WO2019011496A1 - Verfahren zur gewichtsabhängigen regelung des innendrucks eines durch eine gewichts- oder traglast belasteten tragkörpers - Google Patents

Verfahren zur gewichtsabhängigen regelung des innendrucks eines durch eine gewichts- oder traglast belasteten tragkörpers Download PDF

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Rainer Detering
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Continental Reifen Deutschland Gmbh
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    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
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Definitions

  • the invention relates to a method for weight-dependent control of the internal pressure of a loaded by a weight or load carrying body, wherein the internal pressure is generated by an electric motor driven compressor.
  • the invention also relates to a device for carrying out the method according to the invention in the regulation of the internal pressure of motor vehicle tires and to a use of the invention
  • An omnipresent by a weight or load burdened support body is for example a pneumatic tire for motor vehicles. For safe operation of such
  • the setting of a correct air pressure is particularly important if after a puncture and after a repair outside of the repair shop, the tire should be refilled, so for example in punctures, where the tire is often only temporarily put back into a usable condition.
  • Such a puncture set usually includes one
  • Compressor a coagulating in the tire sealant, usually a latex milk mixture, the appropriate connecting hoses and the necessary cable connections for power supply and switches, pressure gauges and other controls. It thus provides a permanent and complete repair kit, with which to carry a spare wheel mounted on a rim or to the constant control of other repair materials such as hoses, various tool keys,
  • Car Jack etc. can be dispensed with.
  • the air compressor of such a puncture set can also be used for air pressure control and for changing the tire pressure. In many cases, this additional function is used even more frequently than the actual tire repair function.
  • the setting of the tire pressure is carried out exclusively manually with the aid of the pressure gauge usually located on the compressor. The user must set the appropriate nominal pressures according to the tires and load from the
  • Vehicle i. the weight or load bearing the tire as a supporting body, only approximately or not at all known.
  • the user often sets a sub-optimal tire pressure, especially at high payload.
  • DE 10 2015 214 006 AI discloses a method for measuring the pressure generated by an electric motor-driven compressor in which determines the dependent on the change in the pressure at the compressor output change of the average motor current of the compressor driving electric motor and as
  • pressure-proportional size for the operation of the compressor of a control device is provided in the form of an input variable or is displayed.
  • the object was to provide a method for controlling the internal pressure of a loaded by a weight or load carrying body, which does not have the disadvantages and provides both for occasional users and for automatic procedures, a scheme that safely on the actual existing load of a supporting body can react and a corresponding
  • the existing weight or load which acts in the form of a mass mLoad under acceleration of gravity g on a support body, determined by the fact that a reduction and a subsequent increase in the internal pressure takes place.
  • the position of a point of application of the weight or load changes by a positional difference ⁇ .
  • the motor current iLoad of the drive motor of the compressor is measured at constant motor voltage U and integrated over the time of the pressure increase, wherein the Change of position required electrical work WLoad as product of
  • the electrical work WLoad is compared with a characteristic value of electrical work Where from a map in which depending on a in the form of a standard mass mo acting under gravity acceleration g standard load and other parameters of the support body, the values for the electrical work to achieve a standard or Standard position of the point of application are stored at standard load,
  • controlled lowering and Widererièren the supporting body internal pressure and the determination of the associated loading work on the basis of the integration of the motor current can be used in conjunction with the other process steps automatically Weight or load to be determined. With known load, the optimum internal pressure can then be adjusted automatically on the basis of predetermined characteristic values / characteristic curves.
  • Motor vehicle tires can also explain the method of operation very easy. Namely, to increase the tire pressure, a dedicated electrically driven air compressor must perform some electrical work. This work is mainly dependent on the amount of air delivered, the back pressure in the tire and the compression efficiency of the air compressor.
  • the overtime worked can be determined on the basis of the center of gravity movement and thus the wheel load can be calculated.
  • Tire pressure monitoring and tire pressure adjustment the procedure represents a considerable simplification for the end user and significantly improves the accuracy of the set internal pressure / tire pressure.
  • MD Motor Driver
  • a further advantageous embodiment is that the electric motor-driven compressor is provided with a pressure sensor detecting the internal pressure of the support body, which is a signal proportional to the internal pressure signal to the electronic
  • MCU Engine control unit
  • MD electronic engine driver
  • a corresponding pressure-sensitive evaluation of the engine parameters can also be effected by determining the pressure in a manner as disclosed in DE 10 2015 214 006 A1, namely by changing the mean value of the change in pressure at the compressor outlet Motor current of the compressor driving electric motor determined and is provided as a pressure-proportional size for the operation of the compressor of a control device in the form of an input variable. Since the motor current or the integration of the motor current is always required for the method according to the invention, such use represents a particularly simple possibility of realization. In this regard, reference is made to DE 10 2015 214 006 Al for full content. A further advantageous embodiment is that at least the determined
  • Weight or load and the determined internal pressure in the support body as signals additional control or monitoring devices surrounding systems are transmitted.
