WO2021116904A1 - Verfahren zum zuordnen von reifendruckmessungen eines kraftfahrzeugs zu radpositionen und vorrichtung zum bestimmen der radposition des gemessenen reifens - Google Patents

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WO2021116904A1 PCT/IB2020/061631 IB2020061631W WO2021116904A1 WO 2021116904 A1 WO2021116904 A1 WO 2021116904A1 IB 2020061631 W IB2020061631 W IB 2020061631W WO 2021116904 A1 WO2021116904 A1 WO 2021116904A1
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Rainer Achterholt
Gerd Haeussler
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Rainer Achterholt
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    • B60C23/0489—Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre comprising additional sensors in the wheel or tyre mounted monitoring device, e.g. movement sensors, microphones or earth magnetic field sensors for detecting the actual angular position of the monitoring device while the wheel is turning

Definitions

  • the invention relates to a method for assigning tire pressure measurements of a motor vehicle to wheel positions and a device for determining the wheel position of the measured tire, a tire pressure monitoring system being provided for measuring the tire pressure.
  • tire pressure monitoring systems There are basically two types of tire pressure monitoring systems: direct and indirect systems.
  • a sensor module with a pressure sensor is installed in each tire of the vehicle. This transmits data from inside the tire, such as tire pressure and temperature, to a control unit via a coded high-frequency transmission path. This data can be evaluated in the control unit and, in addition to pressure losses in individual tires, slow pressure losses in all tires (e.g. as a result of diffusion through the rubber) can be detected. If the tire pressure falls below a specified threshold or if the pressure gradient exceeds a certain value, the driver is warned by an optical or acoustic signal.
  • the sensor modules are usually fastened in the tire with the tire valve.
  • the modules are usually powered by a battery. Compared to other applications, this results in additional requirements in terms of power consumption, media resistance and acceleration sensitivity.
  • Micromechanical absolute pressure sensors are used as the sensor element.
  • the data measured with the pressure and temperature sensor in the tire are processed in the sensor module, modulated onto an HF carrier signal (433 MHz in Europe, 315 MHz in the USA) and transmitted via an antenna.
  • This signal is transmitted either via individual antennas on the wheel arches or in a central receiver (e.g. in the control unit of existing remote keyless entry systems).
  • the advantage of the direct system is a precise, real measurement of the tire pressure and temperature.
  • a disadvantage of direct systems compared to indirect systems is the significantly higher costs and the battery-dependent, limited service life.
  • a pressure loss in the tire is not determined directly, but via a derived variable.
  • a mathematical statistical evaluation of the speed differences between all wheels takes place.
  • the wheel speed required for this is determined in vehicles with ABS systems by existing sensors and transmitted to the ABS control unit.
  • Speed differences occur when the diameter of the corresponding tire is reduced due to a loss of pressure and its speed increases relative to the other three tires.
  • TPMS tire pressure monitoring system
  • a calibration is carried out by pressing the reset button.
  • the system saves the current learning values for the next few kilometers, based on the current rolling circumferences as new target values.
  • the warning capability is given after about ten minutes of driving time.
  • the driver must activate the reset function to recalibrate the system if - one or more tires are changed, - the tire positions are changed (e.g. changing the rear and front wheels), - the tire pressure is changed (e.g. . when the vehicle is fully loaded) or - work has been carried out on the wheel suspension (e.g. adjustment work, shock absorber replacement, etc.).
  • Such devices have sensors, in particular inside the tire of each wheel, which in particular measure the air pressure inside the tire.
  • the air pressure is sent as a measured value to an evaluation device located in the vehicle.
  • the evaluation device compares the air pressure in the tire with a minimum permissible threshold value. If the value falls below this threshold, the evaluation device can warn the driver that the tire pressure is too low.
  • a method for assigning tire pressure measurements to wheel positions is known, for example, from patent specification EP 0 760 299 B1. There, the direction of rotation of the assigned wheel is recorded with an additional sensor in the tire and transmitted to an evaluation device. The direction of travel of the vehicle is also communicated to the evaluation device. In this way, two tire pressure measurements can be assigned to one side of the vehicle, ie left or right.
  • the tire pressure values are compared with target air pressure values on the front axle and rear axle. Since the inflation pressure values on the front axle are usually lower than on the rear axle, an assignment to a front or a rear wheel can take place. By combining the two methods, an assignment to a defined wheel position is possible.
  • TPMS Transire Pressure Monitoring System
  • TPMS Transire Pressure Monitoring System
  • wheel modules usually only transmit the tire information determined to the receiving unit arranged in the vehicle at time intervals in order to keep energy consumption as low as possible.
  • the energy consumption required for transmission can be kept so low that the energy supply of a battery arranged within the wheel module is sufficient at least for the period of the normal service life of a tire.
  • identification signals are also transmitted in some embodiments, which make the wheel modules distinguishable from one another.
  • the receiver arranged inside the motor vehicle can be connected to a plurality of antennas which are laid as far as the wheel houses of the motor vehicle. In this way, a wheel-specific and, at the same time, correctly positioned pressure display can be implemented by evaluating the strength of the signal received at the antennas and the identification signals.
  • TPMS systems have also become known where in each Radhaus a receiver with an appropriate antenna is provided.
