專利名稱：傳感器裝置和用于運(yùn)行傳感器裝置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1前序部分所述的傳感器裝置。
背景技術(shù)：
通常已知這樣的傳感器裝置。例如由文獻(xiàn)DE 102 40 446 Al已知一種傳感器模 塊，其中，該傳感器模塊具有至少一個(gè)傳感器元件和一個(gè)用于無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)膫鬏斞b置。該 傳輸裝置集成到傳感器模塊中并且電地(galvanisch)耦合到傳感器元件上。其缺點(diǎn)是在 要求相對(duì)嚴(yán)格的環(huán)境中、尤其是在輪胎中可靠地實(shí)現(xiàn)傳感器元件和傳輸裝置之間的導(dǎo)電接 觸，并且同時(shí)使具有接觸引線的傳感器殼體實(shí)現(xiàn)可靠密封、尤其是防濕氣的可靠密封，這只 能非常費(fèi)事并因此成本昂貴地實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明的傳感器裝置和按照本發(fā)明的如并列權(quán)利要求所述的用于運(yùn)行傳感 器裝置的方法與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)是在傳感器模塊與用于接收和/或用于發(fā)射電磁信 號(hào)的第三天線之間沒有電耦合。因此，沒有機(jī)械地或化學(xué)地要求的導(dǎo)電觸點(diǎn)集成到傳感器 裝置中，并且，傳感器模塊完全由封閉的、緊湊的模塊殼體包圍。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，按 照本發(fā)明的傳感器裝置可以顯著更加成本有利地制造，并且同時(shí)保證明顯提高的可靠性， 尤其是在集成到輪胎中的情況下，在輪胎中不僅由于振動(dòng)、應(yīng)力、高加速力等對(duì)傳感器裝置 產(chǎn)生強(qiáng)烈的機(jī)械負(fù)荷，而且由于發(fā)動(dòng)機(jī)油、廢氣、濕氣等對(duì)傳感器裝置產(chǎn)生高的化學(xué)負(fù)荷。 本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)是傳感器元件集成到相對(duì)緊湊的模塊殼體中，其中，雖然具有緊湊性， 但同時(shí)能實(shí)現(xiàn)傳感器裝置的高發(fā)射功率和/或接收功率。這一點(diǎn)通過模塊殼體外部的感應(yīng) 單元實(shí)現(xiàn)，所述感應(yīng)單元尤其是至少部分地包圍傳感器模塊，其中通過第一和第二天線之 間的純感應(yīng)傳輸實(shí)現(xiàn)傳感器元件和感應(yīng)單元之間的信號(hào)傳輸。通過這種純感應(yīng)的且相對(duì)短 程的信號(hào)傳輸能夠以相對(duì)小的尺寸實(shí)現(xiàn)第一和第二天線。所述感應(yīng)的信號(hào)傳輸優(yōu)選是這樣 一種信號(hào)傳輸，它以在第一或第二天線中根據(jù)磁通量隨時(shí)間的變化而產(chǎn)生的第一電流為基 礎(chǔ)，其中，所述磁通量由流過第二或第一天線的第二電流的電流強(qiáng)度隨時(shí)間的變化而引起。 信號(hào)通過第三天線的發(fā)射和/或接收尤其以電磁交變場為基礎(chǔ)，這些電磁交變場與感應(yīng)的 信號(hào)傳輸相比具有更大的有效范圍。優(yōu)選地，第三天線用于傳感器元件與機(jī)動(dòng)車控制系統(tǒng) 的通訊，其中，特別優(yōu)選的是，調(diào)取和/或發(fā)射輪胎監(jiān) 控?cái)?shù)據(jù)。本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)是所述感 應(yīng)單元可以預(yù)裝配在輪胎中，其中，優(yōu)選的是確定標(biāo)準(zhǔn)化的特性，例如阻抗和天線品質(zhì)，由 此可以根據(jù)需要將任意的傳感器模塊在時(shí)間上稍后的另一個(gè)制造步驟中有選擇地集成到 輪胎中。