WO2015055429A1 - Method, control device, and system for identifying a profile depth of a profile of at least one tire - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for determining a tread depth of a profile of at least one tire by means of an analysis of a vibration behavior of a vibration system including the at least one tire during operation of a vehicle having the at least one tire, a control device and a system for a vehicle for determining a tread depth Profiles at least one tire of the vehicle and a computer program product.
- a method for determining the tread depth of a vehicle tire on a moving vehicle having the following steps is known: determining an angle of an outer tire point relative to a hub fixed Coordina ⁇ tensystem means of a vehicle-fixed sensor, analyzing the signal supplied by the sensor, Calculating the moment of inertia of the tire belt about the axis of rotation from the rotational stiffness of the tire wall and the determined natural frequency, calculating the current mass and the diameter change of the tire from the determined moment of inertia and the mass function of the tire in Ab ⁇ dependence on the diameter, calculating the profile loss from the change in diameter.
- the object of embodiments of the invention is to provide a method, a computer program product, a control device and a system for determining a tread depth of a profile of at least one tire, which has a further improved result. enable profile depth during operation of a vehicle having the tire.
- a method for determining a profile depth of a profile of at least a tire by means of an analysis of oscillations ⁇ supply behavior of the at least one tire-containing vibration system during an operation of the at least one tire having the vehicle comprises the following steps according to one aspect of the invention. There is a determination of a plurality of values of an instantaneous tire inner pressure of the at least one tire by means of a pressure sensor. In addition, determining a frequency spectrum of the vibra ⁇ tion system based on the plurality of determined values of the current internal tire pressure. In addition, a He ⁇ transmit an instantaneous natural frequency of the vibrating system is carried out based on the determined frequency spectrum.
- the method according to the said embodiment enables a further improved determination of the tread depth of the profile of the at least one tire during operation of the vehicle having the tire. This is done in particular by the Determining the frequency spectrum and the current natural frequency of the at least one tire containing
- a vibration system based on the plurality of detected values of the current internal tire pressure, determining the at least one parameter and determining the tread depth of the profile of the at least one tire based on the determined instantaneous natural frequency and the at least one determined parameter.
- the natural frequency of the vibration system including the at least one tire depends on the at least one parameter and the tread depth.
- determining the plurality of values of a current tire inflation pressure includes determining a plurality of values of a current inflation tire inflation pressure.
- the vibration system includes the at least one tire, ie a tire material, as well as a filling gas of the tire, for example an air filling of the tire. This is based on the consideration that vibrations of the tire caused by a deformation of the tire in the region of a current tire contact surface, ie in the region of a current contact surface of the tire with, for example, a road, are transmitted to the filling gas of the tire and there lead to local pressure fluctuations of the filling gas.
- such pressure fluctuations of the filling gases are determined based on data determined by the pressure sensor and used for the determination of the frequency spectrum of the vibration system and its natural frequency.
- the determination of the frequency spectrum of the oscillation system takes place by means of a Fourier transformation. This allows a simple determination of the frequency spectrum of the vibration system.
- the determination of the tread depth of the profile of the at least one tire can be carried out in particular by means of at least one characteristic stored in a memory device and / or by means of at least one table stored in the memory device.
- the at least one characteristic curve or the at least one table indicates the relationship between the at least one parameter and the natural frequency and / or the tread depth and the natural frequency.
- the at least one characteristic curve or the at least one table can be based on a model of the at least one tire, that is to say the relationship between the variables mentioned and the natural frequency is already pre-stored in the memory device in this embodiment. Furthermore, the at least one characteristic or the at least one table during a
- the respective ußge ⁇ called characteristic curve or table thus is first determined in a learning phase, typically after a new exhibiting the tire wheel has been fixed to the vehicle, and used in addition for the determination of the tread depth ⁇ Pro.
- the profile depth of the profile of the at least one tire is determined also based on a type of tire of the at least one tire.
- the type of tire can also have an influence on the natural frequency or on the parameters influencing the natural frequency, which in the mentioned embodiment is advantageously taken into account in the determination of the tread depth.
- issuing of a warning message can take place if the determined tread depth of the profile of the at least one tire falls below a first predetermined threshold value.
- the issuing of the warning message typically takes place inside the vehicle. This allows the occupant of the vehicle, particularly the driver of the vehicle, to indicate a low per ⁇ tread depth.
- a notification of a service device also takes place if the determined tread depth of the profile of the at least one tire falls below a second predetermined threshold value.
- the second predetermined threshold value before ⁇ can correspond to the first predetermined threshold value or different from this.
- an appointment for an exchange of the tire can be initiated automatically.
- the determined tread depth of the profile of the at least one tire can additionally or alternatively be transmitted to at least one driver assistance system of the vehicle.
- the tread depth determined is thus provided at least one driver assistance system provided in said exporting ⁇ approximate shape.
- the operation of the driver assistance system can be adapted to the respective determined tread depth.
- the at least one driver assistance system is, for example, selected from the group consisting of an anti-lock braking system. System, a vehicle dynamics control system, in particular an electronic stability program, and an emergency braking system.
- Another aspect of the invention relates to a Computerpro ⁇ program product comprising a computer readable medium and stored on the computer readable medium program code which, when executed on a computing unit, instructs the calculating unit to perform a method according to one of the above embodiments.
- the computer program product has the advantages already mentioned in connection with the corresponding embodiments of the method according to the invention, which are not listed again at this point in order to avoid repetitions.
- the invention further relates to a control device for a vehicle for determining a tread depth of a profile of at least one tire of the vehicle by means of an analysis of a vibra ⁇ tion behavior of the at least one tire-containing vibration system.
- the control unit has at least one receiving device which is configured to receive a plurality of determined values of an instantaneous tire inner pressure of the at least one tire and to receive at least one determined parameter selected from the group consisting of a current tire temperature of the at least one tire, an instantaneous tire inner pressure of the tire at least one tire, a current tire load of the at least one tire and a current speed of the vehicle, is formed.
- control unit has a first determination device, which is designed to determine a frequency spectrum of the vibration system based on the plurality of determined values of the instantaneous tire inner pressure. Furthermore, the control unit has a second determination device, which is used to determine a current natural frequency of the vibration system based on the determined frequency spectrum is formed. In addition, the control unit has a third determination device, which is designed to determine a tread depth of the profile of the at least one tire based on the determined instantaneous natural frequency and the at least one determined parameter.
- control unit may have a transmission device which, for transmitting the determined tread depth of the profile of the at least one tire to at least one
- Interface of the vehicle is formed.
- the control unit may be formed as a separate control unit for the vehicle or may be part of a further control unit, brake system, for example a control unit of an anti or a driving dynamics control system of the driving ⁇ zeugs or a body control device which is also referred to as a body control module (BCM).
- BCM body control module
- an aspect of the invention relates to a system for a vehicle for determining a tread depth of a profile of at least one tire of a wheel of the vehicle.
- the system has a control unit according to one of the aforementioned embodiments and at least one wheel unit.
- the at least one wheel unit can be arranged in the wheel, in particular in an interior of the at least one tire, and has at least one sensor selected from the group consisting of a temperature sensor, a pressure sensor, a tire load sensor and a speed sensor.
- control device and the system for determining the tread depth have the advantages already mentioned in connection with the corresponding method, which are not listed again at this point in order to avoid repetition, and are particularly suitable for carrying out the method according to the invention, and this may also apply to the embodiments and developments.
- control unit and the system can have further suitable devices or components.
- control unit is arranged in ⁇ nergur of the wheel unit. Characterized the determination of the tread depth of the at least one tire can be carried out by means of the wheel ⁇ unit and the profile depth of the other components of the vehicle determined to be provided.
- control unit is arranged separately from the wheel unit.
- the profile depth is determined based on sensor data determined by the wheel unit by means of the control unit arranged separately from the wheel unit.
- the system may have an output device which is designed to output a warning message if the determined tread depth of the profile of the at least one tire falls below a first predetermined threshold value.
- the vehicle is preferably a motor vehicle, in particular a motorcycle, a passenger car or a truck.
- FIG. 1 shows a flowchart of a method for determining a tread depth of a profile of at least one tire according to an embodiment
- 2A shows a schematic representation of a Fre ⁇ spec- trum of a vibration system of wheels and a filling gas at a harmonic periodic excitation of the vibration system at a first tread depth of the tire;
- 2B shows a schematic representation of a Fre ⁇ spec- trum of the vibration system of wheels and a filling gas at a harmonic periodic excitation of the vibration system at a second tread depth of the tire;
- FIG. 3A shows a vehicle with a control device for determining a tread depth of a profile of at least one tire according to an embodiment
- FIG. 3B shows a schematic cross-section of one of the wheels of the vehicle shown in Figure 3A;
- FIG. 4A shows a system for determining a tread depth of a
- Profiles at least one tire according to a first embodiment
- FIG. 4B shows a system for determining a tread depth of a
- FIG. 1 shows a flowchart of a method for determining a tread depth of a profile of at least one tire according to an embodiment.
- the determination of the tread depth is carried out by means of an analysis of a vibration behavior of the at least one tire-containing vibration system during operation of a the at least one tire having vehicle.
- the at least one tire in the embodiment shown is a tire filled with a filling gas, for example air.
- determining a plurality of values of an instantaneous tire inner pressure of the at least one tire by means of a pressure sensor disposed in the tire ie, determining a plurality of values of a current pressure of the inflation gas in the region of the pressure sensor.
- a plurality of pressure values are determined offset in time from one another at different measuring times by means of the pressure sensor.
- a determination of a frequency spectrum of the vibration system based on the plurality of determined values of the current tire inflation pressure takes place.
- Embodiment takes place determining the frequency spectrum of the vibration system in this case by means of a Fourier transform.
- a determination of at least one momentary natural frequency of the vibration system based on the determined frequency spectrum is provided.
- step 80 determining at least one parameter selected from the group consisting of a current tire temperature of the at least one tire, an instantaneous tire inner pressure of the at least one tire, a current tire load of the at least one tire and a current speed of the vehicle.
- a determination of the instantaneous takes place
- Tire internal pressure of the at least one tire by means of the arranged in the tire pressure sensor.
- all of the parameters mentioned are determined.
- the tire temperature as well as the tire load will be typically determined by means of a arranged in the at least one tire wheel unit.
- the wheel unit has for this purpose a temperature sensor and a tire load sensor, as will be explained in more detail in connection with the other figures.
- the pressure sensor arranged in the at least one tire is typically part of the wheel unit.
- Determining the instantaneous velocity comprises ty ⁇ pisch legally determining a value of a distance traveled in a given time interval route of the vehicle on ba ⁇ sierend determined by at least one sensor data.
- the at least one sensor is designed, for example, as a rotational speed sensor for determining a number of revolutions of a wheel of the vehicle having the at least one tire and can be arranged in particular in the wheel unit. In namelyge ⁇ called case is determined as to whether the sensor is in the area of the tire footprint, that is the instantaneous contact area between a road surface and the tire is located and it adjusts the number of revolutions in a given time interval loading.
- the at least one sensor can be formed as Satelli ⁇ tenge Implementer position-determining sensor.
- the at least one sensor can be embodied as a radar sensor, lidar sensor, ultrasound sensor or optical camera, and thus a distance of the vehicle to objects identified as stationary can be determined at different points in time, and the traveled distance of the vehicle can be determined
- a profile depth of the profile of the at least one tire is determined on the basis of the determined instantaneous natural frequency and the at least one determined parameter.
- Vibrations arise from the fact that during the rolling of the tire on a roadway, a deformation of the tire in the area of a current tire is on stand area. By rolling the tire, a certain part of the tire is periodically in physical contact with the road surface. This leads to a periodic excitation force on the tire.
- the periodicity of the force depends on the speed of the vehicle, ie with increasing speed decreases the period and the excitation frequency. This periodic excitation causes vibrations in the tire material that are transferred to the inflation gas within the tire.
- Vibration system is given by where f the
- Vibration system depend on the mass of the tire, wherein the mass of the tire also changes with changing tread depth. This leads to a change in the tread depth to a change in the natural frequencies, as will be explained in connection with the following figures.
- the current tire internal pressure P, the current tire temperature T, the current load or the current tire load L and the instantaneous speed v of the vehicle the natural frequencies of the vibration system.
- the determination of the profile depth of the profile of at least one tire can also be effected by means of at least one, stored in a SpeI ⁇ chervorraum characteristic curve and / or by means of at least one, stored in the storage device table.
- the at least one characteristic curve or the at least one table indicates the relationship between the at least one parameter and the natural frequency and / or the tread depth and the natural frequency.
- steps 50 to 90 are carried out continuously during operation of the vehicle, ie the tread depth is determined continuously during the driving operation.
- both an absolute value of the tread depth can be determined as well as a change in tread depth relative to a previously determined or predetermined tread depth value.
- To determine the absolute value of the tread depth one based on a Subtraction of change in the instantaneous natural frequency change in the tread depth subtracted from the previously determined or predetermined tread depth value.
- the determined tread depth of the profile of the at least one tire is transmitted in a step 100 to at least one driver assistance system of the vehicle, for example to an ABS or ESP system.
- the operation of the driver assistance system can be adapted to the respective determined tread depth.
- a step 110 it is determined whether the determined Pro ⁇ tread depth of the profile of at least one tire is below a certain threshold before ⁇ , for example 2 mm. If the determined tread depth does not fall below the predetermined threshold, steps 50 to 110 are repeatedly executed.
- a warning message is output by means of an output device of the vehicle. Furthermore, in this case, a notification of a service device, for example for an appointment to replace the corresponding tire, automatically take place.
- Figure 2A shows a schematic representation of a frequency spectrum of a vibration system of tire and inflation gas at a harmonic periodic excitation of the vibration system at a first tread depth of the tire.
- the first tread depth corresponds to a full tire tread.
- the frequency is plotted on the abscissa and the spectral power density is plotted on the ordinate.
- n is plotted on the abscissa and the spectral power density is plotted on the ordinate.
