DE10144361B4

DE10144361B4 - Verfahren und System zum Detektieren eines Druckabfalls in einem Reifen

Info

Publication number: DE10144361B4
Application number: DE10144361A
Authority: DE
Inventors: Martin Dr. Fischer; Dominik Dr. Fuessel; Franz Hillenmayer
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2001-09-10
Filing date: 2001-09-10
Publication date: 2005-09-29
Anticipated expiration: 2021-09-11
Also published as: DE10144361A1; US20030074961A1; GB0220726D0; US7004019B2; FR2829423A1; GB2381635A; GB2381635B

Abstract

Verfahren zum Detektieren eines Druckabfalls in einem Reifen, bei welchem Verfahren
– der Luftdruck und die Temperatur innerhalb des Reifens gemessen werden,
– der gemessene Luftdruck entsprechend der Temperatur in einen temperaturkompensierten Luftdruck umgerechnet wird,
– die zeitliche Änderung des temperaturkompensierten Luftdrucks bestimmt wird und
– ein Warnsignal erzeugt wird, wenn die zeitliche Änderung des temperaturkompensierten Luftdrucks einen Luftdruckänderungsschwellwert übersteigt,
dadurch gekennzeichnet, dass der Luftdruckänderungsschwellwert vom Unterschied zwischen dem gemessenen, temperaturkompensierten Luftdruck und einem vorbestimmten, temperaturkompensierten Bezugsluftdruck abhängt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Detektieren eines Druckabfalls in einem Reifen.

Die DE 692 02 982 T2 betrifft ein Verfahren zur Auswertung von Druck und Temperaturmessungen in einer Reifendrucküberwachungseinrichtung. Das System gibt für jeden Luftreifen wenigstens eine aufgenommene Temperaturmessung aus und berechnet eine Schätzfunktion für die in jedem Luftreifen enthaltenen Luftmasse. Dazu wird eine Serie gebildet, welche die Temperaturen der Luftreifen umfasst. Es wird eine Abweichung zwischen der Maximaltemperatur und der Minimaltemperatur der in der Serie aufgenommenen Temperaturen berechnet und bei einer Abweichung, die kleiner als der vorgegebne Schwellwert ist, für jeden Luftreifen die Schätzfunktion für die im Luftreifen enthaltene Luftmasse mit einem als notwendig angesehenen Minimalwert verglichen. Wenn diese Schätzfunktion kleiner als der Minimalwert ist, wird ein Alarm ausgelöst. Es wird erwähnt, dass der als Minimalwert angesehene Wert nicht auf einen absoluten Schwellwert festgelegt sein muss, sondern durch Berechnungen erhalten wird. Insbesondere kann der Druckwert mit einem Schwellwert verglichen werden, der mit fortschreitender Zeit ausgehend von einem in einen Luftreifen eingebrachten Anfangsdruck gesenkt wird.

Aus der US 5,895,846 , von der in den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche ausgegangen wird, 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.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit anzugeben, wie ein unerwünschter Druckabfall in einem Reifen, in dessen Folge der Reifen fahruntüchtig werden kann, genauer erfasst werden kann.

Eine erste Lösung dieser Aufgabe wird mit dem Verfahren gemäß dem Anspruch 1 erzielt. Dadurch, dass erfindungsgemäß der Luftdruckänderungsschwellwert vom augenblicklichen, gemessenen Luftdruck abhängt, ist es möglich, den Luftdruckänderungsschwellwert vorteilhafterweise mit abnehmendem, gemessenen temperaturkompensierten Luftdruck zu vermindern, so dass das Verfahren empfindlicher arbeitet.

Mit den Merkmalen des Anspruchs 2 arbeitet das vorgenannte Verfahren genauer.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung wird mit den Merkmalen des Anspruchs 3 erreicht, indem der gemessene Luftdruck nicht nur im Hinblick auf die gemessene Temperatur kompensiert wird, sondern im Hinblick auf zumindest einen weiteren, den Luftdruck im Reifen beeinflussenden Parameter, beispielsweise den Außenluftdruck oder die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs.

