Das Dokument WO 02/47924 A1 betrifft
ein Fahrzeugrad, das mit einem Zustandserfassungssystem versehen
ist. Zu diesem System können
in einen Luftreifen integrierte Sensoren gehören, die als Oberflächenwellen-Bauelemente
ausgebildet sind und den Reifenluftdruck sowie die Reifentemperatur erfassen.
Ferner kann sich am Rad eine als Oberflächenwellen-Bauelement ausgebildete
Identifizierungsmarke befinden, die verschiedene Funktionen an einem
Fahrzeug dort beispielsweise eine Radidentifizierung, oder bei der
Organisation einer Fahrzeugflotte übernehmen kann. Diese Identifizierungsmarke
ist typischerweise innerhalb des Luftreifens angeordnet, vgl. beispielsweise
die 2a, 2b und 3. Diese
Oberflächenwellen-Bauelemente
liefern ihre Informationen an eine am gleichen Rad befindliche Datenverarbeitungseinrichtung,
die als ASIC ausgebildet sein kann. Zwischen dieser Datenverarbeitungseinrichtung
am sich drehenden Rad und einer stationären Zentraleinheit am Fahrzeug
kann eine bidirektionale Datensignalkommunikation, vorzugsweise
in digitalem Format, mit Hilfe vom HF-Signalen vorgesehen sein.
Weil sämtliche Modululeinrichtungen
in Funkverbindung mit der Zentraleinheit sind, muss die Zentraleinheit
in der Lage sein, die van einer bestimmten Moduleinrichtung empfangenen
Signale derjenigen Radposition zuzuordnen, in der sich das, mit
dieser bestimmten Moduleinrichtung versehene Rad bezüglich des
Fahrzeuges befindet. Zur Lösung dieses
Zuordnungs- bzw. Identifizierungsproblems gibt es verschiedene bekannte
Varschläge.
Hierzu ist mit dem Dokument
DE
42 05 911 A1 vorgeschlagen, dass
- – jedes
Elektronikmodul eine Signalgenerierungs-Einrichtung aufweist, welche
ein Identifikationssignal generiert, das für jedes individuelle Elektronikmodul
charakteristisch ist und dieses eindeutig identifiziert,
- – dieses
Identifikationssignal zumindest einmal vor oder nach der Ausstrahlung
des Drucksendesignals dieses Elektronikmoduls ausgestrahlt wird,
- – die
Zentraleinheit zumindest einen Speicher aufweist, in dem ein dem
zugehörigen
individuellen Elektronikmodul zugeordnetes Identifikations-Vergleichssignal
abgespeichert ist, und
- – die
Zentraleinheit eine Vergleichseinrichtung aufweist, weiche prüft, ab das
van dem Elektronikmodul ausgestrahlte Identifikationssignal mit
dem in der Empfangseinrichtung gespeicherten Identifikations-Vergleichssignal übereinstimmt,
und
- – eine
Weiterverarbeitung der von der Zentraleinheit aufgenommenen Signale
nur dann erfolgt, wenn das von der Zentraleinheit empfangene Identifikationssignal
(mit Druckdatensignal und das in der Zentraleinheit gespeicherte
Identifikations-Vergleichssignal
identisch sind.
Im Verlauf eines Lern- aller Zuordnungsmodus
wird die Zentraleinheit in die Lage versetzt, diese Identifizierungsdaten
einer bestimmten Radposition zuzuordnen und damit auch die Meßdaten dieser Radposition
zuzuordnen. Dieser Lern- und Zuordnungsmodus kann beispielsweise
beruhen auf einer Auswertung der Feldstärken der empfangenen Signale
(vgl. Dokument
DE
198 08 478 A1 oder Dokument
EP 0 763 437 B1 ) oder der Auswerfung der
Rotation der einzelnen Räder
(vgl. Dokument
DE
189 21 413 C1 ) und ist in jedem Falle vergleichsweise aufwendig
und störanfällig. Nach
einem alternativen Vorschlag ist ein besonderer „Paarungsmadus" zwischen Elektronikmodul
und Zentraleinheit vorgesehen, der mit einem zusätzlichen Hilfsgerät ausgelöst werden
kann; in dem Dokument
DE
42 05 911 A1 heißt
es hierzu sinngemäß:
„Bei diesem Ausführungsbeispiel
geht eine Bedienungskraft mit dem Aktivierungsgerät, welches die
Umschaltung des jeweiligen Elektronikmoduls in den Paarungsmodus
bewirkt, von Rad zu Rad und schaltet damit das jeweilige Rad in
den Paarungsmodus um. Durch eine entsprechende Betätigung eines Schalters
an der Zentraleinheit oder durch die Einhaltung einer bestimmten,
vorgegebenen Reihenfolge werden dann die jeweiligen Signale an der
Zentraleinheit den einzelnen Radpositionen zugeordnet.
