DE19963751A1

DE19963751A1 - Verfahren zum Untersuchen von Reifen von Fahrzeugen im Fahrbetrieb

Info

Publication number: DE19963751A1
Application number: DE19963751A
Authority: DE
Inventors: Johannes Schmitt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-12-30
Filing date: 1999-12-30
Publication date: 2001-07-12
Also published as: JP2003519041A; KR20010102432A; EP1156938A1; US6594558B1; WO2001049514A1

Abstract

Bei einem Verfahren zum Untersuchen von Reifen von Fahrzeugen im Fahrbetrieb werden Signale, die Aufschluß über einen Kraftschluß zwischen Reifen und Fahrbahn in vertikaler Richtung zur Fahrbahn geben, mit am Reifen vorgesehenen Sensoren erfaßt und in einer Auswerteeinheit in bezug auf ihre Amplituden derart ausgewertet, daß der Amplitudenverlauf für die erfaßten Signale eine am Reifen aufgetretene Störung indizieren kann. Ein Auftreten einer Störung wird an einer Anzeigeeinheit angezeigt und für Diagnosezwecke gespeichert.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Untersuchen von Reifen von Fahrzeugen im Fahrbetrieb gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei Kraftfahrzeugen ist ein guter Zustand der Reifen von äußerster Wichtigkeit für die Fahrsicherheit. Allgemein werden die Reifen bei ihrem jahreszeitlichen Wechsel von Sommer- zu Winterreifen, oder umgekehrt, per Augenschein auf ihre weitere zukünftige Betriebstauglichkeit geprüft und dann möglicherweise gegen neue Reifen ausgewechselt. Beim Wechseln der Reifen erfolgt jedoch nicht immer ein Auswuchten von ihnen. Dies kann dazu führen, daß die Fahrsicherheit durch eine am Reifen auftretende Unwucht beeinträchtigt wird. Auch kann es auftreten, daß die Betriebstauglichkeit eines Reifens an einem Fahrzeug aufgrund eines zu starken Bremsens oder eines Stehens an einer Stelle für zu lange Zeit beeinträchtigt wird, welche Beeinträchtigung möglicherweise durch Auswuchten der Reifen behoben werden kann.

Aus Stöcker, Jörg u. a.: Der "Intelligente Reifen"- Zwischenergebnisse einer interdisziplinären Forschungskooperation. In: ATZ, Automobiltechnische Zeitschrift 97, 1995, 12, S. 824-832, ist es bekannt, einen Reifen mit einem integrierten Kraftsensor auszustatten, durch welchen es möglich ist, am Reifen angreifende Kräfte in drei Richtungen, nämlich der Längs- oder X-Richtung, der Quer- oder Y-Richtung und der vertikalen oder Z-Richtung, zu erfassen. Die aus diesen erfaßten Kräften abgeleiteten Signale können einer Auswerteeinheit zugeführt werden, in welcher eine erwünschte Auswertung der Signale erfolgt.

Ein weitere Vorrichtung zur Ermittlung des Drehverhaltens eines Fahrzeugrades ist aus DE 196 20 581 Al bekannt.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Untersuchen von Reifen von Fahrzeugen im Fahrbetrieb zu schaffen, mit welchem eine am Reifen auftretende Störung erkannt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 10 angegeben.

Die erfindungsgemäße Lösung verwendet ein von einem Reifensensor erfaßtes Signal zum Feststellen einer am Reifen auftretenden Störung, wobei der Amplitudenverlauf des Signals während einer Radumdrehung untersucht wird. Vorteilhafterweise wird die Untersuchung des Amplitudenverlaufs für das erfaßte Signals wiederholt für eine Anzahl von Perioden durchgeführt, wobei eine Periode einer Radumdrehung entspricht. Weiterhin kann der untersuchte Amplitudenverlauf mit dem Amplitudenverlauf eines durch einen Sensor an einem anderen Reife n verglichen werden, um ein Untersuchungsergebnis zu plausibilisieren. Das Auftreten einer Störung am Reifen, wie beispielsweise einer Reifenunwucht, kann durch eine Anzeigeeinheit angezeigt werden. Diese kann dann auch Ratschläge und Empfehlungen für den Fahrer anzeigen. Weiterhin kann beim Erkennen einer Störung am Reifen ein Signal zur Motorsteuerung zugeführt werden, um diese zu beeinflussen.

