DE3016337A1

DE3016337A1 - Niedrigreifen-warnsystem

Info

Publication number: DE3016337A1
Application number: DE19803016337
Authority: DE
Inventors: David Alan Betts
Original assignee: Gould Inc
Current assignee: Clevite Industries Inc
Priority date: 1979-04-30
Filing date: 1980-04-28
Publication date: 1980-11-13
Also published as: AU532781B2; FR2455520B1; GB2049248B; AU5739580A; GB2049248A; IT8048533A0; US4210898A; CA1136242A; JPH023236B2; BR8002638A; IT1128304B; JPS55147800A; FR2455520A1; DE3016337C2

Description

PATENTANWÄLTE

TISCHER ■ KERN & BREHM

Albert-Rosshatjptor-Strasse 65 D 8000 München 70 Telefon (Ü89) 7ÜO5O2O Telex 05-212284 patsd Telegramme Kornpalont München

GOULD INC., 28. April 1980

10 Gould Center, GD-25

Rolling Meadows, Illinois 60008
U. S. A.

Niedrigreifen - Warnsystem

Beschreibung:

Diese Erfindung betrifft telemetrische Systeme zum Melden abnormer Zustände; insbesondere betrifft die Erfindung an der Achse eines Kraftfahrzeugs befestigte telemetrische Systeme zur Überwachung der Kraftfahrzeugreifen. Die Erfindung ist besonders geeignet für Systeme, welche die Kraftfahrzeugreifen auf geringen Innendruck oder geringes Profil hin überwachen; die Erfindung wird daher mit besonderer Bezugnahne auf solche Systeme beschrieben. Es sei jedoch ausdrücklich ausgeführt, daß breitere Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung vorhanden sind, etwa die Überwachung der i<ei fenzustände bei allen Arten von Kraftfahrzeugen, die

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Überwachung der mechanischen Bewegung von rotierenden oder eine Hin- und Herbewegung ausführenden Maschinenteilen, und dgl.. Weiterhin kann die Vorrichtung die Symptome verschiedener abnormer Reifenzustände überwachen, einschl. zu geringem Reifendruck, zu hohem Reifendruck," geschwächter Seitenwände und dgl..

Es sind bereits verschiedene Reifenüberwachungssysteme vorgeschlagen worden. Viele dieser Systeme weisen an der Achse befestigte Radiosender auf, welche amplitudenmodulierte oder frequenzmodulierte Hochfrequenz-bzw. Radiosignale aussenden, die eine Anzeige des abnormen Zustandes bilden. Ein zentraler Empfänger empfängt die Hochfrequenzsignale und erzeugt ein optisches oder akkustisches Signal, welches den Kraftfahrzeugfahrer vor dem abnormen Zustand warnt. In einigen Systemen war die Trägerfrequenz amplituden- oder frequenzmoduliert, um eine Unterscheidung von Streufrequenzen zu ermöglichen.

Eines der, bei den bekannten Reifenzustands-Erfassungssystemen auftretenden Probleme sind die Fehlsignale. Der Empfänger war in der Lage, amplitudenmodulierte oder frequenzmodulierte Hochfrequenzsignale aus verschiedenen anderen Quellen zu empfangen, etwa von Fernsehstationen, Rundfunk-stationen, CB-Funksendern und dgl.. Selbst wenn ein anderer Frequenzbereich benutzt wurde, als er von den Behörden (insbesondere der Federal Communications Commission (FCC) der Vereinigten Staaten von Amerika) den anderen Fernseh- und RuirLfunkanstal-

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ten zugewiesen wurde,konnten die Schwierigkeiten hinsichtlich der Fehlsignale nicht beseitigt werden. Verschiedene Piarmonische, Echosignale und Töne aus diesen Signalen, konnten eine Fehlanzeige der abnormen Reifenzustände hervorrufen. Eine andere Schwierigkeit bestand in der von den Straßenbedingungen hervorgerufenen Fehlsignale. Zum Beispiel bewirken Schlaglöcher und rauher Straßenbelag eine Verformung des Reifenprofils. Viele bekannte Reifenerfassungssysteme konnten nicht zwischen einem durch zu geringen Innendruck hervorgerufenem abnorm geringem Reifenprofil und andererseits einem abnorm geringen Reifenprofil unterscheiden, das durch die Schlageinwirkung infolge eines Schlagloches oder andere Unebenheiten des Straßenbelags hervorgerufen wurde. Die von Backstein- oder Kopfsteinpflaster, sowie anderen welligen Straßenbelägen ausgehenden Wirkungen waren besonders schwierig von den Wirkungen eines Reifenunterdruckes zu unterscheiden. Ein weiteres Problem der bekannten Ausführungen lag in deren Kosten und Zuverlässigkeit, um die behördlichen Auflagen zu erfüllen. Die Behörden (insbesondere die FCC) haben ein Band von Frequenzen zugeteilt, das für diesen Zweck benutzt werden kann. Die behördlichen Anforderungen begrenzen jedoch die Dauer der Ausstrahlungen und die Periodizität der Ausstrahlungen strenge Um diese behördlichen Auflagen zu erfüllen, sind verschiedene Taktsysteme verwendet worden. Jedes dieser Taktsysteme war teuer und in einigen Fällen unzuverlässig unter den besonderen Bedingungen hinsichtlich extremer Temperatur, Zentrifugalkraft und Schlageinwirkung, welche auf die an der Achse befestigten Sensoren einwirken= 030046/0764

