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Die
Erfindung betrifft einen Drehrichtungsgeber, welcher zur Montage
an einem Umfangssegment eines Rades oder einem Reifen vorgesehen
ist. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Ermittlung
der Drehrichtung eines Rades beziehungsweise eines Reifens.
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Rad-
oder Reifenkontrollsysteme dienen üblicherweise der Überwachung
des Reifendrucks bei Kraftfahrzeugen, um gefährliche Situationen,
die durch fehlerhafte Reifen verursacht werden, frühzeitig
zu erkennen und um so Unfälle zu verhindern. Dabei wird
unterschieden zwischen direkten und indirekten Systemen. Indirekte
Systeme messen nicht den Reifendruck selbst, sondern nützen
den vom Reifendruck abhängigen Außendurchmesser
des Reifens. Bei direkten Systemen wird innerhalb des Reifens oder
auf dem Ventil des Reifens ein Sensor angebracht, der mittels Funkübertragung
in gewissen Intervallen den Innendruck und die Temperatur des Reifens
an ein zentrales System überträgt. Der Fahrer
bekommt eine Information über den aktuellen Druckwert im
Klartext, die er entweder ständig in der Anzeige sieht,
oder über Knopfdruck abfragen kann. Neuere Reifendrucksysteme
sind neben Messung des Reifendrucks darüber hinaus in der
Lage, einen Reifen eindeutig zu identifizieren, sowie die Radlast zu
bestimmen.
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Den
Sensoren ist üblicherweise eine eindeutige Seriennummer
zugeordnet, die bei einer Messwertübertragung mitgeschickt
wird, sodass der Empfänger die Messwerte aufgrund dieser
Seriennummer einem Reifen eindeutig zuordnen kann. Dabei reicht
es aus, wenn die Seriennummern der an einem Fahrzeug verbauten Serinennummern
eindeutig ist. Werden Reifen mit mehrdeutigen Seriennummern hergestellt,
so wäre bei der Montage der Reifen an einem Fahrzeug gegebenenfalls
auf diesen Umstand zu achten.
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Aus
der Seriennummer alleine kann jedoch noch nicht auf eine bestimmte
Verbauposition am Fahrzeug geschlossen werden, weswegen viele Fahrzeuge
auch mit einem System zur Radlokalisierung ausgestattet sind. Aufgabe
der Lokalisierung ist es, jeder Seriennummer eine Verbauposition
zuzuweisen. Dies ermöglicht in Folge, Messwerte einer bestimmten
Postion am Fahrzeug zuzuordnen und den Fahrer bei Auftreten eines
Reifen(druck)problems entsprechend zu informieren, etwa mit einem Warnhinweis „Druckabfall
links, vorne”. Darüber hinaus ermöglicht
die automatische Radlokalisierung die Überprüfung
der korrekten Montage der Reifen/der Räder sowie im Fehlerfall
einen Warnhinweis an den Fahrer. Dabei wird sowohl die Montage an
der richtigen Achse sowie an der richtigen Seite berücksichtigt.
Beispiele für Umstände, die einen Warnhinweis
auslösen können, sind Montage der häufig
breiteren Hinterreifen an der Vorderachse sowie Montage in der falschen
Drehrichtung.
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Eine
Möglichkeit zur Lokalisierung der Reifen/der Räder
besteht darin, die Drehrichtung des Rades auszuwerten und aus der
Drehrichtung Rückschlüsse auf den Platz zu ziehen,
an dem das Rad montiert ist.
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Aus
der
EP 0 760 299 ist
beispielsweise eine solche Vorrichtung für Reifenfülldruck-Kontrollsysteme
in Kraftfahrzeugen mit Sensorvorrichtungen an jedem Rad bekannt,
die Informationen an eine im Fahrzeug angeordnete Auswertevorrichtung übermitteln.
Dabei weist jede Sensorvorrichtung einen Sensor zur Erfassung der
Drehrichtung des ihr zugeordneten Rades auf und übermittelt
die Information der Drehrichtung an die Auswertevorrichtung.
