DE10242269A1 - Anordnung zur Erfassung von Reifenzusatzinformaionen - Google Patents

Abstract

Beschrieben ist eine Anordnung zur Erfassung von Reifenzusatzinformationen in Kraftfahrzeugen, wie z. B. Reifendruck oder Reifentemperatur, gemeinsam mit Raddrehzahlinformationen. Neben Radmodulen im Rad mit Sendeeinrichtungen sind Empfangsmodule vorgesehen, welche das Reifenlufttemperatursginal zusammen mit dem Reifendrucksignal in eine Signalleitung eines die Raddrehzahlinformation übertragenden aktiven Sensors einkoppelt bzw. einleitet.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Anordnung gemäß Oberbegriff von Anspruch 1.
• Direktmessende Systeme zur Überwachung des Luftdrucks in Kraftfahrzeugreifen sind unter anderem aus der DE 199 26 616 oder der DE 199 38 431 (beide Continental AG) bekannt. Diese sogenannten TPMS (Tire Pressure Monitoring System)-Systeme umfassen ein in der Felge angeordnetes Meß- und Sendemodul, welches häufig baulich mit dem Reifenventil vereinigt ist, welches den Reifendruck und die Reifentemperatur sensorisch erfaßt und diese Signale an einen im Fahrzeug angeordneten Empfänger drahtlos überträgt. Die in den sogenannten Radmodulen integrierten Sender übertragen die ermittelten Reifeninformationen in der Regel aus Gründen eines möglichst niedrigen Energieverbrauchs nur in zeitlichen Intervallen an die im Fahrzeug angeordnete Empfangseinheit. Hierdurch kann der für das Senden benötigte Energiebedarf zu Gunsten einer in der Regel im Radmodul angeordneten Batterie verringert werden. Neben dem Drucksignal wird häufig auch ein Identifikationssignal mitübertragen, welches die Radmodule voneinander unterscheidbar macht. Der innerhalb des Kraftfahrzeugs angeordnete Empfänger kann mit mehreren Antennen verbunden sein, die bis in die Radhäuser des Kraftfahrzeugs verlegt sind. Auf diese Weise kann eine radindividuelle und zugleich positionsrichtige Druckanzeige durch Auswertung der Stärke des jeweils an den Antennen empfangenen Signals und der Identifikationssignale realisiert werden. Es sind außerdem TPMS- Systeme bekannt geworden, bei denen in jedem Radhaus ein Empfangsgerät mit entsprechender Antenne vorgesehen ist. Bei dieser Ausführungsform werden die demodulierten HF-Signale auf herkömmlichen Leitungen an ein zentrales Steuergerät übertragen.
• Ebenfalls bekannt sind sogenannte Fahrdynamik- bzw. Bremsen- Steuergeräte für elektronische Bremssysteme, welche gemeinsam mit einem hydraulischen oder auch vollständig elektrischen (z. B. brake by wire) Steuergerät die Bremsfunktion eines Kraftfahrzeugs zum Beispiel zur Verkürzung des Bremsweges oder zur Erhöhung der Fahrsicherheit beeinflussen bzw. vollständig steuern. Diesen an sich bekannten Fahrdynamik- Steuergeräten ist gemeinsam, daß über elektrische Leitungen zumindest vier Raddrehzahlsensoren an das Steuergerät angeschlossen sind, die in den Radhäusern im Bereich der Radnabe montiert sind.
• Die vorliegende Erfindung gibt eine Anordnung zur Kontrolle des Reifendrucks gemäß Anspruch 1 nach einem direktmessenden Prinzip an, welche gegenüber an sich bekannten direktmessenden Anordnungen zur Kontrolle des Reifendrucks baulich vereinfacht und technisch verbessert ist. Die Vereinfachung ergibt sich unter anderem durch die konsequente Nutzung von Synergien bei der Verschmelzung eines Systems zur Kontrolle der Fahrdynamik bzw. Bremsweges mit einem Reifenkontrollsystem. Neben der baulichen Vereinfachung ergeben sich zusätzlich weitere Verbesserungen durch die Möglichkeit der Nutzung der Reifendruckinformation zur Verbesserung der Regelstrategien in dem vorhandenen Fahrdynamiksteuergerät bzw. in dem vorhandenen Bremsensteuergerät.