Mit der vorliegenden Erfindung wird eine neue und verbesserte Vorrichtung bereitgestellt, welche die oben genannten Schwierigkeiten und andere Probleme überwindet, womit jedoch ein Reifenzustands-Erfassungssystem bereitgestellt wird, das einfachen Aufbau, hohe Zuverlässigkeit und geringe Kosten gewährleistet.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe und Ziele ist ein Anzeigesystem für abnorme Reifenzustände, wie es mit Patentanspruch 1 angegeben ist. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Mit der vorliegenden Erfindung wird somit eine Vorrichtung zur überwachung des Reifenprofils bereitgestellt, die zumindest eine Telemetrie-Einrichtung aufweist, welche an einem Kraftfahrzeug benachbart zu einem (Druckluft)-Reifen befestigt werden kann. Die Telemetrie-Einrichtung weist einen Meßwertumformer auf, um ein abnormes Reifenprofil zu erfassen und daraufhin elektrische Impulse zu erzeugen. Mit diesem Meßwertumformer ist ein Zwischenspeicher verknüpft, welcher die Meßwertumformerimpulse speichert. Der Zwischenspeicher weist eine Zähleinrichtung auf, um eine Angabe über die Anzahl der empfangenen Meßwertumformerimpulse zu zählen. Nachdem die Zählung bis zu einer vorgegebenen Anzahl fortgeschritten ist, verursacht die Zähleinrichtung ein Freigabesignal. Eine Codiereinrichtung erzeugt ein Modulierungssignal. Eine Sendeeinrichtung empfängt das Modulierungssignal zur Erzeugung modulierter

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Radio- bzw. Hochfrequenzsignale. Die Sendeeinrichtung ist mit dem Zwischenspeicher verknüpft, um das Freigabesignal zu empfangen, so daß die Sendeeinrichtung das modulierte Hochfrequenzsignal aussendet, wenn die Zähleinrichtung den vorgegebenen Zählstand erreicht hat, d.h. die vorgegebene Anzahl von Zählereignissen gezählt hat.

Entsprechend einem stärker eingeschränkten Gesichtspunkt der Erfindung gehört zu dem Zwischenspeicher eine Ladungsspeichervorrichtung, welche von den Impulsen des Meßwertumformers aufgeladen wird. Die Ladungsspeichervorrichtung ist mit einem Zähler verknüpft, der die Anzahl der Zustände zählt, wo die Ladungsspeichervorrichtung die vorgegebene Amplitude erreicht. Nach Erreichen der vorgegebenen Amplitude wird die Ladungsspeichervorrichtung als eine Energiequelle für andere Bestandteile des Zwischenspeichers der das Modulierungssignal liefernden Codiereinrichtung und der Sendeeinrichtung benutzt« Beim Erreichen des vorgegebenen Zählstandes gibt der Zähler den Sender oder andere Schaltungskomponenten frei»

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist in der weitgehenden Abwesenheit von Fehlsignalen zu sehen, die von einem unebenen Straßenbelag und dgl» verursacht werden«.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist in der Abwesenheit von Taktsignalen und Taktsignalsystemen zu sehen, die bislang als notwendig angesehen worden sind,

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um die behördlichen Auflagen hinsichtlich Ausstrahlungsdauer und Ausstrahlungsperiodizität zu erfüllen. Weitere Vorteile und Besonderheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform unter Berücksichtigung der Zeichnungen·. Es zeigt:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes, einen abnormen

Reifenzustand erfassendes und anzeigendes System mit Telemetrie-Einheiten in Verbindung mit den Kraftfahrzeugachsen und Kraftfahrzeugreifen, sowie mit einer zentralen Empfänger- und Anzeigeeinheit;

Fig. 2 eine elektronische Schaltung für die TeIemetrie-Einheit des Anzeigesystems nach Fig. 1;

Fig. 3 eine alternative Ausführungsform der Schaltung nach Fig. 2; und

Fig. 4- eine beispielhafte elektronische Schaltung für die Anw.endung in der Empfangs- und Anzeigeeinheit nach Fig. 1.