- the vibration system has multiple natural frequencies due to multiple modes that the tire possesses. These are located at the respective local maximum values of the spectral power density.
- An ideal distribution of the natural frequencies is shown in FIG. 2A by means of broken lines.
- the distribution typically has a continuous curve shown in FIG. 2A, which results when the periodic excitation frequency or its harmonic lies in the range of at least one of the natural frequencies. Due to the harmonic excitation of the vibration system, the spectral Leis ⁇ tung dense thereby decreases with increasing frequency.
- Figure 2B shows a schematic representation of a frequency spectrum of the vibration system of tire and inflation gas at a harmonic periodic excitation of the vibration system at a second tread depth of the tire.
- the second tread depth of the tire is less than the first tread depth of the tire.
- the second tread depth corresponds to a low tread profile.
- the course of the frequency spectrum at the second profile depth is shown in FIG. 2B by means of a dot-dash line.
- the course of the frequency ⁇ spectrum is shown in the first tread depth by means of a Runaway ⁇ solid line.
- the respective ideal distributions of the natural frequencies are shown by means of broken lines.
- the tread depth can be determined, for example, by determining a value fo of a natural frequency with a full tire tread and a value fo 'of a shifted natural frequency with a reduced tire tread.
- FIG. 3A shows a schematic representation of a vehicle 3 with a control unit 9 for determining a tread depth of a profile of a tire 2 of at least one wheel 17 of the vehicle 3.
- the vehicle 3 is in the illustration shown a motor vehicle in the form of a passenger car and has a total of four wheels, each with a tire 2 in the form of a pneumatic tire, of the four wheels in Figure 3A, a front wheel and a rear wheel are shown. Further details will be explained in connection with the following figures.
- FIG. 3B shows a schematic, enlarged cross section of one of the wheels 17 of the vehicle shown in FIG. 3A.
- Components with the same functions as in FIG. 3A are identified by the same reference numerals and will not be explained again below.
- the tire 2 of the wheel 17 has a schematically represented profile 1 with a tread depth t P.
- the tread depth t P is the distance of a tread 23 of the tire 2 schematically represented by a broken line to a tire-side lug 22 of the profile 1 shown schematically by a solid line.
- a wheel unit 18 is shown, which is arranged in the tire ⁇ 2 and on a tire inner surface of tire 2 at.
- the wheel unit 18 can also detect the interaction between the road 24 and the tire 2 directly, for example via an acceleration sensor, a shock sensor or a piezo element.
- Such sensors detect the deformation of the tire unit. The deformation is essentially due to the tire curvature, which changes significantly in particular when entering and leaving the laces.
- the latitudinal length can be measured very accurately and used to determine the latitude area.
- a known Latsch area and known tire pressure from the Rei ⁇ fenlast can be determined.
- parameters can be determined by means of which the instantaneous tire load of the tire 2 can be determined by said sensors.
- an instantaneous tread depth of the tread 1 of the tire 2 can be determined during operation of the vehicle .
- Figure 4A shows a system 16 for determining a profile depth of a profile of at least one tire of the Darge in Figure 3A ⁇ set vehicle 3 by means of an analysis of oscillations ⁇ supply behavior of the at least one tire-containing vibration system according to a first embodiment.
- Components with the same functions as in FIGS. 3A and 3B are identified by the same reference symbols and will not be explained again below.
- the vehicle 3 and the other components are shown schematically in FIG. 4A.
- the system 16 has a control unit 9 and, for each wheel or tire of the vehicle 3, a wheel unit 18, wherein in FIG. 4A only one such wheel unit 18 is shown for reasons of clarity.
- the control unit 9 is arranged separately from the wheel unit 18 in the embodiment shown.
- the control unit 9 can be designed as an independent control unit for the vehicle 3 or be part of another control unit, for example a control unit of an anti-lock braking system or a vehicle dynamics control system or a body control unit, which is also referred to as body control modules (BCM).
- BCM body control modules
- the wheel unit 18 which is also referred to as a wheel unit (WU) and, for example, part of a tire pressure monitoring system (TPMS) of the vehicle, which is also referred to as TPMS (TPMS, Tire Pressure Monitoring System), can be arranged in the respective wheel, for example an inner surface of the tire opposite a tread of the tire, or on a valve or on a valve seat on a rim of the respective wheel.
- the wheel unit 18 has in each case a pressure sensor 4 for determining an instantaneous tire inner pressure, a temperature sensor 19 for determining a current tire temperature and a tire load sensor 20 for determining a current tire load, for example as explained in connection with FIG. 3B.
- the pressure sensor 4 is designed to determine a gas pressure of a gas present in an interior of the respective tire which forms a tire filling gas, for example air or nitrogen.
- the wheel unit 18 has a storage device 25, wherein, for example, data relating to a type of tire and / or age of the tire can be stored in the storage device 25.
- characteristic tire properties such as, for example, tire rigidity, in particular a reference marginal slip stiffness for new tires, tire type, age, dimension, DOT number and treadwear rating, deposited and made available.
- the wheel unit 18 has a transmitting device 26, by means of which the said data can be transmitted to the control unit 9 via a radio link.
- the wheel unit 18 has an energy storage device (not shown in greater detail in FIG. 4A) for supplying energy to said components of the wheel unit 18.
- the control unit 9 includes a receiving apparatus 10 which determined for receiving a plurality of means of the pressure sensor 20, values of a current tire pressure, a detected by the temperature sensor 19 current tire fentemperatur and a means of the tire load sensor 20 he ⁇ mediated current tire load of the transmission device 26 the wheel unit 18 is formed.
- the receiving apparatus 10 is adapted to receive a detected by a speed sensor 21 current Ge ⁇ speed of the vehicle. 3
- the Emp ⁇ catching device 10 is connected via a signal line 32 with the speed sensor 21st
- the control unit 9 also has a first determination device 11, which is used to determine a frequency spectrum of the
- Vibration system is formed based on the plurality of detected values of the current internal tire pressure.
- the first determination device 11 is connected to the receiving device 10 via a signal line 33.
- control unit 9 a second discovery ⁇ device 12 which for determining at least one instantaneous eigenfrequency of a plurality of natural frequencies of vibration is formed system based on the determined frequency spectrum.
- the second determination device 12 is connected to the first determination device 11 via a signal line 34 for this purpose.
- control unit 9 on a third Determined ⁇ averaging device 13 on the at least one ascertained momentary natural frequency and a determined parameter is formed for determining a profile depth of the profile of at least one tire based the at least.
- the third determination device 13 is connected to the second determination device 12 via a signal line 35 and to the reception device 10 via a signal line 36.
- the third determination device 13 is designed to determine the tread depth of the profile of the at least one tire by means of at least one characteristic stored in a memory device 5 and / or by means of at least one table stored in the memory device 5.
- the at least one characteristic curve or the at least one table indicates the relationship between the at least one parameter and the natural frequency and / or the tread depth and the natural frequency.
- the control unit 9 has in the embodiment shown also a transmission device 14, whereby the transfer Mitt ⁇ averaging device 14 is configured to transmit the determined profile depth of the profile of at least one tire of at least one interface 15 of the vehicle.
- the About ⁇ averaging means 14 is connected thereto via a signal line 37 with the third detecting device 13 as well via a signal line 38 to the interface of 15 °.
- the interface 15 is connected via a signal line 41 to a communication unit 29 of the vehicle 3, via a signal line 40 with an output device 28 of the vehicle 3 and connected via a signal line 39 with at least one rempliassis ⁇ tenzsystem 6 of the vehicle 3.
- the communication ⁇ unit 29 is formed, for example, as a mobile communication unit.
- the output device 28 is typi cally ⁇ designed as optical and / or acoustic output device.
- the driver assistance system 6 is designed, for example, as a brake assist or emergency braking system, wherein the determined tread depth of the profile of the at least one tire is transmitted to the driver assistance system 6 and the operation of the driver assistance system 6 can thereby be adapted to the respective determined tread depth.
- the third determination device 13 is further formed in the embodiment shown for determining whether the determined tread depth of the profile of the tire falls below a predetermined threshold. If this is the case, a warning message can be issued by means of the output device 28 of the vehicle 3. Furthermore, by means of the communication unit 29, a notification of a service device can take place automatically, for example for an appointment to replace the corresponding tire.
- control unit 9 has an arithmetic unit 8.
- the arithmetic unit 8 has a computer-readable medium 7 and a processing unit 27.
- the processing unit 27 may be designed, for example, as an electronic processor, in particular as a microprocessor or microcontroller.
- the computer-readable medium 7, for example, as EEPROM, flash memory or
- FIG. 4B shows a system 16 for determining a tread depth of a profile of at least one tire of the vehicle 3 illustrated in FIG. 3A by means of an analysis of a vibration behavior of a vibration system including the at least one tire according to a second embodiment.
- Components having the same functions as in FIG. 4A are identified by the same reference symbols and will not be explained again below. For reasons of clarity, the vehicle 3 and the other components are again shown schematically in FIG. 4B.
- the second embodiment shown in FIG. 4B differs from the first embodiment shown in FIG. 4A in that the control unit 9 and the speed sensor 21 are arranged within the wheel unit 18. As a result, the profile depth of the at least one tire can be determined by means of the wheel unit 18.
- the speed sensor 21 is designed to determine a number of revolutions of the tire having the wheel of the vehicle 3. For this purpose, as explained above, it is determined whether the speed sensor 21 is in the range of
- Tire loading surface ie the current contact surface between a roadway and the tire, and determines therefrom the number of revolutions of the wheel in a certain time interval. From the determined number of revolutions and the value of the circumference of the tire, which is stored, for example, in the storage device 25, the instantaneous speed of the vehicle 3 can then be determined. Furthermore, the pressure sensor 4 is connected via a signal line 42, the temperature sensor 19 via a signal line 43, the tire load sensor 20 via a signal line 44 and the speed sensor 21 via a signal line 45 to the receiving device 10.
- the third determination device 13 is connected to the transmission device 14 via a signal line 37, the transmission device 14 in turn being designed to transmit the determined tread depth of the profile of the at least one tire to the at least one interface 15 of the vehicle 3.
- the transmission device 14 includes the transmission device 26, by means of which the value of the determined tread depth can be transmitted via a radio link to a receiving device 31 of the vehicle 3 and from there to the at least one interface 15.
- the receiving device 31 is connected to the at least one interface 15 via a signal line 47.
- the interface 15 is in turn connected at least via the signal line 41 to the communication unit 29 of the vehicle 3, on the Sig ⁇ nal effet 40 to the output device 28 of the vehicle 3 and via the signal line 39 with the one sesas ⁇ sistenzsystem 6 of the vehicle. 3
- the tread depth of a tire has a significant influence on the behavior of the vehicle. This is especially true in critical driving situations.
- the maximum frictional connection between the tire and the road surface, that is, the grip is strongly dependent on the respective road surface conditions, for example the
- the adhesion for the respective conditions can be optimized by certain tire properties. This includes, in particular, one due to weather conditions optimized tire tread.
- the effectiveness of the tire profile is largely determined by the tread depth. For example, in aquaplaning the water between the road and the tire can no longer be displaced due to an insufficient profile.
- Minimum tread depth which may also vary seasonally.
- a method, a computer program product as well as a control device and a system are made available with which the profile depth can be estimated or determined while driving.
- This information can be made available to the driver, in particular, so that he replaces tires with insufficient tread depth in good time. This will help to avoid specific hazards, especially aquaplaning and loss of grip on snow-covered roads, and concomitant accidents.
- the determined tread depth can be made available to other vehicle systems, in particular active safety systems, for example an ABS or ESP.
- active safety systems for example an ABS or ESP.
- the control strategies of the relevant vehicle systems can be adapted to the reduced grip situation and thus optimized.
- the medium-term temporal profile of the tread depth allows conclusions for the seasonal tire change. This can be used to estimate whether the tire in question still has enough profile for the upcoming season or should be replaced.
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Abstract
Description
Beschreibung description
Verfahren, Steuergerät und System zum Ermitteln einer Profiltiefe eines Profils zumindest eines Reifens Method, control unit and system for determining a tread depth of a profile of at least one tire
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Profiltiefe eines Profils zumindest eines Reifens mittels einer Analyse eines Schwingungsverhaltens eines den zumindest einen Reifen beinhaltenden Schwingungssystems während eines Betriebs eines den zumindest einen Reifen aufweisenden Fahrzeugs, ein Steuergerät und ein System für ein Fahrzeug zum Ermitteln einer Profiltiefe eines Profils zumindest eines Reifens des Fahrzeugs sowie ein Computerprogrammprodukt. Aus der DE 197 16 586 Cl ist ein Verfahren zum Ermitteln der Profiltiefe eines Fahrzeugreifens am fahrenden Fahrzeug mit folgenden Schritten bekannt: Bestimmen eines Winkels eines äußeren Reifenpunktes in Bezug auf ein nabenfestes Koordina¬ tensystem mittels eines fahrzeugfesten Sensors, Analysieren des von dem Sensor gelieferten, Oberschwingungen enthaltenden Signals und Bestimmen einer Eigenfrequenz, die dem Drehschwingungsanteil des Reifengürtels um die Felge entspricht, Berechnen des Massenträgheitsmomentes des Reifengürtels um die Drehachse aus der Drehsteifigkeit der Reifenwandung und der ermittelten Eigenfrequenz, Berechnen der aktuellen Masse und der Durchmesserveränderung des Reifens aus dem ermittelten Massenträgheitsmoment und der Massefunktion des Reifens in Ab¬ hängigkeit vom Durchmesser, Berechnen des Profilverlustes aus der Durchmesserveränderung. The invention relates to a method for determining a tread depth of a profile of at least one tire by means of an analysis of a vibration behavior of a vibration system including the at least one tire during operation of a vehicle having the at least one tire, a control device and a system for a vehicle for determining a tread depth Profiles at least one tire of the vehicle and a computer program product. From DE 197 16 586 Cl a method for determining the tread depth of a vehicle tire on a moving vehicle having the following steps is known: determining an angle of an outer tire point relative to a hub fixed Coordina ¬ tensystem means of a vehicle-fixed sensor, analyzing the signal supplied by the sensor, Calculating the moment of inertia of the tire belt about the axis of rotation from the rotational stiffness of the tire wall and the determined natural frequency, calculating the current mass and the diameter change of the tire from the determined moment of inertia and the mass function of the tire in Ab ¬ dependence on the diameter, calculating the profile loss from the change in diameter.