Eine derartige Aktivierung kann auch
durch andere Ereignisse ausgelöst
werden. So kann am Elektronikmodul ein Reedkontakt vorgesehen sein, welcher
mit einem von außen
in die Nähe
des Reifens gebrachten Magneten betätigt wird. Weiterhin ist es
denkbar, am Reifenventilschaft oder am Reifenventilfuß eine mechanisch
zu betätigende
Schalteinrichtung vorzusehen, die manuell geschaltet oder durch
eine manuell bewirkte seitliche Kippbewegung des Ventils betätigt wird."
Bei dieser Form der Zuordnung wird
ein für eine
bestimmte Radposition spezifisches Radpositionssignal nicht gebildet
und übermittelt.
Der Paarungsmodus kann nur bei stehendem Fahrzeug durchgeführt werden
und erfordert ein zusätzliches Gerät.
Weil bei einem Radwechsel auch verschiedene
Räder ihre
Radposition tauschen können,
müssen
derartige Zuordnungsroutinen ggf. nach einem Radwechsel wiederholt
werden.
Mit dem Dokument
DE 199 39 936 A1 wird vorgeschlagen,
den Energiebedarf des Elektronikmoduls zu vermeiden, damit „die Lebensdauer
der Batterie in einer batteriebetriebenen Radelektronik eines Reifendruck-Kontrollsystems
weiter erhöht werden
kann, ohne die Meßrate
für den
Reifendruck erniedrigen zu müssen".
Hierzu wird die Radelektronik überwiegend in
einem stromsparenden Zustand gehalten. Zum Elektronikmodul gehört ein Empfänger, welcher
für vom
Abfragesender der Zentraleinheit ausgesandte Abfragesignale empfindlich
ist und welcher die für seine
Funktion erforderliche Energie nicht aus der Batterie des Elektronikmoduls,
sondern aus den Abfragesignalen selbst bezieht. Der Empfänger hat
eine Triggerschaltung, mit welcher die Radelektronik aus dem stromsparenden
Zustand in einen aktiven Zustand getriggert werden kann.
Bei diesem Empfänger handelt es sich um eine
Art passiven Responder. Jedoch enthält das Dokument keinen Hinweis
darauf, dass es sich bei diesem Empfänger um ein mit Oberflächenwellen
arbeitendes Oberflächenwellen(OFW)-Bauelement
handeln könnte.
Das Dokument
DE 198 07 004 A1 beschreibt ein
Sensorsystem für
die Überwachung/Messung des
Kraftschlusses eines Fahrzeugreifens mit der Fahrbahn und weitere
physikalischer Daten des Reifens. Als Sensoren dienen Oberflächenwellen(OFW)-Bauelemente
in der Form von Funksensoren, die in ein Profilelement, in den Protektor
oder in die Karkasse eines Luftreifens eingesetzt sind. Zu geeigneten
Funksensoren gehören
auch mit akustischen Oberflächenwellen
arbeitende OFW-Bauelemente. Wie dort unter anderem ausgeführt, kann
es zweckmäßig sein
Sensoren an den Reifen aller vier Räder des Fahrzeugs vorzusehen.
Für jedes
Rad bzw. dessen Reifen wird dazu im jeweiligen Radhaus eine eigene
Abfrageantenne mit Zuleitung zu einem gemeinsamen Auswertegerät vorgesehen.
Bei nur einem vorhandenen Abfragegerät kann eine zeitlich nacheinander
erfolgende Abfrage der Reifen der einzelnen Räder vorgesehen sein. Werden
besonders ausgewählte
Sensoren für
die einzelnen Reifen verwendet, zum Beispiel zeitlich orthogonale
oder frequenzorthogonale Sensoren, so können alle Sensoren auch gleichzeitig
und gegebenenfalls auch von nur einer gemeinsamen Antenne aus abgefragt
werden.
Das technische Problem bzw. die Aufgabe der
vorliegenden Erfindung besteht darin, einen alternativen Weg zur
Zuordnung einer Radposition zu einem Elektronikmodul und dem von
diesem ausgesendeten Datensignal anzugeben, der ohne Erzeugung und
Benutzung einer individuellen Kennung für jedes Elektronikmodul auskommt.
Vorzugsweise soll diese Zuordnung einfach, und zuverlässig durchführbar sein.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist
eine
Reifluftdruck-Kontrollvorrichtung für eine Fahrzeug mit mehreren
Rädern,
die je mit einem Luftreifen ausgerüstet sind, wobei jeder überwachte
Luftreifen mit einem Elektronikmodul versehen ist, das wenigstens
einen, dem Luftreifen-Luftdruck
ausgesetzten, integrierten Drucksensor mit Meß- und Steuerelektronik, sowie
eine Datenverarbeitungseinrichtung aufweist, die mit einer HF-Einrichtung
gekoppelt ist, um Datensignale zu erzeugen und telemetrisch an eine
Zentraleinheit am Fahrzeug zu übermitteln,
wobei
- – an
jedem Rad – im
Abstand zu seinem Elektronikmodul und außerhalb des Fahrzeugreifens – eine Oberflächenwellenanordnung
in Form einer Identifizierungsmarke angebracht ist, in deren OFW-Struktur
ein, die Radposition dieses Rades bezüglich des Fahrzeuges identifizierende
Identifizierungsstruktur eingefügt
ist;
- – diese
Identifizierungsmarke in Funkverbindung mit einer Empfangseinrichtung
des Elektronikmodul am gleichen Rad ist;
- – diese
Identifizierungsmarke nach ihrer Aktivierung oder Abfrage das Elektronikmodul
wenigstens mit einem Radpositionssignal versorgt, das die Radposition
des Rades angibt, an welchem sich dieses Elektronikmodul befindet;
und
- – ein
vom Elektronikmodul an die Zentraleinheit übermitteltes Datensignal auch
dieses Radpositionssignal oder ein davon abgeleitetes, entsprechendes
Signal enthält.