Wie bereits ausgedrückt, dienen die Zeichnungen lediglich zur Erläuterung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, ohne diese einzuschränken. Fig. 1 erläutert schematisch ein Kraftfahrzeug mit einer Anzahl von Achsen, an

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denen jeweils Druckluftreifen "befestigt sind, wobei eine
Telemetrie-Einrichtung A zwischen der Achse und der Reifeninnenfläche angebracht ist. Sofern eine der Telemetrie-Einrichtungen einen abnormen Reifenzustand erfaßt, erzeugt diese Telemetrie-Einrichtung ein diesen Zustand anzeigendes Hochfrequenzsignal. An einer zentralen Stelle innerhalb des
Kraftfahrzeugs ist eine Empfangseinrichtung B befestigt,
welche die Hochfrequenzsignale aus jeder Telemetrie-Einrichtung empfängt und den Kraftfahrzeugfahrer mit einer Anzeige des erfaßten abnormen Reifenzustandes versorgt.

Wi© mit den Fig. 2 oder 3 erläutert, gehört zu jeder Telemetrie-Einrichtung ein Meßwertumformer C zur Erzeugung elektrischer Impulse mit einer Rotation der Achse als Folge auf einen erfaßten abnormen Zustand hin. Ein Zwischenspeicher D speichert die Impulse aus dem Meßwertumformer C solange, "bis ein vorgegebener Pegel angesammelt ist. Wenn der vorgegebene Pegel erreicht ist, dann gibt der Zwischenspeicher eine Codiereinrichtung E frei, um ein codiertes Modulierungssignal für eine Sendeeinrichtung F zu erzeugen. Die Sendeeinrichtung F erzeugt ein Trägersignal, das von dem codierten Modulierungssignal moduliert ist.

Wie in Fig. 4- dargestellt, gehört zur Empfangseinrichtung B eine Hochfrequenzsignal-Empfangseinrichtung G aus jeder
Tfilemetrie-Einrichtung A. Ein Decodierer H bestimmt, ob die empfangenen Hochfrequenzsignale mit entsprechend codierten
Signalen moduliert sind. Beim Erfassen eines geeignet codier-

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ten Signals betätigt die Decodiereinrichtung eine Anzeigeeinrichtung I, welche eine Anzeige des abnormen Reifenzu- i Standes erzeugt. Bei einer alternativen Ausführungsform,
bei der jede Telemetrie-Einrichtung einen bestimmten Code
aufweist, zeigt die Anzeigeeinrichtung I zusätzlich an, _-\ welche Telemetrie-Einrichtung den abnormen Zustand erfaßt \ hat. . ν

Bezugnehmend auf Fig. 2 wird nunmehr eine bevorzugte Aus- . ·|" führungsform der Telemetrie-Einrichtung A im einzelnen er- -|fe läutert. Der Meßwertumformer C weist ein Gehäuse 10 auf, I-M das an der Achse oder am Radkranz eines Kraftfahrzeugs be- '..."äfj festigt werden kann. Innerhalb des Gehäuses 10 befindet v| sich ein verschieblich angeordnetes mechanisches Glied 12. ;. i|. Das mechanische Glied 12 weist solche Abmessungen auf, daß \';g| nach der Befestigung des Gehäuses 10 am Radkranz d?äs Glied- =y| außenende benachbart zur Innenfläche des Reifens angeordnet % ist. Das mechanische Glied 12 ist ausreichend kurz, so daß ^ bei richtig aufgepumptem Reifen die Innenfläche des Reifens r bei keinem Punkt der Reifenumdrehung am mechanischen Glied 12
anstößt. Das mechanische Glied 12 ist andererseits ausreichend
lang, daß bei einem zu geringen Luftdruck im Reifen die Reifeninnenfläche am Glied 12 bei jeder Reifenumdrehung anstößt,
wenn das Glied 12 den unteren oder Straßenkontaktpunkt durch»
läuft. Das mechanische Glied 12 kann aus einem steifen, jedoch biegsamen Material bestehen, wie etwa gehärteter Gummi
oder Kunststoff, um einen Bruch oder eine dauerhafte Verformung bei ungenügendem, zu geringem Reifendruck oder einem

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ORiGiNAL INSPECTED

flachen Reifen zu verhindern. Das Innenende des mechanischen Gliedes 12 stößt an einem piezoelektrischen Meßwertumformer 14 in der Form eines Scheibchens bzw. Mikroplättchens (wafer) an. Wenn das mechanische Glied 12 angestoßen wird, dann verformt es das piezoelektrische Mikroplättchen 14 in eine kleine Vertiefung 16 in das Gehäuse hinein, so daß die Stoßeinwirkungen auf das mechanische Glied 12 den piezoelektrischen Kristall um einen gesteuerten Betrag verbiegen. Eine Besonderheit der piezoelektrischen Kristalle besteht darin, daß eine Kompression oder Verformung des Kristalles ein Potential längs des Kristalls hervorrufen wird. Elektrische Verbindungen führen zu einer Oberfläche des Mikroplättchens 14 und zu einem leitfähigen Substrat 18 längs der gegenüberliegenden Oberfläche des Kristalls. Diese Verbindungen führen die elektrischen Impulse, die bei jeder Stoßeinwirkung auf das mechanische Glied 12 erzeugt werden.