Aufgabe von Ausführungsformen der Erfindung ist es, ein Verfahren, ein Computerprogrammprodukt, ein Steuergerät und ein System zum Ermitteln einer Profiltiefe eines Profils zumindest eines Reifens anzugeben, welche eine weiter verbesserte Er- mittlung der Profiltiefe während eines Betriebs eines den Reifen aufweisenden Fahrzeugs ermöglichen. The object of embodiments of the invention is to provide a method, a computer program product, a control device and a system for determining a tread depth of a profile of at least one tire, which has a further improved result. enable profile depth during operation of a vehicle having the tire.
Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. This object is achieved with the subject matter of the independent claims. Advantageous developments emerge from the dependent claims.
Ein Verfahren zum Ermitteln einer Profiltiefe eines Profils zumindest eines Reifens mittels einer Analyse eines Schwin¬ gungsverhaltens eines den zumindest einen Reifen beinhaltenden Schwingungssystems während eines Betriebs eines den zumindest einen Reifen aufweisenden Fahrzeugs weist gemäß einem Aspekt der Erfindung folgende Schritte auf. Es erfolgt ein Ermitteln einer Mehrzahl an Werten eines momentanen Reifeninnendrucks des zumindest einen Reifens mittels eines Drucksensors. Zudem erfolgt ein Ermitteln eines Frequenzspektrums des Schwin¬ gungssystems basierend auf der Mehrzahl an ermittelten Werten des momentanen Reifeninnendrucks. Darüber hinaus erfolgt ein Er¬ mitteln einer momentanen Eigenfrequenz des Schwingungssystems basierend auf dem ermittelten Frequenzspektrum. Weiterhin erfolgt ein Ermitteln zumindest eines Parameters, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einer momentanen Reifentemperatur des zumindest einen Reifens, einem momentanen Reifeninnendruck des zumindest einen Reifens, einer momentanen Reifenlast des zu¬ mindest einen Reifens und einer momentanen Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Ferner erfolgt ein Ermitteln einer Profiltiefe des Profils des zumindest einen Reifens basierend auf der ermittelten momentanen Eigenfrequenz und dem zumindest einen ermittelten Parameter . A method for determining a profile depth of a profile of at least a tire by means of an analysis of oscillations ¬ supply behavior of the at least one tire-containing vibration system during an operation of the at least one tire having the vehicle comprises the following steps according to one aspect of the invention. There is a determination of a plurality of values of an instantaneous tire inner pressure of the at least one tire by means of a pressure sensor. In addition, determining a frequency spectrum of the vibra ¬ tion system based on the plurality of determined values of the current internal tire pressure. In addition, a He ¬ transmit an instantaneous natural frequency of the vibrating system is carried out based on the determined frequency spectrum. Furthermore, determining at least one parameter selected from the group consisting of a current tire temperature of the at least one tire, an instantaneous tire inner pressure of the at least one tire, a current tire load of ¬ at least one tire and a current speed of the vehicle. Furthermore, a profile depth of the profile of the at least one tire is determined on the basis of the determined instantaneous natural frequency and the at least one determined parameter.
Das Verfahren gemäß der genannten Ausführungsform ermöglicht eine weiter verbesserte Ermittlung der Profiltiefe des Profils des zumindest einen Reifens während eines Betriebs des den Reifen aufweisenden Fahrzeugs. Dies erfolgt insbesondere durch das Ermitteln des Frequenzspektrums sowie der momentanen Eigenfrequenz des den zumindest einen Reifen beinhaltenden The method according to the said embodiment enables a further improved determination of the tread depth of the profile of the at least one tire during operation of the vehicle having the tire. This is done in particular by the Determining the frequency spectrum and the current natural frequency of the at least one tire containing
Schwingungssystems basierend auf der Mehrzahl an ermittelten Werten des momentanen Reifeninnendrucks, das Ermitteln des zumindest eines Parameters und das Ermitteln der Profiltiefe des Profils des zumindest einen Reifens basierend auf der ermittelten momentanen Eigenfrequenz und dem zumindest einen ermittelten Parameter. Dabei wird, wie im Folgenden näher erläutert wird, von der Überlegung ausgegangen, dass die Eigenfrequenz des den zumindest einen Reifen beinhaltenden Schwingungssystems von dem zumindest einen Parameter sowie der Profiltiefe abhängt. Somit kann durch das Ermitteln des zumindest einen Parameters sowie der Eigenfrequenz bzw. einer Änderung der Eigenfrequenz die Profiltiefe bzw. eine Änderung der Profiltiefe in möglichst genauem Maße ermittelt werden. Die genannten Größen können dabei mittels Sensoren ermittelt werden, die in vermehrtem Maße in Fahrzeugen vorhanden sind. Damit kann die Zahl an zusätzlich für das Verfahren benötigten Komponenten in vorteilhafter Weise verringert werden. A vibration system based on the plurality of detected values of the current internal tire pressure, determining the at least one parameter and determining the tread depth of the profile of the at least one tire based on the determined instantaneous natural frequency and the at least one determined parameter. As will be explained in more detail below, it is assumed that the natural frequency of the vibration system including the at least one tire depends on the at least one parameter and the tread depth. Thus, by determining the at least one parameter as well as the natural frequency or a change in the natural frequency, the tread depth or a change in tread depth can be determined to the greatest extent possible. The sizes mentioned can be determined by means of sensors, which are increasingly available in vehicles. Thus, the number of additionally required for the process components can be reduced advantageously.
In einer Ausführungsform des Verfahrens beinhaltet das Ermitteln der Mehrzahl an Werten eines momentanen Reifeninnendrucks ein Ermitteln einer Mehrzahl an Werten eines momentanen Reifenfüllgasdrucks. In der genannten Ausführungsform beinhaltet das Schwingungssystem den zumindest einen Reifen, d.h. ein Reifenmaterial, sowie ein Füllgas des Reifens, beispielsweise eine Luftfüllung des Reifens. Dabei wird von der Überlegung ausgegangen, dass Schwingungen des Reifens, die durch eine Verformung des Reifens im Bereich einer momentanen Reifenauf- Standsfläche, d.h. im Bereich einer momentanen Kontaktfläche des Reifens mit beispielsweise einer Fahrbahn, entstehen, auf das Füllgas des Reifens übertragen werden und dort zu lokalen Druckschwankungen des Füllgases führen. Mittels der genannten Ausführungsform können derartige Druckschwankungen des Füll- gases basierend auf von dem Drucksensor ermittelten Daten bestimmt und für die Ermittlung des Frequenzspektrums des Schwingungssystems sowie dessen Eigenfrequenz herangezogen werden . In one embodiment of the method, determining the plurality of values of a current tire inflation pressure includes determining a plurality of values of a current inflation tire inflation pressure. In the mentioned embodiment, the vibration system includes the at least one tire, ie a tire material, as well as a filling gas of the tire, for example an air filling of the tire. This is based on the consideration that vibrations of the tire caused by a deformation of the tire in the region of a current tire contact surface, ie in the region of a current contact surface of the tire with, for example, a road, are transmitted to the filling gas of the tire and there lead to local pressure fluctuations of the filling gas. By means of said embodiment, such pressure fluctuations of the filling gases are determined based on data determined by the pressure sensor and used for the determination of the frequency spectrum of the vibration system and its natural frequency.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Ermitteln des Frequenzspektrums des Schwingungssystems mittels einer Fouriertransformation. Dies ermöglicht eine einfache Bestimmung des Frequenzspektrums des Schwingungssystems. In a further embodiment of the method, the determination of the frequency spectrum of the oscillation system takes place by means of a Fourier transformation. This allows a simple determination of the frequency spectrum of the vibration system.
Das Ermitteln der Profiltiefe des Profils des zumindest einen Reifens kann insbesondere mittels zumindest einer, in einer Speichervorrichtung abgelegten Kennlinie und/oder mittels zumindest einer, in der Speichervorrichtung abgelegten Tabelle erfolgen. Die zumindest eine Kennlinie bzw. die zumindest eine Tabelle gibt dabei den Zusammenhang zwischen dem zumindest einen Parameter und der Eigenfrequenz und/oder der Profiltiefe und der Eigenfrequenz an. Die zumindest eine Kennlinie bzw. die zumindest eine Tabelle kann auf einem Modell des zumindest einen Reifens basieren, das heißt der Zusammenhang zwischen den genannten Größen und der Eigenfrequenz ist in dieser Ausgestaltung bereits in der Speichervorrichtung vorabgelegt. Weiterhin kann die zumindest eine Kennlinie bzw. die zumindest eine Tabelle während eines The determination of the tread depth of the profile of the at least one tire can be carried out in particular by means of at least one characteristic stored in a memory device and / or by means of at least one table stored in the memory device. The at least one characteristic curve or the at least one table indicates the relationship between the at least one parameter and the natural frequency and / or the tread depth and the natural frequency. The at least one characteristic curve or the at least one table can be based on a model of the at least one tire, that is to say the relationship between the variables mentioned and the natural frequency is already pre-stored in the memory device in this embodiment. Furthermore, the at least one characteristic or the at least one table during a
Fahrbetriebs des Fahrzeugs ermittelt werden. In der letztge¬ nannten Ausgestaltung wird somit die jeweilige Kennlinie bzw. Tabelle zunächst in einer Lernphase ermittelt, typischerweise nachdem ein neues den Reifen aufweisendes Rad an dem Fahrzeug befestigt wurde, und im Weiteren für das Ermitteln der Pro¬ filtiefe verwendet. Driving operation of the vehicle can be determined. In the embodiment, the respective letztge ¬ called characteristic curve or table thus is first determined in a learning phase, typically after a new exhibiting the tire wheel has been fixed to the vehicle, and used in addition for the determination of the tread depth ¬ Pro.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Ermitteln der Profiltiefe des Profils des zumindest einen Reifens zudem basierend auf einer Reifenart des zumindest einen Reifens. Die Reifenart kann ebenfalls einen Einfluss auf die Eigenfrequenz bzw. auf die die Eigenfrequenz beeinflussenden Parameter besitzen, welcher in der genannten Ausführungsform in vorteil- hafter Weise bei der Bestimmung der Profiltiefe berücksichtigt wird . In a further embodiment of the method, the profile depth of the profile of the at least one tire is determined also based on a type of tire of the at least one tire. The type of tire can also have an influence on the natural frequency or on the parameters influencing the natural frequency, which in the mentioned embodiment is advantageously taken into account in the determination of the tread depth.
Zudem kann ein Ausgeben einer Warnmeldung erfolgen, falls die ermittelte Profiltiefe des Profils des zumindest einen Reifens einen ersten vorbestimmten Schwellenwert unterschreitet. Das Ausgeben der Warnmeldung erfolgt dabei typischerweise innerhalb des Fahrzeugs. Dadurch können die Insassen des Fahrzeugs, insbesondere der Fahrer des Fahrzeugs, auf eine geringe Pro¬ filtiefe hingewiesen werden. In addition, issuing of a warning message can take place if the determined tread depth of the profile of the at least one tire falls below a first predetermined threshold value. The issuing of the warning message typically takes place inside the vehicle. This allows the occupant of the vehicle, particularly the driver of the vehicle, to indicate a low per ¬ tread depth.
In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt zudem eine Benachrichtigung einer Serviceeinrichtung, falls die ermittelte Profiltiefe des Profils des zumindest einen Reifens einen zweiten vorbestimmten Schwellenwert unterschreitet. Der zweite vor¬ bestimmte Schwellenwert kann dabei dem ersten vorbestimmten Schwellenwert entsprechen oder von diesem verschieden sein. Dadurch kann beispielsweise eine Terminvereinbarung für einen Austausch des Reifens automatisch initiiert werden. Ferner kann die ermittelte Profiltiefe des Profils des zumindest einen Reifens zusätzlich oder alternativ an zumindest ein Fahrerassistenzsystem des Fahrzeugs übermittelt werden. Die ermittelte Profiltiefe wird somit in der genannten Ausfüh¬ rungsform zumindest einem Fahrerassistenzsystem zur Verfügung gestellt. Dadurch kann der Betrieb des Fahrerassistenzsystems an die jeweilige ermittelte Profiltiefe angepasst werden. Das zumindest eine Fahrerassistenzsystem ist dabei beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Antiblockier- System, einem Fahrdynamikregelsystem, insbesondere einem elektronischen Stabilitätsprogramm, und einem Notbremssystem. In a further embodiment of the method, a notification of a service device also takes place if the determined tread depth of the profile of the at least one tire falls below a second predetermined threshold value. The second predetermined threshold value before ¬ can correspond to the first predetermined threshold value or different from this. As a result, for example, an appointment for an exchange of the tire can be initiated automatically. Furthermore, the determined tread depth of the profile of the at least one tire can additionally or alternatively be transmitted to at least one driver assistance system of the vehicle. The tread depth determined is thus provided at least one driver assistance system provided in said exporting ¬ approximate shape. As a result, the operation of the driver assistance system can be adapted to the respective determined tread depth. The at least one driver assistance system is, for example, selected from the group consisting of an anti-lock braking system. System, a vehicle dynamics control system, in particular an electronic stability program, and an emergency braking system.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Computerpro¬ grammprodukt aufweisend ein computerlesbares Medium und auf dem computerlesbaren Medium abgespeicherten Programmcode, der, wenn er auf einer Recheneinheit ausgeführt wird, die Recheneinheit anleitet, ein Verfahren gemäß einer der genannten Ausführungsformen auszuführen. Another aspect of the invention relates to a Computerpro ¬ program product comprising a computer readable medium and stored on the computer readable medium program code which, when executed on a computing unit, instructs the calculating unit to perform a method according to one of the above embodiments.
