DE10343302B4 - Reifenüberwachungssystem und Methode zur Überwachung eines Reifens - Google Patents

Reifenüberwachungssystem und Methode zur Überwachung eines Reifens Download PDF

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    • B60VEHICLES IN GENERAL
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    • B60C23/00Devices for measuring, signalling, controlling, or distributing tyre pressure or temperature, specially adapted for mounting on vehicles; Arrangement of tyre inflating devices on vehicles, e.g. of pumps or of tanks; Tyre cooling arrangements
    • B60C23/06Signalling devices actuated by deformation of the tyre, e.g. tyre mounted deformation sensors or indirect determination of tyre deformation based on wheel speed, wheel-centre to ground distance or inclination of wheel axle
    • B60C23/066Signalling devices actuated by deformation of the tyre, e.g. tyre mounted deformation sensors or indirect determination of tyre deformation based on wheel speed, wheel-centre to ground distance or inclination of wheel axle by monitoring wheel-centre to ground distance

Abstract

Reifenüberwachungssystem mit folgenden Merkmalen:
einer Sensoreinrichtung (110; 210; 310), die im Inneren eines Reifens (102; 202) angeordnet ist, zum Erfassen einer Feld-Impedanz des als Hohlraumresonator fungierenden Inneren des Reifens, über ein Hochfrequenz-Sendesignal (122) und ein Hochfrequenz-Empfangssignal (124),
wobei die Sensoreinrichtung eine Sendeeinrichtung zum Senden des Hochfrequenz-Sendesignals (122) und eine Empfangseinrichtung zum Empfangen des reflektierten Hochfrequenz-Empfangssignals (124) aufweist, und
wobei das Hochfrequenz-Sendesignal (122) das Innere des Reifens ausleuchtet und sich eine charakteristische Feldverteilung im Inneren des Reifens ausbildet; und
einer Auswertungseinrichtung (112; 212) zum Auswerten der erfassten Feld-Impedanz und zum Erzeugen eines Überwachungssignals (116; 216, 217, 218) abhängig von der erfaßten Feld-Impedanz, wobei das Überwachungssignal einen Rückschluß auf eine Verformung des Reifens ermöglicht.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Reifenüberwachungssystem und insbesondere auf ein Reifenüberwachungssystem, das ein Überwachungssignal bereitstellt.
  • Insbesondere im Automobilbereich werden Reifenüberwachungssysteme eingesetzt, die insbesondere einen Luftdruck in einem Reifen überwachen. Herkömmlicherweise besteht ein Reifenüberwachungssystem aus einem Drucksensor der in einem Reifen angeordnet ist und mit einem Hochfrequenzsender verbunden ist. Der Hochfrequenzsender übermittelt die von dem Drucksensor erfaßten Reifenluftdruckwerte an einen sich außerhalb des Reifen befindlichen Empfänger, der die übermittelten Daten auswertet.
  • Als Drucksensor wird üblicherweise eine resistive oder eine kapazitive Drucksensormessbrücke eingesetzt. Der Drucksensor muß auch auf kleine Luftdruckänderungen empfindlich reagieren und auch unter extremen Einsatzbedingungen eine lange Lebensdauer aufweisen.
  • Eine Energieversorgung der im Reifen angeordneten Komponenten des Reifenüberwachungssystems ist problematisch. Eine Energieerzeugung im Reifen selbst ist aufwändig und mit zusätzlichen Kosten verbunden. Alternativ sorgt eine im Rad integrierte Batterie für die Energieversorgung. Die Batterie ist dabei üblicherweise so ausgelegt, daß sie den Drucksensor über einen Zeitraum von 10 Jahren in Betrieb hält. Dazu ist üblicherweise eine zusätzlich Steuerung erforderlich, die den Drucksensor und insbesondere den Hochfrequenzsender nur dann in Betrieb nimmt, wenn es notwendig ist, d. h. wenn das Auto fährt. Dazu ist wiederum ein zusätzlicher Sensor im Reifen druckkontrollsystem erforderlich, der erfaßt, ob das Auto fährt oder nicht fährt.
