JP2003534539A - 回転対象物において測定量を検出するためのセンサシステム - Google Patents

回転対象物において測定量を検出するためのセンサシステム

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Abstract

(57)【要約】 回転対象物（３０）において少なくとも１つの測定量を検出するためのセンサシステムが、前記回転対象物（３０）に配置され、前記測定量に対して感度のある複数のセンサ（３３）と、当該センサ（３３）に高周波エネルギーを供給し、検出すべき量に依存して変調された高周波信号を前記センサから受信するためのアンテナ装置（１１）とを有する。このセンサは対象物の周囲に分散して配置されており、アンテナ装置（１１）は送信および／または受信に対して指向特性（３４）を有する。この指向特性は、対象物（３）と共に回転しない座標系を基準にして位置固定されており、対象物（３０）の部分領域だけを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、回転対象物において測定される少なくとも１つの測定量の遠隔検出
用センサシステムに関する。
【０００２】 従来の技術 センサの遠隔問い合わせは多くの適用分野で必要であるが、とりわけセンサと
所属の評価ユニットとが持続的に接続されており、この接続を介してセンサの出
力信号が評価ユニットに伝送されるような場合には問題となる。このような接続
の問題は、センサが所属の評価ユニットに対して相対的に運動する場合、とりわ
け回転運動する場合に甚だしくなる。これに対する例として、車両に回転可能に
取り付けられた空気タイヤの圧力検出、または回転軸のトルク測定を挙げること
ができる。
【０００３】 このような適用例は、センサの出力信号を一般的な意味で電磁的に伝送するこ
とが必要である。すなわち無線信号、マイクロ波信号または光信号の伝送が必要
である。このための１つの手段は、センサ素子の固有の電流供給部を設け、測定
および出力信号の伝送に必要なエネルギーを供給することである。しかし基本的
に発生するコスト（バッテリー）、センサユニットの比較的に重い重量、および
必要な保守という限界にぶつかる。なぜならバッテリーを所定の動作時間後に交
換しなければならないからである。
【０００４】 従ってセンサを完全にパッシブに、すなわち固有の電流供給部なしで実現し、
バッテリーに関連する問題を回避し、センサをより小型、より軽量、かつ頑強に
構成したいという要求がある。
【０００５】 電磁的に遠隔問い合わせ可能なセンサによるセンサシステムの例はＤＥ１９７
０２７６８Ｃ１に記載されている。この刊行物から公知のセンサシステムは、回
転対象物に配置され、測定量に対して感度のあるセンサと、センサの信号を処理
装置にさらに導くための手段とを有し、この手段は、少なくとも１つのセンサに
高周波エネルギーを供給し、検出すべき量に依存して変調された高周波信号をセ
ンサから受信するためのアンテナ装置を含んでいる。
【０００６】 このセンサシステムは、回転対象物において実質的に対象物全体で一定である
測定量を検出するのに適する。従って測定の正確な個所は問題にならない。
【０００７】 しかし検出すべき測定量の値が測定すべき対象物において均一ではない場合に
、公知のセンサシステムは直ちに限界にぶつかる。なるほど回転対象物の部分領
域が回転対象物と共に回転する場合、すなわちセンサが対象となる部分領域に配
置されており、これと共に回転することができる場合には回転対象物のこの部分
領域において測定を実行することができる。しかし回転対象物と共に回転しない
座標系を基準にして位置固定された部分領域において測定量を検出すべき場合、
公知のシステムでは不可能である。
【０００８】 発明の利点 本発明によって、少なくとも１つの測定量を回転対象物において検出するため
のセンサシステムが提供される。このセンサシステムは、回転対象物と共に回転
しない座標系を基準にして位置固定された部分領域においても測定量を簡単に検
出することができる。
【０００９】 この利点は次のようにして達成される。すなわち、回転対象物に複数のセンサ
が周方向に分散して配置されており、アンテナ装置が送信および/または受信に
対して指向性を有し、該指向性は回転しない座標系を基準にして位置固定されて
おり、対象物の部分領域だけを含むように構成するのである。