Abgesehen davon dass die OFW-Struktur die
verschiedenen möglichen
Radpositionen eines Rades an einem Kraftfahrzeug codieren soll,
sind Oberflächenwellenanordnungen
in der Form von Identifizierungsmarken, sogenannte ID-Tags, in der Fachwelt
grundsätzlich
bekannt. Beispielsweise beschreibt das bereits 1981 angemeldete
Dokument
DE 31 02 334
C2 eine „Vorrichtung
für die
Fernmessung an Objekten",
nämlich
eine, akustische Oberflächenwellen
erzeugende und ausnutzende Vorrichtung, die in landwirtschaftliche
Nutztiere implantiert werden kann, um die Körpertemperatur des Tieres zu messen,
und den Meßwert,
zusammen mit einem, ein bestimmtes Tier identifizierenden Identifikationssignal
auf Anforderung telemetrisch an einen Empfänger zu übermitteln. Die bekannte Marke
ist mit einem Identifikationscode versehen, der auf geeignetem piezoelektrischem
Material in Form einer räumlichen
Struktur eines leitfähigen
Elektrodenfeldes ausgebildet ist. Eine beispielhafte Struktur liefert
einen 32-Bit-Binär-Code,
der nach Bedarf codiert werden kann, um damit bestimmte Bedeutungsinhalte
auszudrücken.
Eine grundlegende Beschreibung von OFW-Bauelementen
dieser Art liefert beispielsweise das Dokument
EP 0 619 906 B1 („Passiver
Oberflächenwellen-Sensor, der drahtlos
abfragbar ist"),
oder das Dokument
EP
0 821 796 B1 („Funkabfragbarer Sensor
in Oberflächenwellentechnik").
Die erfindungsgemäß vorgesehene Identifizierungsmarke
bzw. ID-Tag ist nicht auf eine bestimmte Oberflächenwellenanordnung begrenzt.
Vorzugsweise ist eine mit akustischen Oberflächenwellen arbeitende OFW-Anordnung
vorgesehen, wie beispielsweise in den Dokumenten
EP 0 746 775 B1 ,
DE 43 36 504 C1 ,
DE 43 36 897 C1 und
DE 100 41 339 C1 beschrieben.
Alternativ könnten auch OFW-Bauelemente eingesetzt
werden, die mit Volumenwellen, Raleighwellen, Lambwellen und dergleichen
arbeiten. Die Oberflächenwelle
wird mit Hilfe eines Eingangs-Wandlerelements erzeugt, das seinerseits
einen elektrischen Impuls, insbesondere einen HF-Impuls in diese
Oberflächenwelle
umsetzt. Die Oberflächenwelle
wandert längs
des piezoelektrischen Substrates (oder längs einer piezoelektrischen
Schicht des Substrates) und trifft auf Elemente der Identifizierungsstruktur.
Bei diesen Identifizierungsstrukturelementen kann es sich um mehrere
Reflektoren handeln, die auf Grund ihrer Anzahl und Anordnung einen
Binär-Code
codieren. Mit diesem Binär-Code können dann
die verschiedenen Radpositionen eines PKW oder LKW identifiziert
werden. Neben der oder den Radpositionen) können weitere Identifizierungen,
etwa eine bestimmte Nummer des ID-Tag oder dergleichen codiert werden.
Die Oberflächenwelle wird
an diesen Identifizierungsstrukturelementen modifiziert oder moduliert,
und die modifizierte Oberflächenwelle
trägt in
einer verwertbaren Form diese Identifizierung(en). Die erfindungsgemäß vorgesehene
Identifizierungsmarke bzw. ID-Tag ist nicht auf bestimmte Maßnahmen
und Formen zur Modifizierung oder Prägung der Oberflächenwelle
mit diesen Identifizierungen beschränkt. Anstelle einer Laufzeitmodifizierung
können
auch Frequenzmodulationen, Phasenverschiebungen und andere verwertbare
Modifizierungen der Oberflächenwelle
vorgenommen und ausgenutzt werden, wie das beispielsweise im Dokument
EP 0 619 906 B1 beschrieben
ist. Die modifizierte Oberflächenwelle
wird an einem Ausgangs-Wandlerelement in ein elektrisches Antwortsignal
umgesetzt, das in verwertbarer Form den von der Identifizierungsstruktur
aufgeprägten
Code enthält.
