Verfahren zum Bestimmen einer Profiltiefe eines Reifenprofils, sowie Steuergerät hierfür

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Profiltiefe eines Reifenprofils, sowie ein Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist bekannt, an einer Reifeninnenseite eines Fahrzeugreifens ein Reifen-Sensor-Modul anzuordnen, das Kenngrößen des Fahrzeugreifens, beispielsweise einen Reifendruck oder eine Reifentemperatur bestimmen und über ein Funksignal an ein Steuergerät übermitteln kann. Weiterhin kann ein derartiges Reifen-Sensor-Modul auch eine Beschleunigung erfassen, wobei insbesondere eine Radialbeschleunigung der Reifeninnenseite ermittelt werden kann. Aus dieser Radialbeschleunigung können neben einem Bewegungszustand des Fahrzeugreifens auch Rückschlüsse auf eine Profiltiefe eines Reifenprofils des Fahrzeugreifens getroffen werden, indem der Verlauf der Radialbeschleunigung über einen Zeitraum oder über einen durchlaufenen Abrollumfang ausgewertet wird. Nachteilig bei bisherigen Auswertemethoden ist, dass die Bestimmung der Profiltiefe insbesondere bei einem abgefahrenen Fahrzeugreifen, d.h. bei einer geringen Profiltiefe sehr ungenau ist.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Bestimmen einer Profiltiefe eines Reifenprofils anzugeben, mit dem die Profiltiefe eines abgefahrenen Fahrzeugreifens mit einer hohen Genauigkeit und einer hohen Zuverlässigkeit bestimmt werden kann.

Weiterhin ist Aufgabe der Erfindung, ein Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie ein Steuergerät nach Anspruch 19 gelöst. Die Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen an. Erfindungsgemäß ist demnach vorgesehen, eine den Verlauf einer erfassten Beschleunigung charakterisierende analytische Kenngröße herzuleiten und der

analytischen Kenngröße über eine Kalibrier-Kurve eine Profiltiefe zuzuordnen, wobei die Zuordnung vorzugsweise eindeutig ist, d.h. die Kalibrier-Kurve bildet die hergeleitete analytische Kenngröße eindeutig auf die Profiltiefe ab, so dass jedem Wert der

analytischen Kenngröße genau ein Wert der Profiltiefe zugeordnet werden kann.

Vorzugsweise kann auch eine eineindeutige Abbildung vorgesehen sein. Dadurch wird bereits der Vorteil erreicht, dass eine genaue Bestimmung der Profiltiefe vorzugsweise über den gesamten Bereich, insbesondere aber bei geringen Profiltiefen erfolgen kann. Denn der Verlauf der Kalibrier-Kurve erlaubt, die aus einer Messung hergeleitete analytische Kenngröße genau einer Profiltiefe zuzuordnen.

Zum Bestimmen der analytischen Kenngröße wird zunächst eine Beschleunigung eines Fahrzeugreifens an einem Messpunkt erfasst, wobei die Beschleunigung an einer

Reifeninnenseite in einem Bereich, der einem Laufstreifen des Fahrzeugreifens vorzugsweise in einer Reifenmitte bzw. einem Reifenzenit gegenüberliegt, gemessen wird, so dass eine durch eine Verformung des Fahrzeugreifens während der Berührung mit einer Fahrbahn verursachte Änderung in der Beschleunigung des Messpunktes ermittelt werden kann. Dazu kann vorzugsweise ein Reifen-Sensor-Modul verwendet werden, das auf der Reifeninnenseite angeordnet oder in die Reifeninnenseite eingelassen ist, so dass die Beschleunigung des Fahrzeugreifens an einem Messpunkt am oder im Fahrzeugreifen erfasst werden kann.

Die Beschleunigung wird hierbei über einen Zeitraum gemessen, so dass zur Bestimmung der analytischen Kenngröße vorzugsweise eine Kennlinie über die Zeit gebildet werden kann, aus der aus analytischen Betrachtungen die analytische Kenngröße folgt. Die Kennlinie kann alternativ auch über den durchlaufenen Abrollumfang oder über den durchlaufenen Winkel des Reifen-Sensor-Moduls bzw. des Messpunktes bei einer

Umdrehung des Reifens um einen bestimmten Winkel angegeben werden. Es ist aber alternativ auch möglich, die analytische Kenngröße beispielsweise in einer

hardwareumgesetzten, elektronischen Schaltung direkt aus der erfassten Beschleunigung herzuleiten, indem beispielsweise Werte der erfassten Beschleunigung verglichen werden, ohne dabei auf eine Kennlinie zurückzugreifen.

Der betrachtete Zeitraum bzw. der durchlaufene Abrollumfang bzw. der durchlaufene Winkel sind derartig gewählt, dass zumindest eine Abweichung in der Beschleunigung an der Reifeninnenseite, die aufgrund der Berührung des Fahrzeugreifens mit der Fahrbahn und der dadurch verursachten Verformung des Fahrzeugreifens auftritt, durch den

Messpunkt erfasst wird. Somit wird die Beschleunigung innerhalb eines

Betrachtungsfensters erfasst, in dem ein Krümmungsradius der Reifeninnenseite eines sich drehenden Fahrzeugreifens durch die Berührung des Fahrzeugreifens mit der Fahrbahn von einem Krümmungsradius eines nicht verformten Fahrzeugreifens abweicht. Diese

Abweichung im Krümmungsradius und somit der Beschleunigung tritt insbesondere ab einem Einlauf des Fahrzeugreifens in einen Reifenlatsch bis zu einem Auslauf des Fahrzeugreifens aus dem Reifenlatsch auf, wobei sich der Krümmungsradius auch in einem Übergangsbereich kurz vor dem Einlauf und kurz nach dem Auslauf, in dem der Fahrzeugreifen die Fahrbahn nicht berührt, ändert. Unter Reifenlatsch wird hierbei eine Bodenaufstandsfläche verstanden, so dass ein Bereich gewählt wird, der etwas größer als die Bodenaufstandsfläche ist. Der gesamte Bereich aus Reifenlatsch bzw.

