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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Reifensensorsystem, in
dem die Ausgabe eines in den Reifen eines Kraftfahrzeugs angeordneten Sensors
oder ähnliches
auf der Fahrzeugkarosserieseite verwendet werden kann, und auf einen
dafür verwendeten
Reifen.
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Hintergrundtechnik
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Es
gibt in den letzten Jahren eine Entwicklung in den Vereinigten Staaten,
die anordnet, daß ein
Reifenluftdrucküberwachungssystem
in Kraftfahrzeugen montiert werden soll. Herkömmlicherweise gibt es Systeme,
die aufgrund der Verwendung einer akustischen Oberflächenwellenvorrichtung
(SAW) als ein Verfahren zum direkten Messen des Luftdrucks eines
Reifens keine Batterie erfordern.
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Ein
RFID-(Funkerkennungs-)Verfahren ist bekannt, in dem eine drahtlose
Verbindung zwischen einem reifenmontierten Drucksensor und einer
Steuerung bzw. Regelung auf der Fahrzeugkarosserie bereitgestellt
wird und die beiden miteinander elektromagnetisch gekoppelt werden.
In einem Aufbau, der dieses RFID-Verfahren verwendet, ist ein RFID-Transponder
(RF-Schild bzw. RF-Etikett),
der einen Reifendrucksensor enthält,
in dem Innenraum des Reifens angeordnet, und eine Lese-/Schreibeinrichtung
ist auf der Fahrzeugkarosserie angeordnet.
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Offenbarung der Erfindung
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Durch die Erfindung zu lösendes Problem
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Gummi
oder ein anderes Material, das einen Reifen bildet, ist zwischen
dem RFID-Transponder in dem Reifen und der Lese-/Schreibeinrichtung
auf der Fahrzeugkarosserie vorhanden. Aus diesem Grund wird die
wechselseitige elektromagnetische Kopplung zwischen dem RFID-Transponder
und der Lese-/Schreibeinrichtung geschwächt, und dies kann ein Hindernis
werden, wenn die Ausgangsergebnisse des Sensors in dem Reifen auf
der Fahrzeugkarosserie empfangen werden. Andererseits nimmt der
Leistungsverbrauch zu, wenn die Übertragungsausgabe des
RFID-Transponders zunimmt.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die vorstehend dargelegten
Probleme zu lösen und
ein Reifensensorsystem und einen Reifen zur Verfügung zu stellen, die ermöglichen,
daß die
Ausgabe eines Sensors in einem Reifen mit niedrigem Leistungsverbrauch
und hoher Empfindlichkeit bestimmt wird.
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Einrichtung zum Lösen des Problems
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Das
Reifensensorsystem der vorliegenden Erfindung ist ein System, in
dem eine in einer Fahrzeugkarosserie angeordnete Steuer- bzw. Regelungseinheit
und eine Sensoreinheit, die im Inneren eines an der Fahrzeugkarosserie
befestigten Reifens angeordnet ist, drahtlos verbunden sind, dadurch
gekennzeichnet, daß es
umfaßt:
eine in das Material, das den Reifen bildet, eingebettete Verstärkungsantenne;
wobei die Steuer- bzw. Regelungseinheit ein elektromagnetisches Übertragungsfeld
erzeugt, das sich mit der Zeit ändert,
und von der Sensoreinheit erzeugte elektromagnetische Feldfluktuationen
abtastet; wobei die Sensoreinheit einen Sensor zum Messen eines
vordefinierten Zielwerts in dem Reifen, eine Antwortschaltung zum
Erzeugen eines Übertragungswechselstroms,
der entsprechend der Ausgabe des Sensors moduliert wird, und eine
Primärspulenantenne
bzw. primäre
Spulenantenne zum Erzeugen elektromagnetischer Feldfluktuationen
auf der Basis des Übertragungswechselstroms
hat; und die Verstärkungsantenne
eine sekundäre
Spulenantenne ist, die in einer Weise angeordnet ist, die die elektromagnetische
Kopplung mit der primären
Spulenantenne ermöglicht.
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Ein
anderes Reifensensorsystem der vorliegenden Erfindung ist ein System,
in dem eine in einer Fahrzeugkarosserie angeordnete Steuer- bzw.