  • Herkömmlicherweise werden als Bewegungssensoren Fliehkraftsensoren, Wakeup-Sensoren oder Druck- bzw. Temperatursensoren verwendet. Fliehkraftsensoren werten eine durch eine Rotation des Rades erzeugte Fliehkraft aus. Fliehkraftsensoren können entweder mechanisch oder elektrisch ausgeführt sein. Bei der mechanischen Lösung wird beispielsweise eine Feder von einem kleinen Gewicht zusammengedrückt, wodurch sich ein elektrischer Kontakt schließt. Mechanische Lösungen haben üblicherweise eine begrenzte Lebensdauer und es kommt häufig zu Kontaktproblemen. Bei elektrischen Lösungen werden unterschiedliche Beschleunigungssensoren und Beschleunigungsschalter eingesetzt, die hohe Kosten verursachen. Bei einem Wakeup-Sensor weist der Reifendrucksensor im Rad einen Empfänger auf, der Daten von einem Sender im Radkasten empfängt. Setzt sich das Auto in Bewegung, so wird von dem Sender im Radkasten ein Wakeup-Signal an den Empfänger im Reifen gesendet. Daraufhin geht der Reifendrucksensor in Betrieb. Der komplizierte Empfänger im Reifen muß jedoch andauernd mit Strom versorgt werden. Dies reduziert wiederum die Lebensdauer des Reifenüberwachungssystems oder es wird eine größere Batterie benötigt. Des weiteren ist der im Radkasten angeordnete Sender, der den Reifendrucksensor aktiviert, sehr teuer. Ein Temperatur- bzw. Drucksensor zur Analyse der Bewegung eines Rades nutzt einen sich beim Wegfahren verändernden Temperatur- und Druckverlauf im Rad, der über eine geeignete Logik ausgewertet wird und den Hochfrequenzsender aktiviert. Dies erfordert jedoch, daß der Temperatur- bzw. Drucksensor dauernd den Druck bzw. die Temperatur messen muß und damit wiederum den Stromverbrauch erhöht. Außerdem ist diese Technik relativ komplex und von verschiedenen, schwer abschätzbaren Parametern abhängig. Abhängig von der Fahrbahnoberfläche und dem Fahrverhalten kann es passieren, daß das System überhaupt nicht reagiert. Dies ist ein erheblicher Unsicherheitsfaktor.
  • Die DE 19744611 A1 (nächstliegender Stand der Technik) befasst sich mit einem Reifensensor, der eine Einfederung eines Reifens mittels eines an der Felge angebrachten Sensors fortlaufend durch Messung des Abstandes zwischen Felge und Innenwand des Reifens misst. Die Abstandsbestimmung kann mit Hilfe elektromagnetischer Felder erfolgen. Dazu kann insbesondere die Innenseite des Reifens mit geeigneten Oberflächenumgebungen, beispielsweise Metallfolien markiert oder strukturiert werden. Zur berührungslosen Übertragung von Messergebnissen ist ein zusätzliches entsprechendes Übertragungselement radseitig vorgesehen.
  • Die DE 4326976 A1 befasst sich mit einer Überwachungsvorrichtung für Fahrzeugreifen. Die Überwachungsvorrichtung weist eine Abstandsmesseinrichtung zum Messen des Abstandes zwischen einer Messfläche auf der Innenwand des Fahrzeugreifens und einer relativ zur Felge festen Bezugsfläche auf. Ein von der Abstandsmesseinrichtung ausgesendetes Signal wird sowohl als Messsignal als auch als Funksignal zum Übertragen von Messdaten verwendet.
  • Die WO 01/45968 A1 beschreibt ein System zum Überwachen einer Reifenverformung, das eine bewegliche Station an einer vorbestimmten Position einer Reifenfelge aufweist, die ausgebildet ist, um mindestens in eine Richtung den Abstand zwischen der vorbestimmten Position und der inneren Oberfläche des Reifens zu messen. Diese Messung erfolgt über einen optischen Sensor. Die bewegliche Station im Reifen kommuniziert mit einer festen Station am Fahrzeug, beispielsweise über magnetische Kopplung oder hochfrequente Radiowellen.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein kostengünstiges, zuverlässiges und langlebiges Reifenüberwachungssystem und eine Methode zur Überwachung eines Reifens zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Reifenüberwachungssystem gemäß Anspruch 1 sowie einer Methode zur Überwachung eines Reifens gemäß Anspruch 13 gelöst.
