PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE10221331A1 05.02.2004
Titel Anordnung zur dynamischen Innendruck- und Innentemperaturmessung von Fahrzeugreifen
Anmelder Digades GmbH, 02763 Zittau, DE
Erfinder Pilz, Ekkehard, Dr.-Ing., 02779 Großschönau, DE;
Anders, Harald, Dipl.-Ing., 02763 Mittelherwigsdorf, DE;
Stab, Helmut, Dr.rer.nat., 10409 Berlin, DE;
Löffler, Sebastian, Dipl.-Ing., 01454 Ullersdorf, DE
Vertreter Bauer, S., Dipl.-Ing. Faching. f. Schutzrechtsw., Pat.-Anw., 09661 Hainichen
DE-Anmeldedatum 10.05.2002
DE-Aktenzeichen 10221331
Offenlegungstag 05.02.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 05.02.2004
IPC-Hauptklasse B60C 23/04
IPC-Nebenklasse G08C 17/02   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur dynamischen Innendruck- und Innentemperaturmessung von Fahrzeugreifen unter Verwendung von funkabfragbaren passiven Sensoren zur Druck- und Temperaturmessung nach dem deutschen Patent... (Patentanmeldung DE 10215834.7). Es ist Aufgabe der Erfindung, bei der Übertragung von Messdaten gegenseitige Störbeeinflussungen der Funkstrecken bei gleichzeitiger Reduzierung des Verdrahtungsaufwandes weitestgehend zu vermeiden. Die Aufgabe wird gelöst, indem in jedem Reifeninneren ein Sensor (10) und in nahe der Räder befidlichen Karosseriebereichen Sende- und Empfangseinheiten (11) angeordnet sind, die einerseits mit je einer Radkastenantenne (11-3) und andererseits mit einer Steuer- und Auswerteeinheit (24) verbunden sind.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur dynamischen Innendruck- und Innentemperaturmessung von Fahrzeugreifen unter Verwendung von funkabfragbaren passiven Sensoren zur Druck- und Temperaturmessung nach dem deutschen Patent ... (Patentanmeldung DE 102 15 834.7).

Es ist Aufgabe der Erfindung, bei der Übertragung von Messdaten gegenseitige Störbeeinflussungen der Funkstrecken bei gleichzeitiger Reduzierung des Verdrahtungsaufwandes weitestgehend zu vermeiden.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung zur dynamischen Innendruck- und Innentemperaturmessung von Fahrzeugreifen gemäß Patentanspruch 1.

Die Sende- und Empfangseinheit besteht vorteilhaft aus einem Transmitter, einem Controller, einem Amplituden-/Phasen-Modulator, dessen erster Eingang an den Transmitter und dessen zweiter Eingang an den Controller angeschlossen sind, einem Richtkoppler, an dessen Eingang über einen Leistungsverstärker der Ausgang des Amplituden-/Phasen-Modulators und an dessen bidirektionales Signaltor die nahe der Räder angeordneten Antennen angeschlossen sind, und einem Phasendemodulator, dessen erster Eingang mit dem Transmitter und dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang des Richtkopplers unter Zwischenschaltung eines Bandpassfilters und eines Vorverstärkers verbunden sind und dessen Ausgang über einen Messverstärker an den Controller angeschlossen ist. Der Controller ist mit der Steuer- und Auswerteeinheit verbunden, wobei hierfür sowohl ein Leitungsbus als auch eine sternförmige Verbindung mittels Einzelleitungen Verwendung finden kann. Die Radkastenantennen sind bevorzugt als integraler Bestandteil der Sende- und Empfangseinheiten ausgebildet. Die Steuer- und Auswerteeinheit verfügt über ein Anzeigedisplay und/oder kann vorteilhaft insgesamt oder teilweise Bestandteil eines Bordrechners sein.

