DE19529623A1 - Vorrichtung zur Überwachung des Luftdruckes von luftbereiften Fahrzeugrädern - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung des Luftdruckes in den Luftkammern von luftbereiften Fahrzeugrädern, wie sie insbesondere bei Personenkraftwagen und Lastkraftwagen verwendet werden, wobei die Erfindung aber auch bei allen anderen luftbereiften Rädern angewendet werden kann.

In der WO 93/16891, die am 2. September 1993 veröffentlicht worden ist, ist eine Kontrollvorrichtung zur Messung des Luftdruckes von luftbereiften Fahrzeugrädern beschrieben, bei welcher in jedem der Räder eine Druckmeßeinrichtung angeordnet ist, die den Druck des Rades erfaßt und über eine ebenfalls im Rad angeordnete Sendeeinrichtung ein dem gemessenen Druckwert entsprechendes Signal überträgt. Dieses Signal wird durch eine in unmittelbarer Nähe des Rades angeordnete Empfangseinrichtung empfangen und weiterverarbeitet. Alternativ dazu ist auch die Verwendung einer zentralen Empfangseinrichtung möglich, die die Signale aller Räder des Fahrzeuges erfaßt.

Die Druckmeßeinrichtung überträgt das Druckmeßsignal in Intervallen, wobei jeweils ein Identifizierungs-Signal mit übertragen wird, um einerseits sicherzustellen, daß nur Werte des eigenen Fahrzeuges empfangen werden und nicht beispielsweise Sendesignale eines zufälligerweise daneben stehenden Fahrzeuges und um weiterhin sicherzustellen, daß das gesendete Signal eindeutig der Position des jeweiligen Rades zugeordnet werden kann. Zur Stromversorgung des Sendegerätes wird eine Lithiumbatterie eingesetzt, die mit dem Rad rotiert.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Überwachung des Reifendrucks in luftbereiften Rädern zu schaffen, deren Aufbau im Vergleich zu bekannten Vorrichtungen vereinfacht ist und die vom Benutzer komfortabel und sicher zu handhaben ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruches 1 gelöst.

Zu bevorzugende Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei der erfindungsgemäßen Gestaltung ist eine Antenne vorgesehen, die elektrisch mit dem Sendegerät verbunden aber nicht in dieses integriert ist.

Dadurch wird es möglich, die elektromagnetische Übertragung der Signale und insbesondere deren Wirkungsgrad zu verbessern.

Bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist die Antenne in die Lauffläche des Fahrzeugreifens integriert. Besonders bevorzugt sind mehrere Windungen vorgesehen, die nebeneinander entlang dem Umfang angeordnet sind.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Antenne in eine Seitenflanke des Reifens integriert. Auch in diesem Fall werden vorzugsweise eine Vielzahl von benachbarten Windungen vorgesehen.

Dabei kann die Antennenposition sowohl auf der Radinnenseite als auch auf der Radaußenseite vorgesehen sein.

Bei den vorgenannten Ausführungsbeispielen wird man die Sendeeinrichtung vorzugsweise in bezug auf den Reifen und nicht in bezug auf die Felge festlegen. Die Sendeeinrichtung wird dann vorzugsweise in die Reifenseitenwand oder die Lauffläche integriert. Unter Integration ist in diesem Fall und auch in bezug auf die Antenne vorzugsweise ein Einvulkanisieren zu verstehen.

Bei einer anderen Ausführungsform wird die Antenne in die Fahrzeugfelge integriert, wobei auch hier die Integration in das Felgenbett oder die Integration in die Seitenflanke in Frage kommt. Bei einer Felge ist es auch möglich, die Antenne auf das Felgenbett selbst zu wickeln.

Die vorgenannten Ausführungsformen haben den Vorteil, daß eine Antennenspule zur Verfügung steht, die es erlaubt, daß Signale im Langwellenbereich zuverlässig und mit hohem Wirkungsgrad zu übertragen. Darüber hinaus ergibt sich der Vorteil, daß die Antenne, da sie rotationssymmetrisch und konzentrisch zum Fahrzeugrad angeordnet ist, ihre Position relativ zur Empfangsantenne bei der Raddrehung nicht, oder nur unwesentlich ändert, beispielsweise beim Einschlagen der Vorderräder oder beim Einfedern der Vorder- oder Hinterräder. Wird die Antenne dagegen beispielsweise ins Fahrzeugventil integriert, so ändert sich die Position der Antenne mit der Umdrehung des Rades, was zu Störungen in der Übertragung führen kann und was insbesondere dazu führt, daß der Wirkungsgrad der Übertragung insgesamt vermindert wird.

Bei der erfindungsgemäßen Antennengestaltung ist der Übertragungswirkungsgrad besonders hoch, so daß es möglich ist, elektrische Energie vom Fahrzeug auf das rotierende Rad zu übertragen, wobei in diesem Fall die im Fahrzeugrad angeordnete Sendeeinrichtung zur Empfangseinrichtung wird. Die Energie wird dort beispielsweise mittels Kondensatoren gespeichert und dazu verwendet, den Druck zu messen und das gewonnene Drucksignal drahtlos auf die Empfangseinrichtung zu übertragen. Diese Ausführung hat den Vorteil, daß die Sendeeinrichtung keine Batterie benötigt. Dadurch wird es möglich, die Sendeeinrichtung in der Weise in der Felge und insbesondere im Reifen selbst anzuordnen, daß eine Zugänglichkeit zum Batterieaustausch nicht erforderlich ist.

