DE19519854A1 - Druckluft-Erfassungsgerät für einen Reifen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Druckluft- Erfassungsgerät für einen Reifen, und insbesondere ein Druckluft-Erfassungsgerät für einen Reifen, das eine Erfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Änderung des Reifendrucks als Änderung eines Magnetflusses verwendet.

Ein Versatz-Erfassungsgerät vom elektromagnetischen Induktionstyp, das mit einer Magnetflußänderungs- Erzeugungsvorrichtung versehen ist, die derart mit einem beweglichen Körper verbunden ist, daß sie erfaßtes Objekt ist, und die veranlaßt, daß sich ein Betrag an zu einer Sondenspule gehörender Magnetfluß sich gemäß diesem Versatz ändert, hat den Vorteil, daß sie, ohne mit dem sich bewegenden Körper in Kontakt zu gelangen, seinen Versatz erfassen kann. Eine Vorrichtung, die dieses Versatz-Erfassungsgerät vom elektromagnetischen Induktionstyp als Vorrichtung zum Erfassen von Druckluft eines Reifens verwendet, ist in der japanischen Patentschrift Nr. 52-28383 offenbart.

Der Aufbau nach diesem Stand der Technik ist derart, daß in einem Fall, in dem ein in einen Reifen eingebauter Permanentmagnet als Magnetflußänderungs-Erzeugungsvorrichtung durch Änderung des Reifen-Luftdrucks versetzt wird, sein Versatz durch eine Sondenspule erfaßt wird, die auf der Fahrzeugseite eingebaut ist. Genauer gesagt ist der Aufbau derart, daß Magnetpole des in den Reifen eingebauten und der Sondenspule gegenüberliegend angeordneten Permanentmagneten umgekehrt werden, wenn sich der Reifen-Luftdruck verringert hat. Die Phase eines Trägersignals (Wechselstrom), das bei jeder Drehung des Reifens durch die Sondenspule erzeugt wird, wird durch diese Änderung bezüglich der Polarität umgekehrt, wodurch eine Verringerung des Reifen-Luftdruckes erfaßt wird.

Gemäß diesem Aufbau werden jedoch Signale nur auf eine binäre Weise bestimmt; eine sehr langsame bzw. fast unmerkliche Änderung wie beispielsweise in dem Fall, daß sich beispielsweise der Reifen-Luftdruck schrittweise verringert, kann nicht erfaßt werden. Deshalb kann eine Änderung des Reifen-Luftdrucks nicht im voraus vorhergesagt werden. In bezug auf dieses Problem ist es denkbar, daß eine Verringerung des Reifen-Luftdruckes durch Erfassen der Amplitude einer Detektionsspannung erfaßt werden könnte, die der Sondenspule durch einen Magnetfluß während einer Inversion des Magneten elektromagnetisch induziert wird. Jedoch wird aufgrund eines Erhöhens der Drehgeschwindigkeit des Reifens die Frequenz des mit jeder Umdrehung des Reifens ausgegebenen und durch die Sondenspule erfaßten Trägersignals hoch, und auch seine Amplitude erhöht sich. Dies erfolgt, weil die von der Sondenspule ausgegebenen Signale von der Geschwindigkeit des Magnetflusses abhängen, der durch die Sondenspule verläuft; d. h. von der Bewegungsgeschwindigkeit des Magneten. Auf diese Weise wird eine Amplitudenänderung des Trägersignals, die zu einer Drehung des Reifens gehört, einer Amplitudenänderung entsprechend des ursprünglichen Betrags einer Verringerung des Reifen-Luftdruckes überlagert. Als Ergebnis davon war es schwierig, den Betrag einer Verringerung des Reifen-Luftdruckes auf der Basis des Amplitude des der Sondenspule elektromagnetisch induzierten Signals zu bestimmen.

Angesichts der vorangehenden Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Druckluft-Erfassungsgerät für einen Reifen zu schaffen, das einen Betrag einer Verringerung eines Reifen-Luftdruckes ungeachtet einer Änderung einer Reifen- Umdrehungsgeschwindigkeit, d. h. der Fahrzeuggeschwindigkeit, genau erfassen kann.

Zum Lösen der oben beschriebenen Probleme erfaßt ein Gerät gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Änderung eines Luftdruckes eines Reifens als Änderung eines Magnetflusses unter Ausgabe eines Signals, das sich gemäß dem Änderungsbetrag des Magnetflusses ändert, und bestimmt durch eine Bestimmungseinrichtung auch Druckwerte des Luftdruckes als eine Vielzahl von Werten gemäß diesem Signal. Folglich wird es möglich, über eine Vielzahl von Stufen einen Zustand des Reifen-Luftdruckes zu bestimmen, der bislang nur auf eine binäre Weise bestimmt werden konnte.