Regelungseinheit und eine Sensoreinheit, die im Inneren eines an
der Fahrzeugkarosserie befestigten Reifens angeordnet ist, drahtlos
verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß es umfaßt: eine Vielzahl von in das
Material, das den Reifen bildet, eingebetteten Verstärkungsantennen;
wobei die Steuer- bzw. Regelungseinheit ein elektromagnetisches Übertragungsfeld
erzeugt, das sich mit der Zeit ändert,
und von der Sensoreinheit erzeugte elektromagnetische Feldfluktuationen
abtastet; wobei die Sensoreinheit einen Sensor zum Messen eines
vordefinierten Zielwerts in dem Reifen, eine Antwortschaltung zum
Erzeugen eines Übertragungswechselstroms,
der entsprechend der Ausgabe des Sensors moduliert wird, und eine
Primärspulenantenne
bzw. primäre
Spulenantenne zum Erzeugen elektromagnetischer Feldfluktuationen
auf der Basis des Übertragungswechselstroms
hat; die Vielzahl von Verstärkungsantennen
sekundäre
Spulenantennen bildet, die entlang des Reifenumfangs angeordnet
sind, während
sie nacheinander über
eine Magnetkopplung miteinander verbunden sind; und zumindest eine
der Verstärkungsantennen
direkt mit der primären
Spulenantenne magnetisch gekoppelt werden kann.
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In
einem anderen Reifensensorsystem der vorliegenden Erfindung ist
die Vielzahl von Verstärkungsantennen
um den ganzen Reifenumfang angeordnet.
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In
einem anderen Reifensensorsystem der vorliegenden Erfindung haben
die Verstärkungsantennen
wesentliche Resonanzeigenschaften, die der Fluktuationsfrequenz
des elektromagnetischen Felds entsprechen.
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Ein
bevorzugter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Reifensensorsystem,
in dem die Primärspulenantenne
bzw. primäre
Spulenantenne die Variation in dem elektromagnetischen Feld in Antriebsleistung
für die
Sensoreinheit umwandelt.
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Ein
bevorzugter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Reifenssensorsystem,
in dem der Sensor ein Reifendrucksensor zum Messen des Luftdrucks
in dem Reifen ist.
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Der
Reifen der vorliegenden Erfindung ist einer, in dem eine Sensoreinheit
zum Erzeugen elektromagnetischer Feldfluktuationen entsprechend
einem elektromagnetischen Übertragungsfeld
von außen
in dem Raum im Inneren des Reifens angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,
daß er
umfaßt:
eine in das Material, das den Reifen bildet, eingebettete Verstärkungsantenne;
wobei die Sensoreinheit einen Sensor zum Messen eines vordefinierten
Zielwerts in dem Reifen umfaßt;
eine Antwortschaltung zum Erzeugen eines Übertragungswechselstroms, der
entsprechend der Ausgabe des Sensors moduliert wird; und Primärspulenantenne
bzw. eine primäre
Spulenantenne zum Erzeugen elektromagnetischer Feldfluktuationen
auf der Basis des Übertragungswechselstroms;
und die Verstärkungsantenne,
die eine sekundäre
Spulenantenne ist, die in einer Weise angeordnet ist, die die elektromagnetische
Kopplung mit der primären
Spulenantenne ermöglicht.
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Ein
anderer Reifen der vorliegenden Erfindung ist einer, in dem in dem
Raum im Inneren [des Reifens] eine Sensoreinheit zum Erzeugen elektromagnetischer
Feldfluktuationen entsprechend einem elektromagnetischen Übertragungsfeld
von außen angeordnet
ist, dadurch gekennzeichnet, daß er
umfaßt:
eine Vielzahl von in das Material, das den Reifen bildet, eingebetteten
Verstärkungsantennen;
wobei die Sensoreinheit einen Sensor zum Messen eines vordefinierten
Zielwerts in dem Reifen umfaßt,
eine Antwortschaltung zum Erzeugen eines Übertragungswechselstroms, der
entsprechend der Ausgabe des Sensors moduliert wird, und eine Primärspulenantenne
bzw. primäre
Spulenantenne zum Erzeugen elektromagnetischer Feldfluktuationen
auf der Basis des Übertragungswechselstroms;
die Vielzahl von Verstärkungsantennen,
die sekundäre
Spulenantennen bildet, die entlang des Reifenumfangs angeordnet
sind, während
sie nacheinander über
eine Magnetkopplung miteinander verbunden sind; und zumindest eine
der Verstärkungsantennen
direkt mit der primären
Spulenantenne magnetisch gekoppelt werden kann.
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In
einem anderen Reifen der vorliegenden Erfindung ist die Vielzahl
von Verstärkungsantennen um
den ganzen Reifenumfang angeordnet.
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In
einem anderen Reifen der vorliegenden Erfindung haben die Verstärkungsantennen
wesentliche Resonanzeigenschaften, die der Fluktuationsfrequenz
des elektromagnetischen Felds entsprechen.
