WO1991014586A1 - Process and system for monitoring tyre pressure - Google Patents
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- WO1991014586A1 WO1991014586A1 PCT/EP1991/000150 EP9100150W WO9114586A1 WO 1991014586 A1 WO1991014586 A1 WO 1991014586A1 EP 9100150 W EP9100150 W EP 9100150W WO 9114586 A1 WO9114586 A1 WO 9114586A1
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- B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
- B60C23/00—Devices for measuring, signalling, controlling, or distributing tyre pressure or temperature, specially adapted for mounting on vehicles; Arrangement of tyre inflating devices on vehicles, e.g. of pumps or of tanks; Tyre cooling arrangements
- B60C23/06—Signalling devices actuated by deformation of the tyre, e.g. tyre mounted deformation sensors or indirect determination of tyre deformation based on wheel speed, wheel-centre to ground distance or inclination of wheel axle
Definitions
- the invention relates to a method and to a system for monitoring the air pressure in the tires mounted on a vehicle.
- Maintaining and monitoring the prescribed air pressure in the tires of a vehicle is particularly important for the driving behavior of the vehicle, for the life of the tire and for the fuel consumption.
- the object of the invention is therefore to overcome this disadvantage and to develop a method for monitoring the tire pressure which works reliably and can nevertheless be carried out with an inexpensive arrangement or inexpensive components.
- the respective spring rate taking into account vehicle-specific measurement data, such as loading, vehicle speed, slip angle, camber angle or the like, is used to infer the air pressure in the tires.
- vehicle-specific measurement data such as loading, vehicle speed, slip angle, camber angle or the like.
- the instantaneous air pressure in the individual tires can, for example, be displayed directly on a display panel in the dashboard of a motor vehicle.
- tire-specific and vehicle-specific data influencing tire pressure such as tire temperature, vehicle loading, vehicle speed, operating time, brake actuation, etc.
- tire pressure setpoint is measured as a function of these measured values ⁇ values or the limit values of the target pressure varies.
- the data influencing the tire pressure are calculated approximately from the vehicle speed, the brake actuation or from other data already present, instead of a direct measurement with the aid of corresponding sensors, and these values are then calculated when determining the tire pressure. Setpoint or limit values are taken into account.
- a further simplification, the tire pressure monitoring and savings is obtained if, as before, the vertical vibration method of the individual vehicle wheels is measured first and the natural frequencies of the wheel vertical movements are determined, and if the vibration behavior of the individual vehicle wheels or the respectively determined are then determined directly Natural frequencies are compared on an axis basis and warning signals are triggered as soon as the deviations exceed predetermined limit values.
- the calculation and display of the air pressure in the individual tires is dispensed with in favor of less effort, and instead a different behavior of the two wheels of an axle is evaluated to detect a tire defect or pressure loss.
- An arrangement or an air pressure monitoring system for carrying out the method according to the invention essentially consists of sensors for direct or indirect, wheel-specific measurement of the vertical wheel accelerations or corresponding quantities, such as the spring travel or spring travel, as well as an electronic circuit for evaluating the measurement signals and for generating warning signals when the tire pressure is not permitted.
- Sensors for determining one or more of the following measured variables are expediently connected to the electronic evaluation circuit of the monitoring system:
- characteristic values and characteristic fields for one or more of the following variables are stored in the evaluation circuit:
- a particularly low production outlay for the air pressure monitoring system according to the invention results when it is combined with a 4-channel damping force control system and / or with an anti-lock or traction control system.
- some of the information required for tire pressure monitoring can be obtained with the help of the sensors already required for the damping force control system or ABS / ASR, such as wheel sensors, acceleration sensors, etc.
- the evaluation electronics can also be largely combined with the controller electronics.
- FIG. 1 is a block diagram of the basic function of a monitoring system according to the invention
- the invention is based on the knowledge that the desired information about the tire pressure can be obtained from an analysis of the vertical vibration behavior of the individual wheels. Therefore, in a first stage, which is symbolized by function block 1, the vertical vibration behavior of the wheel is analyzed. The natural frequencies of the wheel vertical movements are determined by means of a frequency analysis of the wheel vertical accelerations or analog variables such as the spring travel. The tire spring rate c R is then determined in function block 2 from these natural frequencies. This tire spring rate can be approximated using the formula
- K (D) is a constant dependent on the damping measure
- ⁇ is a measure of the unsprung mass of the wheel
- £ is the natural wheel frequency
- the tire pressure is then calculated from the tire spring rate c R in accordance with functional block 3. It becomes knowledge exploited that the tire spring rate is essentially dependent on fol lowing factors, namely
- the prescribed operating pressure or the target value of the tire pressure is determined and compared with the current tire pressure.
- the setpoint value of the tire pressure depends on the type and structure of the respective tire and on the tire temperature, that is to say on tire-specific data, also on the loading of the vehicle or the load on the wheel and on the driving speed. These are the most important influencing factors.