Zusätzlich kann das Druck-Erfassungsgerät so aufgebaut sein, daß es einen Drucksensor aufweist, der aus einem Magneten besteht, dessen Position sich gemäß der Änderung des Reifen- Luftdruckes ändert, und einem Magneten, dessen Magnetpol- Position sich gemäß der Magnetisierung des vorangehend angegebenen Magneten ändert. Wenn dieser Aufbau verwendet wird, wird es möglich, einen Reifendruck mit einem einfachen Aufbau genau zu erfassen.

Weiterhin kompensiert gemäß einem Gerät gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel eine Kompensationsvorrichtung einen Änderungsbetrag einer Signalamplitude aufgrund einer Reifen- Umdrehungsgeschwindigkeit in bezug auf ein Signal, dessen Frequenz und Amplitude sich gemäß einer Änderung des Reifenluftdruckes und mit der Reifen-Umdrehungsgeschwindigkeit ändern. Eine Elimination des Betrags der durch die Reifen- Umdrehungsgeschwindigkeit geänderten Amplitude und eine Extraktion nur bei dem Änderungsbetrag der Amplitude entsprechend dem Reifendruck wird möglich.

Darüber hinaus ist bei einem Gerät gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel die Amplituden-Kompensationsvorrichtung durch eine Frequenz-Filtervorrichtung aufgebaut, die Dämpfungseigenschaften in einem vorbestimmten Frequenzbereich hat. In diesem Fall kann man dem Signal ungeachtet der Frequenz eine einheitliche Pegelgröße geben, und eine Durchführung einer stabilisierten Bestimmung wird möglich.

Bei einem Gerät gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel kann ein Ausgangssignal dazu veranlaßt werden, eine einheitliche Pegelgröße zu haben, trotz eines Eingangssignals von der Art, durch die seine Größe mit der Frequenz größer wird, und ein stabilisiertes Ausgangssignal kann ungeachtet der Frequenz erhalten werden. Gegenteilig dazu ist auch eine Umwandlung in ein Signal möglich, dessen Größe kleiner als eine Frequenz eines Signals wird, dessen Größe sich mit einem Anwachsen der Frequenz nicht ändert.

Bei einem Gerät gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel kann ein Ausgangssignal derart ausgebildet sein, daß es eine einheitliche Pegelgröße hat, trotz eines derartigen Eingangssignals, das zwei oder mehr Frequenzbänder aufweist und das aufgrund seiner Frequenzbänder größer oder kleiner wird. Gegenteilig dazu kann auch ein Ausgangssignal erhalten werden, dessen Größe unter Beibehaltung einer Frequenz in seinen Frequenzbändern größer oder kleiner wird.

Ein Gerät gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel kann derart ausgeführt sein, daß keine weitere Verstärkung in bezug auf ein Signal einer Frequenz durchzuführen ist, die größer oder kleiner als ein angenommenes Frequenzband eines Eingangssignals ist, und ein zu großes Ausgangssignal zu einer in einer nachfolgenden Stufe verwendeten Schaltung kann verhindert werden.

Wenn sich eine Frequenz eines Wechsel-Magnetflusses (auch "Trägerfrequenz" genannt) ändert, ändert sich die Amplitude der elektromagnetischen Induktionsspannung proportional zur Frequenz. Bei einem Gerät gemäß einem achten Ausführungsbeispiel wird jedoch die Amplitude der elektromagnetischen Induktionsspannung veranlaßt, mit einer Dämpfungsrate zu dämpfen, die im wesentlichen proportional zur Frequenz ist, und somit ändert sich die Amplitude der elektromagnetischen Induktionsspannung kaum, und ein Versatz kann durch diese Amplitudenänderung ungeachtet einer Änderung der Frequenz des Wechsel-Magnetflusses (d. h. der Trägerfrequenz der elektromagnetischen Induktionsspannung) genau erfaßt werden.

Bei einem Gerät gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel ist die Trägerfrequenz des Wechsel-Magnetflusses der Erfindung gemäß dem achten Ausführungsbeispiel weiterhin innerhalb eines Sperrbandes eines Tiefpaßfilters vorgesehen, das eine Amplitude des Ausgangssignals im wesentlichen proportional zur Frequenz dämpft, und somit kann die Amplituden-Kompensationsvorrichtung durch ein einfaches Tiefpaßfilter aufgebaut werden.

Bei einem Gerät gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel ist die Dämpfungsrate der Erfindung gemäß dem achten Ausführungsbeispiel weiterhin innerhalb eines Bereichs von 0,5 K bis 2 K vorgesehen, wobei K ein vorbestimmter proportionaler konstanter Wert in dem zu erfassenden Trägersignalband ist. Aus diesem Grund kann eine Amplitude der elektromagnetischen Induktionsspannung dazu veranlaßt werden, im wesentlichen einheitlich zu sein, ungeachtet einer Schwankung der Trägersignalfrequenz in diesem zu erfassenden Trägersignalband, und als Ergebnis davon kann ein Versatz aufgrund der Amplitude der elektromagnetischen Induktionsspannung genau erfaßt werden.