• Durch das erfindungsgemäße hochintegrierte Kontroll- und Regelungssystem ergibt sich besonders auf Grund des zukünftig in einigen Ländern gesetzlich geforderten flächendeckenden Einsatzes von Reifendruckkontrollsystemen in Kraftfahrzeugen und der sich daraus ergebenden Massenproduktion ein erheblicher Einsparungseffekt hinsichtlich der Fertigungskosten.
• Die Erfindung zeigt eine Anordnung, bei der lediglich eine Empfangsstation mit einer digitalen Signalverarbeitung benötigt wird. Weiterhin kann durch die gemeinsame Führung der nicht demodulierten Druckinformation mit der zum Beispiel mittels Stromimpulsen auf an sich bekannte Weise übertragenen Raddrehzahlinformation in einer gemeinsamen Leitung auf eine aufwendige zentrale Empfangsstation mit der hierfür benötigten Antennentechnik verzichtet werden.
• Gemäß der Erfindung wird neben dem Reifendruck auch die Reifentemperatur durch den im Bereich des Rades oder im Radmodul angebrachten Sensor erfaßt. Hierdurch kann auf Grund der bekannten Abhängigkeit des Reifendrucks von der Temperatur die Reifendruckanzeige mit höherer Genauigkeit bzw. bezogen auf eine Referenztemperatur vorgenommen werden.
• Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Anordnung umfaßt diese genau einen Raddrehzahlsensor mit Einkopplungseinrichtung, wobei jedoch alle Räder mit dem beschriebenen Radmodul ausgestattet sind. Bei dieser Anordnung empfängt die eine Einkopplungseinrichtung das Signal aller vorhandenen Radmodule gemeinsam. Diese Anordnung ist vorteilhaft, wenn auf eine radindividuelle Druckwarnung/-anzeige verzichtet werden kann. Selbstverständlich kann es für bestimmte Anforderungen auch zweckmäßig sein, wenn ein oder mehrere Räder kein Radmodul beinhalten, jedoch es dann nötig sein, die übrigen Raddrücke, welche nicht direkt gemessen werden können, über ein an sich bekanntes indirekt messendes System, welches im wesentlichen auf Basis der Raddrehzahl arbeitet, mit der vorhandenen direkten Druckinformation zu berechnen.
• Vorzugsweise ist gemäß der Erfindung im Bereich der Empfängerschaltung, die das HF-Signal in ein NF-Signal umwandelt bzw. demoduliert, keine Empfangsantenne angebracht. Die zentral angeordnete Empfängerschaltung befindet sich vorzugsweise im Bereich des elektronischen Fahrdynamikreglers. Gemäß der Erfindung werden die HF-Signale gemeinsam über die Raddrehzahlsensorleitungen zur Empfangsschaltung (Empfänger) zusammen mit den Raddrehzahlinformationen übertragen. Gegenüber bekannten Anordnungen mit einer zentralen Antenne können hierdurch die Radmodule mit einer geringeren Sendeleistung betrieben werden. Des weiteren besteht die Möglichkeit, die Radpositionen mittels der zentralen Empfangseinrichtung zu orten, wodurch eine radindividuelle Druckanzeige möglich wird.
• Die empfangenen Signale werden mittels einer Einkopplungseinrichtung in eine Signalleitung des Raddrehzahlsensors eingekoppelt bzw. eingeleitet, wobei die Einkopplungseinrichtung insbesondere passive Bauelemente umfaßt, mit denen das Antennensignal einer Antenne in die Raddrehzahlsensorleitungen eingekoppelt wird.
• Nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Antenne baulich mit dem Gehäuse des entsprechenden Radsensors vereinigt.
• Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Antenne baulich mit einem Zwischenstecker vereinigt, welcher unter Bildung einer elektrischen Verbindung in die Verbindungsleitung zwischen Raddrehzahlsensor und Kabelbaumstecker eingefügt werden kann. Das HF-Signal wird dabei insbesondere mittels passiver Bauelemente innerhalb des Zwischensteckers in die Verbindungsleitung eingekoppelt. Dies wird besonders zweckmäßig in einem Kabelabschnitt vorgenommen, welcher zwischen herkömmlichem Radsensor und Fahrzeugkabelbaum liegt, insbesondere im Bereich des Radkastens.
• Nach einer Dritten bevorzugten Ausführungsform ist die Antenne baulich mit dem Raddrehzahlsensorstecker oder mit dem Stecker des Kabelbaums vereinigt.
• Nach einer vierten bevorzugten Ausführungsform ist die Antenne eine Leitung, welche gemeinsam mit den Leitungen des Kabelbaums oder des Raddrehzahlsensors geführt wird. Besonders bevorzugt kann in diesem Fall die Empfangsantenne besonders einfach als ein nicht abgeschirmter Leitungsabschnitt des Kabelbaums ausgeführt sein.
• Bei den passiven elektrischen Bauelementen zum Einkoppeln des Antennensignals handelt es sich bevorzugt um Spulen und/oder Kondensatoren.
• Die Signalübertragungsleitungen bestehen vorzugsweise aus verdrillten Zweidrahtleitungen. Es ist jedoch ebensogut möglich, die Signalübertragung mittels anderer geeigneter abgeschirmter Leitungstypen, wie z. B. Koaxialleitern, vorzunehmen.
• Werden zur Signalübertagung Koaxialleitungen eingesetzt, so kann es zweckmäßig sein, das HF-Signal auf der Koaxialleitung (Schirm und Seele) und das Raddrehzahlsignal über die einadrige Leitung und über einen der Pole der Koaxialkabelleitung (Schirm oder Seele) zu übertragen.
• Die Antenne, welche bevorzugt eine Richtcharakteristik hat, kann zweckmäßigerweise so zum Rad ausgerichtet werden, daß die Empfangsfeldstärke des zu empfangenden Signals im zeitlichen Mittel mehrerer Radumdrehungen ein Maximum erreicht.
• Das Bremsen- oder Fahrdynamik-Steuergerät, an das die Radsensorleitungen angeschlossen sind, weist vorzugsweise baulich integriert eine Empfängerschaltung auf, der zeitlich versetzt oder gleichzeitig die verschiedenen von den Rädern stammenden HF-Signale zugeführt werden. Es besteht die Möglichkeit, über einen Analog-Multiplexer einzeln die Radsensorleitungen bezüglich des HF-Signals zu selektieren, so daß eine Zuordnung der HF-Signale zu den einzelnen Rädern möglich ist. Alternativ ist eine parallele Einkopplung der HF- Signale aller Räder auf den Empfänger möglich, wobei bei gleichzeitigem Eintreffen mehrerer Radsensor-HF-Signale vorzugsweise die schwächeren oder alle verworfen werden. Dabei ist bei Bedarf auch eine Unterscheidungseinrichtung vorgesehen, welche eine Unterscheidung der Radmodule mittels Identifikationssignalen vornimmt.
• Vorzugsweise ist die Empfangseinrichtung oder das Bremsensteuergerät mit einer Aufweckeinrichtung (wake-up) ausgestattet, welche insbesondere bei mehreren kurzfristig aufeinanderfolgenden empfangenen Signalen die Auswerteelektronik aufweckt.
• Die Anordnung nach der Erfindung kann zweckmäßigerweise auch so ausgebildet sein, daß bei Auftreten eines Reifendruckverlustes im Stillstand des Fahrzeugs ein Alarmsignal erzeugt wird (Alarmanlage, Hupe oder Funksignalaussendung), welches insbesondere nach außen hin signalisiert wird.