特別優(yōu)選的是，在輪胎的制造工藝中通過輪胎的直接硫化將傳輸單元集成到輪胎 中。由從屬權(quán)利要求以及參照附圖的描述可以給出本發(fā)明的有利擴(kuò)展結(jié)構(gòu)和改進(jìn)方案。按照一種優(yōu)選的改進(jìn)方案，所述第一天線包括導(dǎo)線圈、導(dǎo)線弓或印制導(dǎo)線圈，尤其在電路板上。因此有利地實(shí)現(xiàn)第一天線的特別有效的感應(yīng)傳輸，其中，優(yōu)選的是導(dǎo)線圈或印 制導(dǎo)線圈配有多圈。特別有利的是，第一天線特別優(yōu)選地、直接地集成到電路板中，因?yàn)檫@ 能夠在電路板的制造工藝中成本有利且簡單地制造第一天線，其中，電路板尤其用于傳感 器元件的、其它微電子結(jié)構(gòu)元件的、第一天線的和/或其它無源結(jié)構(gòu)元件的布線。按照另一優(yōu)選的改進(jìn)方案，所述第二天線和/或第三天線包括導(dǎo)線圈天線、螺旋天線、環(huán)形天線和/或偶極天線，其中，優(yōu)選的是第二和第三天線一體地構(gòu)成，其中特別優(yōu) 選的是第二和/或第三天線具有多圈。有利的是，第二和第三天線的一體構(gòu)造使得能夠成 本有利地在一個(gè)唯一的制造工藝中制造所述第二和第三天線。螺旋形的第二天線結(jié)構(gòu)同樣 使感應(yīng)的信號(hào)傳輸?shù)男试黾印Ｓ绕涫堑谝缓偷诙炀€的耦合平面基本上相互平行。按照另一優(yōu)選的改進(jìn)方案，所述傳感器模塊設(shè)置在構(gòu)造為導(dǎo)線圈或螺旋物的第二 天線內(nèi)部，其中，以有利的方式進(jìn)一步提高感應(yīng)傳輸?shù)男?。這種布置能夠附加地在模塊殼 體和感應(yīng)單元之間實(shí)現(xiàn)易于實(shí)現(xiàn)的、機(jī)械的固定，其中，優(yōu)選的是第二天線完全集成和/或 卡鎖或夾緊在模塊殼體中或者第二天線粘接在模塊殼體上。同樣優(yōu)選的是，第二天線布置 在另一殼體中，其中，所述另一殼體與模塊殼體卡鎖和/或粘接。按照另一優(yōu)選的改進(jìn)方案，所述第三天線具有兩個(gè)部分區(qū)域，其中，第二天線設(shè)置 在這兩個(gè)部分區(qū)域之間，并且，優(yōu)選的是這些部分區(qū)域構(gòu)造為偶極天線。因此有利的是，信 號(hào)通過第二天線特別有效地耦合輸入到第三天線中，其中，構(gòu)造為偶極的第三天線能夠以 簡單的方式集成到機(jī)動(dòng)車輪胎中。按照另一優(yōu)選的改進(jìn)方案，所述傳感器模塊具有無源的、微電子的和/或微機(jī)械 的結(jié)構(gòu)元件，優(yōu)選至少一個(gè)輪胎壓力傳感芯片，并且，所述結(jié)構(gòu)元件設(shè)置在所述電路板和/ 或另一電路板上。在本發(fā)明的意義上，電路板不僅包括柔性的和剛性的印制電路板，而且也 包括任意數(shù)量的單獨(dú)的印制導(dǎo)線，這些印制導(dǎo)線構(gòu)造為板和/或構(gòu)造在板上或平面上。以 有利的方式通過改進(jìn)方案，能夠通過結(jié)構(gòu)元件和第一天線在電路板上的集成實(shí)現(xiàn)傳感器模 塊的相對(duì)緊湊且可成本有利地制造的結(jié)構(gòu)。將輪胎壓力傳感芯片加入到傳感器模塊中，這 還能夠使傳感器裝置作為無線的輪胎壓力傳感器實(shí)現(xiàn)。按照另一優(yōu)選的改進(jìn)方案，尤其構(gòu)造為導(dǎo)線圈的第一和第二天線的耦合平面垂直 于輪胎胎面和/或鋼帶面定向。因此有利的是，在感應(yīng)的信號(hào)在第一和第二天線之間傳輸 時(shí)鋼帶面對(duì)耦合特性的影響最小化。本發(fā)明的另一主題是一種用于運(yùn)行傳感器裝置的方法，其中，由至少一個(gè)結(jié)構(gòu)元 件產(chǎn)生的電信號(hào)通過第一天線感應(yīng)地傳輸?shù)降诙炀€并且由第三天線電磁地發(fā)射出去，和 /或，電磁的信號(hào)由第三天線接收并且通過第二天線感應(yīng)地傳輸?shù)降谝惶炀€，其中，相應(yīng)的 電信號(hào)由第一天線傳導(dǎo)到至少一個(gè)結(jié)構(gòu)元件。因此有利的是，通過緊湊的傳感器裝置能夠 實(shí)現(xiàn)可靠且安全的信號(hào)傳輸或信號(hào)接收和/或信號(hào)發(fā)射，該緊湊的傳感器裝置處于相對(duì)高 的機(jī)械和/或化學(xué)負(fù)荷下。本發(fā)明的另一主題是按照本發(fā)明的傳感器裝置在機(jī)動(dòng)車輪胎中、優(yōu)選在輪胎壓力 監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用。