Bei einem Gerät gemäß einem elften Ausführungsbeispiel ist die Amplituden-Kompensationsvorrichtung der Erfindung gemäß dem achten Ausführungsbeispiel weiterhin durch eine Integrationsschaltung aufgebaut, die eine negative Rückkopplung der Ausgangsspannung durch einen parallelen Rückkoppelschaltkreis aus einem Parallel-Widerstand Rs und einer Rückkapazität C vorsieht, und die Trägerfrequenz f wird auf einen Wert eingestellt, der größer als fc = 1/(2πRsC) ist. Folglich kann eine Sättigung verhindert werden, und eine lineare Verstärkung kann in bezug auf die Niederfrequenzkomponente oder Gleichstromkomponente der elektromagnetischen Induktionsspannung durchgeführt werden, die kleiner als fc ist (einschließlich der sich ändernden Frequenz des Betrags eines Verkettungs-Magnetflusses aufgrund eines Versatzes des sich bewegenden Körpers); zwischenzeitlich kann die Amplitude davon im wesentlichen proportional zu der Größe der Trägerfrequenz in bezug auf die Frequenzkomponente gedämpft werde, die größer als fc ist (einschließlich der Frequenz des Wechsel-Magnetflusses, d. h. der Trägerfrequenz).

Bei einem Gerät gemäß einem zwölften oder dreizehnten Ausführungsbeispiel wird ein Drehmagnet durch ein zusammengesetztes Magnetfeld von einem beweglichen Magneten, der durch eine Änderung des Reifen-Luftdruckes versetzt wird, und von einem festen Magneten gedreht, um zu veranlassen, einen Betrag des Verkettungs-Magnetflusses zu ändern. Weiterhin wird der Betrag des Verkettungs-Magnetflusses veranlaßt, sich durch einen Versatz des beweglichen Magneten oder eine leichte Drehung des sich drehenden Magneten zu ändern, die dadurch selbst vor der Zeit der Drehung bewirkt wird.

Folglich ist die Amplitude eines von der Amplituden- Kompensationsvorrichtung ausgegebenen kompensierten Signals, obwohl sie eng mit einem Versatz des beweglichen Magneten vor einer Signal-Spannungsänderung aufgrund einer großen Drehung des sich drehenden Magneten verbunden ist und sich entsprechend ändert, im wesentlichen unverändert durch eine Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit (d. h. eine Änderung der Trägerfrequenz), und als Ergebnis davon kann ein Versatz des beweglichen Magneten selbst vor einer großen Drehung des sich drehenden Magneten genau erfaßt werden.

Weiterhin können bei einem Gerät gemäß einem vierzehnten Ausführungsbeispiel Druckluftsignale in einer Vielzahl von Stufen ausgegeben werden, oder ihre absoluten Werte können ausgegeben werden, und somit kann der Luftdruckpegel genauer erhalten werden. Zusätzlich kann, weil Reifen- Druckluftsignale, die der Amplitude der ausgegebenen Signale der Amplituden-Kompensationsvorrichtung in einer Vielzahl von Stufen angezeigt werden, der Fahrer auf einfache Weise einen abgesunkenen Zustand des Reifen-Luftdruckes erkennen, und darüber hinaus kann er durch eine Drehung des sich drehenden Magneten genau erkennen, wann der Reifen-Luftdruck einen vorbestimmten Wert erreicht hat (der beispielsweise ein Nachfüllen des Drucks erforderlich macht).

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sowie Verfahren bezüglich der Operation und der Funktion zugehöriger Teile werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und den Zeichnungen klarer, die jeweils einen Teil dieser Anmeldung bilden. In den Zeichnungen ist folgendes gezeigt:

Fig. 1 eine typische perspektivische Ansicht, die einen Gesamtaufbau eines Druckluft-Erfassungsgeräts für einen Reifen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 2 eine Schnittansicht eines Magnetteils 2 in Fig. 1;

Fig. 3 ein Kennliniendiagramm, das eine Beziehung zwischen einer Reifen-Druckluft und einem Spitzenwert einer elektromagnetischen Induktionsspannung einer Sondenspule 3 in Fig. 1 zeigt;

Fig. 4 ein Wellenformdiagramm einer elektromagnetischen Induktionsspannung;

Fig. 5 ein weiteres Wellenformdiagramm einer elektromagnetischen Induktionsspannung;

Fig. 6 ein Kennliniendiagramm, das eine Beziehung zwischen einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einerseits einer Trägerfrequenz und andererseits eines Spitzenwertes einer elektromagnetischen Induktionsspannung zeigt;

Fig. 7 ein Schaltungsdiagramm eines Kompensationsverstärkers 4;

Fig. 8 ein Diagramm, das eine Frequenzverstärkungsbeziehung des Kompensationsverstärkers 4 zeigt;

Fig. 9 ein Blockdiagramm, das einen schematischen Aufbau einer Signalverarbeitungsschaltung 5 zeigt; und

Fig. 10 ein Wellenformdiagramm, das eine Beziehung zwischen einer Ausgangsspannungs-Wellenform des Kompensationsverstärkers 4 und jeweiligen Schwellenwerten zeigt.