  • Die vorliegende Erfindung schafft ein Reifenüberwachungssystem mit folgenden Merkmalen:
    einer Sensoreinrichtung, die im Inneren des Reifens angeordnet ist, zum Erfassen eines Feldes im Inneren des Reifens; und
    einer Auswertungseinrichtung zum Erzeugen eines Überwachungssignals abhängig von dem erfaßten Feld.
  • Die vorliegende Erfindung schafft außerdem eine Methode zur Überwachung eines Reifens mit folgenden Schritten:
    Erfassen eines Feldes im Inneren des Reifens; und
    Erzeugen eines Überwachungssignals abhängig von dem erfaßten Feld.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß ein Innenraum eines Reifen eine spezielle Feldcharakteristik aufweist. Die Feldcharakteristik hängt von einem Zustand des Reifeninnenraums ab. Eine Veränderung der Feldcharakteristik kann somit vorteilhaft zur Überwachung des Reifens ausgewertet werden.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist ein Reifenüberwachungssystem eine Hochfrequenz-Sensoreinrichtung auf, die eine charakteristische Feld-Impedanz eines luftgefüllten Reifens erfaßt. Der Reifeninnenraum bildet dabei einen Hohlraumresonator. Die elektromagnetischen Feldeigenschaften des Reifens werden durch ein Metall-Geflecht verstärkt, das in herkömmlichen Reifen eingearbeitet ist. Die erfaßte Feld-Impedanz des als Hohlraumresonator fungierenden Reifeninnenraums hängt von einer Verformung des Reifens, sowie von einer relativen Position der Sensoreinrichtung zu der Verformung ab. Die Verformung tritt an einer Auflagestelle des Reifens auf. Die Stärke der Verformung ist abhängig von dem im Reifen herrschenden Luftdruck. Eine Rotation des Reifens bewirkt darum eine sich ständige Änderung der von der Sensoreinrichtung erfaßten Feld-Impedanz. Eine Auswertung der erfaßten Feld-Impedanzen ermöglicht damit sowohl eine Überwachung einer Rotationsbewegung des Reifens als auch des Reifenluftdrucks.
  • Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß ein für die Übertragung der Meßdaten ohnehin erforderlicher Hochfrequenzsender als Hochfrequenz-Sensoreinrichtung genutzt werden kann. Auf diese Weise kann der ohnehin vorhandene Hochfrequenz-Pfad doppelt genützt werden. Dies bringt einen enormen Kostenvorteil, da kein teuerer Bewegungssensor sowie kein zusätzlicher teuerer Drucksensor erforderlich ist. Eine damit verbundene Reduzierung des Energieverbrauches erhöht die Lebensdauer des Reifenüberwachungssystems gegenüber herkömmlichen Lösungen. Zudem ist das Reifenüberwachungssystem sehr robust und es ist vor Wasser, Öl, elektrostatischen Feldern sowie Schmutz geschützt, da es komplett gekapselt ist.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1a und 1b ein Reifenüberwachungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 2a und 2b ein Blockschaltbild eines zu überwachenden Reifens und einer Sensoreinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; und
  • 3 eine bevorzugte Anordnung einer Sensoreinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 1a zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Reifenüberwachungssystems. Gezeigt ist ein Rad 100 eines Fahrzeuges. Das Rad 100 weist einen Reifen 102 auf, der auf einer Felge 104 montiert ist. Im Inneren des Reifens ist eine Sensoreinrichtung 110 angeordnet. An dem Fahrzeug ist eine Auswerteeinrichtung 112 so angeordnet, daß eine Kopplung der Auswerteeinrichtung 112 mit der Sensoreinrichtung 110 über eine Übermittlungseinrichtung 114 möglich ist. Die Auswerteeinrichtung 112 stellt ein Überwachungssignal 116 bereit.
