DE10144328B4

DE10144328B4 - Verfahren und System zum Detektieren eines Druckabfalls in einem Reifen

Info

Publication number: DE10144328B4
Application number: DE10144328.5A
Authority: DE
Inventors: Dr. Fischer Martin; Franz Hillenmayer; Dr. Fuessel Dominik
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2001-09-10
Filing date: 2001-09-10
Publication date: 2015-10-01
Anticipated expiration: 2021-09-11
Also published as: DE10144328A1; US20030070477A1; FR2829422A1; US6907776B2

Abstract

Verfahren zum Detektieren eines Druckabfalls in einem Reifen, bei welchem Verfahren der Luftdruck und die Temperatur innerhalb des Reifens gemessen werden und ein Warnsignal erzeugt wird, wenn die zeitliche Änderung des Luftdrucks einen Luftdruckänderungsschwellwert übersteigt, wobei die zeitliche Änderung der Temperatur bestimmt wird und die zeitliche Änderung des Luftdrucks im Hinblick auf die Erzeugung des Warnsignals nur ausgewertet wird, wenn die zeitliche Änderung der Temperatur unter einem Temperaturänderungsschwellwert liegt und wobei der zeitliche Druckabfall extrapoliert wird und ein Zeitpunkt errechnet wird, zu dem der Druck auf einen unzulässig niedrigen Druck abgefallen ist und der Zeitpunkt angezeigt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Detektieren eines Druckabfalls in einem Reifen.
Aus der US PS 5,895,846 ist ein Fahrzeugreifenüberwachungssystem bekannt, bei dem der Luftdruck und die Temperatur im Reifen periodisch gemessen werden, der gemessene Luftdruck entsprechend der gemessenen Temperatur korrigiert wird und ein Warnsignal erzeugt wird, wenn sich der temperaturkorrigierte Luftdruck zeitlich über ein vorbestimmtes Maß hinaus ändert.
Die im Reifen herrschende Temperatur wird von vielen Größen beeinflusst, beispielsweise der Fahrzeuggeschwindigkeit, Kurvenfahrt oder Geradeausfahrt, Temperatur der Straßenoberfläche, Sonneneinstrahlung, usw., so dass bei deutlichen, von einem im Reifen angeordneten Temperaturensensor angezeigten Temperaturänderungen hohe Unsicherheiten bezüglich der Homogenität der Temperatur im Reifeninneren und damit der tatsächlichen Temperatur der Luft im Reifeninneren bestehen. Entsprechend ist eine Temperaturkompensation des Luftdrucks mit Unsicherheiten behaftet.
In der US 5,335,540 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, bei dem bei in Betrieb befindlichen Fahrzeug der Reifendruck und die Reifentemperatur überwacht werden. Dabei werden die Temperatur und der Reifendruck in vorbestimmten zeitlichen Abständen gemessen und in die Fahrzeugkabine übertragen. Wenn der Wert zweier aufeinanderfolgenden Temperaturmessungen kleiner als ein Temperaturgrenzwert ist, werden aufeinanderfolgende Druckwerte verglichen. Wenn der Unterschied zwischen aufeinanderfolgenden Drücken kleiner als ein Druckgrenzwert ist, erfolgen die weiteren Messungen mit einem großen zeitlichen Abstand. Wenn das Ergebnis eines Temperaturvergleichs den erlaubten Temperaturgrenzwert überschreitet, wird die Abtastrate für die Druck- und Temperaturmessung vergrößert. Ähnlich wird, wenn das Ergebnis des Druckvergleiches den erlaubten Druckgrenzwert überschreitet, die Abtastrate für die Temperatur und Druckmessung vergrößert.
Die DE 692 02 982 T2 beschreibt ein Verfahren zur Auswertung von Signalen in einem Überwachungssystem für Luftreifen eines Fahrzeugs, bei dem eine Serie von Messwerten gebildet wird, die die im Wesentlichen gleichzeitig in jedem der Luftreifen, mit dem das Fahrzeug auf dem Boden aufsteht, aufgenommenen Temperaturen enthält, die Abweichung zwischen der Maximaltemperatur und der Minimaltemperatur in der Messwertserie berechnet wird, wenn diese Abweichung kleiner als ein vorgegebener Schwellwert ist, für jeden Luftreifen ein Schätzwert für die im Luftreifen enthaltene Luftmasse mit einem als notwendigen Minimalwert angesehenen Wert verglichen wird und ein Alarm ausgelöst wird, wenn der Schätzwert kleiner als der Minimalwert ist.
