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EP2834610A1 - Verfahren und vorrichtung zur reifendruckprüfung - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur reifendruckprüfung

Info

Publication number
EP2834610A1
EP2834610A1 EP13710420.4A EP13710420A EP2834610A1 EP 2834610 A1 EP2834610 A1 EP 2834610A1 EP 13710420 A EP13710420 A EP 13710420A EP 2834610 A1 EP2834610 A1 EP 2834610A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tire
force sensor
length
pressure
wheel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP13710420.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Guenter Nobis
Volker Uffenkamp
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beissbarth GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2834610A1 publication Critical patent/EP2834610A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L17/00—Devices or apparatus for measuring tyre pressure or the pressure in other inflated bodies
    • G01L17/005—Devices or apparatus for measuring tyre pressure or the pressure in other inflated bodies using a sensor contacting the exterior surface, e.g. for measuring deformation

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for checking the filling pressure in a tire of a vehicle, in particular a rolling vehicle.
  • the tire inflation pressure of a motor vehicle is of great importance for road safety, vehicle comfort and handling, fuel consumption and tire wear.
  • a tire inflation pressure that is not adapted to the load can considerably impair the directional stability and the driving stability and thus the safety of the vehicle, cause noticeable additional fuel consumption and lead to a significant reduction in the service life of the tires.
  • the test of the tire inflation pressure is an integral part of the regular motor vehicle service. These are now subject to a very large time interval. However, the tire inflation pressure should be checked regularly every 2 weeks and in addition to special loads such as a long journey at high speed and / or heavy luggage.
  • the control of the tire pressure is the discipline of the driver. At present, a manual check of the tire pressure at service stations and workshops is possible, but this is cumbersome.
  • the tire pressure control recommended by the tire manufacturers often takes place much less frequently or not at all. It would therefore be advantageous if the tire inflation pressure e.g. would be controlled automatically on the approach to a gas station with a tester.
  • a method for checking the tire inflation pressure with a pressure gauge to be adapted is assigned to the direct tire inflation pressure test when the vehicle is stationary and is known, for example, from FR 2 852 907 A3.
  • methods of direct tire inflation pressure testing are known, which are carried out both stationary and rolling vehicle.
  • one or more sensors are provided on the valve (JP 3 141 838 U) or within the tire (DE 19 630 015 A1, US 2008/0133081 A1), which continuously monitor the tire inflation pressure. If the tire inflation pressure exceeds or falls below a threshold value, a warning is displayed to the vehicle driver and / or a warning signal sounds.
  • these sensors are often inaccurate and expensive.
  • the tire pressure can be derived from the tire footprint and the contact force of the individual force sensors within the tire contact surface or the differences in measured contact force between the individual force sensors, i. from characteristic differences in the pressure distribution within the tire contact surface.
  • force sensor matrices are expensive on the one hand because the sensors must be arranged over a sufficiently large area.
  • they are susceptible to destruction and incorrect measurements when they are designed as pressure-sensitive measuring films, since they are exposed when rolling mechanical transverse loads by starting and braking and by the fall of the wheels and the toe of the wheel axle.
  • Tire footprint (Latschbreite) can be detected.
  • the length of the tire contact patch (lathe length), which is also necessary for determining the tire contact patch, additionally requires determination of the speed of the motor vehicle.
  • the speed is determined from the rise and fall of the signal generated as the tire rolls over the force sensor line.
  • a contact rail is arranged in the direction of travel in front of the force sensor line in order to determine the driving speed in cooperation with the force sensor line.
  • a method for indirect tire inflation pressure test on rolling vehicle using individual force sensors is known from WO 1998/052008 A1.
  • Piezoelectric sensors generate a voltage due to a force acting on them.
  • the waveform of the voltage signal in the crossing has a dependent on the tire inflation pressure characteristic, which is additionally dependent on the wheel load of the motor vehicle and on the speed of the crossing.
  • the method provides to determine the speed from the known distance of the two sensor cables, to estimate the wheel load from the amplitude of the voltage signal and to apply appropriate corrections, which are stored in a database.
  • DE 197 05 047 A1 discloses a method for measuring the tread depth of a tire, in which the tire tread is subjected to laser light.
  • US 2009/0290757 discloses a method in which a three-dimensional profile of the object is generated from image data of an object and the three-dimensional profile of the object is analyzed in order to detect anomalies of the object.
  • a tire rolls over a glass plate and a camera below the glass plate records images of the tire. This arrangement is not well suited for use in the harsh environment of road traffic because of wear, contamination and risk of damage to the glass plate but rather reserved for laboratory use.
  • a method of testing the tire inflation pressure of a rolling vehicle comprises the steps of determining the length of the tire footprint in the direction of travel, determining the wheel load of the tire to be tested, and inferring the tire inflation pressure from the length of the tire footprint and the wheel load.
  • the force sensor bar outputs a signal that is a function of the load acting on the force sensor bar as a whole.
  • the evaluation unit is designed to close the tire inflation pressure from the signal curve of the output signal of the force-sensing beam which it outputs when rolling over with the tire to the evaluation unit.
  • the method and the device are suitable for carrying out an examination of the tire inflation pressure in areas with low driving speeds of motor vehicles, for example at driveways to service stations, workshops or parking spaces, and to immediately give a corresponding indication, for example by a multicolored traffic light, to the motor vehicle driver ,
  • the invention provides a solution which is widely applicable and comfortable for the driver.
  • the influence of the wheel load on the tire footprint can be taken into account. and errors in determining tire inflation pressure resulting from changes in wheel load can be avoided or at least reduced.
  • the tire inflation pressure can thus be determined with high accuracy.
  • the force sensor bar is designed to output a single (total) signal which is a function of the total load acting on the force sensor beam, and in particular the force sensor bar has no matrix structure which is designed to track the load across the width To measure the tire, the force sensor bar is robust and simpler and thus cheaper to produce than the previously used force sensor rows or - matrices.
  • a device according to the invention can be installed in the roadway or in a flat drive over threshold, which is arranged on the roadway.
  • the invention has a sufficiently high accuracy for indirect testing of the tire inflation pressure on the rolling vehicle.
  • the method includes determining if the tire inflation pressure is within a predetermined range. Tires with insufficient tire inflation pressure (relevant to safety!) Can thus be detected with high probability.
  • the method includes determining tire inflation pressure.
  • the tire inflation pressure can thus be determined easily and conveniently for the driver.
  • the method includes using a wheel load dependent correlation function that describes the relationship between the length of the tire footprint and the tire pressure.
  • the correlation function may be a linear or a non-linear correlation function.
  • correlation coefficients which are dependent on the wheel load and, if applicable, the tire type and which are calculated, for example, beforehand and then stored for later use, can be used.
  • a wheel load dependent correlation function With a wheel load dependent correlation function, a relationship between the length of the. Can be easily and with sufficient accuracy
  • Tire contact patch and the inflation pressure of the tire are produced.
  • the method includes evaluating the time course of an output signal of at least one force sensor beam overrun by a tire of the vehicle to determine the length of the vehicle
  • the method may include analyzing significant time points in the waveform and determining the vehicle speed and the length of the vehicle
  • the method includes evaluating the timing of an output of at least one force sensor beam overrun by a tire of the vehicle to determine the wheel load of the wheel.
  • the method may include analyzing significant times and force signals in the waveform and using them to determine the wheel load. In this way, the wheel load of the wheel can be reliably determined.
  • the method includes measuring the tread depth of the tire and taking it into account when calculating the length of the tire footprint.
  • the accuracy of the measurement can be increased because errors resulting from deviations of the tread depth from a predetermined value can be avoided or at least reduced.
  • the method includes the lengths of
  • Figures 1 a and 1 b show the dependence of the length of the tire contact patch from the tire inflation pressure and the wheel load for two different types of tires at three different wheel loads.
  • Figures 2a and 2b show the relationships between the tire pressure and the length of the tire footprint for two different wheel loads for different tire types and tire dimensions.
  • Figures 3a and 3b show the recommended tire pressure of vehicles of different car vehicle classes for different loading conditions.
  • FIG. 3c shows a classifier with four state classes.
  • Figure 4 shows a schematic representation of an embodiment of a device for testing the tire inflation pressure.
  • FIG. 5 shows an exemplary embodiment of an overflow channel with integrated testing device.
  • FIG. 6 shows a test cover of an overflow channel in the top view.
  • FIGS. 7a and 7b show a schematic representation of a measuring arrangement according to the invention with a wheel rolling from left to right over a force sensor bar.
  • FIG. 8 shows two curves of the signal of the measured force as a function of time during rolling of a vehicle wheel via a force sensor bar.
  • FIG. 9 describes the analysis of a signal course, as shown in FIG.
  • Figure 10 shows the relative change in the length of the tire footprint at maximum allowable tread wear with respect to a new tire as a function of tire inflation pressure.
  • Figure 1 1 shows the tire inflation pressure as a function of the length of
  • Tire contact patch for a new tire and for a tire with a maximum permitted worn tire tread It is known that the length L of the tire footprint of a tire 2 is dependent on the tire inflation pressure p of the tire 2 and the wheel load F resulting from the current load condition of the motor vehicle.
  • the characteristic of this dependency varies between different tire types or types.
  • FIGS. 1 a and 1 b show this dependency by way of example for two different tire types ("165/70 R 14" and "225/55 R 17 Runfiat") for three different wheel loads F of 2000 N, 2500 N and 3000 N, respectively. Looking at the different tire types with the same wheel load F, a set of curves results, which can be approximated by a suitable correlation function.
  • FIGS. 2a and 2b The relationships between the tire pressure p and the length L of the tire contact surface for wheel loads F of 3500 N (FIG. 2a) and 4000 N (FIG. 2b) are shown by way of example for different tire types and tire dimensions in FIGS. 2a and 2b.
  • FIGS. 3a and 3b show the results for the front axle (FIG. 3a) and rear axle (FIG. 3b).
  • FIGS. 3a and 3b show the results for the front axle (FIG. 3a) and rear axle (FIG. 3b).
