DE19816454A1 - Vorrichtung zur Überwachung von Fahrzeugreifen - Google Patents

Abstract

Bei einer Vorrichtung zur Überwachung von Fahrzeugreifen ist ein mechanischer Wegtaster zwischen Reifendecke und Radfelge derart angeordnet, daß er bei übermäßiger Durchfederung des Reifens von der Innenseite des durchfedernden Reifens bei Drehung des Rades betätigt wird. Der Wegtaster ist mit einem mechanisch-elektrischen Wandler verbunden, der die Tasterbewegung in ein elektrisches Signal umsetzt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung von Fahrzeugreifen.

Bei der Verwendung luftgefüllter Fahrzeugreifen kann ein Druckverlust des Reifens sehr unangenehme Folgen haben, da das Fahrzeug unkontrollierbar wird. Man ist daher bestrebt, möglichst schon im Anfangsstadium eines Druckverlustes den Fahrer zu warnen. Zu diesem Zweck wurden verschiedene Vorrichtungen angegeben, die entweder den Reifeninnendruck oder die Verformung des Reifens messen und bei Überschreiten einer höchstzulässigen Verformung Warnsignale erzeugen.

Derartige Vorrichtungen sind beispielsweise aus EP 0 641 679 B1 und DE 27 13 451 A1 bekannt. In den Schriften werden in oder auf dem Reifen angebrachte Piezokeramik-Sensoren beschrieben. Durch Verformung des Reifens geben sie elektrische Impulse ab, die von einer angeschlossenen Auswerteschaltung verarbeitet werden. Wird der Reifen mit zu geringem Luftdruck betrieben oder überladen, so verformt er sich stärker als im Normalbetrieb. Die elektrischen Impulse verstärken sich entsprechend, woraufhin ein Warnsignal erzeugt wird.

In DE 44 02 136 C2 ist eine Vorrichtung offenbart, die ebenfalls in das Reifenmaterial eingebracht wird. Sie mißt verschiedene Betriebsparameter des Reifens, wie Temperatur und Luftdruck, und ermittelt daraus den Belastungsgrad.

Die genannten Vorrichtungen zur Überwachung von Fahrzeugreifen verwenden allesamt Sensoren, deren Eigenschaften insbesondere über ihre Lebensdauer hinweg nicht stabil sind. Dies führt häufig zu Meßfehlern oder bedingt eine Nachjustierung der angeschlossenen Meßeinrichtungen. Desweiteren ist dieses Vorgehen recht teuer, da der Herstellprozeß der Reifen entsprechend erweitert werden muß. Für die meisten bekannten Vorrichtungen werden darüberhinaus Batterien zur Energieversorgung benötigt.

In WO 97/38870 ist eine Vorrichtung beschrieben, welche die Stahleinlage in der Karkasse des Reifens in Abhängigkeit vom Abstand der Felge von der Reifendecke magnetisiert. Durch eine Reifenpanne oder durch Überladen verkleinert sich der Abstand zwischen Felge und Reifendecke und die Magnetisierung wird stärker. Die Magnetisierung wird von einem Sensor registriert, der außerhalb des Reifens am Fahrzeug angebracht und dicht an der Reifendecke positioniert ist. Bei Überschreiten einer vorgegebenen Magnetisierungsstärke erfolgt eine Warnung.

Das erzeugte Meßsignal ist bei diesem Verfahren recht schwach. Außerdem ist die Befestigung des Sensors außerhalb des Reifens schwierig und teuer, da ein gewisser Abstand zum Reifen nicht überschritten werden darf. Eine kontinuierliche Signalübertragung ist nicht möglich. Eine derartige Anordnung ist ferner bezüglich der Sicherheit des Fahrzeugs bedenklich, da beispielsweise keine Schneeketten aufgezogen werden können, die den Sensor beschädigen würden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Überwachung von Fahrzeugreifen anzugeben, die preiswert herstellbar und montierbar ist, die wenig Wartungsaufwand mit sich bringt, die ein genügend großes Meßsignal erzeugt und die unkritisch ist bezüglich der Sicherheit des Fahrzeugs.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein mechanischer Wegtaster zwischen Reifendecke und Radfelge derart angeordnet ist, daß er bei übermäßiger Durchfederung des Reifens von der Innenseite des durchfedernden Reifens bei Drehung des Rades betätigt wird und daß der Wegtaster mit einem mechanisch-elektrischen Wandler verbunden ist, der die Tasterbewegung in ein elektrisches Signal umsetzt.

