Griesser, Martin (An den Kräutergärten 23 Eschborn, 65760, DE)
Köbe, Andreas (Nibelungenstrasse 26 Bensheim, 64625, DE)
Edling, Frank (Seebachstrasse 37 Frankfurt, 65929, DE)
Latarnik, Michael (Römerstrasse 7 Friedrichsdorf, 61381, DE)
Griesser, Martin (An den Kräutergärten 23 Eschborn, 65760, DE)
Köbe, Andreas (Nibelungenstrasse 26 Bensheim, 64625, DE)
Edling, Frank (Seebachstrasse 37 Frankfurt, 65929, DE)
| 1. | Verfahren zur Erkennung eines Druckverlustes von Reifen in einem Kraftfahrzeug während der Fahrt, insbesondere zum Detektieren des Absinkens des besagten Drucks unterhalb ei nes definierbaren Schwellenwertes (kritischer Reifendruck), durch Auswertung von sensorisch bestimmten Winkelgeschwin digkeiten der Räder des Kraftfahrzeugs oder Auswertung von Informationen, die die Winkelgeschwindigkeiten auf Basis von Zeitintervallen angeben, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckverlusterkennungsverfahren zwei oder mehrere Teilver fahren (Prog A, Prog B, Prog S, Prog V) umfaßt, die jeweils für sich ein getrennt funktionsfähiges Verfahren zum Messen des Drucks in einem Kraftfahrzeugreifen bzw. zum Detektieren eines kritischen Reifendrucks darstellen, wobei die Schritte der Teilverfahren parallel bzw. quasiparallel ausgeführt werden. |
| 2. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckverlusterkennungsverfahren zumindest ein erstes Teilverfahren (Prog A) und ein zweites Teilverfahren (Prog B) umfaßt, wobei beide Teilverfahren aus den Winkelgeschwin digkeiten oder Informationen, die die Winkelgeschwindigkei ten auf Basis von Zeitintervallen angeben, eine oder mehrere Referenzgrößen Refi erzeugen, und die Referenzgröße/n dar aufhin überprüfen, ob obere und untere Grenzwerte G1 und G2 überschritten werden, wobei das zweite Teilverfahren (Prog B) Grenzwerte 3G1 und BG2 besitzt, die einen engeren Bereich definieren, als die Grenzwerte AG1 und AG2 des ersten Teilver fahrens (Prog A), so daß 3G1<AGl und BG2>AG2 ist. |
| 3. | Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Teilverfahren ein drittes Teiler fahren (Prog S) ist, welches ein Geschwindigkeitsmuster des Raddrehzahlverlaufs erkennt, das von einem Fahrzeugreifen mit speziell beschaffener Notlauffläche erzeugt wird. |
| 4. | Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Notlauffläche auf der Oberfläche Kavitäten aufweist, welche während des Abrollens auf der Notlauffläche auf einer Fahrbahn eine für den Notlaufzustand charakteristische Schwingung erzeugen, die mittels Raddrehzahlsensoren erkenn bar ist. |
| 5. | Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Teilverfah ren ein viertes Teilverfahren (Prog V) ist, welches zur Druckverlusterkennung von RunflatRädern mit einer innerhalb des Reifenmantels angeordneten Notlauffläche geeignet ist, indem ein Druckverlust daran erkannt wird, daß die Winkelge schwindigkeit abfällt bzw. der dynamische Abrollradius eines oder mehrerer Räder gegenüber einem Ausgangswert des be trachteten Rades nach einem Druckverlust ansteigt, wenn der Druckverlust so groß ist, daß der RunflatReifen im wesent lichen auf der Notlauffläche abrollt. |
| 6. | Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Teilverfahren (Prog A) mit einem Ansprechen bei hohem Druckverlust, daß ein zweites Teilverfahren (Prog B) mit einem Ansprechen bei ge ringerem Druckverlust und ein drittes und/oder viertes par allel bzw. quasiparallel ausgeführtes Teilverfahren (Prog S, Prog V) vorgesehen ist, welches anspricht, wenn bei einem Fahrzeugreifen mit einer speziell be schaffenen Notlauffläche ein Geschwindigkeitsmuster er kannt wird, welches charakteristisch für einen Reifen druckverlust ist und/oder wenn bei einem RunflatReifen die Winkelgeschwindigkeit oder der dynamische Abrollradius eines oder mehrerer Räder gegenüber einem Ausgangswert des betrachteten Ra des nach einem Druckverlust abgefallen ist. |
| 7. | Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren zum Messen des Drucks von Fahrzeugreifen innerhalb eines Verfahrens zur Re gelung der Bremskraft und/oder der Fahrdynamik (ABS, ASR, ESP) ausgeführt wird. |
| 8. | Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzgröße Refi gebildet wird, indem die Summen jeweils zweier die Raddrehzahlen re präsentierender Signale dividiert werden. |
| 9. | Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der Teilverfahren, die eine Informationen über einen Druckverlust enthalten, zu einem gemeinsamen Ausgang ODERverknüpft (OR) sind. |
| 10. | Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf Reifendruckverlust erst dann erkannt wird, wenn die Win kelgeschwindigkeit bzw. der dynamische Abrollradius des be trachteten Rades um mehr als einen vorgegebenen Schwellen wert angestiegen ist. |
| 11. | Vorrichtung zum Steuern der Bremskraft und/oder der Fahrdynamik und zur Erkennung eines Druckverlusts von Reifen in einem Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mi krorechner, der mit Raddrehzahlsensoren und gegebenenfalls zusätzlichen Fahrdynamiksensoren verbunden ist, ein Verfah ren nach den Ansprüchen 1 bis 10 und ein an sich bekanntes Verfahren zur Regelung der Bremskraft und/oder Fahrdynamik abarbeitet. |
Kraftfahrzeuge, die mit einem elektronischen System zur Re- gelung der Fahrdynamik, wie beispielsweise ABS, ASR oder ESP ausgestattet sind, weisen üblicherweise eine Einrichtung zur Messung der Winkelgeschwindigkeit der Fahrzeugräder auf. Ei- ne Messung der Winkelgeschwindigkeit der Fahrzeugräder kann insbesondere mit Hilfe von aktiven Raddrehzahlsensoren er- folgen. Es ist bereits bekannt, daß sich zur Reifendruckver- lusterkennung die Beobachtung einer Änderung in der Winkel- geschwindigkeit der Räder eignet, wobei hierzu einige Syste- me die erfaßten Radgeschwindigkeiten zunächst in einem Spei- cher ablegen und diese zu einem späteren Zeitpunkt auswer- ten. Gegenüber Systemen, die keine Speicherung der Daten vornehmen, kann vorteilhafterweise aus dem Verlauf der Rad- geschwindigkeiten auf die aktuelle Fahrsituationen geschlos- sen werden, so daß, was für eine ausreichende Genauigkeit der Druckverlusterkennung nötig ist, den Reifendruckverlust überlagernde Schwankungen der Radwinkelgeschwindigkeiten aus den Daten entfernt werden können.