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Aus
der
EP 1172656 A1 ist
weiterhin ein solcher Sensor zur Drehrichtungsbestimmung eines Gegenstandes
bekannt, welcher einen ersten Beschleunigungssensor zur Messung
von Beschleunigungen in einer ersten Richtung und einen zweiten Beschleunigungssensor
zur Messung von Beschleunigungen in einer zwei ten Richtung umfasst.
Die beiden Beschleunigungssensoren sind so am Gegenstand angebracht
dass die erste Richtung nicht parallel zur zweiten Richtung und
keine der beiden Richtungen parallel zur Drehachse des Gegenstandes
ist. Bei der Rotation des Gegenstandes ergeben sich Phasenunterschiede
der gemessenen Beschleunigungen, welche zur Bestimmung der Drehrichtung des
Gegenstandes herangezogen werden.
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Die
der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun
darin, einen Drehrichtungsgeber, insbesondere für ein Reifen-/Radkontrollsystem
anzugeben, welches die Ermittlung der Drehrichtung eines Reifens/eines
Rades auf einfache Weise ermöglicht. Im Rahmen der Offenbarung werden
dabei nur mehr „Räder” referenziert obwohl sich
die Erfindung selbstverständlich auch auf Reifen im speziellen
bezieht.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe durch einen Drehrichtungsgeber mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 und/oder durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs
9 gelöst.
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Demgemäss
ist vorgesehen, einen Drehrichtungsgeber, welcher zur Montage an
einem Umfangssegment eines Rades vorgesehen ist, mit zumindest einem
Sensor auszustatten, bei welchem beim Eintritt und/oder Austritt
des Umfangssegments in die Radaufstandsfläche eine Änderung
seines Ausgangssignals auftritt.
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Erfindungsgemäß umfasst
ein Verfahren zur Ermittlung der Drehrichtung eines Rads die Schritte:
- – Ermitteln einer Signaländerung
zumindest eines an einem Umfangssegment angeordneten Sensors, welche
aufgrund des Eintritts und/oder Austritts des Umfangssegments in
die Radaufstandsfläche auftritt und
- – Ableiten eines Drehrichtungssignals aus dem Signal
des zumindest einem Sensors.
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Der
Vorteil des erfindungsgemäßen Drehrichtungsgebers
beziehungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens
liegt unter ande rem darin, dass relative einfache Sensoren beziehungsweise
ein vergleichsweise einfacher Auswertealgorithmus zur Ermittlung
der Drehrichtung eines Rads verwendet werden können. Gegebenenfalls
können schon vorhandene Sensoren, die bis dato einem anderen
Zweck dienen, beispielsweise der Ermittlung der Radlast, auf synergetische
Weise „mitverwendet” werden.
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An
dieser Stelle sei nochmals darauf hingewiesen, dass die Erfindung
auch auf Reifen als solche bezogen ist, Anspruch 1 also auch im
Sinne von „Reifensensor, welcher zur Montage an einem Umfangssegment
eines Reifens vorgesehen ist” zu lesen ist. Der Begriff „Rad” wäre
dann auch im übrigen Teil der Anmeldung gedanklich durch „Reifen” zu
ersetzen.
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Wie
bereits eingangs erwähnt, können aus der Kenntnis
der Drehrichtung eines Rads Rückschlüsse auf die
korrekte Montage am Fahrzeug gezogen werden. Beispielsweise kann
die fehlerhafte Montage eines Reifens mit bevorzugter Drehrichtung dadurch
erkannt werden, dass er überwiegend in die „falsche” Richtung
gedreht wird, da sich Fahrzeuge ja überwiegend in Vorwärtsrichtung
bewegen. Dazu können etwa die Umdrehungen in die jeweilige
Drehrichtung gezählt werden, bevorzugt innerhalb einer bestimmten
Zeitspanne. Schließlich kann mit Hilfe des erfindungsgemäßen
Drehrichtungsgebers auch die korrekte Montage von Zwillingsreifen
also „innen”/„außen” bei
Lastkraftfahrzeugen überwacht werden.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus
den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung in Zusammenschau
mit den Figuren der Zeichnung.