Geeignete piezoelektrische Kristall-Mikroplättchen mit leitfähiger Schicht 18 werden von der Firma Vernitron unter der Handelsbezeichnung "Unimorph", von der Firma Gulton unter der Handelsbezeichnung "GATT" und von der Firma Linden unter der Handelsbezeichnung "Piezo-Ceramic Disc Benders" vertrieben. Alle diese drei piezoelektrischen Elemente werden zu dem Zweck vertrieben, ein oszillierendes elektrisches Potential in ein akkustisches Geräusch ähnlich dem von einer Sirene erzeugten Ton umzuwandeln.

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Ferner können auch andere Meßwertumformer verwendet werden. Zum Beispiel können eine Batterie und ein elektrischer Schalter in dem Gehäuse angebracht sein, um elektrische Impulse zu erzeugen, wenn der abnorme Reifenzustand erfaßt wird. Alternativ kann ein von der Achsumdrehung angetriebener Generator die Batterie ersetzen.

Es können auch andere abnorme Reifenzustände als die auf einen zu geringen Reifeninnendruck zurückführbaren abnormen Zustände erfaßt werden. Zum Beispiel kann ein Reifenüberdruck erfaßt werden, indem das mechanische Glied 12 so angeordnet wird, daß bei normalem Reifendruck eine Stoßeinwirkung erfolgt, Jedoch nicht bei einem Reifenüberdruck. Bei einer solchen Ausführungsform ist die Logik der Schaltungsanordnung invertiert, so daß Hochfrequenzsignale erzeugt werden, wenn keine Stoßeinwirkung auf das mechanische

Glied 12 erfolgt. Bei einer anderen alternativen Ausführungsform kann der Meßwertumformer eine fehlerhafte bzw. irrtümliche mechanische Bewegung von Maschinenteilen erfassen. Dies kann beispielsweise erfolgen, indem das mechanische Glied 12 benachbart der Bewegungsbahn eines eine Hin- und Herbewegung durchführenden Elementes unter Einhaltung eines solchen Abstandes angeordnet wird, daß das hin- und hergehende Element bei einer zu starken Bewegung an dem mechanischen Glied 12 anstößt.

Der Zwischenspeicher D empfängt die elektrischen Impulse von dem Meßwertumformer. Sofern der Meßwertumformer nicht ledig-

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lieh Impulse von einer einzigen Polarität erzeugt, wie das

bei piezoelektrischen Meßwertumformern der Fall ist, kann zu dem Zwischenspeicher weiterhin ein Gleichrichter 30 gehören. Bei der bevorzugten Ausführungsform besteht der Gleichrichter aus einer Vollwellen-Diodenbrücke.

Die Impulse gleicher Richtung aus dem Gleichrichter 30 erhöhen die gespeicherte Ladung in einer Speichereinrichtung 32o Zu der Ladungsspeichereinrichtung 32 gehören ein Speicherkondensator 3^> auf dem ein elektrisches Potential gespeichert wird, und eine Schwellenwerterfassungseinrichtung 36, welche feststellt, ob die gespeicherte Ladung einen vorgegebenen Pegel übersteigt. Bei jedem Impuls aus dem Gleichrichter 30 wird das Potential erhöht. Wenn die gespeicherte Ladung das vorgegebene Schwellenpotential erreicht, dann wird ein Ausgangssignal geliefert. Das vorgegebene Schwellenpotential ist bestimmt durch das Durchbruchspotential einer Ze η erdiode 38 und eines Widerstands-Spannungsteilers 40. Wenn das vorgegebene Potential erreicht ist, dann wird ein erster Transistor 42 in seinen leitenden Zustand gesteuert, was wiederum eine i'estkörperschalteinrichtung oder einen zweiten Transistor 44 leitend werden läßt. Wenn der zweite Transistor 44 leitend wird, dann werden ein Regulatornetzwerk 46 und eine Zähleinrichtung 50 betätigt. In dem Regulatornetzwerk 46 wird eine dritte i'estkörperschalteinrichtung oder ein Transistor 48 leitend ,, und liefert eine stabilisierte Spannung an die Codiereinrichtung E und die Sendeeinrichtung JF. Die Codiereinrichtung E zieht solange Energie, bis das gespeicherte Potential auf einen Span-