  • the central engine control it is helpful in this regard to pass on the determined variables to the central engine control, which then possibly generates information to the driver via, for example, displays or signaling devices, for example in the context of the functions of a tire pressure monitoring system.
  • the method can be implemented in a device which is designed as a puncture set for inflating motor vehicle tires.
  • the device has an electric motor-driven compressor, preferably an electric motor via a slider-driven reciprocating compressor for filling the motor vehicle tire, wherein the lowering of the internal pressure is already predetermined by the breakdown state and an increase of the internal pressure takes place by the filling of the motor vehicle tire, in which the location of the wheel axle as
  • Point of application of the wheel load is changed by a height ⁇ .
  • the electric motor-driven compressor is then controlled via an electronic engine control unit (MCU) and an electronic engine driver (MD), referred to as motor driver, and during the filling process depending on the determined weight or load on reaching a predetermined for the determined weight or load internal pressure the motor vehicle tire off.
  • MCU electronic engine control unit
  • MD electronic engine driver
  • the device is designed as a puncture set for sealing and inflating motor vehicle tires, in which a connection for a container with sealant valve and distributor unit is provided for sealant and compressed gas, in which further connecting means such as eg hoses between valve and distributor unit and inflatable object, and possibly Connection means for supplying energy, switching, and / or control and display devices for the operation of the device are present.
  • a seal and a filling of the tire are achieved virtually in one operation.
  • emergencies in which, for example, on the road and next to the flowing traffic a quick work is urgent, get a lengthy adjustment of the air pressure and adjusting to load situations often forgotten.
  • inventive method can also be used advantageously in many other cases and applications, for example, for controlling the internal pressure in a trained as air spring bellowsppe Kunststofffederung support body.
  • inventive methods can be made both manually and automatically.
  • inventive method is advantageous because it can be dispensed with further sensors and measuring devices.
  • Fig. 1 in principle the construction of an air compressor unit for as
  • FIG. 1 shows in principle the structure of an air compressor unit 1 for as
  • a control unit 2 controls the connected air compressor 4 via a motor driver 3 (MD) as required by the user via the user interface 5 (UI).
  • MD motor driver
  • UI user interface 5
  • an air compressor unit so here the assembly of the breakdown set is designated, which includes the control unit, the motor driver, the air compressor as such with reciprocating compressor, engine and transmission and the user interface.
  • control unit (MCU) records all relevant system parameters such as temperature, motor voltage, motor current or backpressure.
  • the control unit (MCU) records all relevant system parameters such as temperature, motor voltage, motor current or backpressure.
  • Fig. 2 the filling process of a vehicle tire 6 is shown schematically with air. From state A (lack of air or too low internal pressure) to state B
  • the air pressure in the tire 6 is increased by the air compressor 4 from the pressure PSTART to the pressure PEND.
  • the center of gravity of the tire is raised by the height difference ⁇ .
  • the air compressor 4 performs the electrical work WLOAD at motor voltage U and instantaneous current ILOAD.
  • TM - L0AD m 0 + Together on the more loaded tire.
  • the proportion has been determined in advance in a calibration measurement for the appropriate system configuration (vehicle type, tire size, tire position, operating voltage, operating temperature, start and end pressure) and as a table of values or characteristic field in the Control unit (MCU) stored.
  • the work WLOAD in the control unit (MCU) can be measured and thus the proportion of the center of gravity movement can be calculated.
  • the average motor current ho AD and f 0 are considered here.

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Abstract

Verfahren zur gewichtsabhängigen Regelung des Innendrucks eines durch eine Gewichts- oder Traglast belasteten Tragkörpers, wobei der Innendruck durch einen elektromotorisch angetriebenen Verdichter erzeugt wird und die vorhandene Gewichts- oder Traglast, die in Form einer Masse mLoad unter Erdbeschleunigung g auf einen Tragkörper wirkt, dadurch ermittelt wird, dass eine Erniedrigung und eine darauffolgende Erhöhung des Innendrucks erfolgt, wobei durch die Erhöhung des Innendrucks sich die Lage eines Angriffspunktes der Gewichts- oder Traglast um eine Lagedifferenz ΔZ verändert, wobei während der Erhöhung des Innendrucks durch den Verdichter wird bei konstanter Motorspannung U der Motorstrom ILoad des Antriebsmotors des Verdichters gemessen und über die Zeit der Druckerhöhung integriert und daraus die zur Lageänderung erforderliche elektrische Arbeit WLoad ermittelt wird, wobei die elektrische Arbeit WLoad wird mit einem Kennwert der elektrischen Arbeit W0 aus einem Kennfeld verglichen wird, wobei aus der Differenz ΔW zwischen WLoad und W0 werden die Lageänderung ΔZ, die Massendifferenz Δm und die Traglastdifferenz ΔFZ bestimmt wird und daraus die Masse mLoad sowie die dadurch tatsächlich vorhandene Gewichts- oder Traglast ermittelt wird.