Praktisch allen Reifendruckerkennungssystemen ist gemeinsam, daß dem Erkennungssystem zunächst mitgeteilt werden muß, wann der gewünschte Nenndruck Po der montierten Räder einge- stellt ist. Dieser Ausgangszustand für die Reifendruckerken- nung kann dem elektronischen System beispielsweise mittels eines Reset-Schalters, der vom Fahrzeugnutzer gedrückt wer- den muß, mitgeteilt werden. Tritt nach einer bestimmten Zeit ein Druckverlust an einem oder mehreren Rädern auf, verrin- gert sich der Reifendruck des betreffenden Rades um die Druckdifferenz AP. Als Folge des Druckverlustes ändert sich der dynamische Abrollradius des betreffenden Rades in einer vom Reifen abhängigen charakteristischen Weise. Üblicherwei- se wird bei bekannten Druckverlusterkennungssystemen dann auf einen Druckverlust erkannt, wenn sich der dynamische Ab- rollradius des betreffenden Rades um einen bestimmten Mini- malwert verringert hat.
Obwohl bereits zahlreiche Verfahren zur Erkennung eines Druckverlustes durch Auswertung der Radgeschwindigkeit vor- geschlagen wurden, besteht immer noch Bedarf, die Druckver- lusterkennung auf Basis von Raddrehzahlinformationen noch zuverlässiger und genauer durchzuführen. Das Problem bei der Druckverlusterkennung besteht darin, eine Änderung des dyna- mischen Abrollradius aufgrund eines Druckverlustes von Ände- rungen des dynamischen Abrollradius zu unterscheiden, die u. a. durch dynamische Fahrsituationen, insbesondere Kurven- fahrt, Beschleunigung, Verzögerung usw., und Fahrbahneffekte (Schlaglöcher, verschiedene Reibwerte) hervorgerufen werden können und in der Regel größer sind, als der Einfluß eines Druckverlustes auf den dynamischen Abrollradius (Störeffekte).
Um eine Druckverlusterkennung mit erhöhter Genauigkeit ins- besondere auch bei dynamischen Fahrmanövern zu realisieren ist in der Deutschen Patentanmeldung 199 61 681 ein Verfah- ren vorgeschlagen worden, bei dem zusätzliche physikalische Daten, wie beispielsweise Gierrate, Beschleunigung, Bremsen- betätigung, Motormoment usw. in den Erkennungsalgorithmus zur Druckverlusterkennung einbezogen werden, so daß eine Druckverlusterkennung auch während dynamischer Fahrmanöver (Kurvenfahrt, Beschleunigen, Abbremsen usw.) durchführbar ist.
In der DE 197 21 480 Al ist ein in ein elektronisches Anti- blockiersystem (ABS) integriertes Druckverlusterkennungsver- fahren beschrieben, bei dem nach Auslösen des Reset- Schalters, wenn der Nenndruck der Räder eingestellt ist, zu- nächst eine zeitlich begrenzte Lernphase durchlaufen wird, in der ein Mikrocontroller unter Berücksichtigung der Fahr- situation Radwinkelgeschwindigkeiten verfolgt und aus dem zeitlichen Verlauf der aus den Radwinkelgeschwindigkeiten gebildeten Referenzwerte obere und untere Grenzwerte (G1 und G2) festlegt. Im Anschluß an die Lernphase beginnt eine Ver- gleichsphase, in der überprüft wird, ob die aktuell bestimm- ten Referenzwerte innerhalb des durch die gelernten Grenz- werte definierten Bereichs liegen.
Das Verfahren berücksichtigt die aktuelle Fahrsituation, in- dem während der Lernphase und während der Vergleichsphase Referenzwerte während ungeeigneter, dynamischer Fahrsitua- tionen ausgeschlossen werden.
Bekannte Verfahren sind somit darauf beschränkt, eine Druck- verlusterkennung nur während wenig dynamischer Fahrsituatio- nen (z. B. im wesentlichen während einer Geradeausfahrt, in der keine Quer-oder Längsbeschleunigung auf das Fahrzeug wirkt) durchzuführen.
Die vorliegende Erfindung setzt sich zum Ziel, eine Druck- verlusterkennung auf Basis von Daten der Raddrehzahl auch während dynamischer Fahrsituationen zur Verfügung zu stel- len.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfah- ren gemäß Anspruch 1 und eine Vorrichtung gemäß Anspruch 11.
Die vorliegende Erfindung schlägt ein Verfahren zur Erken- nung eines Druckverlusts von Reifen in einem Kraftfahrzeu- greifen während der Fahrt vor, welches insbesondere zum De- tektieren des Absinkens des Reifendrucks unterhalb eines de- finierbaren Schwellenwertes (kritischer Reifendruck) geeig- net ist.
Die Druckverlusterkennung erfolgt in an sich bekannter Weise durch Auswertung von sensorisch bestimmten Winkelgeschwin- digkeiten aller Räder des Kraftfahrzeugs'oder Auswertung von Informationen, die die Winkelgeschwindigkeiten auf Basis von Zeitintervallen angeben.