Ein von der Sende- und Empfangseinheit gesendeter HF-Burst wird über die Antennenstruktur des Sensors empfangen und dem Interdigitalwandler zugeleitet. Im Interdigitalwandler wird das HF-Signal in eine akustische Oberflächenwelle gewandelt, die sich in Längsrichtung des piezoelektrischen Trägers ausbreitet. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit ist abhängig vom Trägermaterial, der Temperatur und einer Verformung des Materials. Ein erster Teil der Oberflächenwelle wird am Referenzreflektor reflektiert, nach Durchlaufen der gleichen Strecke im Interdigitalwandler in ein elektrisches Signal umgewandelt und als HF-Referenz-Signal über die Antennenstruktur abgestrahlt. Ein zweiter und ein dritter Teil der Oberflächenwelle werden an den beiden Messreflektoren reflektiert und in gleicher Weise wie das HF-Referenz-Signal, jedoch entsprechend der zurückgelegten Wegstrecke zeitverzögert von der Antenne als HF-Mess-Signale abgestrahlt. Der piezoelektrische Träger ist an seiner gesamten Oberfläche der gleichen Temperatur ausgesetzt, wird jedoch ausschließlich zwischen dem Referenzreflektor und dem ersten Messreflektor auf Biegung beansprucht, indem das Koppelelement die Auslenkung der Membran auf den piezoelektrischen Träger überträgt, wenn eine Veränderung des Reifeninnendrucks zu einer Auslenkung der Membran führt. Da die Ausbreitungsgeschwindigkeit der akustischen Oberflächenwelle sowohl von der Temperatur als auch von der Biegebeanspruchung abhängig ist, ist die Laufzeit zwischen dem Referenzreflektor und dem ersten Messreflektor temperatur- und druckabhängig, die Laufzeit zwischen dem ersten und dem zweiten Messreflektor jedoch ausschließlich temperaturabhängig. Die Laufzeitunterschiede führen zu Phasenabweichungen der HF-Mess-Signale gegenüber dem HF-Referenzsignal. Durch eine Mehrfachabfrage der einzelnen Sensoren wird der Einfluss unterschiedlicher Radstellungen eliminiert. Über das Anzeigedisplay der Steuer- und Auswerteeinheit erhält der Fahrzeugführer geeignete Informationen, die sowohl ordnungsgemäße als auch davon abweichende Betriebszustände signalisieren können.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt

das Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Messanordnung.

Dargestellt sind vier Sensoren 10, die im Reifeninnern von vier Rädern angeordnet sind. Selbstverständlich kann ein fünfter Sensor im Ersatzrad vorgesehen sein. Die Anbringung derartiger Sensoren ist dem Fachmann geläufig und wird nicht weiter ausgeführt. Die Radkastenantennen 11-3 sind in Sende- und Empfangseinheiten 11 integriert, die über einen Leitungsbus 23 mit einer Steuer- und Auswerteeinheit 24 verbunden sind. Die Steuer- und Auswerteeinheit 24 kann vom Armaturenbrett verdeckt angeordnet sein und über ein geeignetes Anzeigedisplay verfügen. Vorteilhaft ist die Steuer- und Auswerteeinheit 24 Bestandteil eines Bordrechners. Die Radkastenantenne 11-3 ist jeweils an ein bidirektionales Signaltor eines Richtkopplers 15 angeschlossen, der den Sende-Signalpfad vom Empfangs-Signalpfad in der Sende- und Empfangseinheit 11 trennt. Die Erzeugung der HF-Sende-Bursts erfolgt, indem ein Transmitter 12 eine HF-Schwingung erzeugt, die einem Amplituden-/Phasen-Modulator 13 zugeführt wird. Eine von einem Controller 21 erzeugte Datensequenz wird in dem Amplituden-/Phasen-Modulator 13 auf die HF-Schwingung aufmoduliert, über einen Leistungsverstärker 14 an den Eingang des Richtkopplers 15 und damit an die der Sende- und Empfangseinheit 11 zugeordnete Radkastenantenne 11-3 gelegt und als HF-Sende-Burst zu entsprechenden Antennenstruktur 10-3 eines Sensors 10 abgestrahlt. Da die Dämpfung der HF-Signale zwischen den einzelnen Radkastenantennen 11-3 größer 40 dB gestaltet werden kann, ist eine gegenseitige Beeinflussung ausgeschlossen. Durch eine Mehrfachabfrage der Sensoren 10 wird der Einfluss unterschiedlicher Radstellungen eliminiert. Die Antwortsignale gelangen von der jeweiligen Antennenstruktur 10-3 des angesprochenen Sensors 10 an die entsprechende Radkastenantenne 11-3 und damit an das bidirektionale Signaltor des Richtkopplers 15, der das empfangene Signal dem Empfangs-Signalpfad zuleitet. Der Empfangs-Signalpfad besteht aus einem Bandpassfilter 17 und einem Phasendemodulator 19, dem ein Vorverstärker 18 vorgeschaltet ist. Der Phasendemodulator 19 ist wie der Amplituden-/Phasen-Modulator 13 an den Ausgang des Transmitters 12 und ausgangsseitig über einen Messverstärker 20 an den Controller 21 angeschlossen. Der Phasendemodulator 19 stellt einen Phasenunterschied zwischen dem Referenz-Antwortsignal und den Mess-Antwortsignalen fest, der aus einer Laufzeitveränderung der akustischen Oberflächenwelle resultiert und damit einerseits die Differenz zwischen dem Reifeninnendruck und dem Referenzdruck im Sensor 10 und andererseits eine Temperaturveränderung abbildet. Ein den ermittelten Phasenunterschied wiedergebender Spannungswert oder ein gleichbedeutendes NF-Signal wird dem Controller 21 zugeführt und von dort über den Leitungsbus 23 direkt oder in gewandelter Form an die Steuer- und Auswerteeinheit 24 übertragen, so dass eine geeignete Displayanzeige ausgelöst wird und der Fahrzeugführer entsprechend reagieren kann. Gleichermaßen ist es möglich, eine Regelfunktion auszulösen, etwa das Zuschalten eines Kompressors, so dass einem absinkenden Reifeninnendruck begegnet werden kann.

