Aus der deutschen Patentschrift DE 44 02 136 C2 ist bereits ein im Fahrzeugreifen angeordneter Sensortransponder bekannt, der einen Beschleunigungssensor und einen Temperatursensor aufweist.

Aus der US 4,246, 567 ist ein Sensortransponder mit einem Drucksensor bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist die einfache und kostengünstige Be- rechnung der Reifenaufstandsfläche, da diese als wirksame" Kontaktfläche des Reifens mit der Fahrbahn sowohl das Trakti- onsverhalten (Kraftübertragungsverhalten, Bremsverhalten) als auch die Reibungsverluste wegen Walkarbeit signifikant beein- flusst. Ferner soll eine hierzu geeignete Vorrichtung geschaf- fen werden.

Diese Aufgabe wird durch einen Sensortransponder mit den Merk- malen von Anspruch 1 und ein zugehöriges Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 8 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter- ansprüchen beschrieben. In der nachfolgenden Beschreibung werden die Merkmale und Ein- zelheiten der Erfindung in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Dabei sind in einzelnen Varianten beschriebene Merkmale und Zusammenhänge grundsätzlich auf alle Ausführungsbeispiele übertragbar. In den Zeichnungen zeigen : Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Anordnung eines erfindungsgemäßen Sensortranponders mit einem Be- schleunigungssensor in einem Reifen, Fig. 2 ein Diagramm, in dem der Verlauf der Zentrifugal- beschleunigung in Abhängigkeit vom Umdrehungswin- kel des Reifens dargestellt ist, Fig. 3 fünf weitere Diagramme zur Auswertung der Signale des Sensortransponders bei einem Beschleunigungs- sensor mit Tiefpass-Verhalten gemäß einer ersten Ausführungsform und Fig. 4 fünf Diagramme zur Auswertung der Signale eines Sensortransponders mit einem Beschleunigungssensor mit differenzierendem Verhalten gemäß einer zwei- ten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Gemäß Fig. 1 ist ein Transponder bzw. Sensortransponder 1 zur Messung einer Reifenaufstandslänge 6 erfindungsgemäß auf der Innenseite einer Reifenlauffläche 2 befestigt. Mittels des Transponders 1 können Daten zu einer oder mehreren beispiels- weise am Fahrzeug angeordneten Sende-und Empfangsantennen (nicht dargestellt) drahtlos übertragen werden. Diese Daten können dann beispielsweise an eine übergeordnete Zentralein- heit (nicht dargestellt) als Digitalwert oder auch als auf ei- nen HF-Träger aufmoduliertes Signal (Phasen-, Frequenz-, Amp- lituden-oder Lastmodulation) übertragen werden. Sinnvoller- weise, aber nicht notwendigerweise, kann insbesondere in der Zentraleinheit ein Vergleich zwischen den Einzeldaten bzw.

Signalen sowie beispielsweise eine Korrektur des Reifentyps, der Temperatur, des Reifendrucks etc. sowie eine Weiterleitung an übergeordnete Systeme durchgeführt werden.

Der Transponder 1 umfasst zumindest einen Beschleunigungssen- sor (nicht dargestellt). Die Beschleunigungsmessung kann bei- spielsweise nach kapazitivem (Mikromechanik, Feder-Masse- flächen), piezoresistivem (Mikromechanik, DMS-seismische Mas- se), ferroelektrischem (magnetische Flussänderung), induktivem (Feder-Magnet-Induktion), elektrodynamischem (Feder-Elektro- magnet) oder nach dem piezoelektrischem Prinzip (Material : insbesondere Quarz, Piezokeramik oder Piezofolie ; Verfahren : insbesondere Biegung, Axial, Torsion oder Scherung) erfolgen.

Bei zusätzlich generatorisch wirkenden Messprinzipien, wie beispielsweise den piezoelektrischen, kann die Beschleuni- gungsenergie zusätzlich den Transponder 1 mit Energie versor- gen sowie einen elektrischen Pufferspeicher aufladen. Insbe- sondere bei Erreichen hinreichender Energie können die Mess- signale dann an die Empfangsantenne bzw. die Zentraleinheit übertragen werden.

Der zumindest eine Beschleunigungssensor kann auch zusätzlich zur Triggerung der Signalübertragung verwendet werden, da zur Schonung einer Batterie nur bei Fahrt eine Messung wichtig bzw. sinnvoll ist. Zusätzlich kann auch die Winkellage des Sensortransponders 1 ermittelt werden und aus dieser Kenntnis ein günstiger Zeitpunkt für die optimale Überlappung der kor- respondierenden Sende-und Empfangsantenne (n) bestimmt werden.