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Ein
bevorzugter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Reifen, in
dem die Primärspulenantenne
bzw. primäre
Spulenantenne die Variation in dem elektromagnetischen Feld in Antriebsleistung
für die Sensoreinheit
umwandelt.
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Ein
bevorzugter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Reifen, in
dem der Sensor ein Reifendrucksensor zum Messen des Luftdrucks in
dem Reifen ist.
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Ergebnis der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Verstärkungsantenne
innerhalb von Bestandteilelementen des Reifens eingebettet, die
zwischen der Steuer- bzw. Regelungseinheit auf der Fahrzeugkarosserie
und der Sensoreinheit im Inneren des Reifens vorhanden sind. Die
Verstärkungsantenne
ist innerhalb der elektromagnetischen Feldfluktuationen zwischen
der Sensoreinheit und der Sensorsteuer- bzw. Regelungseinheit angeordnet
und verringert die Dämpfung
der elektromagnetischen Feldfluktuationen, die zwischen den zwei
Einheiten übertragen werden.
Daher kann ein Reifensensorsystem erzielt werden, das die Ausgabe
des Sensors in dem Reifen bestimmen kann.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Ansicht, die den allgemeinen Aufbau eines Reifendruckbestimmungssystems
gemäß den Ausbildungen
zeigt;
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2 ist
ein schematisches Diagramm, das den Aufbau des Reifens eines Kraftfahrzeugs
und die Nachbarschaft des Reifens gemäß den Ausbildungen zeigt;
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3 ist
eine schematische Seitenansicht des Reifens in dem Aufbaubeispiel
1, das sich auf die Ausbildungen bezieht;
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4 ist
ein schematisches Schaltbild einer Sensoreinheit und der Sensorsteuer-
bzw. Regelungseinheit in den Ausbildungen;
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5 ist
ein schematisches Diagramm, das die Änderung der Ausgangsspannung
Vs einer LC-Resonanzschaltung, die aus der Spule Ls und der Kapazität Cs zusammengesetzt
ist, in Bezug auf den Luftdruck P des Reifens zeigt; und
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6 ist
ein schematisches Diagramm, das den Reifen zeigt, wie er von der
Seite des Aufbaubeispiels 2, das sich auf die Ausbildungen bezieht,
gesehen wird.
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Beste Art der Ausführung der Erfindung
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Beispiele
(auf die hier nachstehend als „Ausbildungen" Bezug genommen wird)
der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezug auf die Zeichnungen
beschrieben.
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1 ist
ein schematisches Diagramm, das den allgemeinen Aufbau eines Reifendruckbestimmungssystems
zum Bestimmen des Reifenluftdrucks eines Kraftfahrzeugs oder eines
anderen Fahrzeugs zeigt. Das vorliegende System ist zusammengesetzt aus:
einer (nicht gezeigten) Verstärkungsantenne und
einer Sensoreinheit 6, die auf jedem Reifen 4 eines
Kraftfahrzeugs 2 montiert ist, und einer Sensorsteuer-
bzw. Regelungseinheit 10, die in einer Position in der
Nähe [jedes]
Reifens 4 der Fahrzeugkarosserie 8 montiert ist.
Die Sensoreinheiten 6 und die Sensorsteuer- bzw. Regelungseinheiten 10 sind drahtlos
verbunden. Die Sensoreinheit 6 bestimmt den Luftdruck eines
montierten Reifens und überträgt die Daten.
Die Sensorsteuer- bzw. Regelungseinheit 10 bestimmt die
von den Sensoreinheiten 6 übertragenen Daten und benachrichtigt
z.B. das elektronische Steuergerät
(ECU) oder eine andere Fahrzeugsteuer- bzw. Regelungseinheit 12.
Die Fahrzeugsteuer- bzw. Regelungseinheit 12 kann den Betrieb
des Fahrzeugs z.B. entsprechend dem Reifenluftdruck steuern bzw.
regeln und die Meßergebnisse
des Reifenluftdrucks auf einer Anzeigevorrichtung 14 anzeigen,
um den Fahrer zu benachrichtigen.
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2 ist
ein schematisches Diagramm, das den Aufbau des Reifens 4 eines
Kraftfahrzeugs 2 und die Nachbarschaft des Reifens zeigt,
und das Diagramm zeigt einen Querschnitt orthogonal zu der Achse
entlang der Längsrichtung
des Fahrzeugkörpers 8.