Nun wird ein Ausführungsbeispiel eines Druckluft- Erfassungsgerätes für einen Reifen gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Druckluft- Erfassungsgeräts für einen Reifen.

Eine Felge 11 eines Reifens 1 ist an einer Achse (nicht dargestellt) befestigt, und eine Radnabe 13, die die Achse stützt, ist durch eine Fahrzeugkarosserie (nicht dargestellt) über einen Stoßdämpfer (nicht dargestellt) gelagert.

Ein Magnetteil (die Magnetflußänderungs-Erzeugungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung) 2 des Druckluft- Erfassungsgeräts für einen Reifen ist an der Felge 11 befestigt, und eine Sondenspule 3, die dem Magnetteil 2 angenähert werden kann, ist an der Radnabe 13 befestigt.

Eine Ausgangsspannung (elektromagnetische Induktionsspannung) Vp der Sondenspule 3 wird durch einen Kompensationsverstärker 4 und eine Signalverarbeitungsschaltung 5 verarbeitet, die später beschrieben werden, und wird in mehrstufigen Pegeln als Reifen- Luftdruck auf einer Anzeige 6 angezeigt.

Der Magnetteil 2 wird unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben.

Zwei Endöffnungen eines zylindrischen Gehäuses 20 sind durch Abdeckungen 21 und 22 abgeschlossen, und die Abdeckungen 21 und 22 haben jeweilige Schäfte 21a und 22a, die entlang der Mittenachse nach innen vorstehen. Eine Ausgleichrohrverbindung 23 ist in den Schaft 22a eingepaßt, und ein Basis-Endteil der Ausgleichrohrverbindung 23 ist an einer Basis des Schaftes 22a befestigt. Eine Halterung 24 ist an einem oberen Endteil der Ausgleichrohrverbindung 23 befestigt, und die Halterung 24 ist frei gleitbar über der inneren Umfangsfläche des zylindrischen Gehäuses 20 angeordnet. Ein Loch, in das der Reifen-Luftdruck eingeführt wird, ist in dem Schaft 22a ausgebildet, und die Ausgleichrohrverbindung 23 wird dadurch gezwungen, sich durch Reifen-Luftdruck zu der linken Seite der Zeichnung auszudehnen. Ein beweglicher Magnet 25 ist an der Halterung 24 befestigt. Zusätzlich zwingt eine Feder 26, von der ein Basisende durch den Schaft 21a gelagert ist, die Halterung 24 in der Zeichnung nach rechts, und die Halterung 24 ist an einer konkurrierenden Stelle der zwei vorangehend beschriebenen Kräfte statisch.

Weiterhin ist ein fester Magnet 27 in den Basis-Endteil des Schaftes 21a eingepaßt und befestigt, und darüber hinaus wird ein sich drehender Magnet 28 in einem zentralen Teil des Schaftes 21a frei drehbar und in vertikaler Richtung nicht versetzbar gelagert.

Der bewegliche Magnet 25, der feste Magnet 27 und der sich drehende Magnet 28 bilden jeweils einen radscheibenförmigen Aufbau mit einer dicken Plattendicke. Der bewegliche Magnet 25 ist so magnetisiert, daß der N-Pol in der Zeichnung an der oberen Seite und der S-Pol an der unteren Seite ist, und der feste Magnet 27 ist so magnetisiert, daß in der Zeichnung der S-Pol an der oberen Seite und der N-Pol an der unteren Seite ist. Der sich drehende Magnet ist in einer vorbestimmten Entfernung axial von dem festen Magneten 27 angeordnet.

In einem Fall, in dem der bewegliche Magnet 25 von dem sich drehenden Magneten 28 getrennt ist, wird der sich drehende Magnet 28 durch ein Magnetfeld des festen Magneten 27 in einer Einstellung gelagert, durch welche der N-Pol an der oberen Seite und der S-Pol an der unteren Seite ist, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Wenn der bewegliche Magnet 25 den sich drehenden Magneten 28 erreicht, gelangt das Magnetfeld des beweglichen Magneten 25 dahin, stärker als das Magnetfeld des festen Magneten 27 auf den sich drehenden Magneten 28 angewendet zu werden, und als Ergebnis dreht sich der sich drehende Magnet 28 um eine halbe Drehung und wird in einer Einstellung gelagert, in der der N-Pol an der unteren Seite und der S-Pol an der oberen Seite in der Zeichnung ist.

