DE4408511A1 - Verfahren zum Überwachen des Drucks in Luftreifen - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Ein solches Verfahren ist aus der EP-B-0 263 775 bekannt. Bei dem bekannten Verfahren ist an der Felge, auf der der Luftreifen montiert ist, parallel zur Drehachse der Felge ein metallischer Faltenbalg vorgesehen, dessen eines Ende Verbindung mit dem Innenraum des Luftreifens hat und dessen anderes Ende geschlossen ist und einen Dauermagneten trägt, der bei jeder Um­ drehung des Rades einmal an einem Magnetsensor, z. B. an einer Hall-Sonde, vorbeibewegt wird, welche ortsfest an der Radaufhängung des Fahrzeuges angebracht ist. Die Länge des Faltenbalges hängt vom Druck im Luftreifen ab, und deshalb hängt der Abstand, in welchem der Dauerma­ gnet am Magnetsensor vorbeiläuft, ebenfalls vom Druck im Luftreifen ab. Der Magnetsensor fühlt deshalb ein Magnet­ feld, dessen Stärke vom Druck im Luftreifen abhängt und gibt ein dementsprechendes Signal ab, welches durch eine Auswerteschaltung ausgewertet wird. Unterschreitet der Druck im Luftreifen eine vorgegebene Schwelle, dann unterschreitet das Signal des Magnetsensors ebenfalls eine vorgegebene Schwelle, und dieses wird dann signa­ lisiert.

Bei Kurvenfahrten und anderen einseitigen Belastungszu­ ständen des Fahrzeugs können elastische Verformungen der Felge auftreten, die den Abstand, in welchem der am Faltenbalg angebrachte Magnet (er wird nachfolgend als Druckmagnet bezeichnet) am Magnetsensor vorbeiläuft, ändern und dadurch einen anderen Reifendruck vortäuschen als tatsächlich herrscht. Um dem zu begegnen, ist es aus der EP-B-0 263 775 bereits bekannt, an der Felge in der Nähe des Druckmagneten einen zweiten Dauermagnet fest anzuordnen, so daß seine Lage nicht vom Reifendruck abhängt; ein solcher Dauermagnet wird nachfolgend als Referenzmagnet bezeichnet. Der Druckmagnet und der Refe­ renzmagnet erzeugen verformungsabhängig gleiche Signale, so daß das vom Referenzmagnet bewirkte Signal dazu her­ angezogen werden kann, um das vom Druckmagnet bewirkte Signal hinsichtlich des von der Verformung der Felge herrührenden Signalanteils zu kompensieren, beispiels­ weise mittels einer elektronischen Kompensationsschal­ tung.

Bei einem ähnlichen Reifendrucküberwachungsverfahren ist es aus der DE-A-42 00 156 bekannt, eine Temperaturdrift des Magnetfeldsensors dadurch zu kompensieren, daß außer dem Druckmagnet an der Felge ein Referenzmagnet vorgesehen ist, welcher am Ort des Magnetfeldsensors ein Magnetfeld von bekannter Stärke und Orientierung er­ zeugt. Der Magnetfeldsensor wird bei jeder Radumdrehung einmal dem bekannten Magnetfeld des Referenzmagneten ausgesetzt. Wird dabei festgestellt, daß das vom Ma­ gnetfeldsensor gelieferte Signal von einem Normalwert, welcher z. B. bei einer Temperatur von 20°C bestimmt wur­ de, wegdriftet, dann wird, wenn das nächste Mal das Magnetfeld des Druckmagneten erfaßt wird, die anhand des Referenzmagneten zuvor bestimmte Drift kompensiert und dadurch der Temperatureinfluß ausgeglichen. Auch andere das Meßergebnis verfälschende Einflüsse wie z. B. eine Alterung können auf diese Weise kompensiert werden.