Das Computerprogrammprodukt weist die bereits im Zusammenhang mit den entsprechenden Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens genannten Vorteile auf, welche an dieser Stelle zur Vermeidung von Wiederholungen nicht nochmals aufgeführt werden. The computer program product has the advantages already mentioned in connection with the corresponding embodiments of the method according to the invention, which are not listed again at this point in order to avoid repetitions.
Die Erfindung betrifft zudem ein Steuergerät für ein Fahrzeug zum Ermitteln einer Profiltiefe eines Profils zumindest eines Reifens des Fahrzeugs mittels einer Analyse eines Schwin¬ gungsverhaltens eines den zumindest einen Reifen beinhaltenden Schwingungssystems. Das Steuergerät weist zumindest eine Empfangsvorrichtung auf, die zum Empfangen einer Mehrzahl an ermittelten Werten eines momentanen Reifeninnendrucks des zumindest einen Reifens und zum Empfangen zumindest eines ermittelten Parameters, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einer momentanen Reifentemperatur des zumindest einen Reifens, einem momentanen Reifeninnendruck des zumindest einen Reifens, einer momentanen Reifenlast des zumindest einen Reifens und einer momentanen Geschwindigkeit des Fahrzeugs, ausgebildet ist. Zudem weist das Steuergerät eine erste Ermittlungsvorrichtung auf, die zum Ermitteln eines Frequenzspektrums des Schwingungssystems basierend auf der Mehrzahl an ermittelten Werten des momentanen Reifeninnendrucks ausgebildet ist. Ferner weist das Steuergerät eine zweite Ermittlungsvorrichtung auf, die zum Ermitteln einer momentanen Eigenfrequenz des Schwingungssystems basierend auf dem ermittelten Frequenzspektrum ausgebildet ist . Darüber hinaus weist das Steuergerät eine dritte Ermittlungsvorrichtung auf, die zum Ermitteln einer Profiltiefe des Profils des zumindest einen Reifens basierend auf der ermittelten momentanen Ei- genfrequenz und dem zumindest einen ermittelten Parameter ausgebildet ist. The invention further relates to a control device for a vehicle for determining a tread depth of a profile of at least one tire of the vehicle by means of an analysis of a vibra ¬ tion behavior of the at least one tire-containing vibration system. The control unit has at least one receiving device which is configured to receive a plurality of determined values of an instantaneous tire inner pressure of the at least one tire and to receive at least one determined parameter selected from the group consisting of a current tire temperature of the at least one tire, an instantaneous tire inner pressure of the tire at least one tire, a current tire load of the at least one tire and a current speed of the vehicle, is formed. In addition, the control unit has a first determination device, which is designed to determine a frequency spectrum of the vibration system based on the plurality of determined values of the instantaneous tire inner pressure. Furthermore, the control unit has a second determination device, which is used to determine a current natural frequency of the vibration system based on the determined frequency spectrum is formed. In addition, the control unit has a third determination device, which is designed to determine a tread depth of the profile of the at least one tire based on the determined instantaneous natural frequency and the at least one determined parameter.
Zudem kann das Steuergerät eine Übermittlungsvorrichtung aufweisen, die zum Übermitteln der ermittelten Profiltiefe des Profils des zumindest einen Reifens an zumindest eine In addition, the control unit may have a transmission device which, for transmitting the determined tread depth of the profile of the at least one tire to at least one
Schnittstelle des Fahrzeugs ausgebildet ist. Interface of the vehicle is formed.
Das Steuergerät kann als eigenständiges Steuergerät für das Fahrzeug ausgebildet oder Bestandteil eines weiteren Steuer- geräts sein, beispielsweise eines Steuergeräts eines Anti- blockiersystems oder eines Fahrdynamikregelsystems des Fahr¬ zeugs oder eines Karosseriesteuergeräts, das auch als Body Control Module (BCM) bezeichnet wird. Weiterhin betrifft ein Aspekt der Erfindung ein System für ein Fahrzeug zum Ermitteln einer Profiltiefe eines Profils zumindest eines Reifens eines Rades des Fahrzeugs. Das System weist ein Steuergerät gemäß einer der genannten Ausführungsformen und zumindest eine Radeinheit auf. Die zumindest eine Radeinheit ist in dem Rad anordenbar, insbesondere in einem Innenraum des zumindest einen Reifens, und weist zumindest einen Sensor auf, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Temperatursensor, einem Drucksensor, einem Reifenlastsensor und einem Geschwindigkeitssensor . The control unit may be formed as a separate control unit for the vehicle or may be part of a further control unit, brake system, for example a control unit of an anti or a driving dynamics control system of the driving ¬ zeugs or a body control device which is also referred to as a body control module (BCM). Furthermore, an aspect of the invention relates to a system for a vehicle for determining a tread depth of a profile of at least one tire of a wheel of the vehicle. The system has a control unit according to one of the aforementioned embodiments and at least one wheel unit. The at least one wheel unit can be arranged in the wheel, in particular in an interior of the at least one tire, and has at least one sensor selected from the group consisting of a temperature sensor, a pressure sensor, a tire load sensor and a speed sensor.
Das Steuergerät und das System zum Ermitteln der Profiltiefe weisen die bereits im Zusammenhang mit dem entsprechenden Verfahren genannten Vorteile auf, welche an dieser Stelle zur Vermeidung von Wiederholungen nicht nochmals aufgeführt werden, und eignen sich insbesondere für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei dies auch auf die Ausgestaltungen und Weiterbildungen zutreffen kann. Hierzu können das Steuergerät und das System weitere geeignete Vorrichtungen bzw. Komponenten aufweisen. The control device and the system for determining the tread depth have the advantages already mentioned in connection with the corresponding method, which are not listed again at this point in order to avoid repetition, and are particularly suitable for carrying out the method according to the invention, and this may also apply to the embodiments and developments. For this purpose, the control unit and the system can have further suitable devices or components.
In einer Ausführungsform des Systems ist das Steuergerät in¬ nerhalb der Radeinheit angeordnet. Dadurch kann die Ermittlung der Profiltiefe des zumindest einen Reifens mittels der Rad¬ einheit erfolgen und die ermittelte Profiltiefe weiteren Komponenten des Fahrzeugs bereitgestellt werden. In one embodiment of the system the control unit is arranged in ¬ nerhalb of the wheel unit. Characterized the determination of the tread depth of the at least one tire can be carried out by means of the wheel ¬ unit and the profile depth of the other components of the vehicle determined to be provided.
In einer weiteren Ausführungsform des Systems ist das Steuergerät getrennt von der Radeinheit angeordnet. Dadurch erfolgt die Ermittlung der Profiltiefe basierend auf von der Radeinheit ermittelten Sensordaten mittels des getrennt von der Radeinheit angeordneten Steuergeräts. In a further embodiment of the system, the control unit is arranged separately from the wheel unit. As a result, the profile depth is determined based on sensor data determined by the wheel unit by means of the control unit arranged separately from the wheel unit.
Zudem kann das System eine Ausgabevorrichtung aufweisen, die zum Ausgeben einer Warnmeldung ausgebildet ist, falls die ermittelte Profiltiefe des Profils des zumindest einen Reifens einen ersten vorbestimmten Schwellenwert unterschreitet. In addition, the system may have an output device which is designed to output a warning message if the determined tread depth of the profile of the at least one tire falls below a first predetermined threshold value.
Das Fahrzeug ist in den oben genannten Ausführungsformen be- vorzugt ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Motorrad, ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen. In the above-mentioned embodiments, the vehicle is preferably a motor vehicle, in particular a motorcycle, a passenger car or a truck.
Ausführungsformen der Erfindung werden nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Embodiments of the invention will now be described with reference to the accompanying figures.
Figur 1 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Ermitteln einer Profiltiefe eines Profils zumindest eines Reifens gemäß einer Ausführungsform; Figur 2A zeigt eine schematische Darstellung eines Fre¬ quenzspektrums eines Schwingungssystems aus Reifen und Füllgas bei einer harmonischen periodischen Anregung des Schwingungssystems bei einer ersten Profiltiefe des Reifens; FIG. 1 shows a flowchart of a method for determining a tread depth of a profile of at least one tire according to an embodiment; 2A shows a schematic representation of a Fre ¬ spec- trum of a vibration system of wheels and a filling gas at a harmonic periodic excitation of the vibration system at a first tread depth of the tire;
Figur 2B zeigt eine schematische Darstellung eines Fre¬ quenzspektrums des Schwingungssystems aus Reifen und Füllgas bei einer harmonischen periodischen Anregung des Schwingungssystems bei einer zweiten Profiltiefe des Reifens; 2B shows a schematic representation of a Fre ¬ spec- trum of the vibration system of wheels and a filling gas at a harmonic periodic excitation of the vibration system at a second tread depth of the tire;
Figur 3A zeigt ein Fahrzeug mit einem Steuergerät zum Ermitteln einer Profiltiefe eines Profils zumindest eines Reifens gemäß einer Ausführungsform; FIG. 3A shows a vehicle with a control device for determining a tread depth of a profile of at least one tire according to an embodiment;
Figur 3B zeigt einen schematischen Querschnitt eines der Räder des in Figur 3A gezeigten Fahrzeugs; Figur 4A zeigt ein System zum Ermitteln einer Profiltiefe eines Figure 3B shows a schematic cross-section of one of the wheels of the vehicle shown in Figure 3A; FIG. 4A shows a system for determining a tread depth of a
Profils zumindest eines Reifens gemäß einer ersten Ausführungsform; Profiles at least one tire according to a first embodiment;
Figur 4B zeigt ein System zum Ermitteln einer Profiltiefe eines FIG. 4B shows a system for determining a tread depth of a
Profils zumindest eines Reifens gemäß einer zweiten Profiles at least one tire according to a second
Ausführungsform. Embodiment.
Figur 1 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Ermitteln einer Profiltiefe eines Profils zumindest eines Reifens gemäß einer Ausführungsform. FIG. 1 shows a flowchart of a method for determining a tread depth of a profile of at least one tire according to an embodiment.
Das Ermitteln der Profiltiefe erfolgt dabei mittels einer Analyse eines Schwingungsverhaltens eines den zumindest einen Reifen beinhaltenden Schwingungssystems während eines Betriebs eines den zumindest einen Reifen aufweisenden Fahrzeugs. Der zumindest eine Reifen ist in der gezeigten Ausführungsform ein mit einem Füllgas, beispielsweise Luft, gefüllter Reifen. In der gezeigten Ausführungsform erfolgt in einem Schritt 50 ein Ermitteln einer Mehrzahl an Werten eines momentanen Reifeninnendrucks des zumindest einen Reifens mittels eines in dem Reifen angeordneten Drucksensors, d.h. ein Ermitteln einer Mehrzahl an Werten eines momentanen Drucks des Füllgases im Bereich des Drucksensors. Es werden somit mehrere Druckwerte zeitlich versetzt voneinander zu unterschiedlichen Messzeitpunkten mittels des Drucksensors ermittelt. The determination of the tread depth is carried out by means of an analysis of a vibration behavior of the at least one tire-containing vibration system during operation of a the at least one tire having vehicle. The at least one tire in the embodiment shown is a tire filled with a filling gas, for example air. In the illustrated embodiment, in a step 50, determining a plurality of values of an instantaneous tire inner pressure of the at least one tire by means of a pressure sensor disposed in the tire, ie, determining a plurality of values of a current pressure of the inflation gas in the region of the pressure sensor. Thus, a plurality of pressure values are determined offset in time from one another at different measuring times by means of the pressure sensor.
In einem Schritt 60 erfolgt ein Ermitteln eines Frequenzspektrums des Schwingungssystems basierend auf der Mehrzahl an ermittelten Werten des momentanen Reifeninnendrucks. In der gezeigten In a step 60, a determination of a frequency spectrum of the vibration system based on the plurality of determined values of the current tire inflation pressure takes place. In the shown
Ausführungsform erfolgt das Ermitteln des Frequenzspektrums des Schwingungssystems dabei mittels einer Fouriertransformation. Embodiment takes place determining the frequency spectrum of the vibration system in this case by means of a Fourier transform.
In einem Schritt 70 erfolgt, wie im Zusammenhang mit den folgenden Figuren näher erläutert wird, ein Ermitteln zumindest einer momentanen Eigenfrequenz des Schwingungssystems basierend auf dem ermittelten Frequenzspektrum. In a step 70, as will be explained in more detail in connection with the following figures, a determination of at least one momentary natural frequency of the vibration system based on the determined frequency spectrum.
Weiterhin erfolgt in einem Schritt 80 ein Ermitteln zumindest eines Parameters, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einer momentanen Reifentemperatur des zumindest einen Reifens, einem momentanen Reifeninnendruck des zumindest einen Reifens, einer momentanen Reifenlast des zumindest einen Reifens und einer momentanen Geschwindigkeit des Fahrzeugs . In einer Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt dabei ein Ermitteln des momentanenFurthermore, in step 80, determining at least one parameter selected from the group consisting of a current tire temperature of the at least one tire, an instantaneous tire inner pressure of the at least one tire, a current tire load of the at least one tire and a current speed of the vehicle. In one embodiment of the method, a determination of the instantaneous takes place
Reifeninnendrucks des zumindest einen Reifens mittels des in dem Reifen angeordneten Drucksensors. In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens werden sämtliche der genannten Parameter ermittelt. Die Reifentemperatur sowie die Reifenlast werden dabei typischerweise mittels einer in dem zumindest einen Reifen angeordneten Radeinheit ermittelt. Die Radeinheit weist dazu einen Temperatursensor sowie einen Reifenlastsensor auf, wie im Zusammenhang mit den weiteren Figuren näher erläutert wird. Ferner ist der in dem zumindest einen Reifen angeordnete Drucksensor typischerweise Bestandteil der Radeinheit. Tire internal pressure of the at least one tire by means of the arranged in the tire pressure sensor. In a further embodiment of the method, all of the parameters mentioned are determined. The tire temperature as well as the tire load will be typically determined by means of a arranged in the at least one tire wheel unit. The wheel unit has for this purpose a temperature sensor and a tire load sensor, as will be explained in more detail in connection with the other figures. Furthermore, the pressure sensor arranged in the at least one tire is typically part of the wheel unit.
