DE2426303A1

DE2426303A1 - Fehlerermittlungs- und -anzeigesystem

Info

Publication number: DE2426303A1
Application number: DE19742426303
Authority: DE
Inventors: Nobumasa Higo; Jun Ohta; Toshikazu Ohtake; Yasuhiko Sakurai; Koichi Taniguchi
Original assignee: Toyota Motor Corp; NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 1973-06-02
Filing date: 1974-05-29
Publication date: 1974-12-19
Also published as: US3886517A; AU471342B2; DE2426303B2; JPS54760B2; FR2232021B1; AU6937274A; FR2232021A1; GB1462922A; DE2426303C3; JPS5011696A

Description

PATENTANWALTSBÜRO TlEDTKE - BüHLING - KlNNE

TEL. (089) 5396 53-56 TELEX: 524845 tipat CABLE ADDRESS: Germaniapatent München

8000 München 2

Bavariaring 4 Postfach 202403 29. Mai 1974

B 6046

Nippondenso Co., Ltd. Kariya / Japan

und

Toyota Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Toyota / Japan

Fehlerermittlungs- und -anzeigesystem

Die Erfindung bezieht sich auf ein Fehlererraittlungs- und -anzeigesystem, das unnormale Zustände von Komponententeilen ermittelt und anzeigt, die zur Fehlerermittlung überwacht werden.

Es wurden bereits Ermittlungs- und Anzeigensysteme der genannten Art vorgeschlagen, bei denen beispielsweise der Pegel des Fahrzeugmaschinenöls mittels eines wärmeempfindlichen veränderlichen Widerstandselements, beispielsweise eines Thermistors, ermittelt und angezeigt wird. Ein Nachteil des konventionellen Systems dieser Art liegt darin, daß bei Neigung des Fahrzeuges oder Schwingen infolge der Oberflächenbedingungen einer Straße, auf der es läuft, das System häufig zur Abgabe einer falschen Anzeige in Abhängigkeit infolge einer solchen Neigung

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oder Schwingung des Fahrzeuges gebracht wird.

Zur Überwindung dieser Schwierigkeiten wird mit der Erfindung ein Fehlerermittlungs- und -anzeigesystern geschaffen, bei dem beim Auftreten jeglichen Fehlers in einem zur Fehlerermittlung überwachten Komponententeil dieser Fehler·durch einen Fehlerdetektor festgestellt wird, so daß eine von mehreren Differentialrelaisspulen ' deenergiert wird; ein magnetisches Schaltelement, das im Ansprechen auf eine durch die Deenergierung der Relaisspule verursachte Änderung der elektromagnetischen Anziehungskraft geschlossen werden kann, stellt einen Kurzschluß an der Relaisspule her und hält diesen aufrecht; hierdurch kann jeglicher Fehler in einem zur Fehlerermittlung überwachten Komponententeil genau ermittelt und kontinuierlich angezeigt werden ohne Beeinflussung durch verschiedene Umgebungsbedingungen, und ferner kann die Anzeigehaltefunktion durch eine einfache Anordnung erreicht werden, die aus den Differentialrelaisspulen und dem magnetischen Schaltelement besteht, welche durch Rauschen nicht leicht zum Fehlbetrieb gebracht werden können.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher

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erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Schaltplan einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemaßen Fehlerermittlungs- und -anzeigesystems;

Fig. 2 und 3 zeigen Schaltpläne einer zweiten und dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems;

Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht eines Fehlerdetektors; und

Fig. 5 zeigt einen Schaltplan einer vierten Ausführungsform des erfindungsgemaßen Systems.

In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen A eine Detektorhalteschaltung bezeichnet, mit dem Bezugszeichen B eine Prüfschaltung, mit den Bezugsziffern 1 und 2 Strombegrenzungswiderstände, mit den Bezugsziffern 3 und 4 eine erste und eine zweite Spule, die Differentialrelaisspulen bilden, die in entgegengesetzten Richtungen zueinander gewickelt sind, die Bezugsziffern 3a und 4a bezeichnen Schwungraddioden jeweils zum Absorbieren der Gegen-elektromotorischen-Kraft der Spulen 3 und 4, die Bezugsziffer 5 bezeichnet einen normal offenen Reed-Schalter als magnetisches Schaltelement, die Bezugsziffer 6 einen Schutzwiderstand, die Bezugsziffer 7 eine Diode, die Bezugsziffer 8 eine Lampe, die ein Anzeigeorgan bildet, die Bezugsziffer 9 einen