Erfindungsgemäß umfaßt das Verfahren zur Druckverlust- erkennung jedoch zwei oder mehrere Teilverfahren, die je- weils für sich ein getrennt funktionsfähiges Verfahren zum Messen des Drucks in einem Fahrzeugreifen bzw. zum Erkennen eines kritischen Reifendrucks darstellen.
Die Schritte der Teilverfahren werden erfindungsgemäß paral- lel bzw. quasiparallel ausgeführt.
Die parallel bearbeiteten Teilverfahren können durch einen Mikrorechner abgearbeitete Computerprogramme sein.
Handelt es sich bei den Teilverfahren beispielsweise um Un- terprogramme, so können diese Unterprogramme in eine Haupt- schleife eines Betriebsprogramms so eingearbeitet sein, so daß sie während der Abarbeitung der Hauptschleife nacheinan- der aufgerufen werden. Es ist auch möglich, daß die Arbeits- zeit eines Mikrorechner, die den Teilverfahren zur Verfügung gestellt wird, zwischen den einzelnen Programmteilen oder nach einem Zeitschema"Interruptgesteuert"aufgeteilt wird.
Unter einer quasiparallelen Bearbeitung wird gemäß der Er- findung verstanden, wenn eine der vorstehend beschriebenen Verfahrensweisen vorliegt.
Alle Teilverfahren sind bevorzugt so gestaltet, daß sie nach Erkennung eines Druckverlusts ein Signal beispielsweise über eine Leitung oder aber über ein Datenregister abgeben, wel- ches die Information"Druckverlust"enthalt. Selbstverständ- lich können dabei auch noch zusätzliche Signale, die eine Information. zur Identifikation des Teilverfahrens beinhal- ten, über diese Leitung oder über ein weiteres Datenregister mitübertragen werden.
Vorzugsweise umfaßt das erfindungsgemäße Druckbestimmungs- verfahren zumindest ein erstes Teilverfahren und ein zweites Teilverfahren. Beide Teilverfahren erzeugen aus den Winkel- geschwindigkeiten oder aus Informationen, die die Winkelge- schwindigkeiten auf Basis von Zeitintervallen angeben, eine oder mehrere Referenzgrößen. Die Werte der Referenzgröße werden zweckmäßigerweise daraufhin überprüft ob obere und untere Grenzwerte Gl, G2 überschritten werden, wobei das zweite Teilverfahren insbesondere Grenzwerte BG1, BG2 besitzt, die einen engeren Bereich definieren, als die Grenzwerte AG1, AG2 des ersten Teilverfahrens, so daß BG1<AG1 und BG2>AG2 ist.
Vorzugsweise werden die Schwellenwerte AG, und AG2 im ersten Teilverfahren so gewählt, daß eine Warnung über einen Druck- verlust bei etwa einem Restdruck von 1,0 bis 1,4 bar ausge- geben wird. Die Schwellenwerte BGl und BG2 im zweiten Teilver- fahren werden bevorzugt so gewählt, daß eine Warnung auf Druckverlust bereits bei etwa einem Restdruck von 1,5 bis 2,0 bar erfolgt.
Das erste Teilverfahren spricht vorzugsweise nur bei einem vergleichsweise hohen Druckverlust an. Dieses Teilverfahren ist daher fur Fahrmanöver vorgesehen, die eine hohe Dynamik aufweisen. Der Begriff"dynamisches Fahrmanover"wird im nachfolgenden Absatz beschrieben. Das zweite Teilverfahren spricht bevorzugt bereits bei einem geringen Druckverlust an und ist aufgrund der höheren Empfindlichkeit nur während Fahrmanövern mit geringerer Dynamik einsetzbar. Das zweite Teilverfahren ist so ausgelegt, daß die Weitermeldung der Information"Druckverlust"bei engen Kurven bzw. starker Be- schleunigung unterdrückt wird. Das erste Teilverfahren eig- net sich dagegen zur Druckverlusterkennung bereits bei unru- higeren (dynamischen) Fahrmanövern.
Unter dem Begriff"dynamisches Fahrmanöver"wird im Sinne der Erfindung ein Fahrmanöver verstanden, bei dem nur bis zu einem gewissen Mindestmaß ein Einfluß der Fahrbedingung auf den dynamischen Abrollumfang bzw. den dynamischen Abrollra- dius stattfindet. Dies ist im allgemeinen dann der Fall, wenn auf das Fahrzeug geringe Beschleunigungskräfte, wie Querbeschleunigung Q, Längsbeschleunigung L oder Gierrate 0, wirken.
Unter dem Begriff"wenig dynamisches Fahrmanover"wird im Sinne der Erfindung verstanden, wenn kein dynamisches Fahr- manöver, wie oben beschrieben, vorliegt. Dies ist vorzugs- weise dann der Fall, wenn Q kleiner oder gleich etwa 0,3 g, L kleiner oder gleich etwa 0,3 g und 0 kleiner oder gleich etwa 7 °/s ist. Liegt mindestens eine der aufgeführten Grö- ßen oberhalb der vorstehend angegebenen Grenzwerte, so liegt bevorzugt ein dynamisches Fahrmanöver vor.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird zur Druckbestimmung ein erstes Teilverfahren und ein zweites Teilverfahren parallel bzw. quasiparallel ausgeführt, wobei die beiden Teilverfahren sich dadurch unterscheiden, daß das zweite Teilverfahren einen engeren Grenzwertbereich besitzt, als das erste Teilverfahren. Enthalten die Teilverfahren Schritte zur Abfrage bzw. Überwachung von Beschleunigungsda- ten, so wird im allgemeinen die Lernphase und/oder die Ver- gleichsphase bei Überschreiten der Beschleunigungswerte von festgelegten Schwellenwerten abgebrochen, so daß die beiden jeweiligen im Verfahrensdurchlauf aufgenommenen Referenzwer- te nicht berücksichtigt werden.