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Vorteilhaft
ist es beispielsweise, wenn der zumindest eine Sensor auch beim
Durchwandern des Umfangssegments der Radaufstandsfläche
ein veränderliches Signal ausgibt. Da in diesem Fall länger,
nämlich während des gesamten Durchwanderns der
Radaufstandsfläche, ein Signal zur Verfügung steht,
kann die Auswertung der Drehrichtung des Rads auch dann erfolgen,
wenn sich das Rad nur geringfügig dreht, das heißt
der Drehrichtungsgeber innerhalb der Radaufstandsfläche
bleibt.
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Vorteilhaft
ist es auch, wenn der Drehrichtungsgeber zumindest zwei gleichartige
Sensoren umfasst, welche im montierten Zustand des Drehrichtungsgebers
in Umfangsrichtung hintereinander liegen. In diesem Fall können
die Sensoren relativ einfach aufgebaut werden, weil im Prinzip ein
binäres Signal derselben für die Drehrichtungsdetektion
ausreicht. Es können daher etwa Mikroschalter vorgesehen
werden.
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Besonders
vorteilhaft ist es weiterhin, wenn der Drehrichtungsgeber einen
einzigen Sensor umfasst, welcher im montierten Zustand des Drehrichtungsgebers
eine entlang der Umfangsrichtung variierende Charakteristik aufweist.
Da nur ein Sensor verwendet wird, ist die Montage eines solchen
Drehrichtungsgebers einfacher. Auch sinkt die Fehleranfälligkeit
eines solchen Sensors aufgrund der verringerten Anzahl der verbauten
Teile. Darüber hinaus ist eine solche Anordnung zu bevorzugen,
wenn die Radaufstandsfläche relativ klein ist und zwei
voneinander beabstandete Sensoren schwierig zu realisieren sind.
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Besonders
vorteilhaft ist es auch, wenn der zumindest eine Sensor derart ausgestaltet
ist, dass dieser die beim Ein- und/oder Austritt in die und/oder beim
Durchwandern der Radaufstandsfläche auftretende Verformungsenergie
in elektrische Energie umwandelt. Hier wird ein Teil der beträchtlichen Walkarbeit,
die in einem Reifen auftritt, gleichsam abgeschöpft und
für den erfindungsgemäßen Drehrichtungsgeber
verwendet. Hierbei bieten sich insbesondere Piezo-Sensoren an, die
Verformungsenergie in elektrische Energie umwandeln können.
Denkbar sind jedoch auch elektromechanische Systeme.
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Günstig
ist es, wenn als Sensor ein Element aus der Gruppe Mikrokontakt,
variabler Widerstand, variable Kapazität, Piezoelement,
Beschleunigungssensor oder Stoßsensor vorgesehen ist. Diese
Sensoren sind leicht verfügbar und aufgrund lang jähriger Erfahrung
vergleichsweise ausfallsicher. Für die harten Betriebsbedingungen
in einem Rad beziehungsweise einem Reifen sind sie daher besonders
gut geeignet.
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Günstig
ist es weiterhin, wenn Sensoren unterschiedlicher Bauart vorgesehen
sind. Sensoren haben eine in ihrer Bauart begründete typische
Empfindlichkeit. Daher kann es durchaus vorkommen, dass unter bestimmten
Betriebsbedingungen (z. B. der Reifentemperatur) ein Typ eines Sensors
kein oder ein nicht zufriedenstellendes Signal liefert wohingegen
ein anderer Typ eines Sensors noch ein einwandfreies Signal liefert.
Durch den richtigen „Mix” von Sensorentypen kann
aber eine über das gesamte Spektrum von Betriebsbedingungen
reichende, zuverlässige Funktion des Drehrichtungsgebers
gewährleistet werden.