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-A-

Fehlerdetektor, durch den bei Ermittlung jeglichen unnormalen Zustandes eines Objektes der Fehlerermittlung der Schaltkreis zwischen seinen Anschlüssen 9a und 9b geöffnet wird, wobei diese Öffnungswirkung die erste Spule 3 deenergiert, die mit dem Detektor 9 über die Anschlüsse 9a und 9b in Serie geschaltet ist. Die Bezugsziffer 10 bezeichnet eine Energiequelle, die aus einer in einem Fahrzeug installierten Batterie besteht, die Bezugsziffer 10a einen Leistungsschalter, die Bezugsziffer 11 einen Widerstand, die Bezugsziffer 12 einen Prüftransistor, die Bezugsziffer 13 einen Basiswiderstand und die Bezugsziffer 14 einen Prüfschalter. Die erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems, die den zuvor beschriebenen Aufbau hat, arbeitet folgendermaßen: Befindet sich ein Komponententeil, das zur Fehlerermittlung überwacht wird, im Normalzustand, ist der Fehlerdetektor 9 in Schließstellung, so daß die erste und die zweite Spule oder die Differentialrelaisspulen 3 und 4 energiert sind und sich die resultierenden Felder der Differentialrelaisspulen (Differenzrelaisspulen) 3 und 4 gegeneinander aufheben. Demzufolge ist der Reed-Schalter 5 nicht geschlossen und der Stromfluß durch die Lampe 8, den Schutzwiderstand 6, die erste Spule und den Fehlerdetektor 9 nach Masse durch die Diode 7 gesperrt. Somit leuchtet die Lampe 8 nicht und zeigt damit an, daß sich das zur Fehlerermittlung überwachte Komponententeil

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im Normalzustand befindet.

Ist in dem zur Fehlerermittlung überwachten Komponententeil· einmal ein Fehler aufgetreten, wird andererseits dieser unnormale Zustand durch den Fehlerdetektor 9 ermittelt, und die Schaltung zwischen den Anschlüssen 9a und 9b ist geöffnet. Wird die erste Spule 3 der Differentialrelaisspule demzufolge deenergiert, so daß ihre elektromagnetische Anziehungskraft verschwindet, wird der Reed-Schalter 5 durch die elektromagnetische Anziehungskraft der Zweitspule 4 geschlossen. Das Schließen des Reed-Schalters 5 läßt die Lampe 8 einschalten und gibt eine Anzeige des Fehlers bei dem überwachten Komponententeil. Gleichzeitig wird ein Kurzschluß an der ersten Spule 3 durch den geschlossenen Reed-Schalter 5 und die Diode 7 hergestellt, wodurch bei Rückstellung des Fehlerdetektors in seine ursprünglich geschlossene Stellung durch irgendeinen fehlerhaft verursachten Vorgang, beispielsweise durch die Neigung oder durch Schwingungen des überwachten Komponententeils, die erste Spule 3 keinerlei elektromagnetische Anziehungskraft erzeugt, die die elektromagnetische Anziehungskraft der zweiten Spule 4 wieder aufhebt, und die Lampe 8 eingeschaltet gehalten wird. Auf diese Weise kann jede Fehlerbedingung in dem überwachtenKoKomponententeil genau angezeigt werden, ohne daß die Möglichkeit einer fehlerhaften Anzeige besteht. Der Anzeigehaltebe-

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trieb kann durch öffnen des Leistungsschalters 10a beendet werden.

Andererseits kann mittels der Prüfschaltung B geprüft werden, ob die Lampe 8 normal arbeitet oder ob sie ausgebrannt ist. In anderen Worten, durch Umschalten des Prüfschalters 14 zur Seite der Energiequelle 10 wird der Prüftransistor 12 eingeschaltet, so daß infolge des Leitzustandes des Transistors 12 ein Strom zwangsweise der Lampe 8 zugeführt wird, wodurch die Lampe 8 bei ihrem Aufleuchten anzeigt, daß sie normal arbeitet, während sie beim Nichtaufleuchten anzeigt, daß sie ausgebrannt ist, und so kann das Ausbrennen der Lampe 8 geprüft werden.