Durch die besondere Anordnung der Antenne wird auch der sogenannte Paarungsmodus, das bedeutet die Zuordnung der individuellen Sendeeinrichtung zu einer Empfangseinrichtung beziehungsweise zu einer bestimmten Radposition vereinfacht.

Bei dem in der WO 93/16891 beschriebenen Verfahren geschieht die Paarung, indem die Empfangseinrichtung ein Paarungssignal empfängt, und nach dem Empfang des Paarungssignals die zugeordnete Adresse speichert, wobei die Aussendung des Paarungssignales durch ein bestimmtes Ereignis ausgelöst wird und andererseits die erfolgte Paarung durch den Benutzer bestätigt werden muß. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann ebenfalls ein äußeres Ereignis, beispielsweise der Anstieg oder der Abfall des von der Sendeeinrichtung gemessenen Luftdruckes dazu verwendet werden, einen Paarungsmodus auszulösen. Zusätzlich wird jedoch ein Paarungsmodus ermöglicht, der automatisch ohne Zutun des Benutzers funktioniert. Bei diesem Paarungsmodus wird in vorgegebenen Zeitabständen, beispielsweise immer nach einer Anzahl von Druckmessungen, oder in vorgegebenen zeitlichen Abständen ein Paarungssignal von der Sendeeinrichtung mit der entsprechenden Adresse ausgestrahlt. Das Empfangsgerät erkennt dieses Paarungssignal und vergleicht das nach dem Paarungssignal empfangene Identifikationssignal mit dem Identifikationssignal, das im Speicher des Empfangsgerätes abgespeichert ist. Sind die Signale identisch, wird kein Paarungsmodus initiiert. Unterscheiden sich die Signale prüft die Empfangseinrichtung auf Grundlage eines dort gespeicherten Programmes, wie oft das Signal empfangen wird. Gleichzeitig überprüft die Empfangseinrichtung vorzugsweise auch, ob sich das Fahrzeug während der Messung bewegt. Wird für eine länger andauernde Zeitdauer festgestellt, daß immer das gleiche Paarungssignal empfangen wird, wird das dazugehörige Identifikationssignal als neues Identifikationssignal im Speicher der Empfangseinrichtung abgespeichert. Um die Sicherheit weiter zu erhöhen, kann die Empfangseinrichtung weiterhin überprüfen, ob die zwischen den einzelnen Paarungssignalen gesendeten Druckmeßsignale das Identifikationssignal aufweisen, welches als altes Identifikationssignal in der Empfangseinrichtung gespeichert ist. Ist dies der Fall, wird das neue Identifikationssignal nicht abgespeichert.

Die vorbeschriebene Verfahrensweise der Paarung hat den Vorteil, daß die Paarung automatisch ohne Betätigung einer Schalteinrichtung oder dergleichen ausgeführt wird. Das bedeutet, daß die Paarung auch dann ausgeführt wird, wenn der Benutzer beispielsweise von Sommerreifen auf Winterreifen wechselt und vergißt, die Einrichtungen entsprechend zu paaren. Das Verfahren kann selbstverständlich auch als einziges Paarungsverfahren verwendet werden, ohne daß zusätzliche Schalteinrichtungen oder dergleichen vorhanden sind. Da die Signale mehrfach empfangen werden müssen und da außerdem vorzugsweise eine Bewegung des Fahrzeugs erforderlich ist, ist sichergestellt, daß nicht zufällig empfangene Signale, beispielsweise von einem benachbart stehenden Fahrzeug als Identifikationssignal abgespeichert werden.

Nur äußerst vorsorglich wird darauf hingewiesen, daß das gesamte vorbeschriebene Paarungsverfahren mit seinen verschiedenen Abwandlungen auch bei Einrichtungen zum Überwachen des Reifendrucks eingesetzt werden können, die eine andere Antennengestaltung aufweisen, als die erfindungsgemäße Einrichtung, beispielsweise als auch mit Einrichtungen, bei denen die Antenne in die Sendeeinrichtung integriert ist und beispielsweise am Ventil befestigt ist.

Bei der erfindungsgemäßen Gestaltung stellt die Antenne vorzugsweise eine Induktivität, d. h. also eine Spule, dar, und ist mit einer Kapazität zu einem Schwingkreis zusammengeschaltet. Die Spule wird vorzugsweise gebildet, indem ein elektrisch leitender Draht als Antenne in einer dem Rad angepaßten Form verlegt wird. Dadurch wird die Felge bzw. der Reifen selbst, beides Gegenstände, die im wesentlichen rotationssymmetrisch gestaltet sind, zum "Wickelkern" der Spule.

Versuche haben ergeben, daß bei einer von der Erfindung bevorzugten Übertragung des Meßsignals im Langwellenbereich unter 50 kHz zehn oder weniger Windungen ausreichen, um das Signal in guter Qualität vom Sender im Rad zum zugeordneten Empfänger zu übertragen.