【００１０】 対象物の回転時に、これに配置された複数のセンサは部分領域を順次通過する
。この部分領域において複数のセンサはアンテナ装置と交互作用することができ
る。これの意味するのは、センサが部分領域に存在するときにだけ該当するセン
サに高周波エネルギーが供給され、この高周波エネルギーによりセンサは応答無
線信号を送信することができることであり、および/または該当するセンサが部
分領域に存在するときにだけ、センサから送信された応答無線信号をアンテナ装
置によって受信できることである。
【００１１】 部分領域は有利には、対象物と下敷きとの接触面とすることができる。従って
例えば対象物と下敷きとの間で作用する接触力を、対象物が下敷きの上を転がる
際に測定することができる。
【００１２】 システムを簡単かつ小型にするため、有利にはアンテナ装置は高周波エネルギ
ーをセンサに送信するためと、応答信号をセンサから受信するためとに共通のア
ンテナを有する。
【００１３】 同じ物理量を検出するために用いるセンサは対象物の周方向で有利には次のよ
うな間隔を有する。すなわち実質的に部分領域の周方向での広がりに相当する間
隔を有する。このようにして、対象物の回転時にいつでも該当する測定量に対す
る１つのセンサが部分領域に存在することが保証され、従って測定量の連続的測
定が保証される。
【００１４】 特に有利にはセンサがコーディングを有し、このコーディングによって複数の
センサのうち部分領域に存在する少なくとも１つのセンサに選択的に高周波エネ
ルギーを供給し、または部分領域に存在する少なくとも１つのセンサから選択的
に受信するのである。このような手段によってセンサを回転体の周囲に、部分領
域の周方向での広がりに相当するよりも密に配置することができる。なぜならセ
ンサを選択的に問い合わせることができるので、部分領域の広がりよりも精緻な
位置分解能によって測定量を検出することができる。
【００１５】 センサの特に簡単な識別は、センサがｎ個のグループを形成し、これらがグル
ープがそれぞれ規則的に対象物の周囲に分散されていると得られる。
【００１６】 個々のセンサから送出される測定値の一義的な割り当てを保証するため、部分
領域を制限して、センサがｎ個のすべてのグループに同時に存在することが内容
にすると有利である。
【００１７】 さらに有利には、各センサが第１の共振器を有し、この共振器が高周波エネル
ギーの搬送波周波数に重畳変調された測定周波数によって問い合わされ、この共
振器の共振周波数が測定量に依存して可変であるようにする。この共振周波数は
、センサがアンテナ装置に送信する応答無線信号に重畳変調することができ、従
ってアンテナ装置に接続された処理装置が変調周波数から検出すべき測定量の値
を推定することができる。
【００１８】 この共振器は有利には振動素子として表面波共振器または発振水晶を有する。
さらに有利には測定量に対して感度のある離散的構成素子が第１の共振器に取り
入れられている。このことにより振動素子として安価な標準的素子を使用するこ
とができる。
【００１９】 測定量に依存して共振周波数が可変である共振器を使用することのさらなる利
点は、上記のコーディングが次のようにして実現できることである。すなわち、
センサシステムの各センサに固有の共振器同調領域を配属することにより実現で
きる。このことにより、アンテナ装置にセンサから到来して受信された応答無線
信号の変調周波数に基づき、送信側センサを識別することができる。
【００２０】 異なるセンサの個々の第１共振器の同調領域が部分的に重なっていれば、受信
された応答無線信号を、受信電界強度を考慮してアンテナ装置に割り当てること
ができる。しかし簡単な割り当ては、個々のコーディングの共振器同調領域が分
離されていると得られる。
【００２１】 本発明のセンサシステムの有利な適用は、ベクトル測定量、とりわけ力または
加速度の検出である。回転対象物が例えば車両タイヤであれば、このような量の
検出によって、アクアプレーニングなどの危険状況、すなわち車両の個々のタイ
ヤの接地力が過度に低いことを曲線等の通過時に検出することができ、これに関
連する警告を車両の運転者に発することができる。
【００２２】 このような場合、ベクトル量の３つの成分すべてを検出することが頻繁に必要
になることはない。上記の例ではセンサが、相互に直角であり、対象物の表面に
対して接線方向にある２つの測定量成分を検出するように構成すれば十分である
。タイヤに対して半径方向に配向されたベクトル量の成分値は、例えばタイヤ空