本發(fā)明的實(shí)施例在附圖中示出并且在下面的描述中詳細(xì)解釋。附圖中
圖1以立體示意圖示出按照本發(fā)明第一實(shí)施例的傳感器裝置，圖2以立體示意圖示出按照本發(fā)明第一實(shí)施例的傳感器裝置的傳感器模塊，圖3以立體示意圖示出按照本發(fā)明第二實(shí)施例的傳感器裝置，圖4以立體示意圖示出按照本發(fā)明第二實(shí)施例的傳感器裝置的傳感器模塊，圖5以示意性俯視圖示出按照本發(fā)明第三實(shí)施例的傳感器裝置，圖6a和圖6b分別以示意性俯視圖和示意性側(cè)視圖示出按照本發(fā)明第四和第五實(shí)施例的傳感器裝置，圖7a和圖7b分別以示意性俯視圖和示意性側(cè)視圖示出按照本發(fā)明第六和第七實(shí) 施例的傳感器裝置，圖8以示意圖示出按照本發(fā)明第一實(shí)施例的傳感器裝置的電的等效電路圖，圖9以立體示意圖示出按照本發(fā)明第八實(shí)施例的傳感器裝置，圖10以示意性側(cè)視圖示出按照本發(fā)明第九實(shí)施例的傳感器裝置，所述傳感器裝 置集成到機(jī)動(dòng)車輪胎中。
具體實(shí)施例方式在各種不同的附圖中相同的部件總是以相同的附圖標(biāo)記表示并因此通常也分別 僅命名一次。在圖1中以示例性的立體示意圖示出按照本發(fā)明第一實(shí)施例的傳感器裝置1，其 中，該傳感器裝置1具有傳感器模塊2和感應(yīng)單元3，其中，該傳感器模塊2具有未示出的第 一天線4，而該感應(yīng)單元3具有第二和第三天線5，6，其中，信號(hào)在第一和第二天線4，5之間 感應(yīng)地傳輸，并且所述信號(hào)由第三天線6電磁地發(fā)射和接收。所述傳感器模塊2由圓柱形 的模塊殼體7和感應(yīng)單元3包圍，其中，第二和第三天線5，6 —體地構(gòu)成。第二天線5包括 一圈半的螺旋形狀，其中，第三天線6具有兩個(gè)部分區(qū)域10，11，并且第二天線5設(shè)置在這些 部分區(qū)域10，11之間，這些部分區(qū)域10，11構(gòu)造成平行于直線12的偶極天線。所述傳感器 模塊2設(shè)置在構(gòu)造為螺旋物的第二天線5內(nèi)部。在圖2中以示例的立體示意圖示出按照本發(fā)明第一實(shí)施例的傳感器裝置1的傳感 器模塊2，其中，該傳感器模塊2具有第一天線4，該第一天線4包括至少一個(gè)在電路板30 上的印制導(dǎo)線圈，該傳感器模塊2在電路板30上還具有無源的、微電子的和微機(jī)械的結(jié)構(gòu) 元件9，尤其是輪胎壓力傳感芯片。第一和第二天線4，5的耦合平面基本上相互平行。在圖3中以示例的立體示意圖示出按照本發(fā)明第二實(shí)施例的傳感器裝置1，其中， 第二實(shí)施例與圖1示出的第一實(shí)施例相同，只是未示出的第一天線4和示出的第二天線5 的耦合平面垂直于未示出的鋼帶面31并由此也垂直于電路板30定向，并且其中第二天線 5構(gòu)造為矩形的一圈半的導(dǎo)體環(huán)，并且所述模塊殼體7構(gòu)造成方形的。在圖4中以立體示意圖示出按照本發(fā)明第二實(shí)施例的傳感器裝置1的傳感器模塊 2，其中，第二實(shí)施例與圖2所示的第一實(shí)施例一致，只是模塊殼體7構(gòu)造成方形的，電路板 30構(gòu)造成矩形的，第一天線4構(gòu)造成導(dǎo)線弓，其中，第一天線4的耦合平面垂直于電路板30 并且平行于未示出的第二天線5延伸。在圖5中以示意性俯視圖示出按照本發(fā)明第三實(shí)施例的傳感器裝置1，其中，第三 實(shí)施例與圖1所示的第一實(shí)施例一致，只是第三天線6的兩個(gè)部分區(qū)域10，11相互連接，因而第三天線6包括一圈的環(huán)形天線，并且第二天線5同樣僅具有一圈。