DE2902213C2

DE2902213C2 - Device for continuous monitoring of the air pressure in vehicle tires

Info

Publication number: DE2902213C2
Application number: DE19792902213
Authority: DE
Inventors: Heintz Dipl.-Ing. 7513 Stutensee Frieder; Walter 7552 Burmersheim Jansche; Karl-Otto Dr. Dipl.-Ing. 7500 Karlsruhe Linn; Konrad Dipl.-Ing. Wolf; Erich Dr. Dipl.-Ing. 7500 Karlsruhe Zabler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1979-01-20
Filing date: 1979-01-20
Publication date: 1986-11-06
Also published as: DE2902213A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Überwachung des Luftdruckes im Reifen eines Fahrzeugrades nach der Gattung des Hauptanspruchs.The invention relates to a device for monitoring the air pressure in the tire of a vehicle wheel according to the genre of the main claim.

Aus der GB-PS 13 82 877 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 b5 befestigten Induktionsschleife ein selbstschwingender Oszillator verbunden, der durch die veränderliche Induktivität der umlaufenden Magnetspule verstimmt wird. Eine derartige Grenzwertüberwachung des Reifendrucks mittels eines Druckschalters läßt unberücksichtigt daß beim Betrieb eines Kraftfahrzeuges der Reifendruck im allgemeinen nicht schlagartig unter den kritischen Grenzwert absinktFrom GB-PS 13 82 877 a device of this type has become known, in which a the air pressure Mechanical switch exposed in the tire 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 one on the vehicle b5 attached induction loop connected to a self-oscillating oscillator, which is due to the variable inductance the rotating magnet coil is detuned. Such a limit value monitoring of the tire pressure by means of a pressure switch does not take into account that the operation of a motor vehicle Tire pressure generally does not suddenly drop below the critical limit value

Aus der DE-OS 22 51 977 ist eine ebenfalls über einen Druckschalter im Fahrzeugreifen ansprechende Einrichtung zur Überwachung des Luftdrucks im Reifen bekannt welche folglich im Hinblick auf ein allmähliches Absinken des Reifendrucks den gleichen Mangel aufweist; auch wenn dort anstelle der Oszillatorfrequenzänderung die Resonanzfrequenz eines LC-Kreises unterbrochen wird.From DE-OS 22 51 977 one is also about a Pressure switch in vehicle tires responsive device for monitoring the air pressure in the tire known which consequently the same deficiency with regard to a gradual decrease in tire pressure having; even if there instead of the oscillator frequency change the resonance frequency of an LC circuit is interrupted.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem allmählichen Absinken des Reifendrucks dem Fahrzeugführer rechtzeitig eine Warnmeldung zu geben, damit er das Kraftfahrzeug bei sich ankündigender Reifenpanne stillsetzen kann.The invention is based on the object of providing the vehicle driver with a gradual drop in tire pressure to give a warning message in good time so that he can drive the vehicle if a flat tire is announced can shut down.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit dem kenn-This task is according to the invention with the characteristic

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Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen in Verbindung mit den nachstehend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigtAppropriate refinements of the invention emerge from the subclaims in conjunction with the embodiments described below and shown in the drawing. It shows

F i g. 1 einen Drucksensor mit elektromagnetischer Kupplung in schemaascher Darstellung,F i g. 1 a pressure sensor with electromagnetic clutch in a schematic representation,

F i g. 2 ausschnittsweise einen in Achsrichtung geführten Querschnitt durch einen Kraftfahrzeugreifen, undF i g. 2 shows a fragmentary cross-section through a motor vehicle tire in the axial direction, and

F i g. 3 ein Blockschaltbild zur Energieversorgung des Sensors nach F i g. 1, und zur Auswertung der von diesem gelieferten Meßwerte.F i g. 3 shows a block diagram for supplying energy to the sensor according to FIG. 1, and for the evaluation of this delivered measured values.