Die Antenne der Empfangseinrichtung wird bevorzugt als übliche, relativ kleine Spule mit Ferritkern oder in ähnlicher Weise ausgestaltet, wie die Antenne der Sendeeinrichtung und beispielsweise im Bereich der Scheibenbremse als Spule mit einem Durchmesser der vorzugsweise etwas größer ist als die Scheibenbremse angeordnet. Auf diese Art und Weise sind die Antennen von Sendeeinrichtung und Empfangseinrichtung benachbart und konzentrisch zueinander angeordnet, wodurch sich eine besonders gute und sichere Signalübertragung ergibt.

Es ist auch möglich und liegt im Rahmen der vorliegenden Erfindung, zur Signalübertragung ein hochfrequentes Signal zu verwenden. Die Verwendung einer derart hohen Frequenz hat aber jedoch auch eine Reihe von Nachteilen, wozu insbesondere die Problematik der elektromagnetischen Verträglichkeit mit anderen Baugruppen des Fahrzeuges gehört. Weiterhin nimmt der Einfluß metallischer Teile auf die Übertragung mit steigender Frequenz zu.

Die Übertragung mit geringer Frequenz, besonders bevorzugt ist ein Bereich zwischen 1 und 15 kHz und ganz besonders bevorzugt ein Bereich zwischen 4000 und 10000 Hertz hat den großen Vorteil, daß die Gefahr von Störungen von anderen Einrichtungen oder auch von Störungen durch andere Einrichtungen weitaus geringer ist.

Aufgrund der Übertragungscharakteristik ist es sinnvoll, an jedem Rad eine zugeordnete Empfangseinrichtung zu verwenden. Diese erhöht zwar auf den ersten Blick den Aufwand für die Vorrichtung insgesamt, hat aber auf der anderen Seite den Vorteil, daß die Zuordnung der Radposition zur jeweiligen Empfangsposition einfacher zu bewerkstelligen ist, als z. B. bei einer Signalübertragung, bei der nur eine Empfangseinrichtung vorgesehen ist.

Die Überwachungsvorrichtung gibt eine Warnung aus, wenn der Druck im Reifen einen vorbestimmten Grenzwert unter- oder überschreitet oder wenn die Druckdifferenz zwischen den Rädern der gleichen Achse einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet.

Zusätzlich zur Druckmessung wird vorzugsweise auch eine Temperaturmessung vorgenommen. In diesem Fall ist in der Sendeeinrichtung ein Temperatursensor integriert, der die Temperatur in der Umgebung der Sendeeinrichtung und damit in der Luftkammer des Reifens erfaßt. Dieses Signal wird ebenfalls über die Sendeeinrichtung verarbeitet und an die Empfangseinrichtung übertragen. Ein Alarmsignal wird ausgegeben, wenn die Temperatur einen vorgeschriebenen Grenzwert überschreitet und/oder wenn die Temperaturdifferenz zwischen zwei Rädern oder Rad und Umgebungstemperatur einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anmeldemöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Überwachung des Luftdruckes von luftbereiften Fahrzeugrädern;

Fig. 2 die Anordnung der Antenne in der Lauffläche eines Reifens;

Fig. 3 die Anordnung der Antenne auf der Radaußenseite eines Reifens;

Fig. 4 die Anordnung einer Antenne auf der Radinnenseite eines Reifens;

Fig. 5 eine torusförmige Antenne;

Fig. 6 eine Antenne mit zylindrischer Gestaltung;

Fig. 7 eine Antenne mit scheibenförmiger Gestaltung.

Ein erstes Ausführungsbeispiel wird nun in bezug auf die Fig. 1 und 2 beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Überwachung des Luftdruckes von Luftbereifungen, wie sie in der WO 93/16891 in bezug auf diese Figur und in bezug auf die dort dargestellten Fig. 1 bis 5 beschrieben ist. Die Beschreibung dieses Ausführungsbeispieles WO 93/16891 (Aktenzeichen PCT/EP 93/0452) wird durch diesen Verweis in die Offenbarung der vorliegenden Patentanmeldung einbezogen, und zwar insbesondere die spezielle Figurenbeschreibung von der Seite 11 Zeile 26 bis Seite 23 Zeile 28.

Das in Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung in der Anordnung für einen PKW mit vier Rädern, wobei die Räder jeweils aus einer Metallfelge (selbstverständlich ist auch eine Felge beispielsweise aus CFK möglich und denkbar) sowie einem darauf angeordneten Reifen bestehen.

Der PKW weist vier Räder R1, R2, R3, R4 auf, an denen jeweils ein Sendegerät S1, S2, S3, S4 angeordnet ist, welches mit dem Reifen umläuft.

Ferner sind vier Empfangsgeräte E1, E2, E3, E4 vorgesehen, die jeweils diesen einzelnen Sendeeinrichtungen zugeordnet sind. Der Aufbau der Sendeeinrichtung ist detailliert in der WO 396 016 891 in bezug auf die Fig. 2 beschrieben, der Aufbau der Empfangseinrichtung detailliert in der WO 93/1689 in bezug auf die Fig. 5.

