DE2600967A1

DE2600967A1 - Reifendruck-alarmvorrichtung

Info

Publication number: DE2600967A1
Application number: DE19762600967
Authority: DE
Inventors: Allan Edward Clark; William Frank Hill
Original assignee: Lucas Electrical Co Ltd
Current assignee: Lucas Electrical Co Ltd
Priority date: 1975-01-14
Filing date: 1976-01-13
Publication date: 1976-07-15
Also published as: FR2297740A1; FR2297740B1; GB1539019A; US4130817A; IT1052923B; AU504555B2; ES444304A1; AU1028976A; JPS5196299A

Description

PATENTANWALTS BÜRO D-4 DÜSSELDORF . SCHUMANNSTR. 97

PATENTANWÄLTE: Dipl.-Ing. W. COHAUSZ · Dipl.-Ing. W. FLORACK ■ Dipl.-Ing. R. KNAUF · Dr.-Ing., Dipl.-Wirtsch.-Ing. A. GERBER · Dipl.-Ing. H. B. COHAUSZ

The Lucas Electrical Company Limited

Well Street

GB-Birmingham . 12. Januar 1976

Reifendruck-Alarmvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Reifendruck-Alarmvorrichtung für Kraftfahrzeuge.

Es ist eine Reifendruck-Alarmvorrichtung bekannt, bei der ein Permanentmagnet an einem nicht rotierenden Teil des Fahrzeugs am Rad benutzt wird, um einen StromfluS in einer Spule an einem rotierenden Teil der Radkonstruktion zu induzieren. Ein durch den Reifendruck geschalteter Schalter, der geschlossen wird, wenn der Reifendruck normal ist, und ein magnetisch schaltbarer Schalter sind parallel zur Spule geschaltet. Wenn der Reifendruck normal ist, ist die Spule immer kurzgeschlossen. Wenn der druckgeschaltete Schalter sich jedoch als Folge eines fallenden Reifendrucks öffnet und der nicht rotierende Permanentmagnet den magnetisch geschalteten Schalter öffnet, bricht das Kraftfeld in der Spule plötzlich zusammen, während sich die Spule an einem Abgreifer am nicht rotierenden Teil des Fahrzeugs befindet, so daß ein Spannungsimpuls im Abgreifer induziert wird.

Eine solche Vorrichtung hat den Nachteil, daß sie nicht ausfallsicher ist, insofern, als kein Ausgang vom Abgreifer vorhanden ist, wenn der Reifendruck normal ist. Irgendein Defekt in den Bauteilen am Rad, der dazu führt, daß kein Ausgang vom Abgreifer vorhanden ist, verhindert also, daß die Vorrichtung einen Hinweis auf den Druckverlust liefert.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Reifendruck-Alarmvorrichtung mit einem ausfallsicheren Merkmal zu schaffen.

Im weitesten Sinne besteht die Erfindung in einer Reifendruck-Alarmvorrichtung, bestehend aus der Kombination eines nicht rotierenden
Einrichtung zur Lagerung an einem nicht rotierenden Teil eines Fahrzeugs und einer ro tierenden Einrichtung zur Lageii^aig an einem Rad des Fahrzeugs, derart, daß sie an der nicht rotierenden Einrichtung vorbeiwandert, wobei die rotierende Einrichtung Energiespeichermittel
aufweist, die zum Erregen durch Bewegung der rotierenden Einrichtung an der nicht rotierenden Einrichtung vorbei eingerichtet sind, einem druckbetätigten Schalter, der auf den Reifendruck anspricht und zum Schließen bei normalem Reifendruck eingerichtet ist, und Synchronisationschaltermitteln, die zum Freisetzen der durch die Energiespeichermittel gespeicherten Energie betätigbar sind, während sich die
Speichereinrichtung an einem Abgreifer befindet, der einen Teil der
nicht rotierenden Einrichtung bildet, wobei die Anordnung eine solche ist, daß die Freisetzeung von Energie verhindert wird, wenn sich der druckbetätigte Schalter öffnet.

Die Energiespeichermittel können eine Spule sein, die mit einem Magneten zusammenwirkt, der einen Teil der nicht rotierenden Einrichtung bildet.