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Schließlich
ist es auch von Vorteil, wenn der Drehrichtungsgeber zusätzlich
eine Auswerteelektronik umfasst, welche die Signale der Sensoren
verarbeitet und daraus ein Drehrichtungssignal ableitet. Die Signale
der Sensoren beinhalten üblicherweise deutlich mehr Information,
als dies für die Drehrichtungsangabe „links” oder „rechts” nötig
wäre. Die Auswerteelektronik verarbeitet daher die vergleichsweise
komplexen Signale der Sensoren und gibt eine vereinfachte Information,
nämlich die Drehrichtung, weiter. Der Verarbeitungsaufwand
in einer nachgeschalteten Bordelektrik des Kraftfahrzeuges wird
damit deutlich reduziert.
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Beim
erfindungsgemäßen Verfahren ist es beispielsweise
von Vorteil, wenn die Signale zweier Sensoren phasenverschoben sind,
welche zur Ermittlung der Drehrichtung herangezogen wird. Da die Phasenverschiebung
zweier Signale im allgemeinen recht häufig ermittelt werden
muss, stehen dafür einfache, das heißt integrierte,
und damit kostengünstige Lösungen zur Verfügung.
Die Montage eines solchen Drehrichtungsgebers kann daher ohne große Schwierigkeiten
erfolgen.
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Schließlich
ist es auch vorteilhaft, wenn das Signal eines Sensors impulsförmig
ist und dessen Absolutwert unterschiedliche Steigungen bei steigender
und fallender Signalflanke aufweist, welche zur Ermittlung der Drehrichtung
herangezogen werden. Da hier prinzipiell nur ein Signalverlauf betrachtet werden
muss (eine Vervielfachung dieser Art von Sensoren ist aber keineswegs
ausgeschlossen), kann noch eine einfachere Art von elektronischer Schaltung
zur Auswertung des Signals/der Signale des Sensors/der Sensoren
herangezogen werden.
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Die
obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung lassen
sich auf beliebige Art und Weise kombinieren.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen
Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Es zeigen dabei:
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1 Drehrichtungsgeber
im eingebauten Zustand
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2 Drehrichtungsgeber
mit hintereinander angeordneten Sensoren
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3 Drehrichtungsgeber
mit unmittelbar hintereinander angeordneten Sensoren
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4 Drehrichtungsgeber
mit trapezförmigen Piezoaufnehmer
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5 Sensorsignalverlauf
für einen Drehrichtungsgeber nach den 2 und 3
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6 Sensorsignalverlauf
für einen Drehrichtungsgeber nach der 4
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In
den Figuren der Zeichnung sind gleiche und funktionsgleiche Elemente
und Merkmale – sofern nichts Anderes ausgeführt
ist – mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt
ein Rad 1, welches aus einer Felge 2 und einem
Reifen 3 besteht und um eine Achse 4 drehbar gelagert
ist. Das Rad 1 hat Kontakt mit einer Fahrbahn 5 und
wird wegen einer auf das Rad 1 wirkenden Last deformiert,
sodass der Kontakt zwischen Rad 1 und Fahrbahn 5 im
Bereich der Radaufstandsfläche A erfolgt.
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In
einem Radsegment B ist ein Drehrichtungsgeber 6 angeordnet,
welcher die Sensoren 7a und 7b umfasst. Die beiden
Sensoren 7a und 7b sind in einer Umfangsrichtung
C hintereinander angeordnet. In diesem Beispiel wird davon ausgegangen, dass
für die Sensoren 7a und 7b Piezostreifen
vorgesehen sind.
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2 zeigt
den Drehrichtungsgeber 6 aus 1 in Schnittansicht
und in Draufsicht. Hier sind zwei Sensoren 7a und 7b in
ein Gehäuse, beispielsweise aus Metall oder Kunststoff,
eingebettet. Zusätzlich ist in dem Gehäuse auch
eine Auswertelektronik 8 angeordnet, welche die Signale
der Sensoren 7a und 7b über nicht dargestellte
Drähte aufnimmt. Prinzipiell ist aber auch eine kontaktlose
Aufnahme der Signale möglich.
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3 zeigt
eine weitere, der 2 ähnliche Bauart des
Drehrichtungsgebers 6. Hier sind die Sensoren 7a und 7b direkt
hintereinander angeordnet. Beispielsweise kann es sich hierbei um
Piezostreifen auf einem gemeinsamen Substrat handeln.