Nun ist es in der Praxis so, daß ein Fahrzeug während seiner Lebensdauer auf unterschiedlichen Rädern läuft:
In der kalten Jahreszeit fährt man auf Winterreifen, in der warmen Jahreszeit auf Sommerreifen, die meistens komplett mit den Felgen ausgetauscht werden; sind Rei­ fen abgefahren, werden sie ersetzt, nicht selten durch eine andere Reifentype, und bei dieser Gelegenheit wer­ den manchmal auch die Felgen ausgetauscht, zumal Felgen heute nicht nur als reine Funktionsteile angesehen wer­ den, sondern auch als modischer Zierrat. Der Wechsel der Felgen erfordert u. U. eine Anpassung der Druck­ schwelle, bei welcher das Reifendrucküberwachungssystem ein Warnsignal abgibt. Diese Anpassung könnte man durch das mit dem Radwechsel befaßte Fachpersonal durchführen lassen. Leider ist das jedoch mit Mühe und Kosten ver­ bunden, und nicht jeder Fahrzeugbesitzer sucht zum Rad­ wechsel eine Fachwerkstatt auf, vielmehr werden Räder häufig auch vom Fahrzeugbesitzer selbst gewechselt. Dabei ist es jedoch nachteilig, daß der Fahrzeugbe­ sitzer keine Erfahrung in der Anpassung des Reifendruck- Überwachungssystems hat, so daß hier Fehleinstellungen Tür und Tor geöffnet sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, wie bei Radwechseln erforderliche Anpassungen des Reifendruck-Überwachungssystems möglichst einfach und ohne größere Gefahr von Fehlanpassungen vor­ genommen werden können.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiter­ bildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Erfindungsgemäß wird die Art des Rades bzw. der Felge durch die Art und/oder Anordnung von Dauermagneten an der Felge codiert, wobei zu: dem Druckmagneten wenigstens ein weiterer Magnet, nachfolgend als Typmagnet bezeich­ net, hinzutritt, der im wesentlichen im selben Abstand von der Drehachse der Felge angeordnet ist wie der Druck­ magnet und deshalb im wesentlichen auf derselben Be­ wegungsbahn umläuft wie der Druckmagnet, dabei bei jeder Umdrehung des Rades einmal am Magnetsensor vorbeiläuft und bei dieser Gelegenheit vom Magnetsensor abgetastet werden kann. Da bei einem vorgegebenen Fahrzeug die Zahl der verwendbaren Felgen begrenzt ist und die An­ zahl der unterschiedlichen Druckschwellen, bei denen ein gefährliches Absinken des Reifendrucks signalisiert werden sollte, kleiner ist als die Zahl der einsetzbaren verschiedenen Felgen (weil nicht jede andere Felge zwingend eine Änderung der Druckschwelle erfordert), ist die Zahl der unterschiedlichen Codierungen, die für einen Fahrzeugtyp in Frage kommen, gering. In vielen Fällen wird man mit zwei oder drei verschiedenen Co­ dierungen auskommen können. Zwei Codierungen kann man z. B. dadurch verwirklichen, daß man zwei Magnete vor­ sieht und sie für die eine Codierung parallel, für die andere Codierung antiparallel anordnet, so daß der Ma­ gnetsensor beim Vorbeilauf der Magnete entweder Impulse gleicher Polarität oder unterschiedlicher Polarität er­ zeugt. Auf derselben Basis kann man durch Vorsehen von drei Magneten mehrere Druckschwellen codieren, indem man entweder alle Magnete parallel orientiert oder sie alternierend parallel und antiparallel orientiert oder aufeinanderfolgend zwei Magnete parallel und den dritten antiparallel orientiert.

Eine große Zahl von unterschiedlichen Druckschwellen bzw. Felgentypen kann man dadurch codieren, daß man die zeit­ liche Aufeinanderfolge von Impulsen, die durch zwei an der Felge im Abstand angeordnete Magnete bewirkt werden, erfaßt und auswertet. Um dabei geschwindigkeitsunabhängig zu sein, bestimmt man die relativen zeitlichen Abstände des Vorbeilaufs der Magnete am Magnetsensor, normiert auf die Dauer einer Radumdrehung. Z.B. kann man aus zwei auf­ einander folgenden Vorbeiläufen des Typmagnets die Dauer eines Umlaufs bestimmen und innerhalb dieses Umlaufs den zeitlichen Abstand zwischen den Vorbeiläufen des Typma­ gneten und des Druckmagneten messen. Bildet man aus diesen beiden Messungen den Quotienten, dann hat man eine ge­ schwindigkeitsunabhängige Aussage über den Abstand von Druckmagnet und Typmagnet, wobei durch unterschiedliche Abstände in Umfangsrichtung der Felge unterschiedliche Felgentypen bzw. Druckschwellen codiert werden können.

In vorteilhafter Weiterbildung des Verfahrens kann der Typmagnet zugleich herangezogen werden als Referenzma­ gnet, um Temperatureinflüsse, Alterungseinflüsse und Ein­ flüsse von Verformungen der Felgen auf die Reifendruck­ überwachung zu kompensieren. Gegenüber dem aufgezeigten Stand der Technik benötigt man für das erfindungsgemäße Verfahren deshalb keinen zusätzliche apparativen Aufwand, sondern muß lediglich eine zusätzliche Art der Signal­ auswertung durchführen.