In der einfachsten Form der Erfindung ist der Synchronisationschalter ein magnetisch geschalteter Schalter, der vom selben Magenten betätigt wird. Die beiden Schalter und die Spule sind einfach in Reihe geschaltet.

Alternativ kann der Synchronisationsschalter ein auf Spannung ansprecehender Festkörperschalter sein, der zum "Öffnen" eingerichtet ist, wenn die Spannung an der Spule einen Sollwert überschreitet.

Als weitere Alternative können die Energiespeichermittel die Kombination einer Spule _s die mit einem Magneten in der nicht rotierenden Ein-

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richtung zusammenwirkt, und eines Kondensators aufweisen, der von der Spule geladen wird, wenn der Druckschalter geschlossen wird, und der sich durch die Spule unter der Steuerung der Synchronisationsschaltermittel entlädt.

Die Synchronisationschaltermittel können ein spannungsabhängiger Festkörperschalter sein. Vorzugsweise spechen die Synchronisationschaltermittel auf die Umkehrung der Spannung an, die i»n der Spule induziert wird, während sie den Magneten passiert.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung sind:

3Tig. 1 ein elektrisches Schaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Heifendruck-Alarmvorrichtung gemäß der Erfindung und

Pig. 2 und 3 die Schalterbilder von zwei Alternativausführungen für rotierende Einrichtungen für die Verrichtung nach Pig. 1.

Zunächst auf Pig. 1 bezugnehmend weist die Torrichtung eine rotierende Einrichtung 10 une eine nicht rotierende Einrichtung 11 auf, die jeweils im Betrieb an einem Rad bzw. an einem Teil der Radkonstruktion am Rad sitzen. Die rotierende Einrichtung weist eine Spule 12, einen normalerweise geschlossene^ magnetisch geschalteten Zungenschalter 13 und einen Druckschalter 14 auf, der auf den Reifendruck anspricht und zum Schließen eingerichtet ist, wenn der Reifendruck normal ist. Die Spule und die beiden Schalter sind in einer einfachen Reihenschaltung geschaltet.

Die nicht rotierende Einrichtung weist einen Permanentmagneten 15 auf, der sowohl mit der Spule 12 zusammenwirkt, um eine Spannung in ihr zu induzieren, wenn die Spule den Magneten passiert, als auch den Schalter 14 öffnet. Ein Abgreifer 16 ist ebenfalls vorgesehen, und er ist zur Lage an der Spule 12 vorgesehen, wenn sich der Schalter am Magneten 15 befindet.

Im Betrieb ist bei normalen Reifendrücken der Schalter 13 geschlossen, so daß mit dem Passieren des Magneten 15 durch die Spule Strom in der

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Reihenschaltung induziert wird und Energie von der Spule gespeichert" wird. Wenn der Schalter I4 von dem Magneten I5 geöffnet wird, wird der Strom unterbrochen, und ein Spannungsimpuls wird in dem Angreifer 16 induziert, während das Eraftfeld in der Spule 12 zusammenbricht.

Wenn sich der Schalter I5 öffnet, fließt kein Strom, und es wird keine Energie gespeichert. Jeder Defekt bei unterbrochenem Stromkreis in der rotierenden Einrichtung oder ein Kurzschlußdefekt in dem magnetisch geschalteten Synchronisationsschalter verhindert ebenfalls das Entstehen eines Ausgangsimpulses.

Der Abgreifer 16 ist mit einem Verstärker I7 verbunden, dessen Ausgangsanschluß mit einem Eingangsanschluß einer ODER-Torschaltung 18 verbunden ist, die auch einen Eingang von den entsprechenden Stromkreisen von Druckalarmvorrichtungen erhält, die anderen Rädern des Fahrzeuge zugeordnet sind. Der Ausgangsanschluß des Verstärkers I7 ist ebefa»lls mit den Rückstellanschlüssen eines Vier-bit-Binärzählers I9 verbunden. Ausgesuchte der Stufenausgangsanschlüsse dieses Zählers sind mit einer NUND-Torschaltung 20 verbunden, deren Ausgangsanschluß mit einem Anschluß einer TOiD-Torschaltung 21 verbunden ist, deren anderer Eingangεansehluß mit dem Ausgangsanschluß der ODER-Torschaltung 18 verbunden ist. Der Ausgangsanschluß der UND-Torschaltung 21 ist mit dem "Uhr"-Anschluß des Zählers 19 verbunden.