Bodenaufstandsfläche und Übergangsbereich wird im Folgenden als Reifenlatschbereich bezeichnet.

Das Betrachtungsfenster kann hierbei derartig gewählt werden, dass lediglich ein bestimmter Bereich der Abweichung in der Beschleunigung gemessen wird oder aber der gesamte Bereich der Abweichung über den gesamten Reifenlatschbereich.

Aus der erfassten Beschleunigung im Betrachtungsfenster wird durch analytische

Betrachtungen eine den Verlauf der erfassten Beschleunigung charakterisierende analytische Kenngröße hergeleitet. Unter einer analytischen Kenngröße wird hierbei im Rahmen der Erfindung beispielsweise eine Änderung im Verlauf der erfassten

Beschleunigung innerhalb des Reifenlatschbereiches und dabei vorzugsweise eine maximale, positive Änderung oder eine maximale, negative Änderung, d.h. in der

Kennlinie eine maximale, positive Steigung bzw. eine maximale, negative Steigung - d.h. die mathematisch minimale Steigung - verstanden. Weiterhin kann als analytische

Kenngröße eine maximale oder eine minimale Beschleunigung innerhalb des

Reifenlatschbereiches, d.h. in der Kennlinie ein maximaler Ordinatenwert (Hochpunkt) oder ein minimaler Ordinatenwert (Tiefpunkt), aber auch ein zeitlicher Abstand oder ein Winkelabstand bzw. eine Wegdifferenz entlang des Abrollumfangs, d.h. ein vom

Messpunkt zurückgelegter Winkel bzw. Weg auf dem Abrollumfang, d.h. in der Kennlinie ein x-Achsen- Abstand zwischen zwei Betrachtungspunkten verstanden werden.

Die analytische Kenngröße, die den Verlauf der erfassten Beschleunigung bzw. den Verlauf der Kennlinie charakterisiert, folgt somit erfindungsgemäß aus dem innerhalb eines Reifenlatschbereiches nicht-periodischen Verhalten der erfassten Beschleunigung, d.h. periodische Eigenschaften wie beispielsweise Eigenschwingungen,

Oberschwingungen oder Störschwingungen bleiben bei der Berechnung der Profiltiefe gemäß der Erfindung unberücksichtigt.

Um eine mathematisch eindeutige Abbildung zu erhalten, verläuft die Kalibrier- Kurve, die der hergeleiteten analytischen Kenngröße eine Profiltiefe zuordnet, vorzugsweise monoton. Vorzugsweise ist hierbei eine lineare oder eine annähernd lineare Kalibrier- Kurve vorgesehen, die beispielsweise aus einer linearen Annäherung bzw. Interpolation von vorab bestimmten, diskreten Messwerten hervorgehen kann. Unter annähernd linear wird hierbei verstanden, dass die betrachtete Kalibrier- Kurve innerhalb eines Toleranzbandes um die lineare Annäherung der betrachteten Kalibrier-Kurve verläuft. Das Toleranzband entspricht hierbei einer Abweichung von weniger als 15%, vorzugsweise 5% von der linear angenäherten Kalibrier-Kurve nach oben und nach unten. Somit wird insbesondere auch eine sehr weit geöffnete Parabel oder ein schwach ansteigender exponentieller Verlauf erfasst, die jeweils linear angenähert werden können, ohne dass dabei eine Abweichung von mehr als 15%, vorzugsweise 5%, vom ursprünglichen Verlauf nach oben oder unten über den betrachteten Bereich der Profiltiefe folgt. Abhängig von der Kalibrier-Kurve kann entweder eine absolute Profiltiefe oder aber eine Änderung der Profiltiefe ermittelt werden. Bei einer absoluten Bestimmung der Profiltiefe ist der genaue Verlauf der Kalibrier-Kurve, d.h. insbesondere deren Steigung und Schnittpunkt mit der y- Achse sowie ggf. einer Ausgangsprofiltiefe relevant, die beispielsweise bei einem Reifenwechsel auf einem Steuergerät oder dem Reifen-Sensor- Modul gespeichert werden kann, während zur Bestimmung der Änderung der Profiltiefe lediglich die Kenntnis der Steigung der Kalibrier- Kurve ausreicht.

Da eine lineare oder zumindest annähernd lineare Kalibrier-Kurve verwendet wird, kann die Profiltiefe im gesamten Bereich mit derselben Genauigkeit bestimmt werden. Somit ist vorteilhafterweise auch bei fast abgefahrenem Fahrzeugreifen eine Bestimmung der Profiltiefe mit hoher Genauigkeit möglich, da einer Änderung in der analytischen

Kenngröße eine ausreichend auflösbare Änderung in der Profiltiefe zugeordnet werden kann, und zwar vorzugsweise über den gesamten Bereich der Profiltiefe, aber insbesondere bei sehr kleinen Profiltiefen, die beispielsweise aus sicherheitsrechtlichen Aspekten relevant sind. Somit kann eine profiltiefenabhängige Warnung bei fast abgefahrenem Reifen mit einer sehr hohen Genauigkeit und Zuverlässigkeit abgegeben werden.

