DE102010017293A1 - Method for determining tire pressure of e.g. passenger car, involves determining wheel load and vertical deformation of side surface of tire, and computing tire pressure by applying determined wheel load and vertical deformation - Google Patents

Method for determining tire pressure of e.g. passenger car, involves determining wheel load and vertical deformation of side surface of tire, and computing tire pressure by applying determined wheel load and vertical deformation Download PDF

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Ismail Kurt
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Jan Eilers
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Abstract

The method involves measuring deformation of a tire of a vehicle, and algorithmically determining tire pressure by applying measured deformation. A wheel load is determined by a piezoelectric force measuring platform. Vertical deformation of a side surface of the tire is determined by a laser measurement device or a charge coupled device (CCD) camera. The tire pressure is computed by applying the wheel load and deformation. The vertical deformation is determined as difference between radius (R) of the tire above a horizontal center point and actual height (H) of midpoint of a wheel. An independent claim is also included for a device for determining tire pressure of a vehicle, comprising a piezoelectric force measuring platform.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen des Reifendrucks von Fahrzeugen, wobei die Verformung des Reifens gemessen und der Reifendruck aus dieser Verformung algorithmisch bestimmt wird.The invention relates to a method and a device for determining the tire pressure of vehicles, wherein the deformation of the tire is measured and the tire pressure is determined algorithmically from this deformation.

Da der richtige Reifendruck sowohl für die Fahrzeugsicherheit als auch für den Kraftstoffverbrauch und somit die -Emission von großer Bedeutung ist, ist es sinnvoll, regelmäßig den Reifendruck zu überprüfen.Since the right tire pressure is of great importance for both vehicle safety and fuel consumption, and hence emissions, it makes sense to regularly check the tire pressure.

Das Messen des Reifendrucks von Fahrzeugen durch Anschließen einer Meßvorrichtung an das Ventil des Reifens ist zeitaufwendig. Zudem ist der Bereich des Ventils in der Regel starker Verschmutzung ausgesetzt, weshalb dieses Meßverfahren nicht in der erforderlichen Regelmäßigkeit durchgeführt wird. In der EP 1 044 123 A1 wird daher ein Verfahren zum automatisierten Bestimmen des Reifendrucks beschrieben, bei dem automatisiert der Reifendruck gemessen wird.Measuring the tire pressure of vehicles by connecting a measuring device to the valve of the tire is time consuming. In addition, the area of the valve is usually exposed to heavy pollution, which is why this measurement method is not performed in the required regularity. In the EP 1 044 123 A1 Therefore, a method for automatically determining the tire pressure is described, in which automatically the tire pressure is measured.

Auf der Internetseite .ventech. wird ein „Pneuscan”-Verfahren beschrieben, bei dem das Fahrzeug über eine Sensorfläche gefahren und hierbei die Reifenaufstandsfläche gemessen wird, um über diese mittels eines Algorithmus den Reifenluftdruck zu bestimmen. Jedoch ist dieses Meßverfahren ungenau.On the website .ventech. a "Pneuscan" method is described in which the vehicle is driven over a sensor surface and thereby the tire contact patch is measured in order to determine the tire inflation pressure by means of an algorithm. However, this measurement method is inaccurate.

In Rhyne, T. B., „Development of a Vertical Stiffness Relationship for Belted Radial Tyres”, Tyre Science and Technology, TSTCA, Vol. 33, no. 3, July-September 2005, pp. 136–155 wird die vertikale Steifigkeit von Reifens anhand der hierfür relevanten Parameter untersucht.In Rhyne, TB, "Development of a Vertical Stiffness Relationship for Belted Radial Tires", Tire Science and Technology, TSTCA, Vol. 33, no. 3, July-September 2005, pp. 136-155 The vertical stiffness of tires is examined on the basis of relevant parameters.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit der schnell und automatisch der Reifendruck bestimmt werden kann.The object of the invention is to provide a method and a device with which the tire pressure can be determined quickly and automatically.