Kurz zusammengefaßt umfaßt die Sendeeinrichtung eine Druckmeßeinrichtung, die vorzugsweise einen Drucksensor vom piezoelektrischem Typ aufweist, dessen analoges Ausgangssignal über eine Signalaufbereitungsschaltung mittels eine A/D-Wandlers in ein Digitalsignal umgewandelt wird. Das digital aufbereitete Signal wird einer Mikroprozessor- Recheneinheit zugeführt, welche mit einem Speicher verbunden ist. Zur Zeitsteuerung ist ein Zeitgeber vorgesehen.

Der Speicher ist als Festwertspeicher und als Speicher mit wahlfreiem Zugriff ausgestattet und enthält ein Programm, das die Sendeeinrichtung steuert. Das Sendesignal wird, über eine Signalaufbereitungsschaltung und die Antenne dann mit einer Frequenz von ca. 8700 Hertz ausgestrahlt, wobei diese Ausstrahlung in Intervallen geschieht, die vom Zeitgeber vorgegeben werden. Bei jeder Signalausstrahlung wird, wie dies die Fig. 3 und die Fig. 4 in der WO 93/16891 zeigen, eine Präambel von 16 Bit, ein Identifikationssignal von 32 Bit, ein Datensignal mit 24 Bit, welches den Druckwert enthält, und eine Postambel mit 4 Bit übertragen.

Jedes der Empfangsteile weist eine Antenne auf, deren Signal einer Signalverarbeitungsstelle zugeordnet wird, in der das Signal verstärkt und gefiltert wird. Dann wird das Signal in einer Demodulierstufe demoduliert und als digitales Signal einer Mikroprozessoreinrichtung zugeführt.

Für die Empfangsteile kann eine Mikroprozessoreinrichtung verwendet werden, die dann in der zentralen Steuereinrichtung Z angeordnet ist und die die Signale aller Empfangseinrichtungen digital erhält, oder es kann jede Empfangseinrichtung mit einer digitalen Signalverarbeitung mittels Mikroprozessor vorgesehen sein, die der Zentraleinrichtung Z dann nur noch die entsprechenden Druckwerte für das jeweilige Rad und Informationen zur Radposition liefert.

Die Reifendruckdaten werden auf einer Anzeigeeinheit A dem Fahrer angezeigt oder, alternativ dazu, beim Starten des Fahrzeugs kurz angezeigt, um zu bestätigen, daß die Einrichtung in Ordnung ist und wird dann nur angezeigt, wenn der Reifendruck eines dieser Räder unter oder über einem vorbestimmten Grenzwert liegt.

Im Unterschied zu der Gestaltung gemäß der WO 93/16891 ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Antenne vorgesehen, die unmittelbar in die Lauffläche des Reifens integriert ist. Fig. 2 zeigt einen Reifen 20, in welchen die Antenne 21 in mehreren parallel zueinander angeordneten Windungen verlegt ist. Die Antenne besteht aus einem elektrisch isolierten Draht. Vorzugsweise ist die Antenne unmittelbar in die Lauffläche des Reifens einvulkanisiert, wodurch dann, wenn das Reifenmaterial entsprechende elektrische Widerstandswerte aufweist auch eine elektrische Isolierung zumindest innerhalb der einvulkanisierten Fläche entfallen kann.

Die Sendeeinrichtung, die sehr klein gestaltet werden kann, wird bei diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls in die Lauffläche einvulkanisiert, es ist aber auch möglich, die Sendeeinrichtung in die Seitenflanken des Reifens mit anzuordnen.

Das Einvulkanisieren oder das Befestigen der Sendeeinrichtung in der Lauffläche des Reifens hat jedoch den Vorteil, daß die Lauffläche bei der Montage des Reifens weniger stark beansprucht wird als die Seitenflanken, so daß die mechanische Belastung bei der Montage günstiger ist. Auf der anderen Seite sind die wirkenden Fliehkräfte und auch die auf die Sendeeinrichtung wirkenden Stöße größer, wenn die Lauffläche als Träger für die Sendeeinrichtung dient.

Es ist ebenfalls möglich, die Sendeeinrichtung ortsfest in der Radfelge anzuordnen. In diesem Fall muß jedoch berücksichtigt werden, daß sich der Reifen relativ zur Felge verschieben kann. Dies kann geschehen, indem ein entsprechend langes Zuleitungskabel von der Antenne z. B. zu einer Sendeeinrichtung angeordnet wird, die am Ventilloch befestigt ist. Es ist jedoch ebenfalls denkbar, daß am Reifen ein Kontakt angeordnet wird, der elektrisch mit einem Kontaktstreifen auf der Felge in Verbindung steht, wobei der Kontakt mit der Felge und der Kontaktstreifen mit der Sendeeinrichtung verbunden ist. In diesem Fall wird das Signal auch bei einer Verschiebung des Reifens übertragen.