Vorteile der Erfindung

Insbesondere wird durch das erfindungsgemäße Verfahren ein Erkennen einer Störung bzw. eines Defekts an einem Reifen eines Fahrzeugs, wie beispielsweise einer Reifenunwucht, während des Fahrbetriebs möglich. Dadurch kann ein Fahrer eines Fahrzeugs selbst sicher feststellen, ob Reifen an seinem Fahrzeug ausgewechselt oder ausgewuchtet werden müssen, wie es ihm durch eine Anzeigeeinheit angezeigt werden kann.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Systems zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Untersuchen des Verhaltens von Fahrzeugen im Fahrbetrieb;

Fig. 2 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm einer Möglichkeit zum Feststellen einer Störung am Reifen eines Fahrzeugs;

Fig. 3 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm einer weiteren Möglichkeit zum Feststellen einer Störung am Reifen eines Fahrzeugs und

Fig. 4 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm einer weiteren Möglichkeit zum Feststellen einer Störung am Reifen eines Fahrzeugs.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Gemäß Fig. 1 werden im Fahrbetrieb mit einem am Reifen vorgesehenen Sensor 10 Signale erfaßt, die Aufschluß über den Kraftschluß zwischen der Fahrbahn und dem Reifen geben. Es können dabei Signale in X-Richtung in der oder gegen die Laufrichtung des Reifens, in Y-Richtung quer zur Laufrichtung des Reifens oder in Z-Richtung vertikal zur Laufrichtung erfaßt werden. Die hier interessierenden Signale in Z-Richtung beschreiben den radialen Kraftschluß zwischen Fahrbahn und Reifen. Beispiele für Signale in Z-Richtung können beispielsweise den Bildern 13 und 14 im oben angegebenen Artikel von Stöcker, Jörg u. a.: Der "Intelligente Reifen" - Zwischenergebnisse einer interdisziplinären Forschungskooperation. In: ATZ, Automobiltechnische Zeitschrift 97, 1995, 12, S. 824-832, entnommen werden.

Die Signale in Z-Richtung haben mit der Periode der Drehzahl eines Reifens einen gleichförmigen Verlauf. Dabei variieren die Amplituden der Signale in Abhängigkeit beispielsweise vom Reifeninnendruck, der somit durch das im Artikel von Stöcker, Jörg u. a.: Der "Intelligente Reifen" - Zwischenergebnisse einer interdisziplinären Forschungskooperation. In: ATZ, Automobiltechnische Zeitschrift 97, 1995, 12, S. 824-832, gezeigte System gemessen werden kann.

Voraussetzung für eine derartige Messung ist, daß der Reifen während eines Fahrbetriebs rundläuft und durch keine Störungen beeinflußt wird. Erfolgt die Messung an einem Reifen, der aufgrund eines zu langen Stehenlassens des Fahrzeugs oder eines zu starken Bremsens eine platte Stelle bzw. einen "Plattfuß" aufweist oder der nicht mehr richtig ausgewuchtet ist, zeigen die im Fahrbetrieb gemessenen Signale nicht mehr den periodisch wiederkehrenden normalen Amplitudenverlauf. Statt dessen tritt aufgrund einer unrunden Stelle am Reifen eine Störung im Amplitudenverlauf auf, die beispielsweise in Form eines Spitzenwerts oder Peaks oder durch eine Abweichung vom glätten Amplitudenverlauf erkannt werden kann.

