DE2461212B2 - Druck-Überwachungsgerät - Google Patents
Druck-ÜberwachungsgerätInfo
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- B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
- B60C23/00—Devices for measuring, signalling, controlling, or distributing tyre pressure or temperature, specially adapted for mounting on vehicles; Arrangement of tyre inflating devices on vehicles, e.g. of pumps or of tanks; Tyre cooling arrangements
- B60C23/02—Signalling devices actuated by tyre pressure
- B60C23/04—Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre
- B60C23/0408—Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre transmitting the signals by non-mechanical means from the wheel or tyre to a vehicle body mounted receiver
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- B60C23/0433—Radio signals
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Druck-Überwachungsgerät für einen Reifen nach dem Oberbegriff des
Patentanspruches 1.
Die Einhaltung des richtigen Reifendruckes bei einem Fahrzeug ist nicht nur wichtig, um übermäßige
Reifenabnutzung zu verhindern und gute Straßenlage zu haben, sondern ist auch tür die Sicherheit und die
Wirtschaftlichkeit des Betriebs des Fahrzeuges wesentlich. Aus diesem Grunde sind viele Einrichtungen
entwickelt worden, um den Reifendruck zu überwachen. Diese haben sich aber aus verschiedenen Gründen als
allgemein nicht zufriedenstellend erwiesen. In vielen Fällen ist eine bekannte Druckfühlereinrichtung zu
kompliziert, zu klobig, in der Herstellung zu teuer und ist an der Außenseite des Reifens des Fahrzeugrades
anzubringen. Die meisten dieser voranstehend erwähnten Nachteile sind mit einer Reifendruck-Überwachungseinrichtung
überwunden worden, wie sie in der US-Patentschrift 35 33 063 beschrieben ist Diese
letzterwähnte Einrichtung ist auf eine Anbringung innerhalb des Reifens angepaßt womit die Probleme
der Stoßbeschädigung oder des Diebstahls behoben sind, die bei Einrichtungen vorliegen, die gemäß dem
Stand der Technik an der Außenseite des Reifens
ίο anzubringen sind. Die in der US-Patentschrift beschriebene
Einrichtung hat jedoch einen aktiven, mit elektrischer Leistung zu speisenden Signalsender und
sie erfordert dementsprechend eine elektrische Spannungsquelle innerhalb des Reifens. Versagen oder
Verbrauch dieser Spannungsquelle machte es erforderlich, den Reifendruck abzulassen, um die Spannungsquelle zu ersetzten.
Aus der US-Patentschrift 37 23 966 ist eine Vorrichtung
bekannt bei der am Fahrzeug ein Sender und ein Empfänger vorgesehen ist Ferner ist eine Antenne
vorgesehen, die als Empfangsantenne der vom Sender ausgesandten Energie dient Diese Empfangsantenne ist
Bestandteil eines ebenfalls in dem Rad befindlichen Anwortsenders, der seinerseits eine Strahlung aussendet,
die dann von dem am Fahrzeug befindlichen Empfänger aufgenommen wird. Dieser Antwortsender
wird nach der US-Patentschrift 37 23 966 durch einen Schalter ein- und ausgeschaltet, der in einem Schwingkreis
dieses Senders liegt Auf diesen Schalter wirkt ein druckempfindlicher Sensor, welcher mit dem im
Reifeninnern herrschenden Druck in funktioneller Verbindung steht. Bei Ansprechen des Sensors wird der
Schalter geschlossen und der Antenne Sendeenergie zugeführt.
-•5 Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
Druck-Überwachungsgerät anzugeben, bei dem die voranstehend erwähnten Nachteile des Standes der
Technik behoben sind, das insbesondere keine aktive Spannungsquelle im Innern des Reifens erfordert, und
bei dem Fehlauslösungen vermieden werden, die aufgrund von Druckstößen im Reifeninnern auftreten
können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, wie dies im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegeben ist.
Weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Mit der Erfindung wird ein verbessertes Verfahren zur Drucküberwachung eines abgeschlossenen Raumes
geschaffen, wobei kein aktives Signal erforderlich ist, das aus diesem Raum heraus auszusenden ist Mit dem
erfindungsgemäßen Gerät läßt sich dieses Verfahren durchführen.