• Die Erfindung kann vorzugsweise in Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen verwendet werden. Es ist darüber hinaus möglich und bevorzugt, die ermittelten Druckinformationen zur Verbesserung der Fahrdynamikregelung (ESP, TCS, ARP etc.) und/oder Bremsenregelung (ABS etc.) einzusetzen. Eine Kombination des erfindungsgemäßen direkt messenden System mit einem indirekt messenden Reifendruckkontrollsystem wie zum Beispiel DDS (Deflation Detection System), welches einen Reifendruckverlust im wesentlichen auf Basis der Raddrehzahlinformationen ermittelt, ist ebenfalls sinnvoll und daher bevorzugt.
• Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Figuren.
• Es zeigen
• Fig. 1a eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit vier Raddrehzahlsensoren und einem elektronischen Bremsenssteuergerät,
• Fig. 1b eine Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Kontrolle des Reifendrucks, und
• Fig. 2 einige Ausführungsbeispiele für die Anordnung von Antennen im Bereich der Raddrehzahlsensormodule.
• Teilbild a) von Fig. 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 mit einem an sich bekannten System zur elektronischen Steuerung der Bremsen. Bremsensteuergerät 8 ist mit vier ABS-Raddrehzahlsensoren 3 über Radsensorleitungen 12 verbunden. Die Raddrehzahlsensoren sind in der Nähe der Räder 2 zum Beispiel integriert in ein Radlager montiert. Das Signal der Raddrehzahlsensoren wird in Form von Stromimpulsen digital codiert zum Steuergerät übertragen. Bei den Raddrehzahlsensoren handelt es sich um sogenannte aktive Raddrehzahlsensoren, welche eine elektrische Energieversorgung über die Sensorsignalleitungen 12 vom Bremsenssteuergerät 7 erhalten. Die Raddrehzahlsensoren übertragen dabei rechteckförmige Stromimpulse, deren Impulsabstand ein Maß für die Radgeschwindigkeit ist. Das HF-Signal des Radmoduls wird mittels eines Übertragers auf das NF-Stromsignal aufmoduliert.
• In Teilbild b) sind gemäß der Erfindung in den Radfelgen Druck-/Temperatursensormodule 14 angeordnet, welche das Druck-/Temperatursignal an eine am Radsensor 6 montierte Antenne 5 drahtlos übertragen. Die Druck- und Temperatursignale werden gemeinsam über Leitungen 13 an das Bremsenssteuergerät 7 übertragen, welches innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses zusätzlich ein HF-Empfangsmodul 4 umfaßt.
• In Fig. 2a) ist ein herkömmlicher ABS-Raddrehzahlsensor 21 mit Anschlußkabel 32 und einem Sensorstecker 33 zur Verbindung mit dem Kabelbaum 31 des Fahrzeugs gezeigt. Der Kabelbaum wird durch einen Kabelbaumstecker 28 und ein verdrilltes Kabel 31 repräsentiert. Zwischen Raddrehzahlsensorstecker 33 und Kabelbaumstecker 28 ist Zwischenstecker 27 eingefügt, welcher unter Aufrechterhaltung der notwendigen elektrischen Verbindung eine Integrationsmöglichkeit für die TPMS-Empfangsantenne 34 schafft. Im dargestellten Beispiel ist Antenne 34 als Dipol ausgeführt und starr mit dem Zwischensteckergehäuse verbunden, wobei die Antennenleitung bevorzugt eine Isolation aus dem Gehäusematerial des Zwischensteckers aufweist. Wie in Teilbild d) dargestellt ist, kann die Dipolantenne auch als Stabantenne 24 ausgeführt werden.
• Fig. 2b) zeigt eine Ausführungsform für einen Raddrehzahlsensor 22, bei dem die Dipolantenne 34 und die Einkoppeleinrichtung baulich mit dem Raddrehzahlsensor vereinigt ist. In der Ausführungsform in Teilbild c) ist in Raddrehzahlsensor 23 darüber hinaus der Sensorstecker 33 zum Anschluß des Kabelbaums integriert.
• Teilbild e) zeigt einen Radsensor 25, bei dem die Antenne in die Sensorleitung 29 des Raddrehzahlsensors integriert ist.
• In Teilbild f) ist ein Raddrehzahlsensor 26 mit integriertem Stecker für den Kabelbaum dargestellt, bei dem die Antenne 30 in der verdrillten Leitung 31 des Kabelbaums verlegt ist.