Mit den Merkmalen des Anspruchs 4 werden die erfindungsgemäßen Verfahren in vorteilhafter Weise weitergebildet.

Der Anspruch 5 kennzeichnet den grundsätzlichen Aufbau eines Systems zum Durchführen des Verfahrens gemäß dem Anspruch 1.

Der Anspruch 6 bildet das System gemäß dem Anspruch 5 in vorteilhafter Weise weiter.

Das System gemäß dem Anspruch 7 bildet die Systeme gemäß den Ansprüchen 5 bis 6 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 Systems, und
2 ein Flussdiagramm zur Erläuterung der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Systems bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens und
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 an 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 oder drahtlos in an sich bekannter Weise, beispielsweise induktiv, kapazitiv oder über Funk unidirektional oder bidirektional mittels Transpondern erfolgen, die mit einer Sende-/Empfangseinheit 10 kommunizieren, die die von den Sensoren zugeordneten Transpondern gesendete Signale aufbereitet und Eingängen der Auswerteeinheit 8 zuführt. 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 Verfahren und liest im Schritt 32 aus den Sensoren 4 und 6 Druck- und Temperaturwerte in einer vorbestimmten Taktfolge in einen Speicher der Auswerteeinheit 8 ein. Im Schritt 34 werden die eingelesenen Werte bearbeitet, beispielsweise Filterungen unterworfen, um kurzzeitige Schwankungen oder externe Störungen zu eliminieren. Im Schritt 36 werden die bearbeiteten, eingelesenen Druckwerte mit den bearbeiteten, eingelesenen Temperaturwerten kompensiert, was beispielsweise nach der Formel p_c = p_m × T_c/T_m ge schehen kann, wobei p_c der temperaturkompensierte, gemessene Druckwert ist, p_m der gemessene Druckwert ist, T_c eine Bezugstemperatur ist und T_m die gemessene Temperatur ist. Die Temperaturen sind jeweils absolute Temperaturwerte. Im Schritt 38 wird dann die zeitliche Änderung der im Schritt 36 errechneten, kompensierten Druckwerte berechnet, wobei dazu unterschiedlichste Verfahren benutzt werden können, beispielsweise eine sukzessive Mittelung über n Messwerte oder jeweils nur die Änderung zweier in konstantem zeitlichen Abstand aufeinanderfolgend gemessener Messwerte. Im Schritt 40 wird ermittelt, ob die im Schritt 38 ermittelte zeitliche Änderung der gemessenen, kompensierten Druckwerte über einem Luftdrucksänderungsschwellwert p_s liegt. Ist dies nicht der Fall, kehrt das System zum Schritt 32 zurück. Ist das der Fall, wird im Schritt 42 ein Warnsignal erzeugt.
Nicht dargestellt ist, dass in dem Verfahren der Luftdruckänderungsschwellwert p_s nicht ein konstanter, vorbestimmter Wert ist, sondern abhängig von der Differenz zwischen einem vorgespeicherten, temperaturkompensierten Druckwert ist, der beispielsweise der optimale, temperaturkompensierte Reifenluftdruck ist, und dem momentanen gemessenen, kompensierten Druckwert ist. Mit zunehmender Abweichung wird p_s, der laufend in der Auswerteeinheit berechnet wird, kleiner, so dass das System in zunehmend gefährlichen Situationen, bei denen der Luftdruck zunehmend absinkt, zunehmend empfindlicher reagiert.
In einer weiteren Ausführungsform der werden im Schritt 36 die Druckwerte nicht nur abhängig von der gemessenen Temperatur, sondern abhängig von weiteren, den Innendruck im Reifen beeinflussenden Parametern, wie dem von dem Sensor 12 gemessenen Umgebungsluftdruck und/oder der vom Geschwindigkeitssensor 14 gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit kompensiert.
Die Kompensation erfolgt dann nach der allgemeinen Formel:
p_c = p_m × f (T, x_i), wobei f (T, x_i) eine Funktion ist, die die Umrechnung des gemessenen Druckwertes in einen von der Temperatur und weiteren, den Druck beeinflussenden Parametern x_i unabhängigen Wert angibt.
Die erläuterte Kompensation kann zusätzlich zur Schwellwertänderung erfolgen.
Das System bzw. Verfahren kann in vielfältiger Hinsicht abgeändert werden. Beispielsweise kann aus der im Schritt 40 ermittelten zeitlichen Druckänderung der Zeitpunkt extrapoliert werden, zu dem ein vorbestimmter, unzulässig niedriger und gefährlicher Luftdruck erreicht wird, so dass der Fahrer eines Fahrzeugs abschätzen kann, wie lange er noch mit einem mit Druckverlust behafteten Reifen fahren kann. Weiter kann der oben genannte Bezugsluftdruck, der einem optimalen Reifenluftdruck entspricht, nicht nur entsprechend der Temperatur kompensiert werden, sondern auch weitere, den optimalen Luftdruck beeinflussende Faktoren berücksichtigen, wie die Fahrzeugbeladung, die Fahrzeuggeschwindigkeit, usw.. Ebenso kann ein gespeicherter, unzulässig niedriger Luftdruck, bei dessen Unterschreiten ein Warnsignal erzeugt wird und dessen Erreichen gegebenenfalls berechnet wird, von solchen Parametern abhängen. Es versteht sich, dass das erfindungsgemäße System vorteilhafterweise alle Fahrzeugräder einschließt.