Die jeweilige Kalibrier-Kurve kann vorzugsweise für jeden Reifentyp vorab bestimmt und vorzugsweise in einem Steuergerät eingespeichert werden, so dass nach der Bestimmung der analytischen Kenngröße vorzugsweise im Steuergerät eine Umrechnung auf die Profiltiefe stattfinden kann. Es ist aber auch möglich, die Kalibrier-Kurve erst während der Fahrt zu ermitteln.

Zur Bestimmung der analytischen Kenngröße können unterschiedliche Methoden zur Anwendung kommen, wobei jeder Methode vorzugsweise jeweils mindestens eine Kalibrier-Kurve zugrunde gelegt wird, aus der der Zusammenhang zwischen der ermittelten analytischen Kenngröße und der Profiltiefe folgt.

Gemäß einer ersten Ausführungsform bzw. Methode ist vorgesehen, den Verlauf einer erfassten Radialbeschleunigung zu betrachten, der vorzugsweise in einer Kennlinie angegeben werden kann, die die Radialbeschleunigung gemessen am Messpunkt aufgetragen über die Zeit oder den durchlaufenen Abrollumfang oder den durchlaufenen Winkel des Messpunktes angibt. In dem Verlauf der erfassten Radialbeschleunigung bzw. der diesen Verlauf charakterisierenden Kennlinie wird ein Betrachtungspunkt vorzugsweise auf den Punkt der Kennlinie mit der maximalen, positiven Steigung und/oder der maximalen, negativen Steigung innerhalb des Reifenlatschbereiches gelegt. Das Betrachtungsfenster wird in dem Fall also derartig gewählt, dass zumindest die innerhalb eines Reifenlatschbereiches maximale, positive Änderung und/oder die maximale, negative Änderung der Beschleunigung erfasst werden.

Die analytische Kenngröße folgt somit aus der Änderung der Beschleunigung bzw. der Steigung der Kennlinie am Betrachtungspunkt, d.h. vorzugsweise aus der maximalen, positiven Änderung der Radialbeschleunigung oder Steigung der Kennlinie bzw. aus der maximalen, negativen Änderung der Radialbeschleunigung oder Steigung der Kennlinie innerhalb des Reifenlatschbereiches. Um einen positiven Wert für die Profiltiefe zu erhalten, wird entweder der Betrag der Änderung der Radialbeschleunigung bzw. der Steigung der Kennlinie oder der Betrag der berechneten Profiltiefe betrachtet oder aber die Kalibrier- Kurve derartig gewählt, dass einer beispielsweise negativen Änderung der Radialbeschleunigung oder Steigung der Kennlinie ein positiver Wert für die Profiltiefe zugeordnet wird. Ob als Betrachtungspunkt der Punkt mit der maximalen, positiven oder der maximalen, negativen Änderung bzw. Steigung gewählt wird, kann beispielsweise abhängig von der Signalgüte oder aber dem Verlauf der Kalibrier- Kurve für einen bestimmten Reifentyp sein.

Zur Bestimmung der maximalen, positiven bzw. der maximalen, negativen Steigung kann vorteilhafterweise eine Ableitung, beispielsweise eine numerisch oder analytisch bestimmte Ableitung der Kennlinie nach der Zeit bzw. dem durchlaufenen Abrollumfang oder dem durchlaufenen Winkel gebildet werden. Aus dem Ordinatenwert des

Hochpunktes bzw. des Tiefpunktes der Ableitung folgt der Wert der maximalen, positiven bzw. der maximalen, negativen Steigung der Kennlinie. Hierbei kann auch direkt aus der erfassten Radialbeschleunigung über beispielsweise elektronische Schaltungen die

Ableitung bzw. die Änderung der Radialbeschleunigung analysiert werden, ohne dabei eine Kennlinie zu bilden.

Als analytische Kenngröße wird dem somit ermittelten Wert der maximalen, positiven bzw. der maximalen, negativen Steigung bzw. der Änderung der Radialbeschleunigung jeweils über eine vorzugsweise lineare oder annähernd lineare Kalibrier- Kurve eine Profiltiefe zugeordnet. D.h. für die maximale, positive und für die maximale, negative Steigung der Kennlinie bzw. Änderung der Radialbeschleunigung wird jeweils eine eigene Kalibrier- Kurve herangezogen, die beide vorzugsweise zumindest ein annähernd lineares Verhalten zeigen. Dabei kann der Verlauf der beiden jeweiligen Kalibrier- Kurven ggf. auch identisch sein.

Alternativ kann der Betrachtungspunkt auch derartig gewählt werden, dass nicht der Punkt der maximalen, negativen bzw. maximalen, positiven Änderung in der

Radialbeschleunigung bzw. in der Steigung der Kennlinie betrachtet wird, sondern ein beliebiger anderer Punkt, der beispielsweise leicht versetzt zur maximalen, negativen bzw. maximalen, positiven Änderung bzw. Steigung liegt. In dem Fall sind dann bei der Zuordnung einer Profiltiefe ggf. weitere Einflüsse auf die Beschleunigung zu

berücksichtigen, beispielsweise eine Radlast.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform bzw. Methode wird eine Peakbreite eines Peaks in der Kennlinie, in der die Radialbeschleunigung des Messpunktes über die Zeit bzw. den durchlaufenen Abrollumfang oder den durchlaufenen Winkel des Messpunktes aufgetragen ist, betrachtet. Ein Peak ergibt sich innerhalb des Reifenlatschbereiches dadurch, dass die Radialbeschleunigung an den Messpunkten auf idealerweise Null abfällt, an denen der

Fahrzeugreifen auf der Fahrbahn aufliegt und somit in etwa parallel zur Fahrbahn verläuft. Der Peakbreite des Peaks als analytische Kenngröße kann über eine dieser Methode zugewiesenen, vorzugsweise linear oder annähernd linear verlaufenden Kalibrier-Kurve eine Profiltiefe zugeordnet werden.

