DE102006034517A1 - Sensor module for a vehicle tire - Google Patents

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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.The invention relates to a sensor module for a vehicle tire, comprising at least: a circuit carrier (2), a sensor element (3) mounted on the circuit carrier (2), an evaluation and control device (4) mounted on the circuit carrier (2), an antenna (12) for transmitting antenna signals to a receiving device provided on the vehicle, wherein the antenna (12) is formed in or on the circuit carrier (2) as a loop antenna or loop antenna, preferably in a substantially round, closed shape. Advantageously, the circuit carrier (2) is accommodated in a housing (15). The circuit carrier (2), optionally also the housing (15), are in this case preferably formed substantially rotationally symmetrical.

Description

Stand der TechnikState of the art

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.tire sensors In particular, for measuring the tire pressure, i. as so-called Tire Pressure Monitoring Systems (TPMS) used. They usually become mounted as sensor modules on the rim or on the valve of the tire and transfer their data wirelessly by means of an antenna to a receiving device of the vehicle, which turns it into a central control unit of the vehicle forwards.

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.The Antenna is generally provided as a wire outside the sensor. When mounting the sensor module in the tire by e.g. vulcanizing the antenna is therefore to be aligned according to its construction, which has correspondingly complicated assembly steps result.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

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.Of the Invention is based on the idea of the antenna with a largely homogeneous emission property or antenna property in one plane train. For this purpose, it is in or on the circuit carrier as Loop antenna or loop antenna, d. H. in a substantially formed closed form, which includes a loop area. Advantageously, it is substantially round or completely round and extends in an outdoor area of the circuit board. The Antenna hereby may e.g. on the back, the front or arranged in an intermediate plane of the components receiving the circuit substrate be.

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.the is based on the knowledge that an antenna that is a homogeneous Radiation in a plane, even at any placement in the vehicle tire a sufficient antenna signal to the vehicle chassis provided receiving device can deliver.

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.Of the circuit support especially in a housing be included; Alternatively, however, he can also z. B. be poured. Furthermore you can z. As well as two substrates such interconnected, z. B. soldered or glued, that forms a cavity between them becomes, in which the elements are taken up.

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.advantageously, becomes the circuit carrier of the Sensor module rotationally symmetrical about the axis of symmetry of the loop antenna educated; when accommodated in a housing, this also becomes appropriate formed rotationally symmetrical. This results in several Advantages: The antenna can be formed on the outer circumference of the circular circuit carrier and thus the available standing area take advantage of rotationally symmetric radiation characteristics.

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.A Shape without corners and edges, in particular a round shape of the housing, allows the Integration in the rubber material of the vehicle tire, without disturbing the in the Operational deformations of the vehicle tire to be.

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.It is thereby an attachment of the sensor module or tire sensor module in rubber material without complex assembly in basically any Alignment allows. The sensor module can thus be vulcanized into the rubber material be, especially in the tread or in the tread area.

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.Advantageous is the formation of a relatively small RF area on the top the circuit board, the e.g. less than or equal to 40%, preferably less than or equal to 25% of Top of the circuit board occupies. Furthermore, advantageously no large-area metal areas in or on the circuit carrier educated; also preferably closed interconnects avoided. According to the invention was recognized that by these in themselves not consuming measures in a surprise Way a very homogeneous emission characteristics of a loop antenna could be achieved.

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.When Low-frequency components are the sensor element and a sensor control circuit provided, which is preferably designed as a sensor ASIC; as high-frequency Components are an oscillator and an RF circuit provided, the z. B. as RF ASIC is formed. In the manufacture of the sensor module according to the invention is the stocked circuit support in a housing from e.g. Plastic used.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 zeigt ein erfindungsgemäßes Sensormodul vor Einsetzen des bestückten Schaltungsträgers in das Gehäuse in perspektivischer Ansicht von oben; 1 shows a sensor module according to the invention prior to insertion of the assembled circuit substrate in the housing in a perspective view from above;

2 zeigt die Rückseite des Schaltungsträgers mit der Antenne, 2 shows the back side of the circuit carrier with the antenna,

3 zeigt die Abstrahlcharakteristik der Antenne. 3 shows the emission characteristic of the antenna.

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.A sensor module 1 has a circuit board as a circuit board 2 with several on its front 2a attached components. Here are as low-frequency components a Sensorele ment 3 For example, a pressure sensor element, temperature sensor element and / or acceleration sensor element, and a sensor ASIC 4 for receiving the measurement signals of the sensor element 3 intended. Furthermore, as HF components, an oscillator 5 and an RF ASIC 6 mounted and in each case via conductor tracks 8th contacted.