Die Antenne der Empfangseinrichtung kann eine herkömmliche Antennenspule sein. Statt dessen kann aber auch eine Empfangsantenne verwendet werden mit mehreren Windungen, die konzentrisch zum Rad angeordnet ist und die beispielsweise im Bereich der Scheibenbremse vorgesehen ist. Durch diese Anordnung wird eine besonders gute Energieübertragung gewährleistet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel hat eine ganze Anzahl von Betriebsvarianten, die nachfolgend kurz dargestellt werden:
Bei der ersten Variante ist in die Sendeeinrichtung ein Zeitgeberbaustein integriert, der bewirkt, daß das Sendesignal in vorgegebenen Zeitabständen ausgestrahlt wird, wie dies auch in der WO 93/16891 beschrieben ist. Die Empfangseinrichtung empfängt das Signal und leitet es an die Einrichtung Z weiter, wo es weiter verarbeitet wird und ggf. zur Anzeige gebracht wird. Besonders bevorzugt ist zusätzlich zur zeitlichen Abfrage eine Überwachung in der Sendeeinrichtung vorgesehen, welche den Sendebaustein von einem stand-by Modus in den aktiven Sendemodus umschaltet, wenn der Druck im Reifen mit einem Druckgradienten abfällt, der oberhalb eines bestimmten Wertes liegt. Auf diese Weise können beispielsweise Ausstrahlungen alle fünf oder alle zehn Minuten gemacht werden und das Zentralsteuergerät Z prüft jeweils, ob Signale von allen vier Rädern vorliegen und ob diese Signale den vorgegebenen Werten entsprechen. Tritt zwischen den Meßzyklen ein Druckabfall auf, so erkennt dies die Einrichtung im zugeordneten Rad und gibt ein Alarmsignal an die zentrale Steuereinrichtung Z aus. Diese wiederum bewirkt, daß der Fahrer akustisch und/oder optisch über die Anzeigevorrichtung A gewarnt wird.

Auf diese Weise kann auch ein schnell einsetzender Druckabfall zwischen den Meßzyklen zuverlässig erkannt werden.

Bei dieser ersten Variante ist das Identifikationssignal, das die Position der einzelnen Sendeeinrichtungen identifiziert, jeweils in der Sendeeinrichtung und in der zugehörigen Empfangseinrichtung abgespeichert. Werden neue Räder montiert, so werden die zentrale Steuereinrichtung und die einzelnen Empfangseinrichtungen in einem Paarungsmodus umgeschaltet. Die Geräte empfangen dann das jeweils zugeordnete Signal, und speichern das darin enthaltene Identifikationssignal ab. Um das Signal übertragen zu können, verfügt jedes der Empfangsgeräte E1 bis E4 über ein Identifikationssteuersignal, welches einen entsprechenden Paarungsversuch, der ebenfalls das Identifikationssteuersignal enthält, der jeweils zugeordneten Sendeeinrichtung erkennt und das zugehörige Identifikationssignal in der jeweiligen Empfangseinrichtung abspeichert.

Bei einer zweiten Variante sendet jede Sendeeinrichtung in regelmäßigen Zeitabständen Identifikationssteuersignale und ihr Identifikationssignal aus. Diese Identifikationssteuersignale werden von den zugeordneten Empfangseinrichtungen empfangen. Nach einer bestimmten Anzahl von empfangenen Identifikationssteuersignalen mit gleichem Identifikationssignal erkennt die Empfangseinrichtung, daß das Signal von der zugeordneten Sendeeinrichtung stammt und speichert das mitübertragene Identifikationssignal im entsprechenden Speicher der Empfangseinrichtung ab. Auf die Art und Weise werden Sendeeinrichtungen und zugeordnete Empfangseinrichtungen gepaart, ohne daß es einer manuellen Umschaltung oder eines Zutuns des Benutzers bedürfte.

Eine dritte Variante funktioniert entsprechend wie die zweite Variante. Hier überprüfen die zugeordneten Empfangseinrichtungen aber zusätzlich, ob sich das Fahrzeug in Bewegung befindet. Eine Paarung findet nur statt, wenn das Fahrzeug sich bewegt und Identifikationssteuersignale mit dem neuen Identifikationssignal regelmäßig empfangen werden.

Bei einer vierten Variante, die mit der dritte Variante kombiniert werden kann, überprüft die Empfangseinrichtung regelmäßig, ob das bislang zugeordnete Identifikationssignal weiterhin empfangen wird. Wird das Identifikationssignal nicht mehr empfangen, gibt die Empfangseinrichtung ein entsprechendes Signal an die zentrale Steuereinrichtung, die wiederum über die Anzeigeneinrichtung eine Signal an den Benutzer ausgibt, um ihm mitzuteilen, daß das Signal nicht mehr empfangen wird. Mit dieser Anzeige ist vorzugsweise die Anfrage verbunden, ob ein Wechsel des jeweiligen Rades stattgefunden hat. Wird dies vom Benutzer bestätigt, wird das zwischen den Drucksignalen ausgestrahlte Identifikationssteuersignal ausgewertet, und das mit dem Identifikationssteuersignal übertragene Signal als neues Identifikationssignal in der jeweiligen Empfangseinrichtung abgespeichert.

