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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Reifenluftdruck-Kontrollvorrichtung
nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Reifenluftdruck-Anzeigevorrichtungen
oder -Kontrollvorrichtungen dieser Art sind beispielsweise aus dem
Dokument
EP 1 003 647
B1 bekannt.
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Wie
aus dem Dokument
EP
1 136 286 A2 ersichtlich, ist bei einer Reifenluftdruck-Anzeigevorrichtung
für ein
Fahrzeug mit mehreren Rädern
die je mit einem Luftreifen ausgerüstet sind, typischerweise vorgesehen,
dass
- – jeder überwachte
Luftreifen mit einem Elektronikmodul versehen ist, das wenigstens
einen integrierten Drucksensor mit Meß- und Steuerelektronik aufweist,
der mit einer HF-Sende/Empfangseinrichtung
gekoppelt ist (kurz: Moduleinrichtung);
- – entfernt
von den Rädern
wenigstens eine weitere, mit einem Mikroprozessor gekoppelte HF-Sende/Empfangseinrichtung
(kurz: Mastereinrichtung) vorhanden ist, die für eine bidirektionale HF-Signaldatenkommunikation
im Abfrage-Antwort-Modus mit jeder Moduleinrichtung ausgelegt ist;
- – der
Reifendruckstatus jedes überwachten
Luftreifens an einem oder mehreren Anzeigeelement(en) einer Anzeigevorrichtung
angezeigt wird, die mit Hilfe von, vom Mikroprozessor erzeugten
Anzeigesignalen angesteuert wird.
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Weil
sämtliche
Radmodule in Funkverbindung mit der Zentraleinheit bzw. Mastereinrichtung sind,
muss die Zentraleinheit in der Lage sein, die von einem bestimmten
Radmodul empfangenen Funktelegramme derjenigen Radposition zuzuordnen,
in der sich das, mit diesem bestimmten Radmodul versehene Rad bezüglich des
Fahrzeugs befindet. Zur Lösung
dieses Zuordnungs- bzw.
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Identifizierungsproblems
gibt es verschiedene bekannte Vorschläge. Hierzu ist mit dem Dokument
DE 42 05 911 A1 vorgeschlagen,
dass
- – jedes
Radmodul eine Signalgenerierungs-Einrichtung aufweist, welche ein
Identifikationssignal generiert, das für jedes Radmodul charakteristisch
ist und dieses eindeutig identifiziert;
- – dieses
Identifikationssignal zumindest einmal vor oder nach der Ausstrahlung
der Nutzsignale als Bestandteil eines Funktelegramms dieses Radmoduls
ausgestrahlt wird;
- – die
Zentraleinheit zumindest einen Speicher aufweist, in dem ein dem
zugehörigen
individuellen Radmodul zugeordnetes Identifikations-Vergleichssignal
abgespeichert ist;
- – die
Zentraleinheit eine Vergleichseinrichtung aufweist, welche prüft, ob das
von dem Radmodul ausgestrahlte Identifikationssignal mit dem in
der Zentraleinheit gespeicherten Identifikations-Vergleichssignal übereinstimmt;
und
- – eine
Weiterverarbeitung der von der Zentraleinheit aufgenommenen Signale
nur dann erfolgt, wenn das von der Zentraleinheit empfangene Identifikations-signal
(mit Druckdatensignal) und das in der Zentraleinheit gespeicherte
Identifikations-Vergleichssignal identisch sind.
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Im
Verlauf einer Initialisierungsphase wird ein Lern- oder Zuordnungsmodus
durchgeführt,
der die Zentraleinheit in die Lage versetzt, ein bestimmtes Identifizierungssignal
einer bestimmten Radposition zuzuordnen, in der sich das durch dieses
bestimmte Identifizierungssignal identifizierte Radmodul gerade
befindet; damit können
auch die mit diesem Identifizierungssignal verbundenen Messdatensignale
dieser Radposition zugeordnet werden. Mit dem vorstehend zitierten
Dokument
DE 42 05 911
A1 wird hierzu ein besonderer "Paarungsmodus" zwischen Radmodul und Zentraleinheit
vorgesehen, der mit einem zusätzlichen
Hilfsgerät
ausgelöst
wird; hierzu heißt
es dort sinngemäß:
- – "Bei diesem Ausführungsbeispiel
geht eine Bedienungskraft mit dem Aktivierungsgerät, welches die
Umschaltung des jeweiligen Radmoduls den Paarungsmodus bewirkt,
von Rad zu Rad und schaltet damit das jeweilige Rad in den Paarungsmodus
um. Durch eine entsprechende Betätigung eines
Schalters an der Zentraleinheit oder durch die Einhaltung einer
bestimmten vorgegebenen Reihenfolge werden dann die jeweiligen an
der Zentraleinheit eintreffenden Funktelegramme den einzelnen Radpositionen
zugeordnet.