Die Peakbreite kann bestimmt werden, indem ein Betrachtungspunkt auf einer abfallenden Flanke des Peaks und ein weiterer Betrachtungspunkt auf einer ansteigenden Flanke des Peaks gewählt wird. Aus der Differenz der Abszissenwerte (x -Werte) beider

Betrachtungspunkte folgt unmittelbar die Peakbreite, wobei für beide Betrachtungspunkte derselbe Ordinatenwert (y-Wert) gewählt wird. Die analytische Kenngröße ist somit gemäß dieser zweiten Ausführungsform der x-Achsen- Abstand zwischen zwei

Betrachtungspunkten, der einem zeitlichen Abstand oder einem Winkelabstand bzw. einer Wegdifferenz entlang des Abrollumfangs zwischen zwei Beschleunigungszuständen entspricht, wobei die Radialbeschleunigung an beiden Beschleunigungszuständen in etwa identisch ist. Das Betrachtungsfenster wird somit gemäß dieser Methode derartig gewählt, dass in der Kennlinie zumindest der durch die abfallende Radialbeschleunigung und die ansteigende Radialbeschleunigung gebildete Peak innerhalb eines Reifenlatschbereiches erfasst wird.

Die beiden Betrachtungspunkte werden vorteilhafterweise derartig gewählt, dass beide Ordinaten werte auf einer Peakhöhe von weniger als ca. 25%, vorzugsweise zwischen 5% und 10%, oder von mehr als ca. 75%, vorzugsweise 100% liegen, wobei die Peakhöhe aus einem über mehrere Reifenumdrehungen gewichtet gemittelten und/oder einem nach dem Prinzip des gleitenden Mittelwertes geglätteten Verlauf der erfassten Radialbeschleunigung bestimmt wird, so dass Eigenschwingungen oder Rauschsignale bei der Festlegung der Peakhöhe keinen wesentlichen Einfluss haben. D.h. die Radialbeschleunigung an den Betrachtungspunkten entspricht weniger als 25%, vorzugsweise zwischen 5% und 10%, oder mehr als 75%, vorzugsweise 100% der Radialbeschleunigung am Hochpunkt der Kennlinie. In diesen Bereichen ändert sich die Peakbreite in Abhängigkeit der Profiltiefe am signifikantesten, so dass die Bestimmung der Profiltiefe in diesen Bereichen und für diese zweite Methode am genausten ist. Hierbei kann sich je nach Ordinatenwert der Betrachtungspunkte die Abhängigkeit der Profiltiefe von der Peakbreite ändern, so dass je nach Wahl des Betrachtungspunktes eine entsprechende vom Ordinatenwert abhängige Kalibrier- Kurve zu wählen ist.

Gemäß einer dritten Ausführungsform bzw. Methode wird die Tangentialbeschleunigung betrachtet. Die Kennlinie gibt somit die Tangentialbeschleunigung des Messpunktes über die Zeit bzw. über den durchlaufenen Abrollumfang oder den durchlaufenen Winkel des Messpunktes an. Innerhalb eines Reifenlatschbereiches durchläuft die

Tangentialbeschleunigung zumindest einen Hochpunkt, einen Nulldurchgang sowie einen Tiefpunkt, wobei sowohl dem Ordinatenwert am Hochpunkt als auch dem Ordinatenwert am Tiefpunkt über eine jeweilige Kalibrier-Kurve eine Profiltiefe zugeordnet werden kann. D.h. gemäß dieser Ausführungsform wird als Betrachtungspunkt der Hochpunkt und/oder der Tiefpunkt der Kennlinie gewählt, wobei der Hochpunkt und/oder der Tiefpunkt vorzugsweise aus einem über mehrere Reifenumdrehungen gewichtet gemittelten und/oder einem nach dem Prinzip des gleitenden Mittelwertes geglätteten Verlauf der erfassten Tangentialbeschleunigung bestimmt werden, so dass Eigenschwingungen oder

Rauschsignale bei der Festlegung des Hochpunktes und/oder des Tiefpunktes keinen wesentlichen Einfluss haben. Die analytische Kenngröße folgt somit gemäß dieser dritten Ausführungsform aus dem Ordinatenwert der Betrachtungspunkte, d.h. dem maximalen Ordinatenwert (am Hochpunkt) bzw. dem minimalen Ordinatenwert (am Tiefpunkt) der Kennlinie innerhalb des Reifenlatschbereiches. Aus dem maximalen Ordinatenwert oder dem minimalen Ordinatenwert kann über die jeweilige Kalibrier- Kurve für die dritte Ausführungsform eine Profiltiefe berechnet werden, wobei eine Kalibrier- Kurve für den Ordinatenwert des Hochpunktes und eine weitere Kalibrier- Kurve des minimalen

Ordinatenwertes am Tiefpunkt heranzogen werden. Dabei kann der Verlauf und somit die Steigung der beiden jeweiligen Kalibrier- Kurven ggf. identisch sein. Um einen positiven Wert für die Profiltiefe zu erhalten, wird entweder der Betrag des minimalen

Ordinatenwertes oder der Betrag der berechneten Profiltiefe betrachtet oder aber die Kalibrier- Kurve derartig gewählt, dass einem negativen minimalen Ordinatenwert am Tiefpunkt ein positiver Wert für die Profiltiefe zugeordnet wird.

