Permanenter Reifen-Service

Siemens veröffentlicht in der Kundenzeitschrift „Pictures of the Future“ den aktuellen Stand der Entwicklung eines Reifendrucksensors, bei dem die Sparte Siemens VDO mit Goodyear kooperiert. Der neue Reifendrucksensor ist fest ins Reifenmaterial eingebaut. Sensorik und Elektronik sind hier auf kleinstem Raum integriert. Über die Empfänger im Radkasten meldet die Software Daten über Druck und Temperatur eines jeden Reifens.

Immer wieder kommt es durch defekte Reifen zu schweren Unfällen. Ursache ist häufig ein zu niedriger Reifendruck: Im Extremfall kann der Reifen durch die starke Verformung so heiß werden, dass er schmilzt und platzt. Durch eine regelmäßige – idealerweise kontinuierliche – Überwachung des Drucks im Reifen ließe sich dies vermeiden. Schon heute warnen daher in Millionen von Fahrzeugen Drucksensoren vor einem gefährlichen Druckverlust. Die Sensoren sitzen im Inneren der Felge auf dem Ventil, beziehen ihre Energie aus einer Batterie und funken, sobald das Fahrzeug ein Stück gefahren ist, Druck und Temperatur zu einer Empfangseinheit.

Allerdings sind sie sehr aufwändig zu installieren, und wenn heißgelaufene Bremsen die Felgen erhitzen, kann die Temperaturmessung verfälscht sein. Siemens VDO hat daher vor kurzem zusammen mit Goodyear eine neue Generation von Reifendrucksensoren vorgestellt, die eher die Bezeichnung Reifen-Diagnosesystem verdienen. Die fingernagelgroße Elektronik sitzt auf einem stabilen und temperaturbeständigen Keramikträger und besteht hauptsächlich aus Bare Dies – das sind wenige Quadratmillimeter große nackte Halbleiter ohne die bekannte schwarze Plastikhülle. Auf diese Weise konnten die Siemens-Ingenieure Druck- und Temperatursensor, Auswerteelektronik und einen Speicher auf kleinstem Raum unterbringen. Auch der Speicher ist eine Novität. Er merkt sich Reifendaten, Laufleistung des Reifens und die zeitliche Entwicklung des Drucks. Der Chip kommuniziert mit der Bordelektronik und liefert den Systemen, die die Fahrzeugstabilität garantieren sollen (wie ABS, ESP, ASR), zeitnah exakte Daten über den Zustand des Reifens.

Das gesamte Sensorsystem sitzt auf einem Gummiring, der um den ganzen Reifen läuft und auch die Antenne enthält. Das System ist so leicht, dass es die Laufeigenschaften des Reifens nicht beeinflusst. Der Ring wird in einer der Seitenwände untrennbar mit dem Reifen verbunden. Deshalb muss die Elektronik nicht mehr zusätzlich zum Reifen auf die Felge montiert und beim Reifenwechsel von einem zum nächsten Rad übertragen werden. Und da sie alle Details zum Reifentyp meldet, entfällt nach der Montage auch die aufwändige Einstellung der Bordelektronik, die bei den alten Systemen notwendig war. In jedem Radkasten sitzt eine Sender-Empfänger-Einheit, die Daten aus dem Sensor ausliest, ihm Steuerimpulse sendet und ihn mit Energie versorgt – Daten- und Energieübertragung erfolgen induktiv über Spulen auf dem Chip und im Radkasten. Eine Batterie ist überflüssig. Der Sensor meldet den Druck – oder einen platten Reifen – auch schon, wenn der Fahrer den Schlüssel in die Zündung steckt, nicht erst wie bisher, wenn er losgefahren ist. Dieter Wagner, Projektleiter bei Siemens VDO ist sich sicher, dass dies erst der Anfang einer Entwicklung hin zum intelligenten Reifen ist. „Bald werden Sensoren Defekte im Reifen entdecken und sie werden auch die Profilhöhe, den Reifenslip – also das Rutschen auf nasser Straße – und die Kräfte messen, die im Inneren des Reifens wirken.“