- – Eine
derartige Aktivierung kann auch durch andere Ereignisse ausgelöst werden.
So kann am Radmodul ein Reedkontakt vorgesehen sein, welcher mit
einem von außen
in die Nähe
des Reifens gebrachten Magneten betätigt wird. Weiterhin ist es
denkbar, am Reifenventilschaft oder am Reifenventilfuß eine mechanisch
zu betätigende
Einrichtung vorzusehen, die manuell geschaltet oder durch eine manuell
bewirkte seitliche Kippbewegung des Ventils betätigt wird".
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Nach
alternativen Vorschlägen
kann dieser Lern- und Zuordnungsmodus beispielsweise beruhen auf
einer Auswertung der Feldstärke
der empfangenen Funktelegramme (vgl. Dokument
DE 196 08 478 A1 oder Dokument
EP 0 763 437 B1 )
oder auf der Auswertung der Rotation der einzelnen Räder (vgl.
Dokument
DE 199 21
413 C1 ). Mit dem Dokument
DE 196 18 658 A1 wird vorgeschlagen, an jedem
Rad den Wert einer bestimmten charakteristischen Eigenschaft zu
erfassen und die gleiche Eigenschaft auch mit Sensoren am Fahrzeug
zu ermitteln, wo zusätzlich
die Radposition bekannt ist und eingehen kann; die so ermittelten
Eigenschaftswerte werden dann miteinander verglichen und bei hinreichender Übereinstimmung
zwischen dem am Fahrzeug ermittelten Eigenschaftswert und dem korrespondierenden
Rad-Eigenschaftswert wird diesem Rad das zugehörige Identifikationssignal
zugeordnet.
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Das
Dokument
EP 0 760 299
B1 betrifft eine Vorrichtung für Reifenfülldruck-Kontrollsysteme in Kraftfahrzeugen.
Hierbei soll der Lernmodus für
die Auswertevorrichtung zur radbezogenen Zuordnung der Sensorvorrichtungen
vereinfacht bzw. automatisiert werden. Hierzu wird eine Vorrichtung
für Reifenfülldruck- Kontrollsysteme in
Kraftfahrzeugen mit Sensorvorrichtungen an jedem Rad vorgeschlagen, die
Informationen an eine im Fahrzeug angeordnete Auswertevorrichtung übermitteln.
Jede Sensorvorrichtung ist mit einem Sensor zur Erfassung der Drehrichtung
des ihr zugeordneten Rades ausgestattet, der die Information der
Drehrichtung an die Auswertevorrichtung übermittelt. Zur Erfassung der Drehrichtung
wird ein Rollschalter vorgeschlagen; alternativ können hierzu
auch andere Sensoren, wie z.B. Tangential- und/oder Radialbeschleunigungsaufnehmer
verwendet werden. Die Feststellung der Drehrichtung oder Laufrichtung
eines Rades erlaubt eine Feststellung darüber, ob sich das jeweilige
Rad auf der in Fahrtrichtung gesehenen linken Seite oder rechten
Seite des Fahrzeugs befindet.
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Das
Dokument
EP 1 003 647
B1 , das zur Bildung des Oberbegriffes von Anspruch 1 geführt hat, betrifft
ein Verfahren zum Zuordnen von Kennungen in Signalen von Sendern
in einem Reifendruck-Überwachungssystem
zu den Rädern,
an welchen sich die Sender befinden. Es wird vorgeschlagen, die
am jeweiligen Rad vorhandene Radelektronik dahingehend zu ergänzen, dass
sie nicht nur den Reifendruck misst und an die zentrale Empfangs-
und Auswertungselektronik übermittelt,
sondern zusätzlich noch
in einem Bahnbeschleunigungssignal enthaltene Informationen über den
Bewegungszustand des Rades übermittelt,
aus welchem eine Information über
die Position des betreffenden Rades am Fahrzeug gewonnen wird. Nützliche
Informationen über den
Bewegungszustand des Rades werden vor allem aus der am Rad auftretenden
Bahnbeschleunigung und gegebenenfalls aus weiteren Beschleunigungen gewonnen.