Bei der in Fig. 2 veranschaulichten zweiten Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Fehlerermittlungssystem verwendet, um einen Fehler in einem Ermittlungsobjekt zu ermitteln, d.h. den niedrigen ölpegel in einer ölwanne oder einem Flüssigkeitsbehälter, der in einem Fahrzeug installiert ist, wodurch das unnormale Absinken des ölpegels ermittelt und angezeigt wird. Somit unterscheidet sich der Fehlerdetektor 9 der zweiten Ausführungsform gegenüber dem der ersten Ausführungsform, und er kann gemäß Darstellung in Fig. 2 aufgebaut sein. In anderen Worten, der Fehlerdetektor 9 besteht aus Reed—Schaltern 91b und 92b, die durch Magnetschwimmer 91a bzw. 92a

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betätigt werden; der Reed-Schalter 91b ist auf dem linken vorderen Teil der Ölwanne angeordnet und der Reed-Schalter 92b auf dem rechten hinteren Teil der ölwanne, so daß die Reed-Schalter 91b und 92b einander gegenüberstehend längs einer Diagonallinie auf der Oberfläche des Öls angeordnet sind, um das Auftreten eines Fehlbetriebes zu verhindern und einen höheren Zuverlässigkeitsgrad zu gewährleisten. Unter normalen Bedingungen, bei denen der ölpegel höher als der Detektorpegel liegt, sind beide Reed-Schalter 91b und 92b durch die magnetischen Kräfte der Magnetschwimmer 91a und 9 2a geschlossen. In anderen Worten: die ober-

sten Stellungen der Magnetschwimmer 91a und 92a werden durch nicht gezeigte Anschläge gesteuert, und auf diese Weise werden die Magnetschwiiraner 91a und 92a derart in ihrer Lage festgelegt, daß sie die Reed-Schalter 91b und 92b normalerweise schließen.

Sind die Reed-Schalter 91b und 92b in Schließstellung, wie dies im vorhergehenden erwähnt wurde, ist ein Transistor 95 gesperrt, und sein Kollektorpotential wird im wesentlichen gleich dem Energiequellenpotential. Demzufolge fließt kein Strom zu den beiden Rückstromsperrdioden 96a und 96b. In diesem Fall wird ein Kondensator 93 in der gezeigten Polarität geladen. Andererseits liefert der Stromfluß durch einen Widerstand 97 über

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Pegelverschiebungsdioden 98a und 98b einen Basisstrom zum Transistor 99, um diesen durchzuschalten. Demzufolge besteht normalerweise ein Stromkreis zwischen den Anschlüssen 9a und 9b, und die mit der Detektorhalteschaltung A verbundene Lampe 8 leuchtet nicht.

Wird der ölpegel unnormal niedrig, so daß er unter den Detektorpegel abfällt, womit beide Reed-Schalter 91b und 92b geöffnet werden, wird der Transistor 95 durchgeschaltet. Jedoch wird der Transistor 99 gleichzeitig gesperrt. Das Kollektorpotential des Transistors 95 fällt nämlich bis zum Verstreichen von beispielsweise 3 Sekunden, während denen die Ladung auf den Kondensator 93 über einen Widerstand 94 entladen wird, nicht auf einen Pegel ab, der den Transistor 99 sperrt. Der Zweck dieser durch den Kondensator 93 und den Widerstand 94 herbeigeführten Verzögerungszeit liegt darin, jeglichen Fehlbetrieb des Systems durch Ubergangsänderungen iia ölpegel zu verhindern, die durch Schwingungen o.dgl. verursacht werden. Nach Verstreichen dieser Verzögerungszeit wird der Transistor 99 gesperrt, so daß die Detektorhaltes cha It ung A in Betrieb gesetzt wird und die Lampe 8 leuchtet. Ferner kann der Kollektor und der Emitter des Transistors 99 zwischen den SchaItungsknoten des Widerstandes 1 und der Diode 7 und die erste Spule 3 in der Detektorhalteschaltung A geschaltet sein, um die gleiche

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Funktion wie im vorhergehenden beschrieben herzustellen.

Fig. veranschaulicht eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems, die eine Modifikation des Schaltungsaufbaus nach der zweiten Ausführungsform gemäß Darstellung in Fig. 2 umfaßt, und bei der der Fehlerdetektor 9 ein normal offener Detektor ist. In Fig. 3 sind die Komponententeile, die den in Fig. 2 gezeigten identisch oder äquivalent sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist im unterschied zu der Ausführungsform nach Fig. 2 der Kollektor des Transistors 95 über die Rückstromsperrdiode 96 mit dem Schaltungsknoten der ersten Spule 3 und der Diode 7 in der Detektorhalteschaltung A verbunden. Auf diese Weise sind die Reed-Schalter 91b und 92b normalerweise geschlossen, so daß der Transistor 95 gesperrt ist und die Detektorhalteschaltung A nicht betätigt ist. Demzufolge leuchtet die Lampe 8 nicht.