Claims (13)

1. Anordnung zur Erfassung von Reifenzusatzinformationen in Kraftfahrzeugen, wobei die Reifenzusatzinformationen insbesondere zumindest eine Information über den Druck in einem Reifens (2) umfassen, und zur Erfassung von weiteren Rad- und/oder Reifeninformationen, wie insbesondere Raddrehzahlinformationen, mit einem oder mehreren Radmodulen, welche im Rad oder im Reifen angeordnet sind und die Reifenzusatzinformationen mittels einer Sendeeinrichtung senden, und mit mindestens einem Empfangsmodul (4) zum Empfang der gesendeten Informationen, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Radmodule neben der Reifenzusatzinformation ein Reifenlufttemperatursignal aussenden, daß eine Einkopplungseinrichtung zum Empfang der gesendeten Signale im Bereich des Radkastens vorgesehen ist, welche die empfangenen Reifenzusatzinformationen zusammen mit dem Reifentemperatursignal in eine Signalleitung eines die weiteren Rad- und/oder Reifeninformationen übertragenden Sensors (3, 6, 21, 22, 23, 25, 26) einkoppelt oder einleitet und daß der die weiteren Reifeninformationen übertragende Sensor ein aktiver magnetischer Raddrehzahlsensor ist, welcher mit einem magnetischen Encoder zusammenwirkt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einkopplungseinrichtung die empfangenen Signale mittels einem oder mehreren passiven elektronischer Bauelemente in die die weitere Rad- und/oder Reifeninformation führende elektrischen Leitung einkoppelt.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reifendruckinformationen und die weiteren Rad- und/oder Reifeninformationen elektrisch gemeinsam an ein Bremsensteuergerät für verschiedenste Regelfunktionen, wie z. B. ABS, TCS, ESP, EHB etc., geführt werden.

4. Anordnung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Empfangsmodul die empfangenen Signale aktiv aufbereitet, insbesondere verstärkt.

5. Anordnung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne/n als Stabantenne/n, Dipolantenne/n oder Drahtantenne/n ausgeführt ist/sind.

6. Anordnung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne/n baulich mit dem Gehäuse eines Raddrehzahlsensors vereinigt ist/sind.

7. Anordnung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne/n mit einem Zwischenstecker baulich vereint ist/sind, welcher unter Bildung einer elektrisch leitfähigen Verbindung in die Verbindungsleitung des Raddrehzahlsensors mit dem Kabelbaum gesteckt werden kann.

8. Anordnung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennen mit dem Kabelbaumstecker (24, 28) baulich vereint ist/sind.

9. Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennen mit dem Sensorstecker (33) baulich vereinigt ist/sind.

10. Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne oder Antennen Leitungsantennen (30) sind, welche die innerhalb der Leitung des Sensorsteckers oder des Kabelbaums (31) verlegt sind.

11. Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Bremsensteuergerät mindestens eine Auskoppeleinrichtung vorgesehen ist, mit der die Reifendruckinformation im Bereich des Bremsenssteuergeräts aus einer oder mehreren Übertragungsleitungen ausgekoppelt werden kann.

12. Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskoppeleinrichtung im Bereich des Empfängers in die Signalleitung eingeschleift wird, wobei dies insbesondere durch einen weiteren Zwischenstecker erfolgen kann.

13. Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsam geführten Signale einem separaten elektronischen Steuergerät zugeführt werden, welches die Reifendruckinformation von der Raddrehzahlinformation trennt und zumindest die Raddrehzahlinformation, insbesondere über einen Datenbus, an ein Bremsensteuergerät weiterleitet.