Bei normalem Betrieb bei ausreichendem Druck in jedem Reifen des Fahrzeugs zählt jeder Zähler 19 die von den Alarmvorrichtungen der anderen Räder empfangenen Impulse und wird von jedem Impuls von der Alarmvorrichtung zurückgestellt, die dem eigenen Rad zugeordnet ist.

Die Verbindungen zu der NTJKD-Torsohaltung 20 sind derart, daß diese normalerweise einen Ausgang nicht erzeugt, weil der Zähler bei jedem Zählzyklus zurückgestellt wird, ehe der entsprechende Zählzustand erreicht wird. Wenn ein Ruckstellimpuls nicht empfangen wird, schalten die Impulse von den anderen Radstromkreisen den Zähler jedoch weiter, so daß dann, wenn der Reifendruck unter den Normalewert abfällt, der Zähler 1J

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den Zählzustand annimmt, der zum einem Abschalten des Ausgangs der Torschaltung 20 führt. Die Torschaltung 21 wird dann blockiert, um ein weiteres Zählen zu unterbinden, und der Zähler 19 bleibt in dem Zählzustand, bis ein weiterer Rückstellimpuls empfangen wird.

Eine Alarmanziege 22 iird von einem In$vertor 2J angetrieben, der mit dem Ausgang der Torschaltung 20 verbunden ist, und informiert den Fahrer des Fahrzeugs, wann der Reifendruck fällt. Der Zählzustand des Zählers 19» der erforderlich ist, um die Torschaltung 2J außer Funktion zu setzen, wird so gewählt, daß er etwa das Doppelte der Zahl der Räder des Fahrzeugs beträgt, um ein versehentliches Triggern des Alarms zu verhindern, wie das beispielsweise passieren kann, wenn die Erfindung an einem Gelenkfahrzeug Anwendung findet, bei dem bei engen Kurven große Änderungen in den Raddrehzahlen auftreten. Im dargestellten Beispiel sind dreizehn Impulse erforderlich, um diesen Zählzustand zu erreichen, so daß die Schaltung für ein Fahrzeug mit sechs Rädern geeignet wäre.

In einer Yariante des vorstehend beschriebenen Beispiels kann der Zungenschalter ein normalerweise geöffneter Schalter sein (der billiger als der normalerweise geschlossene ist). Dieser wird so angeordnet, daß er vom Magneten geschlossen wird, wenn die Spule sich ebenfalls am Magneten befindet, und er wird wieder geöffnet, wenn sich die Spule am Abgreifer befindet.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten Schaltkreis handelt es sich bei dem Synchronisationsschalter in diesem Falle um einen spannungsabhängigen Festkörperschalter, die Energiespexchermittel sind aber wiederum eine Spule 112 in Reihe mit dem Druckschalter 11J. Die Spule 112 hat eine Abzapfung an einem Ende, und diese Abzapfung ist über einen Kondensator I40 mit der Emissionselektrode eines n-p-n-Transistors 1$41 verbunden, dessen Kollektor über den Schalter 11J mit einem Ende der Spule 112 verbunden ist. Ein Widerstand I42 verbindet den Kollektor des Transistors I4I mit seiner Steuerelektrode. Ein zweiter n-p-n-^Transistor 145 ist mit seinem Kollektor mit der Steuerelektrode des Transistors I4I verbunden, und mit seiner Steuerelektrode ist er über einen Widerstand 144 mit der Eaiissionselektrode des Transistors I4I verbunden. Die Emissionselektrode des Transistors 143 ist mit dem gegenüberliegenden Ende der Spule 112 ver-

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bunden (.d.h. dem Ende an der Abzapfung).