- Function block ' 1 which is responsible for frequency analysis, in the present exemplary embodiment is supplied with the measured variables, symbolized by block 5, obtained with the aid of wheel-specific vertical acceleration sensors, symbolized by block 5. The same information can be obtained by measuring the spring travel. Characteristic values about the wheel mass and the damping of the wheel are required when calculating the tire spring rate. These characteristic values, symbolized by block 6, are stored in the electronics.
- the vehicle or wheel speed, the load, the slip angle and the camber angle - these measured variables are symbolized by block 7 - can be determined with the aid of appropriate sensors. This information is required to calculate the tire pressure in the function block 3. When calculating the tire pressure, tire-specific variables must also be taken into account, which are stored in the electronics in the form of a tire map 8.
- the tire maps symbolized by 8 ', are also required to determine the prescribed operating pressure or the desired value of the tire pressure.
- the function block 4 is supplied with measured variables 9, namely via the vehicle and / or wheel speed, loading and tire temperature.
- the accuracy in determining the tire pressure and the air pressure setpoint can be increased by further information, for example on the brake actuation, outside temperature, etc.
- this information can either be obtained by measurement using appropriate sensors, or can be derived from other information or approximately determined.
- the tire temperature can be approximated from the vehicle speed, the operating time, and information about the brake application etc. are derived.
- sensors can be saved if necessary or replaced by sensors that are already present; This is particularly important if the vehicle is already equipped with a control system, such as a damping control, with an ABS or an ASR.
- the tire pressure i.e. the actual tire pressure, possibly additionally the respective target value of the operating pressure and / or the deviation between the two variables, is displayed. If the deviation between the tire pressure determined and the air pressure setpoint exceeds predetermined limit values, optical and / or acoustic warning signals are triggered.
- Fig. 3 illustrates a simplification of the described monitoring method and a corresponding monitoring system.
- the natural frequencies of the vertical wheel movements are also determined in function block 1, to which sensors for the wheel-individual measurement of the wheel vertical accelerations or the spring travel are connected.
- a function block 11 it is then only determined axially whether the natural frequencies of the two wheels of one axle (approximately) are the same. If the deviations exceed predetermined limits, this is interpreted and signaled as an indication of faulty tire pressure in one of the two compared wheels. The actual tire pressure is not displayed. In this way, the electronics and thus the entire tire pressure monitoring system can be considerably simplified and made cheaper.
- the method according to the invention can be used particularly advantageously with the aid of appropriately programmed microprocessors. or microcomputers. By changing the stored characteristic values, it is very easy to adapt to the special conditions in this case when changing the tire or changing other parameters.
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Abstract
To monitor tyre pressure, the vertical vibration behaviour of the individual vehicle wheels is measured (function block 5) and analysed. The natural frequencies and the vertical movements of the wheels are measured (function block 2). The spring rate (function block 2) is deduced from these natural frequencies and the tyre pressure (function block 3) is deduced from this characteristic value. The instantaneous tyre pressure is compared with the reference tyre pressure (function block 4). A warning signal is emitted if marked deviations occur (block 10).
Description
Verfahren und System zur ReifendrucküberwachungTire pressure monitoring method and system
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf ein Sy¬ stem zur Überwachung des Luftdrucks in den an einem Fahrzeu montierten Reifen.The invention relates to a method and to a system for monitoring the air pressure in the tires mounted on a vehicle.
Die Einhaltung und Überwachung des vorgeschriebenen Luft¬ druckes in den Reifen eines Fahrzeugs ist vor allem für das Fahrverhalten des. Fahrzeugs, für die Lebensdauer des Reifens und für den Treibstoffverbrauch von großer Bedeutung. Ein z geringer Luftdruck, der zu einer Übererwärmung und Zerstö¬ rung des Reifens führen kann, stellt außerdem eine Gefahr dar.Maintaining and monitoring the prescribed air pressure in the tires of a vehicle is particularly important for the driving behavior of the vehicle, for the life of the tire and for the fuel consumption. A z low air pressure, which can lead to overheating and destruction of the tire, also represents a danger.
Die herkömmliche Kontrolle des Luftdruckes mit einem an das Ventil angesetzten Manometer ist relativ umständlich. Die a sich vorgeschriebene regelmäßige Reifendruckkontrolle wird daher häufig vernachlässigt.The conventional control of air pressure with a pressure gauge attached to the valve is relatively cumbersome. The prescribed regular tire pressure monitoring is therefore often neglected.
