DE2902213A1

DE2902213A1 - Vehicle continuous tyre pressure monitor - using resonance circuit with capacitor varied w.r.t. tyre pressure and coil coupled to fixed inductive loop

Info

Publication number: DE2902213A1
Application number: DE19792902213
Authority: DE
Inventors: Frieder Dipl Ing Heintz; Walter Jansche; Karl-Otto Dipl Ing Dr Linn; Konrad Dipl Ing Wolf; Erich Dipl Ing Dr Zabler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1979-01-20
Filing date: 1979-01-20
Publication date: 1980-07-31
Also published as: DE2902213C2

Abstract

The monitor uses a magnetic coil (5) associated with the tyre and an inductive loop (7) carried by the vehicle chassis within the magnetic field of the coil (5). The latter is connected in a resonance circuit with a capacitor exhibiting a varying capacitance depending on the tyre pressure. Pref. capacitor has two membranes (1, 2) acted on by the tyre pressure and each acting as a capacitor electrode and separated from one another to provide a gas filled capsule (3). This contains a stiff control plate (4) acting as a counter electrode for each of the outer electrodes.

Description

Einrichtung zur kontinuierlichen Überwachung desDevice for continuous monitoring of the

Luftdruckes in Fahrzeugreifen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Überwachung des Luftdruckes im Reifen eines Fahrzeugrades, mit einer auf dem Fahrzeugrad angeordneten Magnetspule und mit einer auf dem Fahrzeug befestigten Induktionsschleife, die dem Magnetfeld der an ihr vorbeilaufenden Magnetspule ausgesetzt ist.Air pressure in vehicle tires The invention relates to a device for monitoring the air pressure in the tire of a vehicle wheel, with one on the Vehicle wheel arranged magnet coil and with a mounted on the vehicle Induction loop that is exposed to the magnetic field of the magnetic coil passing by it is.

Aus der GB-PS 1 382 877 ist eine Einrichtung dieser Art bekanntgeworden, bei welcher ein dem Luftdruck im Reifen ausgesetzter, mechanischer Schalter einen Teil der mit dem Fahrzeugrad umlaufenden Magnetspule kurzschließt, wenn der Reifenluftdruck einen kritischen Wert unterschreitet. Dort ist mit der am Fahrzeug befestigten Induktionsschleife ein selbstschwingender Oszillator verbunden, der durch die veränderliche Induktivität der umlaufenden Magnetspule verstimmt wird. Eine derartige Grenzwertüberwachung des Reifendruckes mittels eines Druckschalters läßt unberücksichtigt, daß beim Betrieb eines Craftfahrzeuges der Reifendruck im allgemeinen nicht schlagartig unter den kritischen Grenzwert absinkt.A device of this type has become known from GB-PS 1 382 877, in which a mechanical switch exposed to the air pressure in the tire switches on Part of the magnetic coil rotating with the vehicle wheel short-circuits when the tire air pressure falls below a critical value. There is with the induction loop attached to the vehicle a self-oscillating oscillator connected by the variable inductance the rotating solenoid is detuned. Such a limit value monitoring the tire pressure by means of a pressure switch does not take into account that during operation of a craft vehicle, the tire pressure generally does not suddenly fall below the critical limit value drops.

Der Erfinaung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem allmählichen Absinken des Reifendruckes dem Fahrzeugführer rechtzeitig eine Warnmeldung zu geben, damit er das Kraftfahrzeug bei sich ankündigender Reifenpanne stillsetzen kann.The invention is based on the task of a gradual decline of the tire pressure to give the vehicle driver a warning in good time so that he can shut down the motor vehicle when a flat tire is imminent.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die mit dem Fahrzeugrad umlaufende Magnetspule zusammen mit einem Kondensator einen elektrischen Schwingkreis bildet, dessen Resonanzfrequenz in Abhängigkeit von dem im Reifen herrschenden Luftdruck kontinuierlich veränderbar ist.To solve this problem, the invention provides that the with the vehicle wheel revolving magnet coil together with a capacitor electrical oscillating circuit forms, the resonance frequency of which depends on the The air pressure prevailing in the tire is continuously variable.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen in Verbindung mit den nachstehend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen.Appropriate refinements of the invention emerge from the subclaims in conjunction with those described below and illustrated in the drawing Embodiments.