Weil sich der Magnetteil 2 zusammen mit dem Reifen 1 dreht, wird mit jeder Drehung des Reifens 1 ein Teil des Magnetflusses, der von dem Magnetteil 2 kommt, mit der Sondenspule 3 verkettet, und die Sondenspule 3 gelangt dazu, eine Wellenform einer zyklischen Wechselspannung auszugeben. Demgemäß gelangt der Aufbau dieser Wechselspannungs-Wellenform in einem Zyklus dazu, sich aufgrund der oben beschriebenen Drehung des sich drehenden Magneten 28 bezüglich der Phase um 180° zu verändern. Das heißt, daß die positive Halbwelle und die negative Halbwelle der Wechselspannungs-Wellenform in einem Zyklus aufeinanderfolgend invertiert werden. Dieses Druckluft- Erfassungsgerät für einen Reifen verwendet das oben beschriebene Prinzip zum Erfassen, ob Reifen-Luftdruck zu einem vorbestimmten Wert oder darunter gelangt ist.

Als nächstes wird die elektromagnetische Induktionsspannung der Sondenspule 3 beschrieben. Wie es in Fig. 3 gezeigt ist, verringert sich der Betrag des Verkettungs-Magnetflusses der Sondenspule 3 zusammen mit dem Verringern des Reifen- Luftdruckes, mit dem Verringern des Betrags des Magnetflusses, der aufgrund der Drehung des sich drehenden Magneten 28 als Ursache von einer Oberfläche des sich drehenden Magneten 28 in Richtung zu der Sondenspule 3 kommt, und der Betrag des Verkettungs-Magnetflusses erreicht ein Minimum an der Stelle, wo die Drehung 90° beträgt, und danach erhöht sich der Betrag des Verkettungs-Magnetflusses wieder. Als Ergebnis davon ändert sich ein Spitzenwert der elektromagnetischen Induktionsspannung mit einer gleichförmigen Fahrzeuggeschwindigkeit (ein Halbwellen-gleichgerichteter Wert, d. h. ein absoluter Wert, ist auch akzeptabel), während dem Betrag der Drehung des sich drehenden Magneten 28 nachgefolgt wird, d. h. der Druckluft-Spannungsänderung.

Zusätzlich ändert sich der Spitzenwert der elektromagnetischen Induktionsspannung der Sondenspule 3 im wesentlichen proportional zu einer Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit. Fig. 4 zeigt eine Wellenform einer elektromagnetischen Induktionsspannung V bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 10 km/h, und Fig. 5 zeigt eine Wellenform einer elektromagnetischen Induktionsspannung V bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 200 km/h. Theoretisch wird das Verhältnis der Spitzenwerte der elektromagnetischen Induktionsspannungen bei den zwei Fahrzeuggeschwindigkeiten ein 20-faches, aber aufgrund jeweiliger Verluste wird es tatsächlich 0,2 V gegenüber 3,0 V, oder ein 15-faches.

Wenn dieses Druckluft-Erfassungsgerät für einen Reifen veranlaßt wird, in einem Bereich von 10 km/h bis 200 km/h zu arbeiten, wird die Reifen-Drehgeschwindigkeit 1,5 U/sec bis 30 U/sec. Gemäß Messungen kann die Zeit pro Zyklus (Periode) der elektromagnetischen Induktionsspannung der Sondenspule 3 bei diesem Fall als 4 ms bis 60 ms angesehen werden. Hierin wird die Zeit pro Zyklus (Periode) als die Zeit zwischen den Stellen an beiden Enden angenommen, wo die elektromagnetische Induktionsspannung ein Zwanzigstel des Spitzenwertes wird. In der vorliegenden Beschreibung wird das Inverse dieser Zeit pro Zyklus als die Frequenz dieser elektromagnetischen Induktionsspannung angesehen (gemäß der vorliegenden Erfindung der Trägerfrequenz). Demgemäß wird die Trägerfrequenz 17 Hz bis 250 Hz.

Fig. 6 zeigt Meßergebnisse der Fahrzeuggeschwindigkeit, d. h. der Trägerfrequenz, und des Spitzenwertes der elektromagnetischen Induktionsspannung. Die zwei Werte haben eine im wesentlichen positiv proportionale Beziehung, wie es oben beschrieben ist.

Fig. 7 zeigt ein Beispiel eines Kompensationsverstärkers 4 zum Verbessern der Frequenzeigenschaften der Ausgangsspannung der Sondenspule 3.