Das Ausgangs-Wandlerelement kann auch das Eingang-Wandlerelement
sein oder es können
verschiedene und/oder unterschiedlich angeordnete Eingangs- und
Ausgangs-Wandlerelemente vorgesehen werden. In Abhängigkeit
von der Art und Konfiguration der Identifizierungsstrukturelemente
entsteht ein vorgegebener Code, welcher dieses ID-Tag repräsentiert.
Das den Code repräsentierende
elektrische Antwortsignal wird telemetrisch an eine Empfangseinrichtung
des Elektronikmoduls übermittelt und
von dessen Datenverarbeitungseinrichtung ausgewertet. Aufforderungs-/Abfrage-Einrichtung
und Empfangseinrichtung müssen
nicht notwendigerweise räumlich
zusammenfallen, sondern können
sich an unterschiedlichen Orten/Stellen befinden.
Für
eine im Rahmen der vorliegenden Erfindung brauchbare Oberflächenwellenanordnung
in Form einer Identifizierungsmarke bzw. ID-Tag ist lediglich bedeutsam,
dass sie ein elektrisches Antwortsignal liefert, das in verwertbarer
Form mit einem Code versehen ist, der eine Radposition eines Fahrzeugs
identifiziert, und dass dieses Antwortsignal von einem Empfänger des
Elektronikmoduls empfangen und von dessen Datenverarbeitungseinrichtung ausgewertet
werden kann, um in dem Elektronikmodul ein Radpositionssignal bereitzustellen.
Für diese Anwendung
geeignete Oberflächenwellenanordnungen
können
aus bekannten Oberflächenwellenanordnungen
ohne weiteres durch entsprechende Anpassung von deren Identifizierungsstrukturelementen
erhalten werden.
Jüngste
Entwicklungen konzentrieren sich auf „autarke OFW-Bauelemente", welche die zur
Anregung der akustischen Oberflächenwelle
erforderliche elektrische Energie aus Änderungen der Umgebungsbedingungen
beziehen, welchen das OFW-Bauelement ausgesetzt ist. Im Falle der
vorliegenden Erfindung könnten
das Änderungen
der Rotationsgeschwindigkeit des Rades sein, an dem sich das ID-Tag
befindet. Die mit einer Änderung
der Rotationsgeschwindigkeit verbundene positive oder negative Beschleunigung
des ID-Tag kann über
den piezoelektrischen Effekt zur Gewinnung elektrischer Energie
genutzt werden. Dabei werden in einem piezoelektrischen Kristall
Ladungen getrennt und Hochspannung erzeugt, die sich über eine
Funkenstrecke entlädt.
Die Hochfrequenzenergie des Funkens wird an das Oberflächenwellen-Bauteil geleitet,
das der akustischen Welle den Identcode des Sensors, und im Falle
der vorliegenden Erfindung die bestimmte Radposition-Codierung aufprägt. Diese
Information wird anschließend über eine
Antenne abgestrahlt und kann noch von einem – mehrere Meter entfernten – Empfänger empfangen
und ausgewertet werden. Der ganze Vorgang dauert nur ein paar Millionstel
Sekunden und die benötigten
Energien sind verblüffend
gering, [vgl. Wolf-Eckhart Bulst zu „Projekt: Autarke Funksensoren" in einer Hintergrundmeldung (URL:
http://w4.siemens.de/de2/html/press/ news desk_archive/2000/nd00352.html
der SIEMENS AG].
Mit der vorliegenden Erfindung wird
jedes Elektronikmodul von der am gleichen Rad befindlichen Identifizierungsmarke
mit einem Radpositionssignal versorgt. Das Elektronikmodul übermittelt
dieses Radpositionssignal oder ein davon abgeleitetes, entsprechendes
Signal zusammen mit einem, den Reifendruck betreffenden Datensignal
an die Zentraleinheit. Die Zentraleinheit kann das empfangene Datensignal
einer bestimmten Radposition zuordnen, ohne dass dazu eine individuelle
Kennung des Elektronikmoduls benötigt
wird.
Entsprechende Identifizierungsmarken
stehen handelsüblich
zur Verfügung
und werden beispielsweise von EPCOS AG, München, Deutschland vertrieben.
werden an die speziellen Kundenwünsche
angepaßte
Identifizierungsmarken angeboten und vertrieben. Entsprechende OFW-Bauelemente haben
beispielsweise eine Fläche
von etwa 20 bis 50 mm2 und ein angenähertes Gewicht
von wenigen 1/10 g. Als passive Bauelemente sind sie robust und auch
gegenüber
den rauhen Bedingungen an einem rotierenden Fahrzeugrad beständig.
