DE10163817C1

DE10163817C1 - Vorrichtung zur Bestimmung der Reifenseitenkraft und Verwendung zur Bestimmung des Schräglaufwinkels

Info

Publication number: DE10163817C1
Application number: DE2001163817
Authority: DE
Inventors: Adrian Cyllik; Patrik Hoefer; Martin Prenninger
Original assignee: Continental AG; Siemens AG
Current assignee: Continental AG; Continental Automotive GmbH
Priority date: 2001-12-22
Filing date: 2001-12-22
Publication date: 2003-07-17
Anticipated expiration: 2021-12-23

Abstract

Eine Vorrichtung zur Bestimmung der Reifenseitenkraft von Fahrzeugreifen weist mindestens einen in der Lauffläche angeordneten Verformungssensor (3) der Oberflächenwellen-Bauart auf, der einen sich in Sensorlängsrichtung erstreckenden Biegebalken (5) in einem Sensorgehäuse (4) aufweist. Der Verformungssensor (3) ist so in der Lauffläche (2) angeordnet, dass sich die Sensorlängsrichtung in Reifenumfangsrichtung (7) erstreckt und der Biegebalken (5) in Reifenquerrichtung (8) verformbar ist. Der Biegebalken (5) trägt an seinem aus dem Sensorgehäuse (4) herausragenden Ende (5a) eine in der Lauffläche (2) des Fahrzeugreifens (1) kraftschlüssig eingebettete, laufflächenparallele Mitnahmefahne (6). Die Vorrichtung kann auch zur Bestimmung des Schräglaufwinkels (alpha) des Fahrzeugreifens (1) verwendet werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Reifenseitenkraft von Fahrzeugreifen mittels mindestens eines in der Lauffläche des Fahrzeugreifens angeordneten Verformungssensors der Oberflächenwellen-Bauart, der einen sich in Sensorlängsrichtung erstreckenden Biegebalken in einem Sensorgehäuse aufweist.

Es ist bekannt (DE 198 07 004 A1), Verformungssensoren der Oberflächenwellen-Bauart in Fahrzeugreifen einzubetten und als Funksensoren zu betreiben. Bei diesen bekannten Verformungssensoren, die üblicherweise aus Sensorelementen, aus auf letztere wirkende Verformungskörper und ggf. aus einem umgebenden Sensorgehäuse bestehen, sind die Verformungskörper der Verformungssensoren entweder unmittelbar in Profilelementen der Lauffläche eingebettet oder im Abstand dazu beispielsweise an der Reifeninnenseite angeordnet. Diese bekannten Einbauvarianten sind jedoch allenfalls für Versuchszwecke, nicht jedoch für den Praxisbetrieb geeignet.

Bei der mechanischen Verformung des Verformungskörpers des Sensors werden elektrische Signale erhalten, aus denen auf die Reifenverformung zurückgeschlossen werden kann. In der Lauffläche des Fahrzeugreifens (wobei hier unter "Lauffläche" auch die die Lauffläche bildenden Profilelemente des Fahrzeugreifens verstanden werden sollen) sind die auftretenden Verformungen jedoch so groß, dass das aus einem Quarz mit hohem Elastizitätsmodul bestehende Sensorelement beschädigt oder zerstört würde. Um dies zu vermeiden und gleichwohl eine Verformungsmessung auch bei verhältnismäßig hohen Verformungen durchführen zu können, wie sie in der Lauffläche von Fahrzeugreifen auftreten, wird als Verformungskörper des Sensors ein Biegebalken gewählt, der in einem Sensorgehäuse angeordnet ist. Auf diesem Verformungskörper kann ein Sensorelement, beispielsweise ein OFW-Sensor-Chip, appliziert werden.

Bei einer bekannten Vorrichtung zur Bestimmung von am Fahrzeugreifen angreifenden Kräften, beispielsweise auch der Reifenseitenkraft, gemäß der eingangs genannten Gattung (DE 198 38 638 A1) ist das Sensorgehäuse des Verformungssensors so in der Lauffläche des Fahrzeugreifens angeordnet, dass sich die Sensorlängsrichtung quer zur Reifenumfangsrichtung erstreckt. Der Biegebalken des Verformungssensors ist radial, d. h. senkrecht zur Reifenaufstandsfläche verformbar. Es hat sich jedoch gezeigt, dass mit dieser Anordnung Verformungen des Reifens in Querrichtung nur unzureichend erfaßt werden können, so dass eine Bestimmung der Reifenseitenkraft nicht oder nicht in ausreichendem Maße möglich ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung so auszugestalten, dass die Bestimmung der Reifenseitenkraft wirksam ermöglicht wird, um Meßsignale zu erhalten, die beispielsweise für eine Fahrdynamikregelung verwertbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Verformungssensor so in der Lauffläche angeordnet ist, dass sich die Sensorlängsrichtung in Reifenumfangsrichtung erstreckt und der Biegebalken in Reifenquerrichtung verformbar ist.

Der Biegebalken des Verformungssensors wird ausschließlich oder nahezu ausschließlich durch in Reifenquerrichtung gerichtete Verformungen ausgelenkt. Aus dem erhaltenen Meßsignal läßt sich daher mit ausreichender Genauigkeit und Auflösung die Reifenseitenkraft bestimmen.