Description

Verfahren zur gewichtsabhängigen Regelung des Innendrucks eines durch eine Gewichts- oder Traglast belasteten Tragkörpers
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur gewichtsabhängigen Regelung des Innendrucks eines durch eine Gewichts- oder Traglast belasteten Tragkörpers, wobei der Innendruck durch einen elektromotorisch angetriebenen Verdichter erzeugt wird. Ebenfalls betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei der Regelung des Innendrucks von Kraftfahrzeugreifen sowie eine Verwendung des
Verfahrens.
Ein allgegenwärtiger durch eine Gewichts- oder Traglast belasteter Tragkörper ist beispielsweise ein Luftreifen für Kraftfahrzeuge. Zum sicheren Betrieb solcher
Kraftfahrzeugreifen ist es unbedingt erforderlich, dass der Luftdruck im Reifen innerhalb relativ enger vorgegebener Grenzen gehalten werden muss, damit Reifenverschleiß und Temperaturbelastung vermindert werden und der Reifen seinen Anforderungen z.B. im Hinblick auf Tragfähigkeit, Rollwiderstand und Seitenführung genügt.
Das Einstellen eines korrekten Luftdrucks ist insbesondere dann wichtig, wenn nach einer Reifenpanne und nach einer außerhalb einer Werkstatt erfolgenden Reparatur der Reifen wieder befüllt werden soll, also etwa bei Reifenpannen, bei denen der Reifen oft nur temporär wieder in einen gebrauchsfähigen Zustand versetzt werden soll.
Heutzutage ist es nämlich bei vielen PKW nicht mehr üblich, einen mit dem Solldruck gefüllten und auf einer Felge montierten Reservereifen mitzuführen, der dann anstelle des Rades mit dem defekten Reifen montiert wird. Mehr und mehr Fahrzeuge führen ein
Pannenset mit sich, welches wesentlich weniger Stauraum als ein Reservereifen benötigt und auch weniger wiegt. Ein solches Pannenset beinhaltet üblicherweise einen
Kompressor, ein im Reifen koagulierendes Dichtmittel, meistens ein Latexmilch-Gemisch, die entsprechenden Verbindungsschläuche und die notwendigen Kabelanschlüsse zur Energiezufuhr sowie Schalter, Manometer und weitere Bedienelemente. Es stellt somit einen ständig einsetzbaren und vollständigen Reparatursatz bereit, mit dem auf das Mitführen eines auf eine Felge aufgezogenen Reserverades oder auf die ständige Kontrolle anderer Reparaturmaterialien wie Schläuche, verschiedene Werkzeugschlüssel,
Wagenheber etc. verzichtet werden kann.
Neben der primären Reparaturf nktion kann der Luftkompressor eines solchen Pannensets auch zur Luftdruckkontrolle und zur Veränderung des Reifendrucks verwendet werden. Diese Zusatzfunktion wird in nicht wenigen Fällen sogar häufiger genutzt als die eigentliche Reifenreparaturf nktion.
Das Einstellen des Reifendrucks erfolgt dabei ausschließlich manuell unter Zuhilfenahme des am Kompressor üblicherweise befindlichen Manometers. Der Benutzer muss die entsprechenden Nenndrücke gemäß der Bereifung und Beladung aus dem
Fahrzeughandbuch entnehmen und selbsttätig das Aufpumpen so durchführen, dass der Solldruck erreicht wird. Üblicherweise ist dem Benutzer dabei die Zuladung des
Fahrzeuges, d.h. die Gewichts- oder Traglast, die den Reifen als Tragkörpers belastet, nur näherungsweise oder gar nicht bekannt. So wird vom Benutzer bei der Einstellung des Reifendrucks oft gerade bei hoher Zuladung ein nicht optimaler Reifendruck eingestellt.