  • optimum tire inflation pressure is not exceeded by more than 12% below and not more than 18%, a fuel consumption of less than 1% and a tire life of more than 95% can be expected. If the tire pressure shows greater deviations from the optimum value, a disproportionately higher fuel consumption and a disproportionately reduced service life are the result.
  • FIGS. 3a and 3b the corresponding boundary lines for the pressure deviations described and which can be justified for practical reasons are shown as solid lines above and below the correlation function (dashed line).
  • Tire pressure p and wheel load F represent two dimensions of the condition classifier.
  • Tire contact patch is determined by analyzing the signals of the load beam 3 and then the tire pressure p with the corresponding, of the wheel load dependent correlation coefficients A, and B, from the length L of the
  • the relevant wheel 2 can then be associated with these two parameters of a state condition Z, the tire pressure p.
  • FIG. 3c shows by way of example a classifier with the described four status classes Z1, Z2, Z3, Z4 for a passenger car. It is also possible to define the state classes Z1, Z2, Z3, Z4 differently and / or to reduce or increase their number. For example, trucks and buses are specific
  • FIG. 4 shows a possible embodiment of a device 1 for testing the
  • a complete device 1 includes at least two force sensor beam 3, one for each side of the vehicle, each with a in the direction of travel R of the motor vehicle extending width b.
  • the force sensor bars 3 are connected via electrical connection cables 9 or wirelessly to a measuring and evaluation unit 4.
  • the measuring and evaluation unit 4 is via electrical connection cable 9 or wirelessly connected to a display unit 6 and optionally to a server 8.
  • the width b of the force sensor beam 3 in the direction of travel R and the measuring frequency f m of the measuring and evaluation unit 4 is known.
  • a table with the wheel load-dependent correlation coefficients Ai, Bi described above is stored in the measuring and evaluation unit 4.
  • the measuring and evaluation unit 4 is designed for the precise detection and storage of the signals which are emitted by the force sensor bars 3 during each passage of a tire 2.
  • the measuring and evaluation unit 4 is equipped with a computer unit of a memory unit and an evaluation software to perform an analysis of the force waveforms, a check of the plausibility of the measurement results, a calculation of the vehicle speed v, the wheel load F, the length L of
  • Tire bearing surface and the tire pressure p of each tire 2 an evaluation of the relative deviation of the lengths L of the tire contact patch or the tire inflation pressures p of the tires 2, which are mounted on a common axis, and finally a classification of the tire inflation pressure p in predefined condition classes Z1, Z2 , Z3, Z4 as a final condition assessment.
  • the measuring and evaluation unit 4 also controls the display unit 6, which is provided for outputting the test results, and optionally the transmission of the test results to a higher-order server 8.
  • Tire bearing surface and the wheel load F is possible, is defined by the measuring frequency f m , the crossing speed v and the width b of the load beam.
  • the width b of the load bar should be greater than 70 mm.
  • the measuring and evaluation unit 4 can be equipped with a plausibility algorithm, which uses the time profile of the output data of the force sensor bars 3 to distinguish between a person and a vehicle and thus avoids erroneous measurement results.
  • the described device 1 is extended by an additional sensor or contact switch 10. This additional sensor 10 is suitable for detecting a vehicle approaching the device 1.
  • the additional sensor or contact switch 10 is connected to the measuring and evaluation unit 4 and triggers the start of the measuring and evaluation unit 4 shortly before the passage of a vehicle via the device 1.
  • a device 20 for measuring the tread depth of the tire 2 is arranged in each case.
  • the 20 for measuring the tread depth can also be arranged in the direction of travel R in front of the force sensor beam 3 and are optional, d. not absolutely necessary for the realization of the method according to the invention for determining the tire inflation pressure.
  • the use of the results of measuring the tread depth to improve the measurement results for the tire inflation pressure will be described below.
  • the device 1 can be conveniently integrated into a crossover channel 12, as is known and proven from road construction.
  • FIG. 5 shows an exemplary embodiment with such an overflow channel 12 in cross section.
  • FIG. 6 shows a special cover 14 for an overflow channel 12 with an integrated arrangement of a force sensor beam 3 for measuring the length L of the tire contact patch and the wheel load on a vehicle side in the plan view.
  • the force sensor bars 3 are each in a recess of the lid 14 of
  • Overflow channel 12 mounted so that their surface depending on the embodiment of the force sensor beam 3, if necessary, only after the completion of the increase in force flush with the upper edge of the lid 14 and thus to the road surface.
  • the gap between the lid 14 and the force sensor bar 3 is circumferentially filled with a suitable elastomer 16 with sufficient thickness to permanently prevent the ingress of moisture, dust and coarse dirt. It is advantageous to provide a positive connection between the recess in the cover 14 and the elastomer 16 and between the elastomer 16 and the force sensor bar 3.
  • the lid 14 and the force sensor bar 3 may be provided with a corresponding shape (e.g., groove or grooves).
  • the physical properties and the layer thickness of the elastomer 16 are to be dimensioned so that the release force of the force sensor beam 3 sufficient is small, in order to ensure reliable triggering of the force sensor beam 3 even in small and light vehicles with low wheel load.
  • the physical properties of the elastomer 16 could be considered in the algorithm for determining the length L of the tire footprint and the wheel load F with a correction term.
  • a calibration of the force sensor beam 3 at the end of the manufacturing process can be performed.
  • the result of the calibration is then stored for each connected force sensor bar 3 in the measuring and evaluation unit 4 and taken into account in the later analysis of the measured force signal curves.
  • the device 20 for measuring the tread depth of the tire 2 is arranged.
  • Each recess in the lid 14 is provided with an aperture 18 (e.g., a bore) for passing the electrical connection cables 9 from the force sensor bar 3 to the measurement and evaluation unit 4.
  • This can also be integrated in the overflow channel 12.
  • An assembly of the measuring and evaluation unit 4 on the side wall 13 of the overflow channel 12 protects the measuring and evaluation unit 4, for example. backwater accumulating at the bottom of the overflow channel 12.
  • FIGS. 7a and 7b show a schematic representation of a measuring arrangement according to the invention with a wheel or tire 2 rolling from left to right over the force sensor bar 3.
  • the tire 2 touches for the last time with its tire footprint the entire force sensor beam 3 and at time t4 the trailing edge of the tire footprint touches the last time the tire contact patch Force sensor bar 3.
  • FIG. 8 shows by way of example two curves of the signal for the measured force (y axis) as a function of time (x axis) during rolling of a vehicle wheel 2 via a force sensor bar 3, wherein different tire inflation pressures are used. tire p 2 different lengths L of the tire footprint result.
  • the signal profile is analyzed with regard to significant points in time.
  • a first time measurement takes place.
  • a second time measurement follows when the force curve at time t2 in a constant, maximum force F max passes, ie when the tire 2 has covered the path of the beam width b and rests on the entire width b of the force sensor beam 3 on this.
  • time t3 Further time measurements are taken when the rear region of the tire contact patch leaves the force sensor beam 3 (time t3), recognizable at the transition from the constant force to the force drop Fr 2 , and when the tire 2 touches the force sensor beam 3 for the last time (time t4) and the measured Force F is again equal to the initial value measured before the tire 2 first touched the force sensor beam 3 (t ⁇ t1).
  • Nr-1, Nm, Nr 2 of the measured values between the previously identified times t1, t2, t3, t4 can be automatically determined.
  • Nr- 1 and Nr 2 indicate the number of measured values during the force increase (t1 ⁇ t ⁇ t2) or during the force drop (t3 ⁇ t ⁇ t4).
  • these values can be used to calculate the pass speed v, the length L R of the tire contact patch and the wheel load F R :
  • No. 2 can be used instead of Nr- ⁇ . If the values for v, L R and F R are calculated both from Nr- 1 and from No. 2 , an over-determination results. Such over-determination offers the possibility to increase the accuracy. In addition, the over-determination offers the possibility to correct the results, for example, by recognizing and taking into account possible speed changes by accelerating or braking when passing over the force sensor beam 3, whereby the accuracy is also increased.
  • the measurement with a corresponding message to the driver can be declared invalid if the changes in speed exceed a predetermined limit and meaningful evaluation of the measurement results is no longer possible.
  • the vehicle first travels with the front tire 2 and then with the rear tire 2 via the force sensor beam 3.
  • the lengths L of the tire footprints and the wheel loads F of all wheels 2 of a vehicle can be determined almost simultaneously.
  • the corresponding correlation coefficients A and B can be taken and with these correlation coefficients and the tire contact patch length L R determined as described above the tire pressure p r of the wheel 2 Approximate:
  • the correlation coefficients A, and B are determined by interpolation between the adjacent correlation coefficients A n and A ( n + i ) and B n and B (n + 1) determined.
  • the correlation coefficients of several adjacent wheel load stages eg A (n- i ) , A n , A (n + 1) and A (n + 2) as well as B (n-1) , B n , B can also be included in a nonlinear interpolation process 5 (n + 1) and B (n + 2) are included in the interpolation process.
  • the tire pressure p With the tire pressure p R approximately calculated in this way and the wheel load F R approximately determined by means of a condition classifier previously described in connection with FIG. 3 c, the tire pressure p can be evaluated and evaluated by the measuring system in the sense of a diagnosis.
  • FIG. 10 shows the relative change AL (y-axis) of the length of the tire contact patch at maximum permissible tire wear (minimum permissible tread depth) relative to the new tire as a function of the tire inflation pressure p (x-axis).
  • the relative change AL in the length of the tire contact patch is shown here as the average of several different tires 2 and additionally as an average of a plurality of wheel load stages.
  • the averaging of the wheel load stages was chosen because the influence of the wheel load on the change AL in the length of the tire contact patch is significantly less than the influence of the tire pressure p.
  • FIG. 10 therefore, the dominant dependence of the wear-related change AL on the length of the tire contact patch from the tire pressure p is shown.
  • the length L of the tire footprint is affected up to 10% of the tread depth or tire wear.
  • FIG. 10 shows that the accuracy of the previously described indirect tire pressure test can be considerably improved by taking account of the tread depth.