Der Kompensationsverstärker 4 besteht aus einem Operationsverstärker 40, einer Rückkoppelschaltung, die aus einer Parallelschaltung aus einem Parallel-Widerstand Rs und einer Rückkoppelkapazität C besteht, einem Offset- Kompensationswiderstand R2, der mit einem "+" Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 40 und Erde verbunden ist, und einem Eingangswiderstand R1, der mit einem "-" Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 40 und einem Ende der Sondenspule 3 verbunden ist. Das andere Ende der Sondenspule 3 ist geerdet. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist R1 93 kΩ, Rs 6,3 kΩ und C 0,1 µF.

Der Kompensationsverstärker 4 ist eine gewöhnliche Integrationsschaltung (ein Tiefpaßfilter), und seine Gleichstromverstärkung beträgt -Rs/R1. Wie es allgemein bekannt ist, wird diese Integrationsschaltung in einem Fall, in dem eine Frequenz f der Eingangssignalspannung kleiner als fc = 1/(2πRsC) wird, ein reiner Inversionsverstärker, und wird ein Integrator, wenn die Frequenz f fc übersteigt. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, das in Fig. 8 gezeigt ist, ist fc auf 10 Hz eingestellt, und der Spitzenwert der Ausgangsspannung des Kompensationsverstärkers 4 wird ungeachtet der Fahrzeuggeschwindigkeit im wesentlichen als 2 V angenommen.

Das heißt, daß ein Band (nachfolgend "Sperrband" genannt) mit Integratorfunktion des Kompensationsverstärkers 4 das Trägersignalband überlagert, und daß ein Signalband (Druckluftsignalband; 0,1 Hz oder weniger) das Band mit linearer Verstärkerfunktion des Kompensationsverstärkers 4 (nachfolgend "Durchlaßband" genannt) überlagert.

In dem Band mit Integratorfunktion (d. h. dem Sperrband) ist die Ausgangsspannung des Kompensationsverstärkers 4 im wesentlichen umgekehrt proportional zur Frequenz, und somit werden Schwankungen des Spitzenwertes der elektromagnetischen Induktionsspannung V aufgrund vorangehender Schwankungen der Fahrzeuggeschwindigkeit kompensiert, um so im wesentlichen keine Abhängigkeit von der Frequenz zu erhalten. In bezug auf den Betrag des Verkettungs-Magnetflusses entsprechend dem Luftdruck wird jedoch eine lineare Verstärkung durch die Verstärkereigenschaften des vorangehenden Durchlaßbandes durchgeführt. Darüber hinaus wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Tiefpaßfilter mit einer äußerst niedrigen Sperrfrequenz als der Kompensationsverstärker 4 verwendet, und somit können im wesentlichen alle verschiedenen Wechselstrom-Rauschspannungskomponenten (zum Beispiel elektromagnetisches Rauschen, das der Sondenspule 3 induziert wird) herausgefiltert werden, und ein Reifen-Druckluftsignal mit einem äußerst hohen S/N-Verhältnis wie auch einer Amplitude, die nicht aufgrund der Fahrzeuggeschwindigkeit schwankt, können erhalten werden.

Fig. 9 zeigt eine Signalverarbeitungsschaltung 5 zum Verarbeiten einer kompensierten Signalspannung Vc, die von dem Kompensationsverstärker 4 ausgegeben wird, und zum Ausgeben von ihr zu einer Anzeige 6.

Die Signalspannung Vc wird zu Komparatoren 51 bis 55 eingegeben, deren Ausgangssignale S1 bis S5 zu einer Logikschaltung 56 eingegeben werden.

Die Komparatoren 54 und 55 sind zur Untersuchung vor und nach einer Drehung des sich drehenden Magneten 28 vorgesehen; weil die Folge positiver und negativer Halbwellen der Einzel-Zyklus- Wellenform der elektromagnetischen Induktionsspannung vor und nach einer Drehung umgekehrt werden, werden sie damit vor und nach einer Drehung als die Diskriminante bestimmt.

Der Komparator 54 macht die positive Halbwelle bei einer Schwellenspannung Vrefa zu einem binären Wert, und der Komparator 55 macht die negative Halbwelle bei einer Schwellenspannung Vrefb zu einem binären Wert. Die Logikschaltung 56 gibt in einem Fall, wo die Ausgangsspannung S4 vor der Ausgangsspannung S5 auftritt (d. h. vor einer Beendigung einer Drehung), ein Signal hohen Pegels als ein Dreh-Bestimmungssignal aus, und gibt ein Signal niedrigen Pegels in einem Fall aus, wo die Ausgangsspannung S5 vor der Ausgangsspannung S4 auftritt (d. h. nach einer Beendigung einer Drehung).

Die Komparatoren 51 bis 53 sind zum Bestimmen davon vorgesehen, ob die jeweiligen Spitzen der positiven Halbwellen einen Schwellenwert überschreiten, und um dadurch eine Änderung des Betrags des Verkettungs-Magnetflusses zu bestimmen, d. h. einen Versatz des beweglichen Magneten 25, d. h. eine Änderung des Reifen-Luftdrucks (siehe Fig. 3 und 10).

