DE102006034517A1

DE102006034517A1 - Sensormodul für einen Fahrzeugreifen

Info

Publication number: DE102006034517A1
Application number: DE200610034517
Authority: DE
Inventors: Joerg Muchow; Thorsten Pannek; Gustav Klett; Thomas Buck; Sonja Knies; Ulrike Scholz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-07-26
Filing date: 2006-07-26
Publication date: 2008-01-31
Also published as: WO2008012131A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Sensormodul für einen Fahzeugreifen, das mindestens aufweist: einen Schaltungsträger (2), ein auf dem Schaltungsträger (2) angebrachtes Sensorelement (3), eine auf dem Schaltungsträger (2) angebrachte Auswerte- und Steuereinrichtung (4), eine Antenne (12) zur Aussendung von Antennensignalen an eine am Fahrzeug vorgesehene Empfangseinrichtung, wobei die Antenne (12) in oder auf dem Schaltungsträger (2) als Schleifenantenne bzw. Loop-Antenne ausgebildet ist, vorzugsweise in im Wesentlichen runder, geschlossener Form. Vorteilhafterweise ist der Schaltungsträger (2) in einem Gehäuse (15) aufgenommen. Der Schaltungsträger (2), gegebenenfalls auch das Gehäuse (15), sind hierbei vorzugsweise im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet.

Description

Stand der Technik
Reifensensoren werden insbesondere zur Messung des Reifendrucks, d.h. als so genannte Reifendruckkontrollsysteme (TPMS) verwendet. Sie werden üblicherweise als Sensormodule an der Felge oder am Ventil des Reifens angebracht und übertragen ihre Daten drahtlos mit Hilfe einer Antenne an eine Empfangseinrichtung des Fahrzeuges, die sie zu einem zentralen Steuergerät des Fahrzeuges weiterleitet.
Die Antenne ist im Allgemeinen als Draht außerhalb des Sensors vorgesehen. Bei der Montage des Sensormoduls im Reifen durch z.B. Einvulkanisieren ist die Antenne daher ihrer Konstruktion entsprechend auszurichten, was entsprechend aufwendige Montageschritte zur Folge hat.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Antenne mit einer weitgehend homogenen Abstrahleigenschaft bzw. Antenneneigenschaft in einer Ebene auszubilden. Hierzu wird sie in oder auf dem Schaltungsträger als Schleifenantenne bzw. Loop-Antenne, d. h. in einer im wesentlichen geschlossenen Form ausgebildet, die einen Schleifenbereich umfasst. Vorteilhafterweise ist sie im Wesentlichen rund oder ganz rund ausgebildet und erstreckt sich in einem Außenbereich des Schaltungsträgers. Die Antenne kann hierbei z.B. auf der Rückseite, der Vorderseite oder in einer Zwischenebene des die Bauelemente aufnehmenden Schaltungsträgers angeordnet sein.
Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Antenne, die eine homogene Abstrahlung in einer Ebene aufweist, auch bei einer beliebigen Platzierung im Fahrzeugreifen ein hinreichendes Antennensignal zu der am Fahrzeugchassis vorgesehenen Empfangseinrichtung abgeben kann.
Der Schaltungsträger kann insbesondere in einem Gehäuse aufgenommen werden; alternativ hierzu kann er jedoch auch z. B. eingegossen werden. Weiterhin können z. B. auch zwei Substrate derartig miteinander verbunden, z. B. verlötet oder verklebt werden, dass zwischen ihnen eine Kavität ausgebildet wird, in der die Elemente aufgenommen sind.
Vorteilhafterweise wird der Schaltungsträger des Sensormoduls rotationssymmetrisch um die Symmetrieachse der Schleifenantenne ausgebildet; bei Aufnahme in einem Gehäuse wird auch dieses entsprechend rotationssymmetrisch ausgebildet. Hierdurch ergeben sich mehrere Vorteile: Die Antenne kann am Außenumfang des runden Schaltungsträgers ausgebildet werden und somit die zur Verfügung stehende Fläche bei rotationssymmetrischer Abstrahlungscharakteristik ausnutzen.
Eine Form ohne Ecken und Kanten, insbesondere eine runde Form des Gehäuses, ermöglicht die Einbindung in das Gummimaterial des Fahrzeugreifens, ohne störend für die im Betrieb auftretenden Verformungen des Fahrzeugreifens zu sein.
Es ist eine hierdurch eine Anbringung des Sensormoduls bzw. Reifensensormoduls im Gummimaterial ohne aufwendige Montage in grundsätzlich beliebiger Ausrichtung ermöglicht. Das Sensormodul kann somit in das Gummimaterial einvulkanisiert werden, insbesondere auch in der Lauffläche oder im Bereich der Lauffläche.
Vorteilhaft ist die Ausbildung eines relativ kleinen HF-Bereichs auf der Oberseite des Schaltungsträgers, der z.B. kleiner/gleich 40 %, vorzugsweise kleiner/gleich 25 % der Oberseite des Schaltungsträgers einnimmt. Weiterhin sind vorteilhafterweise keine großflächigen Metallbereiche in oder an dem Schaltungsträger ausgebildet; auch werden vorzugsweise geschlossene Leiterbahnen vermieden. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass durch diese an sich nicht aufwendigen Maßnahmen in überraschender Weise eine sehr homogene Abstrahlcharakteristik einer Loop-Antenne erreicht werden konnte.
Als niederfrequente Bauelemente sind das Sensorelement und ein Sensor-Steuerschaltkreis vorgesehen, der vorzugsweise als Sensor-ASIC ausgebildet ist; als hochfrequente Bauelemente sind ein Oszillator und ein HF-Schaltkreis vorgesehen, der z. B. als RF-ASIC ausgebildet ist. Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Sensormoduls wird der bestückte Schaltungsträger in ein Gehäuse aus z.B. Kunststoff eingesetzt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt ein erfindungsgemäßes Sensormodul vor Einsetzen des bestückten Schaltungsträgers in das Gehäuse in perspektivischer Ansicht von oben;
2 zeigt die Rückseite des Schaltungsträgers mit der Antenne,
3 zeigt die Abstrahlcharakteristik der Antenne.
Ein Sensormodul 1 weist als Schaltungsträger eine Leiterplatte 2 mit mehreren auf ihrer Vorderseite 2a angebrachten Bauelementen auf. Hierbei sind als niederfrequente Bauelemente ein Sensorelement 3, z.B. ein Drucksensorelement, Temperatursensorelement und/oder Beschleunigungssensorelement, und ein Sensor-ASIC 4 zur Aufnahme der Messsignale des Sensorelementes 3 vorgesehen. Weiterhin sind als HF-Bauelemente ein Oszillator 5 und ein RF-ASIC 6 montiert und jeweils über Leiterbahnen 8 kontaktiert.
Die HF-Bauelemente 5, 6 und die sie verbindenden Leiterbahnen 8 definieren hierbei einen in 1 durch eine eingezeichnete Linie verdeutlichten HF-Bereich 10 auf der Vorderseite 2a, der maximal 30, vorzugsweise maximal 25 % der Fläche der Vorderseite 2a einnimmt.
Gemäß 2b ist eine Antenne 12 als Schleifenantenne bzw. Loop-Antenne mit zumindest im Wesentlichen Kreisform und nahe beieinander liegenden Zuführungspunkt (Feed-Punkt) 13 und Endpunkt 14 auf oder in dem Schaltungsträger 2 ausgebildet. Sie kann gemäß 2 z.B. der Rückseite 2b des Schaltungsträgers 2 ausgebildet. Grundsätzlich ist auch eine Ausbildung der Antenne 12 auf der Vorderseite 2a oder in einer Ebene des Schaltungsträgers 2 möglich. Die Antenne 12 erstreckt sich hierbei entlang des äußeren Umfangs des runden Schaltungsträgers 2, um eine möglichst große Fläche einzuschließen. Ihr Zuführungspunkt 13 ist mit der Schaltung auf der Vorderseite 2a des Schaltungsträgers 2 mittels einer in 1 angedeuteten Durchkontaktierung 16 verbunden.
Erfindungsgemäß sind in oder auf dem Schaltungsträger 2 keine großflächigen Metallflächen und weiterhin keine geschlossenen Leiterbahnen ausgebildet, um die Abstrahlcharakteristik der Antenne hierdurch nicht zu beeinträchtigen.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Bauelemente auf der Vorderseite 2a und die Ausbildung einer Schleifen-Antenne 12 ergibt sich die in 3 gezeigte Abstrahlcharakteristik, die innerhalb der X-Ebene bzw. Schaltungsträgerebene bzw. Antennenebene weitgehend isotrop ist, mit Unterschieden in der Dämpfung von z.B. maximal 12 dB.
Der Schaltungsträger 2 und das Gehäuse 15 weisen erfindungsgemäß keine Ecken bzw. Kanten auf, sondern sind abgerundet. Vorteilhaft ist die gezeigte runde bzw. rotationssymmetrische Form, grundsätzlich sind jedoch auch z.B. elliptische Ausbildungen möglich.