Weil sich Identifizierungsmarke und
zugeordnetes Elektronikmodul in konstantem Abstand, der typischerweise
nur einige Centimeter beträgt,
am gleichen Rad befinden, kann eine zuverlässige Datenübertragung gewährleistet
werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung
werden vorzugsweise solche Identifizierungsmarken verwendet, deren
Oberflächenwellenanordnung
mit akustischen Oberflächenwellen
arbeitet. Die hier erforderliche Reflektorstruktur ist einfach aufgebaut und
kann einfach an eine bestimmte Codierung angepaßt werden. Die Feldstärke des
elektrischen Antwortsignals ist noch vergleichsweise hoch, im Vergleich
zu anderen Oberflächenwellentechniken.
Mit akustischen Oberflächenwellen
arbeitende Identifizierungsmarken stehen in verschiedenen Ausführungsformen
handelsüblich
und preiswert zur Verfügung,
und die Codierung solcher handelsüblich verfügbarer Identifizierungsmarken
kann leicht an die erfindungsgemäß erforderliche
Radposition-Codierung angepaßt
werden.
Nach einer ersten Ausgestaltung der
Erfindung kann eine Identifizierungsmarke vorgesehen sein, die eine
Identifizierungsstruktur aufweist, die lediglich eine einzige Radposition
codiert. Für
einen Personenkraftwagen kommen hier beispielsweise die Radpositionen
vorne links, vorne rechts, hinten links, hinten rechts und Reserverad
in Betracht. Für mehrachsige
Lastkraftwagen mit gegebenenfalls Zwillingsreifen an jeder Achse
sind angepaßte
Ausführungsformen
einer solchen Identifizierungsmarke möglich. Für diese verschiedenen Radpositionen
ist dann je eine unterschiedliche Identifizierungsmarke vorgesehen.
Eine Identifizierungsstruktur, die lediglich eine einzige Radposition
codiert, ist einfach aufgebaut, und das entsprechende OFW-Bauelement kann
preiswert gefertigt werden. Manipulationen an dem OFW-Bauelement
zur Auswahl einer bestimmten Radposition-Codierung sind nicht erforderlich.
In diesem Falle ist es auch vorteilhaft,
wenn jede unterschiedliche Identifizierungsmarke, oder wenn jede
Vorrichtung, an der eine unterschiedliche Identifizierungsmarke
angebracht ist, mit einer unterschiedlichen Markierung, insbesondere
mit einer unterschiedlichen Farbmarkierung versehen ist. Eine solche
ohne weiteres erkennbare Markierung, insbesondere Farbmarkierung
erleichtert die Auswahl und Benutzung der „richtigen", für
eine bestimmte Radposition passenden Identifizierungsmarke.
Nach einer weiteren, zweiten Ausgestaltung der
Erfindung kann eine Identifizierungsmarke eingesetzt werden, die
eine Identifizierungsstruktur aufweist, die eine Anzahl verschiedener
Radpositionen codiert oder codieren kann. In diesem Fall sind dann zusätzliche
Mittel vorhanden, um aus den verschiedenen Radposition-Codierungen
eine bestimmte Radposition-Codierung auszuwählen. Diese Identifizierungsmarke
wird anschließend
an demjenigen Rad angebracht, dessen Radposition bezüglich des Fahrzeuges
der ausgewählten
Radposition-Codierung
entspricht.
Wie bereits oben ausgeführt, wird
die Identifizierungsstruktur durch eine bestimmte Art und Modifikation
der Identifizierungsstrukturelemente, im Falle von, mit akustischen
Oberflächenwellen
arbeitenden OFW-Anordnungen durch eine bestimmte Auswahl und Anordnung
von Reflektoren auf der Oberfläche
des piezoelektrischen Substrates geschaffen. Die Modifizierung einer
vorhandenen Reflektorstruktur durch Aktivierung oder Deaktivierung einzelner
Elektroden, um so die von der Reflektorstruktur erzeugte Codierung
zu modifizieren, ist beispielsweise in den Dokumenten
DE 31 02 334 C2 und
DE 43 36 504 C1 angesprochen.
Auch im Falle der vorliegenden Erfindung können vergleichbare Mittel und
Maßnahmen
angewandt werden, um aus einer vorhandenen, eine Anzahl verschiedener
Radpositionen codierenden Identifizierungsstruktur eine bestimmte
Radposition-Codierung auszuwählen,
um so eine Identifizierungsmarke zu erhalten, die für die Anwendung
in einer bestimmten Radposition brauchbar ist.
Typischerweise kann die Auswahl einer
bestimmten Radposition-Codierung dadurch erfolgen, dass mindestens
ein Reflektor der ID-Tag-Reflektoren in seiner Reflexion elektrisch
umstellbar ist. Eine solche Umschaltung kann beispielsweise durch
Aktivierung oder Deaktivierung einzelner Reflektoren erfolgen.
Nach einer alternativen Ausgestaltung
kann die Auswahl einer bestimmten Radposition-Codierung durch Aktivierung
oder Deaktivierung einer oder mehrerer magnetisch beeinflußbarer Unterstruktur(en)
erfolgen, welche in die OFW-Struktur der Identifizierungsmarke eingefügt ist/sind.