Als "Bahnbeschleunigung" wird hierbei die
beim Beschleunigen (oder Bremsen) in Umfangsrichtung des Rades auftretende
Beschleunigungskomponente bezeichnet. Das Vorzeichen des Bahnbeschleunigungssignals
erlaubt eine Unterscheidung zwischen rechten und linken Rädern. Diese
Unterscheidung zwischen rechten und linken Rädern wird in der Beschleunigungsphase
nach einem Start des Fahrzeugs vorgenommen. Zur Unterscheidung von gelenkten
Vorderrädern
und nicht gelenkten Hinterrädern
des Fahrzeugs kann zusätzlich
das Auftreten einer Coriolisbeschleunigung am gelenkten Rad beobachtet
und ausgewertet werden. Eine Coriolisbeschleunigung tritt an den ungelenkten
Rädern
nicht auf, wohl aber an den gelenkten Rädern, wenn Lenkbewegungen ausgeführt werden.
Tatsächlich
kann eine solche Coriolisbeschleunigung während einer Lenkbewegung nur
an rotierenden Vorderrädern
auftreten.
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Das
technische Problem bzw. die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht
darin, eine Alternative zur Zuordnung einer Radposition zu einem Radmodul
und dem von diesem ausgesendeten Funktelegramm anzugeben, die ohne
zusätzliche, externe
Hilfsmittel auskommt und die bei stehendem Fahrzeug durchgeführt werden
kann. Vorzugsweise soll diese Zuordnung einfach, preiswert und zuverlässig durchführbar sein.
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Ausgehend
von einer Reifenluftdruck-Kontrollvorrichtung für ein Fahrzeug mit mehreren
Rädern,
die je mit einem Luftreifen ausgerüstet sind, wobei jeder überwachte
Luftreifen mit einem Radmodul versehen ist, das wenigstens aufweist:
- – einen,
dem Luftreifen-Luftdruck ausgesetzten, integrierten Drucksensor
mit Mess- und Steuerelektronik;
- – eine
Datenverarbeitungseinrichtung, die mit einer HF-Einrichtung gekoppelt
ist, um Funktelegramme zu erzeugen und telemetrisch an eine Zentraleinheit
am Fahrzeug zu übermitteln;
- – zusätzlich wenigstens
einen weiteren Sensor, der im Verlauf einer Initialisierungsphase
zur Zuordnung des von einem Radmodul erzeugten Funktelegramms zu
dessen Radposition ein Radpositionssignal erzeugt, das ebenfalls
der Datenverarbeitungseinrichtung am Radmodul zuführbar ist;
ist
die erfindungsgemäße Lösung obiger
Aufgabe dadurch gekennzeichnet, dass dieses Radpositionssignal bei
stehendem Fahrzeug und bei/nach einem Lenkeinschlag der Vorderräder erzeugt
wird, und eine Unterscheidung dahingehend ermöglicht, ob sich der signalerzeugende
Sensor gerade am – in Fahrtrichtung
des Fahrzeugs – linken
Vorderrad oder am rechten Vorderrad des Fahrzeugs befindet.
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Vorzugsweise
kann es sich bei diesem weiteren Sensor um einen Bewegungssensor
handeln, der wenigstens einen Anteil der mit einem Lenkeinschlag verbundenen
Verstellung der Radmittelebene eines Vorderrades aus der Spur "0" in die Lenkeinschlagsstellung erfasst
und dabei ein entsprechendes elektrisches Mess-Signal liefert.
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Nach
einer anderen, ebenfalls bevorzugten Ausführungsform kann es sich bei
diesem weiteren Sensor um einen Neigungssensor handeln, der nach erfolgtem
Lenkeinschlag die resultierende Neigung der Radmittelebene des Rades
bezüglich
der Senkrechten erfasst und ein entsprechendes elektrisches Mess-Signal
liefert.
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Erfindungsgemäß werden
die mit Hilfe der Sensoren am Rad ermittelten Messwerte zur Bestimmung
der jeweiligen Radposition bei stehendem Fahrzeug ermittelt, also
in einem Zustand, in dem die Fahrzeugräder nicht rotieren. Unter dieser
Bedingung kann die nach den vorstehend referierten Dokumenten
EP 0 760 299 B1 und
EP 1 003 647 B1 erforderliche
Bahnbeschleunigung nicht auftreten, weil diese zwingend eine Änderung
der Rotationsgeschwindigkeit am rotierenden Rad voraussetzt. Insoweit
unterscheidet sich die vorliegende Erfindung eindeutig von diesen
bekannten Vorschlägen
und bringt eine weitere zusätzliche
Alternative.