  • demodulated RF signals are transmitted to a central control unit on conventional lines.
  • driving dynamics or braking control devices for electronically controllable brake systems, which - unless they are electromechanical brake systems - in conjunction with a hydraulic control device, the braking function of a motor vehicle, for example to shorten the braking distance (ABS) or to increase the Influence or fully control driving safety (ESP).
  • ABS braking distance
  • ESP fully control driving safety
  • Practically all braking or driving dynamics control units have in common that, as a rule, four wheel speed sensors are connected to the electronic control unit via electrical lines, which are mounted in the wheel houses in the area of the wheel hub.
  • Tire pressure detection systems is the detection of the wheel position from which the wirelessly transmitted pressure information of a wheel module was sent, especially if it is a multi-axle vehicle.
  • This position detection can, among other things, be carried out independently and independently of the assembly position if an evaluation of the received field strength as described above is carried out with antennas in the area of the wheel houses and individual wheel identification signals.
  • position detection by means of field strength location however, malfunctions can occur if the field strength is generally influenced by electromagnetic interference due to interference from neighboring vehicles, which are also equipped with TPMS wheel modules. A cost-intensive additional effort is therefore necessary for reliable field strength localization.
  • the direction of rotation of the wheels is detected by means of sensors for detecting the direction of rotation.
  • sensors are very complex and expensive. In addition, this does not represent an indexing of the respective tires.
  • the invention is therefore based on the object of creating a method and a device for assigning tire pressure measurements of a motor vehicle to wheel positions, in which a simple, automatic assignment of tire pressure measurements to wheel positions is ensured, the method and the device also being used for towing vehicles such as trailers should be applicable.
  • a device for generating rotation-dependent signals in which the device is arranged on the respective tire or is at least indirectly connected to the tire and has a signal-generating element.
  • the signal-generating element can be coupled with the usual tire pressure monitoring systems (TPMS).
  • TPMS tire pressure monitoring systems
  • the signal-generating element is coded and is coded and transmitted to the tire pressure monitoring system together with the tire pressure.
  • the position of the tire - coded - can also be transmitted to the tire pressure monitoring system with the corresponding value.
  • Such a signal-generating element consists of a signal transmitter and a signal receiver.
  • the signal transmitter is arranged on the axle of the vehicle or trailer. It is rigidly arranged and maintains its one position even while driving.
  • the signal transmitter is arranged on the stator (fixed in relation to the chassis of the vehicle) of the axle, on the free ends of which the tires are not provided.
  • the signal receiver rotates on the tire to be measured and receives the signal transmitted by the stationary signal transmitter in a defined angular range.
  • the signal transmitter can be a disk element which has at least one magnetic element on the end face, facing the respective tire.
  • the first axle can have a magnetic element, the second axle two elements, the third axle three elements, etc.
  • the respective side has a different polarity. For example, the left-hand side in the direction of travel can be oriented towards the north pole, whereas on the right-hand side all the magnetic elements are oriented towards the south pole. A reverse arrangement is also possible.
  • the signal receiver is designed in such a way that it can receive the signals from the signal transmitter.
  • the signal receiver can be an element that receives the transmitted signals.
  • At least one sensor which is designed as a REED contact, HALL sensors or similar sensors, can be provided as the signal receiver.
  • a voltage is generated or a current flows. This current depends on the polarity of the signal generator, i.e. the current becomes negative or positive. The number of fluctuations is then to be evaluated as an index for the respective tire. These impulses are passed on to the tire pressure monitoring system.
  • the signal transmitter is a perforated disk which is coded according to the arrangement on the respective axis.
  • a signal receiver in the form of a light emitting diode detects the coding and sends a signal to the tire pressure monitoring system according to the coding.
  • the signal receiver can also be part of the tire pressure monitoring system.
  • the signal receiver can also be an integral part of the tire pressure monitoring system.
  • the signaling element is designed in such a way that one of the two elements, either the signal generator, is rigidly positioned and the signal receiver is rotatably arranged with the axis or vice versa.
  • the signal-generating element can also be retrofitted to existing tire pressure monitoring systems.
  • FIG. 1 shows a perspective view of the arrangement of the signal-generating elements for detecting the respective position of the tire
  • FIG. 2 shows a schematic sectional illustration through the axle of a trailer shown in FIG. 1 with a tire and the signal-generating element;
  • Fig. 3 is a schematic representation of a possible
  • Embodiment of the coding of the signal generator of the signal-generating element Embodiment of the coding of the signal generator of the signal-generating element.
  • a trailer for a truck (not shown in the drawing) is shown.
  • This trailer 1 has a chassis (removed for reasons of clarity in FIG. 1) on which three axles 3, 4, 5 are arranged.
  • These axles 3, 4, 5 each have a tire 6 at the ends.
  • the respective axle 3, 4, 5 is designed in such a way that it rigidly connects both tires 6, which are assigned to an axle, so that both tires 6 rotate at the same time.
  • independent wheel suspensions can also be provided.
  • a tire pressure control system 7 is shown. It consists of a compressor 8, pressure lines 9 to the respective tires 6 and an information system 10 for transmitting the information to a dashboard not shown in detail.
  • Each tire 6 has an air valve 11. This air valve 11 is connected to the pressure lines 9 via a fluid line 12 which is passed through the axis 3, 4, 5.