  • FIG. 11 illustrates this potential for improvement using the example of a tire under examination. In FIG. 11, with the wheel load F remaining the tire inflation pressure p (y-axis) as a function of the length L of the tire contact surface (x-axis) for a new tire (right curve) and a tire worn to the permissibility limit (left) Curve).
  • the approximate calculation of the tire pressure p from the measured length L of the tire footprint and wheel load F would, in the present example, result in a tire pressure p inflated by 0.2 to 0.5 bar using the correlation coefficients of a new tire for a worn tire. This can be avoided by measuring the tire tread according to the invention and correcting the measured length L of the tire footprint based on the measured tire tread.
  • An extended test method therefore additionally includes measuring the tread depth on each tire.
  • a known profile depth measuring device is used, which as such is not the subject of the present invention.
  • the measured length L of the tire footprint is corrected with the measured tread depth, and the previously described approximate calculation of the tire pressure p is performed from the corrected length of the tire footprint.
  • This step comprises the following sub-steps, the tire pressure p R calculated in the previous method according to formula (5) being designated as the provisional tire pressure p RV :
  • a wear-related change dL length L of the tire contact patch is calculated.
  • the statistical relationship between the tire pressure p and a mean change dL length L of the tire contact patch per mm profile wear is used in the form of a correlation function. This relationship can be derived from the data of the relationship shown in FIG.
  • the corrected length L RK of the tire contact patch is calculated from the measured length L R of the tire contact patch, the length correction dL and the measured tread depth T R as follows:
  • T max is the maximum tread depth of a new tire. Again, summer and winter tires usually have different values to use.
  • the limitation to new tires on the one hand reduces the effort required to determine the wheel load tables and on the other hand contributes to an improvement in the accuracy of the approximately calculated tire inflation pressure.
  • Another test criterion for the tire inflation pressure p represents the demand of the tire and vehicle manufacturers that the inflation pressures p of all tires 2 must be the same on one axle, whereas the inflation pressures p of the tires 2 between the front and rear axles may well differ. Since tire replacement always involves the use of tires 2 of the same type during vehicle use, the measurement of the length L of the tire footprint or the approximately calculated tire inflation pressures p gives an additional possibility of differences in the tire inflation pressure p between the left and the right tire 2 of an axle with relatively high accuracy.
  • Tire contact areas of the two tires 2 mounted on an axle or the relative difference ⁇ between the two tire inflation pressures p of the tires 2 of an axle must not exceed a defined limit of x% of the smaller of the two values.
  • this limit can also refer to the larger of the two values or to the mean.
  • a method for the indirect testing of the tire pressure on a vehicle axle comprises in the extended variant the following method steps:
  • Classifier for one of, for example, four state classes Z1, Z2, Z3, Z4 and thus evaluation of the tire pressure p RK of each individual wheel 2.
  • the method steps for a two-axle vehicle include the above-described method steps 1 to 8 for the front axle and immediately thereafter the same method steps 1 to 8 for the rear axle.
  • the process steps 9 and 10 are performed simultaneously for all wheels of the vehicle.
  • the profile depth and / or a traffic light color coupled to the evaluation of the tread depth for each tire can also be displayed on the display unit.
  • the evaluation of the tread depth is carried out with the legally prescribed minimum tread depth and a defined value for the warning of heavily worn tires with only a small remaining service life. If the measured tread depth falls below the warning value, then the traffic light color "yellow”, if the minimum profile depth falls below the traffic light color "red” and otherwise the traffic light color "green”.
  • step 1 If the method is carried out without the profile depth correction, the detection and storage of the tread depth and step 6 "Correcting the length L of the tire contact patch" are omitted in step 1.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Tires In General (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

Eine Vorrichtung (1) zum Prüfen des Fülldrucks (p) in einem Reifen (2) eines über eine Messplatzebene rollenden Fahrzeugs weist wenigstens einen quer zur Laufrichtung des Reifens (2) ausgerichteten Kraftsensorbalken (3) und eine Auswerteeinheit (4)auf. Der Kraftsensorbalken (3) ist ausgebildet, ein Aus- gangssignal an die Auswerteeinheit (4) auszugeben, das eine Funktion der ins- gesamt auf den Kraftsensorbalken (3) einwirkenden Last ist; und die Auswerte- einheit (4) ist ausgebildet, um aus dem zeitlichen Verlauf eines Ausgangssignals des Kraftsensorbalkens (3), das dieser beim Überrollen mit dem Reifen (2) an die Auswerteeinheit (4) ausgibt, auf den Fülldruck (p) in dem Reifen (2) zu schließen.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren und Vorrichtung zur Reifendruckprüfung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und einer Vorrichtung zum Prüfen des Fülldrucks in einem Reifen eines Fahrzeugs, insbesondere eines rollenden Fahrzeugs.
Stand der Technik
Der Reifenfülldruck eines Kraftfahrzeuges ist für die Sicherheit im Straßenverkehr, für den Komfort und das Fahrverhalten des Fahrzeugs, für den Kraftstoffverbrauch und für den Reifenverschleiß von großer Bedeutung. Ein nicht den Belastungen angepasster Reifenfülldruck kann den Geradeauslauf und die Fahrstabilität und damit die Sicherheit des Fahrzeugs erheblich beeinträchtigen, einen spürbaren Kraftstoffmehrverbrauch verursachen und zu einer deutlichen Verkürzung der Nutzungsdauer der Reifen führen.
Daher ist die Prüfung des Reifenfülldrucks fester Bestandteil des turnusmäßigen Kraftfahrzeug-Service. Diese unterliegen inzwischen einem sehr großen Zeitintervall. Der Reifenfülldruck sollte jedoch regelmäßig ca. alle 2 Wochen und zusätzlich bei besonderen Belastungen wie einer langen Reise mit hoher Geschwindigkeit und/oder schwerem Gepäck kontrolliert werden.
Die Kontrolle des Reifenfülldrucks obliegt der Disziplin des Fahrzeugführers. Gegenwärtig ist eine manuelle Prüfung des Reifenfülldrucks an Tankstellen und in Werkstätten möglich, dies ist jedoch umständlich.
Aus diesen Gründen findet die von den Reifen herstel lern empfohlene Kontrolle des Reifenfülldrucks oft deutlich seltener oder gar nicht statt. Es wäre daher vorteilhaft, wenn der Reifenfülldruck z.B. bei der Anfahrt zu einer Tankstelle mit einer Prüfvorrichtung automatisch kontrolliert werden würde.
Aus den vergangenen Jahrzehnten sind etliche Verfahren zur Prüfung des Reifenfülldrucks bekannt. Generell lassen sich die Verfahren in Verfahren zur direkten und in Verfahren zur indirekten Reifenfülldruckprüfung einteilen, wobei unterschieden werden kann, ob die Prüfung bei stehendem oder bei rollendem Fahrzeug bzw. Reifen erfolgt.
Ein Verfahren zum Prüfen des Reifenfülldrucks mit einem zu adaptierenden Druckmessgerät ist der direkten Reifenfülldruckprüfung bei stehendem Fahrzeug zuzuordnen und zum Beispiel aus FR 2 852 907 A3 bekannt. Darüber hinaus sind auch Verfahren der direkten Reifenfülldruckprüfung bekannt, die sowohl bei stehendem als auch bei rollendem Fahrzeug ausgeführt werden. Bei diesen Verfahren sind am Ventil (JP 3 141 838 U) oder innerhalb des Reifens (DE 19 630 015 A1 ; US 2008/0133081 A1 ) ein oder mehrere Sensoren vorgesehen, die den Reifenfülldruck kontinuierlich überwachen. Wenn der Reifenfülldruck einen Schwellwert über- oder unterschreitet, wird dem Fahrzeuglenker eine Warnung angezeigt, und/oder es ertönt ein Warnsignal. Diese Sensoren sind jedoch oftmals ungenau und teuer.
Aus EP 656 269 A1 , EP 695 935 A1 und WO 2008/03441 1 A1 sind Verfahren zur indirekten Reifenfülldruckprüfung bei rollendem Fahrzeug bekannt, bei denen die Räder des Fahrzeugs über eine Kraftsensormatrix rollen.
Aus der Reifenaufstandsfläche und der Aufstandskraft der einzelnen Kraftsensoren innerhalb der Reifenkontaktfläche oder den Unterschieden der gemessenen Aufstandskraft zwischen den einzelnen Kraftsensoren, d.h. aus charakteristischen Unterschieden in der Druckverteilung innerhalb der Reifenkontaktfläche, lässt sich der Reifenfülldruck herleiten.
Kraftsensormatrizen sind jedoch zum einen teuer, weil die Sensoren über eine ausreichend große Fläche angeordnet werden müssen. Zum anderen sind sie anfällig gegen Zerstörung und Fehlmessungen, wenn sie als druckempfindliche Messfolien ausgelegt sind, da sie beim Überrollen mechanischen Querbelastungen durch Anfahren und Bremsen sowie durch den Sturz der Räder und die Vorspur der Radachse ausgesetzt sind.
Weitere Verfahren zur indirekten Reifenfülldruckprüfung bei rollendem Fahrzeug verwenden zur Erfassung der Druckverteilung in der Reifenaufstandsfläche (Latschfläche) anstatt einer Kraftsensormatrix eine Zeilenanordnung von Kraftsensoren. Die Zeile ist so dimensioniert, dass die Breite der
Reifenaufstandsflache (Latschbreite) erfasst werden kann. Die weiterhin zur Ermittlung der Reifenaufstandsflache notwendige Länge der Reifenaufstandsfläche (Latschlänge) erfordert zusätzlich die Bestimmung der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges. In US 5 396 817 wird die Geschwindigkeit aus dem Anstieg und dem Abfall des Signals bestimmt, das erzeugt wird, während der Reifen über die Kraftsensorzeile rollt. In EP 892 259 A1 ist in Fahrtrichtung vor der Kraftsensorzeile eine Kontaktschiene angeordnet, um im Zusammenwirken mit der Kraftsensorzeile die Fahrgeschwindigkeit zu ermitteln.