Die Erfindung erlaubt deshalb eine zuverlässige An­ passung der Druckschwellen im Reifendruck-Überwachungs­ system beim Radwechsel mit geringstem Aufwand, unab­ hängig vom Geschick der Person, welche den Radwechsel vornimmt. Die Anpassung der Druckschwelle im Reifen­ druck-Überwachungssystem erfordert nur den geringst­ möglichen Aufwand und ist dennoch "idiotensicher".

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung dienen die bei­ gefügten Zeichnungen.

Fig. 1 zeigt schematisch die Anordnung von zwei Magneten auf einer Felge,

Fig. 2 zeigt die mit der Anordnung aus Fig. 1 er­ haltenen Signale eines Magnetsensors,

Fig. 3 zeigt die Anordnung von drei Magneten auf einer Felge,

Fig. 4 zeigt die damit erhaltenen Signale eines Magnetsensors,

Fig. 5 zeigt eine andere Anordnung von drei Ma­ gneten auf einer Felge,

Fig. 6 zeigt die damit erhaltenen Signale eines Magnetsensors,

Fig. 7 zeigt schematisch die Anordnung von zwei Magneten auf einer Felge,

Fig. 8 zeigt die damit erhaltenen Signale eines Ma­ gnetsensors,

Fig. 9 zeigt die Anordnung zweier Magnete auf einer Felge mit gegenüber der Fig. 7 vergrößertem Abstand, und

Fig. 10 zeigt die damit erhaltenen Signale eines Ma­ gnetsensors.

Fig. 1 zeigt die Anordnung von zwei antiparallel an einer Felge 1 angebrachten Magneten, von denen einer ein Druck­ magnet D ist (er ändert seine Lage in Abhängigkeit vom Reifendruck), und von denen der andere Magnet ein Referenzmagnet R ist. Sie befinden sich auf einer gemeinsamen kreisförmigen Bewegungsbahn 2, wenn sich die Felge 1 dreht. Dabei bewegen sie sich bei jedem Umlauf einmal an einem Magnetsensor vorbei, der neben der Felge an der mit dem Pfeil 3 gekennzeichneten Stelle angeordnet ist und entsprechend der Stärke des Magnetfeldes, dem er ausgesetzt wird, als Antwortsi­ gnal eine elektrische Impulsspannung abgibt, wie in Fig. 2 dargestellt. Der Druckmagnet D liefert beim Vorbeilauf am Magnetsensor z. B. einen positiven Im­ puls, der antiparallel orientierte Referenzmagnet R dementsprechend kurz danach einen negativen Impuls, und das ganze wiederholt sich im Abstand einer Periode T2, innerhalb welcher die Felge eine Umdrehung voll­ führt.

Das Ausführungsbeispiel in den Fig. 3 und 4 unter­ scheidet sich von dem in den Fig. 1 und 2 darin, daß zu dem Druckmagnet D und dem Referenzmagnet R noch ein zur Kennzeichnung des Typs der Felge vorge­ sehener Typmagnet T hinzugetreten ist, der in dersel­ ben magnetischen Orientierung wie der Druckmagnet D vor diesem auf der gemeinsamen Bewegungsbahn 2 ange­ ordnet ist und deshalb den Magnetsensor kurz vor dem Druckmagnet D erreicht. Der Magnetsensor liefert des­ halb Impulsfolgen aus je drei Impulsen, von denen die bei­ den ersten dieselbe Polarität und der dritte die entgegen­ gesetzte Polarität hat (Fig. 4).

Das in den Fig. 5 und 6 dargestellte Ausführungsbei­ spiel unterscheidet sich von dem in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel darin, daß der Typ­ magnet T nicht vor dem Druckmagnet D, sondern nach dem Referenzmagnet R angeordnet ist und nach diesem am Ma­ gnetsensor vorbeiläuft. Deshalb liefert der Magnetsensor das in Fig. 6 dargestellte Signalmuster, in welchem drei Impulse mit alternierender Polarität auftreten und diese Impulsgruppen im Abstand einer Periode T2 auf­ treten.

Durch die drei beschriebenen verschiedenen Anordnungen von Magneten lassen sich drei verschiedene Typen von Felgen codieren und erkennen. Dabei ist auch eine Dreh­ richtungsumkehr leicht zu erkennen.