Es zeigen: Figur 1 einen Drucksensor mit elektromagnetischer Kuppung n sche.;atischer Darstellung, Figur 2 ausschnittsweise einen in Achsrichtung geführten Querschnitt durch einen Kraftfahrzeugreifen und Figur 3 ein Blockschaltbild zur nergieversorgung des Sensors nach Figur 1 und zur Auswertung der von diesem gelieferten Meßwerte.They show: FIG. 1 a pressure sensor with an electromagnetic coupling n cal.; atical representation, FIG Cross section through a motor vehicle tire and FIG. 3 shows a block diagram for Energy supply of the sensor according to FIG. 1 and for evaluating the data supplied by it Readings.

Der in Figur 1 dargestellte Drucksensor erlaubt die Reifendruckmessung über die Resonanzfrequenz eines Scnwringkreises. Dieser enthält einen mit trockenem Referenzgas gefüllten oder evakuierten kapazitiven Druckgeber, der zwei dem Reifenluftdruck ausgesetzte, unsere Membranen 1 und 2 einer Membrandose 3 enthält.The pressure sensor shown in Figure 1 allows tire pressure measurement via the resonance frequency of an oscillating circuit. This contains one with dry Reference gas filled or evacuated capacitive pressure transducer, the two of the tire air pressure our membranes 1 and 2 exposed to a membrane box 3 contains.

Diese sind an ihrem Rand gegeneinander isoliert, jedoch druckdicht verbunden. Zwischen beiden Membranen 1 und 2 befindet sich eine ebenfalls isoliert eingespannte, steife Platte 4, die als Gegenelektrode zu den beiden äußeren, untereinander elektrisch verbundenen Membranen dient und mit diesen zusammen einen elektrischen Kondensator bildet. Wenn der durch Pfeile angedeutete Reifendruck ansteigt, werden die äußeren Membranen aus ihrer mit gestrichelten Linien angedeuteten, gewölbten Form, die sie bei einem sehr niedrigen Reifendruck annehmen, mit steigendem Druck gegen die platte 4 bewegt, wodurch sich die Kapazität zwischen den Membranen 1, 2 und der Platte erhöht. Der von den Membranen und der Platte gebildete Kondensator ist Teil eines Schwingungskreises, zu dem eine Spule 5 gehört, welche zusammen mit der Druckdose den in Figur 2 bei 6 angedeuteten Drucksensor bildet und bei jedem TJmlauf einer auf dem Fahrzeug be--stiote, beispielsweise als Induktionsschleife ausgeführten Spule 7 gegenübertritt und dort elektrische Schwingungen induziert, welche über eine bei 8 angedeutet Oszillatorschaltung 8 gemessen wird. Aus der Eigenfrequen des anschwingenden Oszillators 8 kann dann kontinuierlich auf den Reifendruck geschlossen werden.These are insulated from one another at their edge, but pressure-tight tied together. One is also isolated between the two membranes 1 and 2 clamped, stiff plate 4, which acts as a counter electrode to the two outer ones, one below the other electrically connected membranes is used and with these together an electrical Capacitor forms. When the tire pressure indicated by arrows increases, will the outer membranes from their domed, indicated with dashed lines Form that they take on when the tire pressure is very low, with increasing pressure moves against the plate 4, whereby the capacitance between the membranes 1, 2 and the plate increased. The capacitor formed by the membranes and the plate is part of an oscillation circuit, to which a coil 5 belongs, which together with the pressure cell forms the pressure sensor indicated at 6 in FIG. 2 and with each TJm runs one on the vehicle, for example as an induction loop executed Coil 7 faces and there electrical oscillations induced, which is measured by an oscillator circuit 8 indicated at 8. From the natural frequencies of the oscillating oscillator 8 can then continuously on the tire pressure must be closed.