Alternativ kann auch ohne das Bilden einer Kennlinie aus der erfassten

Tangentialbeschleunigung direkt eine maximale bzw. minimale Tangentialbeschleunigung innerhalb des Reifenlatschbereiches beispielsweise mit Hilfe von elektrischen Schaltungen ermittelt werden, aus der dann über die Kalibrier- Kurve die Profiltiefe folgt.

Das Betrachtungsfenster wird somit derartig gewählt, dass in der Kennlinie zumindest die innerhalb eines Reifenlatschbereicheses maximale und/oder minimale

Tangentialbeschleunigung erfasst wird. Vorteilhafterweise können auch alle drei Methoden parallel durchgeführt werden, um beispielsweise die mit einer Methode bestimmte Profiltiefe zu plausibilisieren oder einen gewichteten Mittelwert aus mit unterschiedlichen Methoden berechneten Profiltiefen bilden zu können.

In allen drei Ausführungsformen kann der Verlauf der erfassten Beschleunigung bzw. die Kennlinie vorteilhafterweise gewichtet gemittelt werden. D.h. es werden Verläufe bzw. Kennlinien über mehrere, beispielsweise zwischen 10 und 10000 Reifenumdrehungen, aufgenommen und gewichtet gemittelt. Aus dem gemittelten Verlauf bzw. der gemittelten Kennlinie werden dann der Methode entsprechend die analytischen Kenngrößen bestimmt. Dadurch können vorteilhafterweise Rauschsignale oder Unregelmäßigkeiten während eines Reifenumlaufes, die das Signal verfälschen, ausgeglichen werden; die Signalgüte und somit die Genauigkeit bei der Bestimmung der Profiltiefe über die jeweilige Kalibrier- Kurve steigt. Ergänzend oder alternativ kann eine Glättung, beispielsweise ein gleitender Mittelwert angewandt werden, um analog zu einem Tiefpassfilter höhere Frequenzanteile abschneiden zu können. Dadurch kann vorteilhafterweise die Signalgüte weiter verbessert werden, so dass eine Bestimmung der Profiltiefe genauer wird.

Vorteilhafterweise kann weiterhin vorgesehen sein, dass bei der Bestimmung der

Profiltiefe gemäß der ersten bzw. der dritten Ausführungsform jeweils die maximale, negative Änderung/Steigung sowie die maximale, positive Änderung/Steigung bzw. die maximale Tangentialbeschleunigung (Hochpunkt) und die minimale

Tangentialbeschleunigung (Tiefpunkt) betrachtet werden. Daraus wird anschließend jeweils ein betragsmäßiger gewichteter Mittelwert gebildet, aus dem dann über eine weitere, beispielsweise gemittelte Kalibrier- Kurve die Profiltiefe folgt. Dadurch können systematische Fehler, die an dem jeweiligen Extrempunkt vorhanden sein können, bei der Auswertung vermieden werden.

Vorzugsweise findet die Auswertung der analytischen Kenngrößen und somit die

Bestimmung der Profiltiefe gemäß den drei Ausführungsbeispielen außerhalb des Reifen- Sensor-Moduls statt. Das Reifen-Sensor-Modul sendet dazu lediglich die ermittelten analytischen Kenngrößen, die im Reifen-Sensor-Modul anhand der gemessenen

Beschleunigungswerte, d.h. insbesondere der Tangentialbeschleunigung und/oder der Radialbeschleunigung bestimmt werden, an das Steuergerät, auf dem dann die Umrechnungen über die Kalibrier-Kurven gemäß den drei Ausführungsformen stattfinden, beispielsweise über eine entsprechende Software. Das Bestimmen von Hoch- und

Tiefpunkten, Abständen oder Steigungen bzw. Änderungen erfolgt hierbei durch einfache Software- oder hardwareumgesetzte Rechenoperationen auf dem Reifen-Sensor-Modul.

Um Ressourcen zu sparen, wird die Beschleunigung vorteilhafterweise lediglich über den Zeitraum bzw. das Betrachtungsfenster erfasst und im Reifen-Sensor-Modul verarbeitet, das für die jeweilige Methode relevant ist. Dadurch kann die Berechnung auf dem Reifen- Sensor-Modul effizienter durchgeführt werden, da die Beschleunigung außerhalb des Betrachtungsfensters keinen Einfluss auf die Berechnung der analytischen Kenngrößen bzw. auf die Profiltiefe hat.

Vorteilhafterweise können weiterhin eine Reifentemperatur, ein Reifendruck, eine Radlast und/oder eine Radgeschwindigkeit berücksichtigt werden, die an das Steuergerät übermittelt oder auf diesem bestimmt werden können. Diese Faktoren haben zumindest einen geringen Einfluss auf die in den einzelnen Ausführungsformen verwendeten

Beschleunigungen und somit auf den Verlauf der Kennlinien und können ebenfalls anhand der vom Reifen-Sensor-Modul übermittelten Signale bestimmt werden. Das Steuergerät kann den Einfluss dieser Faktoren geeignet kompensiert, um eine genauere Bestimmung der Profiltiefe zu ermöglichen.