気圧の測定によって推定することができる。従ってセンサをベクトル量の半径方
向成分のためにタイヤの周面に分散させる必要はない。タイヤ空気圧に対して１
つのセンサが設けられているば十分である。
【００２３】 さらに各センサが高周波エネルギーの搬送波周波数によって励振される第２の
共振器を有すると有利である。この第２の共振器により、高周波エネルギーを制
限された時間の間、蓄積することができる。従って第２の共振器は応答無線信号
を形成するために使用される。このことの利点は、センサを応答無線信号の形成
のために、アンテナ装置による高周波エネルギーの送信に同時に割り当てる必要
のないことである。なぜなら第２の共振器が高周波エネルギー供給の休止中に、
応答無線信号の送信に必要なエネルギーを送出できるからである。高周波エネル
ギー供給は一時休止することができるから、同じアンテナをそれぞれ時間的にず
らして、センサへの高周波エネルギーの供給と、その応答無線信号の受信のため
に使用することができる。従って第２の共振器により、センサをパッシブ素子と
して固有の電流供給部なしで構成することができる。
【００２４】 第２の共振器を使用することの別の利点は、これが個々のセンサを、第２の共
振器に同調した搬送波周波数の問い合わせ無線信号によって選択的に励起できる
ことである。さらには第２の共振器は、複数の問い合わせユニットにそれぞれ少
なくとも１つのセンサが配属された環境において、各問い合わせユニットおよび
それに配属されたセンサに固有の搬送波周波数を割り当てることができる。この
固有の搬送波周波数によって、問い合わせユニットは選択的に自分に配属された
センサに応答し、またこれを問い合わせることができる。
【００２５】 第２の共振器として例えば表面波共振器が有利である。
【００２６】 特に有利にはこの種の表面波共振器は励振振動パルスに対する応答時に時間的
に遅延した出力振動パルスを形成することができる。このような共振器は、第２
の共振器の遅延時間より短い第１の時間インターバル中に、振動励振することが
できる。そしてこの振動中に蓄積されたエネルギーは、アンテナ装置による高周
波エネルギー供給が一時休止している時に初めて駆動エネルギーとしてセンサに
対して使用される。遅延が継続する限り、エネルギーは第２の共振器に、共振器
基板の振動減衰に起因する僅かな損失を以て蓄積される。
【００２７】 このような遅延は簡単に、表面波に対する延長区間を用いて達成することがで
きる。この延長区間を共振器で励振された表面波は、取り出されるまでに往復し
なければならない。
【００２８】 このような共振器は例えば、表面波を励振するための第１の電極ペアと、表面
波を取り出すための、空間的に間隔をおいた第２の電極ペアとを有する表面波フ
ィルタとして構成することができる。このとき第２の電極ペアは延長区間によっ
て相互に分離される。
【００２９】 択一的にこのような共振器を、ただ１つの電極ペアを有する共振器として構成
することができる。この場合、ただ１つの電極ペアは表面波の励振にも、取り出
しにも用いられ、それぞれ反射電極が電極ペアから間隔をおいて配置されており
、共振器の基板に伝播する表面波を時間遅延させて電極ペアに反射する。
【００３０】 本発明のさらなる特徴および利点は以下の、添付図面に基づく実施例の説明か
ら明かとなる。
【００３１】 図面 図１は、第１実施例による本発明のセンサシステムが装備された車両ホイールの
概略図である。
【００３２】 図２は、第２実施例による本発明のセンサシステムの装備された車両ホイールの
概略図である。
【００３３】 図３は、図１の車両ホールのセンサのブロック回路図である。
【００３４】 図４は、図２のセンサに対する問い合わせユニットのブロック回路図である。
【００３５】 図５は、図３の問い合わせユニットのアンテナ装置での無線信号の強度時間経過
を示す線図である。
【００３６】 図６は、図２に示したようなセンサに対する第２の共振器として適する表面波共
振器の構造の第１実施例を示す図である。
【００３７】 図７は、表面波共振器の構造に対する第２実施例を示す図である。
【００３８】 図８は、図５または図６に示した形式の第２の共振器を使用する場合における、
アンテナ装置での無線信号の強度時間経過を示す線図である。
【００３９】 実施例の説明 図１は、本発明のセンサシステムが装備された空気タイヤ３０を有する車両ホ
イールの第１実施例を示す。空気タイヤの接地面には複数のセンサ３３が配置さ