Gegenüber der Hauptanmeldung erübrigt sich die Verlegung der Koaxialkabel, ein Vorteil, der verstärkt zum Tragen kommt, wenn ein auch anderweitig nutzbarer Leitungsbus 23 verwendet werden kann. Auch kann aufgrund der Integration der Radkastenantennen 11-3 in die Sende- und Empfangseinheiten 11 die gegenseitige Störbeeinflussung mit geringerer Dämpfung weiter abgesenkt werden.


Anspruch[de]
  1. Anordnung zur dynamischen Innendruck- und Innentemperaturmessung von Fahrzeugreifen unter Verwendung einer Mehrzahl von Sensoren nach Patent ... (Patentanmeldung 102 15 834.7) mit einem Sensor (10) in jedem Reifeninneren, dadurch gekennzeichnet, dass in nahe der Räder befindlichen Karosseriebereichen Sende- und Empfangseinheiten (11) angeordnet sind, die einerseits mit je einer Radkastenantenne (11-3) und andererseits mit einer Steuer- und Auswerteeinheit (24) verbunden sind.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Sende- und Empfangseinheit (11) besteht aus

    – einem Transmitter (12),

    – einem Controller (21), der an die Steuer- und Auswerteeinheit (24) angeschlossen ist,

    – einem Amplituden-/Phasen-Modulator (13), dessen erster Eingang an den Transmitter (12) und dessen zweiter Eingang an den Controller (21) angeschlossen sind,

    – einem Richtkoppler (15), an dessen Eingang über einen Leistungsverstärker (14) der Ausgang des Amplituden-/Phasen-Modulators (13) und an dessen bidirektionales Signaltor die Radkastenantenne (11-3) angeschlossen sind,

    – einem Phasendemodulator (19), dessen erster Eingang mit dem Transmitter (12) und dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang des Richtkopplers (15) unter Zwischenschaltung eines Bandpassfilters (17) und eines Vorverstärkers (18) verbunden sind und dessen Ausgang über einen Messverstärker (20) an den Controller (21) angeschlossen ist.
  3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sende- und Empfangseinheiten (11) über einen Leitungsbus (23) an die Steuer- und Auswerteeinheit (24) angeschlossen sind.
  4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sende- und Empfangseinheiten (11) über Einzelleitungen an die Steuer- und Auswerteeinheit (24) angeschlossen sind.
  5. Anordnung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Radkastenantennen (11-3) in den Sende- und Empfangseinheiten (11) integriert angeordnet sind.
  6. Anordnung nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Steuer- und Auswerteeinheit (24) ein Bordrechner dient.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com