  • Zwischen Reifen 102 und Felge 104 befindet sich ein Hohlraum 120, der mit einem Gas gefüllt ist. Das Gas, in diesem Ausführungsbeispiel Luft, in dem Hohlraum 120 weist einen Luftdruck auf, der so groß ist, daß der Reifen 102 eine stabile Form aufweist. Üblicherweise besteht die Felge 104 aus Metall und der Reifen 102 weist zur Stabilisierung ein Metall-Geflecht auf. Sowohl Felge 104 als auch Reifen 102 weisen somit elektrisch leitfähige Materialkomponenten auf. Der Hohlraum 120 stellt somit für eine elektromagnetische Welle einen Hohlraum-Resonator dar.
  • In diesem Ausführungsbeispiel ist die Sensoreinrichtung 110 eine Hochfrequenz-Sensoreinrichtung, die auf der Felge 104 angeordnet ist. Die Sensoreinrichtung weist einen mit einer Antenne gekoppelten Leistungsverstärker (nicht gezeigt) auf. Die Antenne strahlt ein Hochfrequenzsignal ab und leuchtet damit den Innenraum 120 des zu überwachenden Reifens 102 aus. Dabei kommt es zu zahlreichen Reflexionen und Interferenzen und es bildet sich im Raum eine bestimmte Feldverteilung aus, wobei auch Energie zur Antenne zurück reflektiert wird. Diese überlagert sich mit dem abgestrahlten Signal und es stellt sich ein bestimmter DC-Stromverbrauch des Leistungsverstärkers ein. Eine Auswertung des DC-Stromverbrauchs des Leistungsverstärkers ermöglicht eine Bestimmung der von der Sensoreinrichtung erfaßten Feldimpedanz Z. Die erfasste Feldimpedanz ist charakteristisch für den Zustand des Reifeninnenraums 120 zum Erfassungszeitpunkt. Ein Sendesignal 122 der Sensoreinrichtung 110 sowie ein von dem Reifen 102 reflektiertes Empfangssignal 124 ist schematisch dargestellt. Da es sich bei dem Hohlraum 120 um einen Hohlraum-Resonator handelt, ist das reale elektromagnetische Feld in dem Reifen 102 erheblich komplexer.
  • Die von der Sensoreinrichtung 110 erfaßte Feld-Impedanz wird von der Auswerteeinrichtung 112 ausgewertet. Üblicherweise befindet sich die Auswerteeinrichtung 112 außerhalb des Rades 100. Eine Datenübertragung zwischen Sensoreinrichtung 110 und Auswerteeinrichtung 112 wird üblicherweise über einen Hochfrequenz-Pfad realisiert. Dazu weist die Auswerteeinrichtung 112 in diesem Ausführungsbeispiel eine Hochfrequenz-Übermittlungseinrichtung 114 auf.
  • Die Auswertungseinrichtung 112 ist ausgebildet, um ansprechend auf eine von der Sensoreinrichtung 110 übertragene Feld-Impedanz ein Überwachungssignal 116 zu erzeugen und bereitzustellen. Das Überwachungssignal 116 ermöglicht einen Rückschluß auf den Zustand des Reifens 102.
  • 1b zeigt das Reifenüberwachungssystem aus 1a zu einem Zeitpunkt in dem das Rad 100 eine Stellung eingenommen hat, in der sich die Sensoreinrichtung 110 gegenüber der Übermittlungseinrichtung 114 der Auswerteeinrichtung 112 befindet. In diesem Zustand wird ein von der Sensoreinrichtung 110 ausgesendetes Übertragungssignal 126 von der Auswerteeinrichtung 112 empfangen. Das Übertragungssignal 126 überträgt die von der Sensoreinrichtung 110 erfaßten Feld-Impedanzwerte an die Auswertungseinrichtung 112. Bevorzuqterweise speichert die Sensoreinrichtung 110 die während eines kompletten Umlaufes des Rades 110 erfaßten Feld-Impedanzwerte so lange, bis eine Übertragung der erfaßten Feld-Impedanzwerte an die Auswerteeinrichtung 112 möglich ist.
