DE19934263A1 - Measurement value transmission system for vibration damper has sensor, evaluation electronics, radio transmitter unit that interacts with controller via radio transmitter/receiver unit - Google Patents

Measurement value transmission system for vibration damper has sensor, evaluation electronics, radio transmitter unit that interacts with controller via radio transmitter/receiver unit

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Abstract

The system has a sensor (1) permanently attached to a component of the assembly whose signals are fed to a controller essentially fixed to the structure. The sensor forms a unit (7) with evaluation electronics (3) and a radio transmitter (5). The unit is attached to a component of the assembly and interacts with the controller (9) via a radio transmitter and/or receiver unit (11).

Description

Die Erfindung betrifft eine Meßwertübertragung von einem oder mehreren Senso­ ren auf ein Steuergerät, entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a transmission of measured values from one or more Senso ren to a control device, according to the preamble of claim 1.

Im Fahrzeugbau ist es üblich, die von Sensoren aufgenommenen Meßwerte über entsprechende Zuleitungen einem Auswerte- und Steuergerät zuzuführen. Solche elektrische Zuleitungen für Sensoren oder andere Elektronikkomponenten, die beispielsweise an der Achse oder an einem mit der Achse verbundenen Bauteil befestigt sein müssen sind problematisch, da diese Zuleitungen und deren An­ schlüsse an den Sensor hohen Schwingbelastungen, von der Bremse herrühren­ den hohen Temperaturen und mechanischen Beanspruchungen durch Steinschlag und Spritzwasser ausgesetzt sind. Ferner sind die Sensoren und die Anschlußlei­ tungen bei Reparaturarbeiten am Fahrzeug stark gefährdet. Entsprechend auf­ wendig, teuer und umständlich müssen die Sensoren, die Zuleitungen und die Anschlüsse ausgeführt und montiert werden.It is common in vehicle construction to record the measured values recorded by sensors Appropriate supply lines to an evaluation and control device. Such electrical leads for sensors or other electronic components that for example on the axis or on a component connected to the axis have to be attached are problematic because these supply lines and their connections conclusions on the sensor high vibration loads, originate from the brake the high temperatures and mechanical stress caused by stone chips and exposed to splash water. Furthermore, the sensors and the connection line during repair work on the vehicle is at great risk. Accordingly on  The sensors, the supply lines and the sensors have to be agile, expensive and cumbersome Connections are made and installed.

Die verschiedensten Meßwerte sind im heutigen Fahrzeugbau für die Steuerung und Regelung von Fahrzeugkomponenten erforderlich. So dient die Achsbe­ schleunigung zur Dämpfkraftänderung des Schwingungsdämpfers oder Feder­ beins oder die Abstandsänderung zwischen Achse und Aufbau für eine Niveaure­ gelung und/oder eine Scheinwerfer-Leuchtweitenregelung. Weiter sind beispiels­ weise der Druck im Schwingungsdämpfer oder die Temperatur im Schwingungs­ dämpfer oder im Bereich der Bremse von Interesse.A wide variety of measured values are used for control in today's vehicle construction and regulation of vehicle components required. This is how the Achsbe serves acceleration to change the damping force of the vibration damper or spring legs or the change in distance between the axle and body for a level gelung and / or a headlight-headlight range control. Next are examples the pressure in the vibration damper or the temperature in the vibration damper or in the area of the brake of interest.