れている。これらのセンサは例えば空気タイヤのプロフィールエレメントに埋め
込むか、または（スチール）ジャケットの領域に配置することができる。
【００４０】 ここでセンサ３３は容量性または誘導性センサとすることができる。これらの
構造および作用を以下、図３に基づき詳細に説明する。
【００４１】 センサ３３は、空気タイヤの部分領域（すなわち道路に対して扁平化される接
地面）における、空気タイヤ３０のプロフィール変形を測定するために設けられ
ている。
【００４２】 アンテナ１１がホイール軸の近傍に配置されており、扁平化される領域３２に
配向された指向特性を有している。この指向特性はローブ３４により示されてい
る。
【００４３】 アンテナ１１は、図４にブロック回路図として示した問い合わせユニットの一
部である。問い合わせユニットには発振器１３が配置されており、この発振器は
ここで問い合わせ搬送波信号と称する、搬送波周波数ｆT（０〜８０ＭＨｚの領
域）の振動の形態の問い合わせ測定信号を形成する。問い合わせユニットが複数
のセンサの問い合わせに使用される場合、測定信号ｆMは有利には同様に所期の
ように可変である。すなわち、センサの第１の共振器の共振領域の大きさのステ
ップで、後で説明するように可変とする。
【００４４】 変調器１５が２つの発振器１３，１４に接続されており、問い合わせ測定信号
を問い合わせ搬送波信号に変調し、問い合わせ無線信号を形成する。この問い合
わせ無線信号はスイッチ１２に出力される。スイッチ１２は時間発生器１６の制
御下にある。この時間発生器１６は送受信アンテナ１１を変調器１５の出力側と
、復調測定回路１７の入力側とに交互に接続する。復調測定回路１７は、検出す
べき測定量の値を受信した応答無線信号から抽出するための処理装置である。変
調器１５により実行される変調は例えば振幅変調または直交変調とすることがで
きる。復調測定回路１７で行われる復調はこれに対して相補的である。
【００４５】 センサ３３の構造が図３にブロック回路図で示されている。アンテナ１１から
放射された問い合わせ無線信号は、図３に示したセンサのアンテナにより受信さ
れる。このアンテナには復調ダイオード２が接続されている。この復調ダイオー
ドは例えばショットキーダイオードまたは検知ダイオードである。このようなダ
イオードは、すでに座標原点の近傍での実質的にパラボラ状の特性曲線を特徴と
し、引いては強い非線形特性を特徴とする。この強い非線形特性によって問い合
わせ無線信号に含まれるスペクトル成分が混合され、引いては測定信号の周波数
ｆMを有するスペクトル成分が復調ダイオード２の出力側に形成される。同様に
復調ダイオード２の出力側に現れる、搬送波周波数ｆTのスペクトル成分は共振
器３，ここでは第２の共振器を励振するのに使用される。
【００４６】 復調ダイオード２の出力側にはさらにローパスフィルタ４と、ローパスフィル
タ４の後方にはいわゆる第１の共振器５が接続されている。第１の共振器は測定
量に対して感度のある感知素子６と共に共振回路を形成する。第１の共振器５は
第２の共振器３と全く同じ市販されている素子であり、例えば発振水晶または表
面波共振器である。感知素子６との共働接続によって、第１の共振器５の共振周
波数は測定量に依存して可変である。
【００４７】 ローパスフィルタ４の目的は実質的に、搬送波周波数ｆT領域にあるスペクト
ル成分を第１の共振器５から遠ざけ、第１の共振器５におけるその電力損失を阻
止することである。このようにしてローパスフィルタ４は一方では、問い合わせ
無線信号がアンテナ１により受信される場合に、第２の共振器３の効率的な励振
に作用する。また問い合わせ無線信号が休止するとき、ローパスフィルタ４は第
２の共振器３の減衰を制限する。
【００４８】 感知素子６は誘導性または容量性素子であり、例えば作用する力または加速度
に依存して相対的相互に可動の２つのコンデンサ板を有するマイクロメカニカル
圧力センサ素子である。このような素子６は実質的に共振周波数だけに影響を及
ぼし、第１の共振器５の減衰には作用しない。
【００４９】 このようなセンサは空間方向の１つの力成分または１つの加速度成分にだけ感
度を有しているから、図１の空気タイヤ３０では各周位置にそれぞれ３つのセン
サ３３が設けられており、２つが空気タイヤの表面に対して接線方向で走行方向
と、これと直角に対するものであり、３つ目は半径方向に対するものである。