Gemäß Fig. 1 wird eine Einsenkung 4 des Reifens 2 von der Rad- last, dem Reifentyp (Abmessungen, Aufbau, Material etc. ) und dem Reifeninnendruck bestimmt. Diese Einsenkung 4 führt zu ei- ner bestimmten Reifenaufstandslänge 6 auf einer Fahrbahn 5.

Durch die Befestigung auf der Innenseite der Lauffläche 2 wird der Transponder 1 dem in Fig. 2 für eine vollständige Umdre- hung, d. h. einen Umdrehungswinkel von 0° bis 360°, dargestell- te Verlauf 7 der Zentrifugalbeschleunigung a ausgesetzt. Auf einen rein theoretisch an einer Felge 3 montierter Sensor- transponder würde hingegen der in Fig. 2 ebenfalls dargestell- te, kontinuierliche Verlauf 8 der Zentrifugalbeschleunigung a wirken.

Die Zentrifugalbeschleunigung a berechnet sich gemäß der fol- genden bekannten Formel : a = v2/r Dies bedeutet, dass die Zentrifugalbeschleunigung a bei einem konstanten Radius r (wenn Transponder auf der Felge 3 angeord- net wäre) und konstanter Geschwindigkeit v ebenfalls konstant ist (Beschleunigungsverlauf 8). Im Bereich der Reifenauf- standslänge 6 wirkt wegen der Montage auf der inneren Mantel- fläche bzw. der Innenseite der Reifenlauffläche 2 keine Zent- rifugalbeschleunigung 7 auf den Sensortransponder 1, da der Radius r hier gegen Unendlich geht. Beim Eintritt des Sen- sortransponders 1 in den Bereich der Reifenaufstandslänge 6 verringert sich der Radius r zunächst, so dass es hier zu Be- schleunigungsspitzen kommt. Entsprechendes gilt für den Aus- tritt des Sensortransponders 1 aus dem Bereich der Reifenauf- standslänge 6.

Messtechnisch kann die Reifenaufstandslänge oder auch Latsch- länge 6 erfindungsgemäß durch die Auswertung der in Fig. 2 ge- zeigten Zentrifugalbeschleunigung 7 des Sensortransponders 1 ermittelt werden. Hierzu wird zunächst mittels des zumindest einen Beschleunigungssensors der zeitliche bzw. winkelabhängi- ge Verlauf der Beschleunigung a erfasst und in einen korres- pondierenden Spannungsverlauf umgewandelt. Über eine in Zusam- menhang mit Fig. 3 und Fig. 4 näher erläuterte Schwellenwert- und Gradientenauswertung kann dann erfindungsgemäß die zur Vollumdrehung relative und geschwindigkeitsunabhängige Reifen- aufstandslänge 6 berechnet werden.

Aus der Kenntnis des Reifentyps kann dann mit hinreichender Genauigkeit auch die Reifenaufstandsfläche (Latsch) berechnet werden. Eine weitere wichtige Einflussgröße, die Radlast, kann anschließend mit Hilfe des Reifeninnendrucks, der Temperatur und der Reifenaufstandsfläche berechnet werden.

Aus dem Vergleich dieser Einzelergebnisse (Reifenaufstandslän- ge 6, Radlast, Reifenaufstandsfläche) über die gesamte Berei- fung, also alle Räder, kann mit Vorteil auf relativ zu einan- der und/oder absolut fehlerhafte Reifendrücke geschlossen wer- den. Des weiteren können die Radlast und die Reifenaufstands- länge 6 auf vorgegebene Grenzwerte überprüft und deren Über- schreitung gespeichert und gegebenenfalls angezeigt werden. In der weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung können diese Informationen dann beispielsweise einer Antriebsstrang- Elektronik zur Optimierung der Motor-Getriebe-Einstellung, ei- ner Fahrwerkselektronik zur Einstellung der Dämpfer-Feder- Charakteristik und/oder einer elektronischen Bremse zur Anpas- sung der Bremskoeffizienten bereitgestellt werden.

Die absolute (zeitbezogene) oder relative (winkelbezogene) Reifenaufstandslänge 6 kann dazu beispielsweise an die überge- ordnete Zentraleinheit als Digitalwert oder als auf den HF- Träger aufmoduliertes Signal (Phasen-, Frequenz-, Amplituden- oder Lastmodulation) übertragen werden.

Die Auswertung kann beispielsweise auf die nachfolgend in Zu- sammenhang mit Fig. 3 und Fig. 4 beschriebenen Weisen erfol- gen. Gemäß Fig. 3 wird bei einem DC-fähigen (DC = Gleichstrom) Beschleunigungssensor mit Tiefpassverhalten die Zentrifugalbe- schleunigung 10 mit einem Beschleunigungssensor (Ausgangssig- nal 11) erfasst und mit Hilfe einer Komparatorschwelle 12 di- gitalisiert. In Fig. 3 nicht dargestellt sind beispielsweise überlagerte Vertikalbeschleunigungen, die von der Beschaffen- heit der Fahrbahn 5 (Fig. 1) herrühren können.