Zur Überwachung des Reifendrucks ist ein Reifendruck-Kontrollsystem bekannt, das einen Drucksensor und eine Energiequelle in Form einer Batterie aufweist und mit der Felge verbunden ist, um damit den Reifendruck in einem vorgegebenen Zyklus zu messen und die Meßwerte über Funk an ein Steuergerät zu übertragen. Zwischen den einzelnen Messungen liegen relativ große Zeitabstände von mehre­ ren Sekunden und die Weiterleitung an das Steuergerät erfolgt nach einem Pro­ gramm, das bei gleichbleibendem Reifendruck eine Übertragung im Minutenbe­ reich vorsieht, so daß mit einem solchen Energiemanagement die Lebensdauer einer Lithium-Batterie, die nicht austauschbar ist, etwa 5 bis 7 Jahre beträgt, d. h. die Lebensdauer der Batterie ist höher als die eines Reifensatzes. Eine Übertra­ gung dieser Anordnung z. B. auf ein der Fahrwerksregelung dienendes Meßsystem ist nicht gegeben, da hierfür die Messungen und Informationsübertragungen im Millisekundentakt erfolgen müssen, wodurch die Standzeit auch einer Langzeit­ batterie zu kurz wäre.A tire pressure monitoring system is known for monitoring the tire pressure, which has a pressure sensor and an energy source in the form of a battery and is connected to the rim so that the tire pressure in a predetermined Measure cycle and transmit the measured values to a control unit via radio. There are relatively large time intervals of several between the individual measurements seconds and forwarding to the control unit takes place according to a pro grams that, with the tire pressure remaining the same, are transmitted in minutes provides rich, so that with such energy management the life a non-replaceable lithium battery is approximately 5 to 7 years, d. H. the lifespan of the battery is longer than that of a set of tires. A transfer supply of this arrangement z. B. on a chassis control serving measuring system is not given, because the measurements and information transfers in the Millisecond must be done, which means that the service life is also long-term battery would be too short.

Auch die anderen bekannten Übertragungen von Meßwerten zu einem Auswerte und Steuergerät über Funk, erfordern eine durch eine Batterie oder einen Netzan­ schluß gebildete Energiequelle für den Sender und ebenfalls eine solche für den Empfänger. Dies trifft beispielsweise für alle Telemetriemethoden zu, die entwe­ der nur kurzzeitig eine Vielzahl von Meßwerten zu übertragen haben, wie dies bei Versuchen der Fall ist, oder in langen Zeitabständen ein Signal aussenden und empfangen, wie bei Zentralverriegelung mit Funkfernbedienung.The other known transfers of measured values to an evaluation and radio control unit, require one by a battery or a network finally formed energy source for the transmitter and also one for the Receiver. This applies, for example, to all telemetry methods that either who only have to transmit a large number of measured values for a short time, as is the case with  Try the case, or send out a signal at long intervals and received, as with central locking with radio remote control.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine für die Fahrdynamikregelung geeignete Meßwertübertragung eines mit der Achse in Verbindung stehenden Sensors zu schaffen, die unempfindlich gegen äußere Beschädigungen ist und der Sender eine Energieversorgung aufweist, die über die Lebensdauer des mit dem Sensor verbundenen Bauteils wirksam ist.The object of the present invention is one for driving dynamics control suitable transmission of measured values of one connected to the axis To create sensors that are insensitive to external damage and the Transmitter has a power supply that lasts with the lifetime of the Sensor connected component is effective.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Gegenstand der Unteransprüche sind vorteilhafte Ausgestal­ tungen der Erfindung.This object is achieved with the characterizing features of Claim 1 solved. The subclaims relate to advantageous configurations tion of the invention.