Spezieller gesehen, ist mit der Erfindung ein Gerät zur Reifendruck-Überwachung an einem Fahrzeug
geschaffen, wobei Radiofrequenzenergie aus einem an dem Fahrzeug angebrachten Sender in den Reifen
hereingestrahlt wird und eine innerhalb des Reifens befindliche, auf Änderung des Reifendruckes empfindliche
bzw. ansprechende Einrichtung eine Änderung der reflektierten Radiofrequenzenergie bewirkt, die von
dem Reifen auf einem am Fahrzeug angebrachten Empfänger zurückreflektiert wird. Bei diesem erfindungsgemäßen
Gerät zur Reifendrucküberwachung ist keine aktive Übertragungseinrichtung oder Spannungsquelle
im Reifeninnern erforderlich. Ein wie erfindungsgemäßes Gerät erfordert keine Kalibrierung oder
Voreinstellung und stellt sich selbsttätig auf den gewünschten Druckwert, der zu überwachen ist, des
aufgepumpten Reifens ein.
Weitere Zielrichtungen und damit Vorteile der Erfindung sind, daß ein wie erfindungsgemäßes
Reifendruck-Überwachungsgerät eine relativ kleine, kompakte und daher leicht innerhalb des Reifens
anzubringende druckempfindliche Einrichtung hat Diese ist schlaglochsicher und dauerhaft und ist speziell
auf leichte und wirtschaftliche Herstellung angepaßt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es
zeigt
F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Druck-Überwachungsgerätes in einem Fahrzeug,
F i g. 2 schematisch eine Ansicht des Druck-Überwachungsgerätes nach F i g. 1.
F i g. 3 Schnittansichten eines Anteils eines Rades und der Karosserie eines Fahrzeuges nach F i g. 1 mit einem
typischen Einbau des erfindungsgemäßen Gerätes.
F i g. 4 eine vergrößerte Schnittansicht einer druckempfindlichen Einrichtung für das Überwachungsgerät
nach F ig. 1-4.
Fig.5 eine Fig.4 entsprechende Ansicht der
druckempfindlichen Einrichtung, und zwar mit infolge Druckverringerung im Reifen ausgedehntem, radiofrequenzempfindlichem
Anteil.
Fig.6 ein Blockdiagramm, aus dem zu ersehen ist,
wie die reflektierte Radiofrequenzenergie zur Zuführung in die Anzeigeeinrichtung verarbeitet wird.
Fig. 1 zeigt ein Reifendruck-Überwachungsgerät 10,
in dem das Prinzip der Erfindung verkörpert ist, wie es sich ergibt, wenn das Gerät in ein normales Fahrzeug 12,
wie z. B. in ein Automobil, eingebaut ist, das in seinen Umrissen dargestellt ist. In F i g. 2 ist dasselbe Gerät
schematisch dargestellt. Im allgemeinen hat das erfindungsgemäße Gerät eine Radiofrequenz-Sendeeinheit
14 (im folgenden auch als Sender bezeichnet) und eine Empfangsan'enne 16, die für einen jeden Reifen 18
zu einer Einheit vereinigt sein können. Eine jede dieser Radiofrequenz-Sendeeinheiten ist in passender Weise
am Aufbau des Fahrzeuges jeweils nahe demjenigen Reifen angebracht, der zu überwachen ist. Wie dies in
F i g. 2 gezeigt ist, ist eine jede der Radiofrequenz-Sendeeinheiten
mit einer Spannungsquelle 20 verbunden, die die Fahrzeugbatterie sein kann. Jeder der Empfangsantennenanteile
der Radiofrequenz-Sendeeinheiten ist mit einem Empfänger 22 verbunden, der wiederum mit
einer Anzeigeeinrichtung 24 verbunden ist. Letztere wird vorzugsweise in oder in der Nähe des Armaturenbrettes
des Fahrzeuges angebracht, wo die Anzeigeeinrichtung 24 für den Fahrer gut sichtbar ist. Diese
Anzeigeeinrichtung hat eine geeignete visuelle Anzeigeeinrichtung 26, wie z. B. eine kleine Lampe, eine
lichtemittierende Diode oder irgendeine andere ebktrisch steuerbare Anzeigeeinrichtung. Innerhalb eines
jeden Reifens des Fahrzeuges ist eine druckempfindliche Einrichtung 28 angebracht, die derart wirksam ist,
daß sie einen für Radiofrequenz empfindlichen Anteil herausstellt bzw. freilegt, wenn der Reifendruck unter
einen normalen, vorgegebenen Wert abfällt.