Zum Feststellen, ob der Amplitudenverlauf des im Fahrbetrieb durch einen Reifensensor 10 erfaßten Signals eine Störung aufweist oder nicht, wird das erfaßte Signal einer in Fig. 1 gezeigten Auswerteeinheit 20 zugeführt. In der Auswerteeinheit 20 wird dann geprüft, ob die Signalerfassung fehlerfrei erfolgte. Weiterhin werden die erfaßten Signale einer Filterung unterzogen. Auch eine später detaillierter beschriebene Einstellung und eine im weiteren Verfahrensverlauf durchzuführende Abfrage eines Zählers wird vorgenommen. Diese einzelnen Schritte werden vorzugsweise vor einer weiteren Verarbeitung erfaßter Signale durchlaufen, wie es in den Fig. 2 bis 4 angedeutet ist. Die Auswerteeinheit 20 kann dann nach einem Bestimmen der Amplitude erfaßter Signale auf verschiedene Weisen feststellen, ob eine Störung am Reifen vorliegt.

Sie kann einen Vergleich mit zuvor in einem Speicher abgelegten Kennlinien mit Toleranzband für den Normalbetrieb durchführen. Dies erfordert ein Vorwissen über Parameter des Reifens, wie beispielsweise den Reifeninnendruck, für welche unterschiedliche Kennlinien gültig sind. Diese Möglichkeit zum Feststellen einer Störung am Reifen eines Fahrzeugs ist in Fig. 2 schematisch dargestellt.

Eine weitere Möglichkeit zum Feststellen einer Störung am Reifen eines Fahrzeugs in der Auswerteeinheit 20 ist das Untersuchen des Amplitudenverlaufs eines erfaßten Signals auf Sprünge. Dies kann beispielsweise durch laufendes Vergleichen eines erfaßten Amplitudenwertes mit einem direkt davor erfaßten Amplitudenwert erfolgen. Ist dabei der Unterschied zwischen den verglichenen Amplitudenwerten dabei größer als ein vorbestimmter Wert, wird auf Feststellen eines (Amplituden-)Sprungs entschieden. Diese Möglichkeit zum Feststellen einer Störung am Reifen eines Fahrzeugs ist in Fig. 3 schematisch dargestellt.

Weiterhin kann die Auswerteeinheit 20 derart ausgestaltet sein, daß ihr gleichzeitig die an zwei oder mehreren Reifen eines Fahrzeugs erfaßten Signale S0 und S1 zugeführt werden. Diese Signale S0 und S1 werden dann miteinander verglichen. Ergibt der Vergleich, daß die Amplitudenverläufe der erfaßten Signale S0 und S1 einander gleichen, liegt keine Reifenstörung vor. Sonst kann eine Reifenstörung angenommen werden. Bei dieser Möglichkeit zum Erkennen einer Störung am Reifen eines Fahrzeugs ist vorausgesetzt, daß der Reifen, an dem das Vergleichssignal S1 erfaßt wird, keine Störung aufweist. Diese Möglichkeit zum Feststellen einer Störung am Reifen eines Fahrzeugs ist in Fig. 4 schematisch dargestellt.

Das zuletzt angegebene Vergleichen des Amplitudenverlaufs eines an einem Reifen erfaßten Signals mit einem Amplitudenverlauf eines an einem anderen Reifen erfaßten Signals kann auch zusätzlich zu den beiden zuerst angegebenen Möglichkeiten zum Untersuchen der Amplitudenverläufe von erfaßten Signalen durchgeführt werden, um die jeweiligen Untersuchungsergebnisse zu plausibilisieren. Der andere Reifen kann zum gerade untersuchten Reifen in Achsenrichtung, in Querrichtung oder in Diagonalrichtung angeordnet sein.

Zum Sicherstellen, daß ein Amplitudensprung bzw. eine Amplitudenabweichung oder -differenz eines erfaßten Signals tatsächlich von einer Reifenstörung herrührt und nicht von einer Störung der Fahrbahn, wie beispielsweise von Löchern oder Steinen auf der Fahrbahn, ist vorgesehen, eine Untersuchung über mehrere Perioden hinweg durchzuführen. Dies kann dadurch erfolgen, daß ein Zähler auf eine maximale Periodenanzahl entsprechend der Anzahl von Umdrehungen eines Reifens eingestellt wird, für welche Anzahl die Untersuchung andauern soll. Nach jeder Untersuchung erfolgt ein Aufwärtszählen, bis die eingestallte maximale Periodenanzahl erreicht ist. Erst nach Ablauf des Zählers wird dann, wenn der Amplitudensprung bzw. die Amplitudenabweichung oder -differenz eines erfaßten Signals in jeder der gezählten Perioden auftritt, entschieden, daß eine Störung am Reifen vorliegt.