Besonders bevorzugt unterscheidet sich das erste Teilverfah- ren von dem zweiten Teilverfahren zusätzlich dadurch, daß bei dem ersten Teilverfahren eine Berücksichtigung der be- stimmten Referenzwerte nur bei wenig dynamischen Fahrsitua- tionen erfolgt, wogegen eine Berücksichtigung der Referenz- werte bei dem zweiten Teilverfahren auch'während dynamischer Fahrmanöver erfolgt. Das heißt, daß während wenig dynami- scher Fahrmanöver beide Teilverfahrens gleichzeitig aktiv sind und während dynamischer Fahrmanöver nur das zweite Teilverfahren.
Vorzugsweise wird das zweite Teilverfahren nur so lange aus- geführt, bis mindestens ein Beschleunigungswert umfassend die Längsbeschleunigung und Querbeschleunigung einen Wert aufweist, der kleiner oder gleich etwa 0,15 g ist, wobei g für die Erdbeschleunigung steht bzw. die Gierrate einen Wert von kleiner oder gleich etwa 3 °/s aufweist. Das Ausblenden bzw. das Abschalten eines Teilverfahrens kann entweder da- durch erfolgen, daß der Algorithmus für das Teilverfahren durch das Hauptprogramm in Abhängigkeit von der Fahrsitua- tionen aufgerufen wird oder in einem Teilverfahren selbst eine Überprüfung der Fahrbedingungen vorgenommen wird.
Erfindungsgemäß kommen als geeignete Räder für das Kraft- fahrzeug beispielsweise herkömmliche Reifen mit Standardfel- ge aber auch neuartige Reifen mit Notlaufeigenschaften, ins- besondere Runflat-Rader mit Notlauffläche oder Runflat- Reifen mit für den Notlauf verstärkter Seitenwand, zum Ein- satz. Besonders bevorzugt werden Runflat-Räder mit einer Notlauffläche, die auf der Felge angeordnet ist, eingesetzt.
Zur Erzeugung eines Geschwindigkeitsmusters kann die Lauf- fläche bzw. die Notlauffläche in einem Runflat-Rad oder- Reifen in der Weise modifiziert sein, daß während der Dre- hung des Reifens im Pannenlauf während der Fahrt ein defi- niertes Geschwindigkeitsmuster erzeugt wird.
Ein Runflat-Rad, welches bevorzugt gemäß dem Verfahren der vorliegenden-Erfindung einsetzbar ist, wird in der DE 199 08 701.6 beschrieben. Im Pannenlauf erzeugt die Notlauffläche eine für den Notlauf zustand charakteristische und zur Rad- drehzahl proportionale periodische Schwingung. Der Notlauf- körper weist hierzu zweckmäßigerweise Unstetigkeiten, beson- ders bevorzugt ausgebildet als Kavitäten oder Einbuchtungen, an seinem Abrollumfang auf.
Die Notlauffläche gerät nur dann mit der Innenseite des Rei- fens in Kontakt, wenn der Reifendruck nicht mehr ausreicht, die auf den Reifen einwirkende Last zu tragen, der Reifen demzufolge in einen nahezu luftlosen Zustand übergegangen ist.
Neben dem ersten und zweiten Teilverfahren können in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform auch ein oder mehrere weitere von der Radgeschwindigkeit abhängige Teilverfahren zum Einsatz kommen.
Vorzugsweise wird die Druckbestimmung parallel oder quasi- parallel auch mittels eines vierten geschwindigkeits- abhängigen Teilverfahrens, welches ein Geschwindigkeitsmu- ster des Raddrehzahlverlaufs erkennt, durchgeführt. Das ge- schwindigkeitsabhängige Teilverfahren erkennt das Geschwin- digkeitsmuster, welches durch eine speziell beschaffene Not- lauffläche erzeugt wird.
Die vorstehend erwähnte, speziell beschaffene Notlauffläche eines Runflat-Rades, weist auf der Oberfläche vorzugsweise Kavitäten auf, welche während des Abrollens der Notlauffla- che auf einer Fahrbahn eine für den Notlauf zustand charakte- ristische Schwingung erzeugen. Diese Schwingung ist anhand des Geschwindigkeitsverlaufs des Rades erkennbar und somit mittels Raddrehzahlsensoren meßbar.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können die parallel bzw. quasiparallel ausgeführten Teilverfahren auch zusätzlich mindestens ein drittes Teilverfahren umfassen, welches im wesentlichen ausschließlich zur Druckverluster- kennung von Reifen mit einer innerhalb des Reifenmantels an- geordneten Notlauffläche geeignet ist. Die Besonderheit die- ses Teilverfahrens besteht darin, daß ein Druckverlust an einem Anstieg der Winkelgeschwindigkeit bzw. des dynamischen Abrollradius eines oder mehrerer Räder gegenüber einem Aus- gangswert des betrachteten Rades nach einem Druckverlust er- kannt wird. Hier wird der überraschende Effekt ausgenutzt, daß wenn ein Runflat-Rad bzw.-Reifen mit einer Notlaufflä- che soviel Druck verloren hat, daß der Reifen im wesentli- chen auf der Notlauffläche abrollt, dieser einen Anstieg des dynamischen Abrollradius, also einen detektierbaren Abfall der Radgeschwindigkeit zeigt.
Erfindungsgemäß bevorzugt kann die Erkennung des Anstiegs des dynamischen Abrollradius eines Rades entweder dadurch erfolgen, daß V1) überprüft wird, ob ein fest vorgegebener oder eingelern- ter Sollwert durch den gemessenen dynamischen Abrollradius überschritten wird oder V2) überprüft wird, ob der dynamische Abrollradius ansteigt, nachdem dieser zuvor abgefallen ist.
Das Verfahren V2), welches ganz besonders bevorzugt ist, kann auch ein mit den weiter unten beschriebenen Verfahren Prog A und Prog B kombiniertes Verfahren sein. Beispielswei- se läßt sich ein zunächst schwaches Absinken des dynamischen Abrollradius als Folge eines Druckverlusts vor dem Aufsetzen auf einen Notlaufkörper zunächst mit den Verfahren Prog A und Prog B feststellen. Steigt danach der dynamische Abroll- radius stark an, so liegt Pannenlauf vor. In diesem Fall ist die Notlauffläche des Reifens mit dem Reifenmantel in Kon- takt.