Wie dies aus F i g. 3 zu ersehen ist, die eine typische Anbringung eines erfindungsgemäßen Reifen-Überwachungsgerätes
mehr ins einzelne gehend zeigen, sind der Radiofrequenzsender 14 und die Empfangsantenne 16
an der inneren Oberfläche des Fahrzeugkotflügels 30, und zwar direkt über dem Reifen 18 angebracht. Die
druckempfindliche Einrichtung 28 ist innerhalb des Reifens angeordnet, der sich auf dem Rad 32 des
Fahrzeuges in wie üblicher Weise befindet Der wie dargestellte Reifen ist für den Zweck der Darstellung
ein üblicher schlauchloser Reifen und die druckempfindliche Einrichtung 28 ist an der äußeren Oberfläche des
Radrandes bzw. des Felgenbcttes zwischen den Reifenseitenwänden angebracht. Die Erfindung kann
aber auch im Zusammenhang mit Schlauchreifen verwendet werden. In diesem (nicht dargestellten) Falle
kann die druckempfindliche Einrichtung 28 an der
ίο Innenseite oder benachbart des Schlauches angebracht
werden. Der Sender 14 kann irgendeine geeignete Ausgestaltung haben, wie z. B. als üblicher Niederfrequenz-Tonsignalsender,
der so ausgebildet ist, daß er Energie im Frequenzbereich von 2600—2700 MHz mit
relativ niedriger Ausgangsleistung auszusenden vermag. Die druckempfindliche Einrichtung 28 ist in vergrößertem
Maßstab mehr ins einzelne gehend in Fig.4 gezeigt Erfindungswesentlich hat sie ein relativ kleines
Gehäuse 34 mit einem Einlaß-Rückschlagventil 36 an einem Ende und einen normalerweise zurückgezogenen,
aber ausdehnbaren Teil 38 an ihrem anderen Ende. Dieses Gehäuse kann aus einem starken und steifen
oder halbsteifen Plastikmaterial hergestellt sein und der angefügte, ausdehnbare Anteil hat eine balgartige Form
mit einstückigen Anteilen, die normalerweise zusammengefaltet sind und eine bewegbare Endwand bilden.
Das ausdehnbare Teil 38 ist von einer im allgemeinen ringförmigen Abschirmung 40 umgeben, die aus einem
abschirmenden Material hergestellt ist, das das Hin-
jo durchtreten von Radiofrequenzenergie verbindet. Das
Material kann z. B. ein geeignetes Metall sein. Wie dies gezeigt ist, kann diese Abschirmung angeschraubt oder
in anderer Weise an dem Ende des Gefäßes befestigt sein. Sie kann auch größer als hier dargestellt sein,
Vi sofern dies erwünscht ist, und kann das gesamte Gefäß
umgeben, ausgenommen eine öffnung für das ausdehnbare Teil 38. In jeglichen Fällen hat diese eine solche
Form, daß keine Radiofrequenzenergie das ausdehnbare Teil 38 treffen kann, wenn dieses sich in seiner
■ίο normalerweise zurückgezogenen Stellung innerhalb der
Abschirmung befindet.
Wenn der Reifen gefüllt bzw. aufgepumpt wird, läßt das Einlaß-Rückschlagventil 36 des Gehäuses 34 einer
jeden der druckempfindlichen Einrichtungen Luft in das
Gehäuse eintreten. Innerhalb des Gehäuses bleibt der gleiche Druck, wie er in dem das Gehäuse umgebenden
Reifen herrscht. Somit liegt unter normalen Reifenbedingungen keine Druckdifferenz zwischen dem Innern
und dem Äußeren des Gehäuses vor, durch die das ausdehnbare Teil 38 aktiviert werden würde. Unter
diesen Umständen wird ein relativ konstanter, voraussagbarer Pegel der Radiofrequenzenergie in die
Empfangsantenne 16 zurückreflektiert. Wenn sich jedoch eine Undichtigkeit oder ein Loch im Reifen
bildet und diese bzw. dieses einen Druckverlust bewirkt, ändert sich der Druck in dem Gehäuse nicht, weil die
darin befindliche Luft durch das Einlaß-Rückschlagventil 36 zurückgehalten wird. Dies bewirkt, daß innerhalb
der druckempfindlichen Einrichtung 28 ein größerer
bo Druck herrscht als es der Umgebungsdruck ist. Dies
führt dazu, daß das ausdehnbare Teil 38 der druckempfindlichen Einrichtung 28 über deren Abschirmung 40
hinausgedrückt wird.