Die zuvor beschriebenen Verfahren mit Kraftsensormatrizen und Kraftsensorzeilen haben bisher keine breite Anwendung erfahren, da die Systeme sehr komplex sind und wegen der großen Datenmenge einer aufwändigen elektronischen Auswerte- und Recheneinheit bedürfen.
Ein Verfahren zur indirekten Reifenfülldruckprüfung bei rollendem Fahrzeug unter Verwendung einzelner Kraftsensoren ist aus WO 1998/052008 A1 bekannt. Bei diesem Verfahren überrollt das Rad zwei piezoelektrische Sensorkabel mit bekanntem Abstand. Piezoelektrische Sensoren erzeugen aufgrund einer auf sie wirkenden Kraft eine Spannung. Die Wellenform des Spannungssignals bei der Überfahrt weist eine vom Reifenluftdruck abhängige Charakteristik auf, die zusätzlich von der Radlast des Kraftfahrzeugs und von der Geschwindigkeit der Überfahrt abhängig ist. Das Verfahren sieht vor, die Geschwindigkeit aus dem bekannten Abstand der beiden Sensorkabel zu bestimmen, die Radlast aus der Amplitude des Spannungssignals abzuschätzen und entsprechende Korrekturen anzubringen, die in einer Datenbank abgelegt sind.
Weiterhin ist auch die optische Erfassung der Kontaktfläche bekannt:
DE 197 05 047 A1 offenbart ein Verfahren zur Messung der Profiltiefe eines Reifens, bei dem das Reifenprofil mit Laserlicht beaufschlagt wird.
US 2009/0290757 offenbart ein Verfahren, bei dem aus Bilddaten eines Objektes ein dreidimensionales Profil des Objektes erzeugt und das dreidimensionale Profil des Objektes analysiert wird, um Anomalien des Objektes zu erkennen. Bei dem in EP 1 305 590 A1 beschriebenen Verfahren rollt ein Reifen über eine Glasplatte und eine Kamera unterhalb der Glasplatte zeichnet Bilder des Reifens auf. Diese Anordnung ist wegen Verschleiß, Verschmutzung und Gefahr der Beschädigung der Glasplatte für den Einsatz im rauen Umfeld des Straßenverkehrs nicht gut geeignet sondern eher dem Laborbetrieb vorbehalten.
Es besteht somit nach wie vor der Bedarf nach einem robusten, einfach und kostengünstig durchführbaren Verfahren zur indirekten Reifenfülldruckprüfung bei rollendem Fahrzeug und einer Vorrichtung, die zur Durchführung eines solchen Verfahrens ausgebildet ist.
Offenbarung der Erfindung
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Prüfen des Reifenfülldrucks eines rollenden Fahrzeugs umfasst die Schritte, die Länge der Reifenaufstandsfläche in Fahrtrichtung zu bestimmen, die Radlast des zu überprüfenden Reifens zu bestimmen und aus der Länge der Reifenaufstandsfläche und der Radlast auf den Reifenfülldruck zu schließen.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Prüfen des Reifenfülldrucks eines über eine Messplatzebene rollenden Fahrzeugs weist wenigstens einen quer zur Laufrichtung des Reifens ausgerichteten Kraftsensorbalken und eine Auswerteeinheit auf. Der Kraftsensorbalken gibt ein Signal aus, das eine Funktion der auf den Kraftsensorbalken insgesamt einwirkenden Last ist. Die Auswerteeinheit ist ausgebildet, um aus dem Signalverlauf des Ausgangssignals des Kraftsensorbalkens, das dieser beim Überrollen mit dem Reifen an die Auswerteeinheit ausgibt, auf den Reifenfülldruck zu schließen.
Das Verfahren und die Vorrichtung sind geeignet, um in Bereichen mit geringen Fahrgeschwindigkeiten von Kraftfahrzeugen, wie z.B. an Einfahrten zu Tankstellen, Werkstätten oder Parkplätzen, eine Prüfung des Reifenfülldrucks durchzuführen und unmittelbar einen entsprechenden Hinweis, z.B. durch eine mehrfarbige Ampel, an den Kraftfahrzeugführer zu geben. Die Erfindung stellt durch eine Messung am rollenden Fahrzeug bzw. Rad eine breit einsetzbare und für den Fahrer komfortable Lösung zur Verfügung. Durch das Bestimmen der Radlast kann der Einfluss der Radlast auf die Reifenaufstandsfläche berücksichtigt wer- den, und Fehler bei der Bestimmung des Reifenfülldrucks, die sich aus Änderungen der Radlast ergeben, können vermieden oder zumindest reduziert werden. Der Reifenfülldruck kann so mit hoher Genauigkeit bestimmt werden.
Da der Kraftsensorbalken so ausgebildet ist, dass er ein einziges (Gesamt- )Signal ausgibt, das eine Funktion der insgesamt auf den Kraftsensorbalken einwirkenden Last ist, und der Kraftsensorbalken insbesondere keine Matrixstruktur aufweist, die ausgebildet ist, um den Verlauf der Last über die Breite des Reifens zu messen, ist der Kraftsensorbalken robuster und einfacher und damit kostengünstiger herstellbar als die bisher verwendeten Kraftsensorzeilen oder - matrizen.
Die Erfindung stellt daher eine kostengünstige und robuste Lösung zur Verfügung, die auch unter rauen Prüfbedingungen eingesetzt werden kann. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann in die Fahrbahn oder in eine flache Überfahrschwelle, die auf der Fahrbahn angeordnet ist, eingebaut werden. Die Erfindung weist dabei eine ausreichend hohe Genauigkeit zur indirekten Prüfung des Reifenfülldrucks am rollenden Fahrzeug auf.
In einer Ausführungsform schließt das Verfahren ein, zu bestimmen, ob sich der Reifenfülldruck in einem vorgegebenen Bereich befindet. Reifen mit zu geringem Reifenfülldruck (sicherheitsrelevant!) können so mit hoher Wahrscheinlichkeit erkannt werden.
In einer Ausführungsform schließt das Verfahren ein, den Reifenfülldruck zu bestimmen. Der Reifenfülldruck kann so für den Fahrer einfach und bequem bestimmt werden.
In einer Ausführungsform schließt das Verfahren ein, eine von der Radlast abhängige Korrelationsfunktion, welche die Abhängigkeit zwischen der Länge der Reifenaufstandsfläche und dem Reifendruck beschreibt, zu verwenden. Die Korrelationsfunktion kann eine lineare oder eine nicht-lineare Korrelationsfunktion sein. Es können insbesondere von der Radlast und ggf. dem Reifentyp abhängige Korrelationskoeffizienten, die beispielsweise zuvor berechnet und dann zur späteren Verwendung gespeichert werden, verwendet werden. Mit einer von der Radlast abhängigen Korrelationsfunktion kann auf einfache Weise und mit ausreichender Genauigkeit eine Beziehung zwischen der Länge der
Reifenaufstandsfläche und dem Fülldruck des Reifens hergestellt werden. In einer Ausführungsform schließt das Verfahren ein, den zeitlichen Verlauf eines Ausgangssignals wenigstens eines Kraftsensorbalkens, der von einem Reifen des Fahrzeugs überrollt wird, auszuwerten, um die Länge der
Reifenaufstandsfläche in Fahrtrichtung zu bestimmen. Insbesondere kann das Verfahren einschließen, markante Zeitpunkte im Signalverlauf zu analysieren und zur Bestimmung der Fahrgeschwindigkeit und der Länge der
Reifenaufstandsfläche zu verwenden. Auf diese Weise kann die Länge der Reifenaufstandsfläche zuverlässig bestimmt werden.
In einer Ausführungsform schließt das Verfahren ein, den zeitlichen Verlauf eines Ausgangssignals wenigstens eines Kraftsensorbalkens, der von einem Reifen des Fahrzeugs überrollt wird, auszuwerten, um die Radlast des Rades zu bestimmen. Insbesondere kann das Verfahren einschließen, markante Zeitpunkte und Kraftsignale im Signalverlauf zu analysieren und zur Bestimmung der Radlast zu verwenden. Auf diese Weise kann die Radlast des Rades zuverlässig bestimmt werden.
In einer Ausführungsform schließt das Verfahren ein, die Profiltiefe des Reifens zu messen und bei der Berechnung der Länge der Reifenaufstandsfläche zu berücksichtigen. Durch Messen und Berücksichtigen der aktuellen Profiltiefe des Reifens kann die Genauigkeit der Messung erhöht werden, da Fehler, die sich aus Abweichungen der Profiltiefe von einem vorgegebenen Wert ergeben, vermieden oder zumindest reduziert werden können.
In einer Ausführungsform schließt das Verfahren ein, die Längen der
Reifenaufstandsflächen oder näherungsweise bestimmten Reifenfülldrücke von wenigstens zwei Reifen, insbesondere von Reifen, die auf einer gemeinsamen Achse montiert sind, miteinander zu vergleichen. Auf diese Weise kann die Gleichheit des Reifenfülldrucks mehrerer Reifen, insbesondere von mehreren Reifen, die auf einer gemeinsamen Achse montiert sind, überprüft und die Zuverlässigkeit der Messung erhöht werden.
Figurenbeschreibung
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren beschrieben: Die Figuren 1 a und 1 b zeigen die Abhängigkeit der Länge der Reifenaufstandsfläche vom Reifenfülldruck und der Radlast für zwei verschiedene Reifentypen bei jeweils drei verschiedenen Radlasten.
Die Figuren 2a und 2b zeigen die Zusammenhänge zwischen dem Reifendruck und der Länge der Reifenaufstandsfläche für zwei verschiedene Radlasten für verschiedene Reifentypen und Reifenabmessungen.
Die Figuren 3a und 3b zeigen den empfohlenen Reifendruck von Fahrzeugen unterschiedlicher PKW-Fahrzeugklassen für unterschiedliche Beladungszustände.
Figur 3c zeigt einen Klassifikator mit vier Zustandskiassen.