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Die
Messwertermittlung bei stehendem Fahrzeug vermeidet die mit dem
Fahrbetrieb verbundenen Störquellen.
Typischerweise können
bestimmte Eigenschaften eines ruhenden Objektes einfacher und genauer
bestimmt werden, als im Falle einer Bewegung von Objekt und/oder
Sensor. Weil sich die Abstände
zwischen den sendenden Radmodulen und der empfangenden Zentraleinheit
nicht ändern, kann
eine Ermittlung von Signalfeldstärken
mit größerer Genauigkeit
durchgeführt
werden.
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Weitere
Vorteile und Besonderheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich
aus der nachstehenden Beschreibung und/oder sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Zum
besseren Verständnis
der vorliegenden Erfindung werden nachstehend mit Bezugnahme auf die 1 und 2 einige
an sich bekannte Begriffe aus der Fahrzeuglenkung erläutert; hierbei
zeigen:
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1 den
Spurdifferenzwinkel; und
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2 den
Radsturz.
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"Spur" bezeichnet die Ausrichtung
der Räder,
gemessen an deren Radmittelebene R, bezüglich der Fahrzeuglängsmittelebene
F. Bei Spur "0" sind die Räder parallel
zur Fahrzeuglängsmittelebene
F ausgerichtet; dies entspricht Geradeausfahrt. Nach einem Lenkeinschlag
resultiert je ein Einschlagwinkel der Radmittelebene R der Vorderräder bezüglich der
Fahrzeuglängsmittelebene
F. Die Vorderräder
nehmen dann je ihre Lenkeinschlagsstellung ein.
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Der "Spurdifferenzwinkel" erfasst die Lenkeinschlagsstellung
des kurveninneren Rades zum kurvenäußeren Rad bei einem Lenkeinschlag.
Die Lenkungsgeometrie ist so aufgebaut, dass sich die Lenkeinschlagsstellung
der Vorderräder
bei zunehmendem Lenkeinschlag ändert.
Eine störungsfreie Kurvenfahrt
ergibt sich nur, wenn in jeder Lenkradstellung alle vier Radachsen
durch den gemeinsamen Laufkreismittelpunkt D verlaufen. Ansonsten
tritt in engen Kurven ein Radieren und/oder Quietschen der Reifen
auf. Bei einem Lenkeinschlag von 20° nach rechts tritt beispielsweise
die in 1 dargestellte Spurdifferenz "a" zwischen
der Spur des linken Vorderrades und der Spur des rechten Vorderrades auf.
Wie dargestellt weist die Radmittelebene R des kurveninneren Rades
einen größeren Einschlagwinkel
bezüglich
der Fahrzeuglängsmittelebene
F auf, als das kurvenäußere Rad.
Bei einem Lenkeinschlag verändert
sich nicht nur die Spur, sondern auch die Neigung der Vorderräder bezüglich der
Senkrechten gegenüber
dem Sturz bei Spur "0".
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"Sturz" ist der Neigungswinkel
der Radmittelebene R der Räder
zur Senkrechten S. Eine Neigung oben am Rad von der Senkrechten
nach außen
wird als positiver Sturz bezeichnet; eine Radneigung oben nach innen
wird als negativer Sturz bezeichnet. Die in 2 dargestellten
Räder haben
folglich positiven Sturz. Nach einem erfolgten Lenkeinschlag weist
das kurvenäußere Vorderrad
einen deutlich negativen Sturz und das kurveninnere Vorderrad einen
deutlich positiven Sturz auf.
