DE102008046270A1 - Drehrichtungsgeber und Verfahren zur Ermittlung der Drehrichtung eines Rades - Google Patents

Drehrichtungsgeber und Verfahren zur Ermittlung der Drehrichtung eines Rades Download PDF

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Abstract

Es wird ein Drehrichtungsgeber (6) angegeben, welcher zur Montage an einem Umfangssegment (B) eines Rades (1) vorgesehen ist, mit zumindest einem Sensor (7a, 7b, 7c), bei welchem beim Eintritt und/oder Austritt des Umfangssegements (B) in die Radaufstandsfläche (A) eine Änderung seines Ausgangssignals (Sa, Sb, Sc) auftritt. Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Ermittlung der Drehrichtung (C) eines Rads (1) angegeben, wobei die erwähnte Signaländerung ermittelt und daraus ein Drehrichtungssignal abgeleitet wird.

Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung in Zusammenschau mit den Figuren der Zeichnung.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung lassen sich auf beliebige Art und Weise kombinieren.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
  • 1 Drehrichtungsgeber im eingebauten Zustand
  • 2 Drehrichtungsgeber mit hintereinander angeordneten Sensoren
  • 3 Drehrichtungsgeber mit unmittelbar hintereinander angeordneten Sensoren
  • 4 Drehrichtungsgeber mit trapezförmigen Piezoaufnehmer
  • 5 Sensorsignalverlauf für einen Drehrichtungsgeber nach den 2 und 3
  • 6 Sensorsignalverlauf für einen Drehrichtungsgeber nach der 4
  • In den Figuren der Zeichnung sind gleiche und funktionsgleiche Elemente und Merkmale – sofern nichts Anderes ausgeführt ist – mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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).
  • 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.
  • 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.
  • 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).
  • 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).
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - EP 0760299 [0006]
    • - EP 1172656 A1 [0007]

Claims (11)

  1. Drehrichtungsgeber (6), welcher zur Montage an einem Umfangssegment (B) eines Rades (1) vorgesehen ist, mit zumindest einem Sensor (7a, 7b, 7c), bei welchem beim Eintritt und/oder Austritt des Umfangssegments (B) in die Radaufstandsfläche (A) eine Änderung seines Ausgangssignals (Sa, Sb, Sc) auftritt.
  2. Drehrichtungsgeber (6) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Sensor (7a, 7b, 7c) beim Durchwandern des Umfangssegments (B) der Radaufstandsfläche (A) ein veränderliches Signal (Sa, Sb, Sc) ausgibt.
  3. Drehrichtungsgeber (6) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dieser zumindest zwei gleichartige Sensoren (7a, 7b) umfasst, welche im montierten Zustand des Drehrichtungsgebers (6) in Umfangsrichtung (C) hintereinander liegen.
  4. Drehrichtungsgeber (6) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dieser einen einzigen Sensor (7c) umfasst, welcher im montierten Zustand des Drehrichtungsgebers (6) eine entlang der Umfangsrichtung (C) variierende Charakteristik aufweist.
  5. Drehrichtungsgeber (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Sensor (7a, 7b, 7c) derart ausgestaltet ist, dass dieser die beim Ein- und/oder Austritt in die und/oder beim Durchwandern der Radaufstandsfläche (A) auftretende Verformungsenergie in elektrische Energie umwandelt.
  6. Drehrichtungsgeber (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensor (7a, 7b, 7c) ein Element aus der Gruppe Mikrokontakt, variabler Widerstand, variable Kapazität, Piezo element, Beschleunigungssensor oder Stoßsensor vorgesehen ist.
  7. Drehrichtungsgeber (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Sensoren (7a, 7b, 7c) unterschiedlicher Bauart vorgesehen sind.
  8. Drehrichtungsgeber (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass dieser zusätzlich eine Auswerteelektronik (8) umfasst, welche die Signale (Sa, Sb, Sc) der Sensoren (7a, 7b, 7c) verarbeitet und daraus ein Drehrichtungssignal ableitet.
  9. Verfahren zur Ermittlung der Drehrichtung (C) eines Rads (1), umfassend die Schritte: – Ermitteln einer Signaländerung zumindest eines an einem Umfangssegment (B) angeordneten Sensors (7a, 7b, 7c), welche aufgrund des Eintritts und/oder Austritt des Umfangssegments (B) in die Radaufstandsfläche (A) auftritt und – Ableiten eines Drehrichtungssignals aus dem Signal (Sa, Sb, Sc) des zumindest einem Sensors (7a, 7b, 7c).
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale (Sa, Sb) zweier Sensoren (7a, 7b) phasenverschoben sind, welche Phasenverschiebung zur Ermittlung der Drehrichtung (C) herangezogen wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal (Sc) eines Sensors (7c) impulsförmig ist und dessen Absolutwert unterschiedliche Steigungen bei steigender und fallender Signalflanke aufweist, welche zur Ermittlung der Drehrichtung (C) herangezogen werden.
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