Das Ermitteln der momentanen Geschwindigkeit beinhaltet ty¬ pischerweise ein Ermitteln eines Wertes einer in einem bestimmten Zeitintervall zurückgelegten Fahrtstrecke des Fahrzeugs ba¬ sierend auf von zumindest einem Sensor ermittelten Daten. Der zumindest eine Sensor ist beispielsweise als Drehzahlsensor zum Ermitteln einer Anzahl von Umdrehungen eines den zumindest einen Reifen aufweisenden Rades des Fahrzeugs ausgebildet und kann insbesondere in der Radeinheit angeordnet sein. Im letztge¬ nannten Fall wird dazu ermittelt, ob sich der Sensor im Bereich der ReifenaufStandsfläche, d.h. der momentanen Kontaktfläche zwischen einer Fahrbahn und dem Reifen, befindet und daraus die Anzahl von Umdrehungen in einem bestimmten Zeitintervall be- stimmt. Ferner kann der zumindest eine Sensor als satelli¬ tengestützter Positionsermittlungssensor ausgebildet sein. Weiterhin kann der zumindest eine Sensor als Radarsensor, Lidarsensor, Ultraschallsensor oder optische Kamera ausgebildet sein und damit ein Abstand des Fahrzeugs zu als ortsfest erkannten Objekten zu verschiedenen Zeitpunkten bestimmt und daraus die zurückgelegte Fahrtstrecke des Fahrzeugs ermittelt werden. Determining the instantaneous velocity comprises ty ¬ pisch legally determining a value of a distance traveled in a given time interval route of the vehicle on ba ¬ sierend determined by at least one sensor data. The at least one sensor is designed, for example, as a rotational speed sensor for determining a number of revolutions of a wheel of the vehicle having the at least one tire and can be arranged in particular in the wheel unit. In letztge ¬ called case is determined as to whether the sensor is in the area of the tire footprint, that is the instantaneous contact area between a road surface and the tire is located and it adjusts the number of revolutions in a given time interval loading. Further, the at least one sensor can be formed as Satelli ¬ tengestützter position-determining sensor. Furthermore, the at least one sensor can be embodied as a radar sensor, lidar sensor, ultrasound sensor or optical camera, and thus a distance of the vehicle to objects identified as stationary can be determined at different points in time, and the traveled distance of the vehicle can be determined therefrom.
In einem Schritt 90 erfolgt ein Ermitteln einer Profiltiefe des Profils des zumindest einen Reifens basierend auf der ermittelten momentanen Eigenfrequenz und dem zumindest einen ermittelten Parameter . In step 90, a profile depth of the profile of the at least one tire is determined on the basis of the determined instantaneous natural frequency and the at least one determined parameter.
Dabei wird von der Überlegung ausgegangen, dass eine Änderung der Profiltiefe des Profils zu einer Änderung der momentanen Ei- genfrequenz bzw. der momentanen Eigenfrequenzen des Schwingungssystems führt. Schwingungen entstehen dabei dadurch, dass während des Abrollens des Reifens auf einer Fahrbahn eine Verformung des Reifens im Bereich einer momentanen Reifen- aufStandsfläche erfolgt. Durch das Abrollen des Reifens steht ein bestimmter Teil des Reifens periodisch in physikalischem Kontakt mit der Fahrbahnoberfläche. Dies führt zu einer periodischen Anregungskraft auf den Reifen. Die Periodizität der Kraft hängt dabei von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs ab, d.h. mit steigender Geschwindigkeit nimmt die Periodendauer ab und die Anregungsfrequenz zu. Diese periodische Anregung verursacht Vibrationen in dem Reifenmaterial, die auf das innerhalb des Reifens befindliche Füllgas übertragen werden. Dies führt zu lokalen Druckänderungen des Füllgases, beispielsweise in einer Reifenmode zu einer lokalen Druckerhöhung im Bereich der momentanen ReifenaufStandsfläche . Diese Druckänderungen können durch den in dem Reifen angeordneten Drucksensor mit hoher Auflösungsgenauigkeit und hoher Abtastrate ermittelt werden. Als Modell für die mit den Anregungen verbundenen Schwingungen kann dabei die Schwingung einer an einer Feder befestigte Masse betrachtet werden. Das Schwingungsverhalten eines derartigen This is based on the consideration that a change in the profile depth of the profile leads to a change in the instantaneous genfrequenz or the current natural frequencies of the vibration system leads. Vibrations arise from the fact that during the rolling of the tire on a roadway, a deformation of the tire in the area of a current tire is on stand area. By rolling the tire, a certain part of the tire is periodically in physical contact with the road surface. This leads to a periodic excitation force on the tire. The periodicity of the force depends on the speed of the vehicle, ie with increasing speed decreases the period and the excitation frequency. This periodic excitation causes vibrations in the tire material that are transferred to the inflation gas within the tire. This leads to local pressure changes of the filling gas, for example in a tire mode to a local pressure increase in the area of the current tire contact patch. These pressure changes can be detected by the pressure sensor disposed in the tire with high resolution accuracy and high sampling rate. As a model for the vibrations associated with the excitations, the vibration of a mass attached to a spring can be considered. The vibration behavior of such
Schwingungssystems ist gegeben durch wobei f dieVibration system is given by where f the
Schwingungsfrequenz, k die Federkonstante der Feder und m die Masse des Schwingkörpers ist. Übertragen auf das Schwin¬ gungssystem aus Reifen und Füllgas bedeutet dies, dass die Eigenfrequenzen dieses, äußeren Anregungen ausgesetzten Oscillation frequency, k is the spring constant of the spring and m is the mass of the oscillating body. Transferred to the vibra ¬ tion system of tires and filling gas, this means that the natural frequencies of this, external suggestions exposed
Schwingungssystems von der Masse des Reifens abhängen, wobei die Masse des Reifens sich mit ändernder Profiltiefe ebenfalls ändert. Damit führt eine Änderung der Profiltiefe zu einer Änderung der Eigenfrequenzen, wie im Zusammenhang mit den folgenden Figuren weiter erläutert wird. Zudem beeinflussen der momentane Reifeninnendruck P, die momentane Reifentemperatur T, die momentane Beladung bzw. die momentane Reifenlast L und die momentane Geschwindigkeit v des Fahrzeugs die Eigenfrequenzen des Schwingungssystems. Die Eigenfrequenzen fx, roh, die durch die lokalen Druckänderungen erzeugt werden, hängen somit von mehreren Faktoren ab, wie mit der folgenden Beziehung dargestellt wird: fx, roh = fx, roh(P, T, v, L, Profiltiefe). Vibration system depend on the mass of the tire, wherein the mass of the tire also changes with changing tread depth. This leads to a change in the tread depth to a change in the natural frequencies, as will be explained in connection with the following figures. In addition, the current tire internal pressure P, the current tire temperature T, the current load or the current tire load L and the instantaneous speed v of the vehicle, the natural frequencies of the vibration system. The natural frequencies f x , raw , which are generated by the local pressure changes thus depend on several factors, as represented by the following relationship: f x , raw = fx, raw (P, T, v, L, tread depth).
Beispielsweise mit Filtermechanismen wie einer linearen Regression können die Einflüsse der unterschiedlichen Faktoren auf die Eigenfrequenzen berücksichtigt und damit korrigiert werden. Werden die Druck-, Temperatur-, Geschwindigkeits- und Last¬ abhängigkeiten durch Mess- und Kompensationsmaßnahmen eliminiert, so ist die verbleibende Einflussgröße die Profiltiefe, welche sich somit über die Eigenfrequenzen abschätzen lässt. Beispielsweise kann eine gefilterte Eigenfrequenz fx durch die folgende Beziehung erhalten werden: fx = fx, For example, with filter mechanisms such as a linear regression, the influences of the different factors on the natural frequencies can be considered and thus corrected. Be pressure, temperature, speed and load dependencies ¬ eliminated by measuring and compensation measures, the remaining influencing variable is the profile depth which can be estimated on the natural frequencies thus. For example, a filtered natural frequency f x can be obtained by the following relationship: f x = f x ,
roh_Ci · P-C2 * -C3 · v-c4 · L, wobei Ci, C2, C3 und c4 Konstanten sind. raw _ Ci · P-C2 * -C3 · vc 4 · L, where Ci, C2, C3 and c 4 are constants.
Das Ermitteln der Profiltiefe des Profils des zumindest einen Reifens kann zudem mittels zumindest einer, in einer Spei¬ chervorrichtung abgelegten Kennlinie und/oder mittels zumindest einer, in der Speichervorrichtung abgelegten Tabelle erfolgen. Die zumindest eine Kennlinie bzw. die zumindest eine Tabelle gibt dabei den Zusammenhang zwischen dem zumindest einen Parameter und der Eigenfrequenz und/oder der Profiltiefe und der Eigenfrequenz an . The determination of the profile depth of the profile of at least one tire can also be effected by means of at least one, stored in a SpeI ¬ chervorrichtung characteristic curve and / or by means of at least one, stored in the storage device table. The at least one characteristic curve or the at least one table indicates the relationship between the at least one parameter and the natural frequency and / or the tread depth and the natural frequency.
Typischerweise werden die Schritte 50 bis 90 während des Betriebs des Fahrzeugs kontinuierlich ausgeführt, d.h. die Profiltiefe wird während des Fahrbetriebs kontinuierlich ermittelt. Dabei kann sowohl ein Absolutwert der Profiltiefe bestimmt werden als auch eine Änderung der Profiltiefe relativ zu einem zuvor ermittelten oder vorbestimmten Profiltiefenwert. Zur Bestimmung des Absolutwerts der Profiltiefe wird eine basierend auf einer Änderung der momentanen Eigenfrequenz ermittelte Änderung der Profiltiefe von dem zuvor ermittelten oder vorbestimmten Profiltiefenwert subtrahiert. Ferner wird die ermittelte Profiltiefe des Profils des zumindest einen Reifens in der gezeigten Ausführungsform in einem Schritt 100 an zumindest ein Fahrerassistenzsystem des Fahrzeugs übermittelt, beispielsweise an ein ABS oder ESP-System. Dadurch kann der Betrieb des Fahrerassistenzsystems an die jeweilige ermittelte Profiltiefe angepasst werden. Typically, steps 50 to 90 are carried out continuously during operation of the vehicle, ie the tread depth is determined continuously during the driving operation. In this case, both an absolute value of the tread depth can be determined as well as a change in tread depth relative to a previously determined or predetermined tread depth value. To determine the absolute value of the tread depth, one based on a Subtraction of change in the instantaneous natural frequency change in the tread depth subtracted from the previously determined or predetermined tread depth value. Furthermore, in the embodiment shown, the determined tread depth of the profile of the at least one tire is transmitted in a step 100 to at least one driver assistance system of the vehicle, for example to an ABS or ESP system. As a result, the operation of the driver assistance system can be adapted to the respective determined tread depth.
In einem Schritt 110 wird ermittelt, ob die ermittelte Pro¬ filtiefe des Profils des zumindest einen Reifens einen vor¬ bestimmten Schwellenwert unterschreitet, beispielsweise 2 mm. Falls die ermittelte Profiltiefe den vorbestimmten Schwellenwert nicht unterschreitet, werden die Schritte 50 bis 110 wiederholt ausgeführt . In a step 110 it is determined whether the determined Pro ¬ tread depth of the profile of at least one tire is below a certain threshold before ¬, for example 2 mm. If the determined tread depth does not fall below the predetermined threshold, steps 50 to 110 are repeatedly executed.
Falls hingegen die ermittelte Profiltiefe den vorbestimmten Schwellenwert unterschreitet, erfolgt in einem Schritt 120 ein Ausgeben einer Warnmeldung mittels einer Ausgabevorrichtung des Fahrzeugs. Ferner kann in diesem Fall automatisch eine Benachrichtigung einer Serviceeinrichtung, beispielsweise für eine Terminvereinbarung zum Ersatz des entsprechenden Reifens, erfolgen. If, on the other hand, the determined tread depth falls below the predetermined threshold value, in a step 120, a warning message is output by means of an output device of the vehicle. Furthermore, in this case, a notification of a service device, for example for an appointment to replace the corresponding tire, automatically take place.
Figur 2A zeigt eine schematische Darstellung eines Frequenzspektrums eines Schwingungssystems aus Reifen und Füllgas bei einer harmonischen periodischen Anregung des Schwingungssystems bei einer ersten Profiltiefe des Reifens. Die erste Profiltiefe entspricht beispielsweise einem vollen Reifenprofil . In Figur 2A sind dazu auf der Abszisse die Frequenz sowie auf der Ordinate die spektrale Leistungsdichte aufgetragen. , n Figure 2A shows a schematic representation of a frequency spectrum of a vibration system of tire and inflation gas at a harmonic periodic excitation of the vibration system at a first tread depth of the tire. For example, the first tread depth corresponds to a full tire tread. In FIG. 2A, the frequency is plotted on the abscissa and the spectral power density is plotted on the ordinate. , n
15 15
Wie in Figur 2A dargestellt, weist das Schwingungssystem aufgrund mehrerer Moden, die der Reifen besitzt, mehrere Eigenfrequenzen auf. Diese befinden sich bei den jeweiligen lokalen Maximalwerten der spektrale Leistungsdichte. Eine ideale Verteilung der Eigenfrequenzen ist dabei in Figur 2A mittels unterbrochener Linien dargestellt. Aufgrund von Dämpfungseigenschaften des Reifenmaterials besitzt die Verteilung jedoch typischerweise einen in Figur 2A mittels einer durchgezogenen Linie dargestellten Verlauf, der sich ergibt, wenn die periodische An- regungsfrequenz oder deren Harmonische im Bereich zumindest einer der Eigenfrequenzen liegt. Aufgrund der harmonischen Anregung des Schwingungssystems nimmt die spektrale Leis¬ tungsdichte dabei mit steigender Frequenz ab. As shown in Figure 2A, the vibration system has multiple natural frequencies due to multiple modes that the tire possesses. These are located at the respective local maximum values of the spectral power density. An ideal distribution of the natural frequencies is shown in FIG. 2A by means of broken lines. However, due to the damping properties of the tire material, the distribution typically has a continuous curve shown in FIG. 2A, which results when the periodic excitation frequency or its harmonic lies in the range of at least one of the natural frequencies. Due to the harmonic excitation of the vibration system, the spectral Leis ¬ tung dense thereby decreases with increasing frequency.