Eine entsprechende, beispielhafte Ausführungsform ist nachstehend
im einzelnen mit Bezugnahme auf die 3a und 3b beschrieben.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass
die Identifizierungsmarke außerhalb
des Luftreifens an der Felge oder am Reifenventil des Rades angebracht ist.
Das Elektronikmodul befindet sich dann innerhalb des vom Luftreifen
und Felge begrenzten Hohlraums und ist typischerweise am Kopf bzw.
Fuß des
Reifenventils angebracht und gegebenenfalls zusätzlich an der Felge abgestützt; entsprechende
Anordnungen sind beispielsweise in den Dokumenten
EP 0 751 017 B1 und
DE 10 154 335 A1 beschrieben.
In dieser Anordnung ist der Drucksensor des Elektronikmoduls dem
im Luftreifen herrschenden Luftreifen-Luftdruck ausgesetzt. Wenn die Identifizierungsmarke
außerhalb
des Luftreifens an der Felge oder am Reifenventil des Rades angebracht
ist, kann leicht diejenige Identifizierungsmarke ausgewählt und
angebracht werden, deren Identifizierungsstruktur diejenige Radposition
codiert, in welcher das betreffende Rad am Fahrzeug angebracht werden
soll. Identifizierungsmarke und zugehöriges Elektronikmodul befinden sich
am gleichen Rad in einem vorgegebenen Abstand zueinander, der typischerweise
nur einige Centimeter beträgt.
Daher ist eine zuverlässige,
störungsfreie
Funkverbindung zwischen Identifizierungsmarke und zugehörigem Elektronikmodul
möglich.
In diesem Falle kann beispielsweise
vorgesehen sein, dass das Reifenventil in üblicher Weise an der Felge
befestigt ist, wobei der Ventilschaft durch eine Bohrung in der
Felge hindurchragt und dort mit Hilfe einer Überwurfmutter befestigt ist,
die auf ein Außengewinde
am Ventilschaft aufgeschraubt ist. Vorzugsweise kann die Identifizierungsmarke
an dieser Überwurfmutter
angebracht sein. In diesem Falle kann beispielsweise der Außenumfang der Überwurfmutter
aus sechs ebenen Flächen
eines Sechskant gebildet sein, und die Identifizierungsmarke ist
mit ihrem ebenen, piezoelektrischen Substrat auf einer dieser ebenen
Sechskantflächen
angebracht.
Die Anbringung der Identifizierungsmarke
an der Überwurfmutter
kann herstellerseitig erfolgen. In diesem Falle werden verschiedene,
je mit einer für eine
unterschiedliche Radposition codierenden Identifizierungsmarke versehene Überwurfmuttern
bereitgehalten, die vorzugsweise zusätzlich mit je einer unterschiedlichen
Farbmarkierung versehen sind. Üblicherweise
kann die Identifizierungsmarke an der Überwurfmutter mit einer Schutzschicht,
einem Deckel oder dergleichen versehen werden. Ferner wird auf eine
zweckmäßige Halterung
der mit der Identifizierungsmarke versehenen Antenne, typischerweise zwei
Dipolhälften,
geachtet.
Nach Montage des Rades in der gewünschten
Radposition wird die passende Überwurfmutter ausgewählt und
auf den Ventilschaft des Reifenventils an diesem Rad aufgeschraubt.
Alternativ können beim Reifenmonteur unterschiedliche
Identifizierungsmarken vorrätig
gehalten werden, die nach Montage des Rades in der gewünschten
Position entsprechend ihrer Radpositions-Codierung ausgewählt und
an der Felge oder an dem Ventil dieses Rades angebracht werden.
Die Anbringung kann in einem Schutzgehäuse mit einem Metallkleber
oder dergleichen erfolgen.
Nach einer dritten Ausgestaltung
der vorliegenden Erfindung ist es im letzteren Falle auch möglich, auf
den verschiedenen Sechskantflächen
einer solchen Überwurfmutter
verschiedene Identifizierungsmarken anzubringen, deren Identifizierungsstruktur
je für
eine unterschiedliche Radposition codieren. Durch einfache Manipulation
an der vorgefertigten Überwurfmutter
wird dann diejenige Identifizierungsmarke einsatzbereit gemacht,
deren Identifizierungsstruktur diejenige Radposition codiert, an
der das vorgesehene Rad bezüglich
des Fahrzeugs angebracht werden soll.
Eine konkrete Ausführungsform
dieser dritten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise
vorsehen, dass
- – am
Außenumfang
der Überwurfmutter
eine oder mehrere Identifizierungsmarke(n) angebracht ist/sind,
deren Identifizierungsstruktur mit magnetisch beeinflußbaren Unterstrukturen)
versehen ist;
- – zusätzlich ein
im wesentlichen hülsenförmiges oder
glockenförmiges
Bauteil vorhanden ist, das die Überwurfmutter
umgreift und in bestimmten Winkelpositionen bezüglich der Überwurfmutter festlegbar ist;
- – am
Innenumfang des glockenförmigen
Bauteils ein oder mehrere Permanentmagnetfelder ausgebildet ist/sind,
das/die mit den magnetisch beeinflußbaren Unterstrukturen) der
Identifizierungsstruktur wechselwirken; und
- – durch
ausgewählte
Anordnung des glockenförmigen
Bauteils bezüglich
der Überwurfmutter
eine Identifizierungsstruktur der Identifizierungsmarke auswählbar, festlegbar
und/oder erzeugbar ist, die eine bestimmte Radposition codiert.