Eine Kennlinienbeeinflussung ist durch Formgebung der Membranen 1 und 2 möglich. Das hier vorgesehene Prinzip, die Eigenfrequenz des aus der Spule 8 und der Kapazität der :íe..br~ndose 3 gebildeten Kondensators zur Messung des Luftdruckes zu verwenden, läßt sich auch mit induktiven Membranweggebern realisieren, beispielsweise mit einem Kurzschlußringgeber.The characteristic curve can be influenced by the shape of the membranes 1 and 2 possible. The principle provided here, the natural frequency of the coil 8 and the capacity of the: íe..br ~ ndose 3 formed capacitor for measuring the Using air pressure can also be implemented with inductive diaphragm position sensors, for example with a short-circuit ring encoder.

Da jeweils eine Messung pro Radumdrehung möglich ist, ergibt sich eine günstige frequenzanaloge Auswertung bei geringem Aufwand.Since one measurement per wheel revolution is possible, this results a favorable frequency-analog evaluation with little effort.

Figur 2 zeigt die räumliche Anordnung des Drucksensors 6 in dem Steg 9 zwischen der Schulter 10 und dem Tiefbett 11 der Felge 12 eines Kraftfahrzeugrades, dessen Reifen bei 13 und dessen Bremstrommel bei 14 angedeutet ist. Die in Figur 1 bei 7 angedeutete} zweite Spule, welche als Induktionsschleife wirkt, kann in gleichem radialem Abstand an einem feststehenden Fahrzeugteil, beispielsweise der nicht dargestellten Tragscheibe für die Bremsbacken und den Rad-Bremszylinder befestigt sein.Figure 2 shows the spatial arrangement of the pressure sensor 6 in the web 9 between the shoulder 10 and the drop center 11 of the rim 12 of a motor vehicle wheel, whose tires are indicated at 13 and whose brake drum is indicated at 14. The one in figure 1 at 7 indicated} second coil, which acts as an induction loop, can in the same radial distance on a stationary vehicle part, for example the not shown supporting disc for the brake shoes and the wheel brake cylinder attached be.

Im Gegensatz zur Anordnung nach Figur 1, in welcher aer Druksensor 6 Teil eines passiven Schwingkreises Rist, iann die Messung des Reifendruckes über die Resonanzfrequenz eines aktiven Schwingkreises erfolgen, welcher in einem mit dem Rad umlaufenden Meßsender 15 verrundet ist. Dieser kann seine Energie nach Figur 3 aus einem feststehenden Energiesender 16 empfangen, der mit einer Frequenz von etwa 20 KHz schwingt und elektrische bzw. elektromagnetische Wellen aussendet, die von einem mit dem Rad umlaufenden Energie empfänger 17 aufgenommen werden. Die dort aufgenommene elektrische Energie kann zum Betrieb des Meßsenders 15 verwendet werden, dessen Eigenfrequenz wie bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel druckabhängig verändert wird und mittels eines feststehenden Meßempfängers 18 registriert wird. Kurz bevor der Meßsender 15 an dem Meßempfänger 18 vorbeidreht, stehen sich die beiden aus dem Energiesender 16 und dem Energieempfänger 17 bestehenden Koppeleinheiten kongruent gegenüber und übertragen dann die für eine kurze Schwingzeit des Meßsenders 15 erforderliche Energie auf das rotierende Rad.In contrast to the arrangement according to Figure 1, in which the pressure sensor 6 Part of a passive resonant circuit Rist, iann the measurement of the tire pressure the Resonance frequency of an active resonant circuit, which is rounded in a measuring transmitter 15 rotating with the wheel. This can be its energy received according to Figure 3 from a fixed energy transmitter 16, which with a frequency oscillates at about 20 KHz and emits electrical or electromagnetic waves, which are received by a rotating energy receiver 17 with the wheel. the Electrical energy taken up there can be used to operate the measuring transmitter 15 whose natural frequency is the same as in the exemplary embodiment shown in FIG is changed as a function of pressure and registered by means of a fixed measuring receiver 18 will. Shortly before the measuring transmitter 15 turns past the measuring receiver 18, they stand the two coupling units consisting of the energy transmitter 16 and the energy receiver 17 congruent opposite and then transmit the for a short oscillation time of the transmitter 15 required energy on the rotating wheel.