In einer weiteren Ausführungsform wird verfahrensgemäß auf einen Reifendruckverlust ausschließlich in der Weise er- kannt, daß überprüft wird, ob die Winkelgeschwindigkeit bzw. der dynamische Abrollradius des betrachteten Rades um mehr als einen vorgegebenen Schwellenwert angestiegen ist.
Mittels des vorstehend beschriebenen Verfahrens für Runflat- Räder mit Notlauffläche kann-wie auch mittels des Teilver- fahrens Prog S-sicher erkannt werden, zu welchem Zeitpunkt ein Kontakt zwischen Notlauffläche und Reifenmantel (Pannenlauf) eingetreten ist. Eine Warnmeldung, die auf dem erfindungsgemäß berücksichtigten Effekt des Anstiegs des dy- namischen Abrollradius beruht, ist vergleichsweise sicher und zuverlässig, da es sich nicht um eine Relativmessung, wie bei herkömmlichen Druckverlusterkennungsverfahren han- delt. Es ist daher möglich, zusätzliche Signale oder In- struktionen ausgehend von dem Ereignis des Pannenlaufs zu generieren. So kann beispielsweise eine Restlaufstrecke für den Reifen im Pannenlauf angezeigt werden. Vorzugsweise wer- den daher gemäß der Erfindung Restlaufstrecken für die Rei- fen im Pannenlauf angezeigt. Die Restlaufstrecken können insbesondere abhängig vom Reifentyp sein.
Erfindungsgemäß bevorzugt ist vorgesehen, daß das erste Teilverfahren bei einem hohen Druckverlust anspricht, daß zweite Teilverfahren bei einem geringeren Druckverlust an- spricht und ein drittes und/oder viertes parallel bzw. qua- siparallel ausgeführtes Teilverfahren vorgesehen ist, wel- ches anspricht, -wenn bei einem Runflat-Reifen die Winkelgeschwindigkeit oder der dynamische Abrollradius eines oder mehrerer Räder gegenüber einem Ausgangswert des betrachteten Ra- des nach einem Druckverlust angestiegen ist und/oder -wenn bei einem Fahrzeugreifen mit speziell beschaffener Notlauffläche ein Geschwindigkeitsmuster erkannt wird, welches charakteristisch fur einen Reifendruckverlust ist.
Vorzugsweise wird das Verfahren gemäß der Erfindung zum Mes- sen des Drucks von Fahrzeugreifen innerhalb eines Verfahrens zur Regelung der Bremskraft und/oder der Fahrdynamik (ABS, ASR, ESP) ausgeführt.
Die Referenzgröße Ref, die in einer bevorzugten Ausführungs- form zur Bestimmung eines Druckverlusts verwendet wird, wird bevorzugt gebildet, indem die Summen jeweils zweier die Rad- drehzahlen repräsentierender Signale dividiert werden.
Die Ausgange der Teilverfahren, die eine Informationen über einen Druckverlust enthalten, sind vorzugsweise zu einem ge- meinsamen Ausgang ODER-verknüpft. Dieser Ausgang kann bei- spielsweise mit einer Warnlampe im Armaturenbrett verbunden sein.
Da das erfindungsgemäße Verfahren lediglich Einrichtungen benötigt, die ohnehin in einem üblicherweise eingesetzten ABS, ASR oder ESP System vorhanden sind, läßt sich dieses auf vorteilhafte Weise in ein solches System kostengünstig integrieren.
Die Erfindung betrifft daher auch eine Vorrichtung zum Steu- ern der Bremskraft und/oder der Fahrdynamik und zur Erken- nung eines Druckverlusts von Reifen, welche dadurch gekenn- zeichnet ist, daß ein Mikrorechner, der mit Raddrehzahlsen- soren und gegebenenfalls zusätzliche Fahrdynamiksensoren verbunden ist, ein vorstehend beschriebenes erfindungsgema- ßes Verfahren und ein an sich bekanntes Verfahren zur Rege- lung der Bremskraft und/oder Fahrdynamik bearbeitet.
Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines Ausführungsbeispiels und den Figuren näher erläutert.
Es zeigen Fig. 1 eine schematische Darstellung der'Teilverfahren zur erfindungsgemäßen Druckverlusterkennung, Fig. 2a ein Diagramm mit den zeitlichen Verlauf eines Refe- renzwertes, Fig. 2b ein weiteres Diagramm mit einem zeitlichen Verlauf eines Referenzwertes zuzüglich eingezeichneter Grenzwerte, Fig. 3 ein Diagramm mit dem Verlauf des dynamischen Radradi- us rd in Abhängigkeit vom Reifendruck P und Fig. 4 die schematische Darstellung eines Schnittbilds eines Runflat-Rads mit Notlauffläche auf der Felge.
In Fig. 1 ist ein Beispiel für ein Verfahren gemäß der Er- findung mit drei bzw. vier quasiparallel ausgeführten Teil- verfahren Prog A, Prog B, Prog V bzw. Prog S dargestellt.
Durch einen Anschluß Reset können die Teilverfahren in einen Ausgangszustand zurückgesetzt werden. Leitung Input symboli- siert den Anschluß für die Signale der vier Raddrehzahlsen- soren des Kraftfahrzeuges. Die Teilverfahrens besitzen Aus- gänge 2, die durch eine Verknüpfungs-element OR zu einem ge- meinsamen Ausgangssignal 3 zusammengefaßt sind. Bei dem Ver- knüpfungselement OR handelt es sich um eine ODER- Verknüpfung. Der Ausgang 3 kann mit einer Warnlampe 4 ver- bunden sein.