Figur 4 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Prüfung des Reifenfülldrucks.
Figur 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Überfahrrinne mit integrierter Prüfvorrichtung.
Figur 6 zeigt einen Prüfdeckel einer Überfahrrinne in der Aufsicht.
Die Figuren 7a und 7b zeigen eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Messanordnung mit einem von links nach rechts über einen Kraftsensorbalken rollenden Rad.
Figur 8 zeigt zwei Verläufe des Signals der gemessenen Kraft als Funktion der Zeit beim Rollen eines Fahrzeugrades über einen Kraftsensorbalken.
Figur 9 beschreibt die Analyse eines Signalverlaufs, wie er in der Figur 8 gezeigt ist.
Figur 10 zeigt die relative Änderung der Länge der Reifenaufstandsfläche bei maximal zulässigem Reifenprofilverschleiß in Bezug auf einen neuen Reifen als Funktion des Reifenfülldrucks.
Figur 1 1 zeigt den Reifenfülldruck als Funktion der Länge der
Reifenaufstandsfläche für einen neuen Reifen und für einen Reifen mit maximal zulässig verschlissenem Reifenprofil. Es ist bekannt, dass die Länge L der Reifenaufstandsfläche eines Reifens 2 vom Reifenfülldruck p des Reifens 2 und der Radlast F, die sich aus dem aktuellen Beladungszustand des Kraftfahrzeugs ergibt, abhängig ist. Die Charakteristik dieser Abhängigkeit variiert zwischen unterschiedlichen Reifentypen bzw. - bauarten. Die Figuren 1 a und 1 b zeigen diese Abhängigkeit beispielhaft für zwei verschiedene Reifentypen („165/70 R 14" und„225/55 R 17 Runfiat") bei jeweils drei verschiedenen Radlasten F von 2000 N, 2500 N bzw. 3000 N. Betrachtet man die unterschiedlichen Reifentypen bei gleicher Radlast F, so ergibt sich eine Kurvenschar, die man durch eine geeignete Korrelationsfunktion approximieren kann.
In den Figuren 2a und 2b sind die Zusammenhänge zwischen dem Reifendruck p und der Länge L der Reifenaufstandsfläche für Radlasten F von 3500 N (Fig. 2a) bzw. 4000 N (Fig. 2b) beispielhaft für verschiedene Reifentypen und Reifenabmessungen dargestellt.
Für unterschiedliche Radlasten F erhält man so für die indirekte Berechnung des Reifendrucks p aus der gemessenen Länge L der Reifenaufstandsfläche verschiedene Korrelationsfunktionen. Wird beispielsweise eine lineare Korrelationsfunktion verwendet, stehen für eine konkret gemessene Radlast FR zur Berechnung der Reifendrucks pR aus der gemessenen Länge LR der
Reifenaufstandsfläche die Korrelationskoeffizienten und B, zur Verfügung:
Man kann nun für mehrere Radlaststufen FRi, die z.B. einen Abstand von 250 N oder 500 N voneinander haben, die Korrelationskoeffizienten A und B, bestim- men und in einer Radlast-Tabelle ablegen. Unter Verwendung der Korrelationskoeffizienten A und B, kann man dann für jedes Rad 2 eines Kraftfahrzeuges durch Messen der Radlast F und der Länge L der Reifenaufstandsfläche den Reifendruck p näherungsweise bestimmen. Bei einer manuellen Prüfung des Reifendrucks p, z.B. an einer Tankstelle, erfolgt die Bewertung der gemessenen Druckwerte durch Vergleichen mit den für das jeweilige Fahrzeug für die Räder 2 an der Vorderachse und an der Hinterachse vom Fahrzeughersteller vorgegebenen Reifendrücken popt. Dabei wird in der Re- gel zwischen einem teilbeladenen und einem vollbeladenen Fahrzeug unterschieden. Diese Angaben sind z.B. auf einem Aufkleber, der im Tankdeckel des Kraftfahrzeugs angebracht ist, enthalten. Einem automatischen Messsystem stehen diese fahrzeugspezifischen Informationen für die Bewertung des Reifendrucks p nicht zur Verfügung, und eine allgemein gültige Methode für eine fahrzeugunabhängige Bewertung des Reifendrucks p war bisher nicht bekannt. Um eine allgemein gültige Methode für eine fahrzeugunabhängige Bewertung des Reifendrucks p zu schaffen, haben die Erfinder ein breites Spektrum von Fahrzeugen unterschiedlicher PKW-Fahrzeugklassen bei unterschiedlichen Be- ladungszuständen hinsichtlich des empfohlenen Reifendrucks p analysiert. Die Figuren 3a und 3b zeigen die Ergebnisse für die Vorderachse (Fig. 3a) bzw. Hin- terachse (Fig. 3b). Durch eine statistische Datenanalyse wurde eine lineare Korrelationsfunktion zwischen dem empfohlenen Reifendruck popt und der Radlast F erhalten. Diese Korrelationsfunktion ist in den Figuren 3a und 3b jeweils als Strich-Punkt-Linie dargestellt. Aus den technischen Hinweisen der Reifenhersteller kann man entnehmen:
Wenn der optimale Reifenfülldruck um nicht mehr als 12% unter- und nicht mehr als 18% überschritten wird, kann mit einem Kraftstoffmehrverbrauch von weniger als 1 % und einer Reifen-Lebensdauer größer 95% gerechnet werden. Wenn der Reifendruck größere Abweichungen vom Optimalwert aufweist, sind ein überpro- portional höherer Kraftstoffverbrauch und eine überproportional verringerte Lebensdauer die Folge.
In den Figuren 3a und 3b sind die entsprechenden Grenzlinien für die beschriebenen und aus praktischen Erwägungen vertretbaren Druckabweichungen als durchgezogene Linien oberhalb und unterhalb der Korrelationsfunktion (Strich-
Punkt-Linie) eingezeichnet. Um den näherungsweise berechneten Reifendruck p allgemein gültig zu bewerten, wird im einfachsten Fall auf diesen Grenzlinien ein zweidimensionaler Zustandsklassifikator aufgebaut. Reifendruck p und Radlast F stellen zwei Dimensionen des Zustandsklassifikators dar.
In der Praxis werden für jedes Rad 2 die Radlast F und die Länge L der
Reifenaufstandsfläche mittels Analyse der Signale des Kraftmessbalkens 3 ermittelt und danach wird der Reifendruck p mit den entsprechenden, von der Radlast abhängigen Korrelationskoeffizienten A, und B, aus der Länge L der
Reifenaufstandsfläche berechnet. Mit Hilfe des Klassifikators kann dann das betreffende Rad 2 mit diesen zwei Parametern einer Zustandskiasse Z, des Reifendrucks p zugeordnet werden.
Beispielsweise werden vier Zustandskiassen eingeführt, deren Bezeichnung auch als Handlungsanweisung an den Fahrer formuliert ist:
Z1 : Reifenfülldruck erhöhen - Sicherheitsrisiko: Ampelfarbe Rot
Z2: Reifenfülldruck prüfen - Erhöhter Kraftstoffverbrauch: Ampelfarbe Gelb Z3: Reifenfülldruck in Ordnung: Ampelfarbe Grün
Z4: Reifenfülldruck prüfen - Erhöhter Reifenverschleiß: Ampelfarbe Gelb
Figur 3c zeigt beispielhaft einen Klassifikator mit den beschriebenen vier Zu- standsklassen Z1 , Z2, Z3, Z4 für einen PKW. Es ist auch möglich, die Zustands- klassen Z1 , Z2, Z3, Z4 anders zu definieren und/oder deren Anzahl zu verringern oder zu erhöhen. Beispielsweise sind für LKW und Busse spezifische
Klassifikatoren vorzusehen. Für die Unterscheidung, ob die Klassifikatoren für PKW oder LKW und Busse zu verwenden sind, ist in der Mess- und Anzeigeeinheit 4 ein Entscheidungsalgorithmus auf Basis der gemessenen Radlasten (An- zahl und Betrag) vorhanden.
Für die Räder der Vorderachse und der Hinterachse können unterschiedliche Klassifikatoren verwendet werden. Die Entscheidung, welcher Klassifikator für welches Rad anzuwenden ist, ergibt sich aus der Reihenfolge der Überfahrt, d.h. den Rädern der ersten Überfahrt wird der Klassifikator der Vorderachse zugeordnet, den Rädern der zweiten Überfahrt der Klassifikator für die Hinterachse. Der Entscheidungsalgorithmus ist Bestandteil der Software in der Mess- und Anzeigeeinheit 4. Figur 4 zeigt eine mögliche Ausführungsform einer Vorrichtung 1 zum Prüfen des
Reifenfülldrucks p mit wenigstens einem Kraftsensorbalken 3, der in oder auf einer Fahrbahn quer zur Fahrtrichtung R des Kraftfahrzeuges bzw. Abiaufrichtung des Reifens 2 angeordnet ist. Zu einer kompletten Vorrichtung 1 gehören mindestens zwei Kraftsensorbalken 3, einer für jede Fahrzeugseite, mit jeweils einer in Fahrtrichtung R des Kraftfahrzeuges sich erstreckenden Breite b. Die Kraftsensorbalken 3 sind über elektrische Verbindungskabel 9 oder drahtlos mit einer Mess- und Auswerteeinheit 4 verbunden. Die Mess- und Auswerteeinheit 4 ist über elektrische Verbindungskabel 9 oder drahtlos mit einer Anzeigeeinheit 6 und optional mit einem Server 8 verbunden.
Die Breite b der Kraftsensorbalken 3 in Fahrtrichtung R und die Messfrequenz fm ist der Mess- und Auswerteeinheit 4 bekannt. Ebenso ist in der Mess- und Auswerteeinheit 4 eine Tabelle mit den zuvor beschriebenen radlastabhängigen Korrelationskoeffizienten Ai, Bi gespeichert. Die Mess- und Auswerteeinheit 4 ist zur präzisen Erfassung und Speicherung der Signale, die während jeder Überfahrt eines Reifens 2 über die Kraftsensorbalken 3 von diesen ausgegeben werden, ausgebildet.