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4 zeigt
eine Bauart des Drehrichtungsgebers 6 in Seitenansicht
und Draufsicht, bei dem ein einziger Sensor 7c vorgesehen
ist, welcher eine entlang der Umfangsrichtung C variierende Charakteristik
aufweist. Dies kann etwa dadurch erreicht werden, dass ein trapezförmiger
Piezostreifen derart auf dem Reifen 3 angebracht wird,
dass Schmal- und Breitseite des Trapezes in Umfangsrichtung C hintereinander
angeordnet werden. Es ist an dieser Stelle unmittelbar einsichtig,
dass selbstverständlich auch andere Formen gewählt
werden können. Der Drehrichtungsgeber 6 ist zur
Montage auf/in einem Reifen 3 wie in 1 dargestellt
vorgesehen. Anstelle eines Piezo-Streifens mit unterschiedlicher
Breite kann auch ein Streifen mit variierender Dicke verwendet werden.
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In
den 4 und 5 befindet sich die Auswerteelektronik 8 außerhalb
des eigentlichen Drehrichtungsgebers 6, etwa auf der Felge 2 (nicht dargestellt).
Dies bedeutet jedoch keineswegs, dass die Auswerteelektronik 8 bei
den in den 3 und 4 dargestellten
Bauformen nicht auch im selben Gehäuse angeordnet sein
könnte.
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5 zeigt
nun den Signalverlauf Sa und Sb der Sensoren 7a und 7b während
der Drehung des in 1 dargestellten Rades 1.
Die Funktion der in der 1 dargestellten Anordnung ist
nun wie folgt: Bei Drehung des Rads 1 um die Achse 4 erreicht
das Radsegment B zu einem Zeitpunkt t1 die Radaufstandsfläche
A. Zu diesem Zeitpunkt t1 beginnt eine Verformung des ersten Sensors 7a von
einer kreisbogenförmigen Gestalt in eine geradlinige Form.
Das Signal Sa des ersten Sensors 7a erreicht nun zu einem
Zeitpunkt t2 ein Maximum, dann, wann der erste Sensor 7a halb
gebogen halb geradlinig ist. Bis zum Zeitpunkt t3 nimmt das Signal
Sa mit derselben Steigung wieder ab und geht dort auf seinen ursprünglichen
Wert zurück. In diesem Zustand ist der erste Sensor 7a völlig
gerade.
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Zwischenzeitlich
hat sich auch der zweite Sensor 7b zu einem Zeitpunkt t4
zu verformen begonnen. Dieser Verformungsvorgang erfolgt nicht schlagartig,
wenn der Sensor 7b die Radaufstandsfläche A erreicht,
sondern beginnt aufgrund der Verformung des Reifens 3 schon
etwas vorher. Auch das Signal Sb des zweiten Sensors 7b erreicht
ein Maximum (t5) und geht dann wieder auf seinen ursprünglichen
Wert zurück (t6). Während des Durchwanderns der
Radaufstandsfläche A bleiben beide Signale Sa und Sb unverändert,
da der Sensor hier nicht verformt wird.
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Zu
einem Zeitpunkt t7 verlässt der erste Sensor 7a den
Bereich der Radaufstandsfläche A und geht wieder von einer
geradlinigen Form in eine kreisbogenförmige Gestalt über.
Da die Krümmungsänderung nun umgekehrt zu der
beim Eintritt in die Radaufstandsfläche A erfolgen Krümmungsänderung
ist, schlägt das Signal Sa in die umgekehrte Richtung,
in 5 nach unten, aus. Der Sensor 7a ist ja
im Bereich der Radaufstandsfläche A nicht gekrümmt,
außerhalb der Radaufstandsfläche A leicht gekrümmt
und in einem Übergangsbereich stark gekrümmt.