【００５０】 図５は、問い合わせユニットのアンテナ１１での受信電界強度Ｐの経過を時間
ｔの関数として問い合わせサイクルの経過と共に示す図である。受信電界強度Ｐ
は対数尺度でプロットされている。時間ｔ＝０からｔ＝ｔ１の間に問い合わせ無
線信号が放射され、従って必然的に桁違いに、問い合わせユニットの周囲から反
射されたエコー信号、または場合によりセンサから送出された応答信号よりも強
い。
【００５１】 時点ｔ１で、スイッチ１２はアンテナ１１を復調および測定回路１７と接続し
、問い合わせ無線信号の照射は中断される。短い時間間隔（ｔ１，ｔ２）の間に
、アンテナ１１には問い合わせ無線信号のエコーが到達する。このエコーはアン
テナ１１周囲の種々異なる間隔にある障害物から反射されたものである。
【００５２】 このエコー信号が消失した後、アンテナ１１には応答無線信号だけが到達する
。この応答無線信号は、センサ３３において２つの共振器３，５の振動の混合に
よって今や変調器として機能するダイオード２で形成され、アンテナ１１を介し
て照射された信号である。従って復調測定回路１７は、スイッチ１２の切り替え
後、所定の時間間隔Δｔだけ待機し、それからアンテナ１１により受信された応
答信号を周波数および／または減衰について検査し、そこに含まれている測定量
についての情報を抽出する。
【００５３】 遅延Δｔは問い合わせユニットの送受信電力に依存して固定的に設定すること
ができる。例えば、問い合わせユニットの所与の構造形式に対して、エコー信号
が問い合わせユニットにより検出可能な最大到達距離を求め、遅延時間Δｔが少
なくともこの到達距離に相応する伝搬時間の２倍に等しいように選択する。
【００５４】 しかし遅延時間Δｔの間に共振器３と５の振動も消失するから、遅延時間Δｔ
を問い合わせユニットのそれぞれの使用環境に依存して、次のようにできるだけ
短く選択するのが有利である。すなわち例えば、具体的な使用環境に対して問い
合わせユニットからの潜在的エコー源の最大距離を検出し、遅延時間をセンサ素
子から問い合わせユニットまでの信号伝搬時間の少なくとも２倍に等しくし、こ
れによりこのエコー源からのエコーが評価されないような大きさに選択するので
ある。図１に示したセンサシステムでは、遅延時間Δｔとして例えば、無線信号
がアンテナ１１から扁平化される領域の走行路に達し、再びアンテナ１１に戻る
伝搬時間に相応する時間が選択される。
【００５５】 図８は、問い合わせユニットのアンテナ１１における受信電界強度Ｐの経過を
時間ｔの関数として、問い合わせサイクルの経過と共に示す図である。この電界
強度経過は、図６または図７に示した構造形式の表面波共振器がセンサの第２の
共振器として使用される場合に生じる。
【００５６】 時間ｔ＝ｔ０からｔ＝ｔ１の間に、図５の場合と同じように問い合わせ無線信
号が照射される。時点ｔ１で問い合わせ無線信号の照射は中断され、アンテナ１
１での受信電界強度Ｐは、アンテナ１１の周囲から往復した問い合わせ無線信号
のエコーが消失するのと同じ程度に減少する。
【００５７】 時点ｔ３＝ｔ０＋τ（問い合わせユニットとセンサとの間の信号伝搬時間を無
視して）で、第２の共振器３で問い合わせ無線信号の受信中にセンサによって励
振された表面波が電極ペアへ出発し、ここで取り出される。その結果、時点ｔ３
からは変調された応答無線信号がセンサで形成される。第２の共振器３の延長区
間ないし遅延τをこの共振器３内で十分に大きく選択することにより、時点ｔ２
でのエコーの消失と、応答信号の時点ｔ３での到達との間に無視できる受信電界
強度の受信休止が存在するようになる。この受信休止は問い合わせユニットの復
調測定回路１７により検出することができ、これにより一義的にエコーと受信無
線信号とを区別することができる。時点ｔ４＝ｔ１＋τで、表面波振動は取り出
し電極ペアを完全に横断し、応答無線信号の形成は中断される。
【００５８】 さらなる短い遅延後に、時点ｔ５で問い合わせ無線信号の新たな照射を以てセ
ンサの問い合わせユニットの新たな動作サイクルが開始する。
【００５９】 図２は、図１のセンサシステムの発展構成を示す。ここではタイヤの周面の各
位置３１に２つのセンサ３３だけが配置されている。この２つのセンサはそれぞ
れ空気タイヤの表面に対して接線方向の力ないし加速度に対して感度を有する。
その構造は、上に図１，３，５または６で説明したのと同じである。
【００６０】 図１で各位置に存在した、半径方向の力または加速度に対して感度のあるセン