Um von einer separaten Stromversorgung unabhängig zu sein, ist bei einer ersten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß an den Wandler eine Schaltung angeschlossen ist, die derart ausgebildet ist, daß sie aus dem elektrischen Signal eine Betriebsspannung für einen Sender bildet und daß der Sender bei Auftreten des eine vorgegebene Schwelle überschreitenden elektrischen Signals ein Warnsignal aussendet. Das Warnsignal kann von einem entsprechend ausgebildeten Empfänger empfangen werden. Die Schaltung kann auch Elemente enthalten, die vorab eine Bewertung der Wandlersignale vornehmen.

Bei einer ersten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Schaltung Mittel zur Aufsummierung des Ausgangssignals des Wandlers über der Zeit aufweist, insbesondere Speicherkondensator, wobei der Sender erst ab einem vorgegebenen Summenwert Warnsignale aussendet. Damit wird eine gewisse kurzzeitige oder geringe Überlastung des Reifens zugelassen, bei der kein Warnsignal ausgesendet wird. Außerdem wird auf diese Weise eine bestimmte Energiemenge angesammelt. Wenn der Summenwert überschritten wird, werden Warnsignale ausgesendet. Der Sender kann mittels der angesammelten Energiemenge stärkere Sendesignale erzeugen, wodurch die Vorrichtung sicherer arbeitet.

Bei einer nächsten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Sender die Warnsignale drahtlos aus dem Reifeninneren nach außen sendet. Dadurch kommt man ohne spezielle Schleifkontakte an der Felge des Rades aus, was die Betriebssicherheit weiter erhöht. Eine drahtlose Übertragung findet vorteilhaft durch hochfrequente Funksignale statt, da die Dämfung der Signale durch Fahrzeugbauteile auf diese Weise klein bleibt.

Um die ausgesendeten Warnsignale dem Fahrer des Fahrzeugs vermitteln zu können, sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, daß Empfangs- und Anzeigevorrichtungen im Fahrzeug vorhanden sind, welche die Warnsignale empfangen und anzeigen. Es ist denkbar, daß zum Empfang der Warnsignale nur ein zentraler Empfänger vorhanden ist. Man gewinnt jedoch an Betriebssicherheit, wenn sich in der Nähe jeden Rades ein Empfänger befindet. Außerdem ist dadurch eine eindeutige Zuordnung des Reifens im Falle eines Druckverlustes gegeben.

Bei einer nächsten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Warnsignale einen Code aufweisen, der das betroffenen Rad identifiziert. Bei Verwendung eines zentralen Empfängers kann der betroffene Reifen leicht lokalisiert werden. Beim Radwechsel muß jedoch eine Umcodierung vorgenommen werden.

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Warnsignale Informationen aufweisen, welche die Frequenz oder/und die Amplitude des elektrischen Signals beinhalten. Über die Frequenz des Signals läßt sich beispielsweise die Drehzahl des Rades ermitteln. Aus der Amplitude gewinnt man auf einfache Weise Informationen über die Schwere der Reifenpanne. So kann gegebenenfalls auch entschieden werden, ob mit dem Reifen noch weitergefahren werden kann, oder ob ein sofortiges Anhalten unumgänglich ist. Mittels der Drehzahlinformation läßt sich die Schwere der Reifenpanne ferner auch aus der Ausgangsleistung des Wandlers ermitteln, indem man die Leistung durch die Drehzahl dividiert. Damit erhält man die Ausgangsenergie des Wandlers je Umdrehung, die ein direktes Maß für die Schwere der Reifenpanne ist. Je weiter der Reifen durchfedert, desto stärker ist er überlastet und desto größer die Ausgangsenergie des Wandlers je Umdrehung.