Der in F i g. 1 dargestellte Drucksensor erlaubt die Reifendruckmessung über die Resonanzfrequenz eines Schwingkreises. Dieser enthält einen mit trockenem Referenzgas gefüllten oder evakuierten kapazitiven Druckgeber, der zwei dem Reifenluftdruck ausgesetzte, äußere Membranen 1 und 2 einer Membrandose 3 enthält 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 vebundenen 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 Fig.2 bei 6 angedeuteten Drucksensor bildet und bei jedem Umlauf einer auf dem Fahrzeug befestigten, beispielsweise als Induktionsschleife ausgeführten Spule 7 gegenübertritt und dort slektrische Schwingungen induziert welche über eine bei 8 angedeutete Oszillatorschaltung 8 gemessen wird. Aus der Eigenfrequenz des anschwingenden Oszillators 8 kann dann kontinuierlich auf den Reifendruck geschlossen werden.The in F i g. 1 pressure sensor shown allows tire pressure measurement via the resonance frequency of a Oscillating circuit. This contains a capacitive one filled with dry reference gas or evacuated Pressure transducer which contains two outer diaphragms 1 and 2 of a diaphragm can 3, which are exposed to tire air pressure These are insulated from one another at their edge, but connected in a pressure-tight manner. Between the two membranes 1 and 2 is a rigid plate 4, also clamped in isolation, which acts as a counter electrode to the two outer, mutually electrically connected membranes and with these together an electrical one Capacitor forms. When the tire pressure, indicated by arrows, increases, the outer Diaphragms from their curved shape indicated by dashed lines, which they at a very low Assume tire pressure, with increasing pressure against the plate 4 moves, whereby the capacity 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 and with each cycle one is attached to the vehicle, for example designed as an induction loop Coil 7 faces and induces electrical oscillations there which via an oscillator circuit indicated at 8 8 is measured. From the natural frequency of the oscillating oscillator 8 can then continuously can be inferred from the tire pressure.

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 Membrandose 3 gebildeten Kondensators zur Messung des Luftdruckes zu verwenden, läßt sich auch mit induktiven Membranweggebern realisieren, beispielsweise mit einem Kurzschlußringgeber.It is possible to influence the characteristic curve by shaping the membranes 1 and 2. The one provided here Principle, the natural frequency of the capacitor formed from the coil 8 and the capacitance of the diaphragm box 3 to be used to measure the air pressure can also be implemented with inductive diaphragm displacement sensors, for example with a short-circuit ring transmitter.

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, a favorable frequency-analog evaluation results with little effort.

F i g. 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 F i g. 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.F i g. 2 shows the spatial arrangement of the pressure sensor 6 in the web 9 between the shoulder 10 and the Deep bed 11 of the rim 12 of a motor vehicle wheel, the tire of which is indicated at 13 and the brake drum of which is indicated at 14 is. The in F i g. 1 at 7 indicated, second coil, which acts as an induction loop, can be used in the same radial distance on a stationary vehicle part, for example the support disc, not shown be attached for the brake shoes and the wheel brake cylinder.