Es ist bereits bekannt, zur Überwachung des Reifendruckes i die Felge jedes Rades einen Druck- und einen Temperatursen- sor einzubauen, deren Ausgangssignale über eine ebenfalls i der Felge eingebaute Antenne und über einen am Rad festste¬ henden Empfänger zu einer zentralen elektronischen Auswerte schaltung übertragen werden. Der Ausgang der Auswerteschal¬ tung führt schließlich zu einer Anzeige im Armaturenbrett des Fahrzeugs, die die im Inneren der einzelnen Reifen ge¬ messenen Druckwerte wiedergibt und bei zu großen Abweichun-
gen vom Sollwert des Druckes ein Warnsignal auslöst. Der für ein solches überwachungsSystem erforderliche Aufwand ist - schon wegen der Vielzahl der benötigten Sensoren, der berüh¬ rungslosen Signalübertragung und der erforderlichen Empfäng¬ ersysteme - vergleichsweise hoch. Schon aus diesem Grund kommt ein solches System nur für teuere Fahrzeuge, nicht je¬ doch für Fahrzeuge der mittleren und unteren Preisklassen in Frage.It is already known to install a pressure and a temperature sensor to monitor the tire pressure i in the rim of each wheel, the output signals of which transmit to an electronic evaluation circuit via an antenna also built into the rim and via a receiver fixed to the wheel become. The output of the evaluation circuit finally leads to a display in the dashboard of the vehicle, which shows the pressure values measured inside the individual tires and, if the deviation is too great, triggers a warning signal from the setpoint of the pressure. The effort required for such a monitoring system is comparatively high, if only because of the large number of sensors required, the contactless signal transmission and the required receiver systems. For this reason alone, such a system can only be used for expensive vehicles, but not for vehicles in the middle and lower price ranges.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diesen Nach¬ teil zu überwinden und ein Verfahren zur Reifendrucküberwa- chung zu entwickeln, das zuverlässig arbeitet und sich den¬ noch mit einer preisgünstigen Anordnung bzw. preisgünstigen Bauteilen durchführen läßt.The object of the invention is therefore to overcome this disadvantage and to develop a method for monitoring the tire pressure which works reliably and can nevertheless be carried out with an inexpensive arrangement or inexpensive components.
Es hat sich nun herausgestellt, daß sich diese Aufgabe durch ein Verfahren gelöst werden kann, das darin besteht,It has now been found that this object can be achieved by a process which consists in
- daß das vertikale Schwingungsverhalten der einzelnen Fahrzeugräder gemessen wird,that the vertical vibration behavior of the individual vehicle wheels is measured,
- daß die Eigenfrequenzen der Radvertikalbewegungen er¬ mittelt werden,that the natural frequencies of the vertical wheel movements are determined,
- daß aus den Eigenfrequenzen die Federraten der einzel¬ nen Reifen ermittelt werden und- that the spring rates of the individual tires are determined from the natural frequencies and
- daß aus der jeweiligen Federrate unter Berücksichti¬ gung fahrzeugspezifischer Meßdaten, wie Beladung, Fahrzeuggeschwindigkeit, Schräglaufwinkel, Sturzwinkel oder dergl., auf den Luftdruck in den Reifen geschlos¬ sen wird.
Der momentane Luftdruck in den einzelnen Reifen kann z.B. auf einem Anzeigefeld in dem Armaturenbrett eines Kraftfahr¬ zeuges unmittelbar angezeigt werden. Es ist nach einer Aus- führungsart der Erfindung jedoch auch möglich, den ständig ermittelten momentanen Luftdruck mit vorgegebenen Sollwerten des Reifendruckes zu vergleichen und ein Warnsignal auszulö¬ sen, sobald die Abweichung zwischen dem momentanen Luftdruck und den Sollwerten vorgegebene Grenzwerte überschreitet.- that the respective spring rate, taking into account vehicle-specific measurement data, such as loading, vehicle speed, slip angle, camber angle or the like, is used to infer the air pressure in the tires. The instantaneous air pressure in the individual tires can, for example, be displayed directly on a display panel in the dashboard of a motor vehicle. However, according to one embodiment of the invention, it is also possible to compare the instantaneously determined instantaneous air pressure with predetermined target values of the tire pressure and to trigger a warning signal as soon as the deviation between the instantaneous air pressure and the target values exceeds predetermined threshold values.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsart des erfindungsge¬ mäßen Verfahrens werden den Reifendruck beeinflussende rei¬ fenspezifische und fahrzeugspezifische Daten, wie Reifentem¬ peratur, Beladung des Fahrzeugs, Fahrzeuggeschwindigkeit, Betriebszeit, Bremsenbetätigung usw. gemessen, und es werden in Abhängigkeit von diesen Meßwerten die Reifendruck-Soll¬ werte bzw. die Grenzwerte des Solldruckes variiert.According to an advantageous embodiment of the method according to the invention, tire-specific and vehicle-specific data influencing tire pressure, such as tire temperature, vehicle loading, vehicle speed, operating time, brake actuation, etc., are measured, and the tire pressure setpoint is measured as a function of these measured values ¬ values or the limit values of the target pressure varies.
Nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die den Reifendruck beeinflussenden Daten - anstelle einer direkten Messung mit Hilfe von entsprechenden Sensoren - aus der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Bremsenbetätigung oder aus anderen ohnehin vorhandenen Daten näherungsweise errechnet und diese errechneten Werte dann bei der Ermittlung des Rei¬ fendruck-Sollwertes bzw. der Grenzwerte berücksichtigt.According to another exemplary embodiment of the invention, the data influencing the tire pressure are calculated approximately from the vehicle speed, the brake actuation or from other data already present, instead of a direct measurement with the aid of corresponding sensors, and these values are then calculated when determining the tire pressure. Setpoint or limit values are taken into account.