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Die
Bedienungsanleitung für
ein Fahrzeug, das mit einer elektronischen Reifenluftdruck-Kontrolle
ausgerüstet
ist, schreibt von Fall zu Fall die Durchführung einer Initialisierung
vor. Vor Durchführung
einer Initialisierung muss jeder Reifen mit dem vom Hersteller vorgeschriebenen
Luftdruck aufgefüllt
werden. Die Initialisierung ist erforderlich, damit die Datenverarbeitungseinrichtung
in jedem Radmodul den für
dieses Rad richtigen Reifendruck erfasst, gegebenenfalls in ihrer
Datenverarbeitungseinrichtung abspeichert, und an die Zentraleinheit
meldet. Ferner muss nach jedem Radwechsel die Zentraleinheit mit den
Identifizierungssignalen der Radmodule in den verschiedenen Radpositionen
versorgt werden. Zur Durchführung
der Initialisierung muss typischerweise eine zeitlang ein Initialisierungs-Taster
gedrückt
werden, bis am Armaturenbrett eine Signalleuchte aufleuchtet, die
den Modus der Initialisierungsphase anzeigt. Zusätzlich kann ohne weiteres vorgeschrieben werden,
dass während
diese Initialisierungsphase andauert, ein Lenkeinschlag in einer
vorgegebenen Richtung, beispielsweise nach rechts, durchgeführt werden
muss.
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Alternativ
und/oder ergänzend
kann vorgesehen werden, dass während
der Initialisierungsphase Richtung und gegebenenfalls auch Betrag
des Lenkeinschlags am Fahrzeug erfasst und an die Zentraleinheit übermittelt
wird.
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Für die weitere
Betrachtung wird deshalb davon ausgegangen, dass die Richtung des
im Verlauf der Initialisierungsphase durchgeführten Lenkeinschlags vorgegeben
und bekannt ist. Beispielsweise wird ein Lenkeinschlag nach rechts
vorausgesetzt.
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Bei
einem solchen Lenkeinschlag wird jedes der Vorderräder typischerweise
aus der Spur "0" in die Lenkeinschlagsstellung
verstellt. Hierbei treten Impulsänderungen
des verschwenkten Rades auf, die von einem gemeinsam mit dem Rad
bewegten piezoelektrischen Beschleunigungsaufnehmer erfasst und
gemessen werden können.
Geeignete Bewegungssensoren enthalten beispielsweise ein piezoelektrisches
Sensorelement, das von einer seismischen Masse beansprucht wird,
die den mit der Lageänderung
verbundenen Impuls auf das Sensorelement überträgt und dort messbare Ladungsverschiebungen
hervorruft. Entsprechende Sensoren sind typischerweise in integrierter
Halbleiterbauweise ausgeführt
und handelsüblich
zugänglich.
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Vorzugsweise
ist deshalb jedes Radmodul zusätzlich
mit wenigstens einem Bewegungssensor ausgerüstet, der wenigstens einen
Anteil der mit einem Lenkeinschlag verbundenen Verstellung der Radmittelebene
eines Vorderrades aus der Spur "0" in die Lenkeinschlagsstellung
erfasst und dabei ein entsprechendes elektrisches Mess-Signal liefert.
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Da
bei einem Lenkeinschlag die Spur der Hinterräder nicht verändert wird,
können
in Verbindung mit einem Lenkeinschlag verbundene Mess-Signale nur
von den Bewegungssensoren an den Vorderrädern stammen.
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Auch
der Drucksensor im Radmodul enthält typischerweise
ein piezoelektrisches Sensorelement und ist als integrierter Halbleitersensor
ausgebildet. Zweckmäßigerweise
sind geeignete Sensorstrukturen auf einer gemeinsamen Platine angeordnet.
Ein geeignetes Radmodulgehäuse
mit geeigneter Platine ist beispielsweise in den Dokumenten
EP 0 751 017 B1 und
DE 101 54 335 A1 beschrieben.
Das Radmodulgehäuse
ist am Reifenventilkopf befestigt und im wesentlichen parallel zum
Felgenbett angeordnet. Es ist vorteilhaft, die Platine im wesentlichen
senkrecht zur Reifenventilachse anzuordnen. Dann ist die Platine
im wesentlichen radial zur Radachse und parallel zur Radmittelebene
angeordnet, und der mit einem Lenkeinschlag verbundene Impuls wirkt
im wesentlichen senkrecht auf das piezoelektrische Sensorelement
des Bewegungssensors und erzeugt eine maximale Ladungsverschiebung.
Gleichzeitig sind bei dieser Anordnung der Platine die mit der sich ändernden
Radumdrehungsgeschwindigkeit verbundenen Beschleunigungen auf den
Drucksensor minimiert. Um ein möglichst
starkes Mess-Signal des Bewegungssensors zu erhalten, kann zusätzlich vorgegeben
werden, während
der Initialisierungsphase einen kräftigen, stossartigen Lenkeinschlag
auszuführen.