Claims

Sensormodul für einen Fahrzeugreifen, das mindestens aufweist: einen Schaltungsträger (2), ein auf dem Schaltungsträger (2) angebrachtes Sensorelement (3), eine auf dem Schaltungsträger (2) angebrachte Auswerte- und Steuereinrichtung (4), und eine Antenne (12) zur Aussendung von Antennensignalen an eine am Fahrzeug vorgesehene Empfangseinrichtung, wobei die Antenne (12) in oder auf dem Schaltungsträger (2) als Schleifenantenne ausgebildet ist.
Sensormodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Gehäuse (15) aufweist, in dem der Schaltungsträger (2) vorgesehen ist.
Sensormodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltungsträger (2) und/oder das Gehäuse (15) eine rotationssymmetrische Form aufweist.
Sensormodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne (12) in einer im Wesentlichen runden, geschlossenen Form ausgebildet ist.
Sensormodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstrahlcharakteristik der Antenne (12) in der Sensorebene (x) innerhalb eines Dämpfungsbereichs von kleiner/gleich 20 dB, vorzugsweise kleiner/gleich 15 dB homogen ist.
Sensormodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne (12) an einer Seite (2a, 2b) des Schaltungsträgers (2) ausgebildet und mit Bauelementen (3, 4, 5, 6) auf der anderen Seite (2a, 2b) des Schaltungsträgers mittels einer Durchkontaktierung (11) verbunden ist.
Sensormodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltungsträger (2) frei von geschlossenen Leiterbahnen (8) und/oder großflächigen Metallbereichen ist.
Sensormodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein HF-Bauelemente (5, 6) enthaltender HF-Bereich (10) auf der Schaltungsträgervorderseite (2a) weniger als 40 %, vorzugsweise kleiner/gleich 25 % der Schaltungsträgervorderseite (2a) einnimmt.
Sensormodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es in das Gummimaterial eines Fahrzeugreifens einvulkanisierbar ist.
Fahrzeugreifen mit einem Sensormodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sensormodul in das Gummimaterial der Lauffläche des Fahrzeugreifens einvulkanisiert ist.