Gerade bei Sensoren, die im Achsbereich von Fahrzeugen angeordnet sind und zur Messung der Achsbeschleunigung dienen, jedoch auch für andere Meß­ wertübertragungen im Fahrzeug, bei denen die Anschlußleitungen und Anschlüs­ se der elektrischen oder elektronischen Komponenten starken Beanspruchungen durch Schmutz, Wasser, Eis und auch Beschädigungen bei Reparaturarbeiten ausgesetzt sind, ist es sehr vorteilhaft, wenn der Sensor mit einer Auswerteelek­ tronik und einer Funkübertragung eine Baueinheit bildet und diese Baueinheit entweder mit der Achse oder mit einem an der Achse angelenkten Bauteil des Aggregats befestigt ist, wobei die Datenübertragung mittels einer Sende- und/oder Empfangseinheit auf ein Steuergerät erfolgt. Durch das Fehlen von Übertragungsleitungen wird eine hohe Funktionssicherheit der Vorrichtung zur Meßwertübertragung erzielt und es wird eine Freizügigkeit hinsichtlich der An­ ordnung und der Art jeweiligen Sensors geschaffen, so daß eine solche Einrich­ tung zur Meßwertübertragung für alle möglichen Sensoren anwendbar ist, z. B. für Sensoren zur Messung von Beschleunigung, Weg, Druck, Temperatur oder für andere elektronische Komponenten mit geringem Stromverbrauch. Dabei ist vor­ gesehen, daß bei der Verwendung von mehreren Sensoren für verschiedene Pa­ rameter eine gemeinsame Sende- und/oder Übertragungseinheit zu verwenden. Especially with sensors that are arranged in the axle area of vehicles and serve to measure the axis acceleration, but also for other measuring Value transfers in the vehicle, in which the connecting lines and connections electrical or electronic components through dirt, water, ice and also damage during repair work exposed, it is very advantageous if the sensor with an evaluation tronics and a radio transmission forms a unit and this unit either with the axle or with a component of the Unit is attached, the data transmission by means of a transmission and / or receiving unit on a control unit. Due to the lack of Transmission lines is a high level of functional reliability of the device Measured value transmission achieved and there is freedom of movement with regard to the An order and the type of respective sensor created, so that such a Einrich device for measuring value transfer is applicable for all possible sensors, for. B. for sensors for measuring acceleration, displacement, pressure, temperature or for other electronic components with low power consumption. Here is before seen that when using multiple sensors for different Pa rameter to use a common transmission and / or transmission unit.  

Da eine permanente Erfassung und Übertragung von Meßwerten, die beispiels­ weise zur Fahrwerksregelung im Millisekundenbereich vorgenommen werden muß, ist die Lebensdauer auch einer Lithium-Batterie zur Stromversorgung der Baueinheit zu kurz für die vorgesehene Anwendung im Fahrzeug. Entsprechend Merkmalen der Erfindung erfolgt die Stromversorgung der Baueinheit ohne Batte­ rie, so daß eine Wartung der Baueinheit durch Batteriewechsel gegenstandslos ist. So dient bei einer Ausführungsform die Sende- und Empfangseinheit zur Stromversorgung der Baueinheit. Diese Stromversorgung kann auf einfache Wei­ se durch eine drahtlose Energieübertragung auf die Baueinheit mittels induktiver Kopplung erfolgen. Eine weitere Möglichkeit, die eine weitere Ausführungsform zeigt, ist die eigene Stromversorgung der Baueinheit, die durch Relativbewegung zwischen einem Magnet und einer Spule erfolgt, wozu die ständige Bewegung der Baueinheit ausgenützt wird. Zur Speicherung der elektrischen Energie dient entweder ein Kondensator oder ein Akku.Since a permanent acquisition and transmission of measured values, for example be carried out for chassis control in the millisecond range must, is the life of a lithium battery to power the Unit too short for the intended application in the vehicle. Corresponding Features of the invention is the power supply to the unit without battery rie, so that maintenance of the unit by battery replacement no longer relevant is. In one embodiment, the transmitting and receiving unit is used for Power supply to the unit. This power supply can be easily se by wireless energy transmission to the unit using inductive Coupling. Another way is another embodiment shows is the unit's own power supply, by relative movement between a magnet and a coil, which is why the constant movement the unit is used. Used to store the electrical energy either a capacitor or a battery.