Die in Fig. 1 dargestellte Einheit 1 umfaßt die Teilverfah- ren Prog A und Prog B. Mit Einheit 1 läßt sich eine Druck- verlusterkennung gemäß der Erfindung bei praktisch allen Reifentypen (Standardreifen, Runflat-Räder) durchführen. Die Teilverfahren Prog V, Prog S sind insbesondere für Spezial- reifen, wie Reifen mit einer Erzeugungseinrichtung für ein Geschwindigkeitsmuster oder Runflat-Reifen geeignet.
. Teilverfahren Prog V dient zur Erkennung eines Geschwindig- keitsmusters im Raddrehzahlverlauf. Teilverfahren Prog S dient zur Erkennung eines Anstiegs des dynamischen Radradi- us. Beide letztgenannte Teilverfahren stellen wie die Teil- verfahren Prog A und Prog B für sich getrennt funktionsfähi- ge Verfahren zum Messen des Drucks in einem Kraftfahrzeu- greifen dar.
Wie weiter unten noch im einzelnen beschrieben wird, legt, wie in Fig. 2b dargestellt, Teilverfahren Prog A grobe Schwellen, festgelegt durch Werte AG1 und AG2, wåhrend der Lernphase fest, so daß ein Abschluß der Lernphase ver- gleichsweise schnell nach dem Rücksetzen durch Drücken der Reset-Taste beim Auffüllen der Reifen auf den Ausgangs- Nenndruck erfolgen kann. Auch wenn nach dem Auffüllen der Reifen ausschließlich so gefahren wird, daß das Fahrzeug sich für eine lange Zeit in dynamischen Fahrzuständen befin- det, kann das Lernverfahren bereits nach einer Zeit von vor- zugsweise weniger als etwa eine Minute beendet werden.
Im folgenden wird ein Beispiel zur Druckverlusterkennung ge- mäß der Erfindung in einzelnen Schritten angegeben, welches eine Erweiterung des in der Deutschen Patentanmeldung 197 21 480 Al offenbarten Verfahrens darstellt.
Beschreibung der Verfahrensschritte von Prog A (erstes Teil- verfahren) : Schritt A1 : Aufnehmen der Winkelgeschwindigkeiten mittels Radsensoren der Räder wi, W2, w3 und W4, wobei mit wl das rechte Vorder- rad, mit w2 das linke Vorderrad, mit W3 das rechte Hinterrad und mit W4 das linke Hinterrad bezeichnet ist. Statt einem Wert für die Winkelgeschwindigkeit w kann auch bevorzugt ei- ne zeitliche Größe T als Maß für die Radgeschwindigkeit ver- wendet werden, insbesondere kann eine Synchronisation auf eine Sensorflanke erfolgen. Dies bietet den Vorteil einer erhöhten Genauigkeit bei der Bestimmung der Radgeschwindig- keiten.
Schritt A2 : Ermitteln von Vergleichswerten (Lernphase) durch die Schrit- te A2a bis A2g.
Schritt A2a : Bildung von Referenzwerten nach der Formel Refi = (Wk+W1) (w, +Wn) aus aktuellen Werten von w (bzw. bevorzugt einer Zeit T), die nach dem Verfahren unter Punkt 1 bestimmt wurden, wobei i = 1... 3 und die wi bei jedem Referenzwert unterschiedliche Räder bezeichnen.
In den Figuren 2a und 2b ist ein Beispiel für einen Verlauf von Ref1 = (wk+wl)/(wm+wn) in Abhängigkeit von der Zeit t dar- gestellt, wobei k = vorne links, 1 = hinten rechts, m = vor- ne rechts und n = hinten links sind. Der Verlauf von Kurve 5 oder 6 gibt Aufschluß über Abweichungen des dynamischen Ab- rollradius bei einem Druckverlust. Würden alle Räder bei Idealbedingungen die gleiche Winkelgeschwindigkeit haben, so betrüge der Wert des Referenzwertes Ref1= 1. Bei einem Druckverlust weicht der Referenzwert um einen bestimmten Be- trag vom Wert 1 ab. Der Verlauf von Ref, ist allerdings um einen wesentlich größeren Betrag von den aktuellen Fahrbe- dingungen, wie beispielsweise Fahrbahnbeschaffenheit, Be- schleunigung oder Kurvenfahrt abhängig.
Schritt A2b : Prüfung, ob die Fahrbedingungen bzw. die Fahrsituation in einem zulässigen Bereich liegt. Wenn eine Fahrbedingung vor- liegt, die ein Bilden der Referenzwerte als nicht sinnvoll erscheinen läßt, beispielsweise wenn die Längsbeschleuni- gung, die Querbeschleunigung oder die Radbeschleunigung be- stimmte Schwellenwerte überschreitet, so wird das Teilver- fahren nicht weitergeführt.
Schritt A2c : Erzeugung von gefilterten Referenzwerten Ref, z. B. mittels eines Tiefpassfilters 1. Ordnung. Die Tiefpassfilterung läßt sich entweder durch Auswertung von gespeicherten Daten von Referenzwerten durchführen oder mittels eines Rekursionsver- fahrens zur Tiefpassfilterung.
Schritt A2d : Speichern von Ober-und Untergrenzen der gefilterten und un- gefilterten Referenzwerte iRe fla, und iRefMln und Erzeugung ei- nes Mittelwertes RefM aus den zurückliegenden Daten bzw. re- kursive Erzeugung eines Mittelwertes.
Schritt A2e : Wiederholen der Schritte AI bis A2d. solange, bis die Anzahl der ermittelten Referenzwerten einen Wert N (N>1, vorzugs- weise N>5) erreicht hat und Überprüfung, ob die Differenz von iRefMax und iRefMin einen bestimmten Schwellenwert nicht überschreitet. Ist dieser Schwellenwert überschritten, so wird das Teilverfahren neu begonnen.
Schritt A2f : Speichern von oberen und unteren Grenzwerten iGi, iG2 in Ab- hängigkeit von den im zurückliegenden Zeitraum ermittelten Referenzwerten (Lernphase) wobei bevorzugt zur Bildung der Grenzwerte ein Offsetwert zum Mittelwert RefM hinzuaddiert bzw. subtrahiert wird.