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.The RF components 5 . 6 and the interconnects connecting them 8th define an in 1 by a drawn line clarified RF range 10 on the front side 2a , the maximum of 30, preferably a maximum of 25% of the area of the front 2a occupies.

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.According to 2 B is an antenna 12 as a loop antenna or loop antenna with at least substantially circular shape and close to each other feed point (feed point) 13 and endpoint 14 on or in the circuit carrier 2 educated. She can according to 2 eg the back 2 B of the circuit board 2 educated. Basically, an education of the antenna 12 on the front side 2a or in a plane of the circuit carrier 2 possible. The antenna 12 extends along the outer circumference of the circular circuit substrate 2 to include the largest possible area. Your feeder point 13 is with the circuit on the front 2a of the circuit board 2 by means of an in 1 indicated via 16 connected.

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.According to the invention, in or on the circuit carrier 2 no large-area metal surfaces and further no closed tracks formed in order not to affect the radiation characteristics of the antenna thereby.

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.Due to the inventive arrangement of the components on the front 2a and the formation of a loop antenna 12 results in the 3 shown radiation characteristic, which is largely isotropic within the X-plane or circuit carrier level or antenna plane, with differences in the attenuation of, for example, a maximum of 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.The circuit carrier 2 and the case 15 according to the invention have no corners or edges, but are rounded. Advantageously, the round or rotationally symmetrical shape shown, in principle, however, for example, elliptical configurations are possible.

Claims (10)

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.Sensor module for a vehicle tire, comprising at least: a circuit carrier ( 2 ), one on the circuit carrier ( 2 ) attached sensor element ( 3 ), one on the circuit carrier ( 2 ) equipped evaluation and control device ( 4 ), and an antenna ( 12 ) for transmitting antenna signals to a receiving device provided on the vehicle, wherein the antenna ( 12 ) in or on the circuit carrier ( 2 ) is designed as a loop antenna. Sensormodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Gehäuse (15) aufweist, in dem der Schaltungsträger (2) vorgesehen ist.Sensor module according to claim 1, characterized in that it has a housing ( 15 ), in which the circuit carrier ( 2 ) is provided. Sensormodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltungsträger (2) und/oder das Gehäuse (15) eine rotationssymmetrische Form aufweist.Sensor module according to claim 1 or 2, characterized in that the circuit carrier ( 2 ) and / or the housing ( 15 ) has a rotationally symmetrical shape. Sensormodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne (12) in einer im Wesentlichen runden, geschlossenen Form ausgebildet ist.Sensor module according to one of the preceding claims, characterized in that the antenna ( 12 ) is formed in a substantially round, closed shape. 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.Sensor module according to one of the preceding claims, characterized in that the emission characteristic of the antenna ( 12 ) is homogeneous in the sensor plane (x) within an attenuation range of less than or equal to 20 dB, preferably less than or equal to 15 dB. 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.Sensor module according to one of the preceding claims, characterized in that the antenna ( 12 ) on one side ( 2a . 2 B ) of the circuit carrier ( 2 ) and with components ( 3 . 4 . 5 . 6 ) on the other hand ( 2a . 2 B ) of the circuit substrate by means of a via ( 11 ) connected is. Sensormodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltungsträger (2) frei von geschlossenen Leiterbahnen (8) und/oder großflächigen Metallbereichen ist.Sensor module according to one of the preceding claims, characterized in that the circuit carrier ( 2 ) free of closed tracks ( 8th ) and / or large-area metal areas. 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.Sensor module according to one of the preceding claims, characterized in that an HF components ( 5 . 6 ) containing HF range ( 10 ) on the circuit board front ( 2a ) less than 40%, preferably less than / equal to 25% of the circuit board front side ( 2a ) occupies. Sensormodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es in das Gummimaterial eines Fahrzeugreifens einvulkanisierbar ist.Sensor module according to one of the preceding claims, characterized characterized in that it is in the rubber material of a vehicle tire vulcanizable. Fahrzeugreifen mit einem Sensormodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sensormodul in das Gummimaterial der Lauffläche des Fahrzeugreifens einvulkanisiert ist.Vehicle tire with a sensor module after a of the preceding claims, wherein the sensor module in the rubber material of the tread of the Vehicle tire is vulcanized.
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