サがただ１つのセンサ３６により置換されている。このセンサは空気タイヤのダ
イナミックな内圧を測定する。この内圧ないしその変化から、空気タイヤ３０に
半径方向で作用する力を推定することができる。このセンサ３６は空気タイヤ３
０の周方向に伸長したアンテナ３７またはアンテナ装置を有する。このアンテナ
またはアンテナ装置のうち、空気タイヤの各回転位置でアンテナ１１のローブ内
に一部が存在する。従って圧力センサ３６は任意の時点で問い合わせることがで
きる。
【００６１】 従って個々の圧力センサ３６は、図１の実施例で半径方向に作用する力または
加速度に対するセンサ全体の代わりである。このことにより図１の実施例と比較
してセンサ数を格段に低減することができる。空気タイヤ３０の周囲が約２ｍで
あり、個々のセンサの位置３１の間隔が約１０ｃｍであれば、必要なセンサの数
は図１の実施例の場合の３×２０＝６０から図２の実施例の場合では２×２０＋
１＝４１に低減される。
【００６２】 図１と図２に示した実施例で、ローブ３４の広がりは周方向に選択され、セン
サ位置１３の間隔は各時点で３つの位置３１がローブ３４内に存在するように選
択された。これの意味するのは、各時点で９つないし７つのセンサ（接線方向に
対して６つのセンサと１つの圧力センサ３６）がアンテナ１１の問い合わせ無線
信号によって応答され得ること言うことである。使用可能な遠隔問い合わせのた
めには、応答無線信号が同じ位置に配置された複数のセンサから見て異なってお
り、異なる位置３１にあるセンサから送出された応答無線信号も異なっていなけ
ればならない。この目的のためには無線信号のコーディングが必要である。ソフ
トウエアコーディングはここでは不利である。なぜなら１つにはプログラムの実
行に結び付いた処理時間のためであり、もう１つにはセンサがこのようなコーデ
ィングに必要なエネルギーを問い合わせ無線信号からしか得ることができず、こ
のエネルギーは僅かだからである。
【００６３】 従ってアンテナ１１とセンサとの間で交換される無線信号の搬送波周波数およ
び測定周波数を用いたコーディングが使用される。空気タイヤ３０の周囲に分散
されたセンサ３３はそれぞれ複数の群に分割される。図１と図２の実施例でこの
群の数は任意に４に設定されており、位置３１はそのセンサ３３の所属に応じて
図１と図２に４つの群ａ，ｂ，ｃ，ｄにより示されている。
【００６４】 第１の変形実施例によれば、問い合わせ無線信号の搬送波周波数ｆTがすべて
のセンサ３３に対して同じであり、すべてのセンサ３３の第２の共振器３はこの
搬送波周波数ｆTに同調されている。第１の共振器５は同調領域を有し、この同
調領域は１つの群内ではセンサ３３により検出される測定量に応じて異なってお
り、さらに群毎にも異なっている。例えば図２の場合で、第１の共振器５の同調
領域がそれぞれ１０ＭＨｚの幅を有すると仮定すれば、群と測定量に対して同調
領域の次の割り当てが可能である。
【００６５】
【表１】
【００６６】 従って問い合わせユニットは、測定周波数の選択により選択的に１つの群の第
１の共振器だけと、この群内のセンサ３３の第１の共振器（これは所定の測定量
に割り当てられている）だけを励振することができる。その結果、励振に関連し
て得られる応答無線信号はこのようにしてアドレシングされたセンサ３３からだ
け到来することができる。
【００６７】 もちろん搬送波信号に複数の測定周波数を重畳変調することもできる。これに
より応答無線信号が複数のセンサ３３から同時に得られ、時間的に重なった応答
無線信号の測定周波数を問い合わせユニットでスペクトル分解し、これを個々の
センサ３３ないしはそれらにより監視される測定量に配属することができる。
【００６８】 別の手段は、同じ位置３１に配置され、同じ群に所属する種々異なるセンサ３
３に異なる搬送波周波数を、第１の共振器５の同調領域が同じ場合に割り当てる
ことである。このようにしてこれらのセンサからそれぞれの応答無線信号を受け
取ることができる。この応答無線信号はなるほど同じ測定周波数、正確に言えば
同じ同調領域内の測定周波数を有しているが、それらの搬送波周波数が異なるの
で問い合わせユニットにおいて相互に分離し、それぞれ正しく検出すべき測定量
に配属することができる。
【００６９】 １つの位置３１で２つの測定量を検出すべき場合、有利にはセンサ３３のアン
テナ１１を偏波に感度があるよう構成する。このようにすれば、例えば走行方向