2: Fahrzeugreifen
4: Drucksensor
6: Temperatursensor
8: Auswerteeinheit
10: Sende-/Empfangseinheit
12: Umgebungsluftdrucksensor
14: Geschwindigkeitssensor
16: Microprozessor
18: Programmspeicher
20: Datenspeicher
22: Warneinrichtung

Claims

Verfahren zum Detektieren eines Druckabfalls in einem Reifen, bei welchem Verfahren – der Luftdruck und die Temperatur innerhalb des Reifens gemessen werden, – der gemessene Luftdruck entsprechend der Temperatur in einen temperaturkompensierten Luftdruck umgerechnet wird, – die zeitliche Änderung des temperaturkompensierten Luftdrucks bestimmt wird und – ein Warnsignal erzeugt wird, wenn die zeitliche Änderung des temperaturkompensierten Luftdrucks einen Luftdruckänderungsschwellwert übersteigt, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftdruckänderungsschwellwert vom Unterschied zwischen dem gemessenen, temperaturkompensierten Luftdruck und einem vorbestimmten, temperaturkompensierten Bezugsluftdruck abhängt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bezugsluftdruck von einen optimalen Luftdruck beeinlussenden Parametern abhängt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein weiterer, den Luftdruck im Reifen beeinflussender Parameter gemessen wird und der gemessene, im Hinblick auf die Erzeugung eines Warnsignals ausgewertete Luftdruck entsprechend diesem Parameter korrigiert wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem gemessenen Luftdruckabfall der Zeitpunkt bestimmt wird, zu dem ein vorbestimmter zulässiger Luftdruck unterschritten wird und dieser Zeitpunkt angezeigt 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 die gemessenen Luftdruckwerte und Temperaturwerte in temperaturkompensierte Luftdruckwerte umrechnet, die zeitliche Änderung der kompensierten Luftdruckwerte bestimmt und ein Warnsignal erzeugt, wenn die zeitliche Änderung einen Luftdruckänderungsschwellwert übersteigt, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (8) den Luftdruckänderungsschwellwert mit zunehmender Abweichung des gemessenen, temperaturkompensierten Luftdruckwertes von einem vorbestimmten, temperaturkompensierten Luftdruckbezugswert vermindert.
System nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein weiterer Sensor (12, 14) zur Messung eines den Luftdruck im Reifen (2) beeinflussenden Parameters vorgesehen ist und die Auswerteeinheit (8) den gemessenen, im Hinblick auf die Erzeugung eines Warnsig nals ausgewerteten Luftdruck entsprechend diesem Parameter korrigiert.
System zum Detektieren eines Druckabfalls in einem Reifen nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (8) aus dem gemessenen Luftdruckabfall den Zeitpunkt bestimmt, zu dem ein zulässiger Luftdruck unterschritten wird und dass dieser Zeitpunkt angezeigt wird.