Wird der ölpegel unnormal niedrig, so daß die Lage der Magnetschwimmer 91a und 92a nach unten wandert und beide Reed-Schalter 91b und 92b geöffnet sind, wird der Transistor 95 andererseits durchgeschaltet. Jedoch nimmt das Kollektorpotential des Transistors 95 allmählich ab, während die Ladung des Kondensators 93, der

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unter den normalen Bedingungen in der gezeigten Polarität geladen wurde, über den Widerstand 94 entladen wird. Sinkt das Kollektorpotential des Transistors 95 eventuell unter einen vorbestimmten Wert ab, wird die elektromagnetische Anziehungskraft der ersten Spule 3 so klein, daß sie nicht mehr die elektromagnetische Anziehungskraft der zweiten Spule 4 aufhebt, und damit wird der Reed-Schalter 5 geschlossen und die Lampe 8 erleuchtet. Auf diese Weise wird die Verzögerungszeit, während welcher das Kollektorpotential des Transistors 95 unter den vorbestimmten Wert abfällt, dazu verwendet, einen Fehlbetrieb des Systems infolge irgendwelcher vorübergehender Änderungen des ölpegels durch Schwingungen o.dgl. zu vermeiden.

Fig. 4 und 5 veranschaulichen eine vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems die zum Ermitteln und Anzeigen dafür verwendet wird, daß ein zu überwachendes Objekt, z.B. der an das Rad eines Fahrzeuges angebrachte Bremsbelag zum Bremsen, sich abgenutzt hat und unnormal dünn wird. In Fig. 4 ist eine Schnittansicht eines Fehlerdetektors 9 gezeigt; die Enden eines ü-förmigen Drahtleiters 901 sind elektrisch mit den. Anschlüssen 9c und 9d über Verbindungsstücke 902 a und 902b verbunden, und ein Hartisolator 904 ist auf der oberen inneren Seite des U-Stücks vorgesehen, um jeglichen Kurzschluß an dem Zwischenabschnitt des

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Drahtleiters 901 zu verhindern. Der Drahtleiter 901 ist ebenfalls beschichtet und mit einem Gummi 9O3 eingegossen, so daß der Oberabschnitt des U-Stücks freiliegt. Das gegossene Gummistück 903 sitzt mit einer elektrisch isolierenden Harz-Staubdichtung 905'in einem Bremsbelag 9O6. Der Bremsbelag 906 ist elektrisch isoliert und derart aufgebaut, daß er in Berührung mit einer gegenüberliegend angeordneten und mit Masse verbundenen Bremstrommel 9O7 zum Bremsen des Fahrzeuges gedrückt wird.

Nutzt sich infolge wiederholter Bremsvorgänge der Bremsbelag 9O6 ab und wird daher die Harz-Staubdichtung 905 vollständig abgetragen, liegt demgemäß der obere Abschnitt des Drahtleiters 901 frei. Werden unter dieser Bedingung die Bremsen angelegt, so daß der Bremsbelag 906 in Berührung mit der Bremstrommel 9O7 gedrückt wird, wird der Drahtleiter 901 über die Bremstrommel 907 an Masse gelegt.

Es wird nun der Schaltungsaufbau der vierten Aus— führungsform zum Anzeigen der Ermittlung des Fehlerdetektors anhand von Fig. 5 beschrieben. Der Schaltungsaufbau ist identisch dem der ersten Ausführungsform nach Fig. 1 mit Ausnahme der Weise, in welcher der Fehlerdetektor 9 an die Detektorhalteschaltung A angeschlossen ist. In

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anderen Worten, die Anschlüsse 9c und 9d des Fehlerdetektors 9 sind zwischen den Schaltungsknoten des Widerstandes 1 mit der Diode 7 und die erste Spule 3 geschaltet.