在圖6a和圖6b中分別以示意性俯視圖和示意性側(cè)視圖示出按照本發(fā)明第四和第五實(shí)施例的傳感器裝置，其中，第四和第五實(shí)施例基本與在圖1和圖2中所示的第一實(shí)施例 一致，只是在圖6a中示出的第四實(shí)施例中第二天線5集成到另一殼體V中，在圖6b中示 出的第五實(shí)施例中第二天線5與另一殼體V卡鎖和/或粘接。第二殼體V尤其具有與模 塊殼體7的材料鎖合的、形狀鎖合的和/或力鎖合的連接。在圖7a和圖7b中分別以示意性俯視圖和示意性側(cè)視圖示出按照本發(fā)明第六和第 七實(shí)施例的傳感器裝置，其中，第六和第七實(shí)施例基本上與在圖1和圖2所示的第一實(shí)施例 一致，只是在圖7a所示的第六實(shí)施例中第二天線5集成到模塊殼體7中，在圖7b所示的第 七實(shí)施例中第二天線5與模塊殼體7卡鎖和/或粘接。為此尤其是使模塊殼體在第二天線 的區(qū)域中具有缺口。在圖8中以示例的示意圖示出按照本發(fā)明第一實(shí)施例的傳感器裝置1的等效電路 圖，其中，傳感器模塊2中的結(jié)構(gòu)元件9、尤其是壓力傳感器9’產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)，該信號(hào)被耦合 輸入到第一天線4中。該信號(hào)被感應(yīng)地傳輸?shù)降诙炀€5上并且被耦合輸入到第三天線6 中，由此實(shí)現(xiàn)電磁地發(fā)射信號(hào)。同樣一個(gè)相反的信號(hào)路徑用于通過第三天線接收電磁的信 號(hào)，其中接收到的信號(hào)通過從第二到第一天線5，4的感應(yīng)耦合傳導(dǎo)到傳感器模塊9的結(jié)構(gòu) 元件9。優(yōu)選的是，壓力傳感器9’的信號(hào)在耦合輸入到第一天線4中之前在HF末級(jí)97中 放大，其中，在銜接在HF末級(jí)97上的適配網(wǎng)絡(luò)98中進(jìn)行阻抗適配。在圖9中以立體示意圖示出按照本發(fā)明第八實(shí)施例的傳感器裝置，其中，第八實(shí) 施例與圖1示出的第一實(shí)施例一致，只是第三天線6構(gòu)造為具有許多圈的螺旋物。在圖10中以示意性側(cè)視圖示出按照本發(fā)明第九實(shí)施例的傳感器裝置1，該傳感器 裝置1集成到機(jī)動(dòng)車輪胎32中，其中第九實(shí)施例基本上與圖6a所示的第四實(shí)施例一致，只 是感應(yīng)單元3硫化到具有鋼帶面31的機(jī)動(dòng)車輪胎32中。所示傳感器模塊2通過簡單地按 壓到另一殼體7’中而集成到機(jī)動(dòng)車輪胎32中，其中，另一殼體7’中的凸起41與模塊殼體 7中的對(duì)應(yīng)缺口 40卡鎖。
權(quán)利要求
傳感器裝置(1)，具有一傳感器模塊(2)和一感應(yīng)單元(3)，其中，所述傳感器模塊(2)具有第一天線(4)，其特征在于，所述感應(yīng)單元(3)具有第二天線(5)和第三天線(6)，其中，在所述第一天線(4)和所述第二天線(5)之間設(shè)置有信號(hào)的感應(yīng)傳輸，并且，由所述第三天線(6)電磁地發(fā)射和/或接收所述信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的傳感器裝置(1)，其特征在于，所述傳感器模塊(2)被一模塊殼 體(7)包圍和/或至少部分地被所述感應(yīng)單元(3)包圍。
3.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的傳感器裝置(1)，其特征在于，所述第一天線(4)包 括導(dǎo)線圈、導(dǎo)線弓或印制導(dǎo)線圈，尤其是在電路板(30)上。
4.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的傳感器裝置(1)，其特征在于，所述第二天線(5)和 /或所述第三天線(6)包括導(dǎo)線圈天線、螺旋天線、環(huán)形天線和/或偶極天線，其中，優(yōu)選的 是所述第二天線(5)和所述第三天線(6) —體地構(gòu)成，其中，特別優(yōu)選的是所述第二天線 (5)和/或所述第三天線(6)具有多圈。