  • Der besondere Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß die Hochfrequenz-Sensoreinrichtung 110 sowohl zur Kopplung mit der Auswerteeinrichtung 112 über das Übertragungssignal 126 als auch zur Erfassung der Feld-Impedanz über das Sendesignal 122 und das Empfangssignal 124 genutzt wird. Da herkömmliche Reifenüberwachungssysteme üblicherweise bereits einen Hochfrequenz-Pfad als Übertragungsstrecke aufweisen, erfordert der erfindungsgemäße Ansatz lediglich eine geringe Erweiterung bestehender Systeme. Ein spezieller Drucksensor ist nicht erforderlich.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird das in 1b gezeigte Übertragungssignal als Sendesignal genutzt. Ein reflektierter Anteil des Übertragungssignals wird dabei als Empfangssignal ausgewertet. 2a und 2b zeigen ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Reifenüberwachungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung. Entsprechend zu 1a zeigt 2a ein Rad 200. Das Rad 200 weist einen Reifen 202 auf, der auf einer Felge 204 montiert ist. Auf der Felge 204 ist eine Sensoreinrichtung 210 angeordnet, die mit einer Auswertungseinrichtung 212 über eine Übermittlungseinrichtung 214 gekoppelt ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Auswertungseinrichtung 212 ausgebildet, um neben einem Überwachungssignal 216, ein Reifendrucksignal 217 und ein Reifendrehsignal 218 zu erzeugen. Ein Hohlraum 220, der einem Innenraum des Reifens 202 entspricht, weist aufgrund einer Abflachung 221 eine Unsymmetrie auf.
  • Die Sensoreinrichtung 210 ist wiederum ausgebildet um eine charakteristische Feldimpedanz des Reifens 202 zu erfassen. Dazu ist die Sensoreinrichtung 210 ausgebildet um ein Sende signal 222 zu senden und ein reflektiertes Empfangssignal 224 zu empfangen.
  • Die Abflachung 221 des Reifens 202 ergibt sich daraus, daß der Reifen 202 aufgrund des Gewichtes des Rades 200 sowie des Fahrzeuges (nicht gezeigt) an der Stelle eingedrückt wird, an der er auf dem Boden aufliegt. Die Abflachung 221 hat eine Unsymmetrie des Hohlraums 220 und damit eine Unsymmetrie in der Feldverteilung im Reifen 202 zur Folge.
  • Beginnt das Rad 200 zu rotieren, so verändert sich fortlaufend eine Position der Abflachung 221 im Hohlraum 220 relativ zu der Sensoreinrichtung 210. Dadurch verändert sich fortlaufend eine von der Sensoreinrichtung 210 erfaßten Feldimpedanz des Reifens 202.
  • Desto kleiner ein Reifenluftdruck im Hohlraum 220 des Reifens 202 ist, desto stärker ist eine Abflachung 221 des Reifens und somit eine Verformung des Hohlraum-Resonators 220. Eine Abflachung 221 des Reifens 202 steht somit in einem direkten Verhältnis zum Luftdruck im Reifen 202. Einer Abflachung 221 kann wiederum eine charakteristische Feld-Impedanz zugeordnet werden. Diese charakteristische Feld-Impedanz ermöglicht damit einen Rückschluß auf den im Reifen 202 herrschenden Luftdruck.
  • 2b zeigt das Reifenüberwachungssystem aus 2a zu einem Zeitpunkt in dem sich das Rad 200 in einer Stellung befindet, in dem sieh die Sensoreinrichtung 210 gegenüber der Abflachuqng 221 des Reifens 202 befindet. Ein Sendesignal 222 und ein Empfangssignal 224' stellen wiederum nur eine idealisierte Darstellung der Feldverteilung im Reifen 202 dar. Dennoch ist ersichtlich, daß das Sendesignal 222' aufgrund der Abflachung 221 erheblich schneller von dem Reifen 202 reflektiert wird als das Sendesignal 222 in 2a. Die von der Sensoreinrichtung 220 erfaßten Feld-Impedanz des Reifens 202, an den in 2a und 2b gezeigten unterschiedlichen Rotationspositionen des Rades 200, unterscheidet sich somit.