Eine andere Möglichkeit zu verhindern, daß durch kurzzeitiges Durchschlagen eines Reifens ein falscher Alarm ausgelöst wird, ist die, daß ein Warnsignal erst erzeugt wird, wenn das elektrische Signal während mehrerer aufeinanderfolgender Umdrehungen auftritt, wie es bei einer nächsten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen ist.

Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Warnsignale als Hochfrequenz-Funksignale übertragen werden. Dies hat den Vorteil, daß niederfrequente Störungen den Übertragungsvorgang nicht beeinträchtigen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt. Sie sind in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen ersten erfindungsgemäßen Wegtaster,

Fig. 2 einen anderen erfindungsgemäßen Wegtaster in einem Fahrzeugreifen,

Fig. 3 ein Rad mit erfindungsgemäßem Wegtaster im Normalzustand,

Fig. 4 ein Rad mit erfindungsgemäßem Wegtaster bei plattem Reifen,

Fig. 5 eine Schaltung zu einem erfindungsgemäßen Wegtaster,

Fig. 6 eine Vorrichtung mit einer zentralen Sende- und Empfangseinheit und

Fig. 7 eine Vorrichtung mit dezentralen Sende- und Empfangseinheiten.

Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.

In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Wegtaster 1a schematisch dargestellt. Der Tasterkopf 1 wird von der Reifendecke 2 in Pfeilrichtung verschoben. Die Bewegung des Tasterkopfes 1 wird über eine Stange 3 auf einen Permanentmagneten 4 übertragen, der in einer ihn umgebenden Spule 5 eine Spannung induziert. Über die Leitungen 6 wird dieses Spannungssignal an eine Schaltung 7 weitergereicht, die ein Warnsignal erzeugt. Die Energie des Spannungssignals wird in einem Speicherkondensator 8 zwischengespeichert. Das Warnsignal wird über eine Funkantenne 9 an die Umgebung ausgesendet. Die ganze Vorrichtung ist Mittels einer Halterung 10 an der Felge 10a des Rades 10b befestigt. Die Straße 11 ist in der Figur angedeutet. Nach jedem Hub stellt sich der Wegtaster 1 durch Tellerfedern 12 wieder in seine Ausgangsposition zurück.

Ein anderer erfindungsgemäßer Wegtaster ist in Fig. 2 gezeigt. Die Verschiebung des Tasterkopfes 1' wird bei diesem Wegtaster über einen Hebel 3' in eine Drehbewegung umgewandelt. Der Wandler 5' ist derart ausgebildet, daß er die Drehbewegung in ein elektrisches Signal umwandelt.

Fig. 3 zeigt ein Rad 10b eines Fahrzeugs mit eingebautem Wegtaster 1a im normalen Betrieb in drei Ansichten. Der Druck im Reifen ist normal und der Wegtaster 1a wird nicht betätigt. Ansicht a zeigt das Rad 10b im Querschnitt. In Ansicht b ist das Rad 10b von der Seite dargestellt. Der Wegtaster 1a befindet sich an der unteren Position während einer Radumdrehung. Ansicht c zeigt dasselbe Rad mit dem Wegtaster in der oberen Position während einer Umdrehung des Rades 10b.

In Fig. 4 ist das Rad 10b bei zu geringem Druck in drei Ansichten dargestellt. In der Folge wird der Wegtaster 1a, wie in Ansicht a im Querschnitt und in Ansicht b von der Seite dargestellt, bei jeder Umdrehung des Rades von der einfedernden Reifendecke 2 betätigt. Beim Weiterdrehen des Rades 10b wird der Wegtaster 1a durch die eingebauten Federn 12 (Fig. 1) automatisch in seine Ausgangslänge zurückgestellt, wie es in Ansicht c dargestellt ist.