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nungspegel abgesenkt ist, der von einer Zenerdiode 49 der Regulatorschaltung festgelegt ist. Wenn das Potential über der Zenerdiode 49 gleich der Durchbruchsspannung ist, dann wenden die Transistoren 42, 44 und 48 ausgeschaltet. Dies beendet die Ladungsentnahme aus dem Kondensator 54, und der nächste Ladungszyklus beginnt. Auf diese Weise versorgt die Regulatoreinrichtung 46 die Codiereinrichtung E und die Sendeeinrichtung F mit einem Betriebspotential, welches die zur Betätiguung dieser Einrichtungen erforderliche Mindestenergie übersteigt. Zu der Zähleinrichtung 50 gehört ein Zähler 52, der seinen Zählstand mit jedem hohen Ausgangssignal erhöht, das dann auftritt, wenn der Transistor 44 leitend wird. Wenn der Zähler 52 einen vorgegebenen Zählstand erreicht hat, dann veranlaßt dieser die Festkörperschalteinrichtung 54- zur Erzeugung eines Freigabesignals. Das I'reigabesignal erzeugt eines der¹ Ausgangssignale des Zwischenspeichers und betätigt eine Rücksetzeinrichtung 56, um den Zähler 52 rückzusetzen. Bei Verwendung des piezoelektrischen Meßwertumformers nach der bevorzugten Ausführungsform sind ungefähr 16 oder 17 Umdrehungen erforderlich, um den Kondensator 34 auf seinen vorgegebenen Potentialpegel aufzuladen. Die Zahl der Umdrehungen schwankt mit der Festigkeit des Stoßes des mechanischen Gliedes 12 auf den piezoelektrischen Meßwertumformer 14. Das heißt, nach jeweils 16-maliger oder dgl. Erfassung des abnormen Reifenzustandes wird der Transistor 44 leitend und erhöht den Zählstand des Zählers 52 um eine Einheit. Es ist festgestellt worden, daß das Zählen von ungefähr 150 Auftreten des abnormen Keifenzustandes ausreichend ist, um zwischen den

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Auswirkungen eines rauhen Straßenbelags und dem Unterdruck in einem Reifen zu unterscheiden» Das heißt, wenn der Zähler 52 zur Zählung von 9 Zuständen gesetzt ist, bevor er das Freigabesignal erzeugt und sich selbst rücksetzt, dann wird eine weitgehende Abwesenheit von Fehlsignalen aufgrund eines rauhen Straßenbelags erreicht« Die Zeitspanne zwischen aufeinanderfolgenden Freigabesignalen schwankt ersichtlich mit der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit und dem Umfang des Reifens» Für einige Kraftfahrzeuge werden bei einigen Geschwindigkeiten 150 Achsumdrehungen bei kürzeren Intervallen auftreten, als dies die behördlichen Bestimmungen (insbesondere der FCC) hinsichtlich der Periodizität von Radiosendungen erlauben» Um zu gewährleisten, daß die behördlichen Periodizitätsonforderungen zwiechen aufeinanderfolgenden Radioaus-Bendungszyklen erfüllt werden, hat sich die Anwendung eines Zählers als zufriedenstellend erwiesen, der bis zu 18 Zustände zählt»

Die Codiereinrichtung E erzeugt ein Codiersignal, um die Trägerfrequenz der Sendeeinrichtung F zu modulieren,= Bei der bevorzugten Ausführungsform liefert die Codiereinrichtung ein digital codiertes Signal« Im einzelnen besteht das digital codierte Signal aus einer Folge von Rochteckspannungen bzw. Rechtecksignalen bei regelmäßigen Intervallen Jeder Rechteckimpuls weist die gleiche Höhe auf, jedoch kann dessen Dauer schwanken« Zum Beispiel kann zur Anzeige eines Binärwertes "1" eine Rechteckspannung 3/^ des Intervalles zwischen auf-

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einanderfolgenden Rechteckspannungen ausfüllen, und zur Anwendung eines Binärwertes "0" kann die Rechteckspannung lediglich 1/4 des Intervalles ausfüllen. Ein geeigneter Codierer zur Erzeugung dieses digital codierten Signals ist in der US-Patentschrift 3 906 348 (Collin B. Willmott, ausgegeben am 16. September 1975) beschrieben. Ferner können auch andere Digitalcodes benutzt werden, etwa ein trinärer Code derjenigen Schaltungschips, die von National Semiconductor Corporation erzeugt werden.