5.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的傳感器裝置(1)，其特征在于，所述傳感器模塊(2) 設(shè)置在構(gòu)造為導(dǎo)線圈或螺旋物的所述第二天線(5)內(nèi)部。
6.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的傳感器裝置(1)，其特征在于，所述第三天線(6)具 有兩個(gè)部分區(qū)域(10，11)，其中，所述第二天線(5)設(shè)置在這兩個(gè)部分區(qū)域(10，11)之間，其 中，優(yōu)選的是所述部分區(qū)域(10，11)構(gòu)造為偶極天線。
7.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的傳感器裝置(1)，其特征在于，所述感應(yīng)單元(3)集 成到一機(jī)動(dòng)車輪胎(30)中并且優(yōu)選的是在機(jī)動(dòng)車輪胎(32)的制造工藝中硫化到機(jī)動(dòng)車輪 胎材料中。
8.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的傳感器裝置(1)，其特征在于，所述傳感器模塊(1) 具有無源的、微電子的和/或微機(jī)械的結(jié)構(gòu)元件(9)，優(yōu)選至少一個(gè)輪胎壓力傳感芯片，并 且，所述結(jié)構(gòu)元件(9)設(shè)置在所述電路板(30)和/或另一個(gè)電路板上。
9.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的傳感器裝置(1)，其特征在于，尤其構(gòu)造為導(dǎo)線圈 的所述第一天線(5)和第二天線(6)的耦合平面垂直于輪胎胎面和/或鋼帶面(31)定向。
10.用于運(yùn)行如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的傳感器裝置(1)的方法，其特征在于，由 至少一個(gè)結(jié)構(gòu)元件(9)產(chǎn)生的電信號(hào)通過所述第一天線(4)感應(yīng)地傳輸?shù)剿龅诙炀€ (5)并且由所述第三天線(6)電磁地發(fā)射出去。
11.用于運(yùn)行如權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的傳感器裝置(1)運(yùn)行的方法，其特征 在于，電磁信號(hào)由所述第三天線(6)接收并且通過所述第二天線(5)感應(yīng)地傳輸?shù)剿龅?一天線(4)，其中，相應(yīng)的電信號(hào)由所述第一天線(4)傳導(dǎo)到至少一個(gè)結(jié)構(gòu)元件(9)。
12.如權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的傳感器裝置(1)在機(jī)動(dòng)車輪胎(32)、優(yōu)選在輪 胎壓力監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明提出一種傳感器裝置，它具有傳感器模塊和感應(yīng)單元，其中，所述傳感器模塊具有第一天線并且所述感應(yīng)單元具有第二和第三天線，其中，在第一天線和第二天線之間設(shè)置有信號(hào)的感應(yīng)傳輸，其中由所述第三天線電磁地發(fā)射和/或接收所述信號(hào)。
文檔編號(hào)B60C23/00GK101801692SQ200880106375
公開日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2008年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月10日
發(fā)明者G·克勒特, M·凱克, T·布克, T·潘內(nèi)克 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司