Eine weitere Vereinfachung, der Reifendrucküberwachung und Einsparung ergibt sich dann, wenn zunächst, wie zuvor, das vertikale Schwingungsverfahren der einzelnen Fahrzeugräder gemessen und die Eigenfrequenzen der Radvertialbewegungen ermittelt werden und wenn dann direkt das Schwingungsverhal¬ ten der einzelnen Fahrzeugräder bzw. die jeweils ermittelten
Eigenfrequenzen achsweise verglichen und Warnsignale ausge¬ löst werden, sobald die Abweichungen vorgegebene Grenzwerte überschreiten. Es wird also in diesem Fall auf die Errech¬ nung und Anzeige des Luftdruckes in den einzelnen Reifen zu¬ gunsten eines geringeren Aufwandes verzichtet, und statt dessen ein voneinander abweichendes Verhalten der beiden Rä¬ der einer Achse zum Erkennen eines Reifendefektes oder Druckverlustes ausgewertet. • A further simplification, the tire pressure monitoring and savings, is obtained if, as before, the vertical vibration method of the individual vehicle wheels is measured first and the natural frequencies of the wheel vertical movements are determined, and if the vibration behavior of the individual vehicle wheels or the respectively determined are then determined directly Natural frequencies are compared on an axis basis and warning signals are triggered as soon as the deviations exceed predetermined limit values. In this case, the calculation and display of the air pressure in the individual tires is dispensed with in favor of less effort, and instead a different behavior of the two wheels of an axle is evaluated to detect a tire defect or pressure loss. •
Eine Anordnung bzw. ein LuftdrucküberwachungsSystem zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verf hrens besteht im we¬ sentlichen aus Sensoren zur direkten oder indirekten, radin¬ dividuellen Messung der Radvertikalbeschleunigungen oder entsprechender Größen, wie der Federwege oder Einfederwege, sowie aus einer elektronischen Schaltung zur Auswertung der Meßsignale und zur Erzeugung von Warnsignalen bei unzulässi¬ gem Reifendruck.An arrangement or an air pressure monitoring system for carrying out the method according to the invention essentially consists of sensors for direct or indirect, wheel-specific measurement of the vertical wheel accelerations or corresponding quantities, such as the spring travel or spring travel, as well as an electronic circuit for evaluating the measurement signals and for generating warning signals when the tire pressure is not permitted.
An die elektronische Auswerteschaltung des ÜberwachungsSy¬ stems sind zweckmäßigerweise Sensoren zur Ermittlung einer oder mehrerer der folgenden Meßgrößen angeschlossen:Sensors for determining one or more of the following measured variables are expediently connected to the electronic evaluation circuit of the monitoring system:
- Fahrzeuggeschwindigkeit- vehicle speed
- Radgeschwindigkeit, achsweise oder radindividuell- wheel speed, axle by wheel or wheel-specific
- Beladung, Achslasten- loading, axle loads
- Schräglaufwinkel- slip angle
- Sturzwinkel- camber angle
- Reifentemperatur- tire temperature
- Außentemperatur- outside temperature
- Betriebszeit- operating time
- Bremsenbetätigung.
Ferner ist es nach einer weiteren Ausführungsart der Erfin¬ dung vorgesehen, daß in der Auswerteschaltung Kennwerte und Kennfelder für eine oder mehrere der folgenden Größen ge¬ speichert sind:- brake actuation. According to a further embodiment of the invention, it is provided that characteristic values and characteristic fields for one or more of the following variables are stored in the evaluation circuit:
- Radmassen- wheel masses
- Schwingungsdämpfung- vibration damping
- Reifentyp, Reifencharakteristika.- Tire type, tire characteristics.
Ein besonders geringer Herstellungsaufwand für das Luft¬ drucküberwachungssystem nach der Erfindung ergibt sich dann, wenn es mit einem 4-Kanal-Dämpfkraftregelsystem und/oder mit einem Blockierschutz- oder Antriebsschlupfregelsystem kombi¬ niert ist. Einige der für die Reifendrucküberwachung benö¬ tigten Informationen lassen sich nämlich in diesem Fall mit Hilfe der bereits für das Dämpfkraftregelsystem oder ABS/ASR benötigten Sensoren, wie Radsensoren, Beschleunigungssenso¬ ren usw., gewinnen. Die Auswerteelektronik kann ebenfalls weitgehend mit der Reglerelektronik kombiniert werden.A particularly low production outlay for the air pressure monitoring system according to the invention results when it is combined with a 4-channel damping force control system and / or with an anti-lock or traction control system. In this case, some of the information required for tire pressure monitoring can be obtained with the help of the sensors already required for the damping force control system or ABS / ASR, such as wheel sensors, acceleration sensors, etc. The evaluation electronics can also be largely combined with the controller electronics.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung von Ausfüh¬ rungsbeispielen anhand der beigefügten Abbildungen hervor.Further features, advantages and possible uses of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments with reference to the attached figures.