Die Fig. 7 bis 10 illustrieren eine Variante des er­ findungsgemäßen Verfahrens, in welcher unterschiedliche Typen von Felgen 1 durch unterschiedliche Abstände eines Druckmagneten D und eines Referenzmagneten R auf einer gemeinsamen Bewegungsbahn 2 auf der Felge codiert und erkannt werden können. Haben die beiden Magnete, wie in Fig. 7 dargestellt, einen kleinen Abstand, dann haben auch die vom Magnetsensor gelieferten Impulse einen kleinen Abstand (Fig. 8). Haben die Magnete R und D jedoch einen größeren Abstand, wie in Fig. 9 darge­ stellt, dann haben auch die vom Magnetsensor geliefer­ ten Impulse einen entsprechend vergrößerten Abstand. Damit das Meßergebnis nicht durch unterschiedliche Fahrgeschwindigkeiten verfälscht wird, normiert man den zeitlichen Abstand T1 der von den Magneten R und D bewirkten Impulse auf die aktuelle Dauer T2 eines voll­ ständigen Umlaufs, d. h., man bildet das Verhältnis T1 zu T2, welches für beliebige Fahrgeschwindigkeiten un­ verändert bleibt, solange nicht bereits während eines einzigen Umlaufs des Rades eine wesentliche Geschwindig­ keitsänderung (starkes Bremsen) auftritt. Im Beispiel gemäß Fig. 7 und 8 ist das Verhältnis T1 zu T2 nur etwa halb so groß wie im Beispiel gemäß Fig. 9 und Fig. 10, wodurch eine Unterscheidung unterschiedlicher Felgentypen leicht und zuverlässig möglich ist.

In den beschriebenen Ausführungsbeispielen können der Referenzmagnet R und/oder der Typmagnet T, deren Lage von dem Reifendruck unabhängig ist, zur Kompensation unerwünschter Abhängigkeiten der Signalamplitude her­ angezogen werden, z. B. zur Kompensation eines Temperatur­ fehlers oder von Alterungserscheinungen des Magnetsen­ sors oder zur Kompensation des Einflusses von elastischen Verformungen der Felge bei hohen Querbeschleunigungen (schnelle Kurvenfahrt).

Claims (7)

1. Verfahren zum Überwachen des Drucks in auf einer Felge montierten Luftreifen von Fahrzeugen mittels eines an der Felge angebrachten Reifendrucksensors, der einen Magneten hat, dessen Lage bezüglich der Felge vom Reifendruck abhängt, weshalb er als Druckmagnet bezeich­ net wird, und berührungslos durch einen Magnetsensor, der sich nicht mitdrehend neben der kreisförmigen Be­ wegungsbahn des Druckmagneten am Fahrzeug angebracht ist, abgetastet wird, worauf der Magnetsensor ein vom Reifen­ druck abhängendes Signal abgibt, welches ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, daß an der Felge i.w. in der­ selben Bewegungsbahn, aber in Umfangsrichtung der Be­ wegungsbahn des Druckmagneten in einem Abstand zu diesem wenigstens ein weiterer Magnet, nachfolgend als Typen­ magnet bezeichnet, angeordnet und durch den Magnetsen­ sor abgetastet wird, wobei die vom Magnetsensor ab­ gegebenen Signale zusätzlich dahingehend ausgewertet wer­ den, um aus der Signalfolge die Art der Anordnung der Magnete an der Felge zu erkennen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Typmagnet zugleich als Referenzmagnet ver­ wendet wird, um die Reifendrucküberwachung hinsichtlich der Alterung und einer Temperaturdrift des Magnetsensors und hinsichtlich von an der Felge im Fahrbetrieb auf­ tretenden Verformungen unabhängig zu machen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Referenzmagnet an der Felge i.w. in derselben Bewegungsbahn vorgesehen ist, um die Reifen­ drucküberwachung hinsichtlich der Alterung und einer Temperaturdrift des Magnetsensors und hinsichtlich von an der Felge im Fahrbetrieb auftretenden Verformungen un­ abhängig zu machen, und daß auch seine Anordnung relativ zum Druckmagnet und zum Typenmagnet zur Erkennung des Felgentyps aus der Signalfolge des Magnetsensors herange­ zogen wird.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete parallel oder antiparallel zueinander angeordnet werden und die davon abhängige Polarität der Signale des Magnetsensors zur Erkennung des Felgentyps ausgewertet wird.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der relative zeit­ liche Abstand der von den Magneten herrührenden Signale des Magnetsensors, normiert auf die Dauer einer Radum­ drehung, zur Erkennung des Felgentyps ausgewertet wird.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei unterschiedlich starke Typmagneten vorgesehen sind und die vom Magnetsensor gelieferte Signalfolge hinsicht­ lich der Signalamplitude zur Erkennung des Felgentyps ausgewertet wird.

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für Felgen, die mit den Magneten auf unterschiedliche Weise markiert sind, jeweils eine unterschiedliche Druckschwelle gespeichert und nach Erkennen durch das Auswerten der vom Magnet­ sensor gelieferten Signalfolge der Auswertung des vom Druckmagneten bewirkten Signals zugrundegelegt wird.