Das Ausgangssignal 13 des Komparators steuert einen Integrie- rer 14, der in Analogtechnik (OPAMP und/oder RC-Glieder) oder Digitaltechnik (Zähler) realisiert werden kann und dessen latschgesteuerter Endwert (markiert durch dicke Pfeile 16) bis zum Abschluss der Periode gespeichert wird. Mit der jeweils positiven Flanke des Komparatorausgangs wird ein weiterer In- tegrierer 15 gestartet, gestoppt und gespeichert. Dessen Aus- gangssignal (markiert durch dicke Pfeile 16) stellt ein Maß für die Umdrehungsdauer des Reifens 9 dar. Die Quotientenbil- dung der Signale 14 und 15 bzw. dieses Spannungsverhältnis er- geben die auf den Reifenumfang bezogene relative Reifenauf- standslänge 6, die somit unabhängig von der Geschwindigkeit v bzw. der Drehzahl ist. Anstelle des Integrierers 15 kann auch die Raddrehzahl zur Berechnung herangezogen werden.

Die Signalauswertung eines dazu alternativen, nicht DC-fähigen Beschleunigungssensors mit differenzierendem Verhalten ist in Fig. 4 dargestellt, wobei identische bzw. ähnliche Bauteile oder Signalverläufe mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig.

3 versehen sind. Dabei wird das Ausgangssignal 11 des Be- schleunigungssensors in vergleichbarer bzw. ähnlicher Weise gegen Schwellwerte verglichen und ausgewertet. Insbesondere erfolgt wieder die Quotienten-bzw. Verhältnisbildung der Sig- nale 14 und 15, wodurch die Reifenaufstandslänge 6 unabhängig von der Geschwindigkeit v ermittelt werden kann.

Diese beiden erfindungsgemäßen Verfahren ermitteln zwar direkt die Reifenaufstandslänge 6, aus der Kenntnis des Reifentyps kann aber mit hinreichender Genauigkeit auch die Reifenauf- standsfläche (Latsch) berechnet werden. Eine weitere wichtige Einflussgröße, die Radlast, kann dann mit Hilfe des Reifenin- nendrucks, der Temperatur und der Reifenaufstandsfläche be- rechnet werden. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Sen- sortransponders 1 und insbesondere dessen besonderer Anordnung können die entsprechenden Daten gewonnen werden. Es können al- so in vorteilhafter Weise aus der Reifenaufstandslänge 6 durch Bezug zum bzw. in Abhängigkeit vom Reifeninnendruck, der Rad- drehzahl und/oder dem verwendeten Reifentyps erfindungsgemäß auch die Reifenaufstandsfläche und die Radlast berechnet wer- den.

In einer bevorzugten, vollen Ausbaustufe umfasst der Sensor- transponder 1 neben dem zumindest einen Beschleunigungssensor vorzugsweise auch Sensoren für Temperatur und Druck sowie ei- nen Speicher für die reifenspezifischen Parameter.

Im folgenden werden nochmals die wesentlichen Merkmale und vorteilhaften Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Sen- sortransponders 1 aufgeführt. Die Montage des Transponders 1 erfolgt erfindungsgemäß auf der Innenseite der Lauffläche 2 des Reifens 9. Er weist zumindest einen Beschleunigungssensor zur oben beschriebenen Messung der Reifenaufstandslänge 6 auf.

Zusätzlich kann am Sensortransponder 1 ein Speicher für die reifenspezifischen Parameter zur Berechnung der Reifenauf- standsfläche integriert sein. Weiterhin umfasst der Transpon- der 1 optional einen Drucksensor zur Reifendrucküberwachung und zur Radlastberechnung. Zusätzlich kann auch ein Tempera- tursensor zur Temperaturmessung und Korrektur der Messwerte am Sensortransponder vorgesehen sein.

Betzugszeichenliste : 1 Sensortransponder 2 Reifenlauffläche 3 Felge 4 Einsenkung 5 Fahrbahn 6 Reifenaufstandslänge 7 Zentrifugalbeschleunigung 8 Zentrifugalbeschleunigung 9 Reifen 10 Zentrifugalbeschleunigung 11 Ausgangssignal Beschleunigungssensor 12 Komparatorschwelle 13 Ausgangssignal Komparator 14 Integrierer 15 Integrierer 16 Endwert bzw. Ausgangssignal (dicke Pfeile) a Zentrifugalbeschleunigung r Radius v Geschwindigkeit