の力を検出するセンサ３３のアンテナ１が走行方向に対して平行に偏波された問
い合わせ無線信号にだけ感度があり、同じ位置３１に配置されたセンサ３３がこ
れに対して横方向に偏波された問い合わせ無線信号にだけ感度を有することがで
きる。相応にして２つのセンサ３３から照射された応答無線信号の偏波が異なっ
ていれば、問い合わせユニットは偏波において応答無線信号を区別することがで
きる。
【００７０】 車両の運動中に、ホイールのすべてのセンサを連続的に問い合わせるべきであ
る。この目的のために簡単な実施形態では、アンテナ１１のローブ３４が、実質
的に常に１つの位置３１だけがローブ内に存在するように選定される。測定量の
検出がローブ３４の縁部にあるセンサによって妨害を受けるのを回避するため、
ここではローブ３４を非常に厳しく空間的に制限することが必要である。
【００７１】 従って有利な択一的実施例では、アンテナ１１のローブ３４の大きさを空気タ
イヤ３０の周方向において、一方では常に複数の位置３１がローブ３４内にある
ように大きくし、他方ではすべての群のセンサがそのスペース内に存在できない
大きさにする。図１ないし図２に示したホイールの位置において、問い合わせユ
ニットはそれぞれ群ｃ、ｄおよびａのセンサを励振し、それらからの応答無線信
号を受信することができるが、群ｂのセンサはローブ３４の中にはない。群ａ，
ｂ，ｃ，ｄは周期的に順次連続するから、問い合わせユニットは群ｂの応答無線
信号のエラーから、群ａとｃのセンサが平坦化された領域３２の近傍に存在して
おり、群ｄのセンサが平坦化された領域３２に中央に存在していることを推定で
きる。領域３２の縁部では、空気タイヤ３０の強い圧縮運動が行われる。従って
群ａとｃのセンサはこのことにより強い力に曝される。これに対して群ｄのセン
サは扁平化領域３２に中央に存在し、そこでは圧縮運動は僅かであるが、空気タ
イヤ３０と路面との間の力伝達はもっとも効率的である。従ってこのセンサから
送出される応答無線信号により、空気タイヤの路面接地力をもっとも正確に推定
することができる。従って問い合わせユニットは群ｄのセンサの応答無線信号を
、その特徴的な測定周波数に基づいて識別し、群ｄのセンサにより検出された力
を表すその測定周波数の瞬時値が目標領域を離れた場合に、車両の運転者に警報
信号を出力する。このようにして運転者に、車両の接地力が例えばアクアプレー
ニングによって、または凍結した走行路上で失われる前に警報を発し、自己の危
険性を減少することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、第１実施例による本発明のセンサシステムが装備された車両ホイール
の概略図である。
【図２】 図２は、第２実施例による本発明のセンサシステムの装備された車両ホイール
の概略図である。
【図３】 図３は、図１の車両ホールのセンサのブロック回路図である。
【図４】 図４は、図２のセンサに対する問い合わせユニットのブロック回路図である。
【図５】 図５は、図３の問い合わせユニットのアンテナ装置での無線信号の強度時間経
過を示す線図である。
【図６】 図６は、図２に示したようなセンサに対する第２の共振器として適する表面波
共振器の構造の第１実施例を示す図である。
【図７】 図７は、表面波共振器の構造に対する第２実施例を示す図である。
【図８】 図８は、図５または図６に示した形式の第２の共振器を使用する場合における
、アンテナ装置での無線信号の強度時間経過を示す線図である。

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 回転対象物（３０）において少なくとも１つの測定量を検出
    するためのセンサシステムであって、 回転対象物（３０）に配置された、前記測定量に対して感度のある少なくとも
    １つのセンサと、測定信号を前記少なくとも１つのセンサから取り出し、当該信
    号を処理装置にさらに供給するために手段とを有し、 前記処理装置は、前記少なくとも１つのセンサに高周波エネルギーを供給し、
    検出すべき量に依存して変調された高周波信号を受信するためのアンテナ装置（
    １１）を有する形式のセンサシステムにおいて、 前記センサが対象物（３０）に周方向で複数、分散して配置されており、 前記アンテナ装置（１１）は、送信および／または受信に対して指向性を有し
    ており、 該指向性は対象物（３０）と共に回転しない座標系を基準にして位置固定され