Schritt A2g : Fortsetzung der Programmausführung im Programm- teil"Vergleichsphase", welcher unter Punkt 3 beschrieben ist.
Beschreibung der Verfahrensschritte von Prog B (zweites Teilverfahren) : Gegenüber dem unter Punkt 2 beschriebenen Verfahren sind die Verfahrensschritte von Prog A in Prog B auf nachfolgend be- schriebene Weise abgewandelt. Daß hier beschriebenen Verfah- ren entspricht weitgehend dem in der DE 197 21 480 AI bei der Beschreibung von Fig. 2 angegebenen Verfahren, bei dem ein aktuelles Sample mit einem zu einem früheren Zeitpunkt gespeicherten Sample verglichen wird. Das Verfahren Prog B, welches gegenüber Prog A einen erheblich höheren Zeitbedarf hat, kann dann zu einer erfolgreichen Ermittlung von Ver- gleichswerten führen, wenn das Verfahren gegenüber Prog A unter Punkt 2 zur Ermittlung von Vergleichswerten aufgrund einer dynamischen Fahrsituation nicht geeignet ist.
Schritt Bl : Aufnahme der Raddrehzahlsignale der einzelnen Räder. Hierbei kann überprüft werden, ob keine Fahrbedingung vorliegt, die ein Bilden der Referenzwerte als nicht sinnvoll erscheinen läßt. Wenn erkannt wurde, daß eine solche Fahrbedingung vor- liegt, wird der aktuelle Durchlauf des Verfahrens beendet.
Ansonsten erfolgten Übergang zu Schritt B2.
Schritt B2 : Aus den gemessenen Raddrehzahlen wird wenigstens wie weiter oben beschrieben mindestens ein Referenzwert der Referenz- werte Ref1, Ref2, Ref3 gebildet. Auch hier kann, ebenfalls wie weiter oben beschrieben ist, eine Bildung der Referenzwert entweder über Zeitssignale T oder durch Verwendung von Rad- geschwindigkeiten erfolgen.
Schritt B3 : Erzeugung eines zusätzlichen Datensatzes aus den ermittelten Referenzwerten durch Tiefpassfilterung. Auch hier kann die Tiefpassfilterung ein rekursives Verfahren sein, welches an einem aktuellen Zeitpunkt nur den zuletzt gefilterte Wert speichert.
Schritt B4 : Überprüfung, ob der aktuell ermittelte gefilterte Referenz- wert größer ist, als der bisher ermittelte Maximalwert der ungefilterten Referenzwerte und gegebenenfalls Speicherung des neuen Maximalwertes. Auf analoge Weise wird auch der mo- mentan gültige Minimalwert bestimmt. Zusätzlich kann es zweckmäßig sein, auch aus dem ungefilterten Referenzwerten fortlaufend einen Mittelwert, sowie die dazugehörende Stan- dardabweichung zu ermitteln.
Schritt B5 : Überprüfung, ob bereits eine weitere vorgegebene Zahl N von Referenzwerten ermittelt wurde, d. h. ob ein vollständiges Sample von Referenzwerten aufgenommen wurde.
Ist dies nicht der Fall, wird der aktuelle Durchlauf des Verfahrens beendet. Andernfalls wird das Verfahren fortge- setzt.
Schritt B6 : Überprüfung, ob der Maximalwert der gefilterte Referenzwerte des aktuell aufgenommenen Samples um nicht mehr als einen vorgegebenen Betrag vom Maximalwert der gefilterten Refe- renzwerte des zuletzt gespeicherten Sample abweicht. Weiter- hin wird in diesem Schritt überprüft, ob der Minimalwert der geschilderten Referenzwerten des aktuellen aufgenommenen Sample um nicht mehr als einen vorgegebenen Betrag von der Minimalwert der geschilderten Referenzwerten des zuletzt ge- speicherten Sample abweicht. Ansonsten wird das Verfahren wiederholt, bis die Bedingung erfüllt ist.
Schritt B7 : Ggf. Überprüfung, ob der Mittelwert der ungefilterten Refe- renzwerte des aktuellen Samples um nicht mehr als einen be- stimmten Betrag vom Mittelwert der ungefilterten Referenz- werte des zuletzt gespeicherten Samples abweicht. Weiterhin erfolgt, wenn es zweckmäßig ist, eine Überprüfung dahinge- hend, ob der Mittelwert der ungefilterten Referenzwerte des aktuellen Samples zuzüglich sowie abzüglich eines Mehrfachen des Gütemaßes innerhalb der durch den oberen Grenzwert und den unteren Grenzwert gegebenen Schranken liegt. Dieses Mehrfache kann dabei beispielsweise das Vierfache betragen.
Ansonsten wird das Verfahren beendet.
Schritt B8 : Festlegung eines oberen Grenzwerts, indem zum Maximalwert der gefilterten Referenzwerte des aktuellen Samples ein Offsetwert addiert wird. Ein unterer Grenzwert wird festge- legt, indem vom Minimalwert der gefilterten Referenzwerte des aktuellen Samples ein Offsetwert subtrahiert wird.
Ergab eine der Überprüfungen, daß die Abweichungen der Werte bei dem aktuellen Samples zu groß waren, erfolgt ein Über- gang zu Schritt B6, indem die entsprechenden Werte des aktu- ellen Samples (Mittelwert, Standardabweichung der ungefil- terten Referenzwerte, Maximalwert und Minimalwert der gefil- terten Referenzwerte des aktuellen Samples) zum Vergleich mit künftig aufgenommenen Samples abgespeichert werden.