  • the information system 10 also has the property that it compares the actual air pressure with a predetermined air pressure and can thus convey an assessment with regard to sufficient air pressure, too little or too much air pressure in the tires 3, 4, 5.
  • FIG. 2 shows an enlarged illustration of a tire 3, 4, 5 shown in FIG. 1, at least partially in section.
  • the axle 3 consists of an axle element 3a that can be rotated in or against the direction of the arrow 13 and a stationary element 3b that receives the rotatable axle element 3a.
  • a signal-generating element 20 In order to provide a signal which is transmitted together with the value of the air pressure of the corresponding tire, a signal-generating element 20 according to the invention is provided. It consists of a signal transmitter 21 and a signal receiver 22.
  • the signal transmitter 21 is arranged on the stationary element 3b of the axis 3.
  • the signal receiver 22 is arranged on the rotating part of the tire 6 and is in operative connection with the signal transmitter 21 when the tire 6 is installed.
  • the received signal is sent by the signal transmitter 21 to the signal receiver 22 is transmitted to the information system 10 shown in FIG. 1 via the axis bushing.
  • signal transmitter 21 and signal receiver 22 are designed in such a way that signal transmitter 21 has magnetic elements 21a, the number and doping of which correlate with the position of tire 6.
  • the doping NORD can be provided for the left side, whereas the doping SUED is selected for the right side.
  • a reverse arrangement is also feasible. The aim is that one side (left or right) always has the same doping.
  • This one magnetic element 21a which is stationary with respect to the tire 6, induces a voltage in a signal receiver 22 rotating with the tire 6, for example a reed contact or a Hall sensor.
  • the information system 10 can assign the corresponding data to the respective tire 6.
  • the pair of tires on the second axle is coded in such a way that the signal transmitter 21 has two magnetic elements 21a, 21b. So two impulses are sent per rotation. This procedure can be scaled according to the number of axes.
  • the coding can also take place via an optical design. It is provided that the signal transmitter 21 either reflects light in a defined number of pulses or transmits light pulses that are received by the signal receiver 22. In addition, a further coding level can be added to the light, for example by choosing the wavelength can be added so that the left or right side of the motor vehicle or the towing vehicle can be determined.
  • the position of the measured tire can be transferred to the dashboard in a very simple manner, without any calibration when changing tires.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zuordnen von Reifendruckmessungen von Reifendruckkontrollsystemen eines Kraftfahrzeugs oder eines Zugfahrzeugs zu Radpositionen.Erfindungsgemäss ist ein signalerzeugendes Elements (20) vorgesehen, das aus einem Signalgeber (21) und einem Signalempfänger (22) besteht, wobei der Signalgeber (21) auf dem starren Achselement (3b) angeordnet ist und in Wirkverbindung mit dem Signalempfänger (22) steht, und der Signalgeber (21) pro Umdrehung einen Impuls an den an diesem vorbeidrehenden Signalempfänger (22) abgibt, wobei der Impuls durch ein vom Signalgeber (21) durch in Abhängigkeit der Achsposition entsprechende Anzahl von Magnetelementen (21a, 21b, 21c) und durch dessen Dotierung entsteht und der Signalempfänger (22) diesen Impuls empfängt und codiert an das Informationssystem (10) übermittelt, wobei die Codierung durch die Anzahl der durch die jeweilige Anzahl der Magnetelemente (21a, 21b, 21c) hervorgerufenen Impulse pro Umdrehung des Reifens (6) und deren Dotierung (Nord/Süd) erfolgt.

Description

Verfahren zum Zuordnen von Reifendruckmessunaen eines Kraftfahrzeugs zu Radpositionen und Vorrichtung zum Bestimmen der Radposition des gemessenen Reifens
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Zuordnen von Reifendruckmessungen eines Kraftfahrzeugs zu Radpositionen und eine Vorrichtung zum Bestimmen der Radposition des gemessenen Reifens, wobei zur Messung des Reifendrucks ein Reifendruckkontrollsystem vorgesehen ist.
Stand der Technik
Wird ein Fahrzeug mit zu geringem Reifendruck betrieben, so führt dies zu erhöhter Walkarbeit an den Reifenflanken und damit zu erhöhtem Verschleiss des Reifens. Bei hohen Beschleunigungen kann ein so geschwächter Reifen unter Umständen der Belastung nicht mehr standhalten und platzen.
Nach einer Häufung von schweren Unfällen mit Todesfolgen in den USA aufgrund von durch Minderdruck verursachten Reifenplatzern, ist ein Gesetz erlassen worden (NHTSA Tread Act), das die flächendeckende Einführung von Reifendruckkontrollsystemen in den USA regelt, um den Fahrer bei Reifenminderdruck frühzeitig zu warnen. Seit 2007 müssen alle Neuwagen mit Reifendruckkontrollsystemen ausgestattet werden. Der Reifenfülldruck ist aber nicht nur eine wichtige Grösse für die Verkehrssicherheit. Auch Fahrkomfort, Reifenlebensdauer und Kraftstoffverbrauch werden deutlich vom Fülldruck beeinflusst. Ein um 0,6 bar reduzierter Fülldruck kann den Kraftstoffverbrauch um bis zu 4% erhöhen und die Lebensdauer des Reifens um bis zu 50% verkürzen
Grundsätzlich unterscheidet man zwei Typen von Reifendruckkontrollsystemen: direkte und indirekte Systeme.