In der DE 30 29 563 C3 ist ein Übertragungsverfahren für den Reifendruck eines Fahrzeugrades beschrieben, bei dem von einer am Rad angeordneten Sekundärspule ein vom Ausgangssignal eines Messwertgebers abhängiges Informationssignal auf eine fahrzeugfeste Primärspule übertragen und in einer Auswerteschaltung mit einem zugeordneten Sollwert verglichen wird. Das Informationssignal ist unabhängig von der Temperatur des Reifens. Der zugeordnete Sollwert wird entsprechend der Umgebungstemperatur derart verändert, dass eine Veränderung der Umgebungstemperatur eine entsprechende Verschiebung des Sollwertes zur Folge hat. Ein Absinken des Reifendrucks unter einen erforderlichen Minimalwert wird erfasst, wenn die Reifentemperatur unter den beim Fülldruck-Einstellen herrschenden Wert absinkt.
Die DE 39 33 434 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Überwachung der Gasmasse in Fahrzeugreifen, bei dem der Druck und die Temperatur im Reifen gemessen werden und die gemessene Reifenlufttemperatur abhängig von der Geschwindigkeit korrigiert wird.
Die DE 198 56 860 A1 beschreibt ein Verfahren zum Überwachen von Druckänderungen in einem Fahrzeugluftreifen, bei dem ein Drucksensor den Reifendruck in vorbestimmten festen Zeitabständen misst. Wenn die zeitliche Abnahme des Drucksignals verglichen mit einem Vergleichsdrucksignal (Drift) einen Schwellenwert nicht übersteigt, sendet ein Sender die gemessenen Druckwerte in zweiten Zeitabständen, die größer sind als die ersten Zeitabstände. Wenn und solange die Drift den Schwellenwert übersteigt, sendet der Sender in dritten Zeitabständen, die kleiner sind als die zweiten Zeitabstände. Die zweiten Zeitabstände können in Abhängigkeit von einem oder mehreren im Luftreifen gemessenen und im Fahrbetrieb veränderlichen physikalischen Zuständen verändert werden, wie beispielsweise Fahrzeuggeschwindigkeit, dem Luftdruck im Reifen oder dem Drift des Luftdrucks im Reifen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Druckabfall in einem Reifen sicher zu erfassen.
Eine erste Lösung dieser Aufgabe wird mit dem Verfahren gemäß dem Anspruch 1 erzielt. Erfindungsgemäß wird die zeitliche Änderung des Luftdrucks im Hinblick auf die Erzeugung eines Warnsignals nur dann ausgewertet, wenn die zeitliche Änderung der Temperatur unter einem vorbestimmten Temperaturänderungsschwellwert liegt, da dann davon ausgegangen werden kann, dass bezüglich von Umgebungseinflüssen ein Gleichgewichtszustand des Reifens vorliegt und die gemessene Druckänderung tatsächlich nur auf einem Entweichen von Luft aus dem Reifen beruht, wobei der zeitliche Druckabfall extrapoliert wird und ein Zeitpunkt errechnet wird, zu dem der Druck auf einen unzulässig niedrigen Druck abgefallen ist und der Zeitpunkt angezeigt wird.
Mit den Merkmalen des Anspruchs 2 wird die Detektionssicherheit des Druckabfalls weiter erhöht.
Mit den Merkmalen des Anspruchs 3 wird erreicht, dass das erfindungsgemäße Verfahren umso empfindlicher arbeitet, je potentiell gefährlicher der Druckabfall des Reifens ist.
Mit den Merkmalen des Anspruchs 4 wird die Genauigkeit des Verfahrens weiter verbessert.
Eine weitere Lösung der Erfindungsaufgabe wird mit einem System gemäß dem Anspruch 5 erzielt.
Die Unteransprüche 6 bis 9 bilden das erfindungsgemäße System in vorteilhafter Weise weiter.