3. Vergleichsphase Ermitteln von Referenzwerten gemäß Punkt 2a oder B2 und Be- rechnung nach einer der Formeln (Formel A) iG1 < iRef < iG2 oder (Formel B) iGi < iRefFilt < iGz, wobei iRefFilt auf an sich bekannte Weise gefilterte Referenz- werte sein können. Durch Berechnung nach einer der Formeln A oder B kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren überprüft werden, ob ein Druckverlust aufgetreten ist. Liegt ein Druckverlust vor, wird zweckmäßigerweise eine Information über den Druckverlust des Rades ausgegeben. Werden mehrere Referenzwerte gebildet, kann zweckmäßigerweise durch Be- trachtung der Referenzwerte dasjenige Rad individuell iden- tifiziert werden, welches den Druckverlust aufweist.
Beschreibung der Verfahrensschritte von Prog S (drittes Teilverfahren) : Das Verfahren Prog S dient zur Erkennung eines Geschwindig- keitsmusters eines zur Erzeugung eines Geschwindigkeitsmu- sters geeigneten Spezial-Rades/Reifens. Eine erfindungsgema- ßen einsetzbares Verfahren ist in der Eingangs erwähnten Druckschrift DE 199 08 701.6 beschrieben. Das Rad kann mit einerNotlauffläche ausgerüstet sein, die zur Erzeugung des Geschwindigkeitsmusters modifiziert ist.
Auch bei diesem Verfahren werden die Raddrehzahlsignale der Räder durch das ABS-System detektiert und an die zentrale Recheneinheit weitergeleitet. Die für den Notlaufzustand charakteristische und zur Raddrehzahl proportionale periodi- sche Schwingung wird von einem auf der Felge 12 abgestürzten Notlaufkörper 10 erzeugt. Der Notlaufkörper besitzt an sei- ner Notlauffläche 13 eine Vielzahl von Einbuchtungen, die gleichmäßig oder ungleichmäßig über den Umfang verteilt sind.
Bei einem plötzlichen Verlust berührt die Notlauffläche die Innenfläche des Mantels, wodurch ein fur'den Notlaufzustand ausreichend sicherer Fahrbetrieb ermöglicht wird.
Gemäß dem Verfahren werden zunächst die Radgeschwindigkeiten innerhalb definierter Zählzeiten aufgenommen. Mit Hilfe der Einbuchtungen werden für den Notlaufzustand charakteristi- sche separat definierter und zur Raddrehzahl proportionalen periodische Schwingung n-ter Ordnung der Reifenperiode (zum Beispiel n = 13) erzeugt. Werden diese Schwingungen auf den Mittelwert der Raddrehzahl bezogen, so lassen sich Null- durchgangszeiten des Drehzahl-Ausgangssignales angeben. Bei einem herkömmlichen Reifen sind die Abstände der Nulldurch- gangszeiten im wesentlichen Konstant, wogegen bei dem hier eingesetzten Spezial-Reifen sich deutlich merkbare periodi- sche Abweichungen von etwa 0,02 Millisekunden ergeben.
Nach dem in diesem Beispiel angegebenen Verfahren wird der Datensatz aus den Nulldurchgangszeiten in Abhangigkeit von der Zeit durch numerische Fourier-Transformation (FFT) ana- lysiert. Hierdurch wird eine spektrale Leistungsdichte, auf- getragen über die Frequenz, erhalten.
Anhand der nach der Transformation erhaltenen Daten-Kurve mit der spektralen Leistungsdichte über der Frequenz lassen sich zuverlässig Spitzen ermitteln, die durch die Geschwin- digkeitsvariation des Spezial-Reifens hervorgerufen sind.
Zur Auswertung der Signale werden dann bestimmte vorgegebene Frequenzbereiche des transformierten Signals aufintegriert.
Im Anschluß daran werden die ermittelten Integralwerte mit Referenz-und/oder Schwellenwerten verglichen und bei Über- schreitung einer vorgegebenen Differenz zu den Referenz- und/oder Schwellenwerten ein Warnsignal an eine im Blickfeld des Fahrers angeordnete Warneinrichtung ausgegeben.
Der Schwellenwert, welcher beim Verfahren Prog V zum Einsatz kommt, muß derart groß gewählt werden, daß ein Anstieg der Radgeschwindigkeiten durch Störeinflüsse, wie beispielsweise durch Sonneneinstrahlung auf einen Reifen, sicher ausge- schlossen werden. Geeignete Werte ermittelt der Fachmann durch Fahrversuche. Die Werte hängen empfindlich vom Reifen- und Fahrzeugtyp ab.
Beschreibung der Verfahrensschritte von Prog V (viertes Teilverfahren) : Die Arbeitsweise von Prog V wird anhand der Figuren 3 und 4 näher erläutert. Sind auf dem Kraftfahrzeug Runflat-Räder 9 montiert, so sinkt in Abhängigkeit vom Reifendruck der dyna- mische Abrollradius rd zunächst wie bei einem gewöhnlichen Reifen ab (Bezugszeichen 7). Ist der Druckverlust so hoch, daß die in einem Runflat-RRad vorhandene Notlauffläche 10 den Mantel 11 des Reifens berührt, so steigt der dynamische Abrollradius stark an (Bezugszeichen 8).
Das Verfahren Prog V führt eine Überprüfung auf ein Absinken der Umlaufgeschwindigkeit der Räder, welches eine Folge des Anstiegs des dynamischen Abrollradius rd ist, durch.
Die Methode zur Erkennung in Verfahren Prog V kann bei Rei- fen, die einen deutlichen Effekt zeigen, erheblich unemp- findlicher sein, als bei den Verfahren Prog A und Prog B.
Für diese Reifentypen kann es bereits ausreichend sein, die einzelnen Radgeschwindigkeiten beziehungsweise reziproken Radgeschwindigkeiten (Zeitwerte) direkt auf das Überschrei- ten (Unterschreiten) von fest vorgegebenen reifenabhängigen Grenzwerten zu überwachen. Zweckmäßigerweise müssen diese Grenzwerte nicht in einem Lernverfahren im System eingelernt werden sondern es ist möglich, fest abgelegte Grenzwerte, insbesondere abhängig vom Reifentyp, in einer Datenbank zu speichern.
Next Patent: CALIBRATION OF A TRANSPONDER FOR A TIRE PRESSURE MONITORING SYSTEM