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In
der Praxis wird im Reifen jedes Rades an einem Fahrzeug das gleiche
Radmodul in gleicher Anordnung befestigt, so dass eine übereinstimmende
Anordnung des Sensorelementes des Bewegungssensors resultiert. Der
vorstehend beispielhaft vorgegebene Lenkeinschlag aus der Spur "0" nach rechts verursacht eine gerichtete
Krafteinwirkung auf das Sensorelement des Bewegungssensors, die
dort am Vorzeichen des gebildeten elektrischen Mess-Signals ablesbar
ist. Unter den genannten Bedingungen liefert das Vorzeichen des
bei einem Lenkeinschlag vom Bewegungssensor gelieferten elektrischen
Mess-Signals einen Hinweis darauf, ob sich dieser Bewegungssensor
an einem in Fahrtrichtung des Fahrzeugs links eingebauten oder rechts
eingebauten Vorderrad befindet.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die Anwendung von Bewegungssensoren
mit piezoelektrischem Sensorelement beschränkt. Alternativ könnten auch
solche Bewegungsmelder verwendet werden, die mit einem induktiv
arbeitenden Sensorelement oder mit einem kapazitiv arbeitenden Sensorelement
oder mit einem magnetisch arbeitenden Sensorelement oder mit einem
resistiv arbeitenden Sensorelement versehen sind. Alle diese Bewegungsmelder
oder Beschleunigungssensoren erzeugen ein elektrisches Ausgangssignal,
das zumindest in einem gewissen Messbereich zur auf die seismische Masse
einwirkenden Kraft proportional ist, und das mit seinem Vorzeichen
auch die Richtung der einwirkenden Kraft anzeigt.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist deshalb
vorgesehen, dass der Bewegungssensor ein mit einem Vorzeichen behaftetes,
elektrisches Mess-Signal liefert, und dieses Vorzeichen – bei gegebener
Anordnung des Radmoduls und des Bewegungssensors im Radmodul – von der
Richtung des Lenkeinschlags abhängt.
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Dies
führt zu
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher:
- – der
Bewegungssensor in gegebener bestimmter Anordnung in einem Radmodulgehäuse untergebracht
ist;
- – das
Radmodulgehäuse
bei allen Rädern
an einem Fahrzeug in gleicher bestimmter Anordnung am Ventilkopf
des Reifenventils befestigt ist;
- – ein
in Fahrtrichtung auf der linken Seite des Fahrzeugs montiertes Rad
eine bestimmte Anordnung und Ausrichtung von Radmodulgehäuse und
Bewegungssensor aufweist; und
- – ein
auf der rechten Seite des Fahrzeugs angeordnetes Rad eine dazu spiegelbildliche
Anordnung von Radmodulgehäuse
und Bewegungssensor aufweist;
- – bei
einem Lenkeinschlag in gegebener Richtung der Bewegungssensor an
einem auf der linken Seite montierten Rad aufgrund der Einbaulage von
Radmodulgehäuse
und Bewegungssensor ein Mess-Signal mit bekanntem, die linke Fahrzeugseite
bezeichnenden Vorzeichen liefert; und
- – der
Bewegungssensor an einem auf der rechten Seite montierten Rad bei
Lenkeinschlag in gleicher Richtung ein Mess-Signal mit entgegengesetztem
Vorzeichen liefert.
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Das
bei einem Lenkeinschlag von dem an den Vorderrädern befindlichen Bewegungssensoren gelieferte
elektrische Mess-Signal wird der Datensignalverarbeitungseinrichtung
im Radmodul zugeführt und
wird dort zu einem Datensignal verarbeitet, das von der HF-Einrichtung
zusammen mit den anderen Nutzsignalen und den Identifizierungssignalen
an die Zentraleinheit übermittelt
wird. Dort kann dann eine Zuordnung vorgenommen werden, ob ein im
Verlauf der Initialisierungsphase bei einem Lenkeinschlag in der
Zentraleinheit eintreffendes Funktelegramm von einem Radmodul am
linken Vorderrad oder von einem Radmodul am rechten Vorderrad stammt.