Zu einem Zeitpunkt t8 erreicht das Signal Sa deshalb ein negatives
Maximum und kehrt dann zu einem Zeitpunkt t9 wieder auf seinen ursprünglichen Wert
zurück. Das Signal Sb hat denselben, jedoch zeitlich versetzten
Verlauf (t10..t12).
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Aus
der Phasenverschiebung der Signale Sa und Sb kann nun die Drehrichtung
des Rades 1 ermittelt werden. Bei der gezeigten Drehrichtung
C wird der Signalverlauf wie in 2 dargestellt
erhalten. Bei umgekehrter Drehrichtung läuft dagegen das
Signal Sb des zweiten Sensors 7b dem ersten Signal Sa des
ersten Sensors 7a vor.
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In
einer Auswerteelektronik 8 werden nun die Signale Sa und
Sb ausgewertet, im besonderen deren Phasenverschiebung, und daraus
die Drehrichtung des Rades 1 ermittelt. Das Ergebnis kann
in Form eines analogen Signals, also etwa „0” für
keine Drehung, „positiver Spannungspegel” für
Rechtsdrehung und „negativer Spannungspegel” für
Linksdrehung, ausgeben werden. Selbstverständlich ist auch die
Ausgabe eines Digitalsignals möglich, etwa „00” für
keine Drehung, „01” für Linksdrehung
und „10” für Rechtsdrehung. Um ein Bit
zu sparen, kann auch auf die Erfassung des Zustandes „keine
Drehung” verzichtet werden. Das Binärsignal würde
dann etwa „0” für Linksdrehung und „1” für
Rechtsdrehung lauten. Die Auswerteelektronik 8 befindet
sich im gezeigten Beispiel direkt im Drehrichtungsgeber 6.
Dies ist allerdings nicht zwingend, die Auswerteelektronik 8 kann
sich beispielsweise auch in der Felge 2 oder überhaupt
im Fahrzeug 1 befinden.
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6 zeigt
schließlich den Signalverlauf des Sensors 7c während
der Drehung des in 1 dargestellten Rades 1.
Bei Drehung des Rads 1 um die Achse 4 erreicht
das Radsegment B wieder zu einem Zeitpunkt t1 die Radaufstandsfläche
A. Zu diesem Zeitpunkt t1 beginnt eine Verformung des Sensors 7c von
einer kreisbogenförmigen Gestalt in eine geradlinige Form.
Da zuerst die Schmalseite des Sensors 7c verformt wird,
und die von einem Piezokristall abgegebene elektrische Spannung
proportional dem verformten Volumen ist, ist der Anstieg des Signals Sc
nun geringer als der des Signals Sa oder Sb. Zu einem Zeitpunkt
t2 wird wieder ein Maximum erreicht, woraufhin das Signal Sc schnell,
das heißt mit großer negativer Steigung, zu einem
Ursprungswert zurückkehrt (t3).
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Zu
einem Zeitpunkt t4 beginnt der Austritt des Sensors 7c aus
der Radaufstandsfläche A, weswegen das Signal Sc, wegen
der zuerst austretenden Schmalseite, langsam einem negativen Maximum zustrebt
(t5). Schließlich kehrt das Signal Sc relativ schnell wieder
auf seinen Ursprungswert zurück (t6).
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Aus
der Art der Steigung kann nun wiederum die Drehrichtung C ermittelt
werden. Wenn das Rad 1 wie in 1 gezeigt
gedreht wird und der Sensor 7c in der in 3 dargestellten
Lage montiert ist, dann folgt eine starke Signaländerung
einer schwachen und der Signalverlauf von Sc entspricht dem in 4 dargestellten
Verlauf. Wird nun die Drehrichtung C geändert, dann folgt
eine schwache Signaländerung einer starken. Aus dem Signalverlauf
Sc kann also, auch mit nur einem Sensor 7c, auf die Drehrichtung
C geschlossen werden. In einer Auswerteelektronik 8 wird
dieser Verlauf ausgewertet und daraus – wie bereits zu 1 und 2 erwähnt – ein
Drehrichtungssignal abgeleitet und ausgegeben.