Im Falle einer Überwurfmutter mit sich konisch
verjüngenden
Sechskant-Außenumfang
kann ein entsprechendes glockenförmiges
Bauteil mit sich konisch erweiterndem Sechskant-Innenumfang vorgesehen
werden, das auf die Überwurfmutter
aufsteckbar ist und dort mit Hilfe einer angepaßten Nut/Feder-Rastanordnung festlegbar
ist. In diesem Falle kann das glockenförmige Bauteil in sechs verschiedenen
Winkelpositionen an der Überwurfmutter angebracht werden.
In jeder dieser unterschiedlichen Anordnungen werden unterschiedliche
Wechselwirkungen zwischen den Permanentmagnetfeldern an dem glockenförmigen Bauteil
und den magnetisch beeinflußbaren
Unterstrukturen der Identifizierungsstrukturen an der Überwurfmutter
auftreten, so dass ohne weiteres eine bestimmte Radposition-Codierung
aus mehreren möglichen
vorgegebenen Radposition-Codierungen ausgewählt, festgelegt und/oder geschaffen
werden kann. In diesem Falle reicht eine passende Kombination von Überwurtmutter
und glockenförmigem
Bauteil aus, Identifizierungsmarken bereitzustellen, deren Identifizierungsstruktur
für unterschiedliche
Radpositionen codiert.
Weil bereits Identifizierungsmarken
der hier beschriebenen Art verfügbar
sind, deren Abmessungen die Abmessungen eines Streichholzkopfes
nicht wesentlich übersteigen,
kann eine solche Identifizierungsmarke auch an oder innerhalb einer
Staubkappe befestigt werden, die auf den Ventilschaft eines solchen
Reifenventils aufgeschraubt wird.
Üblicherweise
muss an der Oberflächenwellenanordnung
eine Oberflächenwelle
mit Hilfe eines Aktivierungs-Abfrage- oder Anregungssignales ausgelöst werden.
Als Anregungssignal kommt typischerweise ein HF-Impuls in Betracht.
Für die
Anwendung in Verbindung mit den üblichen
Komponenten von Reifenluftdruck-Kontrollvorrichtungen
kommen beispielsweise HF-Impulse mit Trägerfrequenzen im Bereich der
ISM-Bänder
(Industrial Scientific Medical Standard) also bei etwa 869 MHz (in
USA 950 MHz) oder bei etwa 2,4 GHz in Betracht. Es ist möglich, den
Anregungsimpuls mit Hilfe des Elektronikmoduls zu erzeugen und über dessen
HF-Einrichtung an das Eingangs-Wandlerelement der Oberflächenwellenanordnung
zu übermitteln.
Hierdurch wird jedoch die typischerweise begrenzte Energieversorgung
des Elektronikmodul belastet.
Nach einer mehr bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist deshalb vorgesehen, dass die Oberflächenwellenanordnung
mit Hilfe eines von der Zentraleinheit erzeugten und abgestrahlten
HF-Impulses angeregt, abgefragt oder aktiviert wird. Die Zentraleinheit
steht in galvanischer Verbindung mit der Stromversorgung des Fahrzeugs, so
dass in der Zentraleinheit elektrische Energie praktisch unbegrenzt
zur Verfügung
steht. In diesem Falle können
auf dem Substrat der Identifizierungsmarke getrennte Eingangs- und
Ausgangs-Interdigitalwandler
mit je angepassten Antennen vorgesehen werden. Auch bei gleichzeitiger
Anregung aller Identifizierungsmarken im Sendebereich der Zentraleinheit
kann durch angepasste Wahl der Feldstärke/Reichweite des Antwortsignals
sichergestellt werden, dass ein Antwortsignal nur dasjenige Elektronikmodul
erreicht, das sich am gleichen Rad wie die, das Antwortsignal aussendende
Identifizierungsmarke befindet.
Nach einer weiteren vorteilhaften
Ausgestaltung ist es auch möglich,
die Oberflächenwellenanordnung
hinsichtlich ihrer Anregungsenergie als autarkes Bauteil auszubilden – vgl. den
Eingangs zitierten Beitrag von Wolf-Eckhart Bulst hinsichtlich „Autarker
Funksensoren" – oder mit
einem autarken Bauteil zu koppeln, das den zur Anregung oder Aktivierung
der Oberflächenwellenanordnung
erforderlichen HF-Impuls aus einer Änderung der Umgebungsbedingungen
bezieht.