Figur 2B zeigt eine schematische Darstellung eines Frequenzspektrums des Schwingungssystems aus Reifen und Füllgas bei einer harmonischen periodischen Anregung des Schwingungssystems bei einer zweiten Profiltiefe des Reifens. Die zweite Profiltiefe des Reifens ist dabei geringer als die erste Profiltiefe des Reifens. Beispielsweise entspricht die zweite Profiltiefe einem geringen Reifenprofil. Der Verlauf des Frequenzspektrums bei der zweiten Profiltiefe ist dabei in Figur 2B mittels einer strichpunktierten Linie dargestellt. Zusätzlich ist der Verlauf des Frequenz¬ spektrums bei der ersten Profiltiefe mittels einer durchge¬ zogenen Linie dargestellt. Zudem sind in Figur 2B die jeweiligen idealen Verteilungen der Eigenfrequenzen mittels unterbrochener Linien dargestellt. Figure 2B shows a schematic representation of a frequency spectrum of the vibration system of tire and inflation gas at a harmonic periodic excitation of the vibration system at a second tread depth of the tire. The second tread depth of the tire is less than the first tread depth of the tire. For example, the second tread depth corresponds to a low tread profile. The course of the frequency spectrum at the second profile depth is shown in FIG. 2B by means of a dot-dash line. In addition, the course of the frequency ¬ spectrum is shown in the first tread depth by means of a Runaway ¬ solid line. In addition, in FIG. 2B the respective ideal distributions of the natural frequencies are shown by means of broken lines.
Wie in Figur 2B gezeigt, verschieben sich die Eigenfrequenzen aufgrund der verringerten Profiltiefe und der damit verbundenen geringeren Masse des Reifens zu höheren Frequenzen hin. Die Verschiebung der Eigenfrequenzen ist dabei in Figur 2B jeweils mittels eines Pfeils dargestellt. Dadurch kann die Profiltiefe beispielsweise durch das Ermitteln eines Werts fo einer Eigenfrequenz bei vollem Reifenprofil und eines Werts fo ' einer verschobenen Eigenfrequenz bei verringertem Reifenprofil bestimmt werden. As shown in Figure 2B, due to the reduced tread depth and the associated lower mass of the tire, the natural frequencies shift towards higher frequencies. The displacement of the natural frequencies is shown in FIG. 2B by means of an arrow. As a result, the tread depth can be determined, for example, by determining a value fo of a natural frequency with a full tire tread and a value fo 'of a shifted natural frequency with a reduced tire tread.
Figur 3A zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 3 mit einem Steuergerät 9 zum Ermitteln einer Profiltiefe eines Profils eines Reifens 2 zumindest eines Rades 17 des Fahrzeugs 3. FIG. 3A shows a schematic representation of a vehicle 3 with a control unit 9 for determining a tread depth of a profile of a tire 2 of at least one wheel 17 of the vehicle 3.
Das Fahrzeug 3 ist in der gezeigten Darstellung ein Kraftfahrzeug in Form eines Personenkraftwagens und weist insgesamt vier Räder mit jeweils einem Reifen 2 in Form eines Luftreifens auf, wobei von den vier Rädern in Figur 3A ein Vorderrad sowie ein Hinterrad gezeigt sind. Weitere Einzelheiten werden im Zusammenhang mit den folgenden Figuren näher erläutert. The vehicle 3 is in the illustration shown a motor vehicle in the form of a passenger car and has a total of four wheels, each with a tire 2 in the form of a pneumatic tire, of the four wheels in Figure 3A, a front wheel and a rear wheel are shown. Further details will be explained in connection with the following figures.
Dazu zeigt Figur 3B einen schematischen, vergrößerten Querschnitt eines der Räder 17 des in Figur 3A gezeigten Fahrzeugs. Komponenten mit den gleichen Funktionen wie in Figur 3A werden mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und im Folgenden nicht nochmals erläutert. 3B shows a schematic, enlarged cross section of one of the wheels 17 of the vehicle shown in FIG. 3A. Components with the same functions as in FIG. 3A are identified by the same reference numerals and will not be explained again below.
Wie in Figur 3B gezeigt ist, weist der Reifen 2 des Rades 17 ein schematisch dargestelltes Profil 1 mit einer Profiltiefe tP auf. Die Profiltiefe tP ist dabei der Abstand einer schematisch mittels einer unterbrochenen Linie dargestellten Lauffläche 23 des Reifens 2 zu einem schematisch mittels einer durchgezogenen Linie dargestellten reifenseitigen Ansatz 22 des Profils 1. As shown in FIG. 3B, the tire 2 of the wheel 17 has a schematically represented profile 1 with a tread depth t P. The tread depth t P is the distance of a tread 23 of the tire 2 schematically represented by a broken line to a tire-side lug 22 of the profile 1 shown schematically by a solid line.
Ferner ist in Figur 3B eine Radeinheit 18 gezeigt, die in dem Reifen 2 bzw. auf einer Reifeninnenfläche des Reifens 2 an¬ geordnet ist. Befindet sich eine derartige Reifeneinheit bzw. Radeinheit 18 im Bereich des Latschs bzw. im Bereich einer ReifenaufStandsfläche 30, d.h. im Bereich der Kontaktfläche zwischen einer Fahrbahn 24 und dem Reifen 2 bzw. auf der Innenseite der Lauffläche des Reifens 2, kann die Radeinheit 18 zudem die Wechselwirkung zwischen der Fahrbahn 24 und dem Reifen 2 direkt erfassen, beispielsweise über einen Beschleunigungssensor, einen Schocksensor oder ein Piezo-Element . Derartige Sensoren detektieren die Verformung der Reifeneinheit. Die Verformung ist im Wesentlichen durch die Reifenkrümmung, die sich speziell beim Ein- und Auslauf in den Latsch signifikant ändert, gegeben. Somit kann die Latschlänge sehr genau vermessen und daraus die Latschfläche bestimmt werden. Bei bekannter Latschfläche und bekanntem Reifendruck kann daraus die Rei¬ fenlast bestimmt werden. Somit können durch die genannten Sensoren Parameter ermittelt werden, mittels deren die momentane Reifenlast des Reifens 2 ermittelbar ist. Further, in Figure 3B a wheel unit 18 is shown, which is arranged in the tire ¬ 2 and on a tire inner surface of tire 2 at. Is such a tire unit or wheel unit 18 in the region of the Laces or in the area of a Tire contact surface 30, ie in the region of the contact surface between a road 24 and the tire 2 or on the inside of the tread of the tire 2, the wheel unit 18 can also detect the interaction between the road 24 and the tire 2 directly, for example via an acceleration sensor, a shock sensor or a piezo element. Such sensors detect the deformation of the tire unit. The deformation is essentially due to the tire curvature, which changes significantly in particular when entering and leaving the laces. Thus, the latitudinal length can be measured very accurately and used to determine the latitude area. With a known Latsch area and known tire pressure from the Rei ¬ fenlast can be determined. Thus, parameters can be determined by means of which the instantaneous tire load of the tire 2 can be determined by said sensors.
Wie im Folgenden näher erläutert wird, kann basierend auf von in Figur 3B nicht näher dargestellten Sensoren der Radeinheit 18 ermittelten Parametern des Reifens 2 sowie basierend auf weiteren Parametern des Fahrzeugs zudem eine momentane Profiltiefe des Profils 1 des Reifens 2 während eines Betriebs des Fahrzeugs bestimmt werden. As will be explained in more detail below, based on parameters of the tire 2 not shown in detail in FIG. 3B and based on further parameters of the vehicle, an instantaneous tread depth of the tread 1 of the tire 2 can be determined during operation of the vehicle ,
Dazu zeigt Figur 4A ein System 16 zum Ermitteln einer Profiltiefe eines Profils zumindest eines Reifens des in Figur 3A darge¬ stellten Fahrzeugs 3 mittels einer Analyse eines Schwin¬ gungsverhaltens eines den zumindest einen Reifen beinhaltenden Schwingungssystems gemäß einer ersten Ausführungsform. Komponenten mit den gleichen Funktionen wie in den Figuren 3A und 3B werden mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und im Folgenden nicht nochmals erläutert. Aus Gründen der Über¬ sichtlichkeit sind das Fahrzeug 3 sowie die weiteren Komponenten in Figur 4A schematisch dargestellt. Das System 16 weist ein Steuergerät 9 sowie für jedes Rad bzw. jeden Reifen des Fahrzeugs 3 eine Radeinheit 18 auf, wobei in Figur 4A aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich eine derartige Radeinheit 18 dargestellt ist. Das Steuergerät 9 ist in der gezeigten Ausführungsform getrennt von der Radeinheit 18 angeordnet. Das Steuergerät 9 kann dabei als eigenständiges Steuergerät für das Fahrzeug 3 ausgebildet oder Bestandteil eines weiteren Steuergeräts sein, beispielsweise eines Steuergeräts eines Antiblockiersystems oder eines Fahrdynamikregelsystems oder eines Karosseriesteuergeräts, das auch als Body Control Module (BCM) bezeichnet wird. For this purpose, Figure 4A shows a system 16 for determining a profile depth of a profile of at least one tire of the Darge in Figure 3A ¬ set vehicle 3 by means of an analysis of oscillations ¬ supply behavior of the at least one tire-containing vibration system according to a first embodiment. Components with the same functions as in FIGS. 3A and 3B are identified by the same reference symbols and will not be explained again below. For reasons of clarity , the vehicle 3 and the other components are shown schematically in FIG. 4A. The system 16 has a control unit 9 and, for each wheel or tire of the vehicle 3, a wheel unit 18, wherein in FIG. 4A only one such wheel unit 18 is shown for reasons of clarity. The control unit 9 is arranged separately from the wheel unit 18 in the embodiment shown. The control unit 9 can be designed as an independent control unit for the vehicle 3 or be part of another control unit, for example a control unit of an anti-lock braking system or a vehicle dynamics control system or a body control unit, which is also referred to as body control modules (BCM).
Die Radeinheit 18, welche auch als Wheel Unit (WU) bezeichnet wird und beispielsweise Bestandteil eines Reifendruckkontrollsystems (RDKS) des Fahrzeugs ist, das auch als TPMS bezeichnet wird (TPMS, Tire Pressure Monitoring System), ist in dem jeweiligen Rad anordenbar, beispielsweise auf einer einer Lauffläche des Reifens gegenüberliegenden Innenfläche des Reifens oder an einem Ventil bzw. an einem Ventilsitz an einer Felge des jeweiligen Rades. Die Radeinheit 18 weist in der gezeigten Ausführungsform jeweils einen Drucksensor 4 zum Ermitteln eines momentanen Reifeninnendrucks, einen Temperatursensor 19 zum Ermitteln einer momentanen Reifentemperatur und einen Reifenlastsensor 20 zum Ermitteln einer momentanen Reifenlast, beispielsweise wie im Zusammenhang mit Figur 3B erläutert, auf. Der Drucksensor 4 ist dabei in der gezeigten Ausführungsform zum Ermitteln eines Gasdrucks eines in einem Innenraum des jeweiligen Reifens befindlichen Gases, das ein Reifenfüllgas bildet, beispielsweise Luft oder Stickstoff, ausgebildet. Ferner weist die Radeinheit 18 eine Speichervorrichtung 25 auf, wobei in der Speichervorrichtung 25 beispielsweise Daten bezüglich einer Art des Reifens und/oder eines Alters des Reifens abgelegt werden können. Insbesondere können charakteristische Reifeneigenschaften, wie beispielsweise Reifensteifigkeit , insbesondere eine Refe- renzschräglaufsteifigkeit für neue Reifen, Reifentyp, Alter, Dimension, DOT-Nummer und Treadwear-Rating, hinterlegt und zur Verfügung gestellt werden. Darüber hinaus weist die Radeinheit 18 eine Sendevorrichtung 26 auf, mittels derer die genannten Daten über eine Funkverbindung an das Steuergerät 9 übermittelt werden können. Weiterhin weist die Radeinheit 18 eine in Figur 4A nicht näher dargestellte Energiespeichervorrichtung zur Energieversorgung der genannten Komponenten der Radeinheit 18 auf . The wheel unit 18, which is also referred to as a wheel unit (WU) and, for example, part of a tire pressure monitoring system (TPMS) of the vehicle, which is also referred to as TPMS (TPMS, Tire Pressure Monitoring System), can be arranged in the respective wheel, for example an inner surface of the tire opposite a tread of the tire, or on a valve or on a valve seat on a rim of the respective wheel. In the embodiment shown, the wheel unit 18 has in each case a pressure sensor 4 for determining an instantaneous tire inner pressure, a temperature sensor 19 for determining a current tire temperature and a tire load sensor 20 for determining a current tire load, for example as explained in connection with FIG. 3B. In the illustrated embodiment, the pressure sensor 4 is designed to determine a gas pressure of a gas present in an interior of the respective tire which forms a tire filling gas, for example air or nitrogen. Furthermore, the wheel unit 18 has a storage device 25, wherein, for example, data relating to a type of tire and / or age of the tire can be stored in the storage device 25. In particular, characteristic tire properties, such as, for example, tire rigidity, in particular a reference marginal slip stiffness for new tires, tire type, age, dimension, DOT number and treadwear rating, deposited and made available. In addition, the wheel unit 18 has a transmitting device 26, by means of which the said data can be transmitted to the control unit 9 via a radio link. Furthermore, the wheel unit 18 has an energy storage device (not shown in greater detail in FIG. 4A) for supplying energy to said components of the wheel unit 18.