Auch die Sende- und/oder Empfangseinheit ist durch die Anordnung im Radhaus, insbesondere auf der dem Fahrzeugrad abgekehrten Seite, vor Schmutz, Wasser und Steinschlag geschützt eingebaut. Dementsprechend erlaubt eine solche Vor­ richtung zur Meßwertübertragung eine weitgehende Freiheit für den Anbrin­ gungsort von Baueinheit und Sende- und/oder Empfangseinheit, zumal keine War­ tung hinsichtlich der Energieversorgung erforderlich ist. So kann die Baueinheit problemlos mit einem mit der Achse verbundenen Bauteil, z. B. im Innenraum des Behälters eines Schwingungsdämpfers oder Federbeins, angeordnet sein, wobei eine Kombination der Baueinheit mit dem Dichtungs- und Führungselement für die Kolbenstange sehr vorteilhaft ist, da in diesem Fall die Baueinheit vollkommen geschützt vor äußeren Einflüssen ist und keine zusätzlichen Montagekosten ver­ ursacht.The transmitter and / or receiver unit is also by the arrangement in the wheel house, especially on the side facing away from the vehicle wheel, from dirt, water and protected against falling rocks. Accordingly, such a permit direction for the transmission of measured values a large freedom for the installation Location of the unit and the sending and / or receiving unit, especially since no goods power supply is required. So the assembly easily with a component connected to the axis, e.g. B. in the interior of the Container of a vibration damper or strut, may be arranged, wherein a combination of the unit with the sealing and guide element for the piston rod is very advantageous because in this case the assembly is perfect is protected from external influences and no additional assembly costs causes.

Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen wird nachfolgend die Erfindung näher erläutert. Es zeigt in schematischer Darstellung: Based on the embodiments shown in the drawing below the invention explained in more detail. It shows in a schematic representation:  

Fig. 1 eine Vorrichtung zur Meßwert- und Energieübertragung, wobei die Strom­ versorgung der Baueinheit über Funk erfolgt; Figure 1 shows a device for measured value and energy transmission, the power supply of the unit is done by radio.

Fig. 2 eine Vorrichtung zur Meßwertübertragung, bei der die Baueinheit eine ei­ genständige Stromversorgung aufweist. Fig. 2 shows a device for transmission of measured values, in which the unit has an egg-proper power supply.

Die Vorrichtung nach Fig. 1 zeigt einen Sensor 1 zur Aufnahme der Meßwerte, der zusammen mit einer Auswerteelektronik 3 und einer Funkübertragung 5 eine Baueinheit 7 bildet. Diese Baueinheit 7 kann als ein in sich vollkommen geschlos­ senes Gebilde ausgeführt sein, das in einem Gehäuse eingeschlossen oder einge­ gossen ist, so daß keine Funktionsbeeinträchtigung durch Schmutz, Wasser oder andere Einflüsse, wie Temperatur, Steinschlag auftreten kann. Eine besonders einfache, sichere und kostengünstige Anordnung wird erhalten, wenn die Bau­ einheit 7 im Führungs- und Dichtungselement des Schwingungsdämpfers oder Federbeins integriert ist. Die permanent durchgeführten Messungen im Millise­ kundentaktbereich werden als Signale 15 über eine Sende- und Empfangseinheit 11 einem Steuergerät 9 zugeführt, das die Signale verarbeitet und üblicherweise als Steuer- oder Regelgrößen weiterleitet. Der in der Baueinheit 7 benötigte elek­ trische Strom wird durch die Sende- und Empfangseinheit 11 drahtlos der Bau­ einheit 7 als Energie 17 mittels induktiver Kopplung zugeführt. Die elektrische Energie wird in einem Kondensator oder in einem Akku gespeichert. Eine große Freizügigkeit bezüglich Unterbringung und Anordnung der Baueinheit 7 und der Sende- und Empfangseinheit 11 im Fahrzeug ist gegeben, die nur dadurch be­ grenzt ist, daß sich die einzelnen aus Baueinheit 7 und Sende- und Empfangsein­ heit 11 gebildeten Baugruppen im Fahrzeug hinsichtlich der Funkübertragung nicht stören. Die Signalübertragung erfolgt im Hochfrequenzbereich in den für die Meßwertübertragungen zugelassenen Frequenzbändern, beispielsweise im 433 Mhz Band.The device according to FIG. 1 shows a sensor 1 for recording the measured values, which together with an evaluation electronics 3 and a radio transmission 5 forms a unit 7 . This unit 7 can be designed as a completely closed structure, which is enclosed in a housing or poured in, so that no functional impairment due to dirt, water or other influences, such as temperature, stone chips can occur. A particularly simple, safe and inexpensive arrangement is obtained when the construction unit 7 is integrated in the guide and sealing element of the vibration damper or shock absorber. The permanent measurements in the millisecond cycle range are fed as signals 15 via a transmitting and receiving unit 11 to a control unit 9 , which processes the signals and usually forwards them as control or regulating variables. The electrical current required in the unit 7 is wirelessly supplied by the transmitter and receiver unit 11 to the unit 7 as energy 17 by means of inductive coupling. The electrical energy is stored in a capacitor or in a battery. A great freedom of movement with regard to the accommodation and arrangement of the unit 7 and the transmitting and receiving unit 11 in the vehicle is given, which is only limited by the fact that the individual modules formed from unit 7 and transmitting and receiving unit 11 in the vehicle with regard to radio transmission do not bother. The signal transmission takes place in the high-frequency range in the frequency bands permitted for the measured value transmissions, for example in the 433 MHz band.