Es zeigenShow it
Fig. 1 in Blockdarstellung die prinzipielle Funktion eines ÜberwachungsSystems nach der Erfindung,1 is a block diagram of the basic function of a monitoring system according to the invention,
Fig. 2 in gleicher Darstellungsweise ein vollständiges ReifendrucküberwachungsSystem und
Fig. 3 in gleicher Darstellungsweise ein vereinfachtesFig. 2 in the same representation, a complete tire pressure monitoring system and Fig. 3 in the same representation a simplified
ReifendrucküberwachungsSystem nach der Erfindung.Tire pressure monitoring system according to the invention.
Zur Erläuterung des grundsätzlichen Aufbaus und der Wir¬ kungsweise eines ReifendrucküberwachungsSystems zur Durch¬ führung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient Fig. 1.1 serves to explain the basic structure and the mode of operation of a tire pressure monitoring system for carrying out the method according to the invention.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß sich die ge¬ wünschten Informationen über dem Reifendruck aus einer Ana¬ lyse des vertikalen Schwingungsverhaltens der einzelnen Rä¬ der gewinnen lassen. Daher wird in einer ersten Stufe, die durch den Funktionsblock 1 symbolisiert ist, das vertikale Schwingungsverhalten des Rades analysiert. Es werden mittels einer Frequenzanalyse der Radvertialbeschleunigungen oder analoger Größen, wie der Federwege, die Eigenfrequenzen der Radvertikalbewegungen bestimmt. Aus diesen Eigenfrequenzen wird dann im Funktionsblock 2 die Reifenfederrate cR er¬ mittelt. Diese Reifenfederrate läßt sich näherungsweise mit der FormelThe invention is based on the knowledge that the desired information about the tire pressure can be obtained from an analysis of the vertical vibration behavior of the individual wheels. Therefore, in a first stage, which is symbolized by function block 1, the vertical vibration behavior of the wheel is analyzed. The natural frequencies of the wheel vertical movements are determined by means of a frequency analysis of the wheel vertical accelerations or analog variables such as the spring travel. The tire spring rate c R is then determined in function block 2 from these natural frequencies. This tire spring rate can be approximated using the formula
cR = K(D) . mR - R2 c R = K (D). m R - R 2
bestimmen. Dabei ist K(D) eine von dem Dämpfungsmaß abhängi¬ ge Konstante; π ist ein Maß für die ungefederte Masse des Rades , £)-_ ist die Radeigenfrequenz. Dadetermine. Here K (D) is a constant dependent on the damping measure; π is a measure of the unsprung mass of the wheel, £) -_ is the natural wheel frequency. There
K(D) . m-p eine fahrzeugspezifische Kontante ist, läßt sich aus der Radeigenfrequenz C direkt auf die Reifenfederrate c_ schließen.K (D). m- p is a vehicle-specific constant, the tire spring rate c_ can be deduced directly from the natural wheel frequency C.
Aus der Reifenfederrate cR wird sodann gemäß Funktions¬ block 3 der Reifendruck errechnet. Es wird die Erkenntnis
ausgenutzt, daß die Reifenfederrate im wesentlichen von fol genden Einflußfaktoren abhängig ist, nämlich vonThe tire pressure is then calculated from the tire spring rate c R in accordance with functional block 3. It becomes knowledge exploited that the tire spring rate is essentially dependent on fol lowing factors, namely
- konstruktionsbedingten Merkmalen- design-related features
- RadaufStandskraft (Beladung)- Wheel stability (load)
- Luftdruck- air pressure
- Fahrzeug- bzw. Radgeschwindigkeit- Vehicle or wheel speed
- Schräglaufwinkel und- slip angle and
- Sturzwinkel.- camber angle.
In einem Funktionsblock 4 wird der vorgeschriebene Betriebs druck bzw. der Sollwert des Reifendruckes ermittelt und mit dem momentanen Reifendruck verglichen. Der Sollwert des Rei fendruckes ist abhängig vom Typ und Aufbau des jeweiligen Reifens und von der Reifentemperatur, also von reifenspezi¬ fischen Daten, außerdem von der Beladung des Fahrzeugs bzw. Belastung des Rades und von der Fahrgeschwindigkeit. Dies sind die wesentlichsten Einflußgrößen.In a function block 4, the prescribed operating pressure or the target value of the tire pressure is determined and compared with the current tire pressure. The setpoint value of the tire pressure depends on the type and structure of the respective tire and on the tire temperature, that is to say on tire-specific data, also on the loading of the vehicle or the load on the wheel and on the driving speed. These are the most important influencing factors.
Ergibt der Vergleich des Reifendruckes mit dem Solldruck ei ne erhebliche Abweichung, wird ein Warnsignal ausgelöst.If the comparison of the tire pressure with the target pressure shows a significant deviation, a warning signal is triggered.
In Fig. 2 sind nochmals die bereits erläuterten Funktions¬ blöcke 1 bis 4 und zusätzlich die wesentlichen Meßgrößen un Kennwerte wiedergegeben.The function blocks 1 to 4 already explained and, in addition, the essential measured variables and characteristic values are reproduced in FIG. 2.