Wenn im Betrieb der Schalter 113 geschlossen wird und die Spule 112 den Magneten der nicht rotierenden Einrichtung passiert, wird eine Spannung am Ende der Spule induziert, das am weitesten von der Abzapfung entfernt liegt, die zunächst positive in bezug auf die Abzapfung ist. Biese Spannung wird an den Kollektor des T-^nsistors I4I angelegt, der so vorgespannt wird, daß er leitet, und zwar vom Widerstand I42. Der Strom fließt in den Kondensator I40 und lädt ihn positiv auf. Allmählich steigt die Spannung am Kondensator I40 auf einen so ausreichenden Vert, daß die Steuerelektroden-Emissionselektroden-Terbindung des Transistors 143 über den Widerstand 144 vorwärtsgespannt wird. Mit dem Beginn des Leitens des Transistors 143 wird dier Steuerelektrodenstrom zum Transistor I4I weggenommen, und dadurch wird der Strom verringert, der von der Spule abgenommen wird. Das bewirkt eine gegenmotorische Kraft, die bewirkt, daS die Spannung am Ende, das von der Abzapfung entfernt liegt, weiter steigt und die am gegenüberliegenden Ende fällt. Die fallende Sapannung an diesem gegenüberliegenden Ende schaltet den Transistor 143 stärker ein, und damit wird der Transistor I4I schnell abgeschaltet. Das erforderliche Zusammenbrechen des Kraftfelds in der Spule 112 wird damit erreicht, und das läßt den Ausgangsimpuls vom Abgreifer entstehen, wie zuvor.

Wenn sich der Schalter 113 öffnet, arbeitet die Schaltung überhaupt nicht, und es entstehen keine Ausgangsimpulse.

In dem in Pig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel bestehen die Energiespeichermittel aus der Kombination der Spule 212 und eines Kondensators 260. Der Druckschalter 213 liegt wiederum in Seihe mit der Spule 212 und verbindet ein Ende der Spule mit der Anode einer Diode 261, deren Kathode mit einer Seite des Kondensators 26o verbunden ist. Die andere Seite des Kondensators 26o ist mit dem gegenüberliegenden Ende der Spule 212 verbunden. Die Synchronisationsschaltermittel haben wiederum die Form eines IFestkörperschalters unter Verwendung zweier Transistoren, hierbei wird aber so gearbeitet, daß die Änderung in der Po-

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larität der Spannung an der Spule 212 festgestellt wird, die erfolgt, wenn die Spule den Magneten der nicht rotierenden Einrichtung passiert.

Sin p-n-p-Transistor 262 ist mit seiner Emissionselektrode mit der Kathode der Diode 261 verbunden, und mit seiner Steuerelektrode ist-er über einen Widerstand 263 mit dessen Emissionselektrode verbunden. Der Kollektor des !Transistors 262 ist mit der Steuerelektrode eines n-p-n-Transistors 264 verbunden, durch einen Widerstand 265 mit dem anderen Ende der Spule 2312. Der Kollektor des Transistors 264 ist mit der Steuerelektrode des Transistors 262 verbunden, und mit seiner Emissionselektrode ist er mit der Anode der Diode 261 verbunden.

Wenn im Betrieb der Schalter 213 geschlossen ist, nimmt das Ende der Spule 212, dies mit dem Schalter 213 verbunden ist, zunächst eine positive Spannung dem anderen Ende etgegenüber an, während die Spule beginnt, den Magneten zu passieren. Der Kondensator 260 wird damit über die Diode 261 geladen, die Transistoren 262, 264 leiten aber nicht, weil beide umgekehrt vorgespannt sind. Der Kondensator 260 lädt sich damit bis zur postiven Spitzenspannung auf, die in der Spule 212 induziert wird, und er hält diese Ladung, wenn der positive Teil des Impulses abstirbt. Eine weitere Bewegung der Spule am Magneten vorbei bewirkt den Beginn eines negativen Spannungsimpulses, dieser wird jedoch durch die Diode 261 abgeblockt und entlädt den Kondensator 260 .nicht. Diese negative Spannung legt eine Vorwärtsvorspannung an den Transistor 264» der zu leiten beginnt, und beide Transistoren, die eine Verriegelung bilden, schalten sich schnell ein. Der Kondensator 260 entlädt sich dann schnell durch die Spule 212 über den Schalter 213 und. die beiden Transistoren. Die an die Spule 212 angelegte Spannungsstufe induziert ein Signal im Abgreifer.