Die Sensoreinheit 6 ist auf der Innenfläche des Reifens 4 montiert,
der auf einem Rad 16 montiert ist. Zum Beispiel ist die
Sensoreinheit 6 auf der Innenfläche des Seitenabschnitts des
Reifens montiert, und eine Verstärkungsantenne 18 ist
im Inneren des seitlichen Oberflächenmaterials
des Reifens 4 montiert, auf dem die Sensoreinheit 6 montiert
ist. Die Verstärkungsantenne 18 ist
im wesentlichen eine Spule, und eine der Apperturebenen bzw. Öffnungsebenen
ist der Sensoreinheit 6 zugewandt angeordnet. Die Sensorsteuer-
bzw. Regelungseinheit 10 ist in der Fahrzeugkarosserie 8 in
einer Position angeordnet, die der Seitenfläche des Reifens 4 in
einem montierten Zustand auf der Fahrzeugkarosserie 8 zugewandt ist.
Wenn sich der Reifen 4 dreht und die Sensoreinheit 6 der
Sensorsteuer- bzw. Regelungseinheit 10 nähert, werden
elektromagnetische Feldfluktuationen zwischen den zwei Bestandteilen übertragen.
Die Verstärkungsantenne 18 wird
mit einer derartigen Zeitsteuerung zwischen die Sensoreinheit 6 und
die Sensorsteuer- bzw. Regelungseinheit 10 gebracht und
wirkt so, daß die
Dämpfung
der elektromagnetischen Feldfluktuationen verringert wird.
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3 ist
eine schematische Seitenansicht eines Beispiels des Reifens 4.
In dem in 3 gezeigten Beispiel sind die
Sensoreinheit 6 und die Verstärkungsantenne 18 derart
angeordnet, daß sie
sich auf dem Umfang, z.B. an einer einzigen Stelle des Reifens 4 gegenseitig überlappen.
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4 ist
ein schematisches Schaltbild der Sensoreinheit 6, der Verstärkungsantenne 18 und der
Sensorsteuer- bzw. Regelungseinheit 10. Die Sensorsteuer-
bzw. Regelungseinheit 10 ist aus einer Spule L1 und einem
Operationsverstärker
A1 zusammengesetzt. Der Operationsverstärker A1 ist derart konfiguriert,
daß der
Verstärkerausgang
und einer der Eingangsanschlüsse über die
Spule L1 verbunden sind, und der Verstärker entsprechend dem Takt mit
der Frequenz f0, der an den anderen seiner Eingangsschlüsse zugeführt wird,
Wechselstrom mit einer Frequenz f0 in der Spule L1 erzeugt. Die
Spule L1 bestimmt von der Sensoreinheit 6 erzeugte Magnetfeldfluktuationen
und wandelt die Fluktuationen in Spannung um. Insbesondere werden
die Spannungsvariationen mit der Frequenz f0, die von dem Operationsverstärker A1
an die Spule L1 zugeführt werden,
entsprechend den von der Sensoreinheit 6 gesendeten Daten
amplitudenmoduliert. Zum Beispiel wird die Spannung des Ausgangsanschlusses des
Operationsverstärkers
A1 als die Ausgangsspannung der Spule L1 ausgegeben. Die Sensorsteuer-
bzw. Regelungseinheit 10 erfaßt Spannungsvariationen des
Ausgangsanschlusses des Operationsverstärkers A1, extrahiert von der
Sensoreinheit 6 gesendete Daten und übergibt die Daten an die Fahrzeugsteuer-
bzw. Regelungseinheit 12.
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Mit
diesem System können
die elektromagnetische Kopplung der Sensorsteuer- bzw. Regelungseinheit 10 und
der Sensoreinheit 6 über
die Verstärkungsantenne 18 verstärkt werden,
wenn die zwei Einheiten in nächste
Nähe kommen.
Mit anderen Worten stellt die Verstärkerantenne 18 eine Weiterleitung
zwischen der Sensoreinheit 6 und der Sensorsteuer- bzw.
Regelungseinheit 10 bereit, und die Dämpfung der elektromagnetischen
Feldfluktuationen, die durch den Abstand oder das Medium zwischen
den zwei Einheiten, insbesondere der Wandfläche des Reifens 4,
verursacht wird, kann verringert werden. In dem vorliegenden System
wird dieses Verfahren verwendet, um eine vorteilhafte drahtlose Verbindung
zwischen der Sensoreinheit 6 und der Sensorsteuer- bzw.
Regelungseinheit 10 zu implementieren.