Anhand von Ausführungsbeispielen soll die Erfindung im Folgenden näher erläutert werden. Es zeigen: Fig. 1 ein Fahrzeugreifen mit einem Reifen-Sensor-Modul;

Fig. 2 eine Kennlinie für eine Radialbeschleunigung;

Fig. 2a eine Ableitung der Kennlinie gemäß Fig. 2 zur

Bestimmung einer Profiltiefe gemäß einer ersten Ausführungsform; Fig. 2b einen Ausschnitt der Kennlinie gemäß Fig. 2 zur

Bestimmung einer Profiltiefe gemäß einer zweiten Ausführungsform;

Fig. 3 eine Kennlinie für eine Tangentialbeschleunigung zur Bestimmung einer

Profiltiefe gemäß einer dritten Ausführungsform; und

Fig. 4 eine Kalibrier- Kurve zur Bestimmung der Profiltiefe gemäß der ersten

Ausführungsform.

In Figur 1 ist ein Fahrzeugreifen 1 dargestellt, an dessen Reifeninnenseite 2 ein Reifen- Sensor-Modul 3 angeordnet ist. Das Reifen-Sensor-Modul 3 ist derartig angeordnet, dass über das Reifen-Sensor-Modul 3 insbesondere eine durch eine Verformung des

Fahrzeugreifens 1 beeinflusste Beschleunigung eines Messpunktes MP bestimmt werden kann. Die Beschleunigung kann insbesondere eine Radialbeschleunigung a _r oder eine Tangentialbeschleunigung a _t des Messpunktes MP sein. Das Reifen-Sensor-Modul 3 kann insbesondere analytische Kenngrößen, die aus der gemessenen Beschleunigung a _r , a _t hergeleitet werden können, beispielsweise über ein Funksignal 20 an ein Steuergerät 4 übermitteln, das die Funksignale 20 entsprechend weiterverarbeiten kann.

Gemäß einer ersten und zweiten Ausführungsform, die in den Figuren 2, 2a und 2b gezeigt ist, wird zunächst die Radialbeschleunigung a _r betrachtet. In Fig. 2 ist dazu beispielhaft eine Kennlinie Ki dargestellt, in der die vom Reifen-Sensor-Modul 3 gemessene

Radialbeschleunigung a _r über die Zeit t dargestellt ist. Außerhalb eines

Betrachtungsfensters 5 ist die Radialbeschleunigung a _r in etwa konstant. Innerhalb des Betrachtungsfenster 5 steigt die Radialbeschleunigung a _r zunächst auf einen Hochpunkt an, weist dann eine abfallende Flanke 6 auf, die im Folgenden in etwa auf Null abfällt und anschließend in eine ansteigende Flanke 7 übergeht, die bis zu einem zweiten Hochpunkt ansteigt. Für größere Zeiten t fällt die Radialbeschleunigung a _r wieder auf einen konstanten Wert außerhalb des Betrachtungsfensters 5 ab, wobei der genaue Verlauf abhängig von der Orientierung des Reifen-Sensor-Moduls 3 innerhalb des Fahrzeugreifens 1 ist. Das Betrachtungsfenster 5 entspricht somit gemäß diesem Beispiel einem Reifenlatschbereich L, in dem sich eine Krümmung der Reifeninnenseite 2 aufgrund der Verformung des Fahrzeugreifens 1 verändert, so dass sich auch die Radialbeschleunigung a _r betrachtet an der Reifeninnenseite 2 ändert.

Die Radialbeschleunigung a _r wird dann minimal, d.h. idealerweise Null, wenn sich der Messpunkt MP im Bereich einer Bodenaufstandsfläche 9 des Fahrzeugreifens 1 befindet, innerhalb derer der Fahrzeugreifen 1 eine Fahrbahn 8 berührt. Der Fahrzeugreifen 1 verformt sich im Bereich der Bodenaufstandsfläche 9 derartig, dass die Reifeninnenseite 2 in einem Bereich, der einem auf der Fahrbahn 8 aufliegenden Lauf streifen 12 des

Fahrzeugreifens 1 gegenüberliegt, idealerweise parallel zur Fahrbahn 8 verläuft; die Radialbeschleunigung a _r wird somit an diesen Punkten idealerweise Null.

Gemäß einer ersten Ausführungsform wird zum Bestimmen einer Profiltiefe D des Fahrzeugreifens 1 zunächst eine maximale, negative Steigung Si und/oder eine maximale, positive Steigung S ₂ der Kennlinie Ki innerhalb des Betrachtungsfensters 5 bestimmt, wobei die maximale, negative Steigung Si der abfallenden Flanke 6 und die maximale, positive Steigung S ₂ der ansteigenden Flanke 7 zugeordnet ist. Dazu kann vorzugsweise eine Ableitung K ₂ der Kennlinie Ki nach der Zeit t gebildet werden, die in Fig. 2a dargestellt ist. Die maximale, negative Steigung Si bzw. die maximale, positive Steigung S ₂ folgen dann aus einem Ordinatenwert (y-Wert) eines Tiefpunktes bzw. eines

Hochpunktes der Ableitung K ₂ .