Die Falten des ausdehnbaren Teils 38 der druckemp-
findlichen Einrichtung 28 sind mit einem Material beschichtet, wie z. B. mit einem magnetisierten Material,
ähnlich einem solchen, wie es für Magnetbänder verwendet wird. Dieses Material unterbricht oder stört
das Radiofrequenzsignal, wenn es dem Signal ausgesetzt wird. Somit wird bei Druckverlust innerhalb des Reifens
der Teil 38 der druckempfindlichen Einrichtung 28 ein Mittel zum Verändern des Signals, wenn sich dieser
Anteil über die Abschirmung 40 hinaus in den Strahl der Radiofrequenzenergie hineinschiebt, die mittels des
Senders 14, wie in Fig.3 gezeigt, konstant auf den Reifen gerichtet ist. Das von der Empfangsantenne 16
empfangene Rücksignal ist gegenüber seinem normalen Pegel verändert, und zwar aufgrund der Reflexionen
oder Störungen der Signalenergie durch den ausgedehnten Teil 38 der druckempfindlichen Einrichtung 28.
Die bezüglich eines jeden Reifens festgestellte Veränderung in der reflektierten Radiofrequenzenergie wird
von der Empfangsantenne 16 an den zentralen Empfänger 22 gegeben, der mit der Anzeigeeinrichtung
24 verbunden ist.
In Fig.6 sind in Form eines Rlockdiagrammes die
Elemente eines typischen Empfängers 22 gezeigt, der für die Verarbeitung der beim erfindungsgemäßen
Gerät infolge des ausdehnbaren unterbrechenden Teiles 38 auftretenden Signalveränderung geeignet ist. Eine
jede Empfangsantenne ist mit dem Empfänger verbunden, der zwei Radiofrequenzverstärker 42 und 44
umfaßt, die in Reihe geschaltet sind. Der zweite Verstärker ist mit einem Detektor 46 verbunden, der für
den Betrieb auf einem vorgegebenen Pegel abgestimmt ist Der Detektorausgang ist an einen anderen
Niederfrequenzverstärker 48 angelegt, dessen Ausgang mit einem Frequenzauswahlfilter 50 verbunden ist.
Dieses Filter ist über einen Integratorgleichrichter 52 mit einem Vorschaltgerät 56 für die Anzeigelampe
verbunden, das wiederum direkt mit einer Anzeigelampe 26 oder einer anderen Anzeige verbunden ist, die sich
in der Anzeigeeinrichtung 24 befindet.
Der Betrieb der erfindungsgemäßen Reifendruck-Überwachungseinrichtung
10 wird jetzt zusammengefaßt erläutert. Nachdem jeder Reifen, der mit einer druckempfindlichen Einrichtung 28 versehen ist auf
seinen normalen Druck aufgepumpt worden ist, befindet sich in dem Gefäß 34 einer jeden druckempfindlichen
Einrichtung 28 derselbe Innendruck, wie er in dem Reifen selbst herrscht. Bei eingeschaltetem Gerät wird
von dem Radiofrequenzsender eines jeden Reifens ein Strahl mit Radiofrequenzenergie auf den Reifen und die
Nabe seines Rades zu ausgestrahlt. Solange wie der Reifendruck normal bleibt, wird die Radiofrequenzenergie
auf die Empfangsantenne 16 mit einer Frequenz X zurückreflektiert. Die Elemente des Empfängers 22
sprechen nicht an und geben kein Signal an die Anzeigeeinrichtung 24. Wenn jetzt der Reifendruck in
einem oder mehreren der Reifen unter seinen Ausgangswert abfällt, reagiert die in diesem Reifen
befindliche druckempfindliche Einrichtung 28 und bewirkt, daß deren ausdehnbares Teil 38 sich in eine
Stellung außerhalb der Abschirmung 40 bewegt. Dami steht eine zusätzliche Radiofrequenz-Reflexion odei
-Störung für den Strahl der Radiofrequenzenergie. Mi anderen Worten, der Strahl der auf die Empfangsanten
ne 16 reflektierten Energie wird durch den ausgedehn ten Teil 38 unterbrochen und die Charakteristik de;
ursprünglich übertragenen Signals der Frequenz X wire in ein reflektiertes Signal der Frequenz Y verändert
ίο Wenn dies eintritt, wird die Frequenzveränderung ir
dem Empfänger 22 festgestellt und es wird eii Ausgangssignal erzeugt, durch das die Anzeigelampe 2(
der Anzeigeeinrichtung 24 in Betrieb gesetzt wird Diese Inbetriebsetzung der Anzeigelampe erfolg
innerhalb eines Bruchteils einer Sekunde, nachdem dei Druckverlust im Reifen aufgetreten ist.