Dem Funktionsblock'1, der für die Frequenzanalyse zuständig ist, werden im vorliegenden Ausführungsbeispiel die mit Hil fe von radindividuellen Vertikalbeschleunigungssensoren ge¬ wonnenen Meßgrößen, symbolisiert durch den Block 5, zugelei tet. Durch Messung der Federwege lassen sich die gleichen Informationen gewinnen.
Kennwerte über die Radmasse und über die Dämpfung des Rades werden bei der Errechnung der Reifenfederrate benötigt. Die¬ se Kennwerte, symbolisiert durch den Block 6, sind in der Elektronik gespeichert.Function block ' 1, which is responsible for frequency analysis, in the present exemplary embodiment is supplied with the measured variables, symbolized by block 5, obtained with the aid of wheel-specific vertical acceleration sensors, symbolized by block 5. The same information can be obtained by measuring the spring travel. Characteristic values about the wheel mass and the damping of the wheel are required when calculating the tire spring rate. These characteristic values, symbolized by block 6, are stored in the electronics.
Die Fahrzeug- oder Radgeschwindigkeit, die Beladung, der Schräglauf- und der Sturzwinkel - diese Meßgrößen werden durch den Block 7 symbolisiert - lassen sich mit Hilfe von entsprechenden Sensoren bestimmen. Zur Errechnung des Rei¬ fendruckes im .Funktionsblock 3 werden diese Informationen benötigt. Bei der Berechnung des Reifendruckes müssen natür¬ lich auch reifenspezifische Größen berücksichtigt werden, die in Form eines Reifenkennfeldeε 8 in der Elektronik ge¬ speichert sind.The vehicle or wheel speed, the load, the slip angle and the camber angle - these measured variables are symbolized by block 7 - can be determined with the aid of appropriate sensors. This information is required to calculate the tire pressure in the function block 3. When calculating the tire pressure, tire-specific variables must also be taken into account, which are stored in the electronics in the form of a tire map 8.
Zur Ermittlung des vorgeschriebenen Betriebsdruckes bzw. des Sollwertes des Reifendruckes werden ebenfalls die Reifen¬ kennfelder, symbolisiert durch 8', benötigt. Außerdem werden dem Funktionsblock 4 Meßgrößen 9, nämlich über die Fahr¬ zeug- und/oder Radgeschwindigkeit, Beladung und Reifentempe¬ ratur, zugleitet.The tire maps, symbolized by 8 ', are also required to determine the prescribed operating pressure or the desired value of the tire pressure. In addition, the function block 4 is supplied with measured variables 9, namely via the vehicle and / or wheel speed, loading and tire temperature.
Die Genauigkeit bei der Ermittlung des Reifendruckes und des Luftdruck-Sollwertes kann durch weitere Informationen, z.B. über die Bremsenbetätigung, Außentemperatur usw., noch er¬ höht werden. Diese Informationen lassen sich grundsätzlich, wie auch andere, entweder durch Messung mit Hilfe entspre¬ chender Sensoren gewinnen oder aus anderen Informationen ab¬ leiten bzw. näherungsweise bestimmen. Z.B. kann die Reifen¬ temperatur näherungsweise aus der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Betriebszeit, Informationen über die Bremsbetätigung
usw. abgeleitet werden. Mit solchen Maßnahmen lassen sich ggf. Sensoren einsparen oder durch ohnehin vorhandene Senso¬ ren ersetzen; dies ist insbesondere von Bedeutung, wenn das Fahrzeug bereits mit einem Regelsystem, wie mit einer Dämp¬ fungsregelung, mit einem ABS oder einer ASR, ausgerüstet ist.The accuracy in determining the tire pressure and the air pressure setpoint can be increased by further information, for example on the brake actuation, outside temperature, etc. In principle, like other information, this information can either be obtained by measurement using appropriate sensors, or can be derived from other information or approximately determined. For example, the tire temperature can be approximated from the vehicle speed, the operating time, and information about the brake application etc. are derived. With such measures, sensors can be saved if necessary or replaced by sensors that are already present; This is particularly important if the vehicle is already equipped with a control system, such as a damping control, with an ABS or an ASR.
Als Ergebnis der beschriebenen Funktionen und Berechnungen wird schließlich, wie der Block 10 symbolisiert, der Reifen¬ druck, d.h. der tatsächliche Reifendruck, ggf. zusätzlich der jeweilige Sollwert des Betriebsdruckes und/oder die Ab¬ weichung zwischen beiden Größen, zur Anzeige gebracht. Über¬ schreitet die Abweichung zwischen dem ermittelten Reifen¬ druck und dem Luftdruck-Sollwert vorgegebene Grenzwerte, werden optische und/oder akustische Warnsignale ausgelöst.Finally, as the result of the functions and calculations described, as symbolized by block 10, the tire pressure, i.e. the actual tire pressure, possibly additionally the respective target value of the operating pressure and / or the deviation between the two variables, is displayed. If the deviation between the tire pressure determined and the air pressure setpoint exceeds predetermined limit values, optical and / or acoustic warning signals are triggered.