Die Codiereinrichtung ist über das Regulatornetzwerk 46 mit dem Ladungsspeicherkondensator 34 verbunden. Die Codiereinrichtung ist so ausgelegt, daß sie Energie aus der Ladungsspeichereinrichtung schneller abzieht, als der Meßwertuinformer Energie nachliefert. Das heißt, Jedesmal, wenn die Transistoren 44 und 48 leitend gemacht werden, dann entlädt die Codiereinrichtung E das gespeicherte Potential auf einen vorgegebenen Pegel und erlaubt die Wiederholung des Ladungszyklus. Die Geschwindigkeit, mit welcher die Codiereinrichtung E und die Sendeeinrichtung F das auf dem Kondensator 34- gespeicherte elektrische Potential verbrauchen, bestimmt die Dauer jeder Hochfrequenzsignalaussendung. Durch zweckmäßige Auswahl der Geschwindigkeit, mit welcher die Codiereinrichtung E und der Hochfrequenzsender F Energie zienen, oder alternativ durch entsprechende Auswahl der Größe des Kondensators 3^ kann die Dauer jeder Hochfrequenzsignalaussendung so ausgewählt werden, daß sie die behördlichen Bestimmungen erfüllt.

BAD ORIGINAL

Zur Sendeeinrichtung F gehört eine Steuereinrichtung 60 zur Steuerung der Aussendungen der codierten Radio- bzw. Hochfrequenzsignale. Zur Steuereinrichtung 60 gehören ein UND-Gatter 62 und der Transistor 64. Ein Eingang des UND-Gatters 62 ist mit einer Zähleinrichtung 50 verknüpft, um von dieser ein Freigabesignal zu erhalten. Der andere Eingang des UND-Gatters 62 ist mit dem Ausgang der Codiereinrichtung E verbunden. Wann immer das Freigabesignal der Zähleinrichtung hohes Potential aufweist, und der Ausgang der Codiereinrichtung ebenfalls hohes Potential hat, dann tritt am Ausgang des UND-Gatters 62 ebenfalls hohes Potential auf. Auf diese Weise läßt das UND-Gatter 62 das digital codierte Signal aus der Codiereinrichtung E passieren, wann immer (jpr Zähler 52 den vorgegebenen Zählstand erreicht hat und die Zähleinrichtung 50 ein Freigabesignal erzeugt hat. Jedoch bis die Zähleinrichtung 50 den vorgegebenen Zählstand erreicht, blockiert das UND-Gatter 62 das Ausgangssignal der Codiereinrichtung. Das Ausgangssignal des UND-Gatters steuert den Transistor 64 und macht diesen entsprechend dem digital codierten Signal leitend bzw. nicht-leitend. Das Ausgangssignal des Transistors 64 steuert den Trägerfrequenzgenerator 66, so daß von der Sendeeinrichtung F ein digital moduliertes Hochfrequenzsignal erzeugt wird.

Bei der bevorzugten Ausführungsform besteht das codierte Signal aus einer Folge von Rechteckspannungen bzw. Rechtecksignaleno Jede Rechteckspannung hat im wesentlichen die

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gleiche Amplitude jedodi eine Breite aus einer Anzahl von Breiten. Sofern es sich "bei dem Code um einen binären Code handelt, haben die Rechteckspannungen lediglich eine von zwei verschiedenen Breiten; eine erste Breite entspricht dem Binärwert "1", und eine zweite Breite entspricht dem Binärwert "0". Die Anzahl der Rechteckspannungen in jedem codierten Signal bestimmt die Bitanzahl. Zum Beispiel besteht ein 8-Bit-Signal aus einer Folge von acht Rechteckspannungen.

Die Steuereinrichtung betätigt die Hochfrequenzsignal-Erzeugungseinrichtung, sobald diese sowohl das Freigabesignal aus dem Zwischenspeicher und eine Rechteckspannung aus der digitalen Codiereinrichtung erhält. Diese Steuereinrichtung betätigt die Hochfrequenzsignal-ErzeugunRseinrichtung für kurze Perioden, wobei jede Periode eine Dauer aufweist, die von der Breite des entsprechenden Rechteckimpulses festgelegt ist. Das heißt, ein 8-Bit-Binärcode wird in Form von acht getrennten, kurzen Perioden der Trägerfrequenz übertragen, wobei jede Periode eine Dauer aufweist, welche für den Binärwert "0" oder "1" bezeichnend ist.