Ein vergleichbares Problem kann sich natürlich auch bei anderen Tragkörpern ergeben, wobei nicht ausschließlich Reparaturvorgänge zu betrachten sind. Beispielsweise können bei Fahrzeugen mit Luftfederungen, bei denen nach hoher Beladung durch eine individuell vom Fahrer betätigbare Niveauregulierung die für ein sicheres Fahren erforderliche Höhenlage bzw, Straßenlage wieder eingestellt werden soll, solche Situationen auch auftreten. Die DE 10 2015 214 006 AI offenbart ein Verfahren zur Messung des Druckes, der durch einen elektromotorisch angetriebenen Verdichter erzeugt wird, bei dem die von der Veränderung des Druckes am Verdichterausgang abhängige Veränderung des mittleren Motorstroms des den Verdichter antreibenden Elektromotors ermittelt und als
druckproportionale Größe für den Betrieb des Verdichters einer Steuerungseinrichtung in Form einer Eingangsgröße bereitgestellt wird oder angezeigt wird. Ein solches Verfahren erlaubt zwar die Ermittlung eines Druck ohne zusätzliche Sensoren oder ohne ein zusätzliches Manometer, ist aber nachteiligerweise nicht in der Lage, den erforderlichen Druck abhängig von der Beladung/Belastung festzustellen.
Für die Erfindung bestand also die Aufgabe, ein Verfahren zur Regelung des Innendrucks eines durch eine Gewichts- oder Traglast belasteten Tragkörpers bereitzustellen, das die geschilderten Nachteile nicht aufweist und sowohl für gelegentliche Nutzer als auch für automatische Verfahren eine Regelung bereitstellt, die in sicherer Weise auf die tatsächlich vorhandene Belastung eines Tragkörpers reagieren kann und eine entsprechende
Innendruckeinstellung erlaubt.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen offenbart.
Dabei wird die vorhandene Gewichts- oder Traglast, die in Form einer Masse mLoad unter Erdbeschleunigung g auf einen Tragkörper wirkt, dadurch ermittelt, dass eine Erniedrigung und eine darauffolgende Erhöhung des Innendrucks erfolgt. Durch die Erhöhung des Innendrucks verändert sich die Lage eines Angriffspunktes der Gewichts- oder Traglast um eine Lagedifferenz ΔΖ.
Dabei werden folgende weitere Verfahrensschritte durchgeführt:
- während der Erhöhung des Innendrucks durch den Verdichter wird bei konstanter Motorspannung U der Motorstrom iLoad des Antriebsmotors des Verdichters gemessen und über die Zeit der Druckerhöhung integriert, wobei die zur Lageänderung erforderliche elektrische Arbeit WLoad als Produkt von
Motorspannung und integriertem Motorstrom ermittelt wird,
- die elektrische Arbeit WLoad wird mit einem Kennwert der elektrischen Arbeit Wo aus einem Kennfeld verglichen, in welchem abhängig von einer in Form einer Normmasse mo unter Erdbeschleunigung g wirkenden Normlast und weiteren Parametern des Tragkörpers die Werte für die elektrische Arbeit zum Erreichen einer Norm- oder Standardlage des Angriffspunktes bei Normlast gespeichert sind,
- aus der Differenz AW zwischen WLoad und Wo werden die Lageänderung ΔΖ, die Massendifferenz Am und die Traglastdifferenz AFz bestimmt über die
Beziehungen
AW = AFZ AZ
sowie
m-wAD - m0 = Am
und
AFZ = g Am und daraus wiederum die nach der Druckerhöhung vorhandene Gewichts- oder Traglast bestimmt wird aus der Masse
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unter Berücksichtigung der Erdbeschleunigung g, wonach abhängig von der so ermittelten Gewichts- oder Traglast der Verdichter bei Erreichen eines für die ermittelte Gewichts- oder Traglast anhand der Parameter des Tragkörpers vorgegebenen Innendrucks abgeschaltet wird.
Durch das erfindungsgemäße kontrollierte Erniedrigen und Widererhöhen des Tragkörper- Innendrucks und der Ermittlung der zugehörigen Ladearbeit anhand der Integration des Motorstroms kann in Verbindung mit den übrigen Verfahrensschritten automatisch die Gewichts- oder Traglast bestimmt werden. Mit bekannter Traglast kann dann anhand von vorgegebenen Kennwerten/Kennlinien automatisch der optimale Innendruck eingestellt werden.
Im Hinblick auf die Anwendung des Verfahrens beispielsweise bei Tragkörpern in Form von Kraftfahrzeugreifen kann eine auf die tatsächlich vorhandene Radlast angepasste Befüllung eines solchen Reifens dann automatisiert und ohne ständige Kontrolle des Nutzers anhand eines Manometers oder anhand von Tabellen erfolgen.