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Die
Verstärkungsantenne 18 ist
aus einer Spule als dem Hauptbestandteil zusammengesetzt, und die
Spule L2 der Sensoreinheit 6 ist derart angeordnet, daß eine magnetische
Kopplung gebildet wird. Zum Beispiel bilden die zwei Spulen eine
gute magnetische Kopplung, wenn die Flächen der zwei Spulen derart
angeordnet sind, daß sie
einander zugewandt sind. Die Verstärkungsantenne 18 hat
wesentliche Resonanzeigenschaften, die der Impedanz- und Kapazitätskomponente
der Verstärkungsantennenspule
entsprechen. Die wesentlichen Resonanzeigenschaften werden unter
Berücksichtigung der
Frequenz der elektromagnetischen Feldfluktuationen festgelegt, die
von der Spule L1 der Sensorsteuer- bzw. Regelungseinheit 10 erzeugt
werden. Insbesondere werden Schaltungskonstanten, wie etwa die Größe und Anzahl
der Windungen der Spule der Verstärkungsantenne 18,
derart festgelegt, daß die
Verstärkungsantenne 18 mit
den von der Sensorsteuer- bzw. Regelungseinheit 10 erzeugten
elektromagnetischen Feldfluktuationen mit einer Frequenz f0 mitschwingen
kann. Die Verstärkungsantenne 18 erzeugt
eine Resonanzerscheinung bei der Frequenzkomponente f0, die von
der Sensorsteuer- bzw. Regelungseinheit 10 erzeugt wird,
wodurch die Frequenzkomponente f0 wirksam an die Spule L2 übertragen
wird, die magnetisch mit der Verstärkungsantenne 18 koppelt.
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In
der Sensoreinheit 6 ist ein Kondensator C1 parallel zu
der Spule L2 verbunden, und die Spule L2 und der Kondensator C1
bilden eine parallele LC-Resonanzschaltung.
Die Kapazität
des Kondensators C1 ist derart festgelegt, daß die Resonanzfrequenz der
parallelen LC-Resonanzschaltung f0 ist. Der Aufbau der LC-Resonanzschaltung
ermöglicht der
Spule L2, einen Resonanzeffekt bei der Frequenzkomponente f0 zu
erzeugen, die von der Sensorsteuer- bzw.
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Regelungseinheit 10 in
dem äußeren elektromagnetischen
Wechselstromfeld erzeugt wird, und die Spannungsamplitude des zwischen
beiden Enden der Spule L2 erzeugten Wechselstroms zu verstärken. Einer
der Anschlüsse
der Spule L2 ist über
einen Widerstand R1 geerdet und mit einem später beschriebenen Transistor
Tr verbunden.
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Eine
Takterzeugungsschaltung 30, eine Pegelabtastschaltung 32 und
ein Betriebsstromkreis 34 sind mit dem anderen Anschluß der Spule
L2 verbunden.
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Die
Takterzeugungsschaltung 30 ist aus einer Diode D1, einem
Kondensator C2 und einem Taktgenerator 36 zusammengesetzt.
Ein Anschluß der
Diode D1 ist mit der Spule L2 verbunden, und der andere Anschluß ist mit
einem der Anschlüsse
des Kondensators C2 und mit dem Taktgenerator 36 verbunden.
Der andere Anschluß des
Kondensators C2 ist geerdet. Von der Spule L2 erzeugter Wechselstrom
wird an die Diode D1 zugeführt
und wird Halbwellen-gleichgerichtet und ausgegeben. Da der Kondensator
C2 eine relativ niedrige Kapazität
hat und die Glättungswirkung
des Kondensators C2 gering ist, wird ein von der Diode D1 ausgegebenes
Spannungssignal, das entsprechend der Frequenz f0 schwankt, in den
Taktgenerator 36 eingegeben. Der Taktgenerator 36 empfängt dieses
Spannungssignal als ein Referenzsignal und erzeugt entsprechend
seiner Periode ein Taktsignal und gibt es aus. Zum Beispiel gibt
der Taktgenerator 36 ein Taktsignal mit der gleichen Frequenz
f0 wie das Referenzsignal aus. Der Taktgenerator 36 kann
auch konfiguriert werden, um ein Taktsignal mit einer Frequenz auszugeben, das
durch Teilen des Referenzsignals erhalten wird.
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Die
Pegelabtastschaltung 32 ist aus einer Diode D2, einem Kondensator
C3, einer Referenzspannungsquelle 38 und einem Vergleicher 40 zusammengesetzt.