Die Erfindung eignet sich zum Detektieren eines Druckabfalls in allen Arten von Luftreifen. Besonders gut eignet sie sich für Fahrzeugreifen, wie Pkw-Reifen, Lkw-Reifen, Motorradreifen, usw..
Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert.
Es stellen dar:
1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen System und
2 ein Flussdiagramm zur Erläuterung der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Systems bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Gemäß 1 sind im einem Fahrzeugreifen 2 ein Drucksensor 4 zum Erfassen des Luftdrucks innerhalb des Reifens und ein Temperatursensor 6 zur Erfassung der Temperatur im Reifen angeordnet. Aufbau und Wirkungsweise solcher Sensoren sind an sich bekannt und werden daher nicht erläutert. Der Drucksensor 4 zur Erfassung des Drucks im Reifen muss nicht zwingend unmittelbar im Innenraum des Reifens angeordnet sein; er kann auch an einem Ventil angeordnet sein, so dass das druckempfindliche Element des Drucksensors 4 den Innendruck des Reifens erfasst. Die vom Temperatursensor 6 erfasste Temperatur soll wenig von der Wand des Reifens selbst beeinflusst sein, so dass der Temperatursensor beispielsweise thermisch isoliert an der Felge angebracht sein kann. Wenn der Drucksensor 4 am Ventil und der Temperatursensor 6 nicht an der Innenwand des Reifens, sondern an der Felge angebracht sind, ist der Reifen selbst von den Sensoren nicht betroffen. Es ist auch möglich, beide Sensoren am Ventil oder der Felge anzubringen.
Die Ausgangssignale der Sensoren 4 und 6 werden an eine Auswerteeinheit 8 übertragen. Dies kann je nach Aufbau und Anordnung der Sensoren beispielsweise mechanisch über Schleifkontakte erfolgen oder drahtlos in an sich bekannter Weise, beispielsweise induktiv kapazitiv oder über Funk unidirektional oder bidirektional mittels Transpondern, die mit einer Sende-/Empfangseinheit 10 kommunizieren, die die von den Sensoren zugeordneten Transpondern gesendete Signale aufbereitet und Eingängen der Auswerteeinheit 8 zufuhrt. Mit weiteren Eingängen der Auswerteeinheit 8 sind ein Umgebungsluftdrucksensor 12 und ein Geschwindigkeitssensor 14 verbunden.
Die Auswerteeinheit 8 enthält in an sich bekannter Weise einen Microprozessor 16 mit einem Programmspeicher 18 und einem Datenspeicher 20.
Ein Ausgang der Auswerteeinheit 8 ist mit einer Warneinrichtung 22 verbunden, beispielsweise einer Warnleuchte oder einem Display in einer Fahrzeugschalttafel mit gegebenenfalls zusätzlicher akustischer Anzeige.
Ein Funktionsbeispiel der beschriebenen Einheit wird anhand des Flussdiagramms der 2 erläutert:
Im Schritt 30 startet das erfindungsgemäße Verfahren und überprüft im Schritt 32 anhand des Ausgangssignals des Geschwindigkeitssensors 14, ob das Fahrzeug sich im Stillstand befindet. Ist dies nicht der Fall, so erfolgt eine neue Stillstandsüberprüfung.