Wenn der Schalter 213 offen ist, arbeitet die Schaltung nicht, und es wird kein Ausgangssignal im Abgreifer induziert.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung (nicht dargestellt) hat die Spule einen Kern aus einem bekannten magnetischen Material, das.

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lediglich zwei magnetische Zustände hat, zwischen denen sie entsprechend der Stärke des Magnetfeldes geschaltet wird, in dem es sich befindet. Kein Zungenschalter oder elektronischer Schalter wird benötigt. Die Vorrichtung arbeitet durch Änderung ihres magnetischen Zustandes in einer bestimmten Position, um damit eine erhebliche elektromotorische Kraft in der Spule zu induzieren. In diesem Fall wird eine adäquate elektromotorische Kraft in der Spule induziert, indem eine Bewegung an der bestimmten Position vorbei erfolgt, wie langsam auch immer, d.h. es gibt keine Schwellenwertgeschwindigkeiti anders als in den anderen Ausführungsbeispielen. Die Spule wird dazu verwendet, elektrische Energie zur Bestimmung durch den Abgreifer zu erzeugen, wenn der Druckschalter geschlossen wird. Veil die plötzlichen Änderungen im Zustand des magnetischen Materials plätzliche Kraftfeldänderungen unabhängig vom Druckschalter erzeugen, muß der Abgreifer unempfindlich gegen solche Änderungen, ©jedoch empfindlich gegen Spulenstrom gemacht werden. Geeignete Mittel sind vorzugsweise durch äieine getrennte Spule oder einen getrennten Transmitter gebildet, und zwar im Stromkreis mit der Spule und dem Druckschalter, und sie sind so angeordnet, daß sie mit dem Abgreifer zusammenwirken.

Ansprüche

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Claims

Ansprüche

1. Reifendruck-Alarmvorrichtung, gekennzeichnet durch · eine nicht rotierende Einrichtung zur Lage rang an einen; nicht rotierenden Teil eines !Fahrzeugs und eine rotierende Hinrichtung zur Lagerung an einem Rad des Fahrzeugs, derart, daß sie an der nicht rotierenden Einrichtung vorbeiwandert, wobei die rotierende Einrichtung ?]nergiespeichermittel aufweist, die zum Jürregen durch Bewegung der rotierenden Einrichtung an der nicht rotierenden Einrichtung vorbei eingerichtet sind, einen druckbetätigten Schalter, der auf den Reifendruck anspricht und zum Schließen bei normalem Reifendruck eingerichtet ist, und Synchronisationsschalterraittel, die zum Freisetzen der durch die Energiespeichermittele gespeicherten Energie betätigbar sind, während sich die Speichereinrichtung an einem Abgreifer befindet, der einen Teil der nicht rotierenden Einrichtung bildet, wobei die Anordnung eine solche ist, daß die Freisetzung von Energie verhindert wird, wenn sich der druckbetätigte Schalter öffnet.

2. Reifendruck-Alarmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die EnergieSpeichermittel eine Spule sind, die mit einem Magneten zusammenwirkt, der einen Teil der nicht rotierenden Einrichtung bildet.

3. Reifendruck-Alarmvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Synchronisationsschalter ein magnetisch geschalteter Schalter ist, der mit demselben Magneten zusammenwirkt, wobei die beiden Schalter und die Spule in Reihe geschaltet sind.

4· Reifendruck-Alarmvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Synchronisationsschalter ein auf Spannung ansprechender Festkörperschalter ist, der zum Öffnen eingerichtet ist, wenn die Spannung an der Spule einen Sollwert überschreitet.