Diese Aufgabe wird im Rahmen der Erfindung dadurch gelöst, daß die Radlast (F) bestimmt wird und eine Bestimmung der vertikalen Verformung (f) der Seitenfläche des Reifens erfolgt und aus diesen Werten der Reifendruck berechnet wird.This object is achieved in the context of the invention in that the wheel load (F) is determined and a determination of the vertical deformation (f) of the side surface of the tire takes place and from these values, the tire pressure is calculated.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß nach Bestimmung der Radlast und der Verformung des Reifens, welche durch eine berührungsfreie Messung von der Seite her, wie sie bei der Fahrzeuggeometriemessung erfolgt, gemessen werden kann, eine Berechnung des Reifendrucks beispielsweise anhand der Formel F/f = *p√b√D + mit ausreichender Genauigkeit möglich ist. Die übrigen für die Berechnung des Reifendrucks erforderlichen Größen, beispielsweise die Reifengeometrie (z. B. die Latschbreite (b) und der Reifenaußendurchmesser (D)) sowie die reifenspezifischen Konstanten, des jeweiligen Reifens sind bekannt bzw. können den Datenblättern des Reifenherstellers entnommen werden. Dies stellt lediglich eine Möglichkeit der Berechnung des Reifendrucks aus den gemessenen Größen dar. Selbstverständlich können auch andere Formeln, die der Beziehung zwischen der vertikalen Verformung der Seitenfläche des Reifens und den auf den Reifen wirkenden Kräften Rechnung tragen, zur Berechnung des Reifendrucks verwendet werden.The invention is based on the recognition that, after determining the wheel load and the deformation of the tire, which can be measured by a non-contact measurement from the side, as done in the vehicle geometry measurement, a calculation of the tire pressure, for example using the formula F / f = * p√b√D + is possible with sufficient accuracy. The remaining variables required for the calculation of the tire pressure, for example the tire geometry (eg the lathe width (b) and the tire outer diameter (D)) and the tire-specific constants of the respective tire are known or can be taken from the data sheets of the tire manufacturer. Of course, other formulas that take into account the relationship between the vertical deformation of the side surface of the tire and the forces acting on the tire may also be used to calculate the tire pressure.

Es hat sich im Rahmen der Erfindung gezeigt, daß bei Berücksichtigung dieser Meßgrößen, also der auf den Reifen wirkenden Kraft einerseits und der hieraus resultierenden vertikalen Verformung des Reifens andererseits, eine gute Übereinstimmung zwischen dem berechneten Reifendruck und dem tatsächlichen Reifendruck vorliegt und die maximale Abweichung lediglich 10% beträgt. Dies ist für eine Vielzahl von Anwendungen, insbesondere Routinekontrollen bei großen Fahrzeugparks (Pkw-, Lkw- oder Busflotten), völlig ausreichend.It has been found within the scope of the invention that taking into account these measured variables, ie the force acting on the tire on the one hand and the resulting vertical deformation of the tire on the other hand, a good match between the calculated tire pressure and the actual tire pressure and the maximum deviation only 10%. This is quite sufficient for a large number of applications, in particular routine inspections of large vehicle fleets (car, truck or bus fleets).

Eine Ausbildung der Erfindung besteht darin, daß die vertikale Verformung (f) der Seitenfläche des Reifens als Betrag der Differenz zwischen dem Radius des Reifens gemessen oberhalb der Horizontalen durch den Radmittelpunkt und der tatsächlichen Höhe des Radmittelpunktes ermittelt wird.An embodiment of the invention is that the vertical deformation (f) of the side surface of the tire as the amount of difference between the radius of the tire measured above the horizontal is determined by the wheel center and the actual height of the wheel center.

Die vertikale Verformung des Reifens kann somit durch eine Messung der Höhe des Radmittelpunktes und der Bestimmung des Radius in der oberen Hälfte des Reifens ermittelt werden.The vertical deformation of the tire can thus be determined by measuring the height of the wheel center and determining the radius in the upper half of the tire.

Eine andere Ausbildung der Erfindung besteht darin, daß die vertikale Verformung (f) der Seitenfläche des Reifens als Betrag der Differenz zwischen dem Sturzwinkel des Rades und dem „virtuellen” Sturzwinkel des Reifens am Fahrzeug ermittelt wird.Another embodiment of the invention is that the vertical deformation (f) of the side surface of the tire is determined as an amount of the difference between the camber angle of the wheel and the "virtual" camber angle of the tire on the vehicle.

Hierbei ist der „virtuelle” Sturzwinkel über die Steigung einer vertikalen Tangente über den Reifenwulst unten und oben definiert, wobei der untere Reifenwulst in Abhängigkeit von der Radlast und des Gewichtes ausgebeult ist. Bei dieser Vorgehensweise kann beispielsweise eine Messung mit einer Lasermeßvorrichtung in horizontaler Richtung erfolgen, d. h. die Laserlinien auf der Reifenseitenfront verlaufen in der Horizontalen zur Bestimmung des Sturzwinkels und eine Messung in vertikaler Richtung, d. h. die Laserlinien auf der Reifenseitenfront verlaufen in der Vertikalen zur Bestimmung des „virtuellen” Sturzwinkels.Here, the "virtual" camber angle over the slope of a vertical tangent over the tire bead is defined below and above, with the lower tire bead bulged depending on the wheel load and the weight. In this approach, for example, a measurement can be made with a laser measuring device in the horizontal direction, d. H. the laser lines on the tire side front run in the horizontal for determining the camber angle and a measurement in the vertical direction, d. H. the laser lines on the tire side face run vertically to determine the "virtual" camber angle.