Die Mess- und Auswerteeinheit 4 ist mit einer Rechnereinheit einer Speichereinheit und einer Auswertesoftware ausgestattet, um eine Analyse der Kraftsignalverläufe, eine Überprüfung der Plausibilität der Messergebnisse, eine Berechnung der Fahrgeschwindigkeit v, der Radlast F, der Länge L der
Reifenaufstandsfläche und des Reifendrucks p jedes Reifens 2, eine Bewertung der relativen Abweichung der Längen L der Reifenaufstandsflächen oder der Reifenfülldrücke p der Reifen 2, die an einer gemeinsamen Achse montiert sind, sowie schließlich eine Klassifizierung des Reifenfülldrucks p in vordefinierte Zu- standsklassen Z1 , Z2, Z3, Z4 als abschließende Zustandsbewertung durchzuführen.
Die Mess- und Auswerteeinheit 4 steuert auch die Anzeigeeinheit 6, die zur Ausgabe der Prüfergebnisse vorgesehen ist, sowie optional die Übertragung der Prüfergebnisse an einen übergeordneten Server 8.
Die Messgenauigkeit, mit der die Bestimmung der Länge L der
Reifenaufstandsfläche und der Radlast F möglich ist, wird durch die Messfrequenz fm, der Überfahrgeschwindigkeit v und der Breite b des Kraftmessbalkens definiert. Um eine ausreichend hohe Messgenauigkeit zu erreichen, sollte die Breite b des Kraftmessbalkens größer 70 mm sein.
Um Fehlmessungen durch ein zufälliges Auslösen der Kraftmessung, beispielsweise durch über die Vorrichtung 1 laufende Personen, zu verhindern, kann die Mess- und Auswerteeinheit 4 mit einem Plausibilisierungsalgorithmus ausgestattet sein, der anhand des zeitlichen Verlaufs der Ausgangsdaten der Kraftsensorbalken 3 eine Unterscheidung zwischen einer Person und einem Fahrzeug vornimmt und so fehlerhafte Messergebnisse vermeidet. In einer Ausführungsform ist die beschriebene Vorrichtung 1 um einen zusätzlichen Sensor oder Kontaktschalter 10 erweitert. Dieser zusätzliche Sensor 10 ist geeignet, ein auf die Vorrichtung 1 zufahrendes Fahrzeug zu erkennen. Der zu- sätzliche Sensor oder Kontaktschalter 10 ist mit der Mess- und Auswerteeinheit 4 verbunden und löst den Start der Mess- und Auswerteeinheit 4 kurz vor der Überfahrt eines Fahrzeuges über die Vorrichtung 1 aus.
In Fahrtrichtung R hinter den beiden Kraftsensorbalken 3 ist jeweils eine Vorrich- tung 20 zum Messen der Profiltiefe des Reifens 2 angeordnet. Die Vorrichtungen
20 zum Messen der Profiltiefe können auch in Fahrtrichtung R vor den Kraftsensorbalken 3 angeordnet sein und sind optional, d. für die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung des Reifenfülldrucks nicht zwingend erforderlich. Die Verwendung der Ergebnisse einer Messung der Profiltiefe zur Verbesserung der Messergebnisse für den Reifenfülldruck wird weiter unten beschrieben.
Die Vorrichtung 1 kann zweckmäßigerweise in eine Überfahrrinne 12 integriert sein, wie sie aus dem Straßenbau bekannt und bewährt ist. Die Figur 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einer solchen Überfahrrinne 12 im Querschnitt. Figur 6 zeigt einen speziellen Deckel 14 für eine Überfahrrinne 12 mit einer darin integrierten Anordnung eines Kraftsensorbalkens 3 zur Messung der Länge L der Reifenaufstandsfläche und der Radlast auf einer Fahrzeugseite in der Aufsicht. Die Kraftsensorbalken 3 werden jeweils in einer Aussparung des Deckels 14 der
Überfahrrinne 12 montiert, so dass ihre Oberfläche je nach Ausführungsform des Kraftsensorbalkens 3 ggf. erst nach dem Absolvieren des Kraftanstiegs bündig zur Oberkante des Deckels 14 und damit zur Fahrbahnebene ist. Der Zwischenraum zwischen dem Deckel 14 und dem Kraftsensorbalken 3 ist umlaufend mit einem geeigneten Elastomer 16 mit ausreichender Schichtdicke ausgefüllt, um das Eindringen von Nässe, Staub und grobem Schmutz dauerhaft zu verhindern. Vorteilhaft ist es, einen Formschluss zwischen der Aussparung im Deckel 14 und dem Elastomer 16 sowie zwischen Elastomer 16 und dem Kraftsensorbalken 3 vorzusehen. Dazu können der Deckel 14 und der Kraftsensorbalken 3 mit einer entsprechenden Formgebung (z.B. Nut oder Rillen) versehen sein.
Die physikalischen Eigenschaften und die Schichtdicke des Elastomers 16 sind so zu bemessen, dass die Auslösekraft des Kraftsensorbalkens 3 ausreichend klein ist, um auch bei kleinen und leichten Fahrzeugen mit geringer Radlast F ein zuverlässiges Auslösen der Kraftsensorbalken 3 zu gewährleisten. Alternativ könnten die physikalischen Eigenschaften des Elastomers 16 in dem Algorithmus zur Bestimmung der Länge L der Reifenaufstandsfläche und der Radlast F mit einem Korrekturglied berücksichtigt werden.
Dazu kann eine Kalibrierung des Kraftsensorbalkens 3 am Schluss des Fertigungsprozesses durchgeführt werden. Das Ergebnis der Kalibrierung wird dann für jeden angeschlossenen Kraftsensorbalken 3 in der Mess- und Auswerteeinheit 4 gespeichert und bei der späteren Analyse der gemessenen Kraftsignalverläufe berücksichtigt.
In Fahrtrichtung R vor oder hinter dem Kraftsensorbalken 3 ist die Vorrichtung 20 zur Messung der Profiltiefe des Reifens 2 angeordnet.
Jede Aussparung im Deckel 14 ist mit einem Durchbruch 18 (z.B. einer Bohrung) zur Durchführung der elektrischen Verbindungskabel 9 vom Kraftsensorbalken 3 zur Mess- und Auswerteeinheit 4 versehen. Diese kann ebenfalls in die Überfahrrinne 12 integriert sein. Eine Montage der Mess- und Auswerteeinheit 4 an der Seitenwand 13 der Überfahrrinne 12 schützt die Mess- und Auswerteeinheit 4 z.B. vor Stauwasser, das sich am Boden der Überfahrrinne 12 ansammelt.
Die Figuren 7a und 7b zeigen eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Messanordnung mit einem von links nach rechts über den Kraftsensorbalken 3 rollenden Rad bzw. Reifen 2.
Zum Zeitpunkt t1 berührt der Reifen 2 mit der Vorderkante seiner
Reifenaufstandsfläche zum ersten Mal den Kraftsensorbalken 3, zum Zeitpunkt t2 berührt der Reifen 2 mit seiner Reifenaufstandsfläche erstmalig den gesamten Kraftsensorbalken 3. Zum Zeitpunk t3 berührt der Reifen 2 letztmalig mit seiner Reifenaufstandsfläche den gesamten Kraftsensorbalken 3 und zum Zeitpunkt t4 berührt die Hinterkante der Reifenaufstandsfläche letztmalig den Kraftsensorbalken 3.
In Figur 8 sind beispielhaft zwei Verläufe des Signals für die gemessene Kraft (y- Achse) als Funktion der Zeit (x-Achse) beim Rollen eines Fahrzeugrades 2 über einen Kraftsensorbalken 3 dargestellt, wobei aus unterschiedlichen Reifenfülldrü- cken p des Reifens 2 unterschiedliche Längen L der Reifenaufstandsflache resultieren.
Die Auswertung eines solchen Signalverlaufs wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Figur 9 beschrieben:
In einem ersten Auswerteschritt wird der Signalverlauf im Hinblick auf markante Zeitpunkte analysiert. Wenn der Reifen zum Zeitpunkt t1 den Kraftsensorbalken 3 erstmals berührt (Beginn des Kraftanstiegs Fr-ι) erfolgt eine erste Zeitmessung. Eine zweite Zeitmessung folgt, wenn der Kraftverlauf zum Zeitpunkt t2 in eine konstante, maximale Kraft Fmax übergeht, d.h. wenn der Reifen 2 den Weg der Balkenbreite b zurückgelegt hat und über die gesamte Breite b des Kraftsensorbalkens 3 auf diesem aufliegt. Weitere Zeitmessungen werden vorgenommen, wenn der hintere Bereich der Reifenaufstandsfläche den Kraftsensorbalken 3 wieder verlässt (Zeitpunkt t3), erkennbar am Übergang von der konstanten Kraft zum Kraftabfall Fr2, und wenn der Reifen 2 den Kraftsensorbalken 3 letztmalig berührt (Zeitpunkt t4) und die gemessene Kraft F wieder gleich dem Ausgangswert ist, der gemessen worden ist, bevor der Reifen 2 den Kraftsensorbalken 3 erstmals berührt hat (t < t1 ).
Für jeden Reifen 2 ergeben sich somit vier Zeitpunkte t1 , t2, t3, t4, deren zeitlichen Abstände (Zeitdifferenzen) als Grundlage für die weiteren Berechnungen ausgewertet werden. Bereits drei Zeitpunkte t1 , t2, t3 wären für die folgende Auswertung ausreichend.
Unter der Annahme, dass die Kraftmessungen periodisch mit einer konstanten Messfrequenz fm als bekannter Zeitbasis durchgeführt werden, kann die Anzahl Nr-ι, Nm, Nr2 der Messwerte zwischen den zuvor identifizierten Zeitpunkten t1 , t2, t3, t4 automatisch ermittelt werden.