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Mit
einem Lenkeinschlag wird nicht nur die winkelmäßige Ausrichtung der Vorderräder verstellt sondern
auch deren Sturz, d.h. die Neigung bezüglich der Senkrechten. Das
kurvenäußere Rad
nimmt dann einen erheblichen negativen Sturz ein, und das kurveninnere
Rad weist einen erheblichen positiven Sturz auf. Die jeweilige resultierende
Radneigung kann mit Hilfe eines Neigungssensors erfasst und gemessen
werden, der fest mit dem Rad verbunden ist. Die nach einem Lenkeinschlag
resultierende Radneigung ist ein statischer Zustand; folglich kann
die Neigungsmessung am stillstehenden Rad mit Hilfe eines in Ruhe
befindlichen Neigungssensors erfolgen.
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Die
Neigung eines Rades wird typischerweise anhand des Winkel zwischen
der Radmittelebene R und einer diese schneidenden senkrechten Ebenes
bestimmt. Die so gebildete Neigung ist eine gerichtete Größe, die
entweder in dem auf die Senkrechte zuführenden Segment oder in dem
von der Senkrechten wegführenden
Segment liegt; man spricht von einem positiven Neigungswert oder
einem negativen Neigungswert, der sich im Vorzeichen des Neigungs-Messwertes
ausdrückt.
Es gelten sinngemäß die gleichen
Ausführungen,
die oben bezüglich
der Richtung der Kraft gemacht worden sind, die bei einem Lenkeinschlag
auf das mit einem Vorderrad verbundene Sensorelement des Bewegungssensors
einwirkt. Folglich kann bei gegebener Anordnung des Neigungssensors
am Rad und bei gegebener Richtung des Lenkeinschlags aus dem Vorzeichen
des Neigungs-Messwertes
ermittelt werden, ob sich das jeweilige Rad auf der linken Seite
oder der rechten Seite des Fahrzeugs befindet.
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Bei
einem bekannten, handelsüblich
zugänglichen
Neigungssensor handelt es sich um einen statisch arbeitenden Beschleunigungssensor, dessen
Primärwandler
aus einem kapazitiv abgetasteten, gasdynamisch gedämpften Feder-Masse-System besteht.
Es wird eine effektive Beschleunigung in Abhängigkeit vom Neigungswinkel
gegenüber
der Senkrechten ermittelt. Bei anderen handelsüblich zugänglichen Neigungssensoren handelt
es sich beispielsweise um kapazitiv abgetastete Flüssigkeitsneigungssensoren.
Sie basieren auf dem Prinzip, dass die Messung der elektrolytischen
Leitfähigkeit einer
Flüssigkeit über planar
auf einem Substrat aufgebrachten Elektroden auch von der Höhe des Flüssigkeitsspiegels über den
Elektroden abhängt.
Werden die Elektroden jeweils paarweise auf der zur Kippachse rechten
und linken Hälfte
des Bodens der Sensorzelle angeordnet, so liefert das grundsätzlich bekannte
Differenz-Messprinzip einen Vorzeichen-behafteten Neigungswinkel.
Weitere handelsüblich
zugängliche
Neigungssensoren weisen eine in Dünnfilmtechnik ausgebildete
Messzelle auf, die auf einer SMD-Schaltplatine aufgesetzt ist, welche
das dazugehörige
elektrische System beeinhaltet. Derartige Neigungssensoren sind
in hermetisch gekapseltem Gehäuse
verfügbar,
die geringes Gewicht und geringe Abmessungen aufweisen. Die Messwert-Auflösung und
die Wiederholgenauigkeit kann je weniger als 0,1° betragen.
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Derartige
Neigungssensoren sind in der Fachwelt bekannt, handelsüblich zugänglich und sind
auch bereits in Kraftfahrzeugen eingesetzt worden, beispielsweise
zur Messung und Anzeige von Achsausrichtungen, in Niveauanzeigen
und in Alarmvorrichtungen, die vor einer übermäßigen Schräglage eines Geländefahrzeugs
warnen. Derartige Neigungssensoren können – gegebenenfalls nach fachmännischer
Anpassung an die Bedingungen am rotierenden Rad – auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung
eingesetzt werden.
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Davon
ausgehend ist nach einer alternativen bevorzugten Ausgestaltung
der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass jedes Rad am Fahrzeug
zusätzlich
mit einem Neigungssensor versehen ist, der nach einem erfolgten
Lenkeinschlag im Verlauf der Initialisierungsphase die resultierende
Neigung der Radmittelebene bezüglich
der Senkrechten erfasst und ein entsprechendes elektrisches Mess-Signal des Rades
liefert.