Im Rahmen der Erfindung liegt auch eine Vorrichtung zum Messen des Reifendrucks von Fahrzeugen, wobei Mittel zum Bestimmen der Radlast (F) und Mittel zum Bestimmen der vertikalen Verformung (f) der Seitenfläche des Reifens vorgesehen sind.In the context of the invention is also a device for measuring the tire pressure of vehicles, wherein means for determining the wheel load (F) and Means are provided for determining the vertical deformation (f) of the side surface of the tire.

In diesem Zusammenhang ist es möglich, daß zum Bestimmen der Radlast (F) piezoelektrischen Kraftmeßplattformen vorgesehen ist.In this connection, it is possible to provide piezoelectric force measuring platforms for determining the wheel load (F).

Schließlich ist es zweckmäßig, daß zum Bestimmen der vertikalen Verformung (f) der Seitenfläche des Reifens eine Lasermeßvorrichtung oder eine CCD-Kamera vorgesehen sind. Die Lasermeßvorrichtung projiziert eine oder mehrere Linien auf die Reifenseitenfront, entlang derer die Kontur erfaßt wird.Finally, it is desirable that a laser measuring device or a CCD camera is provided for determining the vertical deformation (f) of the side surface of the tire. The laser measuring device projects one or more lines on the tire side front, along which the contour is detected.

Es kann beispielsweise eine Lasermeßvorrichtung vom Typ x-3Dprofile der Dürr Assembly Products GmbH, 66386 Püttlingen verwendet werden, wie sie aus der DE 2006 036 671 A1 hervorgeht.For example, a type x 3D profile laser measuring device from Dürr Assembly Products GmbH, D-66386 Püttlingen, Germany, may be used as described in US Pat DE 2006 036 671 A1 evident.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert.An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to drawings.

Es zeigenShow it

1a und 1b eine schematische Darstellung eines Meßverfahrens für die Bestimmung der Verformung f der Reifenseitenfläche über den in der Vertikalen über dem Radmittelpunkt gemessenen Reifenradius (R = Größe 1) und über die Höhe des Radmittelpunktes (H = Größe 2). Es gilt f = R – H. 1a and 1b a schematic representation of a measuring method for determining the deformation f of the tire side surface over the tire radius measured in the vertical above the wheel center (R = size 1) and the height of the Radmittelpunktes (H = size 2). It applies f = R - H.

2a und 2b eine schematische Darstellung eines Meßverfahrens für die Bestimmung der Verformung f der Reifenseitenfläche über den „virtuellen” Sturzwinkel (v_Sturz) und über den Sturzwinkel (Sturz) des Rades. Es gilt: f ~ |v_Sturz – Sturz|. 2a and 2 B a schematic representation of a measuring method for determining the deformation f of the tire side surface on the "virtual" camber angle (v_Sturz) and the camber angle (camber) of the wheel. The rule is: f ~ | v_fall - fall |.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Fahrzeug zum Bestimmen des Reifendrucks in einen Meßstand gefahren, wobei zumindest einem Reifen einer Achse des Fahrzeuges eine Meßplattform zugeordnet ist, die zum Bestimmen der Radlast (F) dient. Hierbei kann es sich beispielsweise um piezoelektrische Kraftmeßplattformen handeln. Weiterhin sind im Bereich der Reifen Mittel zum Bestimmen der vertikalen Verformung (f) der Seitenfläche des Reifens angeordnet, die beispielsweise als Lasermeßvorrichtung, wie sie zur Fahrzeuggeometriemessung verwendet wird, ausgestaltet sein können.According to the inventive method, the vehicle is driven to determine the tire pressure in a measuring stand, wherein at least one tire of an axle of the vehicle, a measuring platform is assigned, which is used to determine the wheel load (F). These may be, for example, piezoelectric force measuring platforms. Further, in the area of the tires, there are provided means for determining the vertical deformation (f) of the side surface of the tire, which may be configured, for example, as a laser measuring device used for vehicle geometry measurement.

Da die vertikale Eindrückung des Reifens in der Praxis schwierig zu erfassen ist und der Reifendurchmesser im unbelasteten Zustand unbekannt ist, wird gemäß den 1a und 1b die radiale Ausdehnung bzw. die vertikale Eindrückung des Reifens durch eine Reifenhöhenmessung und Radmittelpunktmessung bestimmt. Die vertikale Verformung (f) der Seitenfläche des Reifens ist der Betrag der Differenz zwischen dem Radius (R) des Reifens gemessen oberhalb der Horizontalen durch den Radmittelpunkt und der tatsächlichen Höhe (H) des Radmittelpunktes ermittelt werden.Since the vertical depression of the tire is difficult to detect in practice and the tire diameter is unknown in the unloaded state, according to the 1a and 1b the radial extent or depression of the tire is determined by tire height measurement and wheel center measurement. The vertical deformation (f) of the side surface of the tire is the amount of difference between the radius (R) of the tire measured above the horizontal determined by the wheel center and the actual height (H) of the wheel center.