Ein Anschluß der
Diode D2 ist mit der Spule L2 verbunden, und der andere Anschluß ist mit einem
der Anschlüsse
des Kondensators C3 und dem Vergleicher 40 verbunden. Der
andere Anschluß des
Kondensators C3 ist geerdet. Von der Spule L2 erzeugter Wechselstrom
wird in die Diode D2 eingegeben und wird Halbwellen-gleichgerichtet
und ausgegeben. Der Kondensator C3 hat eine Kapazität, die ausreicht,
um die Fluktuationen einer relativ hohen Frequenz f0, z.B. einige
100 kHz bis einige 10 kHz, zu glätten.
Mit anderen Worten erfassen die Diode D2 und der Kondensator C3
Spannungssignale mit einer Frequenz f0, die in der Spule L2 erzeugt
werden, und ziehen die amplitudenmodulierte Komponente heraus. Als
ein Ergebnis werden Spannungsfluktuationen mit einer niedrigeren
Frequenz als der Frequenz f0, die in dem Ausgang der Diode D2 erscheinen,
aus dem Kondensator C3 herausgezogen, und dies wird in einen der
Anschlüsse
des Vergleichers 40 eingegeben. In dem vorliegenden System können derartige
Fluktuationen bei niedrigen Frequenzen durch periodische Änderungen
in der Positionsbeziehung der Sensoreinheit 6 und der Sensorsteuer-
bzw. Regelungseinheit 10 aufgrund der Drehung des Reifens 4,
auf dem die Sensoreinheit 6 montiert ist, erzeugt werden.
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Der
Vergleicher 40 vergleicht ein Spannungssignal Vsig von
dem Kondensator C3, das an einen seiner Anschlüsse eingegeben wird, und eine konstante
Spannung Vref, die von der Referenzspannungsquelle 38 an
dem anderen Anschluß eingegeben
wird, gibt eine H-Pegelspannung aus, die einem digitalen Wert von „1" entspricht, wenn
das Vsig auf der Schwellspannung Vref oder höher ist, und gibt eine L-Pegelspannung
aus, die einem digitalen Wert von „0" entspricht, wenn Vsig kleiner als Vref
ist. Die Ausgabe von dem Vergleicher 40 wird zum Übertragen
von Daten verwendet, die nur gesendet werden sollen, wenn die Sensoreinheit 6 sich
der Sensorsteuer- bzw. Regelungseinheit 10 innerhalb eines vorbestimmten
Abstands bzw. auf einen Wert innerhalb eines vorbestimmten Abstands
genähert
hat. Zu diesem Zweck wird die Spannung Vref der Referenzspannungsquelle 38 im
voraus basierend auf dem Wert von Vsig festgelegt, wenn sich die
Sensoreinheit 6 des Sensorsteuer- bzw. Regelungseinheit 10 genähert hat.
Die Referenzspannungsquelle 38 kann über eine Reglerschaltung oder ähnliches
konfiguriert werden.
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Der
Betriebsstromkreis 34 ist aus einer Diode D3 und einem
Kondensator C4 zusammengesetzt und versorgt mit Leistung, die für jeden
Teil der Sensoreinheit 6 erforderlich ist. Die Diode D3
ist zwischen den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen des Betriebsstromkreises 34 angeordnet,
und einer der Anschlüsse
des Kondensators C4 ist mit dem Ausgangsanschluß des Betriebsstromkreises 34 verbunden.
Der andere Anschluß des
Kondensators C4 ist geerdet. Der Eingangsanschluß des Betriebsstromkreises 34 ist
mit der Spule L2 verbunden. Die Diode D3 richtet den Wechselstrom
von der Spule L2 gleich, und der Kondensator C4 wird von der Ausgabe
der Diode D3 aufgeladen. Der Kondensator C4 ist aus einem Elektrolytkondensator
oder einem anderen Kondensator zusammengesetzt, der eine große Kapazität hat. Der
Kondensator C3 glättet
die Ausgabe der Diode D3 und richtet sie gleich und gibt den gleichgerichteten
Strom vom Betriebsstromkreis 34 aus.
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Die
Sensoreinheit 6 ist mit einem Reifendrucksensor 42 versehen,
der den Luftdruck eines Reifens bestimmt. Der Reifendrucksensor 42 ist
ein Kapazitätsreifendrucksensor
und ist ein Sensorelement, das die elektrische Kapazität Cs entsprechend dem
Reifendruck P ändert.
Die Kapazität
Cs des Reifendrucksensors 42 und die Spule Ls bilden zusammen
eine parallele LC-Resonanzschaltung.
Die Spule Ls ist mit der Spule Le transformatorgekoppelt. Die Spule
Le empfängt
als Eingabe mittels einer Pufferschaltung 44 den von dem
Taktgenerator 36 erzeugten Takt.