Die Ausführungsform nach Fig. 2 besitzt eine Baueinheit 7, die außer dem Sensor 1, der Auswerteelektronik 3 und der Funkübertragung 5 eine eigene Stromver­ sorgung 19 aufweist. Diese Stromversorgung 19 nützt die durch die ständige Bewegung des Bauteils 7 gegebene Relativbewegung zwischen einem Magnet und einer Spule aus und speichert die gewonnene elektrische Energie in einem Akku oder Kondensator. Eine Empfangseinheit 13 besitzt eine Empfangsantenne zur Aufnahme der von der Baueinheit 7 gesendeten Signale und leitet diese dem Steuergerät 9 zu, welches die Signale verarbeitet und zur Steuerung oder Rege­ lung von Fahrzeugkomponenten weiterleitet.The embodiment according to FIG. 2 has a unit 7 which, in addition to the sensor 1 , the evaluation electronics 3 and the radio transmission 5, has its own power supply 19 . This power supply 19 takes advantage of the relative movement between a magnet and a coil given by the constant movement of the component 7 and stores the electrical energy obtained in a battery or capacitor. A receiving unit 13 has a receiving antenna for receiving the signals sent by the unit 7 and forwards them to the control unit 9 , which processes the signals and forwards the control or regulation of vehicle components.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird eine Meßwertübertragung geschaf­ fen, deren wartungsfreie Lebensdauer größer ist als die des Fahrzeugbauteils, mit dem die den Sensor tragende Baueinheit verbunden ist. Eine solche Meß­ wertübertragung kann nicht nur an Fahrzeugbauteilen angebracht werden, die einer großen Relativbewegung zu der Empfangseinheit und/oder starken Be­ schleunigungen ausgesetzt sind, sondern kann für die verschiedensten Meß­ wertübertragungen, insbesondere auch solchen, bei denen der Sensor an schlecht zugänglichen Stellen anzubringen ist, angewendet werden.With the device according to the invention a transmission of measured values is achieved fen, whose maintenance-free service life is greater than that of the vehicle component to which the unit carrying the sensor is connected. Such a measurement Value transfer cannot only be applied to vehicle components that a large relative movement to the receiving unit and / or strong loading accelerations are exposed, but can be used for various measurements value transfers, especially those where the sensor is on difficult to access places must be applied.