Da bei dem zuvor beschriebenen Aufbau der Drahtleiter 901 freiliegt, wenn sich der Bremsbelag 906 auf einen unnormalen Grad abnutzt, drückt ein weiteres Anlegen der Bremsen den Bremsbelag 906 gegen die Bremstrommel 907, und der Drahtleiter 901 wird ebenfalls mit der Bremstrommel 907 in Berührung gedrückt und durch diese an Masse gelegt. Tritt dies ein, fließt kein Strom durch die erste Spule 3, und der Reed-Schalter 5 wird durch die elektromagnetische Anziehungskraft der zweiten Spule 4 geschlossen und bringt die Lampe 8 zum Einschalten. Gleichzeitig wird ein Schaltkreis hergestellt, der sich nach Masse über den Widerstand 1, die Diode 7 und den geschlossenen Reed-Schalter erstreckt. Wird der Drahtleiter 901 durch Beendigung des Bremsvorgangs von Masse gelöst, wird demzufolge die erste Spule 3 kurz geschlossen, und die elektromagnetische Anziehungskraft der zweiten Spule 4 wird nicht aufgehoben. Demzufolge leuchtet die Lampe 8 im Ansprechen auf die Beendigung des Bremsvorgangs nicht auf und fährt fort genau anzuzeigen, daß der Bremsbelag 906 abgenutzt ist und unnormal dünn geworden ist. Ferner schaltet die Lampe 8 ein, wenn ein Bruch im Drahtleiter

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vorliegt, und daher kann die Leiterfehlerermittlung und -anzeigefunktion ebenfalls durchgeführt werden. Die anderen Funktionen der·vierten Ausführungsform nach Fig.4 und 5 sind identisch mit denen der ersten Ausführungsform nach Fig. 1.

Mit der Erfindung wird somit ein Fehlerdetektor und -anzeigesystem für ein Fahrzeug geschaffen, durch das bei einem Abfallen des Maschinenölpegels unter einen vorbestimmten Wert oder einer Verringerung der Stärke des Bremsbelages unter einen vorbestimmten Wert ein solch unnormaler Zustand durch einen Fehlerdetektor ermittelt wird und bei dem eine Anzeigelampe durch eine Detektorhalteschaltung zum Leuchten gebracht wird. Die Anzeigelampe ist derart gestaltet, daß sie im Ansprechen auf jegliche vorübergehende Schwankungen im Maschinenölpegel nicht eingeschaltet gelassen wird, während bei einmal erfolgter Einschaltung der Anzeigelampe diese Einschaltung aufrechterhalten wird, bis ein Leistungsschalter geöffnet wird, und daher ist sie unabhängig von dem Fehlerdetektor. ,Das Fehlerermittlungs- und -anzeigesystem ist ferner mit einer Prüfschaltung versehen, die separat die Anzeigelampe auf Durchbrennen prüfen kann.

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Claims

Patentansprüche

l.J Fehlerermittlungs- und -anzeigesystem, gekennzeichnet durch einen Fehlerdetektor (9) zur Ermittlung eines Fehlers in einem Objekt der Fehlerermittlung, eine Differentialrelaisspuleneinrichtung (3, 4) mit'einer ersten Spule (3), die deenergiert werden kann, wenn der Fehlerdetektor $)einen Fehler ermittelt, und einer zweiten Spule (4V die in einer gegenüber der ersten Spule (3) entgegengesetzten Richtung gewickelt ist und normal energiert ist, und eine Einrichtung mit einem Magnetschaltelement (5), wodurch beim Ansprechen auf eine durch die Deenergierung der ersten Spule (3) der Differentialrelaisspuleneinrichtung (3, 4) verursachte Änderung der elektromagnetischen Anziehungskraft das magnetische Schaltelement (5) zum Kurzschließen der ersten Spule (3) geschaltet wird und einen zweiten Energierungskreis bildet, und ein Anzeigeorgan (8), das durch den zweiten Energierungskreis zur Abgabe einer Anzeige des Fehlers betätigt werden kann.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Herstellung des zv/eiten Energierungskreises ein magnetisches Schaltelement zum Kurzschliessen der ersten Spule P) aufweist und eine Diode zum Herstellen des zweiten Energierungskreises über das magnetische Schaltelement (5).

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3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fehlerdetektor (9) einen normal geschlossenen Schalter aufweist, der bei Ermittlung eines Fehlers geöffnet werden kann, und daß der normal geschlossene Schalter in Serie mit der ersten Spule (3) der Differentialrelaisspuleneinrichtung (3, 4) geschaltet ist.
4. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fehlerdetektor (9) einen normal offenen Schalter aufweist, der bei Ermittlung eines Fehlers geschlossen werden kann, und daß die erste Spule (3) der Differentialrelaisspuleneinrichtung (3, 4) beim Schliessen des normal offenen Schalters kurzgeschlossen wird.
5. System nach einem der Ansprüche 1 bis A, dadurch gekennzeichnet, daß der Fehlerdetektor (9) ein unnormales Abfallen eines ölpegels ermittelt.
6. System, nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Fehlerdetektor (9) eine unnormale Abnutzung eines Bremsbelages ermittelt.

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