5· Reifendruck-Alarmvorrichtung nach Anspruch 4» dadurch g e - kennzeichn efet, daß der spannungsabhängige Festkörperschalter einen Transistor aufweist, dessen Kollektor-Emissionselektrodenweg in Seihe mit der Spule, dem druckbetätigten Schalter und einem Widerstand

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geschaltet ist, ferner einen weiteren ^Transistor, dessen Kollektor mit der Verbindung zwischen dem Widerstand und dem druckbetätigten Schalter verbunden ist, dessen Steuerelektrode mit den Kollektor des erstgenannten Transistors verbunden ist und dessen Emissionselektrde über einen Kondensator mit einer Abzapfung an der Spule und über einen ¥iderstand mit der Steuerelektrode des erstgenannten Transistors verbunden ist, wobei der erstgenannte Transistor regenerativ einge -ehaltet wird, wenn die Spannung am Kondensator einen Sollwert erreicht.

6. Reifendruck-Alarmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die EnergieSpeichermittel die Kombination einer Spule, die mit einem ilagneten in der nicht rotierenden Einrichtung zusammenwirkt, und eines Kondensators seind, der durch den druckbetätigten Schalter mit der Spule verbunden ist, derart, daß er von der Spule geladen wird, wenn der druckbetätigte Schalter geschlossen wird, wobei der Kondensator durch die Spule unter der Steuerung der Synchronisationsschal termittel entladen wird.

7· Reifendruck-Alarmvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Synchronisationsschalter ein spannungsabhängiger Festkörperschalter ist.

8. Reifendruck-AlarmVorrichtung nach Anspruch 7» dadurch ge-' kennzeichnet, daß der Festkörperschalter zum Schalten bei Umkehrung der Spannung eingerichtet ist, die in der Spule induziert wird,' während diese den Magneten passiert.

9. Reifendruck-Alarmvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichne t , daß der Kondensator in Reihe mit einer Diode geschaltet ist, ferner mit dem druckbetätigten Schalter und der Spule, wobei die Diode ein Laden des Kondensators durch die Spule gestattet, jedoch ein Entladen desselben durch die Spule verhindert, wobei der Festkörperschalter zwei Transistoren aufweist, deren Kollektor-Emissionselektrodenwege jeweils zum Kondensator bzw. zur Diode parallelgeschaltet sind und deren Steuerelektrode jeweils mit dem Kollektor des ande-

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-ren' verbunden ist, derart, daß eine Spulenspannungsumkehruiig ein regeneratives Schalten der Transistoren in einen leitenden Zustand zum Entladen des Kondensators bewirkt.

10. IPahrzeugreif endruck-Alarmsysteni mit mehreren Reifendruck-Alarmvorrichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 89, die jeweils mehreren Ea-. dem des Fahrzeugs zugeordnet sind, gekennzeichnet durch mehrere Zähler, die den betreffenden Yorrichtungen zugeordnet sind, eine Logikschaltung, die die Abgreifer der betreffenden Vorrichtungen mit den Zählern verbindet, derart, daß jeder Zähler periodisch durch Impulse zurückgestellt wird, die durch die zugel&rige Vorrichtung erzeugt werden, und von allen anderen Vorrichtungen erzeugte Impulse zählt, und auf den Zählzustand jedes Zählers ansprechende Mittel zur Betätigung von Alarmlaitteln dann, wenn der Zählzustand eines Zählers einen Sollwert überschreitet.

11. System nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Zählzustand jedes Zählers ansprechenden Mittel auch mit der Logikschaltung verbunden sind, derart, daß ein weiteres Zählen unterbunden wird, wenn der Sollwert werreicht ist.

12. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Logikschaltung eine ODER-Torschaltung aufweist, die mit allen Abgreifern verbunden ist, ferner mehrere ÜND-Torsehaltungen, die jeweils mit einem Eingangsanschluß mit dem Ausgangsanschluß der ODER-Torschaltung verbunden sind, wobei der Ausgangsanschluß jeder UND-Tor schaltung mit einem ZEITGEBER-Anschluß eines zugehörigen der Zähler verbunden ist, und die auf den Zählzustand des Zählers ansprechenden Mittel eine NUND-Torschaltung aufweisen, die Eingangsanschlüsse hat, welche mit den Stufenausgangsanschlüssen des Zählers verbunden sind, und einen Ausgangsanschluß, der über einen logischen Inverter mit desn Alarmmitteln und außerdem mit dem anderen Eingangsanschluß der UND-Torsehaltung verbunden ist.

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