Im Gegensatz zur Anordnung nach F i g. 1, in welcher der Drucksensor 6 Teil eines passiven Schwingkreises ist, kann die Messung des Reifendruckes über die Resonanzfrequenz eines aktiven Schwingkreises erfolgen, welcher in einem mit dem Rad umlaufenden Meßsender 15 verwendet ist Dieser kann seine Energie nach F i g. 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 Energieempfänger 17 aufgenommen werden. Die dort aufgenommene elektrische Energie kann zum Betrieb des Meßsenders 15 verwendet werden, dessen Eigenfrequenz wie bei dem in Fig. 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 Koppeleinheitcn kongruent gegenüber und übertragen dann die für eine kurze Schwingzeit des Meßsenders 15 erforderliche Energie auf das rotierende Rad. Ein direktes Übersprechen vom Energiesender 16 auf den Meßempfänger 18 kann durch verschiedene Frequenzlagen des Versorgungs- und des Meßsignales vermieden werden. Sowohl die rotiererien Koppelpunkte 17 und 15 als auch der Energiesender 16 und der Meßempfänger 18 können als kompakte Einheiten ausgebildet sein.In contrast to the arrangement according to FIG. 1, in which the pressure sensor 6 is part of a passive resonant circuit, the measurement of the tire pressure via the resonance frequency an active resonant circuit, which is carried out in a measuring transmitter rotating with the wheel 15 is used This can its energy according to F i g. 3 received from a fixed energy transmitter 16, which vibrates at a frequency of about 20 kHz and emits electrical or electromagnetic waves, which are received by an energy receiver 17 rotating with the wheel. The one recorded there electrical energy can be used to operate the measuring transmitter 15, its natural frequency as in the embodiment shown in Fig. 1 is changed as a function of pressure and by means of a fixed Measuring receiver 18 is registered. Shortly before the measuring transmitter 15 turns past the measuring receiver 18, the two coupling units consisting of the energy transmitter 16 and the energy receiver 17 stand together congruent with respect to and then transmit the required for a short oscillation time of the measuring transmitter 15 Energy on the rotating wheel. 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. As well as the rotiererien coupling points 17 and 15 as well as the energy transmitter 16 and the measuring receiver 18 can be used as be designed compact units.

Die Anordnung nach F i g. 3 erfordert zwar einen etwas höheren Aufwand, bietet jedoch eine größere Sicherheit dagegen, daß die Meßwerte durch Abstandschwankungen verfälscht werden.The arrangement according to FIG. 3 requires a little more effort, but offers greater security on the other hand, that the measured values are falsified by fluctuations in distance.

Die Zeit, die bei Höchstgeschwindigkeit zur Energieversorgung zur Verfügung steht, beträgt ca. 2 ms, was eine Übertragungsfrequenz der vom Energiesender 16 zum Energieempfänger Ώ gelangenden Energie von ca. 10 bis 2OkHz erfordert, während die Meßfrequenzen des Meßsejiders 15 sich zweckmäßig zwischen 50 und 100 k Hz druckabhängig ändern.The time that is available for energy supply at maximum speed is approx. 2 ms, which requires a transmission frequency of the energy coming from the energy transmitter 16 to the energy receiver Ώ of approx k Hz change depending on pressure.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

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Claims

Patent claims:

1. Device for monitoring the air pressure in the tire of a vehicle wheel, with one on the Vehicle wheel arranged magnet coil, which together with a capacitor, an electrical Resonant circuit forms, and with an induction loop attached to the vehicle, the magnetic field the magnetic coil passing by it is attached, characterized in that the resonance frequency of the oscillating circuit largely depending on the air pressure in the tire is continuously changeable

2. Device according to claim 1, characterized in that that the capacity of the capacitor (3,4) as a function of the air pressure is largely continuous is changeable

3. Einriortumg according to claim 2, characterized in that 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 is

4. Device according to claim 3, characterized in that a diaphragm box (3) exposed to the tire air pressure is provided which contains two membranes (1, 2) which are insulated from one another at their edge and secured in a pressure-tight manner and which are designed as a capacitor electrode r .

5. Device according to claim 4, characterized that the diaphragm box (3) between its two outer, exposed to the tire air pressure Membrane (1, 2) has a central membrane, preferably a rigid membrane or plate (4), we! before the counter electrode to the two outer ones, electrically connected to one another and depending on the pressure shifting membranes

6. Device according to claim 1 to 5, characterized in that the resonance frequency is pressure-dependent in the range from about 50 kHz to 100 kHz. changes.

7. Device according to claim 6, characterized in that for feeding the resonant circuit (6) with electrical energy, a wireless energy receiver (17) arranged in the vehicle wheel is provided that works together with an energy transmitter (16) installed on the vehicle

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