Zur weiteren Auswertung wird als ein erster Betrachtungspunkt PAI der Punkt der Kennlinie K _l5 dem in der Ableitung K ₂ der niedrigste Ordinatenwert zugeordnet ist und/oder als ein zweiter Betrachtungspunkt P _B1 der Punkt der Kennlinie K _l5 dem in der Ableitung K ₂ der höchste Ordinatenwert zugeordnet ist, gewählt. Als analytische

Kenngrößen werden die Steigungen Si bzw. S ₂ des ersten Betrachtungspunktes PAI bzw. des zweiten Betrachtungspunktes P _B2 anschließend vom Reifen-Sensor-Modul 3 über das Funksignal 20 an das Steuergerät 4 übertragen und im Steuergerät 4 über lineare oder annähernd lineare Kalibrier- Kurven 10a, 10b in die Profiltiefe D umgerechnet, wobei gemäß diesem Beispiel der Betrag der Steigung Si betrachtet wird, um einen positiven Wert für die Profiltiefe D zu erhalten. Alternativ kann auch eine maximale, positive oder eine maximale, negative Änderung Si, S ₂ im Verlauf der erfassten Radialbeschleunigung a _r bestimmt werden, die der Steigung Si, S ₂ der Kennlinie Ki an den entsprechenden Punkten entspricht, ohne dass eine Kennlinie Ki und eine Ableitung K ₂ gebildet wird, beispielsweise über eine elektronische Schaltung, die aufeinanderfolgende Radialbeschleunigungen a _r in einem Intervall vergleicht. Aus der Änderung Si, S ₂ folgt über die Kalibrier- Kurve 10a, 10b ebenfalls die Profiltiefe D.

Für verschiedene Reifentypen können im Steuergerät 4 Kalibrier- Kurven 10a, 10b eingespeichert sein, wobei für jede analytische Kenngröße Si, S ₂ eine Kalibrier- Kurve 10a, 10b hinterlegt ist, d.h. für die Steigung Si am ersten Betrachtungspunkt PAI ist eine

Kalibrier- Kurve 10a vorgesehen und für die Steigung S ₂ am zweiten Betrachtungspunkt P _B i eine Kalibrier- Kurve 10b; beispielhafte Kalibrier- Kurven 10a, 10b sind in Fig. 4 dargestellt. Die Kalibrier- Kurven 10a, 10b ordnen hierbei der hergeleiteten analytischen Kenngröße, d.h. den Steigungen Si und S ₂ jeweils in eindeutiger Weise eine Profiltiefe D zu, wobei gilt: D = F _a x Si + C _a . bzw. D = F x S ₂ + C _b , wobei die Faktoren F _a bzw. F _b die Steigung der jeweiligen innerhalb eines Toleranzfensters F _Ta bzw. Fn, liegenden Kalibrier- Kurve 10a bzw. 10b angeben und C _a bzw. C _b vom Reifentyp abhängige Konstanten sind.

Um Messungenauigkeiten zu vermeiden, kann auch ein Mittelwert aus dem Betrag des Ordinaten wertes Si am Tiefpunkt der Ableitung K ₂ und dem Ordinatenwert S ₂ am

Hochpunkt der Ableitung K ₂ sowie der Faktoren F _a , F _b , C _a , C _b ermittelt werden, wobei gilt: D = (F _a x ISil + F _b x S ₂ )/2 + (C _a +C _b )/2.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform wird der aus der abfallenden Flanke 6 und der ansteigenden Flanke 7 gebildete Peak 11 betrachtet, wobei aus einer Peakbreite B des

Peaks 11, die in Fig. 2b dargestellt ist, die Profiltiefe D unter Verwendung einer für dieses Ausführungsbeispiel gespeicherten Kalibrier- Kurve 10c folgt. Die Peakbreite B wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel auf einer Höhe von ca. 5% der Peakhöhe H bestimmt, wobei die Peakhöhe aus einem über mehrere Reifenumdrehungen gewichtet gemittelten und/oder einem nach dem Prinzip des gleitenden Mittelwertes geglätteten Verlauf der erfassten Radialbeschleunigung bestimmt wird, so dass Eigenschwingungen oder

Rauschsignale bei der Festlegung der Peakhöhe von 5% keinen wesentlichen Einfluss haben. Das bedeutet, es wird ein x- Achsen- Abstand, d.h. ein zeitlicher Abstand, zwischen einem ersten Betrachtungspunkt P _A2 und einem zweiten Betrachtungspunkt P _ß2 gebildet, wobei die Ordinatenwerte beider Betrachtungspunkte P _A2 , P _ß2 einem Wert entsprechen, der in etwa 5% der Peakhöhe H entspricht; d.h. die Radialbeschleunigung a _r ist an diesen Punkten auf ca. 5% der Radialbeschleunigung a _r an den Hochpunkten der Kennlinie Ki abgefallen. Aus der Peakbreite B folgt die Profiltiefe D aus: D = F _c x B + C _c , wobei der Faktor F _c die Steigung der innerhalb eines Toleranzfensters F _Tc liegenden Kalibrier-Kurve 10c angibt und C _c eine reifentypische Konstante angibt. D.h. die Kalibrier-Kurve 10c ordnet der Peakbreite B in eindeutiger Weise eine Profiltiefe D zu

Gemäß einer dritten Ausführungsform, die in Fig. 3 dargestellt ist, wird die

Tangentialbeschleunigung a _t über die Zeit t betrachtet und als Kennlinie K ₃ aufgetragen. Diese durchläuft innerhalb des Betrachtungsfensters 5 zunächst einen Hochpunkt, hat einen Nulldurchgang und geht in einen Tiefpunkt über, wobei der genaue Verlauf abhängig von der Orientierung des Reifen-Sensor-Moduls 3 relativ zur Drehrichtung des