Die in der Wandlerspule 5 erzeugte Wechselspannung U_W wird von der Schaltung 7 mittels einer Schaltung 50, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist, gleichgerichtet und geglättet. Über einen Kondensator 51 und eine angeschlossene Begrenzerschaltung 52 und einen weiteren Kondensator 53 wird ein Hochfrequenzsender 54 mit der Spannung U_B versorgt, der von einem Quarz 54a getaktete und von einer Codierschaltung 55 codierte Signale aussendet. Die Codierschaltung 55 prägt den Signalen Informationen auf, die das betroffene Rad 10b identifizieren. Die Spannung U_A wird dem Sender zugeführt, der die darin enthaltenen Informationen über die Amplitude der Wandlersignale den Warnsignalen aufprägt. In einer alternativen Ausbildung der Vorrichtung kann auch die Spannung U_W dem Sender 54 direkt zugeführt werden. Der Sender ist in diesem Fall derart ausgebildet, daß er dann auch die in der Spannung U_W zusätzlich enthaltenen Informationen über die Frequenz der Wandlersignale den Warnsignalen aufprägt.

Fig. 6 zeigt ein zentral angelegtes erfindungsgemäßes Warnsystem, bei dem die von der Antenne 9 der Warnvorrichtung eines defekten Rades 10b' ausgehenden Funksignale 60 von einer Einzelantenne 9' im Fahrzeug empfangen und über eine Empfangseinrichtung 61 an eine Anzeigeeinrichtung 62 geleitet werden.

In Fig. 7 ist ein Warnsystem dargestellt, das an jedem Rad 10b des Fahrzeugs eine Empfangseinrichtung 9'' aufweist, welche die Funksignale 60 eines defekten Rades 10b' empfängt und an eine zentrale Anzeigeeinheit 62' übermittelt.

Claims (9)

1. Vorrichtung zur Überwachung von Fahrzeugreifen, dadurch gekennzeichnet, daß ein mechanischer Wegtaster (1) zwischen Reifendecke (2) und Radfelge (10a) derart angeordnet ist, daß er bei übermäßiger Durchfederung des Reifens von der Innenseite des durchfedernden Reifens bei Drehung des Rades (10b) betätigt wird und daß der Wegtaster (1) mit einem mechanisch-elektrischen Wandler (4, 5) verbunden ist, der die Tasterbewegung in ein elektrisches Signal umsetzt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Wandler (4, 5) eine Schaltung (7) angeschlossen ist, die derart ausgebildet ist, daß sie aus dem elektrischen Signal eine Betriebsspannung (UB) für einen Sender (54) bildet und daß der Sender (54) bei Auftreten des eine vorgegebene Schwelle überschreitenden elektrischen Signals ein Warnsignal (60) aussendet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung (7) Mittel zur Aufsummierung des Ausgangssignals des Wandlers über der Zeit aufweist, insbesondere Speicherkondensator (51), wobei der Sender (54) erst ab einem vorgegebenen Summenwert Warnsignale (60) aussendet.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (54) die Warnsignale (60) drahtlos aus dem Reifeninnern nach außen sendet.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Empfangs- und Anzeigevorrichtungen (9', 9'', 61, 62, 62') im Fahrzeug vorhanden sind, welche die Warnsignale (60) empfangen und anzeigen.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Warnsignale (60) einen Code aufweisen, der das betroffene Rad (10b') identifiziert.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Warnsignale (60) Informationen aufweisen, welche die Frequenz oder/und die Amplitude des elektrischen Signals beinhalten.

8. Vorrichtung nach einem der vorgergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Warnsignal (60) erst erzeugt wird, wenn das elektrische Signal während mehrerer aufeinanderfolgender Umdrehungen auftritt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Warnsignale als Hochfrequenz-Funksignale übertragen werden.