In direkten Systemen wird in jeden Reifen des Fahrzeugs eine Sensormodul mit Drucksensor installiert. Dieses übermittelt über eine codierte Hochfrequenz-Übertragungsstrecke Daten aus dem Reifeninneren, wie Reifendruck und Reifentemperatur, an ein Steuergerät. Im Steuergerät können diese Daten ausgewertet werden und so neben Druckverlusten in einzelnen Reifen auch langsame Druckverluste in allen Reifen (z. B. infolge von Diffusion durch das Gummi) erkannt werden. Sinkt der Reifendruck unter eine festgelegte Schwelle oder übersteigt der Druckgradient einen bestimmten Wert, so wird der Fahrer durch ein optisches oder akustisches Signal gewarnt.
Die Befestigung der Sensormodule im Reifen erfolgt üblicherweise mit dem Reifenventil. Die Module werden in der Regel mit Hilfe einer Batterie versorgt. Daraus ergeben sich im Vergleich zu anderen Anwendungen Zusatzanforderungen bezüglich Stromverbrauch, Medienresistenz und Beschleunigungsempfindlichkeit. Als Sensorelement kommen mikromechanische Absolutdrucksensoren zum Einsatz.
Die mit Druck- und Temperatursensor im Reifen gemessenen Daten werden im Sensormodul aufbereitet, auf ein HF-Trägersignal aufmoduliert (433 MHz in Europa, 315 MHz in USA) und über eine Antenne abgestrahlt. Dieses Signal wird entweder über einzelne Antennen an den Radkästen oder in einem zentralen Empfänger (z. B. im Steuergerät von bestehenden Remote Keyless Entry Systemen) detektiert.
Vorteil des direkten Systems ist eine präzise, reale Messung des Reifeninnendrucks und der Temperatur. Ein Nachteil von direkten Systemen gegenüber indirekten Systemen liegt in den deutlich höheren Kosten und der batterieabhängigen, begrenzten Lebensdauer.
In indirekten Systemen wird ein Druckverlust im Reifen nicht unmittelbar, sondern über eine abgeleitete Grösse ermittelt. Hierzu erfolgt eine mathematisch statistische Auswertung der Drehzahlunterschiede aller Räder untereinander. Die hierfür benötigte Raddrehzahl wird in Fahrzeugen mit ABS-Systemen durch bereits vorhandene Sensoren ermittelt und an das ABS-Steuergerät übermittelt. Drehzahlunterschiede treten auf, wenn sich durch Druckverlust der Durchmesser des entsprechenden Reifens reduziert und somit seine Drehzahl relativ zu den anderen drei Reifen steigt. Durch Differenzbildung, die mithilfe einer kostengünstigen Erweiterung der ABS- Softwarealgorithmen realisierbar ist, könnten grössere Druckverluste an bis zur drei Reifen erkannt werden.
Nachteile des indirekten Systems sind vergleichsweise lange Detektionszeiträume (ca. 10 min) und eine hohe Detektionsschwelle im Vergleich zu direkten Systemen. Aktuelle, auf dem Markt befindliche Systeme sind nicht in der Lage, langsame Druckverluste durch Diffusion in allen vier Reifen zu detektieren.
Damit das Reifendruckkontrollsystem (TPMS) fehlerfrei arbeitet, muss es auf den Nominaldruck kalibriert werden. Durch Betätigung der Resettasters wird eine Kalibrierung durchgeführt. Durch Aktivierung der Resetfunktion speichert das System auf den nächsten Kilometern die aktuellen Lernwerte, basierend auf den aktuellen Abrollumfängen als neue Sollwerte ab. Die Warnfähigkeit ist bereits nach ca. zehn Minuten Fahrzeit gegeben. Eine Aktivierung der Resetfunktion zur Neukalibrierung des Systems durch den Fahrer ist erforderlich, wenn - ein oder mehrere Reifen gewechselt werden, - die Reifenpositionen gewechselt werden (z. B. tauschen der Hinter- und Vorderräder), - der Reifendruck verändert wird (z. B. bei Vollbeladung des Fahrzeugs) oder - an der Radaufhängung gearbeitet wurde (z. B. Einstellarbeiten, Stossdämpferwechsel usw.).
Derartige Vorrichtungen weisen insbesondere im Inneren des Reifens eines jeden Rades Sensoren auf, die insbesondere den Luftdruck im Inneren des Reifens messen. Der Luftdruck wird als Messwert an eine im Fahrzeug angeordnete Auswertevorrichtung gesendet. Die Auswertevorrichtung vergleicht den Luftdruck im Reifen mit einem minimal zulässigen Schwellwert. Wird dieser Schwellwert unterschritten, kann die Auswertevorrichtung den Fahrer vor zu niedrigem Reifendruck warnen.
Weiterbildungen sehen vor, dass auch in die den Schwellenwert unterschrittenen Reifen Luft automatisch nachgefüllt wird. Entsprechende Vorrichtungen sind hier vorhanden.