Fahrzeugreifens 1 ist. Zur Bestimmung der Profiltiefe D wird als ein erster

Betrachtungspunkt P _AJ zunächst der Punkt mit der höchsten Tangentialbeschleunigung a _t j gewählt, also der Hochpunkt der Kennlinie K ₃ und als ein zweiter Betrachtungspunkt P _ß3 der Punkt mit der niedrigsten Tangentialbeschleunigung a _{t 2} , d.h. der Tiefpunkt der Kennlinie K ₃ , wobei der Hochpunkt und der Tiefpunkt aus einem über mehrere

Reifenumdrehungen gewichtet gemittelten und/oder einem nach dem Prinzip des gleitenden Mittelwertes geglätteten Verlauf der erfassten Tangentialbeschleunigung a _t bestimmt werden, so dass Eigenschwingungen oder Rauschsignale bei der Festlegung des Hochpunktes und/oder des Tiefpunktes keinen wesentlichen Einfluss haben. Dem

Ordinatenwert des ersten Betrachtungspunktes P _A3 sowie der Betrag des Ordinatenwertes des zweiten Betrachtungspuntkes P _ß3 kann in eindeutiger Weise durch die Kalibrier-Kurve lOd, lOe eine Profiltiefe D zugeordnet werden, so dass gilt: D = F _d x a _ti i + C _d bzw. D = F _e x a _{T 2} + C _e , wobei F _d und F _e die Steigungen von für diese dritte Ausführungsform bereitgestellten, innerhalb des Toleranzfensters Fx _d , Fx _e liegenden Kalibrier- Kurven lOd, lOe für die Tangentialbeschleunigung a _t angeben und C _d und C _e reifentypische Konstanten sind. Alternativ kann auch eine maximale und/oder eine minimale Tangentialbeschleunigung at,i, a _TI 2 direkt aus der erfassten Tangentialbeschleunigung a _t bestimmt werden, ohne dass eine Kennlinie K ₃ gebildet wird, beispielsweise durch eine elektronische Schaltung, die mehrere aufeinanderfolgende Tangentialbeschleunigungen a _t vergleicht. Aus der maximalen und/oder minimalen Tangentialbeschleunigung a _t j, a _ti2 folgt über die Kalibrier- Kurve lOd, lOe ebenfalls die Profiltiefe D.

Alternativ kann als ein erster Betrachtungspunkt der Hochpunkt und als zweiter Betrachtungspunkt P _ß3 der Tiefpunkt der Kennlinie K ₃ gewählt und ein betragsmäßiger Mittelwert aus beiden Ordinatenwerten gebildet werden, aus denen die Profiltiefe D folgt, d.h. D = (F _d x a _u + F _e x la _a l)/2 + (C _d +C _e )/2.

Um die Signalgüte zu verbessern, kann zusätzlich vorgesehen sein, die Kennlinien Ki, K ₃ über mehrere Umdrehungen des Fahrzeugreifens 1 gewichtet zu mittein. In dem Fall wird dasselbe Betrachtungsfenster 5 über beispielsweise zehn Umdrehungen gewichtet gemittelt und aus der gemittelten Kennlinie K _l5 K ₃ gemäß dem entsprechenden Ausführungsbeispiel die Profiltiefe D bestimmt. Dadurch können insbesondere ein Rauschen sowie

Unregelmäßigkeiten im Signalverlauf unterdrückt werden. Zusätzlich kann auch ein gleitender Mittelwert zum Glätten der Kennlinien K _l5 K ₃ angewandt werden.

Ergänzend können zur Verbesserung der Genauigkeit weitere Einflüsse auf die Kennlinien Ki, K ₃ kompensiert werden. So haben beispielsweise ein Reifendruck p, eine

Reifentemperatur T _R , eine Radgeschwindigkeit VR sowie eine auf den Fahrzeugreifen 1 wirkende Radlast F _z Einflüsse auf die Radialbeschleunigung a _r und die

Tangentialbeschleunigung a _t . Diese können bei Kenntnis der jeweiligen Einflussgrößen vom Steuergerät 4 kompensiert werden, über im Steuergerät 4 hinterlegten

Abhängigkeiten, die den Einfluss des Reifendruckes p, der Reifentemperatur T _R , der Radgeschwindigkeit VR und der Radlast F _z beschreiben. Bezugszeichenliste

1 Fahrzeugreifen

2 Reifeninnenseite

3 Reifen-Sensor-Modul

4 Steuergerät

5 Betrachtungsfenster

6 abfallende Flanke

7 ansteigende Flanke

8 Fahrbahn

9 Bodenaufstandsfläche

10a, 10b, 10c, lOd, lOe Kalibrier-Kurve

11 Peak

12 Lauf streifen

20 Funksignal a _r Radialbeschleunigung

a _t Tangentialbeschleunigung

a _tj minimale Tangentialbeschleunigung

a _tj2 maximale Tangentialbeschleunigung

B Peakbreite/zeitlicher Abstand/Winkelabstand/Wegdifferenz

C _a , C _b , C _c , C _d , C _e reifencharakteristische Konstanten

D Profiltiefe

F _a , F _b , F _c F _d , F _e Steigung von 10a, 10b, 10c, lOd, lOe

Fxa, Fxb, F _T C, Fxd, Fxe Toleranzband von 10a, 10b, 10c, lOd, lOe

F _z Radlast

H Peakhöhe

Ki, K ₃ Kennlinie

K ₂ Ableitung von Ki

L Reifenlatschbereich

MP Messpunkt

p Reifendruck PAI,2,3, PB 1,2,3 Betrachtungspunkt

Si/ S ₂ Änderung bzw. Steigung der Radialbeschleunigung an der abfallenden/ansteigenden Flanke 6/7 t Zeit

T _R Reifentemperatur

V _R Radgeschwindigkeit