Ein direktes Übersprechen vom Energiesender 16 auf den Meßempfänger 18 kann durch verschiedene Frequenzlagen des Versorgungs- und des Meßsignales vermieden werden.A direct crosstalk from the energy transmitter 16 to the measuring receiver 18 can be avoided by different frequency positions of the supply and measurement signals will.

Sowohl die rotierenden Koppelpunkte 17 und 15 als auch der Energiesender 16 und der Meßempfänger 18 können als kompakte Einheiten ausgebildet sein.Both the rotating coupling points 17 and 15 and the energy transmitter 16 and the measuring receiver 18 can be designed as compact units.

Die Anordnung nach Figur 3 erfordert zwar einen etwas höheren Aufwand, bietet jedoch eine größere Sicherheit dagegen, daß die Meßwerte durch Abstandschwankungen verfälscht werden.The arrangement according to Figure 3 requires a little more effort, however, it offers greater security against the fact that the measured values are caused by fluctuations in distance be falsified.

Die Zeit, die bei Höchstgeschwindigkeit zur Energieversorgung zur Verfügung steht, beträgt ca. 2 ms, was eine Übertragungsfrequenz der vom Energiesender 16 zum Energieempfänger 17 gelangenden Energie von ca. 10 bis 20 kHz erfordert, während die Meßfrequenzen des Meßsenders 15 sich zweckmäßig zwischen 50 und 100 kllz druckabhängig ändern.The time it takes to supply power at top speed Is available is approx. 2 ms, which is a transmission frequency of the energy transmitter 16 requires energy of approx. 10 to 20 kHz reaching the energy receiver 17, while the measuring frequencies of the measuring transmitter 15 are expediently between 50 and 100 kllz change depending on pressure.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims

Claims device for monitoring the air pressure in the tire of a Vehicle wheel, with a magnet coil arranged on the vehicle wheel and with a Induction loop attached to the vehicle, which reacts to the magnetic field of the people passing by Solenoid coil is exposed, characterized in that the magnetic coil (5) together forms an electrical oscillating circuit with a capacitor, the resonance frequency of which changes as a function of the air pressure in the tire.

2. Device according to claim 1, characterized in that the capacitance of the condenser (3, 4) can be changed as a function of the air pressure, in particular is continuously changeable.

3. Device according to claim 2, characterized in that the capacitor has at least one electrode (1, 2) whose distance from the second capacitor electrode. (4) can be changed as a function of the air pressure prevailing in the tire.

4. Device according to claim 3, characterized in that one of the Tire air pressure exposed diaphragm box (3) is provided, the two at its edge Contains membranes (1, 2) insulated from one another and secured in a pressure-tight manner, which as Capacitor electrodes are formed.

5. Device according to claim 4, characterized in that the diaphragm box (3) between its two outer membranes exposed to tire air pressure (1, 2) has a central membrane, preferably a rigid membrane or plate (4), which the counter electrode to the two outer, electrically connected to each other pressure-dependently shifting membranes forms.

6. Device according to claim 1 to 5, characterized in that aaß the resonance frequency changes as a function of pressure in the range from about 50 kHz to 100 kHz.

7. Device according to claim 6, characterized in that aaß for feeding of the oscillating circuit (6) with electrical energy on a arranged in the vehicle wheel, wireless energy receiver (17) is provided, which is installed on the vehicle with a Energy transmitter (15) cooperates.

8. Device according to claim 7, characterized in that the energy transmitter (16) delivers electromagnetic oscillations of around 20 kHz to the energy receiver.