Damit die Auswertevorrichtung genau Kenntnis erlangt, von welchem Reifen der niedrige Luftdruck gemeldet wurde, muss der Auswertevorrichtung zumindest einmal während der Fahrt mitgeteilt werden, welcher Sensor und damit welche Kennung welcher Radposition zugeordnet ist. Ein Verfahren zum Zuordnen von Reifendruckmessungen zu Radpositionen ist beispielsweise aus der Patentschrift EP 0 760 299 Bl bekannt. Dort wird mit einem zusätzlichen Sensor im Reifen die Drehrichtung des zugeordneten Rades erfasst und an eine Auswertevorrichtung übermittelt. Der Auswertevorrichtung wird zudem die Fahrtrichtung des Fahrzeugs mitgeteilt. Somit können je zwei Reifendruckmessungen einer Fahrzeugseite, d. h. links oder rechts, zugeordnet werden. Um auch eine Zuordnung der Reifendruckmessungen zu einem vorderen oder einem hinteren Rad zu ermöglichen, werden bei dem bekannte Verfahren die Reifendruckwerte mit Soll luftdruckwerten an Vorderachse und Hinterachse verglichen. Da üblicherweise die Fülldruckwerte an Vorderachse niedriger als an der Hinterachse sind, kann somit eine Zuordnung zu einem vorderen oder einem hinteren Rad stattfinden. Durch die Kombination der beiden Verfahren ist eine Zuordnung zu einer definierten Radposition möglich.
Direktmessende Systeme zur Überwachung des Luftdrucks in Kraftfahrzeugreifen sind unter anderem aus der DE 199 26 616 Al oder der DE 199 38 431 Al bekannt. Diese sogenannten TPMS (Tire Pressure Monitoring System)- Systeme umfassen ein in der Felge angeordnetes Mess- und Sendemodul, welches häufig baulich mit dem Reifenventil vereinigt ist, den Reifendruck und die Reifentemperatur sensorisch erfasst, und diese Signale an einen im Fahrzeug angeordneten Empfänger drahtlos überträgt. Die in den sogenannten Radmodulen integrierten Sender übertragen die ermittelten Reifeninformationen in der Regel aus Gründen eines möglichst niedrigen Energieverbrauchs nur in zeitlichen Intervallen an die im Fahrzeug angeordnete Empfangseinheit. Hierdurch kann der zum Senden benötigte Energieverbrauch so gering gehalten werden, dass der Energievorrat einer innerhalb des Radmoduls angeordnete Batterie zumindest über den Zeitraum der gewöhnlichen Lebensdauer eines Reifens ausreicht. Neben der Übertragung des Drucksignals werden bei einigen Ausführungsformen auch Identifikationssignale mitübertragen, welche die Radmodule voneinander unterscheidbar machen. Der innerhalb des Kraftfahrzeugs angeordnete Empfänger kann mit mehreren Antennen verbunden sein, die bis in die Radhäuser des Kraftfahrzeugs verlegt sind. Auf diese Weise kann eine radindividuelle und zugleich positionsrichtige Druckanzeige durch Auswertung der Stärke des jeweils an den Antennen empfangenen Signals und der Identifikationssignale realisiert werden. Es sind ausserdem TPMS-Systeme bekannt geworden, bei denen in jedem Radhaus ein Empfangsgerät mit entsprechender Antenne vorgesehen ist.
Bei diesen Ausführungsformen werden demodulierte HF- Signale auf herkömmlichen Leitungen an ein zentrales Steuergerät übertragen.
Ebenfalls bekannt sind sogenannte Fahrdynamik- bzw. Bremsen- Steuergeräte für elektronisch steuerbare Bremssysteme, welche - soweit es sich nicht um elektromechanische Bremssysteme handelt - in Verbindung mit einem hydraulischen Steuergerät die Bremsfunktion eines Kraftfahrzeugs zum Beispiel zur Verkürzung des Bremsweges (ABS) oder zur Erhöhung der Fahrsicherheit (ESP) beeinflussen bzw. vollständig steuern. Praktisch allen Brems- oder Fahrdynamik- Steuergeräten ist gemeinsam, dass über elektrische Leitungen in der Regel vier Raddrehzahlsensoren an das elektronische Steuergerät angeschlossen sind, die in den Radhäusern im Bereich der Radnabe montiert sind.
Ein Problem bei an sich bekannten direktmessenden
Reifendruckerkennungssystemen ist die Erkennung der Radposition, von der die drahtlos übertragene Druckinformation eines Radmoduls gesendet wurde, insbesondere, wenn es sich um ein mehrachsiges Fahrzeug handelt. Diese Positionserkennung kann unter anderem dann selbstständig und unabhängig von der Montageposition durchgeführt werden, wenn eine oben beschriebene Auswertung der Empfangsfeldstärke mit Antennen im Bereich der Radhäuser und radindividueller Identifikationssignale durchgeführt wird. Bei einer Positionserkennung mittels Feldstärkeortung kann es allerdings zu Fehlfunktionen kommen, wenn die Feldstärke durch Störungen von ebenfalls mit TPMS-Radmodulen ausgestatteten Nachbarfahrzeugen ganz allgemein von elektromagnetischen Störungen beeinflusst wird. Für eine zuverlässige Feldstärkeortung ist daher ein kostenintensiver zusätzlicher Aufwand nötig.