  • Die Auswertungseinrichtung 212 ist wiederum ausgebildet um die von der Sensoreinrichtung 210 erfaßten Impedanzwerte zu empfangen und auszuwerten. Vorzugsweise werden während eines kompletten Reifenumlaufs mehrere Feldimpedanzwerte erfasst. Die Auswertungseinrichtung 212 ist entweder ausgebildet, um aus den von einem gesamten Radumlauf übermittelten Impedanzwerten eine Gesamt-Impedanz-Charakteristik des Reifens zu erstellen oder denjenigen Impedanzwert auszufiltern, der einer Impedanz an der in 2 gezeigten Position der Sensoreinrichtung 210, gegenüber der Abflachung 221, entspricht.
  • Um eine Luftdruckänderung in dem Rad 200 zu erkennen, ist die Auswertungseinrichtung 212 ausgebildet, um entsprechende Impedanzwerte von aufeinanderfolgenden Raddrehungen oder aufeinanderfolgende Gesamt-Impedanz-Charakteristiken zu vergleichen. Ändern sich die Werte während aufeinanderfolgender Radumdrehungen, so deutet dies auf eine Veränderung der Abflachung 221 und damit auf eine Änderung des Reifenluftdrucks hin. Überschreitet die festgestellte Luftdruckänderungen einen bestimmten Toleranzwert, so stellt die Auswertungseinrichtung 212 über das Reifendrucksignal 217 einen entsprechenden Warnhinweis bereit.
  • Alternativ kann die Auswertungseinrichtung 212 eine Zuordnungsvorschrift aufweisen, die es ermöglicht den Impedanzwerten einen zugehörigen Reifenluftdruck zuzuordnen. Die Zuordnungsvorschrift wird dabei speziell für den in diesem Ausführungsbeispiel verwendeten Reifen 202 erstellt. Die Zuordnungsvorschrift ermöglicht es der Auswertungseinrichtung 212 aufgrund der von der Sensoreinrichtung 220 übermittelten Impedanzwerten, den im Reifen 202 herrschenden Luftdruck zu bestimmen und über das Reifendrucksignal 217 bereitzustellen.
  • Um eine Gesamt-Impedanz-Charakteristik des Reifens 202 zu erstellen, oder um sicherzustellen, daß eine Impedanz an der in 2b gezeigten Position des Rades 200 erfaßt wird, ist es notwendig eine Vielzahl von Impedanzmessungen während eines kompletten Radumlaufes durchzuführen. Solche Messungen und die dazugehörige Übertragung der Meßwerte an die Auswertungseinrichtung 212 haben einen erhöhten Energieverbrauch zur Folge. Deshalb ist es sinnvoll, Messungen nur dann durchzuführen, wenn das Fahrzeug in Bewegung ist und das Rad 200 rotiert.
  • In diesem Ausführungsbeispiel ist die Auswertungseinrichtung 212 ferner ausgebildet, um eine Rotation des Rades 200 zu erfassen. Dazu vergleicht die Auswertungseinrichtung 212 zwei aufeinanderfolgende übermittelte Impedanzwerte. Ist das Rad im Stillstand, so ist die Feldverteilung im Rad relativ zu der Sensoreinrichtung 220 konstant und zwei aufeinanderfolgende Impedanzwerte unterscheiden sich nicht. Bei einer Rotation des Rades verändert sich die Feldverteilung über die Zeit und zwei aufeinanderfolgende Impedanzwerte unterscheiden sich. Da der Hohlraum 220 als Hohlraum-Resonator aufgefaßt werden kann, unterscheiden sich auch zwei Impedanzwerte, die an zwei von der Abflachung 221 weit entfernt liegenden Positionen erfasst wurden. Eine ermittelte Rotation des Rades 202 stellt die Auswertungseinrichtung in diesem Ausführungsbeispiel über das Reifendrehsignal 218 bereit.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel befindet sich ein für eine Auswertung einer Rotation des Rades zuständige Komponente der Auswertungseinrichtung innerhalb des Rades. Dies hat den Vorteil, daß während eines Stillstandes des Fahrzeuges keine Informationen von der Sensoreinrichtung an die Auswertungseinrichtung übermittelt werden müssen. Damit wird der Energieverbrauch der im Rad angeordneten Komponenten des Reifenüberwachungssystems reduziert. Wird eine Rotation des Rades festgestellt, so wird einerseits die Übermittlung von Daten an die Auswertungseinrichtung aktiviert und andererseits eine Erfassungsrate der Sensoreinrichtung erhöht. Während eines Stillstandes des Fahrzeuges ist es ausreichend, alle 5 Sekunden einen Impedanzwert zu erfassen. Beträgt ein Stromverbrauch der in dem Rad angeordneten Komponenten des Reifenüberwachungssystems 10 mA so ergibt sich ein mittlerer Stromverbrauch bei einer Meßdauer von einer Millisekunde von 2 μA.