Das Vorliegen der Störung am Reifen kann einem Fahrer über eine in Fig. 1 gezeigte Anzeigeeinheit 30 zur Kenntnis gebracht werden. Die Anzeige kann dabei derart sein, daß dem Fahrer ein Verhalten des Fahrzeugs, wie beispielsweise ein Poltern oder Vibrationen, erklärt wird. Weiterhin kann eine bestimmte Geschwindigkeit empfohlen werden, die dazu geeignet ist, das unangenehme Fahrgefühl des Fahrers zu eliminieren. Es kann auch eine Begrenzung der Geschwindigkeit durch die Motorsteuerung vorgenommen werden. Zusätzlich kann ein Diagnoseeintrag für die Werkstatt in einen Speicher eingeschrieben werden.

Durch die erfindungsgemäße Erkennung einer Reifenunwucht wird dem Fahrer der Fahrzeugzustand angezeigt. Dies ist insbesondere bei Leihfahrzeugen und bei Firmenfahrzeugen mit häufig wechselnden Fahrern wichtig. Die Erkennung einer Reifenunwucht erhöht die Fahrsicherheit.

Claims

1. Verfahren zum Untersuchen des Verhaltens von Fahrzeugen im Fahrbetrieb, wobei am Reifen vorgesehene Sensoren (10) Signale erfassen, die Aufschluß über einen Kraftschluß zwischen Reifen und Fahrbahn in vertikaler Richtung zur Fahrbahn geben, und wobei die erfaßten Signale in einer Auswerteeinheit (20) ausgewertet werden, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Auswertung der Amplitudenverlauf für die erfaßten Signale als Indiz für eine am Reifen aufgetretene Störung verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplituden des durch den Sensor (10) am Reifen erfaßten Signals in der Auswerteeinheit (20) mit einem zuvor abgespeicherten Amplituden-Kennlinienfeld für einen normalen Reifen verglichen werden, um eine Amplitudenabweichung festzustellen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplituden des durch den Sensor (10) am Reifen erfaßten Signals in der Auswerteeinheit (20) jeweils mit der Amplitude eines direkt davor erfaßten Signals verglichen werden, um einen Amplitudensprung festzustellen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplituden des durch den Sensor (10) am Reifen erfaßten Signals (S0) in der Auswerteeinheit (20) mit Amplituden eines durch einen Sensor an einem anderen Reifen erfaßten Signals (S1) verglichen werden, um eine Amplitudendifferenz zwischen an zwei oder mehreren Reifen erfaßten Signalen festzustellen.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Auswerteeinheit (20) ein Vergleichen des Amplitudenverlaufs des am untersuchten Reifen erfaßten Signals (S0) mit einem Amplitudenverlauf eines an einem oder mehreren anderen Reifen erfaßten Signals (S1) erfolgt.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertung des Amplitudenverlaufs für eine vorbestimmte Periodenanzahl entsprechend der Anzahl von Umdrehungen des untersuchten Reifens durchgeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Periodenanzahl in einem Zähler festgelegt wird.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine am Reifen des Fahrzeugs aufgetretene Störung einem Fahrer durch eine Anzeigeeinheit (30) angezeigt wird und/oder als Signal einer Motorsteuerung zu deren möglichen Beeinflussung zugeführt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem Fahrer durch die Anzeigeeinheit (30) Empfehlungen für den weiteren Fahrbetrieb angezeigt werden.

10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim Feststellen einer Störung am Reifen ein Diagnoseeintrag für die Werkstatt in einem Speicher abgelegt wird.