Eine Vereinfachung des beschriebenen Überwachungsverfahrens und eines entsprechenden ÜberwachungsSystems veranschaulicht Fig. 3. Nach diesem Ausführungsbeispiel werden ebenfalls in dem Funktionsblock 1, an den wiederum Sensoren zur radindi¬ viduellen Messung der Radvertialbeschleunigungen oder der Federwege angeschlossen sind, die Eigenfrequenzen der Rad¬ vertikalbewegungen ermittelt. In einem Funktionsblock 11 wird dann jedoch lediglich achsweise festgestellt, ob die Eigenfrequenzen der beiden Räder einer Achse (näherungswei¬ se) gleich sind. Überschreiten die Abweichungen vorgegebene Grenzen, wird dies als Hinweis auf fehlerhaften Reifendruck in einem der beiden verglichenen Räder aufgefaßt und signa¬ lisiert. Auf eine Anzeige des tatsächlichen Reifendruckes wird verzichtet. Auf diese Weise läßt sich die Elektronik und damit das ganze ReifendrucküberwachungsSystem erheblich vereinfachen und verbilligen.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich besonders vorteil¬ haft mit Hilfe entsprechend programmierten Microprozessoren. bzw. MicroComputern realisieren. Durch Änderung der gespei¬ cherten Kennwerte läßt sich in diesem Fall bei Austausch des Reifens oder Änderung anderer Parameter sehr einfach eine Anpassung an die speziellen Bedingungen vornehmen.
Fig. 3 illustrates a simplification of the described monitoring method and a corresponding monitoring system. According to this exemplary embodiment, the natural frequencies of the vertical wheel movements are also determined in function block 1, to which sensors for the wheel-individual measurement of the wheel vertical accelerations or the spring travel are connected. In a function block 11, however, it is then only determined axially whether the natural frequencies of the two wheels of one axle (approximately) are the same. If the deviations exceed predetermined limits, this is interpreted and signaled as an indication of faulty tire pressure in one of the two compared wheels. The actual tire pressure is not displayed. In this way, the electronics and thus the entire tire pressure monitoring system can be considerably simplified and made cheaper. The method according to the invention can be used particularly advantageously with the aid of appropriately programmed microprocessors. or microcomputers. By changing the stored characteristic values, it is very easy to adapt to the special conditions in this case when changing the tire or changing other parameters.
Claims
1. Verfahren zur Überwachung des Luftdruckes in den an ei¬ nem Fahrzeug montierten Reifen, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t,1. A method for monitoring the air pressure in the tires mounted on a vehicle, thereby g e k e n n ¬ z e i c h n e t,
- daß das vertikale Schwingungsverhalten der einzelnen Fahrzeugräder gemessen wird (Funktionsblock 5),- that the vertical vibration behavior of the individual vehicle wheels is measured (function block 5),
- daß die Eigenfrequenzen der Radvertikalbewegungen er¬ mittelt werden (Funktionsblock 1),that the natural frequencies of the vertical wheel movements are determined (function block 1),
- daß aus den Eigenfrequenzen die Federraten der einzel¬ nen Reifen ermittelt werden (Funktionsblock 2) und- that the spring rates of the individual tires are determined from the natural frequencies (function block 2) and
- daß aus der jeweiligen Federrate unter Berücksichti¬ gung fahrzeugspezifischer Meßdaten, wie Beladung, Fahrzeuggeschwindigkeit, Schräglaufwinkel, Sturzwinkel oder dergl., der Luftdruck in den Reifen bestimmt wird (Funktionsblock 3).- That the air pressure in the tires is determined from the respective spring rate, taking into account vehicle-specific measurement data, such as loading, vehicle speed, slip angle, camber angle or the like (function block 3).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e e n n ¬ z e i c h n e t, daß der momentane Luftdruck in den einzelnen Reifen angezeigt wird. 2. The method according to claim 1, characterized geenn ¬ characterized in that the current air pressure is displayed in the individual tires.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß der momentane Luftdruck mit vorge¬ gebenen Sollwerten des Reifendruckes verglichen (Funk¬ tionsblock 4) und ein Warnsignal (Block 10) ausgelöst wird, wenn die Abweichung zwischen dem momentanen Luft¬ druck und den Sollwerten vorgegebene Grenzwerte über¬ schreitet. •3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the instantaneous air pressure is compared with predetermined setpoints of the tire pressure (function block 4) and a warning signal (block 10) is triggered if the deviation between the instantaneous air pressure and the setpoints exceeds predetermined limit values. •
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche.1 - 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß den Reifen¬ druck beeinflussende Daten, wie Reifentemperatur, Bela¬ dung, Fahrzeuggeschwindigkeit, Betriebszeit, Bremsenbe¬ tätigung etc., gemessen werden (Funktionsblock 9), und daß in Abhängigkeit von diesen Meßwerten der Reifen¬ druck-Sollwert bzw. die Grenzwerte des Solldruckes vari¬ iert bzw. den jeweiligen Gegebenheiten angepaßt werden.4. The method according to one or more of claims 1-3, characterized in that data influencing the tire pressure, such as tire temperature, loading, vehicle speed, operating time, brake actuation etc., are measured (function block 9), and that the tire pressure setpoint or the limit values of the setpoint pressure are varied or adapted to the respective circumstances as a function of these measured values.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die den Rei¬ fendruck beeinflussenden Daten aus der Fahrzeuggeschwin¬ digkeit, der Bremsenbetätigung und aus anderen ohnehin vorhandenen Meßdaten näherungsweise errechnet und bei der Ermittlung des Reifendrucksollwertes bzw. der Grenz¬ werte berücksichtigt werden.5. The method according to one or more of claims 1-3, characterized in that the data influencing the tire pressure is approximately calculated from the vehicle speed, the brake actuation and from other measurement data already present and when determining the tire pressure setpoint or the limit ¬ values are taken into account.