Die von jeder der Telemetrie-Einrichtungen A erzeugten Hochfrequenzsignale werden von der Empfangseinrichtung B empfangen. Die Hochfrequenzsignal-Empfangseinrichtung G kann beispielsweise ein Ajnplitudenmodulations-öuperregenerativ-Empfänger sein. Des empfangene Hochfrequenzsignal kann von einem Verstärker 80 verstärkt werden, bevor das Signal einer Decodier-Einrichtung H zugeführt wird. Die Decodiereinrichtung H

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decodiert das codierte Modulierungssignal des von dem Hochfrequenzsignalempf anger G empfangenen Hochfrequenzsignalis. Eine zu der in der US-Patentschrift 3 906 3^8 beschriebenen Codiereinrichtung passende Decodiereinrichtung ist ebenfalls in dieser Patentschrift beschrieben,. In gleicher Weise vertreibt die National Semiconductor Corporation passende Trinärcode-Decodierchips zu ihren Codierchips» Sobald die Decodiereinrichtung H den entsprechenden Code erkannt hat, betätigt sie die Anzeigeeinrichtung I» Die Anzeigeeinrichtung I kann aus einer Treiberschaltung 82 und einer akkustischen oder optischen Anzeige bestehen= Zum Beispiel kann mit der Treiberschaltung ein elektro-akkustischer Meßwertumformer 84 verburidon sein, etwa eines der elektrischen Mikroplüttchen, das bereits oben in Verbindung mit dem Meßwertumformer beschrieben worden ist» Auf diese Weise wird immer dann, wenn eine der Telemetrie-Einrichtungen einen abnormen Reifenzustand meldet, ein akkustisches Signal erzeugte

Sofern die Codiereinrichtung jeder Telemetrie-Einrichtung einen bestimmten Code aufweist, dann kann die Decodiereinrichtung H eine gleiche Anzahl von Decodierern aufweisen,. Jeder Decodierer gibt eine der Treiberschaltungen 84,86 oder 88 frei» Mit jeder Treiberschaltung ist eine optische Anzeige verbunden, etwa eine Glühbirne 9^, 96 oder 98_O Die Treiberschaltungen 84, 86 und 88 können ferner Halte- oder Verzögerungsschaltungen aufweisen, so daß die diesen Treiberschaltungen zugeordneten Glühbirnen fortlaufend leuchtend

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bleiben, obwohl die Hochfrequenzsignal-Empfangseinrichtung G das Signal über die erfaßten abnormen Reifenzustände lediglich immitierend erhält. Weiterhin kann die Anzeigeeinrichtung sowohl akkustische wie optische Anzeigen aufweisen, etwa ein akkustisches Signal von relativ kurzer Dauer, wenn irgendein abnormer Zustand zum erstenmal erfaßt wird, und ferner optische Anzeigen, welche sowohl den abnormen Zustand und dessen Quelle anzeigen.

Mt Fig. 5 ist eine alternative Ausführungsform der TeIemetrie-Einrichtung A dargestellt. In Fig. 3 sind der Ausführungsform nach Fig. 2 entsprechende Teile mit gleichen, mit einem Strich (') versehenen Bezugsziffern gekennzeichnet. Der Zwischenspeicher nach Fig. 3 empfängt die Impulse von dem Meßwertumformer C und führt diese einem Gleichrichter 30' zu, um die Impulse in Impulse einer einzigen Polarität umzuwandeln. Diese Impulse einer einzigen Polarität werden einer Ladungsspeichereinrichtung 32' zugeführt, zu der ein Ladungsspeicherkondensator 34-' und eine Schwellenwerterfassungseinrichtung 36' gehören. Mit jedem Impuls aus dem Gleichrichter 30' wird das elektrische Potential gespeichert. Wenn das Potential auf dem Kondensator 34·· den vorgegebenen Schwellenpegel erreicht, wie dieser durch die Durchbruchsspannung der Diode 38' festgelegt ist, wird der Kondensator 34·' mit einer Zähleinrichtung 50' verbunden. Nachdem der Schwellenpegel erreicht ist, dient die Ladungsspeichereinrichtung 32' als . Energiequelle für die Zähleinrichtung.

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Jeder Impuls aus dem Meßwertumformer wird auch einem Schmitt-Trigger 100 zugeführt. Wann immer der Meßwertumformerimpuls eine ausreichende Amplitude aufweist, erzeugt der Schmitt-Trigger einen Ausgangsimpuls von feststehender Amplitude und Dauer. Der Ausgangsimpuls des Schmitt-Triggers wird einem Zähler 102 zugeführt, welcher die Anzahl von Impulsen vorgegebener Amplitude zählt, die von dem Meßwertumformer erzeugt worden sind. Wenn die Ladungsspeichei"einrichtung 32' den vorgegebenen Pegel erreicht hat, um Energie an die Zähleinrichtung 50' zu liefern, dann erhöht der Zähler 102 seinen Zählstand mit jedem Impuls von dem Schmitt-Trigger 100. Sofern dieser Zähler eine vorgegebene Anzahl von Zählereignissen erreicht hat, dann triggert er eine Festkörperschalteinrichtung 5^¹* Die Schalteinrichtung 54·' weist ein Flip-Flop 104- und einen Transistor 106 auf.