Alternativ kann die vertikale Verformung (f) der Seitenfläche des Reifens als Betrag der Differenz zwischen dem Sturzwinkel und dem „virtuellen” Sturzwinkel des Reifens am Fahrzeug ermittelt werden, wobei der „virtuelle” Sturzwinkel über eine vertikale Tangente über den Reifenwulst unten und oben definiert ist, wie in den 2a und 2b dargestellt.Alternatively, the vertical deformation (f) of the side surface of the tire may be determined as the magnitude of the difference between the camber angle and the "virtual" camber angle of the tire on the vehicle, where the "virtual" camber angle is defined via a vertical tangent across the tire bead below and above as in the 2a and 2 B shown.

Beide Meßverfahren zur Bestimmung der vertikalen Verformung (f) der Seitenfläche des Reifens sind unabhängig vom Reifendurchmesser im unbelasteten Zustand.Both measuring methods for determining the vertical deformation (f) of the side surface of the tire are independent of the tire diameter in the unloaded state.

Sind die Werte für F und f bekannt, kann beispielsweise mit Hilfe der Formel F/f = *p√b√D + der Reifendruck berechnet werden, da die übrigen für die Berechnung des Reifendrucks erforderlichen Größen, beispielsweise die Reifengeometrie (z. B. die Latschbreite (b) und der Reifenaußendurchmesser (D)) sowie die reifenspezifischen Konstanten, des jeweiligen Reifens bekannt sind bzw. den Datenblättern des Reifenherstellers entnommen werden können.If the values for F and f are known, the tire pressure can be calculated, for example, with the aid of the formula F / f = * p√b√D +, since the remaining variables required for the calculation of the tire pressure, for example the tire geometry (for example, tire geometry (eg. the lathe width (b) and the tire outer diameter (D)) as well as the tire-specific constants of the respective tire are known or can be taken from the data sheets of the tire manufacturer.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (6)

Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen des Reifendrucks von Fahrzeugen, wobei die Verformung des Reifens gemessen und der Reifendruck aus dieser Verformung algorithmisch bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Radlast (F) bestimmt wird und eine Bestimmung der vertikalen Verformung (f) der Seitenfläche des Reifens erfolgt und aus diesen Werten der Reifendruck berechnet wird.Method and device for determining the tire pressure of vehicles, wherein the deformation of the tire is measured and the tire pressure is determined algorithmically from this deformation, characterized in that the wheel load (F) is determined and a determination of the vertical deformation (f) of the side surface of the tire Tire takes place and from these values the tire pressure is calculated. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vertikale Verformung (f) der Seitenfläche des Reifens als Betrag der Differenz zwischen dem Radius (r) des Reifens gemessen oberhalb der Horizontalen durch den Radmittelpunkt und der tatsächlichen Höhe (H) des Radmittelpunktes ermittelt wird.Method according to claim 1, characterized in that the vertical deformation (f) of the lateral surface of the tire is determined as the amount of the difference between the radius (r) of the tire measured above the horizontal through the wheel center and the actual height (H) of the wheel center. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vertikale Verformung (f) der Seitenfläche des Reifens proportional zum Betrag der Differenz zwischen dem Sturzwinkel des Rades und dem „virtuellen” Sturzwinkel des Reifens am Fahrzeug ermittelt wird.Method according to claim 1, characterized in that the vertical deformation (f) of the side surface of the tire is determined in proportion to the amount of difference between the camber angle of the wheel and the "virtual" camber angle of the tire on the vehicle. Vorrichtung zum Messen des Reifendrucks von Fahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Bestimmen der Radlast (F) und Mittel zum Bestimmen der vertikalen Verformung (f) der Seitenfläche des Reifens vorgesehen sind.Device for measuring the tire pressure of vehicles, characterized in that means for determining the wheel load (F) and means for determining the vertical deformation (f) of the side surface of the tire are provided. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Bestimmen der Radlast (F) piezoelektrische Kraftmeßplattformen (M) vorgesehen sind.Device according to claim 4, characterized in that piezoelectric force measuring platforms (M) are provided for determining the wheel load (F). Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Bestimmen der vertikalen Verformung (f) der Seitenfläche des Reifens eine Lasermeßvorrichtung oder eine CCD-Kamera vorgesehen sind.Device according to claim 4, characterized in that a laser measuring device or a CCD camera is provided for determining the vertical deformation (f) of the side surface of the tire.
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