Diese vierte Variante hat den Vorteil, daß sie zwar nicht automatisch funktioniert, daß sie aber sicherstellt, daß tatsächlich ein Wechsel der Reifen stattgefunden hat. Ist die Identifikation oder die Sendeeinrichtung in irgend einer Weise nicht in Ordnung, weiß der Benutzer aus der Anzeige, daß eine Fehlfunktion vorliegt, wenn er den Reifen tatsächlich nicht gewechselt hat.

Weiterhin ist der große Vorteil dieser Gestaltung, daß sie in der Werkstatt nach einer Änderung der Reifenbestückung des Fahrzeuges durchgeführt werden kann. Es muß bei dieser Variante nicht die Fahrt des Autos mit überprüft werden, um eine Fehlidentifikation durch nebenstehende Fahrzeuge zu vermeiden.

Bei einer fünften Variante ist die Sendeeinrichtung etwas anders aufgebaut, als zuvor beschrieben. Hier verfügt die Sendeeinrichtung zusätzlich über die Möglichkeit, auch Signale zu empfangen. Bei dieser Variante gibt die Sendeeinrichtung immer dann ein Signal aus, wenn die Empfangseinrichtung eine entsprechende Aufforderung an das Sendegerät richtet.

Werden bei dieser Variante die Räder gewechselt, so wird z. B. über das Anzeigegerät eine Eingabe eingegeben, daß eine neue Identifikation vorgenommen werden muß. Die Empfangseinrichtungen geben dann nacheinander die Identifikationssteuersignale aus, die von den jeweiligen Sendeeinrichtungen erkannt werden und bewirken, daß die Sendeeinrichtungen ihrerseits ein Identifikationssteuersignal mit ihrer Identifikation an die Empfangseinrichtung übertragen.

Aufgrund des guten Wirkungsgrades der Energieübertragung kann diese fünfte Variante auch als sechste Variante abgewandelt dazu verwendet werden, Energie an die Sendeeinrichtung im Rad zu übertragen. In diesem Fall wird die durch die Antenne aufgenommene elektrische Energie beispielsweise in Kondensatoren gespeichert und dient dann zur Stromversorgung der Sendeeinrichtung. Die Sendeeinrichtung strahlt dann vorzugsweise immer ein Signal aus, wenn sie von der Empfangseinrichtung entsprechend angeregt worden ist. Zusätzlich kann mit dieser Variante auch so viel Energie gespeichert werden, daß die Ausgabe eines Alarmsignals bei plötzlichem Druckabfall weiterhin möglich ist.

Die vorbeschriebene sechste Variante kann bezüglich der verschiedenen Möglichkeiten der Identifikation auch mit den Varianten eins bis fünf kombiniert werden.

Eine weitere Anordnung der Antenne, welche mit allen vorgenannten Varianten in gleicher Weise wie das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 verwendet werden kann, zeigt die Fig. 3. Hier ist die Antenne in die Seitenflanke des Reifens integriert, wodurch die einzelnen Windungen nicht nebeneinander sondern in praktisch konzentrischen oder spiralförmigen Ringen übereinander liegen. Auch hier wird vorteilhafterweise eine entsprechend gestaltete konzentrisch angeordnete Antenne für die Empfangseinrichtung verwendet.

Fig. 4 zeigt eine entsprechende Gestaltung der Antenne, wobei hier allerdings die einzelnen Windungen in der Radaußenseite angeordnet und dort in die Reifenfläche einvulkanisiert sind.

Verschiedene Formen, die Antennen am Rad oder im Rad oder auf der Felge zu befestigen, zeigen die Fig. 5, 6 und 7.

Bei der Fig. 5 sind mehrere Antennenwindungen von einem Schlauch umhüllt, der beispielsweise auf eine Felge aufgewickelt werden kann.

Fig. 6 zeigt eine zylindrische Anordnung von nebeneinander liegenden Windungen, die ebenfalls beispielsweise auf eine Felge aufgewickelt befestigt werden kann.

Fig. 7 zeigt schließlich eine scheibenförmige Anordnung, wie sie auch bei den Gestaltungen gemäß Fig. 3 und Fig. 4 verwendet werden kann, und die beispielsweise in der Seitenflanke einer Felge befestigt werden kann.

Bei allen vorgenannten Ausführungsbeispielen haben die Antennen den Vorteil, daß die Antenne konzentrisch zum Radmittelpunkt angeordnet ist. Dies bedeutet, daß die Antenne in elektrischer Hinsicht ihre Position auch dann beibehält, wenn das Rad rotiert. Dadurch ist die Signalübertragung von der jeweiligen Position des Rades unabhängig. Letzteres gilt insbesondere dann, wenn als Empfangsantenne ebenfalls eine konzentrisch zum Radmittelpunkt angeordnete Antenne verwendet wird.

Diese Antennengestaltung hat elektrisch wesentliche Vorteile. Da sich die Position durch die Rotation nicht ändert, steht zur Übertragung des Signals relativ viel Zeit zur Verfügung. Dadurch ist es möglich, langwellige Signalübertragungsfrequenzen mit Frequenzen unter 50 KHz zu verwenden, welche die übrigen elektrischen und elektronischen Einrichtungen des Autos nicht stören.