Das Steuergerät 9 weist eine Empfangsvorrichtung 10 auf, die zum Empfangen einer Mehrzahl an mittels des Drucksensors 20 ermittelten Werten eines momentanen Reifeninnendrucks, einer mittels des Temperatursensors 19 ermittelten momentanen Rei- fentemperatur und einer mittels des Reifenlastsensors 20 er¬ mittelten momentanen Reifenlast von der Sendevorrichtung 26 der Radeinheit 18 ausgebildet ist. The control unit 9 includes a receiving apparatus 10 which determined for receiving a plurality of means of the pressure sensor 20, values of a current tire pressure, a detected by the temperature sensor 19 current tire fentemperatur and a means of the tire load sensor 20 he ¬ mediated current tire load of the transmission device 26 the wheel unit 18 is formed.
Ferner ist die Empfangsvorrichtung 10 zum Empfangen einer mittels eines Geschwindigkeitssensors 21 ermittelten momentanen Ge¬ schwindigkeit des Fahrzeugs 3 ausgebildet. Dazu ist die Emp¬ fangsvorrichtung 10 über eine Signalleitung 32 mit dem Geschwindigkeitssensor 21 verbunden. Das Steuergerät 9 weist zudem eine erste Ermittlungsvorrichtung 11 auf, die zum Ermitteln eines Frequenzspektrums des Further, the receiving apparatus 10 is adapted to receive a detected by a speed sensor 21 current Ge ¬ speed of the vehicle. 3 For this purpose, the Emp ¬ catching device 10 is connected via a signal line 32 with the speed sensor 21st The control unit 9 also has a first determination device 11, which is used to determine a frequency spectrum of the
Schwingungssystems basierend auf der Mehrzahl an ermittelten Werten des momentanen Reifeninnendrucks ausgebildet ist. Dazu ist die erste Ermittlungsvorrichtung 11 über eine Signalleitung 33 mit der Empfangsvorrichtung 10 verbunden. Vibration system is formed based on the plurality of detected values of the current internal tire pressure. For this purpose, the first determination device 11 is connected to the receiving device 10 via a signal line 33.
Weiterhin weist das Steuergerät 9 eine zweite Ermittlungs¬ vorrichtung 12 auf, die zum Ermitteln zumindest einer momentanen Eigenfrequenz einer Mehrzahl an Eigenfrequenzen des Schwin- gungssystems basierend auf dem ermittelten Frequenzspektrum ausgebildet ist. Die zweite Ermittlungsvorrichtung 12 ist dazu über eine Signalleitung 34 mit der ersten Ermittlungsvorrichtung 11 verbunden. Furthermore, the control unit 9, a second discovery ¬ device 12 which for determining at least one instantaneous eigenfrequency of a plurality of natural frequencies of vibration is formed system based on the determined frequency spectrum. The second determination device 12 is connected to the first determination device 11 via a signal line 34 for this purpose.
Darüber hinaus weist das Steuergerät 9 eine dritte Ermitt¬ lungsvorrichtung 13 auf, die zum Ermitteln einer Profiltiefe des Profils des zumindest einen Reifens basierend auf der zumindest einen ermittelten momentanen Eigenfrequenz und dem zumindest einen ermittelten Parameter ausgebildet ist. Die dritte Ermittlungsvorrichtung 13 ist dazu über eine Signalleitung 35 mit der zweiten Ermittlungsvorrichtung 12 sowie über eine Signalleitung 36 mit der Empfangsvorrichtung 10 verbunden. In der gezeigten Ausführungsform ist die dritte Ermittlungsvorrichtung 13 zum Ermitteln der Profiltiefe des Profils des zumindest einen Reifens mittels zumindest einer, in einer Speichervorrichtung 5 abgelegten Kennlinie und/oder mittels zumindest einer, in der Speichervorrichtung 5 abgelegten Tabelle ausgebildet. Die zumindest eine Kennlinie bzw. die zumindest eine Tabelle gibt dabei den Zusammenhang zwischen dem zumindest einen Parameter und der Eigenfrequenz und/oder der Profiltiefe und der Eigenfrequenz an . Moreover, the control unit 9 on a third Determined ¬ averaging device 13 on the at least one ascertained momentary natural frequency and a determined parameter is formed for determining a profile depth of the profile of at least one tire based the at least. The third determination device 13 is connected to the second determination device 12 via a signal line 35 and to the reception device 10 via a signal line 36. In the embodiment shown, the third determination device 13 is designed to determine the tread depth of the profile of the at least one tire by means of at least one characteristic stored in a memory device 5 and / or by means of at least one table stored in the memory device 5. The at least one characteristic curve or the at least one table indicates the relationship between the at least one parameter and the natural frequency and / or the tread depth and the natural frequency.
Das Steuergerät 9 weist in der gezeigten Ausführungsform zudem eine Übermittlungsvorrichtung 14 auf, wobei die Übermitt¬ lungsvorrichtung 14 zum Übermitteln der ermittelten Profiltiefe des Profils des zumindest einen Reifens an zumindest eine Schnittstelle 15 des Fahrzeugs 3 ausgebildet ist. Die Über¬ mittlungsvorrichtung 14 ist dazu über eine Signalleitung 37 mit der dritten Ermittlungsvorrichtung 13 sowie über eine Signalleitung 38 mit der Schnittstelle 15 verbunden. The control unit 9 has in the embodiment shown also a transmission device 14, whereby the transfer Mitt ¬ averaging device 14 is configured to transmit the determined profile depth of the profile of at least one tire of at least one interface 15 of the vehicle. 3 The About ¬ averaging means 14 is connected thereto via a signal line 37 with the third detecting device 13 as well via a signal line 38 to the interface of 15 °.
Die Schnittstelle 15 ist über eine Signalleitung 41 mit einer Kommunikationseinheit 29 des Fahrzeugs 3, über eine Signal- leitung 40 mit einer Ausgabevorrichtung 28 des Fahrzeugs 3 und über eine Signalleitung 39 mit zumindest einem Fahrerassis¬ tenzsystem 6 des Fahrzeugs 3 verbunden. Die Kommunikations¬ einheit 29 ist beispielsweise als Mobilfunk-Kommunikations- einheit ausgebildet. Die Ausgabevorrichtung 28 ist typi¬ scherweise als optische und/oder akustische Ausgabevorrichtung ausgebildet. Das Fahrerassistenzsystem 6 ist beispielsweise als Bremsassistent oder Notbremssystem ausgebildet, wobei die ermittelte Profiltiefe des Profils des zumindest einen Reifens an das Fahrerassistenzsystem 6 übermittelt wird und der Betrieb des Fahrerassistenzsystems 6 dadurch an die jeweilige ermittelte Profiltiefe angepasst werden kann. The interface 15 is connected via a signal line 41 to a communication unit 29 of the vehicle 3, via a signal line 40 with an output device 28 of the vehicle 3 and connected via a signal line 39 with at least one Fahrerassis ¬ tenzsystem 6 of the vehicle 3. The communication ¬ unit 29 is formed, for example, as a mobile communication unit. The output device 28 is typi cally ¬ designed as optical and / or acoustic output device. The driver assistance system 6 is designed, for example, as a brake assist or emergency braking system, wherein the determined tread depth of the profile of the at least one tire is transmitted to the driver assistance system 6 and the operation of the driver assistance system 6 can thereby be adapted to the respective determined tread depth.
Die dritte Ermittlungsvorrichtung 13 ist in der gezeigten Ausführungsform ferner ausgebildet zum Ermitteln, ob die ermittelte Profiltiefe des Profils des Reifens einen vorbestimmten Schwellenwert unterschreitet. Ist dies der Fall, kann eine Warnmeldung mittels der Ausgabevorrichtung 28 des Fahrzeugs 3 ausgegeben werden. Ferner kann mittels der Kommunikationseinheit 29 automatisch eine Benachrichtigung einer Serviceeinrichtung erfolgen, beispielsweise für eine Terminvereinbarung zum Ersatz des entsprechenden Reifens. The third determination device 13 is further formed in the embodiment shown for determining whether the determined tread depth of the profile of the tire falls below a predetermined threshold. If this is the case, a warning message can be issued by means of the output device 28 of the vehicle 3. Furthermore, by means of the communication unit 29, a notification of a service device can take place automatically, for example for an appointment to replace the corresponding tire.
Darüber hinaus weist das Steuergerät 9 in der gezeigten Aus- führungsform eine Recheneinheit 8 auf. Die Recheneinheit 8 weist ein computerlesbares Medium 7 und eine Verarbeitungseinheit 27 auf. Die Verarbeitungseinheit 27 kann beispielsweise als elektronischer Prozessor ausgebildet sein, insbesondere als Mikroprozessor oder MikroController. Das computerlesbare Medium 7 kann beispielsweise als EEPROM, Flash-Speicher bzw. In addition, in the embodiment shown, the control unit 9 has an arithmetic unit 8. The arithmetic unit 8 has a computer-readable medium 7 and a processing unit 27. The processing unit 27 may be designed, for example, as an electronic processor, in particular as a microprocessor or microcontroller. The computer-readable medium 7, for example, as EEPROM, flash memory or
Flash-EEPROM oder NVRAM ausgebildet sein. Auf dem computerlesbaren Medium 7 ist Programmcode abgespeichert, der, wenn er auf der Recheneinheit 8 ausgeführt wird, die Recheneinheit 8 anleitet, die oben genannten Ausführungsformen des Verfahrens zum Ermitteln der Profiltiefe, insbesondere die in Figur 1 gezeigte Ausführungsform, mittels den dabei genannten Elementen aus zuführen . Figur 4B zeigt ein System 16 zum Ermitteln einer Profiltiefe eines Profils zumindest eines Reifens des in Figur 3A dargestellten Fahrzeugs 3 mittels einer Analyse eines Schwingungsverhaltens eines den zumindest einen Reifen beinhaltenden Schwingungssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform. Komponenten mit den gleichen Funktionen wie in Figur 4A werden mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und im Folgenden nicht nochmals erläutert. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind das Fahrzeug 3 sowie die weiteren Komponenten in Figur 4B wiederum schematisch dargestellt . Flash EEPROM or NVRAM be formed. Program code which, when executed on the arithmetic unit 8, guides the arithmetic unit 8, stores the abovementioned embodiments of the method on the computer-readable medium 7 for determining the tread depth, in particular the embodiment shown in FIG. 1, by means of the elements mentioned in this case. FIG. 4B shows a system 16 for determining a tread depth of a profile of at least one tire of the vehicle 3 illustrated in FIG. 3A by means of an analysis of a vibration behavior of a vibration system including the at least one tire according to a second embodiment. Components having the same functions as in FIG. 4A are identified by the same reference symbols and will not be explained again below. For reasons of clarity, the vehicle 3 and the other components are again shown schematically in FIG. 4B.
Die in Figur 4B gezeigte zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der in Figur 4A gezeigten ersten Ausführungsform dadurch, dass das Steuergerät 9 sowie der Geschwindigkeitssensor 21 innerhalb der Radeinheit 18 angeordnet sind. Dadurch kann die Ermittlung der Profiltiefe des zumindest einen Reifens mittels der Radeinheit 18 erfolgen. The second embodiment shown in FIG. 4B differs from the first embodiment shown in FIG. 4A in that the control unit 9 and the speed sensor 21 are arranged within the wheel unit 18. As a result, the profile depth of the at least one tire can be determined by means of the wheel unit 18.
Der Geschwindigkeitssensor 21 ist dabei zum Ermitteln einer Anzahl von Umdrehungen des den Reifen aufweisenden Rades des Fahrzeugs 3 ausgebildet. Dazu wird wie oben erläutert ermittelt, ob sich der Geschwindigkeitssensor 21 im Bereich der The speed sensor 21 is designed to determine a number of revolutions of the tire having the wheel of the vehicle 3. For this purpose, as explained above, it is determined whether the speed sensor 21 is in the range of
ReifenaufStandsfläche, d.h. der momentanen Kontaktfläche zwischen einer Fahrbahn und dem Reifen, befindet und daraus die Anzahl von Umdrehungen des Rades in einem bestimmten Zeitin- tervall bestimmt. Aus der ermittelten Anzahl von Umdrehungen und dem Wert des Umfangs des Reifens, der beispielsweise in der Speichervorrichtung 25 abgelegt ist, kann anschließend die momentane Geschwindigkeit des Fahrzeugs 3 ermittelt werden. Ferner ist der Drucksensor 4 über eine Signalleitung 42, der Temperatursensor 19 über eine Signalleitung 43, der Reifenlastsensor 20 über eine Signalleitung 44 und der Geschwindigkeitssensor 21 über eine Signalleitung 45 mit der Emp- fangsvorrichtung 10 verbunden. Tire loading surface, ie the current contact surface between a roadway and the tire, and determines therefrom the number of revolutions of the wheel in a certain time interval. From the determined number of revolutions and the value of the circumference of the tire, which is stored, for example, in the storage device 25, the instantaneous speed of the vehicle 3 can then be determined. Furthermore, the pressure sensor 4 is connected via a signal line 42, the temperature sensor 19 via a signal line 43, the tire load sensor 20 via a signal line 44 and the speed sensor 21 via a signal line 45 to the receiving device 10.