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Auswerteeinrichtung ausgebildet um eine Fahrzeuggeschwindigkeit zu bestimmen. Dazu wird eine Zeitdauer ausgewertet, die das Rad für eine komplette Umdrehung benötigt. Eine Umdrehung wird wiederum aus einem Vergleich der erfassten Impedanzwerte bestimmt. Die Fahrzeuggeschwindigkeit kann über das Reifendrehsignal bereitgestellt werden. Eine Erfassung der Radrotationsgeschwindigkeit ermöglicht eine geschwindigkeitsabhängige Anpassung der Impedanz-Erfassungshäufigkeit der Sensoreinrichtung.
  • 3 zeigt eine Felge 304 eines Autos auf die ein Reifen (nicht gezeigt) montiert wird. Eine Sensoreinrichtung 310 gemäß der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise wie in 3 gezeigt auf der Felge 304 angeordnet.
  • Je nach Ausführung der Felge und des Reifens ist auch eine beliebig andersartige Anordnung der Sensoreinrichtung innerhalb des Rades möglich, die eine Erfassung der Feld-Impedanz ermöglicht.
  • Obwohl oben bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung näher erläutert wurden, ist offensichtlich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Insbesondere findet die vorliegende Erfindung auch Anwendung auf andere Systeme in denen eine Druckänderung eine Verformung von Systemkomponenten hervorruft. Die Überwachung einer Verformung ist nicht auf eine Nutzung von Hochfrequenz-Signalen beschränkt. Beispielsweise können auch Ultraschalltechniken oder Infrarottechniken angewandt werden.
  • Ferner beschränkt sich der erfindungsgemäße Ansatz nicht auf die Überwachung eines Gasdruckes, sondern es kann jede Art von Druck überwacht werden, dessen Änderung eine Verformung einer zu überwachenden Komponente hervorruft. Die Sensoreinrichtung und die dazugehörige Auswertungseinrichtung können sowohl drahtlos als auch drahtgebunden miteinander gekoppelt sein.
  • 100
    Rad
    102
    Reifen
    104
    Felge
    110
    Sensoreinrichtung
    112
    Auswertungseinrichtung
    114
    Übermittlungseinrichtung
    116
    Überwachungssignal
    120
    Hohlraum
    122
    Sendesignal
    124
    Empfangssignal
    126
    Übertragungssignal
    200
    Rad
    202
    Reifen
    204
    Felge
    210
    Sensoreinrichtung
    212
    Auswerteeinrichtung
    214
    Übermittlungseinrichtung
    216
    Überwachungssignal
    217
    Reifendrucksignal
    218
    Reifendrehsignal
    220
    Hohlraum
    221
    Abflachung
    222
    Sendesignal
    224
    Empfangssignal
    222'
    Sendesignal
    224'
    Empfangssignal

Claims (13)

  1. Reifenüberwachungssystem mit folgenden Merkmalen: einer Sensoreinrichtung (110; 210; 310), die im Inneren eines Reifens (102; 202) angeordnet ist, zum Erfassen einer Feld-Impedanz des als Hohlraumresonator fungierenden Inneren des Reifens, über ein Hochfrequenz-Sendesignal (122) und ein Hochfrequenz-Empfangssignal (124), wobei die Sensoreinrichtung eine Sendeeinrichtung zum Senden des Hochfrequenz-Sendesignals (122) und eine Empfangseinrichtung zum Empfangen des reflektierten Hochfrequenz-Empfangssignals (124) aufweist, und wobei das Hochfrequenz-Sendesignal (122) das Innere des Reifens ausleuchtet und sich eine charakteristische Feldverteilung im Inneren des Reifens ausbildet; und einer Auswertungseinrichtung (112; 212) zum Auswerten der erfassten Feld-Impedanz und zum Erzeugen eines Überwachungssignals (116; 216, 217, 218) abhängig von der erfaßten Feld-Impedanz, wobei das Überwachungssignal einen Rückschluß auf eine Verformung des Reifens ermöglicht.