Befindet sich das Fahrzeug im Stillstand, so werden im Schritt 34 von den Sensoren 4 und 6 gelieferte Druck- und Temperaturwerte in den Datenspeicher 20 eingelesen. Im Schritt 36 werden die eingelesenen Signale gefiltert und aufbereitet, um kurzzeitige Schwankungen, Störungen, usw., zu unterdrücken. Im Schritt 38 wird überprüft, ob die zeitliche Temperaturanderung dT/dt kleiner ist als ein Temperaturänderungsschwellwert T_s. Für diese Ermittlung sind unterschiedlichste Verfahren einsetzbar; beispielsweise konnen jeweils mehrere Temperaturwerte in zeitlicher Folge erfasst werden und es kann die gemittelte Änderung aus einer vorbestimmten Anzahl jeweils zurückliegender Temperaturwerte ausgewertet werden. Alternativ kann auch lediglich die Temperaturanderung während zweier aufeinanderfolgender Messungen ausgewertet werden, usw.. Wenn die Temperaturänderung unter dem Temperaturänderungsschwellwert T_s liegt, ist dies ein Zeichen dafür, dass sich im Reifen ein Temperaturgleichgewicht oder zumindest annähernd ein Temperaturgleichgewicht eingestellt hat, so dass der im Reifen herrschende Luftdruck nicht mehr von kurzzeitigen Temperaturschwankungen beeinflusst ist. Wenn die im Schritt 38 festgestellte zeitliche Temperaturanderung unter dem Temperaturänderungsschwellwert T_s liegt, wird ein Auswertesignal erzeugt, auf das hin das System zum Schritt 40 fortschreitet und aus den laufend weiter eingelesenen Druckwerten temperaturkompensierte Druckwerte berechnet, indem der jeweilige Druck entsprechend dem Verhältnis zwischen der jeweiligen absoluten Temperatur und einer absoluten Bezugstemperatur auf einen Bezugsdruck bei der Bezugstemperatur umgerechnet wird. Weiter wird im Schritt 40 die zeitliche Änderung der temperaturkompensierten Druckwerte errechnet. Im Schritt 42 wird bestimmt, ob die zeitliche Änderung dp/dt größer ist als ein vorbestimmter Druckänderungsschwellwert. Ist dies nicht der Fall, so kehrt das System zum Schritt 32 zurück. Ist das der Fall, so wird im Schritt 44 ein Warnsignal erzeugt, das in der Warneinrichtung 22 eine Warnung für den Fahrer erzeugt.
Es versteht sich, dass das System auch bei abgestelltem Fahrzeug, d. h., ohne eingeschaltete Zündung, arbeitet, so dass ein unzulässiger Luftdruckabfall in einem Reifen dem Fahrer beim Inbetriebsetzen des Fahrzeugs mitgeteilt wird.
Sobald das Auswertesignal jeweils erlischt bzw. die zeitliche Temperaturänderung über T_s liegt, wird die Druckänderungsauswertung beendet.
Das erfindungsgemäße System bzw. Verfahren kann in unterschiedlichster Weise abgeändert werden. Beispielsweise kann zusatzlich zu der zeitlichen Änderung des Luftdrucks auch dessen temperaturkompensierter Absolutwert ausgewertet werden und ein Warnsignal erzeugt werden, wenn der Absolutwert unter einen Schwellwert fällt. Die Temperaturkompensation des gemessenen Drucks ist nicht zwingend, da die Auswertung der zeitlichen Druckänderung nur bei sehr kleinen Temperaturänderungen erfolgt, die den Druck weniger beeinflusst als zulässig. Das Arbeiten mit temperaturkompensierten Druckwerten ist jedoch genauer.
Der Schritt 32 ist nicht zwingend, da das System auch bei fahrendem Fahrzeug arbeiten kann, wenn sich beispielsweise bei mit konstanter Geschwindigkeit fahrendem Lkw ein ausreichendes Temperaturgleichgewicht einstellt.
Der Umgebungsluftdrucksensor 12 (1) ist optional. Bei seinem Vorhandensein wird der vom Sensor 4 erfasste Luftdruck vor seiner Auswertung noch entsprechend dem Einfluss des Umgebungsluftdrucks 12 auf den Innenluftdruck des Reifens korrigiert. Der Luftdruckänderungsschwellwert Ps kann von dem gemessenen und gegebenenfalls korrigierten Reifenluftdruck derart abhängen, dass er mit zunehmendem Abstand des Reifenluftdrucks von einem Sollluftdruck, der beispielsweise einem optimalen Luftdruck innerhalb des Reifens entspricht, kleiner wird. Auf diese Weise wird die Empfindlichkeit des Systems bei niedrigem, zunehmend gefährlichen Reifenluftdruck erhöht. Weiter kann das Ausgangssignal des Geschwindigkeitssensors 14 nicht nur zum Erkennen eines Fahrzeugstillstands verwendet werden, sondern, sofern das System bei fahrendem Fahrzeug in Funktion bleibt, zur Korrektur des gemessenen Reifenluftdrucks entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit. Im allgemeinen wird der Reifenluftdruck von der Fahrzeuggeschwindigkeit nicht nur infolge Erwärmung, sondern auch infolge mechanischer Verformung des Reifens beeinflusst.