Aus dem Vorangehenden ist es ersichtlich, daß mi der vorliegenden Erfindung eine Reifendruck-Überwa
chungseinrichtung geschaffen ist, die wichtige Vorteile hat. Ein grundlegender Vorteil ergibt sich aus de
Tatsache, daß die druckempfindliche Einrichtung 28, die sich in dem Reifen befindet, keine Energiequelle
benötigt. Einmal dort angebracht, ist sie bereit und ii der Lage, ihre Funktion auszuführen und es ist nich
notwendig, den Reifendruck abzulassen, um eine Batterie zu ersetzen, wie sie in bekannten Vorrichtun
gen vorgesehen ist. Des weiteren stellt sich das Teil 3i eines jeden Reifens von selbst ein und es ist nich
notwendig, den Reifendruck abzulassen, um an diese:
Teil 38 heranzugelangen, um dieses Teil für verschiede
ne Reifendrucke im Reifen einzustellen. Das Teil 38 unc damit die druckempfindliche Einrichtung 28 ist automa
tisch eingestellt, wenn der Reifen aufgepumpt bzw gefüllt ist, um bei jeglichem, auftretendem Abfall de:
Reifendruckes gegenüber dem ursprünglichen Druck ir Tätigkeit zu treten. Die druckempfindliche Einrichtunj
28, die sich innerhalb des Reifens befindet, ist stoßsichei und gegen äußere Kräfte geschützt. Ein anderer Vortei
eines erfindungsgemäßen Gerätes ist, daß eine Stan dardkombination von Einzelteilen gut und leich
verwendbar ist für einen großen Bereich verschiedene! Fahrzeugtypen und -größen, die verschiedene Reifen
größen haben, die mit verschiedenen Reifendrucken zi betreiben sind. Darüber hinaus kann das ganze Gera
mit geringer Größe ausgeführt werden, ist kompakt un< für das Gerät sind wirtschaftliche, handelsüblich!
Ausrüstungsteile der Mikroelektronik verwendbar, wi( sie an sich gut bekannt sind.
Für den einschlägigen Fachmann bieten sich mit de Kenntnis der voranstehend beschriebenen Erfindung
viele Variationsmöglichkeiten im Aufbau und bezüglicl verschiedener Ausgestaltungen und Anwendungen de
Erfindung, ohne daß der Fachmann den Rahmen de Erfindung verläßt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Druck-Überwachungsgerät für einen Reifen, mit einer druckempfindlichen Einrichtung, die in
dem Reifen angebracht ist und auf Druckabnahme in diesem Reifen anspricht, mit einer Radiofrequenz-Sendeeinheit
(14), die an dem Fahrzeug nahe diesem Reifen angebracht ist und einen Strahl mit
Radiofrequenzenergie gegen diesen Reifen aussendet, mit einer Empfangsantenne (115) zum Empfang
der aus der Richtung des Reifens zurückkehrenden Radiofrequenzenergie, mit einer Ernpfängereinrichtung
(22), die zur Feststellung einer Änderung des Pegels der aus der Richtung des Reifens zurückkehrenden
Radiofrequenzenergie mit der Antenne (16) verbunden ist, und mit einer mit der Empfängereinrichtung
(22) verbundenen Anzeigeeinrichtung (24) zur Anzeige der Druckabnahme im Reifen bei
Ansprechen der druckempfindlichen Einrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die druckempfindliche
Einrichtung (28) ein bei normalen Druckverhältnissen abgeschirmtes Teil (38) aufweist,
das bei Druckabnahme im Reifen (18) sich über eine Abschirmung (40) hinaus ausdehnt, wobei das Teil
(38) eine die Radiofrequenzenergie beeinflussende Oberfläche aufweist, wobei eine Reflexion der
Radiofrequenzenergie an dem Teil (38) vorgesehen ist und das Ausmaß der Reflexion von Radiofrequenzenergie
von der Ausdehnung dieses ausdehnbaren, radiofrequenzempfindlichen Teils (38) abhängt
2. Druck-Überwachungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die druckempfindliche
Einrichtung (28) ein vergleichsweise zu dem Reifenvolumen kleines Gehäuse (34) aufweist und
mit einem Einlaß-Rückschlagventil (36) versehen ist, durch das die Reifenluft bei normalem Druckzustand
in das Gehäuse (34) eintritt, und daß das Teil (38) eine Anzahl balgartiger Falten hat, die normalerweise
von einer Abschirmung (40) umgeben sind, und daß sich dieses balgartige Teil (38) von dieser Abschirmung
(40) weg erstreckt, wenn der Druck innerhalb des Gehäuses (34) bei Absinken des Reifenluftdrukkes
den im Reifen (18) herrschenden Druck überschreitet.
3. Druck-Überwachungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Teil (38)
eine Oberflächenbeschichtung hat, die in bezug auf die Radiofrequenzenergie reflektierend wirksam ist.
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