Nr-ι und Nr2 geben jeweils die Anzahl der Messwerte während des Kraftanstiegs (t1 < t < t2) bzw. während des Kraftabfalls (t3 < t < t4) an. Nm gibt die Anzahl der Messwerte bei maximaler Kraft Fmax (Anstieg ist null) an (t2 <= t <= t3).
Mit der bekannten Balkenbreite b können aus diesen Werten die Überfahrgeschwindigkeit v, die Länge LR der Reifenaufstandsfläche und die Radlast FR berechnet werden:
v = b * fm / Nn (2)
Analog kann anstelle von Nr-ι auch Nr2 verwendet werden. Werden die Werte für v, LR und FR sowohl aus Nr-ι als auch aus Nr2 berechnet, ergibt sich eine Überbestimmung. Eine solche Überbestimmung bietet die Möglichkeit, die Genauigkeit zu erhöhen. Zusätzlich bietet die Überbestimmung die Möglichkeit, die Ergebnisse zu korrigieren, etwa indem mögliche Geschwindigkeitsänderungen durch Beschleunigen oder Bremsen beim Überfahren des Kraftsensorbalkens 3 erkannt und berücksichtigt werden, wodurch ebenfalls die Genauigkeit gesteigert wird.
Zusätzlich kann die Messung mit einer entsprechenden Meldung an den Fahrzeugführer als ungültig ausgewiesen werden, wenn die Änderungen der Geschwindigkeit einen vorgegebenen Grenzwert überschreiten und eine sinnvolle Auswertung der Messergebnisse nicht mehr möglich ist.
Die obigen Berechnungsformeln (2), (3) und (4) gelten nur, solange die Breite b des Kraftsensorbalkens 3 kleiner als die Länge L der Reifenaufstandsfläche ist. Anderenfalls wird die maximale Kraft Fmax gemessen, bevor der gesamte Kraftsensorbalken 3 vollständig von der Vorderkante der Reifenaufstandsfläche des Reifens 2 überfahren worden ist, und der von dem Reifen 2 zurückgelegte Weg ist unbestimmt.
Während der Reifendruckprüfung fährt das Fahrzeug zuerst mit dem Vorderreifen 2 und dann mit dem Hinterreifen 2 über den Kraftsensorbalken 3. Damit können mit einer Vorrichtung 1 die Längen L der Reifenaufstandsflächen und die Radlasten F aller Räder 2 eines Fahrzeugs nahezu gleichzeitig bestimmt werden.
Wie bereits beschrieben, kann man für die an einem Rad 2 gemessene Radlast FR aus der Radlast-Tabelle die entsprechenden Korrelationskoeffizienten A und B, entnehmen und mit diesen Korrelationskoeffizienten und der wie zuvor beschrieben ermittelten Länge LR der Reifenaufstandsfläche den Reifendruck pr des Rades 2 näherungsweise berechnen:
PR = A * LR + B, (5) Wenn die gemessene Radlast FR zwischen zwei in der Tabelle abgelegten Radlaststufen FRn und FR(n+i) liegt, werden die Korrelationskoeffizienten A, und B, durch Interpolation zwischen den benachbarten Korrelationskoeffizienten An und A(n+i) sowie Bn und B(n+1) ermittelt. In einen nichtlinearen Interpolationsprozess 5 können alternativ auch die Korrelationskoeffizienten mehrerer benachbarter Radlaststufen, z.B. A(n-i), An, A(n+1) und A(n+2) sowie B(n-1), Bn, B(n+1) und B(n+2), in den Interpolationsprozess einbezogen werden.
Mit dem auf diese Weise näherungsweise berechneten Reifendruck pR und der 10 näherungsweise bestimmten Radlast FR kann mit Hilfe eines zuvor im Zusammenhang mit der Figur 3c beschriebenen Zustandsklassifikators der Reifendruck p vom Messsystem im Sinne einer Diagnose ausgewertet und bewertet werden.
In weitergehenden Untersuchungen an unterschiedlichen Reifentypen und Reil s fenabmessungen wurde der Einfluss der Profiltiefe auf die Länge L der
Reifenaufstandsfläche bei unterschiedlichen Reifendrücken p und Radlasten F untersucht.
Es ist festzustellen, dass sich die Länge L der Reifenaufstandsfläche mit zuneh- 20 mendem Reifenverschleiß, d.h. abnehmender Profiltiefe, bei gleichem Reifendruck p und gleicher Radlast F verringert. In Figur 10 ist die relative Änderung AL (y-Achse) der Länge der Reifenaufstandsfläche bei maximal zulässigem Reifenverschleiß (minimal zulässiger Profiltiefe) bezogen auf den Neureifen als Funktion des Reifenfülldrucks p (x-Achse) dargestellt.
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Die relative Änderung AL der Länge der Reifenaufstandsfläche wird hier als Mittelwert von mehreren unterschiedlichen Reifen 2 und zusätzlich als Mittelwert aus jeweils mehreren Radlaststufen dargestellt. Die Mittelung der Radlaststufen wurde gewählt, weil der Einfluss der Radlast auf die Änderung AL der Länge der 30 Reifenaufstandsfläche deutlich geringer als der Einfluss des Reifendrucks p ist.
In Figur 10 wird daher die dominierende Abhängigkeit der verschleißbedingten Änderung AL der Länge der Reifenaufstandsfläche vom Reifendruck p dargestellt. Demnach wird die Länge L der Reifenaufstandsfläche bis zu 10% von der 35 Profiltiefe bzw. dem Reifenverschleiß beeinflusst. Figur 10 zeigt, dass die Genauigkeit der zuvor beschriebenen indirekten Reifendruckprüfung durch eine Berücksichtigung der Profiltiefe erheblich verbessert werden kann. Figur 1 1 unterstreicht dieses Verbesserungspotenzial am Beispiel eines untersuchten Reifens. In der Figur 1 1 sind bei gleich bleibender Radlast F der Reifenfülldruck p (y-Achse) als Funktion der Länge L der Reifenaufstandsflache (x- Achse) für einen Neureifen (rechte Kurve) und einen bis an die Zulässigkeits- grenze verschlissenen Reifen (linke Kurve) dargestellt.
Die näherungsweise Berechnung des Reifendrucks p aus der gemessenen Länge L der Reifenaufstandsfläche und der Radlast F würde im vorliegenden Beispiel bei Verwendung der Korrelationskoeffizienten eines Neureifens für einen verschlissenen Reifen einen um 0,2 bis 0,5 bar überhöhten Reifendruck p ergeben. Dies kann durch die erfindungsgemäße Messung des Reifenprofils und der Korrektur der gemessenen Länge L der Reifenaufstandsfläche auf der Grundlage des gemessenen Reifenprofils vermieden werden.
Ein erweitertes Prüfverfahren umfasst daher zusätzlich die Messung der Profiltiefe an jedem Reifen. Dazu wird eine bekannte Profiltiefen-Messeinrichtung verwendet, die als solche nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist.
Als zusätzlicher Schritt wird die gemessene Länge L der Reifenaufstandsfläche mit der gemessenen Profiltiefe korrigiert und die zuvor beschriebene näherungsweise Berechnung des Reifendrucks p ausgehend von der korrigierten Länge der Reifenaufstandsfläche durchgeführt.
Dieser Schritt umfasst die folgenden Teilschritte, wobei der im bisherigen Verfahren gemäß Formel (5) berechnete Reifendruck pR als vorläufiger Reifendruck pRV bezeichnet wird:
Mit dem vorläufigen Reifendruck pRV wird eine verschleißbedingte Änderung dL Länge L der Reifenaufstandsfläche berechnet. Dazu wird der statistische Zusammenhang zwischen dem Reifendruck p und einer mittleren Änderung dL Länge L der Reifenaufstandsfläche je mm Profilverschleiß in Form einer Korrelationsfunktion genutzt. Dieser Zusammenhang lässt sich aus den Daten des in Figur 10 dargestellten Zusammenhangs ableiten.
Für PKW-Sommerreifen sieht die Korrekturrechnung beispielsweise wie folgt aus: dL = 0,3 * pRV + 0,97 (6) Für Winterreifen sind in der Regel andere Korrelationskoeffizienten zu verwenden.
Im nächsten Teilschritt wird die korrigierte Länge LRK der Reifenaufstandsfläche aus der gemessenen Länge LR der Reifenaufstandsfläche, der Längenkorrektur dL und der gemessenen Profiltiefe TR wie folgt berechnet:
LRK = LR + (Tmax— TR) * dL (7)
Dabei ist Tmax die maximale Profiltiefe eines neuen Reifens. Auch hier sind für Sommer- und Winterreifen in der Regel unterschiedliche Werte zu verwenden.
Anschließend wird der gültige Reifendruck pRK, wie zuvor beschrieben (siehe Formel (5)), mit der korrigierten Länge LRK der Reifenaufstandsfläche berechnet:
Dann wird das bisher beschriebene Verfahren fortgeführt und mit dem näherungsweise berechneten Reifendruck pRK und der näherungsweise bestimmten Radlast FR wird mit Hilfe des oben beschriebenen Zustandsklassifikators der Reifendruck im Sinne einer Diagnose vom Messsystem bewertet.
Die Erweiterung des Verfahrens um eine Profiltiefenmessung bedarf keiner Änderung des zuvor beschriebenen Zustandsklassifikators.
Für die erweiterte Variante mit Profiltiefenmessung und Korrektur der Länge der Reifenaufstandsfläche sind zur Ermittlung der Korrelationskoeffizienten A und B, zur Berechnung des Reifendrucks nur Neureifen zu verwenden. D.h. es ist in diesem Fall eine andere Radlast-Tabelle mit entsprechenden Korrelationskoeffizienten zu verwenden. Dies gilt ebenso für die Radlasttabellen für LKW und Busse.