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An
dieser Stelle sei angemerkt, dass die Signalverläufe Sa..Sc
stark idealisiert sind, um die grundsätzliche Wirkungsweise
besser erläutern zu können. Darüber hinaus
wird auch erwähnt, dass das Signal Sa..Sc in einer Ruhelage
des Sensors 7a..7c auch einen anderen Wert annehmen
kann. Dies ist beispielsweise bei vorgespannten, veränderlichen Widerständen
und Kapazitäten der Fall.
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Vorteilhaft
kann die von einem Piezokristall in elektrische Energie umgewandelte
Verformungsenergie auch zur Energieversorgung herangezogen werden,
denn die Fläche unter den Signalen Sa, Sb beziehungsweise
Sc entspricht ja der umgewandelten, zur Verfügung stehenden
elektrischen Energie. Prinzipiell ergeben sich hierfür
zwei Möglichkeiten. Entweder die Auswerteelektronik 8 verfügt über
eine gesonderte Energieversorgung oder sie wird über die Piezos
mitversorgt.
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Gegebenfalls
kann auf eine Batterie dann völlig verzichtet werden. Es
ist aber auch möglich eine vorhandene Batterie zu stützen
beziehungsweise einen Kondensator zu laden, der die Energieversorgung über
einen gewissen Zeitraum sicherstellt. In diesem Fall ist wegen der
wechselnden Polarität der von den Piezos erzeugten Spannung
zusätzlich ein Gleichrichter vorzusehen.
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Selbstverständlich
ist die vorliegende Erfindung nicht auf Piezo-Sensoren limitiert,
sondern ist auch auf andere Signalgeber anwendbar. Beispielsweise
werden an dieser Stelle Mikrokontakte, variabler Widerstände,
variable Kapazitäten, oder Stoßsensoren genannt.
Das Prinzip bleibt jedoch stets dasselbe, beim Eintritt und/oder
Austritt beziehungsweise beim Durchwandern des Umfangssegments B
in die Radaufstandsfläche A tritt eine Änderung
seines Ausgangssignals auf.
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Dies
ist bei Mikrokontakten unmittelbar einleuchtend. Hier wird ein einfacher
Schaltkontakt so in den Reifen 1 verbaut, dass er bei Kontakt
des Umfangssegments B mit der Fahrbahn 5 öffnet
oder schließt, je nach Bauart des Kontakts. In diesem Fall werden
zwei Mikrokontakte in den Drehrichtungsgeber 6 integriert
sein, um die Drehrichtung C zu detektieren.
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Beispiele
für kapazitive Sensoren oder Wiederstandssensoren wären
etwa zwei durch ein Dielektrikum oder eine Widerstandsschicht voneinander getrennte
Elektroden. Bei Druckbeaufschlagung, d. h. bei Kontakt des Umfangssegments
B mit der Fahrbahn 5 nähern sich die Elektroden
einander an und verändern Kapazität und/oder Widerstand
des Sensors. Dieser kann mit Hilfe einer angelegten Gleich- oder
Wechselspannung leicht abgegriffen werden.
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Bei
einem Beschleunigungssensor macht man sich wiederum den Umstand
zunutze, dass innerhalb der Radaufstandsfläche A keine
durch die Rotation des Rades 1 verursachten Beschleunigungskräfte,
außerhalb aber Zentrifugalkräfte wirken. Das Ausgangssignal
eines am Umfang des Rades 1 angeordneten Beschleunigungssensors ändert
sich daher beim Eintritt und/oder Austritt in die Radaufstandsfläche
A. Zu beachten ist, dass den durch die Rotation des Rades 1 verursachten
Beschleunigungen zusätzlich die Erdbeschleunigung sowie
Beschleunigungen bei Veränderung der Fahrzeuggeschwindigkeit überlagert
sind.
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Im
Zuge der stetigen Minituarisierung elektronischer und elektromechanischer
Bauteile sei auch darauf hingewiesen, dass elektromechanische Sensoren
natürlich auch in der an sich bekannten MEMS-Technologie
hergestellt werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0760299 [0006]
- - EP 1172656 A1 [0007]