Die nachfolgenden weiteren Gestaltungshinweise der beschriebenen Ausführungsbeispiele beziehen sich auf alle vorgenannten Ausführungsbeispiele, so daß die Merkmale einzeln oder vollständig mit jedem der Ausführungsbeispiele kombiniert werden können:
Die in der Empfangseinrichtung empfangenen Meßwerte für Druck und ggf. Temperatur können in einem Fahrdatenspeicher abgelegt werden, so daß bei der Auswertung von Unfällen auch der Reifendruck und die Reifentemperatur mit herangezogen werden können.

Wenn die Temperatur gemessen wird, besteht die Möglichkeit, den Druck auf Normalbedingungen, z. B. 20°C zu beziehen. Damit wird verhindert, daß der Fahrer durch Temperaturänderungen und damit bedingte Druckänderungen irritiert wird. Um den Einfluß des Umgebungsdruckes auszuschließen kann zusätzlich in der Empfangseinrichtung oder in der Steuereinrichtung eine weitere Druckmessung integriert werden, durch die dann der Druck des Reifens als exakter Differenzdruck ohne Umgebungsdruck festgestellt werden kann.

Die Übertragung der Sendesignale wird vorzugsweise codiert, und zwar unter Verwendung eines Viterbi-Encoders oder eines Dhreshold-Decoders. Dadurch lassen sich Übertragungsfehler erkennen und zum großen Teil korrigieren. Unkorrigierbare Fehler werden markiert, so daß sie von der Empfangseinrichtung nicht weiter verarbeitet werden.

Der Zeitpunkt der Übertragung durch das Sendesignal erfolgt innerhalb eines bestimmten Zeitrasters nach einer Zufallsverteilung. Somit können periodische Störsignale die Übertragung nicht ständig beeinflussen.

Vorteilhafterweise wertet jede Empfangseinrichtung die Energie des empfangenen Signales aus. Es werden nur Daten weiterverarbeitet, die eine genügend hohe Empfangsenergie aufweisen.

Die Empfangseinrichtung ist in einem kleinen Gehäuse staub- und wasserdicht vergossen. Die Empfangselektronik ist, ohne Antenne in einen Asic integriert. Die Verbindung zur zentralen Steuereinheit selbst erfolgt über ein abgeschirmtes dreiadriges Kabel. Auch hier wird vorzugsweise ein Übertragungsprotokoll verwendet, welches Datenverluste oder Datenveränderungen durch elektromagnetische Einflüsse weitgehend verhindert.

In der zentralen Steuereinheit werden die Daten der einzelnen Empfangseinrichtungen auf Übertragungsfehler geprüft. Die normierten Druckwerte werden anschließend in der Anzeigeeinrichtung digital angezeigt. Zusätzlich ist auch die Anzeige der Reifentemperatur möglich.

Weiterhin wird in folgenden Fällen optisch mittels einer Warnlampe und/oder akustisch eine Warnung ausgegeben:

• - Beim Überschreiten eines vorgegebenen Druckgradienten (Druckabfall pro Zeiteinheit)
• - beim Unterschreiten eines Minimalsdrucks oder beim Überschreiten einer Druckdifferenz seit der letzten Reifenfüllung
• - beim Überschreiten eines Grenzwertes des Temperaturgradienten (Temperaturänderung pro Zeiteinheit)
• - beim Überschreiten einer Maximaltemperatur
• - bei einer zu großen Druckdifferenz zwischen linkem und rechtem Reifen bei einem Fahrzeug
• - bei Empfang eines Signals, das eine Störung oder eine zu geringe Batteriekapazität aufweist.

Weiterhin kann bei einem Stahlgürtelreifen auch der Stahlgürtel in die Signalübertragung einbezogen werden.

Bei entsprechender Gestaltung kann er mittelbar als Antenne dienen.

Davon abweichend kann ein Stahlgürtel auch als Relaisstation dienen, indem das Sendesignal dort elektromagnetisch eingekoppelt und dann zur Empfangseinrichtung übertragen wird.

Claims (19)

1. Vorrichtung zur Überwachung des Luftdruckes in der Luftkammer von luftbereiften Fahrzeugrädern mit
einer am Fahrzeugrad angeordneten Druckmeßeinrich­ tung, welche den Druck in der Luftkammer des Rades erfaßt und ein für den Druck repräsentatives elek­ trisches Drucksignal ausgibt;
einer am Fahrzeugrad angeordneten Sendeeinrichtung, welche das von der Druckmeßeinrichtung ausgegebene Drucksignal aufnimmt und ein diesem entsprechendes Drucksendesignal aussendet;
einer im Abstand zum Fahrzeugrad angeordneten, Empfangseinrichtung, welche das von der Sendeeinrich­ tung ausgestrahlte Sendesignal empfängt;
sowie mit einer Antenne, die nicht in die Sendeeinrichtung integriert, sondern in elektrischer Verbindung mit der Sendeeinrichtung steht aber unabhängig von dieser im Rad angeordnet ist.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Antenne in bezug auf die Lauffläche des Reifens festgelegt ist, vorzugsweise an dieser befestigt oder in diese einvulkanisiert ist.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Antenne in bezug auf eine der Reifenseitenflanken festgelegt ist, und vorzugsweise an dieser befestigt oder in diese einvulkanisiert ist.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeeinrichtung ebenfalls in bezug auf den Reifen festgelegt ist und vorzugsweise an der Lauffläche oder an der Seitenflanke des Reifens befestigt oder in diese einvulkanisiert ist.

5. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Umwandlungseinrichtung vorgesehen ist, die die von der Sendeeinrichtung zu übertragenden Signale digital codiert.

6. Vorrichtung gemäß einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese Sendeeinrichtung mit dem Drucksignal ein Identifikationssignal aussendet, das diese Druckmeßeinrichtung eindeutig identifiziert, und daß diese Empfangseinrichtung dieses ausgestrahlte Identifikationssignal erkennt und das Signal nur dann weiter verarbeitet bzw. an die Zentralsteuereinrichtung weiterleitet, wenn das empfangene Identifikationssignal einer bestimmten Charakteristik entspricht.

7. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Identifikationssignal in der Sendeeinrichtung als digitale Zahlenfolge mit n Bits abgespeichert ist und daß das Identifikations-Vergleichssignal im Empfänger ebenfalls als digitale Zahlenfolge mit n Bits abgespeichert ist.

8. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das in der. Empfangseinrichtung abgespeicherte Identifikations- Vergleichssignal veränderbar ist, um das Identifika­ tionssignal und das Identifikations-Vergleichssignal von Sende- und Empfangseinrichtung einander anzupassen.

9. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung der Signale von der Sendeeinrichtung zur Empfangsein­ richtung mit elektromagnetischen Wellen (Rundfunk­ wellen) konstanter Frequenz als Trägerwellen erfolgt.

10. Vorrichtung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der elektromagnetischen Trägerwellen im Langwellenbereich, bevorzugt zwischen 4 und 100 Kilohertz, besonders bevorzugt zwischen 4 und 50 Kilohertz und ganz besonders bevorzugt zwischen 4 und 15 Kilohertz liegt.

11. Kontrollvorrichtung gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung der Daten über eine Veränderung der Phasenlage eines sinusförmigen Trägersignals (phase shift keying) und bevorzugt über eine differentielle Veränderung der Phasenlage (differential phase shift keying) erfolgt.

12. Kontrollvorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeeinrichtung eine Zeitgebereinheit aufweist und derart gesteuert ist, daß die Druckmeßeinrichtung den Druck in vorgegebenen, im wesentlichen festen Zeitintervallen mißt.

13. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche l bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeeinrich­ tung eine Detektoreinrichtung aufweist, welche ein von der Empfangseinrichtung ausgestrahltes Signal erkennt und welche beim Auftreten dieses Signals die Sendeeinrichtung von einem passiven Stand-by-Modus in einen aktiven Sende-Modus umschaltet, damit eine Druckmessung durchgeführt und das Sendesignal ausgestrahlt wird.

14. Kontrollvorrichtung gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß jeder, an einem Fahrzeugrad des Kraftfahrzeuges angeordneten Druckmeß- und -sendeein­ richtung eine Empfangseinrichtung zugeordnet ist, wobei die von der Empfangseinrichtung empfangenen Signale zu einer zentralen Anzeigeeinrichtung geführt sind.

15. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsein­ richtung mit einer Schalteinrichtung verbunden ist, welche ein Umschalten der Empfangseinrichtung vom normalen Betriebsmodus, in dem der Luftdruck kon­ trolliert wird, in einen Paarungsmodus ermöglicht, in welchem die Empfangseinrichtung das Identifikations­ signal jeder Sendeeinrichtung aufnimmt und als Identifikations-Vergleichssignal, bevorzugt mit einer Zuordnung der jeweiligen Radposition, abspeichert.

16. Vorrichtung gemäß Anspruch 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jede Sendeeinrichtung eine Detektor­ einrichtung aufweist, welche die Ausstrahlung eines vorgegebenen Umschaltsignales erkennt und darauf die Sendeeinrichtung in einen Paarungsmodus umschaltet, in welchem das Identifikationssignal und ein den Paarungsmodus anzeigendes Zusatzsignal ausgestrahlt wird.

17. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Fahrzeugrad weiterhin eine Temperaturmeßeinrichtung vorgesehen ist, welche die Temperatur in der Luftkammer des Rades erfaßt, und daß diese Sendeeinrichtung das von der Temperaturmeßeinrichtung ausgegebene Drucksignal aufnimmt und ein entsprechendes Temperatursignal aussendet, welches von der Empfangseinrichtung empfangen und weiterverarbeitet wird.

18. Vorrichtung gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine akustische und/oder optische Warnung ausgegeben wird, wenn die Temperatur in einem der Reifen einen vorgeschriebenen Grenzwert überschreitet oder wenn eine zu hohe Temperaturdifferenz zwischen verschiedenen Reifen des selben Fahrzeugs oder zwischen Reifen- und Umgebungstemperatur festgestellt wird.

19. Verwendung der Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 16 bei der Luftbereifung eines Personenkraftwagens und/oder Lastkraftwagens und/oder selbstfahrenden Maschinen wie Kräne, Bagger, Baumaschinen, landwirtschaftliche Maschinen und dergleichen und/oder für die Überwachung der Luftbereifung eines Flugzeuges.