Das Problem weitet sich aus, wenn auch von Anhängern, und insbesondere von mehrachsigen Anhängern Signale zu verarbeiten sind. Nachteile des Standes der Technik
Bei der bekannten Reifendruckmessvorrichtung wird die Drehrichtung der Räder mittels Drehrichtungserkennungssensoren erfasst. Solche Sensoren sind jedoch sehr aufwendig und teuer. Zudem stellt dies keine Indexierung der jeweiligen Reifen dar.
Andere Vorrichtungen sind derart ausgebildet, dass für eine sachgerechte Anwendung jeweils eine langandauernde Kalibrierung notwendig ist.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zuordnen von Reifendruckmessungen eines Kraftfahrzeugs zu Radpositionen zu schaffen, bei denen eine einfache, automatische Zuordnung von Reifendruckmessungen zu Radpositionen gewährleistet ist, wobei das Verfahren und die Vorrichtung auch für Zugfahrzeuge, wie Anhänger anwendbar sein sollte.
Lösung
Die Lösung wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 oder des unabhängigen Anspruchs 2 bereitgestellt.
Vorteile der Lösung
Durch eine sehr einfache technische Lösung ist es möglich geworden, Reifendruckmessungen derart auszubilden, dass neben der Abgabe des Hinweises einer oder keiner Druckänderung in den Reifen auch die Position des Reifens angegeben werden kann. Hierfür ist eine Einrichtung zur Erzeugung von umdrehungsabhängigen Signalen vorgesehen, bei der die Einrichtung an dem jeweiligen Reifen angeordnet oder mit dem Reifen zumindest mittelbar verbunden ist und ein signalerzeugendes Element aufweist. Das signalerzeugende Element ist mit den üblichen Reifendruckkontrollsystemen (TPMS) koppelbar. Das signalerzeugende Element ist codiert und wird codiert zusammen mit dem Reifendruck an das Reifendruckkontrollsystem übertragen. Dadurch kann mit dem entsprechenden Wert auch die Position des Reifens - codiert - an das Reifendruckkontrollsystem übermittelt werden.
Ein solches signalerzeugendes Element besteht aus einem Signalgeber und einem Signalempfänger. Der Signalgeber ist auf der Achse des Fahrzeugs oder Anhängers angeordnet. Er ist starr angeordnet und behält auch während der Fahrt seine eine Position. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Signalgeber auf dem Stator (feststehend gegenüber den Chassis des Fahrzeugs) der Achse, an dessen freien Enden die Reifen vorgesehen nicht, angeordnet. Der Signalempfänger rotiert an dem zu messenden Reifen und empfängt in einem definierten Winkelbereich das von dem feststehenden Signalgeber ausgesendete Signal.
Der Signalgeber kann bei einem ersten Ausführungsbeispiel ein Scheibenelement sein, das stirnseitig, dem jeweiligen Reifen zugewandt, mindestens ein Magnetelement aufweist. So kann, um die jeweilige Achse und den entsprechenden Reifen zu identifizieren, die erste Achse ein Magnetelement, die zweite Achse zwei Elemente, die dritte Achse drei Elemente etc. aufweisen. Um den jeweiligen Reifen der Achse zu identifizieren, ist vorgesehen, dass die jeweilige Seite eine unterschiedliche Polung aufweist. So können beispielsweise die in Fahrrichtung linke Seite alle Magnetelemente Nordpol orientiert sein, wohingegen auf der rechten Seite alle Magnetelemente Südpol orientiert sind. Auch eine umgekehrte Anordnung ist möglich. Um die von dem jeweiligen Signalgeber ausgesendeten Signale zu empfangen, ist der Signalempfänger derart ausgebildet, dass dieser die Signale des Signalgebers aufnehmen kann.
Der Signalempfänger kann bei einem ersten Ausführungsbeispiel ein Element sein, das die gesendeten Signale empfängt. Als Signalempfänger kann mindestens ein Sensor vorgesehen sein, der als REED-Kontakt, HALL- Sensoren oder ähnliche Sensoren ausgebildet ist. Bei jedem Vorbeilaufen des Magnetes an dem Sensor entsteht eine Spannung bzw. fliesst ein Strom. Dieser Strom ist abhängig von der Polung des Signalgebers, d.h. der Strom wird einmal negativ oder eben positiv. Die Anzahl der Schwankungen sind dann als Index für den jeweiligen Reifen zu werten. Diese Impulse werden an das Reifendruckkontrollsystem weitergeleitet.
Alternativ ist vorgesehen, dass der Signalgeber eine Lochscheibe ist, die entsprechend der Anordnung an der jeweiligen Achse codiert ist. Ein Signalempfänger als Licht- oder Leuchtdiode detektiert die Codierung und sendet der Codierung entsprechend ein Signal an das Reifendruckkontrollsystem.
Der Signalempfänger kann auch Bestandteil des Reifendruckkontrollsystems sein.
Der Signalempfänger kann auch integrativer Bestandteil des Reifendruckkontrollsystems sein.
Das signalgebende Element ist derart gestaltet, dass eines der beiden Elemente, entweder der Signalgeber starr positioniert und der Signalempfänger drehbar mit der Achse oder umgekehrt angeordnet sind.