Hierbei kann es zweckmäßig sein, dass der Biegebalken des Verformungssensors an seinem aus dem Sensorgehäuse herausragenden Ende eine in der Lauffläche des Fahrzeugreifens kraftschlüssig eingebettete, laufflächenparallele Mitnahmefahne aufweist. Damit wird eine besonders flache Bauart des Verformungssensors erreicht. Gleichwohl ist aber eine gute und vollständige Kraftübertragung zwischen den sich verformenden Reifenteilen und dem Biegebalken des Verformungssensors gewährleistet. Außerdem ermöglicht die Anordnung der Mitnahmefahne die messtechnische Erfassung von Momenten, die am Ende des Biegebalkens angreifen.

Erfindungsgemäß ist die Verwendung der beschriebenen Vorrichtung zur Bestimmung des Schräglaufwinkels des Fahrzeugreifens vorgesehen. Aus der charakteristischen Laufflächenverformung gemäß Fig. 1 kann auf den Schräglaufwinkel zurückgeschlossen werden. Die ermittelte Reifenseitenkraft und der Schräglaufwinkel können als Eingangsgrößen für Regeleinrichtungen zur Verbesserung der Fahrdynamik verwendet werden. Insbesondere kann aus dem so ermittelten Schräglaufwinkel festgestellt werden, ob das Fahrzeug untersteuert oder übersteuert. Daher kann gezielt in die Fahrdynamik eingegriffen werden.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigt:

Fig. 1 in schematischer Darstellungsweise einen auf einer Fahrbahn unter einem Schräglaufwinkel abrollenden Fahrzeugreifen, einschließlich der lokalen Reifenverformung des Reifenlatsches bei Schräglauf.

Fig. 2 einen vergrößerten Teilschnitt längs der Linie II-II in Fig. 1 durch die Lauffläche des Fahrzeugreifens und

Fig. 3 eine vereinfachte Draufsicht in Richtung des Pfeils III in Fig. 2.

Der in der Zeichnung dargestellte Fahrzeugreifen 1 enthält in seiner Lauffläche 2 mindestens einen Verformungssensor 3.

Der Verformungssensor 3 der Oberflächenwellen-Bauart weist ein Sensorgehäuse 4 auf, in dem ein das Verformungsbauteil des Sensors bildender Biegebalken 5 angeordnet und mit seinem einen Ende gehäusefest biegesteif eingespannt ist. Das andere, aus dem Sensorgehäuse 3 herausragende Ende 5a des Biegebalkens 5 trägt eine in der Lauffläche 2 des Fahrzeugreifens 1 kraftschlüssig eingebettete laufflächenparallele Mitnahmefahne 6 und ist am Sensorgehäuse 4 nach Art eines Loslagers so abgestützt, dass dort keine Momente übertragen werden. Auf dem Biegebalken 5 (innerhalb des Gehäuses) ist ein hier nicht näher dargestelltes Sensorelement angenommen, nämlich ein OFW-Sensor-Chip.

Der Verformungssensor 3 ist so in der Lauffläche 2 des Fahrzeugsreifens 1 eingebettet, dass sich die Sensorlängsrichtung und somit die Längsrichtung des Biegebalkens 5 in der jeweils durch einen Pfeil 7 angedeuteten Reifenumfangsrichtung erstreckt.

Da die Mitnahmefahne 6 kraftschlüssig in der Lauffläche 2 des Fahrzeugreifens eingebettet ist, wird der Biegebalken 5 des Verformungssensors 3 in der durch einen Doppelpfeil 8 angedeuteten Reifenquerrichtung verformt, wenn der Verformungssensor 3 den Reifenlatsch durchläuft.

Der Verformungssensor 3 ist als Funksensor ausgeführt. In der aus dem Stand der Technik bekannten Weise wird das Meßsignal des Verformungssensors 3 berührungslos auf eine (nicht dargestellte) Auswerteschaltung übertragen, in der aus dem verformungsabhängigen Meßsignal die Reifenseitenkraft ermittelt wird. Zur drahtlosen Signalübertragung ist im Reifen vorzugsweise der Lauffläche und den Gürtellagen eine mit dem Verformungssensor 3 elektrisch verbundene (nicht dargestellte) Antenne eingebettet.

Aus dem verformungsabhängigen Meßsignal bzw. dessen Signalverlauf kann in der Auswerteschaltung auch der Schräglaufwinkel α geschlossen werden. Die Reifenseitenkraft und/oder der Schräglaufwinkel können als Eingangsgröße für eine Fahrdynamikregelung verwendet werden.

Claims

1. Vorrichtung zur Bestimmung der Reifenseitenkraft von Fahrzeugreifen mittels mindestens eines in der Lauffläche des Fahrzeugreifens angeordneten Verformungssensors der Oberflächenwellen-Bauart, der einen sich in Sensorlängsrichtung erstreckenden Biegebalken in einem Sensorgehäuse aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Verformungssensor (3) so in der Lauffläche (2) angeordnet ist, dass sich die Sensorlängsrichtung in Reifenumfangsrichtung (7) erstreckt und der Biegebalken (5) in Reifenquerrichtung (8) verformbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Biegebalken (5) des Verformungssensors (3) an seinem aus dem Sensorgehäuse (4) herausragenden Ende (5a) eine in der Lauffläche (2) des Fahrzeugreifens (1) kraftschlüssig eingebettete, laufflächenparallele Mitnahmefahne (6) aufweist.

3. Verwendung einer Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2 zur Bestimmung des Schräglaufwinkels (α) des Fahrzeugreifens (1).