Am Beispiel der Nutzung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einem
Kraftfahrzeugreifen lässt sich auch die verfahrensgemäße Funktionsweise sehr leicht erklären. Zur Erhöhung des Reifendrucks muss nämlich ein dazu vorgesehener elektrisch angetriebener Luftkompressor eine gewisse elektrische Arbeit leisten. Diese Arbeit ist hauptsächlich abhängig von der geförderten Luftmenge, dem Gegendruck im Reifen und der Kompressionseffizienz des Luftkompressors.
Es besteht jedoch eine messbare Abhängigkeit von der Beladung des Reifens, d.h. von der Radlast, da bei einer Druckerhöhung der Radschwerpunkt vertikal angehoben wird.
Mithilfe einer vorab bestimmten Referenzkennlinie des unbelasteten (oder normbelasteten) Reifens kann die geleistete Mehrarbeit aufgrund der Schwerpunktsbewegung bestimmt und somit die Radlast berechnet werden.
Eine solche zur Druckregelung erforderliche Lastmessung ist natürlich für jede Art von druckgesteuerten Aktuatoren anwendbar. Genauso wie bei dem Prozess der
Reifendruckkontrolle und Reifendruckanpassung, stellt das Verfahren für den Endbenutzer eine erhebliche Vereinfachung dar und verbessert die Genauigkeit des eingestellten Innendrucks/Reifendrucks erheblich.
Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass der elektromotorisch angetriebene Verdichter über eine elektronische Motorkontrolleinheit (MCU = Motor Control Unit) gesteuert wird, die Motorspannung und Motorstrom erfasst und so verarbeitet, dass das Produkt von Motorspannung und intergriertem Motorstrom ermittelt und mit in einem elektronischen Speicher der Motorkontrolleinheit abgelegten Werten eines Kennfelds verglichen wird, wobei abhängig von ebenfalls durch die Motorkontrolleinheit ermittelten Gewichts- oder Traglast und nach Vergleich mit in einem weiteren elektronischen Speicher der Motorkontrolleinheit abgelegten Werten eines Kennfelds für den zur jeweiligen Gewichts- oder Traglast vorgegebenen Innendruck eine elektronische
Motortreibereinrichtung (MD = Motor Driver) für den Antriebsmotors des Verdichters angesteuert wird. Damit lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren sehr einfach innerhalb von Steuerungsbauteilen integrieren und mit einer kompakten Kombination aus Hard- und Software unterstützen.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass der elektromotorisch angetriebene Verdichter mit einem den Innendruck des Tragkörpers detektierenden Drucksensor versehen ist, der ein dem Innendruck proportionales Signal an die elektronische
Motorkontrolleinheit (MCU) und/oder an die elektronische Motortreibereinrichtung (MD) übermittelt. Ein solcher Drucksensor führt dann zu einer inhärenten Kontrolle bzw. zu einer Rückkopplung und Regelung in dem gesamten Verfahren.
Eine entsprechende drucksensitive Auswertung der Motorkenngrößen kann natürlich auch dadurch geschehen, dass der Druck auf eine Weise ermittelt wird, wie sie in der DE 10 2015 214 006 AI offenbart ist, nämlich dadurch, dass die von der Veränderung des Druckes am Verdichterausgang abhängige Veränderung des mittleren Motorstroms des den Verdichter antreibenden Elektromotors ermittelt und als druckproportionale Größe für den Betrieb des Verdichters einer Steuerungseinrichtung in Form einer Eingangsgröße bereitgestellt wird. Da der Motorstrom bzw. die Integration des Motorstroms für das erfindungsgemäße Verfahren allemal erforderlich ist, stellt eine solche Nutzung eine besonders einfache Möglichkeit der Realisierung dar. Diesbezüglich wird auf die DE 10 2015 214 006 AI vollinhaltlich Bezug genommen. Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass mindestens die ermittelte
Gewichts- oder Traglast und der ermittelte Innendruck im Tragkörper als Signale an weitere Steuerungs- oder Kontrolleinrichtungen umgebender Systeme übermittelt werden. Im Falle einer Anwendung des Verfahrens für Kraftfahrzeugreifen ist es diesbezüglich hilfreich, die ermittelten Größen an die zentrale Motorsteuerung weiterzugeben, die dann eventuell Hinweise an den Fahrer über z.B. Displays oder Signaleinrichtungen erzeugt, beispielsweise im Rahmen der Funktionen eines Reifendruckkontrollsystems.