Wie es in Fig. 3 gezeigt ist, kann die Logikschaltung 56 sechs Reifen-Luftwerte "a" bis "f" durch das vorangehend beschriebene Umdrehungs-Bestimmungssignal und Vergleichsergebnisse S1 bis S3 der Komparatoren 51 bis 53 bestimmen, und diese sechs Pegel werden zu einer lichtemittierenden Anzeige 6 zur Anzeige in jeweils unterschiedlichen Farben ausgegeben.

Es folgt die Beschreibung weiterer Ausführungsbeispiele.

Als Magnetflußänderungs-Erzeugungsvorrichtung ist ein beliebiges Gerät akzeptierbar, wenn es veranlaßt, daß sich ein Betrag eines mit der Sondenspule 3 verbundenen Magnetflusses in Übereinstimmung mit einer Änderung eines Reifen-Luftdruckes ändert.

Anstelle des oben beschriebenen Tiefpaßfilters kann eine andere Schaltung als der Kompensationsverstärker 4 eingesetzt werden, wenn sie im wesentlichen 1/f-Kennlinien im Trägerfrequenzband aufweist und eine einheitliche Übertragungseffizienz in dem Änderungs-Frequenzband (im wesentlichen Gleichstrom) des Reifen-Luftdruckes aufweist. Beispielsweise kann ein Verstärker mit variabler Verstärkung, der die Frequenz der elektromagnetischen Induktionsspannung extrahiert und mit einer Verstärkungsrate gesteuert wird, die umgekehrt proportional zu dieser Frequenz ist, verwendet werden.

Zusätzlich wurde das voranstehende Ausführungsbeispiel in bezug auf einen Reifen eines Automobils als Beispiel eines sich bewegenden Körpers beschrieben, aber es kann ein innerer Druck eines sich bewegenden Körpers, der nicht ein Reifen sein muß, auf eine berührungslose Weise durch dasselbe Verfahren erfaßt werden.

Weiterhin ist der zu erfassende sich bewegende Körper natürlich nicht nur ein Körper, der eine Drehbewegung ausführt, sondern kann auch ein Körper sein, der eine Linearbewegung ausführt, oder ein Körper, der eine nichtlineare Bewegung ausführt.

Claims (14)

1. Druckluft-Erfassungsgerät für einen Reifen, das folgendes aufweist:
eine Druck-Erfassungseinrichtung (2, 3) zum Erfassen einer Änderung des Luftdruckes eines Reifens als Änderung eines Magnetflusses;
eine Signalausgabeeinrichtung (4) zum Ausgeben von Signalen, die sich in Übereinstimmung mit einem Betrag einer Änderung des Magnetflusses ändern; und
eine Bestimmungseinrichtung (5) zum Bestimmen von Druckwerten des Luftdruckes als eine Vielzahl von Werten in Übereinstimmung mit den Signalen von der Signalausgabeeinrichtung.

2. Druckluft-Erfassungsgerät für einen Reifen nach Anspruch 1, wobei die Druck-Erfassungseinrichtung (2, 3) einen Druck-Sensorteil (2) aufweist, der aus einem Magneten (25) besteht, dessen Position sich in Übereinstimmung mit einer Änderung eines internen Druckes des Reifens ändert, und einem Magneten (28), dessen Polpositionen sich in Übereinstimmung mit einer Magnetisierung des Magneten (25) ändern.

3. Druckluft-Erfassungsgerät für einen Reifen, das folgendes aufweist:
einen Sensor (2, 3) zum Ausgeben von Signalen, deren Frequenz und Amplitude sich in Übereinstimmung mit einer Änderung des Reifen-Luftdrucks und mit einer Reifen- Umdrehungsgeschwindigkeit ändern;
eine Amplituden-Kompensationseinrichtung (4) zum Kompensieren einer Änderung der Signalamplitude aufgrund der Reifen-Umdrehungsgeschwindigkeit; und
eine Bestimmungseinrichtung (5) zum Bestimmen einer Änderung eines Reifen-Luftdrucks aus den kompensierten Signalen.

4. Druckluft-Erfassungsgerät für einen Reifen nach Anspruch 3, wobei die Amplituden- Kompensationseinrichtung (4) eine Frequenzfilter- Einrichtung mit Dämpfungskennlinien in bezug auf einen vorbestimmten Frequenzbereich ist.

5. Druckluft-Erfassungsgerät für einen Reifen nach Anspruch 4, wobei die Frequenzfilter-Einrichtung ein Tiefpaßfilter ist.

6. Druckluft-Erfassungsgerät für einen Reifen nach Anspruch 4, wobei die Frequenzfilter-Einrichtung ein Bandpaßfilter ist.