Im letzteren Falle kann dieses autarke
Bauteil zweckmäßigerweise
auf Änderungen
der Beschleunigung ansprechen, die bei Änderung der Rotationsgeschwindigkeit
des Rades auftreten, an denen das Bauteil angebracht ist.
Unabhängig von der Quelle des HF-Impulses
zur Anregung/Aktivierung der Oberflächenwellenanordnung wird das
vom Ausgangs-Wandlerelement der Oberflächenwellenanordnung erzeugte elektrische
Antwortsignal stets telemetrisch an einen Empfänger im Elektronikmodul übermittelt.
Dort erfolgt mit Hilfe der Datenverarbeitungseinrichtung des Elektronikmoduls
eine solche Verarbeitung dieses Antwortsignals, das aus dem Informationsgehalt
des Antwortsignals ein Radpositionssignal gewonnen wird. Weil sich
Elektronikmodul und Oberflächenwellenanordnung
am gleichen Rad befinden, und die Identifizierungsstruktur der Oberflächenwellenanordnung
für diese
Radposition codiert, beinhaltet das so gebildete Radpositionssignal
diejenige Radposition, in der sich das Elektronikmodul bezüglich des
Fahrzeugs befindet. Das Radpositionssignal oder ein davon abgeleitetes,
entsprechendes Signal wird einzeln oder gemeinsam mit den im Elektronikmodul
erzeugten Datensignalen, insbesondere Druckdatensignalen über die
HF-Einrichtung des Elektronikmoduls telemetrisch an die Zentraleinheit übermittelt.
Ein „davon
abgeleitetes Signal" wird
von der Datenverarbeitungseinrichtung des Elektronikmoduls erzeugt,
enthält
den Informationsgehalt der Radposition, und ist in besonderer Weise
daran angepasst, telemetrisch an die Zentraleinheit übermittelt
und dort verarbeitet zu werden. Auf diese Weise kann die Zentraleinheit erhaltene
Druckdatensignale ohne weiteres einer bestimmten Radposition zuordnen.
Für
die Datenkommunikation zwischen Elektronikmodul und Zentraleinheit
bestehen keine Beschränkungen.
Es können
die in der Fachwelt bekannten Arten und Wege einer solchen HF-Datenkommunikation
benutzt werden. Beispielsweise kann die bekannte Ein-Wege-Datenkommunikation
benutzt werden, entsprechend der im Elektronikmodul Druckmessungen
durchgeführt
werden, daraufhin die Meßdaten
mit Schwellenwerten verglichen und im Falle einer Überschreitung/Unterschreitung
sofort, oder in anderen Fällen
in regelmäßigen Abständen Datensignale
vom Elektronikmodul an die Zentraleinheit übermittelt werden. Alternativ
kann die aus dem Dokument
EP
1 136 286 A2 bekannte bidirektionale HF-Signaldatenkommunikation
im Abfrage-Antwort-Modus zwischen Zentraleinheit und jedem Elektronikmodul
vorgesehen werden.
Bei der mit
2 schematisch dargestellten Identifizierungsmarke
1 handelt
es sich um eine, mit akustischen Oberflächenwellen arbeitende Oberflächenwellenanordnung.
Diese Identifizierungsmarke
1 hat ein aus piezoelektrischem
Material bestehendes Substrat
2, an dem verschiedene Strukturen
angebracht sind. Zu diesen Strukturen gehört ein Interdigitalwandler
3,
der im vorliegenden Falle als Eingangs-Wandlerelement für den Empfang
eines Abfragesignals sowie als Ausgangs-Wandlerelement für die Abstrahlung
eines codierten Antwortsignals dient. Der Interdigitalwandler
3 weist
eine bekannte Fingerelektrodenstruktur auf, an die eine Antenne
4,
beispielsweise die beiden Hälften
4' und
4'' einer Dipolantenne angeschlossen
sind. Der Interdigitalwandler
3 setzt den von der Antenne
4 empfangenen
HF-Impuls in eine akustische Oberflächenwelle um, die sich längs der
Oberfläche
des Substrates
2 ausbreitet. Dort trifft die schematisch
angedeutete Oberflächenwelle
5 auf
eine Folge von Reflektoren
6, welche mindestens einen Teil
der akustischen Oberflächenwelle
5 auf
den Interdigitalwandler
3 rückreflektieren und dabei einen
die Identifizierungsmarke
1 kennzeichnenden Code gemäß den Reflektoren
6 definieren. Dieser
Code resultiert aus der Identifizierungsstruktur, die ihrerseits
durch Art, Anzahl und Anordnung der Reflektoren
6 bestimmt
ist. Die Erzeugung eines bestimmten Code mit Hilfe solcher Reflektoren
6 ist
in der Fachwelt bekannt und muss hier nicht im einzelnen beschrieben
werden; beispielsweise wird auf die eingangs zitierten Dokumente
EP 0 746 775 B1 ,
DE 43 36 504 C1 ,
DE 43 36 897 C1 ,
DE 100 41 339 C1 oder
DE 195 35 542 A1 verwiesen.