In besonderer Weise vorteilhaft lässt sich das Verfahren in eine Vorrichtung realisieren, die als Pannenset zum Aufpumpen von Kraftfahrzeugreifen ausgebildet ist. Dabei weist die Vorrichtung einen elektromotorisch angetriebenen Verdichter auf, vorzugsweise einen elektromotorisch über ein Schubkurbelgetriebe angetriebenen Hubkolbenverdichter zur Befüllung des Kraftfahrzeugreifens, wobei die Erniedrigung des Innendrucks durch den Pannenzustand ja bereits vorgegeben ist und eine Erhöhung des Innendrucks durch die Befüllung des Kraftfahrzeugreifens erfolgt, bei der sich die Lage der Radachse als
Angriffspunktes der Radlast sich um eine Höhe ΔΖ verändert. Der der elektromotorisch angetriebene Verdichter wird dann über eine elektronische Motorkontrolleinheit (MCU) und einen elektronische Motortreibereinrichtung (MD), kurz Motortreiber genannt, gesteuert und während des Befüllungs Vorgangs abhängig von der ermittelten Gewichtsoder Traglast bei Erreichen eines für die ermittelte Gewichts- oder Traglast vorgegebenen Innendrucks des Kraftfahrzeugreifens abgeschaltet.
Bei einer solchen Vorrichtung vereinfacht sich für den Nutzer die Handhabung bei der Reifendruckkontrolle und besonders bei der Reifendruckanpassung auf die tatsächliche Belastung in hohem Maße. Außerdem wird die Genauigkeit des eingestellten Reifendrucks verbessert. Insgesamt führt eine solcher Art gesteigerte Bedienungsfreundlichkeit der Vorrichtungen zu einer höheren Akzeptanz.
Dies ist in ausgeprägtem Maße auch der Fall, wenn die Vorrichtung als Pannenset zum Abdichten und Aufpumpen von Kraftfahrzeugreifen ausgebildet ist, bei der eine einen Anschluss für einen Behälter mit Dichtmittel aufweisende Ventil- und Verteilereinheit für Dichtmittel und Druckgas vorgesehen ist, bei der weiterhin Verbindungsmittel wie etwa Schläuche zwischen Ventil- und Verteilereinheit und aufblasbarem Gegenstand, sowie ggf. Verbindungsmittel zur Energiezufuhr, Schalt-, und/oder Steuer- und Anzeigeeinrichtungen für den Betrieb der Vorrichtung vorhanden sind. Damit werden eine Abdichtung und ein Befüllen des Reifens quasi in einem Arbeitsgang erreicht. Gerade in solchen„Notfällen", in denen z.B. auf der Straße und neben dem fließenden Verkehr ein schnelles Arbeiten vordringlich ist, geraten ein langwieriges Einstellen des Luftdrucks und das Anpassen auf Beladungssituationen oft in Vergessenheit.
Natürlich lässt sich das erfindungsgemäße Verfahrens auch in vielen anderen Fällen und Einsatzgebieten vorteilhaft verwenden, beispielsweise zur Regelung des Innendrucks in einem als Luftfederbalg einer Fahrzeugluftfederung ausgebildeten Tragkörper. Wie oben bereits dargestellt können solche Regelungen sowohl manuell als auch automatisch vorgenommen werden. In beiden Fällen ist das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft, da auf weitere Sensorik und Messeinrichtungen verzichtet werden kann. Anhand eines Ausführungsbeispiels, nämlich anhand eines Pannensets für
Kraftfahrzeugreifen, soll das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert werden. Es zeigen
Fig. 1 prinzipiell den Aufbau einer Luftkompressoreinheit für eine als
Pannenset ausgebildete Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 2 schematisch den Befüllprozess eines Fahrzeugreifens. Die Fig. 1 zeigt prinzipiell den Aufbau einer Luftkompressoreinheit 1 für eine als
Pannenset ausgebildete Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, also ein„elektronisch" unterstütztes Pannenset. Eine Kontrolleinheit 2 (MCU) steuert über einen Motortreiber 3 (MD) den angeschlossenen Luftkompressor 4 je nach Anforderung des Benutzers über die Benutzerschnittstelle 5 (UI). Als Luftkompressoreinheit ist hier also die Baugruppe des Pannensets bezeichnet, die die Kontrolleinheit, den Motortreiber, den Luftkompressor als solchen mit Kolbenverdichter, Motor und Getriebe und die Benutzerschnittstelle umfasst.
Im Betrieb erfasst die Kontrolleinheit (MCU) alle relevanten Systemparameter wie Temperatur, Motorspannung, Motorstrom oder Gegendruck. Hierbei kann die
Druckmessung über einen elektrischen Drucksensor oder auch über die Auswertung der Daten des mittleren Motorstroms erfolgen, wie oben dargestellt.