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5 ist
eine schematische Kurve, welche die Änderung der Ausgangsspannung
Vs einer LC-Resonanzschaltung, die aus der Spule Ls und der Kapazität Cs zusammengesetzt
ist, in Bezug auf den Luftdruck P des Reifens zeigt. Die LC-Resonanzschaltung
ist so aufgebaut, daß sie
bei der Frequenz des Ausgangstakts des Taktgenerators 36 mitschwingt
und bewirkt, daß die
Spannung Vs bei dem Referenzreifendruck P0 ein Maximum in Bezug
auf den Wert der Kapazität
Cs erreicht. Die Spannung Vs nimmt ab, wenn der Luftdruck P zum
Referenzreifendruck P0 einen Versatz aufweist. Zum Beispiel kann eine
Konfiguration übernommen
werden, bei welcher der Referenzreifendruck P0 auf den Mittelwert
eines Reifendruckbereichs festgelegt wird, der für normal erachtet wird, und
die Fahrzeugsteuer- bzw. Regelungseinheit 12 wird als normal
betrachtet, wenn die Spannung Vs auf einem vordefinierten Schwellwert oder
darüber
ist.
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Die
Sensoreinheit 6 kann mit einem Temperatursensor 46 und
einem Speicher 48 versehen sein.
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Die
Ausgangsspannung Vs der LC-Resonanzschaltung und die Ausgangsspannung
des Temperatursensors 46 werden in eine A/D-(Analog-Digital-)Umwandlungsschaltung 50 eingegeben.
Die A/D-Umwandlungsschaltung 50 wandelt diese analogen
Eingangssignale in digitale Daten um. Die A/D-Umwandlungsschaltung 50 wird
mit Antriebsleistung von dem Betriebsstromkreis 34 versorgt
und kann so konfiguriert sein, daß sie den Ausgangstakt des
Taktgenerators 36 in der A/D-Umwandlungsverarbeitung verwendet.
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Die
Art und das Herstellungsdatum des Reifens und andere Informationen,
die den Reifen betreffen, auf dem die Sensoreinheit 6 montiert
ist, werden im voraus in dem Speicher 48 gespeichert.
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Die Übertragungsdatenerzeugungsschaltung 52 liest
die Informationen aus dem Speicher 48 und erzeugt Übertragungsdaten,
die in einem vordefinierten Format gespeichert werden. Diese Daten sind
aus Daten zusammengesetzt, welche die Information bzw. Informationen
ausdrücken,
und Daten, die von der A/D-Umwandlungsschaltung 50 ausgegeben
werden. Die Übertragungsdatenerzeugungsschaltung 52 schaltet
entsprechend der Bitfolge, welche die Übertragungsdaten bildet, zwischen
einem H-Pegel und einem L-Pegel
um.
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Die
Ausgabe der Übertragungsdatenerzeugungsschaltung 52 wird über eine
Pufferschaltung 54 in einen der Anschlüsse eines UND-Gatters 54 eingegeben.
Die Ausgabe der Pegelabtastschaltung 32 wird in den anderen
Anschluß des
UND-Gatters 56 eingegeben. Das UND-Gatter 56 ermöglicht,
daß Übertragungsdaten,
die Reifendruckdaten und ähnliches
enthalten, nur durchgehen, wenn die Ausgabe der Pegelabtastschaltung 32 auf
einem H-Pegel ist.
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Die
Ausgabe des UND-Gatters 56 wird an ein Gate eines Transistors
Tr übergeben.
Zum Beispiel wird der Transistor Tr eingeschaltet, wenn die Ausgabe
des UND-Gatters 56 auf einem H-Pegel ist, und die Spule
L2 wird über
den Transistor Tr geerdet. Andererseits wird der Transistor Tr ausgeschaltet, wenn
die Ausgabe des UND-Gatters 56 auf einem L-Pegel ist, und
die Spule L2 wird über
den Widerstand R1 geerdet. Mit dieser Konfiguration wird die Impedanz der
Spule L2, wenn der Transistor Tr ein ist, stärker verringert als wenn der
Transistor Tr aus ist.