Claims (10)

1. Meßwertübertragung von einem oder mehreren Sensoren auf ein Steuergerät, für hydraulische, hydropneumatische oder pneumatische Aggregate, wie zwi­ schen einer Achse und einem Aufbau eines Fahrzeugs eingebaute Schwin­ gungsdämpfer, Federbeine oder Luftfedern, wobei der den Meßwert erfas­ sende Sensor fest mit einem Bauteil des Aggregats verbunden ist und dessen Meßsignale einem im wesentlichen aufbaufesten Steuergerät zugeführt wer­ den, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (1) mit einer Auswerteelektro­ nik (3) und einer Funkübertragung (5) eine Baueinheit (7) bildet, die fest mit einem Bauteil des Aggregats verbunden ist und über Funk mittels einer Sen­ de- und/oder Empfangseinheit (11 oder 13) mit dem Steuergerät (9) in Wirk­ verbindung steht.1.Transfer of measured values from one or more sensors to a control unit for hydraulic, hydropneumatic or pneumatic units, such as between an axle and a body of a vehicle, built-in vibration damper, struts or air springs, the sensor recording the measured value being fixed to a component of the Unit is connected and the measurement signals are supplied to a substantially fixed control unit, characterized in that the sensor ( 1 ) with an evaluation electronics ( 3 ) and a radio transmission ( 5 ) forms a structural unit ( 7 ) which is fixed to a component of the Unit is connected and is operatively connected to the control unit ( 9 ) by radio by means of a sensor and / or receiver unit ( 11 or 13 ). 2. Meßwertübertragung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgung der Baueinheit (7) drahtlos über die Sende- und Empfangs­ einheit (11) erfolgt. 2. Transfer of measured values according to claim 1, characterized in that the power supply to the structural unit ( 7 ) takes place wirelessly via the transmitting and receiving unit ( 11 ). 3. Meßwertübertragung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die drahtlose Stromübertragung mittels induktiver Kopplung vorge­ nommen wird.3. transmission of measured values according to claims 1 and 2, characterized net that the wireless power transmission by means of inductive coupling is featured is taken. 4. Meßwertübertragung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheit (7) eine eigene Stromversorgung (19) aufweist, die durch Relativ­ bewegung zwischen einem Magnet und einer Spule infolge der ständigen Bewegung des Aggregats gebildet ist.4. transmission of measured values according to claim 1, characterized in that the unit ( 7 ) has its own power supply ( 19 ) which is formed by relative movement between a magnet and a coil as a result of the constant movement of the unit. 5. Meßwertübertragung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die elektrische Energie durch Aufladung eines Kondensators gespeichert wird.5. transmission of measured values according to one or more of claims 1 to 4, since characterized in that the electrical energy by charging a Capacitor is stored. 6. Meßwertübertragung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß zur Speicherung der elektrischen Energie ein Akku vorgesehen ist.6. transmission of measured values according to one or more of claims 1 to 4, since characterized in that a battery for storing the electrical energy is provided. 7. Meßwertübertragung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sende- und/oder Empfangseinheit (11 oder 13) geschützt im entspre­ chenden Radhaus des Fahrzeugs angeordnet und mit dem zentralen Steuerge­ rät (9) verbunden ist.7. transmission of measured values according to claims 1 to 6, characterized in that the transmitting and / or receiving unit ( 11 or 13 ) is arranged in a protected manner in the wheel house of the vehicle and advises the central control unit ( 9 ). 8. Meßwertübertragung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalübertragung im Hochfrequenzbereich in den für Meßwertüber­ tragungen zugelassenen Frequenzbereichen erfolgt.8. transmission of measured values according to claims 1 to 7, characterized in that the signal transmission in the high-frequency range exceeds that for measured values permitted frequency ranges. 9. Meßwertübertragung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheit (7) geschützt im Innern des Aggregats angeordnet ist.9. transmission of measured values according to claims 1 to 8, characterized in that the structural unit ( 7 ) is arranged protected inside the unit. 10. Meßwertübertragung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheit (7) in einem Dichtungs- und Führungselement des Schwingungs­ dämpfers oder Federbeins angeordnet ist.10. Transfer of measured values according to claim 9, characterized in that the structural unit ( 7 ) is arranged in a sealing and guiding element of the vibration damper or shock absorber.
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