Die Eingrenzung auf Neureifen reduziert einerseits den Aufwand zur Ermittlung der Radlast-Tabellen und trägt andererseits zu einer Verbesserung der Genauigkeit des näherungsweise berechneten Reifenfülldrucks bei. Ein weiteres Prüfkriterium für den Reifenfülldruck p stellt die Forderung der Reifen- und Fahrzeughersteller dar, dass die Fülldrücke p aller Reifen 2 einer Achse gleich sein müssen, wogegen die Fülldrücke p der Reifen 2 zwischen Vorder- und Hinterachse durchaus differieren dürfen. Da bei einem eventuellen Reifen- Wechsel währen der Fahrzeugnutzung auf einer Achse immer Reifen 2 des gleichen Typs montiert werden, ergibt sich aus der Messung der Länge L der Reifenaufstandsfläche bzw. der näherungsweise berechneten Reifenfülldrücke p eine zusätzliche Möglichkeit, Differenzen des Reifenfülldrucks p zwischen dem linken und dem rechten Reifen 2 einer Achse mit relativ hoher Genauigkeit fest- zustellen.
Bei einer solchen Relativprüfung entfällt der Bedarf einer genauen Kenntnis der Beziehung zwischen der Länge L der Reifenaufstandsfläche und dem Reifenfülldruck p. Die relative Differenz ALR zwischen den Längen L der
Reifenaufstandsflächen der beiden an einer Achse montierten Reifen 2 oder die relative Differenz Δρ zwischen den beiden Reifenfülldrücken p der Reifen 2 einer Achse darf einen definierten Grenzwert von x% des kleineren der beiden Werte nicht überschreiten. Alternativ kann sich dieser Grenzwert auch auf den größeren der beiden Werte oder auf den Mittelwert beziehen.
Ausgehend von den vorherigen Darlegungen zur Ableitung der Grenzlinien für den„Reifenfülldruck i. O." in Figur 3 und unter Beachtung der Ergebnisse mit sehr unterschiedlichen Reifen 2 in Figur 2 sollte die relative Differenz ALR, Δρ zwischen dem linken und rechten Reifen 2 nicht größer als 5% bis 8% sein.
Ein Verfahren zur indirekten Prüfung des Reifendrucks an einer Fahrzeugachse umfasst in der erweiterten Variante die folgenden Verfahrensschritte:
1 . Erfassen und Speichern der Messkraft eines Kraftsensorbalkens 3 mit konstanter Messfrequenz fm sowie der Profiltiefe beim Überrollen mit jeweils einem Rad 2 auf beiden Fahrzeugseiten (mit jeweils einem Kraftsensorbalken 3).
2. Analyse des zeitlichen Verlaufs des Messkraftsignals von beiden Rädern zur Bestimmung der Anzahl der Messwerte für den Kraftanstieg (Nr-ι), der Anzahl der Messwerte mit maximaler Messkraft (Nm) der mittleren maximalen Messkraft
(Fmax) sowie ggf. der Anzahl der Messwerte für den Kraftabfall (Nr2) 3. Bestimmen der Geschwindigkeit v, der Länge LR der Reifenaufstandsflache und der Radlast FR für jedes Rad 2 bei bekannter Sensorbreite b und bekannter Messfrequenz fm.
4. Prüfen der Plausibilität der Messung für jedes Rad 2, ggf. Korrektur der berechneten Werte oder Abbruch der Reifendruckprüfung und Ausgabe„Fehlmessung".
5. Berechnen des vorläufigen Reifendrucks PRV mittels der radlastabhängi- gen Korrelationskoeffizienten A, B, von Neureifen für jedes Rad 2.
6. Korrigieren der gemessenen Länge LR der Reifenaufstandsfläche mit der gemessenen Profiltiefe und näherungsweise Berechnung des Reifendrucks pRK für jedes Rad 2.
7. Bestimmen der relativen Differenz ALR bzw. Δρ der korrigierten Längen LRK der Reifenaufstandsflächen oder der näherungsweise berechneten Reifendrücke pRK zwischen den Rädern 2 einer Achse und Vergleich der Differenz mit einem vordefinierten Grenzwert.
7a. Ist die berechnete Differenz kleiner oder gleich dem Grenzwert, dann ist das Ergebnis in Ordnung.
7b. Ist die berechnete Differenz größer als der Grenzwert, dann wird das Rad mit der längeren Reifenaufstandsfläche oder dem geringeren Reifendruck p der Zustandskiasse Z2:„Reifenfülldruck prüfen - Erhöhter Kraftstoffverbrauch: Ampelfarbe Gelb" zugeordnet.
8. Zuordnen jedes Rades 2 der Fahrzeugachse anhand der gemessenen Radlast F und des näherungsweise berechneten Reifendrucks p mittels
Klassifikator zu einer von z.B. vier Zustandskiassen Z1 , Z2, Z3, Z4 und damit Bewertung des Reifendrucks pRK jedes einzelnen Rades 2.
8a. Wurde das Rad bereits aufgrund der Differenz zwischen den Längen der Reifenaufstandsflächen oder der Differenz der Reifenfülldrücke an einer Achse der Zustandskiasse Z2:„Reifenfülldruck prüfen - Erhöhter Kraftstoffverbrauch: Ampelfarbe Gelb" zugeordnet, so wird diese Zustandskiasse nur dann über- schrieben, wenn der Klassifikator für dieses Rad die Zustandskiasse Z1 :„Reifenfülldruck erhöhen - Sicherheitsrisiko: Ampelfarbe Rot" ermittelt.
9. Optische Anzeige der Prüfergebnisse jedes Rades für den Fahrer: Reifenfülldruck und/oder Klartext der Bezeichnung der ermittelten Zu- standsklasse und/oder der an die Zustandskiasse gekoppelten Ampelfarbe Optionale Anzeige der Radlast.
10. Optionale Übertragung der Messdaten und Ergebnisse an einen Server.
Die Verfahrensschritte für ein zweiachsiges Fahrzeug umfassen die oben beschriebenen Verfahrensschritte 1 bis 8 für die Vorderachse und unmittelbar daran anschließend die gleichen Verfahrensschritte 1 bis 8 für die Hinterachse. Die Verfahrensschritte 9 und 10 werden für alle Räder des Fahrzeuges gleichzeitig ausgeführt.
Zusätzlich kann an der Anzeigeeinheit auch die Profiltiefe und/oder eine an die Bewertung der Profiltiefe gekoppelte Ampelfarbe für jeden Reifen angezeigt werden. Die Bewertung der Profiltiefe erfolgt dabei mit der gesetzlich vorgegeben Mindestprofiltiefe und einem definierten Wert für die Warnung vor stark abgenutzten Reifen mit nur noch geringer Restnutzungsdauer. Unterschreitet die gemessene Profiltiefe den Warnwert, dann wird die Ampelfarbe„Gelb", bei Unterschreiten der Mindestprofiltiefe wird die Ampelfarbe„Rot" und sonst die Ampelfarbe„Grün" ausgegeben.
Wird das Verfahren ohne die Profiltiefenkorrektur vorgenommen, so entfallen im Schritt 1 die Erfassung und Speicherung der Profiltiefe und der Schritt 6„Korrigieren der Länge L der Reifenaufstandsfläche".

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Prüfen des Fülldrucks (p) in einem Reifen (2) eines rollenden Fahrzeugs,
dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren einschließt:
- die Länge (L) einer Reifenaufstandsfläche in Fahrtrichtung (R) zu bestimmen,
- die Radlast (F) des Rades (2) zu bestimmen, und
- aus der Länge (L) der Reifenaufstandsfläche und der Radlast (F) auf den Fülldruck (p) in dem Reifen (2) zu schließen.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das Verfahren einschließt, zu bestimmen, ob sich der Fülldruck (p) in dem Reifen (2) in einem vorgegebenen Bereich befindet.
3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verfahren einschließt, eine von der Radlast (F) abhängige Korrelationsfunktion, die eine Beziehung zwischen der Länge (L) der Reifenaufstandsfläche und dem Reifenfülldruck (p) herstellt, zu verwenden, und wobei das Verfahren insbesondere einschließt, von der Radlast (F) abhängige, vorab gespeicherte Korrelationskoeffizienten (A, Bi) zu verwenden.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verfahren einschließt, das Ausgangssignal wenigstens eines Kraftsensorbalkens (3), der von einem Reifen (2) des Fahrzeugs überrollt wird, auszuwerten, um die Länge (L) der Reifenaufstandsfläche in Fahrtrichtung (R) und/oder die Radlast (F) des Rades (2) zu bestimmen.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Verfahren einschließt, markante Zeitpunkte (t1 , t2, t3, t4) im Verlauf des Ausgangssignals zu identifizieren und zur Bestimmung der Länge (L) der Reifenaufstandsfläche zu verwenden.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Verfahren einschließt, die maximale Kraft (Fmax) im Verlauf des Ausgangssignals zu identifizieren und zur Bestimmung der Radlast (F) zu verwenden.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verfahren einschließt, die Längen (L) der Reifenaufstandsflächen und/oder die Reifenfülldrücke (p) von wenigstens zwei Reifen (2), insbesondere von wenigstens zwei auf derselben Achse montierten Reifen (2), miteinander zu vergleichen.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verfahren einschließt, die Profiltiefe des Reifens (2) zu messen und bei der Berechnung der Länge (L) der Reifenaufstandsfläche zu berücksichtigen.
9. Vorrichtung (1 ) zum Prüfen des Fülldrucks (p) in einem Reifen (2) eines über eine Messplatzebene rollenden Fahrzeugs, wobei die Vorrichtung (1 ) wenigstens einen quer zur Laufrichtung des Reifens (2) ausgerichteten Kraftsensorbalken (3) und eine Auswerteeinheit (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass
- der Kraftsensorbalken (3) ausgebildet ist, ein Ausgangssignal an die Auswerteeinheit (4) auszugeben, das eine Funktion der insgesamt auf den Kraftsensorbalken (3) einwirkenden Last ist, und dass
- die Auswerteeinheit (4) ausgebildet ist, aus einem zeitlichen Verlauf des Ausgangssignals des Kraftsensorbalkens (3), das dieser beim Überrollen mit dem Reifen (2) an die Auswerteeinheit (4) ausgibt, auf den Fülldruck (p) in dem Reifen (2) zu schließen.
10. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , wobei der Kraftsensorbalken (3) eine bekannte Breite (b) aufweist.
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