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Die
Variation der Impedanz der Spule L2 bewirkt Fluktuationen in dem
elektromagnetischen Feld, das die Spule L2 und die Verstärkungsantenne 18 koppelt,
bewirkt Fluktuationen in dem elektromagnetischen Feld, das die Verstärkungsantenne 18 und die
Spule L1 koppelt, und beeinflußt
die Spannung zwischen den Anschlüssen
der Spule L1, die näher an
der Sensorsteuer- bzw. Regelungseinheit 10 ist. Insbesondere
kann die Sensorsteuer- bzw. Regelungseinheit mit Hilfe der Spule
L1 die Fluktuationen in dem elektromagnetischen Feld, die von der
Sensoreinheit 6 entsprechend den Übertragungsdaten erzeugt werden,
als Spannungsvariation abtasten. Die Sensorsteuer- bzw. Regelungseinheit 10 stellt
die Übertragungsdaten
von der Sensoreinheit 6 wieder her, indem sie die auf dem
Träger
mit der Frequenz f0 überlagerte
Spannungsänderung
erfaßt,
und gibt das Ergebnis an die Fahrzeugsteuerungs- bzw. Regelungseinheit 12 aus.
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In
dem vorstehend beschriebenen Aufbau ist eine einzige Verstärkungsantenne 18 in
einer Position bereitgestellt, die der Sensoreinheit 6 entspricht. Es
ist jedoch auch ein Aufbau möglich,
bei dem eine Vielzahl von Verstärkungsantennen 18 bereitgestellt wird. 6 ist
eine schematische Seitenansicht des Reifens 4, der ein
Beispiel für
einen derartigen Aufbau ist. In dem in 6 gezeigten
Beispiel ist eine Vielzahl von Verstärkungsantennen 18 und 70 entlang
dem Umfang des Reifens 4 angeordnet. In diesem Fall ist
die Verstärkungsantenne 18 direkt
magnetisch mit der Spule L2 der Sensoreinheit 6 gekoppelt,
aber die Verstärkungsantennen 70 sind
derart angeordnet, daß die
Spulenflächen
die benachbarten Spulen teilweise überlappen und eine magnetische Kopplung
bilden. Die Verstärkungsantennen 70 sind von
der Verstärkungsantenne 18 nacheinander
durch die magnetische Kopplung wechselseitig benachbarter Spulen
miteinander verbunden und sind über
die Verstärkungsantenne 18 indirekt
magnetisch mit der Spule L2 gekoppelt. Zum Beispiel können die
Verstärkungsantennen 70,
wie in 6 gezeigt, um den ganzen Umfang des Reifens 4 angeordnet
werden. Mit diesem Aufbau wird jede der Verstärkungsantennen 18 und 70,
ungeachtet der Drehposition des Reifens 4, gegenüber der
Spule L1 der Sensorsteuer- bzw. Regelungseinheit 10 Fluktuationen
in dem elektromagnetischen Feld zwischen den Spulen L2 und L1 durch
die Verstärkungsantennen 18 und 70 übertragen
werden, selbst wenn die Sensoreinheit 6 nicht in einer
Position ist, die der Sensorsteuer- bzw. Regelungseinheit 10 zugewandt
ist. Der Luftdruck des Reifens kann dadurch ungeachtet der Drehposition des
Reifens 4 von der Fahrzeugkarosserieseite überwacht
werden.
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Die
Verbindung der Verstärkungsantennen 70 kann
nur in einem Abschnitt des Reifenumfangs eingerichtet werden. In
einem derartigen Fall kann die Übertragung über das
elektromagnetische Feld zwischen den Spulen L2 und L1 in dem Bereich
des Drehwinkels ausgeführt
werden, in dem die Verbindung angeordnet ist.
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Zusammenfassung
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Elektromagnetische
Feldübertragungen
zwischen einer Sensoreinheit, die auf der Innenfläche eines
Reifens montiert ist, und einer Sensorsteuer- bzw. Regelungseinheit,
die auf der Fahrzeugkarosserie montiert ist, werden durch die Wandfläche eines
zwischen den Einheiten angeordneten Reifens gedämpft, und die Empfindlichkeit
wird verringert. Eine Verstärkungsantenne
(18) ist in die Reifenwandfläche zwischen der Sensoreinheit
(6) und der Sensorsteuer- bzw. Regelungseinheit (10)
eingebettet. Die Verstärkungsantenne
(18) ist eine Spulenantenne und ist derart aufgebaut, daß die Resonanzfrequenz,
die der Impedanz- und Kapazitätskomponente
der Verstärkungsantennenspule
entspricht, der Frequenz f0 des elektromagnetischen Übertragungsfelds
der Sensorsteuer- bzw. Regelungseinheit (10) entspricht.
Die Verstärkungsantenne
(18) ist in einer Position angeordnet, in der eine magnetische
Kopplung mit der Spulenantenne der Sensoreinheit (6) ausgebildet
wird, und Übertragungen über das
elektromagnetische Feld zwischen der Sensoreinheit (6) und
der Sensorsteuer- bzw. Regelungseinheit (10) durch die
Verstärkungsantenne
(18) ausgeführt
werden.