In Fig. 2 ist schematisch der Befüllprozess eines Fahrzeugreifens 6 mit Luft dargestellt. Von Zustand A (Luftmangel bzw. zu niedriger Innendruck) nach Zustand B
(vorgeschriebener Luftfdruck) wird der Luftdruck im Reifen 6 durch den Luftkompressor 4 vom Druck PSTART auf den Druck PEND erhöht. Hierbei wird der Schwerpunkt des Reifens um die Höhendifferenz ΔΖ angehoben. Hierbei verrichtet der Luftkompressor 4 bei Motorspannung U und momentanen Strom ILOAD die elektrische Arbeit WLOAD. tl (P=PEND)
WLOAD = U - j IL0AD (t)dt
to (p =pSTART)
Hierbei setzt sich die verrichtete Arbeit aus dem Teil Wo der Druckerhöhung des mit der Masse mo normbelasteten Reifens und dem Teil AW der Schwerpunktsbewegung des mit der Masse
™-L0AD = m0 + Am mehrbelasteten Reifens zusammen.
WLOAD = W0 + AW
Der Anteil Wo ist in einer Kalibrationsmessung für die entspreche Systemkonfiguration (Fahrzeugtyp, Reifengröße, Reifenposition, Betriebsspannung, Betriebstemperatur, Start- und Enddruck) vorab bestimmt worden und als Wertetabelle oder Kennlinienfeld in der Kontrolleinheit (MCU) gespeichert. Durch Messung und Integration des momentanen Motorstroms ILOAD kann die Arbeit WLOAD in der Kontrolleinheit (MCU) gemessen und damit der Anteil der Schwerpunktsbewegung berechnet werden.
Figure imgf000012_0001
Mit der Beziehung AW = AFZ AI kann aus diesem Wert die zusätzlich zum normbelasteten Fall wirkende Gewichtskraft AFZ = g Am und somit auch die Radlast IHLOAD berechnet werden. m LOAD koAD (t)dt - W0 + mn
Figure imgf000012_0002
Zur Abschätzung der Messgenauigkeit wird hier letztlich noch der mittlere Motorstrom ho AD sowie f0 betrachtet.
U _ _ U - AI - At
Am = —— [hoAD At - /0 At] =
g AZ g AZ
Mit AI = IL0AD - l0 ergibt sich
_ q Am - AZ Am U At
AI = ^— «->
U - At AI g - AZ
Für die typischen Paramter U=12V, At=300s und AZ=5cm ergibt sich ein
Genauigkeitsfaktor von 7,3kg/mA. Bei einer Messgenauigkeit der Motorstrommessung von 5mA kann also eine Radlastbestimmung mit einer Genauigkeit von ca. 40kg erreicht werden. Dies ist für eine Einstellung des optimalen Reifendrucks völlig ausreichend. Bezugszeichenliste
(Teil der Beschreibung)
1 Luftkompressoreinheit 2 Kontrolleinheit (MCU)
3 Motortreiber (MD)
4 Luftkompressor
5 Benutzerschnittstelle (UI)
6 Fahrzeugreifen

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur gewichtsabhängigen Regelung des Innendrucks eines durch eine
Gewichts- oder Traglast belasteten Tragkörpers, wobei der Innendruck durch einen elektromotorisch angetriebenen Verdichter erzeugt wird dadurch gekennzeichnet, dass die vorhandene Gewichts- oder Traglast, die in Form einer Masse mLoad unter Erdbeschleunigung g auf einen Tragkörper wirkt, dadurch ermittelt wird, dass eine Erniedrigung und eine darauffolgende Erhöhung des Innendrucks erfolgt, wobei durch die Erhöhung des Innendrucks sich die Lage eines Angriffspunktes der Gewichts- oder Traglast um eine Lagedifferenz ΔΖ verändert, wobei folgende weitere
Verfahrensschritte durchgeführt werden:
- während der Erhöhung des Innendrucks durch den Verdichter wird bei konstanter Motorspannung U der Motorstrom iLoad des Antriebsmotors des Verdichters gemessen und über die Zeit der Druckerhöhung integriert, wobei die zur
Lageänderung erforderliche elektrische Arbeit WLoad als Produkt von
Motorspannung und intergriertem Motorstrom ermittelt wird,
- die elektrische Arbeit WLoad wird mit einem Kennwert der elektrischen Arbeit Wo aus einem Kennfeld verglichen, in welchem abhängig von einer in Form einer Normmasse mo unter Erdbeschleunigung g wirkenden Normlast und weiteren
Parametern des Tragkörpers die Werte für die elektrische Arbeit zum Erreichen einer Norm- oder Standardlage des Angriffspunktes bei Normlast gespeichert sind,
- aus der Differenz AW zwischen WLoad und Wo werden die Lageänderung ΔΖ, die Massendifferenz Am und die Traglastdifferenz AFz bestimmt über die
Beziehungen
AW = AFZ ΔΖ
sowie
mL0AD - m0 = Am
und