Aufgrund des erfindungsgemässen signalerzeugenden Elements ist es möglich, auch nach einem Reifenwechsel ohne weitere Kalibrierung das io
Reifendruckkontrollsystem zu verwenden und zwar derart, dass der Zustand (zu viel, zu wenig, ausreichend Luft) oder den genauen Luftdruckwert zusammen mit der Position des jeweiligen Reifens übermittelt wird.
Das signalerzeugende Element ist auch nachträglich an bestehende Reifendruckkontrollsysteme installierbar.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus der nachfolgernden Beschreibung sowie den Ansprüchen sowie den Zeichnungen hervor.
Zeichnungen
Fig. 1 Eine perspektivische Ansicht auf die Anordnung der signalerzeugenden Elemente zur Detektion der jeweiligen Position des Reifens;
Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung durch die Achse eines in Fig. 1 dargestellten Anhängers mit einem Reifen und dem signalerzeugenden Element;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines möglichen
Ausführungsbeispiels der Kodierung des Signalgebers des signalerzeugenden Elements.
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
In Fig. 1 ist ein Anhänger für einen Lastkraftwagen (in der Zeichnung nicht dargestellt) gezeigt. Dieser Anhänger 1 weist ein Chassis (aus Übersichtlichkeitsgründen in Fig. 1 entfernt) auf, an dem drei Achsen 3, 4, 5 angeordnet sind. Diese Achsen 3, 4, 5 weisen an den Enden jeweils einen Reifen 6 auf. Die jeweilige Achse 3, 4, 5 ist derart gestaltet, dass sie beide Reifen 6, die einer Achse zugeordnet sind, starr verbindet, so dass sich beide Reifen 6 gleichzeitig drehen. Alternativ können auch Einzelradaufhängungen vorgesehen sein.
In Fig. 1 ist ein Reifendruckkontrollsystem 7 dargestellt. Es besteht aus einem Kompressor 8, Druckleitungen 9 zu den jeweiligen Reifen 6 und einem Informationssystem 10 zur Übertragung der Informationen an ein nicht näher dargestelltes Dashboard. Jeder Reifen 6 weist ein Luftventil 11 auf. Dieses Luftventil 11 ist über eine Fluidleitung 12, die durch die Achse 3, 4, 5 hindurchgeführt wird, mit den Druckleitungen 9 verbunden. Das Informationssystem 10 weist zusätzlich die Eigenschaft auf, dass es den tatsächlichen Luftdruck mit einem vorgegebenen Luftdruck vergleicht und so eine Wertung hinsichtlich ausreichendem Luftdruck, zu wenig oder zu viel Luftdruck in den Reifen 3, 4, 5 vermitteln kann.
In Fig. 2 ist eine vergrösserte Darstellung eines in Fig. 1 gezeigten Reifens 3, 4 ,5 zumindest teilweise im Schnitt gezeigt. Die Achse 3 besteht aus einem in oder gegen die Pfeilrichtung 13 drehbaren Achselement 3a und einem feststehenden Element 3b, dass das drehbare Achselement 3a aufnimmt. Ein stirnseitig angeordnetes Aufnahmeelement 14, das starr mit dem drehbaren Achselement 3a gekoppelt ist, ist zur Aufnahme des Reifens 6 vorgesehen.
Um ein Signal bereitzustellen, das zusammen mit dem Wert des Luftdrucks des entsprechenden Reifens übermittelt wird, ist ein erfindungsgemässes signalerzeugendes Element 20 vorgesehen. Es besteht aus einem Signalgeber 21 und einem Signalempfänger 22. Der Signalgeber 21 ist auf dem feststehenden Element 3b der Achse 3 angeordnet. Der Signalempfänger 22 ist an dem rotierenden Teil des Reifens 6 angeordnet und steht im montierten Zustand des Reifens 6 in Wirkverbindung mit dem Signalgeber 21. Das empfangene Signal, gesendet von dem Signalgeber 21 an den Signalempfänger 22 wird über die Achsdurchführung an das in Fig. 1 dargestellte Informationssystem 10 übermittelt.
Signalgeber 21 und Signalempfänger 22 sind bei diesem in den Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel derart ausgestaltet, dass der Signalgeber 21 Magnetelemente 21a aufweist, deren Anzahl und Dotierung zu der Position des Reifens 6 korreliert. Dies bedeutet, dass beispielsweise der Signalgeber 21 für die erste Reifenposition der Reifen 6 ein Magnetelement 21a aufweist. Für die linke Seite kann die Dotierung NORD vorgesehen sein, wohingegen für die rechte Seite die Dotierung SUED gewählt ist. Eine umgekehrte Anordnung ist ebenfalls machbar. Ziel ist es, dass eine Seite (links oder rechts) immer die identische Dotierung aufweist. Dieses eine Magnetelement 21a, das gegenüber dem Reifen 6 ortsfest ist, induziert in ein mit dem Reifen 6 mitdrehenden Signalempfängers 22, beispielsweise ein Reed-Kontakt oder ein Hall-Sensor eine Spannung. In Abhängigkeit der Dotierung (Nord oder Süd) des Magnetelements 21a ist die Spannung negativ oder positiv. In Abhängigkeit der Anzahl der Magnetelemente sind es dann pro Umdrehung des Reifens 6 bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ein Impuls, zwei Impulse oder drei Impulse. Aufgrund dieser daraus entstehenden Codierung kann das Informationssystem 10 die entsprechenden Daten dem jeweiligen Reifen 6 zuordnen.