    ており、かつ対象物（３０）の部分領域だけを含む、 ことを特徴とするセンサシステム。
  2. 【請求項２】 前記部分領域は、対象物（３０）と路面との接地面である、
    請求項１記載のセンサシステム。
  3. 【請求項３】 アンテナ装置（１１）は、送信と受信に対して共通のアンテ
    ナを有する、請求項１または２記載のセンサシステム。
  4. 【請求項４】 同じ物理量を検出するために用いるセンサは対象物（３０）
    の周方向に間隔を有しており、 該間隔は実質的に、部分領域（３２）の周方向での広がりに相当する、請求項
    １から３までのいずれか１項記載のセンサシステム。
  5. 【請求項５】 センサはコーディングを有し、 該コーディングにより、部分領域（３２）に複数のセンサが存在しても選択的
    に少なくとも１つのセンサに高周波エネルギーを供給し、または部分領域に存在
    する少なくとも１つのセンサから選択的に受信する、請求項１から４までのいず
    れか１項記載のセンサシステム。
  6. 【請求項６】 センサはｎ個の群を形成し、 当該群はそれぞれ周期的に対象物（３０）の周囲に分散されている、請求項５
    記載のセンサシステム。
  7. 【請求項７】 前記部分領域は、ｎ個すべての群のセンサが同時には決して
    存在しないように制限されている、請求項６記載のセンサシステム。
  8. 【請求項８】 各センサは、高周波エネルギーの搬送波周波数に重畳変調さ
    れた測定周波数によって励振される第１の共振器（５）を有し、 該第１の共振器の共振周波数は測定量に依存して可変である、請求項１から７
    までのいずれか１項記載のセンサシステム。
  9. 【請求項９】 第１の共振器（５）は表面波共振器または発振水晶を有する
    、請求項８記載のセンサシステム。
  10. 【請求項１０】 第１の共振器（５）はさらに、測定量に対して感度のある
    離散的構成素子（６）を有する、請求項９記載のセンサシステム。
  11. 【請求項１１】 各コーディングには特異的な共振器同調領域が相当する、
    請求項５から１０までのいずれか１項記載のセンサシステム。
  12. 【請求項１２】 個々のコーディングの共振器同調領域は分離されている、
    請求項１１記載のセンサシステム。
  13. 【請求項１３】 測定量はベクトル量、とりわけ力または加速度である、請
    求項１から１２までのいずれか１項記載のセンサシステム。
  14. 【請求項１４】 センサは、相互に垂直であり、対象物の表面に対して接線
    方向の２つの測定量をそれぞれ検出するように構成されている、請求項１３記載
    のセンサシステム。
  15. 【請求項１５】 対象物（３０）は空気タイヤである、請求項１から１４ま
    でのいずれか１項記載のセンサシステム。
  16. 【請求項１６】 さらにタイヤ空気圧に対するセンサ（３６）を有する、請
    求項１５記載のセンサシステム。
  17. 【請求項１７】 各センサは、高周波エネルギーの搬送波周波数によって励
    振される第２の共振器（３）を有している、請求項１から１６までのいずれか１
    項記載のセンサシステム。
  18. 【請求項１８】 第２の共振器（３）は表面波共振器である、請求項１７記
    載のセンサシステム。
  19. 【請求項１９】 第２の共振器（３）は励振振動パルスに応答して、時間的
    に遅延された出力振動パルスを形成することができる、請求項１８記載のセンサ
    システム。
  20. 【請求項２０】 第２の共振器（３）は、表面波に対する延長区間（Ｌ）を
    有し、 該延長区間を、第２の共振器（３）で形成された表面波は、取り出される前に
    往復しなければならない、請求項１９記載のセンサシステム。
  21. 【請求項２１】 第２の共振器は、電極（２１，２２）からなり、空間的に
    間隔をおいた２つのペア（２５，２６）を有する、請求項１９または２０記載の
    センサシステム。
  22. 【請求項２２】 第２の共振器（５）は、表面波を励振し、取り出すための
    電極（２１，２２）のペア（２７）と、該電極ペア（２７）から間隔をおいて配
    置された反射電極（２３）とを有する、請求項１９または２０記載のセンサシス
    テム。
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