  2. Reifenüberwachungssystem gemäß Anspruch 1, wobei die Feldverteilung ein elektromagnetisches Hochfrequenz-Feld ist.
  3. Reifenüberwachungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Sensoreinrichtung (110; 210) ferner einen, mit einer Antenne zum Abstrahlen des Hochfrequenz-Sendesignals (122) gekoppelten Leistungsverstärker aufweist, wobei sich das reflektierten Hochfrequenz-Empfangssignals (124) mit dem abgestrahlten Hochfrequenz-Sendesignal überlagert und einen Stromverbrauch des Leistungsverstärkers einstellt, und wobei eine Auswertung des Stromverbrauchs die Bestimmung der Feld-Impedanz ermöglicht.
  4. Reifenüberwachungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erfasste Feld-Impedanz von einer Verformung des Reifens abhängt und wobei das Überwachungssignal (216) proportional zu einer Verformung (221) des Reifens (202) ist.
  5. Reifenüberwachungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Überwachungssignal eine, einem kompletten Umlauf des Rades entsprechende Gesamt-Impedanz-Charakteristik des Reifens darstellt.
  6. Reifenüberwachungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Auswertungseinrichtung (212) eine Zuordnungsvorschrift zum Zuordnen des Überwachungssignal (216) zu einem Reifendruck aufweist und ausgebildet ist, um ein Reifendrucksignal (217) abhängig von dem Überwachungssignal und der Zuordnungsvorschrift zu erzeugen.
  7. Reifenüberwachungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Auswertungseinrichtung (212) ausgebildet ist, zum Vergleichen aufeinanderfolgender Überwachungssignale (216) und zum Erzeugen eines Reifendrehsignals (218) abhängig von dem Vergleich.
  8. Reifenüberwachungssystem gemäß Anspruch 7, wobei die Sensoreinrichtung (110; 210; 310) eine Steuereinrichtung zum Einstellen einer Erfassungshäufigkeit des Feldes, abhängig von dem Reifendrehsignal (218) aufweist.
  9. Reifeüberwachungssystem gemäß Anspruch 7, wobei der Reifen (102; 202) Teil eines Fahrzeuges ist und das Reifendrehsignal eine Fahrzeuggeschwindigkeit darstellt.
  10. Reifenüberwachungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Auswertungseinrichtung (112; 212) drahtlos über ein Übertragungssignal (126) zum Übertragen von Feld-Impedanzinformationen mit der Sensoreinrichtung (110; 210; 310) gekoppelt ist.
  11. Reifenüberwachungssystem gemäß Anspruch 10, wobei das Übertragungssignal (126) dem Sendesignal (122) entspricht.
  12. Reifenüberwachungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Reifen (102; 202) auf einer Felge (104; 204; 304) montiert ist und wobei die Sensoreinrichtung (110; 210; 310) auf der Felge angeordnet ist.
  13. Verfahren zum Überwachen eines Reifens mit folgenden Schritten: Erfassen einer Feld-Impedanz des als Hohlraumresonator fungierenden Inneren des Reifens, über ein Hochfrequenz-Sendesignal (122) und ein Hochfrequenz-Empfangssignal (124), durch ein Ausleuchten des Inneren des Reifens und Ausbilden einer charakteristische Feldverteilung im Inneren des Reifens durch das Hochfrequenz-Sendesignal, und durch ein Empfangen eines reflektierten Hochfrequenz-Empfangssignals (124); und Auswerten der erfassten Feld-Impedanz und Erzeugen eines Überwachungssignals abhängig von der erfaßten Feld-Impedanz, wobei das Überwachungssignal einen Rückschluß auf eine Verformung des Reifens ermöglicht.
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