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Eine
Unterscheidung zwischen den Vorderrädern und den Hinterrädern am
Fahrzeug kann dann anhand des Betrags des vom jeweiligen Neigungssensor
erzeugten Mess-Signals getroffen werden, weil die Vorderräder nach
einem gegebenen Lenkeinschlag einen wesentlich größeren, positiven
oder negativen Sturz aufweisen werden, als die Hinterräder. Alternativ
könnte
auch während
der Initialisierungsphase vor einem Lenkeinschlag die Neigung sämtlicher
Räder gemessen
werden und daraufhin die Neigungsänderung erfasst und gemessen
werden, die mit dem Lenkeinschlag verbunden ist. Bei denjenigen
Rädern,
an denen der Lenkeinschlag eine deutliche Neigungsänderung
hervorruft, muss es sich notwendigerweise um die Vorderräder handeln.
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Bei
einem PkW ist das Reserverad typischerweise liegend angeordnet,
d.h., dessen Radmittelebene ist im wesentlichen parallel zur Waagrechten ausgerichtet.
Es resultiert ein Neigungswinkel von etwa 90° zur Senkrechten, was typischerweise
den Messbereich der hier eingesetzten Neigungssensoren übersteigt.
Ein Neigungssignal "Außerhalb-des-Messbereichs" muss deshalb typischerweise
vom Reserverad eines PkW stammen und kann zur Identifizierung der
Radposition "Reserverad" dienen.
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Vorzugsweise
wird ein solcher Neigungssensor verwendet, der ein mit einem Vorzeichen
behaftetes Neigungssignal liefert; und
dieses Vorzeichen davon
abhängt,
ob das Rad, an welchem der das Mess-Signal liefernde Neigungssensor
angebracht ist, mit positivem Sturz oder mit negativem Sturz am
Fahrzeug angeordnet ist. Da zusätzlich
die Richtung des Lenkeinschlags vorgegeben ist, kann dann aus diesem
Vorzeichen des Mess-Signals des Neigungssensors abgeleitet werden,
ob das Mess-Signal von einem kurvenäußeren Rad oder von einem kurveninneren
Rad, also von einem – in
Fahrtrichtung – links
eingebautem Vorderrad oder rechts eingebautem Vorderrad stammt.
Ein im gleichen Funktelegramm übermitteltes
Identififzierungssignal kann dann entsprechend zugeordnet werden.
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Dies
führt zu
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher:
- – der
Neigungssensor bei allen Rädern
eines Fahrzeugs in gleicher bestimmter gegebener Anordnung am Rad
und/oder im Radmodulgehäuse befestigt
ist;
- – ein
in Fahrtrichtung auf der linken Seite des Fahrzeugs montiertes Rad
eine bestimmte Anordnung und Ausrichtung des Neigungssensors aufweist,
und ein auf der rechten Seite des Fahrzeugs angeordnetes Rad eine
dazu spiegelbildliche Anordnung und Ausrichtung des Neigungssensors
aufweist;
- – nach
einem Lenkeinschlag in gegebener Richtung der Neigungssensor am
kurvenäußeren Rad ein
elektrisches Mess-Signal mit gegebenem Vorzeichen erzeugt und entsprechend
der Neigungssensor am kurveninneren Rad ein elektrisches Mess-Signal
mit entgegengesetztem Vorzeichen erzeugt; und
- – aus
dem jeweiligen Vorzeichen der so gebildeten elektrischen Mess-Signale
geschlossen wird, ob das Mess-Signal von einem auf der linken Seite
des Fahrzeugs montierten Vorderrad oder von einen auf der rechten
Seite des Fahrzeugs montierten Vorderrad stammt.
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Die
Initialisierungsphase wird fahrzeugseitig eingeleitet, beispielsweise
durch Betätigung
eines Initialisierungstasters. Die Zentraleinheit kann daraufhin
sämtliche
Radmodule am Fahrzeug telemetrisch mit einem Steuerbefehl versorgen "Nimm-den-Initialisierungsmodus-ein". Hierzu ist zweckmäßigerweise eine
bidirektionale HF-Signaldatenkommunikation mit Hilfe von Funktelegrammen
zwischen Zentraleinheit und Radmodul vorgesehen. Die HF-Einrichtung im
Radmodul ist auch mit einem Empfänger
für HF-Signale
ausgerüstet
und kann beispielsweise als Transceiver ausgebildet sein.