7. Druckluft-Erfassungsgerät für einen Reifen nach Anspruch 4, wobei ein Ende des Frequenzbereichs der Signale, die von dem Sensor (2, 3) ausgegeben werden, auf eine Sperrfrequenz der Frequenzfilter-Einrichtung eingestellt ist.

8. Druckluft-Erfassungsgerät für einen Reifen, das folgendes aufweist:
eine Sondenspule (3), die an einem Fahrzeug angeordnet ist;
eine Magnetfluß-Änderungseinrichtung (2), die in einem Reifen eingebaut ist, um in Übereinstimmung mit einem Reifen-Luftdruck versetzt zu werden, und zum Veranlassen, daß ein Betrag eines Magnetflusses, der mit der Sondenspule verbunden ist, sich in Übereinstimmung mit dem Versatz ändert;
eine Amplituden-Kompensationseinrichtung (4) zum Dämpfen einer Amplitude einer elektromagnetischen Induktions- Wechselspannung, die an der Sondenspule (3) erzeugt wird, in Übereinstimmung mit dem Betrag des Magnetflusses mit einer Dämpfungsrate, die im wesentlichen proportional zur Drehfrequenz des Reifens ist; und
eine Bestimmungseinrichtung (5) zum Bestimmen des Reifen- Luftdruckes auf einer Basis einer Amplitude der elektromagnetischen Induktionsspannung, die durch die Amplituden-Kompensationseinrichtung kompensiert ist.

9. Druckluft-Erfassungsgerät für einen Reifen nach Anspruch 8, wobei die Amplituden-Kompensationseinrichtung aus einem Tiefpaßfilter besteht und wobei ein Dämpfungsband bzw. Sperrband des Tiefpaßfilters so eingestellt ist, daß die Umdrehungsfrequenz des Reifens in dem Dämpfungsband enthalten ist.

10. Druckluft-Erfassungsgerät für einen Reifen nach Anspruch 8, wobei die Dämpfungsrate in einem Bereich von 0,5 K bis 2 K eingestellt ist, wenn bzw. wobei K ein vorbestimmter proportionaler konstanter Wert ist.

11. Druckluft-Erfassungsgerät für einen Reifen nach Anspruch 8, wobei die Amplituden- Kompensationseinrichtung (4) aus einer Integrationsschaltung aufgebaut ist, die eine Ausgangsspannung durch eine parallele Rückkoppelschaltung aus einem Parallel-Widerstand Rs und einer Rückkoppel- Kapazität C negativ rückkoppelt, und wobei fc = 1/(2πRsC), die mit dem Parallel-Widerstand Rs und der Rückkoppel- Kapazität C definiert wird, auf einen Wert eingestellt ist, der kleiner als die Drehfrequenz ist.

12. Druckluft-Erfassungsgerät für einen Reifen, das folgendes aufweist:
einen festen Magneten (27);
einen beweglichen Magneten (25), der dem festen Magneten gegenüberliegend angeordnet ist und dessen Abstand zu dem festen Magneten, der zwischen ihnen vorgesehen ist, sich in Übereinstimmung mit einer Änderung des Reifen- Luftdruckes ändert;
einen sich drehenden Magneten (28), der zwischen den zwei Magneten positioniert ist und frei drehbar gelagert ist, und der durch einen Versatz des beweglichen Magneten gedreht wird, wobei der sich drehende Magnet veranlaßt, daß eine Sondenspule ein elektromagnetisches Induktionssignal mit einer Frequenz erzeugt, die der Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht, und eine Amplitude, die der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Versatz entspricht;
eine Amplituden-Kompensationseinrichtung (4) zum Kompensieren einer Änderung der Amplitude des elektromagnetischen Induktionssignals aufgrund der Fahrzeuggeschwindigkeit; und
eine Bestimmungseinrichtung (5) zum Bestimmen des Reifen- Luftdrucks auf der Basis der Amplitude des elektromagnetischen Induktionssignals, das durch die Amplituden-Kompensationseinrichtung kompensiert ist.

13. Druckluft-Erfassungsgerät für einen Reifen nach Anspruch 12, wobei die Amplituden- Kompensationseinrichtung (4) eine Frequenzfilter- Einrichtung mit Dämpfungskennlinien in bezug auf einen vorbestimmten Frequenzbereich ist.

14. Druckluft-Erfassungsgerät für einen Reifen nach Anspruch 12, das weiterhin folgendes aufweist:
eine Vergleichseinrichtung (51-55) zum Vergleichen eines Reifen-Luftdrucksignals, das einer Amplitude eines Ausgangssignals der Amplituden-Kompensationseinrichtung entspricht, mit einer Vielzahl von Schwellenwerten; und eine Anzeigeeinrichtung (6) zum Anzeigen der Vergleichsergebnisse entsprechend der Vergleichseinrichtung.