AFZ = g Am und daraus wiederum die nach der Druckerhöhung vorhandene Gewichts- oder Traglast bestimmt wird aus der Masse
Figure imgf000015_0001
unter Berücksichtigung der Erdbeschleunigung g,
- wonach abhängig von der so ermittelten Gewichts- oder Traglast der Verdichter bei Erreichen eines für die ermittelte Gewichts- oder Traglast anhand der
Parameter des Tragkörpers vorgegebenen Innendrucks abgeschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem der elektromotorisch angetriebene Verdichter (4) über eine elektronische Motorkontrolleinheit (2) gesteuert wird, die Motorspannung und Motorstrom erfasst und so verarbeitet, dass das Produkt von Motorspannung und intergriertem Motorstrom ermittelt und mit in einem elektronischen Speicher der Motorkontrolleinheit abgelegten Werten eines Kennfelds verglichen wird, wobei abhängig von ebenfalls durch die Motorkontrolleinheit (2) ermittelten Gewichts- oder Traglast und nach Vergleich mit in einem weiteren elektronischen Speicher der Motorkontrolleinheit (2) abgelegten Werten eines Kennfelds für den zur jeweiligen Gewichts- oder Traglast vorgegebenen Innendruck eine elektronische
Motortreibereinrichtung (3) für den Antriebsmotors des Verdichters angesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der elektromotorisch angetriebene Verdichter mit einem den Innendruck des Tragkörpers detektierenden Drucksensor oder einer entsprechenden drucksensitiven Auswertung der Motorkenngrößen versehen ist, wodurch ein dem Innendruck proportionales Signal an die elektronische Motorkontrolleinheit (2) und/oder an die elektronische Motortreibereinrichtung (3) übermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei mindestens die ermittelte Gewichtsoder Traglast und der ermittelte Innendruck im Tragkörper als Signale an weitere Steuerungs- oder Kontrolleinrichtungen umgebender Systeme übermittelt werden.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Regelung bzw. Steuerung des Innendrucks eines als Kraftfahrzeugreifen ausgebildeten Tragkörpers, ausgebildet als Pannenset zum Aufpumpen von Kraftfahrzeugreifen, wobei die Vorrichtung einen elektromotorisch angetriebenen Verdichter, vorzugsweise einen elektromotorisch über ein Schubkurbelgetriebe angetriebenen
Hubkolbenverdichter zur Befüllung des Kraftfahrzeugreifens auf einen Innendruck aufweist, wobei die Erniedrigung des Innendrucks durch den Pannenzustand vorgegeben ist und eine Erhöhung des Innendrucks durch die Befüllung des
Kraftfahrzeugreifens erfolgt, bei der sich die Lage der Radachse als Angriffspunktes der Radlast sich um eine Höhe ΔΖ verändert, wobei der elektromotorisch angetriebene Verdichter über eine elektronische Motorkontrolleinheit (2) und eine elektronische Motortreibereinrichtung (3) gesteuert wird und der Verdichter während des
Befüllungsvorgangs abhängig von der ermittelten Gewichts- oder Traglast bei Erreichen eines für die ermittelte Gewichts- oder Traglast vorgegebenen Innendrucks des Kraftfahrzeugreifens (6) abgeschaltet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der mindestens die ermittelte Gewichts- oder Traglast und der ermittelte Innendruck im Kraftfahrzeugreifen als Signale an die zentrale Motorsteuerung des Fahrzeugs übermittelt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, ausgebildet als Pannenset zum Abdichten und Aufpumpen von Kraftfahrzeugreifen, bei der eine einen Anschluss für einen Behälter mit Dichtmittel aufweisende Ventil- und Verteilereinheit für Dichtmittel und Druckgas vorgesehen ist, bei der weiterhin Verbindungsmittel wie etwa Schläuche zwischen Ventil- und Verteilereinheit und aufblasbarem Gegenstand, sowie ggf.
Verbindungsmittel zur Energiezufuhr, Schalt-, und/oder Steuer- und
Anzeigeeinrichtungen für den Betrieb der Vorrichtung vorhanden sind. Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4 zur Regelung des Innendrucks einem als Luftfederbalg einer Fahrzeugluftfederung ausgebildeten Tragkörper.
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