Das Reifenpaar der zweiten Achse wird derart codiert, dass der Signalgeber 21 zwei Magnetelemente 21a, 21b aufweist. So werden zwei Impulse pro Drehung gesendet. Dieses Vorgehen kann entsprechend der Achszahl skaliert werden.
Alternativ kann auch die Codierung über eine optische Ausbildung erfolgen. Dabei ist vorgesehen, dass der Signalgeber 21 entweder Licht in definierter Impulszahl reflektiert oder Lichtimpulse sendet, die von dem Signalempfänger 22 empfangen werden. Zudem kann in dem Licht beispielsweise durch die Wahl der Wellenlänge eine weitere Codierebene hinzugefügt werden, so dass die linke oder rechte Seite des Kraftfahrzeugs oder des Zugfahrzeugs bestimmt werden kann.
Ist ein Reifendruckkontrollsystem vorhanden, so kann auf sehr einfache Art und Weise, ohne jegliche Kalibrierung bei Reifenwechsel, die Position des gemessenen Reifens an das Dashboard übergeben werden.
BE ZU GSZ E IC H E N LISTE
Verfahren zum Zuordnen von Reifendruckmessunaen eines Kraftfahrzeugs zu Radpositionen und Vorrichtung zum Bestimmen der Radposition des gemessenen Reifens
1 Anhänger
2
3 Achse
3a Achselement
3b feststehendes Element
4 Achse
5 Achse
6 Reifen
7 Reifendruckkontrollsystem
8 Kompressor
9 Druckleitungen
10 Informationssystem
11 Luftventil
12 Fluidleitung
13 Pfeilrichtung
14 Aufnahmeelement
20 signalerzeugendes Element
21 Signalgeber
21a Magnetelement
21a Magnetelement
21c Magnetelement
22 Signalempfänger

Claims

A N S P R Ü C H E
1. Verfahren zum Zuordnen von Reifendruckmessungen eines Reifendruckkontrollsystemen eines Kraftfahrzeugs oder eines Zugfahrzeugs zu Radpositionen, wobei das Kraftfahrzeug oder das Zugfahrzeug, drehbare Achsen aufweist, die ein drehbares Achselement zeigt, das sich in einem starren Achselement dreht und an der jeweiligen Stirnseite des drehbaren Achselements drehfest ein Reifen angeordnet wird, dessen Luftdruck über das Reifendruckkontrollsystem mit einem Informationssystem bestimmt wird, gekennzeichnet durch a. die Anordnung eines signalerzeugenden Elements (20), das aus einem Signalgeber (21) und einem Signalempfänger (22) besteht, wobei der Signalgeber (21) auf dem starren Achselement (3b) angeordnet ist und in Wirkverbindung mit dem Signalempfänger (22) steht, b. der Signalgeber (21) pro Umdrehung einen Impuls an den an diesem vorbeidrehenden Signalempfänger (22) abgibt, wobei der Impuls durch ein vom Signalgeber (21) durch in Abhängigkeit der Achsposition entsprechende Anzahl von Magnetelementen (21a, 21b, 21c) und durch dessen Dotierung entsteht c. der Signalempfänger (22) diesen Impuls empfängt und codiert an das Informationssystem (10) übermittelt, wobei die Codierung durch die Anzahl der durch die jeweilige Anzahl der Magnetelemente (21a, 21b, 21c) hervorgerufenen Impulse pro Umdrehung des Reifens (6) und deren Dotierung (Nord/Süd) erfolgt.
2. Vorrichtung zum Bestimmen der Radposition des gemessenen Reifens eines Kraftfahrzeugs oder eines Zugfahrzeugs, wobei zur Messung des Reifendrucks ein Reifendruckkontrollsystem vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein signalerzeugendes Element (20) vorgesehen ist, das aus einem Signalgeber (21) und einem Signalempfänger (22) besteht, wobei der Signalgeber (21) auf dem starren Achselement (3b) angeordnet ist und in Wirkverbindung mit dem Signalempfänger (22) steht, der zumindest mittelbar mit dem zu messenden Reifen (6) gekoppelt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der feststehende Signalsender (21) des signalerzeugenden Elements (20) eine in Abhängigkeit der Achsposition entsprechende Anzahl von Magnetelementen (21a, 21b, 21c) aufweist, und deren Dotierung (Nord/Süd) in Abhängigkeit der Position (links/rechts) gewählt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalempfänger (22) des signalerzeugenden Elements (20) Bestandteil des Reifendruckkontrollsystems ist und entweder ein Reed kontakt oder ein Hall-Sensor ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das signalerzeugende Element (20) ein optisches System ist, wobei der Signalgeber (21) Lichtimpulse durch Reflexion oder durch Senden mit einer Lichtquelle auf den Signalempfänger (22) umfasst.
PCT/IB2020/061631 2019-12-08 2020-12-08 Verfahren zum zuordnen von reifendruckmessungen eines kraftfahrzeugs zu radpositionen und vorrichtung zum bestimmen der radposition des gemessenen reifens WO2021116904A1 (de)

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