Die dritte Ermittlungsvorrichtung 13 ist über eine Signalleitung 37 mit der Übermittlungsvorrichtung 14 verbunden, wobei die Übermittlungsvorrichtung 14 wiederum zum Übermitteln der er- mittelten Profiltiefe des Profils des zumindest einen Reifens an die zumindest eine Schnittstelle 15 des Fahrzeugs 3 ausgebildet ist. Die Übermittlungsvorrichtung 14 beinhaltet dazu in der gezeigten Ausführungsform die Sendevorrichtung 26, mittels derer der Wert der ermittelten Profiltiefe über eine Funkverbindung an eine Empfangsvorrichtung 31 des Fahrzeugs 3 und von dieser an die zumindest eine Schnittstelle 15 übermittelt werden kann. Die Empfangsvorrichtung 31 ist dazu über eine Signalleitung 47 mit der zumindest einen Schnittstelle 15 verbunden. Die Schnittstelle 15 ist wiederum über die Signalleitung 41 mit der Kommunikationseinheit 29 des Fahrzeugs 3, über die Sig¬ nalleitung 40 mit der Ausgabevorrichtung 28 des Fahrzeugs 3 und über die Signalleitung 39 mit dem zumindest einen Fahreras¬ sistenzsystem 6 des Fahrzeugs 3 verbunden. The third determination device 13 is connected to the transmission device 14 via a signal line 37, the transmission device 14 in turn being designed to transmit the determined tread depth of the profile of the at least one tire to the at least one interface 15 of the vehicle 3. In the embodiment shown, the transmission device 14 includes the transmission device 26, by means of which the value of the determined tread depth can be transmitted via a radio link to a receiving device 31 of the vehicle 3 and from there to the at least one interface 15. The receiving device 31 is connected to the at least one interface 15 via a signal line 47. The interface 15 is in turn connected at least via the signal line 41 to the communication unit 29 of the vehicle 3, on the Sig ¬ nalleitung 40 to the output device 28 of the vehicle 3 and via the signal line 39 with the one Fahreras ¬ sistenzsystem 6 of the vehicle. 3
Die Profiltiefe eines Reifens hat dabei maßgeblichen Einfluss auf das Verhalten des Fahrzeugs. Dies gilt insbesondere in kritischen Fahrsituationen. Einerseits ist der maximale Kraftschluss zwischen Reifen und Fahrbahn, das heißt der Grip, stark von den jeweiligen Fahrbahnbeschaffenheiten, beispielsweise dem The tread depth of a tire has a significant influence on the behavior of the vehicle. This is especially true in critical driving situations. On the one hand, the maximum frictional connection between the tire and the road surface, that is, the grip, is strongly dependent on the respective road surface conditions, for example the
Fahrbahnbelag oder dem Vorhandensein von Schnee oder Eis auf der Fahrbahn, abhängig. Andererseits kann der Kraftschluss für die jeweiligen Verhältnisse durch bestimmte Reifeneigenschaften optimiert werden. Hierzu gehört insbesondere ein für die je- weiligen Witterungsverhältnisse optimiertes Reifenprofil. Die Effektivität des Reifenprofils ist dabei maßgeblich durch die Profiltiefe bestimmt. Beispielsweise kann bei Aquaplaning das Wasser zwischen Fahrbahn und Reifen aufgrund eines nicht mehr ausreichenden Profils nicht mehr verdrängt werden. Road surface or the presence of snow or ice on the road surface. On the other hand, the adhesion for the respective conditions can be optimized by certain tire properties. This includes, in particular, one due to weather conditions optimized tire tread. The effectiveness of the tire profile is largely determined by the tread depth. For example, in aquaplaning the water between the road and the tire can no longer be displaced due to an insufficient profile.
Somit kann durch eine ausreichende Profiltiefe der bestmögliche Kraftschluss zwischen Reifen und Fahrbahn insbesondere in kritischen Fahrsituationen gewährleistet werden. Daher exis- tieren typischerweise gesetzliche Anforderungen für eineThus, can be ensured by a sufficient tread depth of the best possible adhesion between the tire and the road, especially in critical driving situations. Therefore, there are typically legal requirements for one
Mindestprofiltiefe, die dabei auch saisonbedingt variieren kann. Minimum tread depth, which may also vary seasonally.
Mittels der vorliegenden Erfindung wird in vorteilhafter Weise ein Verfahren, ein Computerprogrammprodukt sowie ein Steuergerät und ein System zur Verfügung gestellt, mit welchen die Profiltiefe während der Fahrt geschätzt bzw. ermittelt werden kann. Diese Information kann insbesondere dem Fahrer zur Verfügung gestellt werden, damit dieser rechtzeitig Reifen mit zu geringer Profiltiefe auswechselt. Dadurch können spezifische Gefah- rensituationen, insbesondere Aquaplaning und ein Verlust von Grip auf schneebedeckten Fahrbahnen, und damit einhergehende Unfälle vermieden werden. By means of the present invention, a method, a computer program product as well as a control device and a system are made available with which the profile depth can be estimated or determined while driving. This information can be made available to the driver, in particular, so that he replaces tires with insufficient tread depth in good time. This will help to avoid specific hazards, especially aquaplaning and loss of grip on snow-covered roads, and concomitant accidents.
Weiterhin kann die ermittelte Profiltiefe anderen Fahrzeug- Systemen, insbesondere aktiven Sicherheitssystemen, beispielsweise einem ABS oder ESP, zur Verfügung gestellt werden. Dadurch können die Regelstrategien der betreffenden Fahrzeugsysteme der verringerten Gripsituation angepasst und somit optimiert werden. Furthermore, the determined tread depth can be made available to other vehicle systems, in particular active safety systems, for example an ABS or ESP. As a result, the control strategies of the relevant vehicle systems can be adapted to the reduced grip situation and thus optimized.
Darüber hinaus lässt der mittelfristige zeitliche Verlauf der Profiltiefe Rückschlüsse für den saisonbedingten Reifenwechsel zu. Dadurch kann abgeschätzt werden, ob der betreffende Reifen noch ausreichend Profil für die kommende Saison besitzt oder ausgetauscht werden sollte. In addition, the medium-term temporal profile of the tread depth allows conclusions for the seasonal tire change. This can be used to estimate whether the tire in question still has enough profile for the upcoming season or should be replaced.
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Bezugs zeichenliste Reference sign list
1 Profil 1 profile
2 Reifen 2 tires
3 Fahrzeug 3 vehicle
4 Drucksensor 4 pressure sensor
5 Speichervorrichtung 5 storage device
6 Fahrerassistenzsystem6 driver assistance system
7 Medium 7 medium
8 Recheneinheit 8 arithmetic unit
9 Steuergerät 9 control unit
10 EmpfangsVorrichtung 10 receiving device
11 ErmittlungsVorrichtung11 detection device
12 ErmittlungsVorrichtung12 detection device
13 ErmittlungsVorrichtung13 detection device
14 ÜbermittlungsVorrichtung14 transmission device
15 Schnittstelle 15 interface
16 System 16 system
17 Rad 17 wheel
18 Radeinheit 18 wheel unit
19 Temperatursensor 19 temperature sensor
20 Reifenlastsensor 20 tire load sensor
21 Geschwindigkeitssensor 21 speed sensor
22 Ansatz 22 approach
23 Lauffläche 23 tread
24 Fahrbahn 24 lane
25 Speichervorrichtung 25 storage device
26 SendeVorrichtung 26 transmitting device
27 Verarbeitungseinheit 27 processing unit
28 AusgabeVorrichtung 28 output device
29 Kommunikationseinheit 29 communication unit
30 ReifenaufStandsfläche30 tire footprint
31 EmpfangsVorrichtung31 receiving device
32 Signalleitung Signalleitung32 signal line signal line
Signalleitungsignal line
Signalleitungsignal line
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Eigenfrequenz Eigenfrequenz Profiltiefe Natural frequency natural frequency profile depth
Claims
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|---|---|
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107153008A (en) * | 2016-03-02 | 2017-09-12 | 纬创资通股份有限公司 | Method and system for detecting depth of tire pattern and computer readable medium |
| JPWO2017082362A1 (en) * | 2015-11-10 | 2018-08-30 | 株式会社ブリヂストン | Tire management method and tire management apparatus |
| CN112440628A (en) * | 2019-08-30 | 2021-03-05 | 固特异轮胎和橡胶公司 | Tire wear estimation system and method using footprint length |
| US12220946B2 (en) | 2021-06-08 | 2025-02-11 | The Goodyear Tire & Rubber Company | Tire replacement forecasting system and method |
| US12263704B2 (en) | 2021-12-06 | 2025-04-01 | The Goodyear Tire & Rubber Company | Tire irregular wear detection system and method |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102018222206A1 (en) * | 2018-12-18 | 2020-06-18 | Continental Automotive Gmbh | Control method for a vehicle or a vehicle combination with a stabilization device, stabilization device, vehicle or vehicle combination with a stabilization device |
| JP7194066B2 (en) | 2019-03-29 | 2022-12-21 | Toyo Tire株式会社 | Calculation model generation system, wear amount estimation system, and calculation model generation method |
| EP4257376B1 (en) * | 2019-04-01 | 2025-04-30 | Bridgestone Americas Tire Operations, LLC | System and method for vehicle tire performance modeling and feedback |
| US11981163B2 (en) | 2019-08-30 | 2024-05-14 | The Goodyear Tire & Rubber Company | Tire wear state estimation system and method employing footprint shape factor |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19716586C1 (en) * | 1997-04-21 | 1998-08-06 | Continental Ag | Tyre wear measuring method for moving vehicle |
| DE102005052476A1 (en) * | 2005-11-03 | 2007-05-10 | Continental Aktiengesellschaft | Method for individually estimating the actual and average wear of a vehicle tire comprises measuring the wear on the tire and emitting an acoustic and/or visual signal when the required level of maximum performance of the tire is reached |
| DE102007053153A1 (en) * | 2007-11-08 | 2009-05-14 | Continental Aktiengesellschaft | Vehicle tire, has sensor for monitoring tread depth, and coupled with activating agent arranged in tread by action at distance without electrical lines, where activating agent indicates condition of tread depth |
| EP2172760A1 (en) * | 2007-07-11 | 2010-04-07 | Kabushiki Kaisha Bridgestone | Method for detecting abrasion of tire and device for detecting abrasion of tire |
| WO2010115390A1 (en) * | 2009-04-08 | 2010-10-14 | Ventech Gmbh | Method and apparatus for determining the tread depth of a vehicle tire |
| FR2954224A1 (en) * | 2009-12-18 | 2011-06-24 | Michelin Soc Tech | METHOD OF UNIVERSALLY DETECTING THE WEAR THRESHOLD OF A TIRE |
| WO2012172259A1 (en) * | 2011-06-15 | 2012-12-20 | Compagnie Generale Des Etablissements Michelin | Method for the one-to-one detection of the wear threshold of a tire |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6278361B1 (en) | 1999-12-03 | 2001-08-21 | Trw Inc. | System and method for monitoring vehicle conditions affecting tires |
| US6725136B2 (en) | 2002-04-01 | 2004-04-20 | Robert Bosch Gmbh | Tire pressure and parameter monitoring system and method using accelerometers |
| FR2940190B1 (en) | 2008-12-23 | 2012-05-18 | Michelin Soc Tech | ALERT METHOD FOR WEARING A PNEUMATIC WITH A SILL |
-
2013
- 2013-10-15 DE DE102013220882.0A patent/DE102013220882B4/en active Active
-
2014
- 2014-09-30 WO PCT/EP2014/070965 patent/WO2015055429A1/en not_active Ceased
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19716586C1 (en) * | 1997-04-21 | 1998-08-06 | Continental Ag | Tyre wear measuring method for moving vehicle |
| DE102005052476A1 (en) * | 2005-11-03 | 2007-05-10 | Continental Aktiengesellschaft | Method for individually estimating the actual and average wear of a vehicle tire comprises measuring the wear on the tire and emitting an acoustic and/or visual signal when the required level of maximum performance of the tire is reached |
| EP2172760A1 (en) * | 2007-07-11 | 2010-04-07 | Kabushiki Kaisha Bridgestone | Method for detecting abrasion of tire and device for detecting abrasion of tire |
| DE102007053153A1 (en) * | 2007-11-08 | 2009-05-14 | Continental Aktiengesellschaft | Vehicle tire, has sensor for monitoring tread depth, and coupled with activating agent arranged in tread by action at distance without electrical lines, where activating agent indicates condition of tread depth |
| WO2010115390A1 (en) * | 2009-04-08 | 2010-10-14 | Ventech Gmbh | Method and apparatus for determining the tread depth of a vehicle tire |
| FR2954224A1 (en) * | 2009-12-18 | 2011-06-24 | Michelin Soc Tech | METHOD OF UNIVERSALLY DETECTING THE WEAR THRESHOLD OF A TIRE |
| WO2012172259A1 (en) * | 2011-06-15 | 2012-12-20 | Compagnie Generale Des Etablissements Michelin | Method for the one-to-one detection of the wear threshold of a tire |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2017082362A1 (en) * | 2015-11-10 | 2018-08-30 | 株式会社ブリヂストン | Tire management method and tire management apparatus |
| CN107153008A (en) * | 2016-03-02 | 2017-09-12 | 纬创资通股份有限公司 | Method and system for detecting depth of tire pattern and computer readable medium |
| CN107153008B (en) * | 2016-03-02 | 2020-01-24 | 纬创资通股份有限公司 | Method, system and computer-readable medium for tread depth detection |
| CN112440628A (en) * | 2019-08-30 | 2021-03-05 | 固特异轮胎和橡胶公司 | Tire wear estimation system and method using footprint length |
| US11548324B2 (en) | 2019-08-30 | 2023-01-10 | The Goodyear Tire & Rubber Company | Tire wear state estimation system and method employing footprint length |
| US12220946B2 (en) | 2021-06-08 | 2025-02-11 | The Goodyear Tire & Rubber Company | Tire replacement forecasting system and method |
| US12263704B2 (en) | 2021-12-06 | 2025-04-01 | The Goodyear Tire & Rubber Company | Tire irregular wear detection system and method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102013220882B4 (en) | 2019-05-29 |
| DE102013220882A1 (en) | 2015-04-16 |
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| WO2025153439A1 (en) | Method and system for determining adhesion utilization by a motor vehicle |
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