und derselben Achse des Fahrzeugs zu errechnen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, worin der Vergleich darin besteht, daß man

- die Summe der charakteristischen Größe eines Reifens einer ersten Achse und der charakteristischen Größe eines Reifens einer zweiten Achse herstellt,

- die Summe der charakteristischen Größe des zweiten Reifens der ersten Achse und der charakteristischen Größe des zweiten Reifens der zweiten Achse herstellt, und

- die Differenz zwischen den beiden Summen errechnet.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin man einen Ararm auslöst, wenn die Änderung der genannten Reihe von Werten im Laufe der Zeit einen vorgegebenen Schwellenwert 5 überschreitet.

6. Verfahren nach Anspruch 5, worin der genannte Schwellenwert S zwischen 3% und 7% des Nennwerts der charakteristischen Größe liegt.

7. Verfahren nach Anspruch 5, worin der genannte Schwellenwert S zwischen 3% und 5% des Nennwerts der charakteristischen Größe liegt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, worin man

- die genannte Reihe von Werten dadurch herstellt, daß man periodisch die Vergleichsergebnisse aufzeichnet und die N letzten Werte speichert, die einen Gesamtzeitraum T überdecken,

- eine lineare Regression der genannten N Aufzeichnungen bewirkt,

- man die Neigung a der Geraden der linearen Regression berechnet, und

- man einen Alarm auslöst, wenn die Neigung a im Absolutwert größer ist als das Verhältnis zwischen dem Schwellenwert S und dem Gesamtzeitraum T.

9. Verfahren nach Anspruch 8, worin man mehrere Reihen von Werten von verschiedenen Gesamtzeiträumen T bildet, um die Gruppe üblicher Bereiche der kinetischen Verhalten des Druckverlustes von Reifen abzudecken.

10. Verfahren nach Anspruch 9, worin der Bereich von Zeiträumen der Größenordnung nach von der Minute bis zu mehreren Tagen überdeckt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, worin man die Reihen aufgezeichneter Werte nicht-flüchtig speichert.

12. Verfahren nach Anspruch 11, worin man die Reihen von Werten, die während des Halts des Fahrzeuges aufgezeichnet wurden, nicht berücksichtigt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, worin man nach Auslösen eines Alarms

- unter den durch den Vergleich betroffenen Reifen den Reifen bestimmt, dessen charakteristische Größe minimal ist,

- von den Werten der Neigung a ausgehend, eine Abschätzung der Zeit errechnet, die notwendig ist, daß die charakteristische Größe des genannten Reifens unter einen kritischen Schwellenwert So absinkt, und

- an den Fahrer des Fahrzeugs diese Abschätzung übermittelt.

14. Verfahren nach Anspruch 13, worin man bei jeder neuen Aufzeichnung eines Vergleichsergebnisses die genannte Abschätzung wieder aktualisiert.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, worin man vom Fahrer fordert, seine Geschwindigkeit einzuschränken, um die Gefahren einzuschränken, daß ein Gegenstand, der für die Leckage verantwortlich ist, aus dem Reifen geschleudert wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, worin die charakteristische Größe von Messungen des Aufpumpdrucks sowie von einer Abschätzung der Innenlufttemperatur des Reifens gebildet ist, und worin der Aufpumpzustand des Reifens gekennzeichnet ist durch das Verhältnis zwischen dem absoluten Aufpumpdruck und der absoluten Temperatur.