Das System kann derart aufgebaut sein, dass dem Fahrer jeweils angezeigt wird, wann eine Druckauswertung stattgefunden hat, so dass er gegebenenfalls positiv weiß, dass das System in Betrieb und der Reifendruck in Ordnung war.
Es versteht sich, dass Sensoren bevorzugt an allen Reifen bzw. Rädern eines Fahrzeugs vorgesehen sind.
In der Auswerteeinheit kann der zeitliche Druckabfall extrapoliert werden und ein Zeitpunkt errechnet werden, zu dem der Druck auf einen unzulassig niedrigen Druck abgefallen ist. Dieser Zeitpunkt kann angezeigt werden.

Claims

Verfahren zum Detektieren eines Druckabfalls in einem Reifen, bei welchem Verfahren der Luftdruck und die Temperatur innerhalb des Reifens gemessen werden und ein Warnsignal erzeugt wird, wenn die zeitliche Änderung des Luftdrucks einen Luftdruckänderungsschwellwert übersteigt, wobei die zeitliche Änderung der Temperatur bestimmt wird und die zeitliche Änderung des Luftdrucks im Hinblick auf die Erzeugung des Warnsignals nur ausgewertet wird, wenn die zeitliche Änderung der Temperatur unter einem Temperaturänderungsschwellwert liegt und wobei der zeitliche Druckabfall extrapoliert wird und ein Zeitpunkt errechnet wird, zu dem der Druck auf einen unzulässig niedrigen Druck abgefallen ist und der Zeitpunkt angezeigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitliche Änderung des Luftdrucks im Hinblick auf die Erzeugung eines Warnsignals nur ausgewertet wird, wenn das Fahrzeug stillsteht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftdruckänderungsschwellwert mit zunehmendem Abstand des gemessenen Luftdrucks von einem Sollluftdruck vermindert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der gemessene Luftdruck entsprechend der gemessenen Temperatur korrigiert wird.
System zum Detektieren eines Druckabfalls in einem Reifen, enthaltend einen Luftdrucksensor (4) zur Erfassung des Luftdrucks in einem Reifen (2), einen Temperatursensor (6) zur Erfassung der Temperatur in einem Reifen und eine die Signale der Sensoren empfangende Auswerteeinheit (8), die mit einer Warneinrichtung (22) verbunden ist, wobei die Auswerteeinheit (8) die zeitliche Änderung der Temperatur bestimmt und ein Auswertesignal erzeugt, wenn die zeitliche Änderung der Temperatur einen vorbestimmten Temperaturänderungsschwellwert unterschreitet, die Auswerteeinheit bei Vorliegen eines Auswertesignals die zeitliche Änderung des Luftdrucks bestimmt und ein Warnsignal für die Warneinrichtung (22) erzeugt, wenn die zeitliche Änderung des Luftdrucks einen Luftdruckänderungsschwellwert übersteigt, in der Auswerteeinheit der zeitliche Druckabfall extrapoliert wird und ein Zeitpunkt errechnet wird, zu dem der Druck auf einen unzulässig niedrigen Druck abgefallen ist und der Zeitpunkt angezeigt wird.
System nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen mit der Auswerteeinheit (8) verbundenen Fahrzeugstillstandssensor (14) zum Erfassen eines Stillstandes des Fahrzeugs, wobei die Auswerteeinheit die zeitliche Änderung des Luftdrucks im Hinblick auf die Erzeugung eines Warnsignals nur bei stillstehendem Fahrzeug bestimmt.
System nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch einen Umgebungsluftdrucksensor (12) zur Erfassung des Umgebungsluftdrucks, wobei die Auswerteeinheit (8) den gemessenen Luftdruck entsprechend dem Umgebungsluftdruck korrigiert.
System nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen Geschwindigkeitssensor (14) zum Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit, wobei die Auswerteeinheit (8) den gemessenen Luftdruck entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit korrigiert.
System nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (8) den gemessenen Luftdruck entsprechend der gemessenen Temperatur korrigiert.