6. Verfahren zur Überwachung des Luftdruckes in Fahrzeug¬ reifen, dadurch g e k e n n z e i c h n e t,6. A method for monitoring the air pressure in vehicle tires, thereby g e k n n z e i c h n e t,
- daß das vertikale Schwingungsverhalten der einzelnen Fahrzeugräder gemessen wird (Funktionsblock 5), - daß die Eigenfrequenzen der Radvertikalbewegungen er¬ mittelt werden (Funktionsblock 1),- that the vertical vibration behavior of the individual vehicle wheels is measured (function block 5), that the natural frequencies of the vertical wheel movements are determined (function block 1),
- daß das Schwingungsverhalten der Fahrzeugräder bzw. die jeweils ermittelten Eigenfrequenzen achsweise ver¬ glichen und Warnsignale (10) ausgelöst werden, wenn die Abweichungen vorgegebene Grenzwerte überschreiten.- That the vibration behavior of the vehicle wheels or the respectively determined natural frequencies are compared axially and warning signals (10) are triggered if the deviations exceed predetermined limit values.
7. Luftdrucküberwachungssystem zur Durchführung des Verfah¬ rens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 6, da¬ durch g e k e n n z e i c h n e t, daß dieses im we¬ sentlichen aus Sensoren (5) zur direkten oder indirek¬ ten, radindividuellen Messung der Radvertikalbeschleuni¬ gungen oder entsprechender Größen, wie der Federwege, und aus einer elektronischen Schaltung (1-4,6,8,8',10) zur Auswertung der Meßsignale sowie zur Erzeugung von Warnsignalen bei unzulässigem Reifendruck besteht.7. Air pressure monitoring system for carrying out the method according to one or more of claims 1-6, characterized in that it essentially consists of sensors (5) for direct or indirect, wheel-specific measurement of the wheel vertical accelerations or the like Sizes such as the spring travel and an electronic circuit (1-4,6,8,8 ', 10) for evaluating the measurement signals and for generating warning signals when the tire pressure is not permitted.
8. LuftdrucküberwachungsSystem nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß zusätzlich Sensoren (7,9) zur Ermittlung einer oder mehrerer der folgenden Meßgrößen vorhanden und an die elektronische Auswerte¬ schaltung angeschlossen sind:8. Air pressure monitoring system according to claim 7, characterized in that additional sensors (7, 9) for determining one or more of the following measured variables are present and are connected to the electronic evaluation circuit:
- Fahrzeuggeschwindigkeit- vehicle speed
- Radgeschwindigkeit, achsweise oder radindividuell- wheel speed, axle by wheel or wheel-specific
- Beladung, Achslasten- loading, axle loads
- Schräglaufwinkel- slip angle
- Sturzwinkel- camber angle
- Reifentemperatur- tire temperature
- Außentemperatur- outside temperature
- Betriebszeit- operating time
- Bremsenbetätigung. - brake actuation.
9. LuftdrucküberwachungsSystem nach Anspruch 7 oder 8, da¬ durch g e k e n n z e i c h n e t, daß in der Auswer¬ teschaltung Kennwerte und Kennfelder für eine oder meh¬ rere der folgenden Größen speicherbar sind:9. Air pressure monitoring system according to claim 7 or 8, by virtue of the fact that characteristic values and characteristic maps for one or more of the following variables can be stored in the evaluation circuit:
- Radmassen (6)- wheel masses (6)
- Schwingungsdämpfung (6)- vibration damping (6)
- Reifentyp, Reifencharakteristik (8,8').- Tire type, tire characteristics (8.8 ').
10. LuftdrucküberwachungsSystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9, dadurch g e k e n n z e i c h ¬ n e t, daß dieses mit einem 4-Kanal-Dämpfkräftregelsy- stem kombiniert ist.10. Air pressure monitoring system according to one or more of claims 7 to 9, characterized in that it is combined with a 4-channel damping force control system.
11. LuftdrucküberwachungsSystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 10, dadurch g e k e n n z e i c h ¬ n e t, daß dieses mit einem Antiblockier- und/oder An¬ triebsschlupfregelsystem kombiniert ist. 11. Air pressure monitoring system according to one or more of claims 7 to 10, characterized in that it is combined with an anti-lock and / or traction control system.
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