Wenn die Festkörperschalteinrichtung 54-' getriggert wird, dann verbindet der Transistor 106 die Ladungsspeichereinrichtung mit der Codiereinrichtung E, um diese freizugeben. Wenn der Transistor 106 die Codiereinrichtung E mit Energie versorgt, dann beginnt diese Codiereinrichtung das digital codierte Signal zu erzeugen. Der Auegang der Codiereinrichtung E ist mit einer Rücksetzeinrichtung 56' verbunden. Zu der Rücksetzeinrichtung gehört ein Zähler 110 zum Zählen der Rechteckimpulse aus der digitalen Codiereinrichtung E. Wenn der Zähler 110 einen vorgewählten

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Zählstand erreicht hat, dann setzt er den Zähler 102 und das Flip-Flop 104 zurück. Der vorgegebene Zählstand des Zählers 110 ist durch die Anzahl von Bits in Jedem Decodiersignal und durch die Häufigkeitsanzahl festgelegt, mit der jedes Codiersignal ausgesendet wird. Sofern z.B. ein 8-Bit-Signal 10-mal ausgesendet wird, dann hat die vorgegebene Anzahl den Wert 80. Der Rücksetzzähler 110 setzt das Flip-Flop 104 wiederum jedes Mal dann zurück, wenn der Zähler 102 diese vorgegebene Anzahl erreicht hat.

Zusätzlich zur Freigabe der Codiereinrichtung E bewirkt der Transistor 106 auch die Freigabe der Sendeeinrichtung F. Zur Sendeeinrichtung F gehört eine Steuereinrichtung 60', welche das Freigabesignal vom Transistor 106 und das Modulierungssignal von der Codiereinrichtung E empfängt. Zur Steuereinrichtung 60* gehört ein Transistor 64', welcher den Hochfrequenzsignalgenerator 66' mit dem digital codierten Signal von der Codiereinrichtung E steuert, um das digital modulierte Hochfrequenzsignal zu erzeugen.

Wenn ein Unterdruckzustand des Reifens erfaßt wird, dann stößt das mechanische Glied 12 bei jeder Achsumdrehung am unteren Punkt an der Reifeninnenfläche an. Dies erzeugt wiederum eine Folge von Ausgangsimpulsen des piezoelektrischen Kristalls. Diese Meßwertumformerimpulse werden von dem Zwischenspeicher aufgenommen und zur Aufladung der La-

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dungsspeichereinrichtung 32' verwendet. Wenn die Ladungsspeichereinrichtung 32' einen vorgegebenen Potentialpegel erreicht, dann wird den Zählern 102 und 110 und dem Flip-Flop 104 Energie zugeführt. Zusätzliche Impulse aus dem Meßwertumformer setzen die Aufladung der Ladungsspeichereinrichtung fort und werden vom Zähler 102 gezählt. Wenn die vorgegebene Anzahl von Zählungen erreicht ist, dann liefert die Festkörperschalteinrichtung 5^' ein Freigabesignal und setzt den Zähler 110 zurück. Das Freigabesignal wird der Codiereinrichtung E und der Sendeeinrichtung F zugeführt. Mit der Freigabe beginnt die Codiereinrichtung E eine Folge von Digitalimpulsen zu erzeugen, um das codierte Signal bereitzustellen, das zur Modulierung der Trägerfrequenz benutzt wird. Die Digitalimpulse von der Codiereinrichtung E werden von dem Rücksetzzähler 110 gezählt, bis dieser eine vorgegebene Anzahl von Zählungen erreicht. Daraufhin werden der Zähler 102 und des Flip-Flop 104 zurückgesetzt. Dies macht wiederum den Transistor 106 nicht-leitend, was die Tätigkeit der Codiereinrichtung E und der Sendeeinrichtung F anhält. Der Zähler 102 beginnt wiederum mit der Zählung der Impulse aus der Transistoreinrichtung C, und der Zyklus wird wiederholt.

Die Erfindung ist mit Bezugnahme auf die bevorzugte Ausführungsform beschrieben worden. Ersichtlich können von Fachleuten Modifizierungen und Abänderungen durchgeführt werden. Es ist beabsichtigt, alle diese Modifizierungen und Abände-

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rungen zu erfassen, soweit sie sich unter die Pat entansprüche gemäß der Erfindung oder deren Äquivalente subsummieren lassen.

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GOULD INC. 28. April 1980

10 Gould Center, GD-25

Rolling Meadows, Illinois 60008,
U. S. A. .

Niedrigreifen - Warnsystem

Zusammenfassung:

Gegenstand der Erfindung ist ein abnorme Reifenzustände anzeigendes System, das eine an jeder Kraftfahrzeugachse befestigte Telemetrie-Einheit sowie einen zentralen Empfänger aufweist. Jede Telemetrie-Einheit weist einen piezoelektrischen Meßwertumformer auf, welcher bei jeder Achs-Umdrehung verformt wird, wenn das Reifenprofil zu niedrig ist. Die Verformung des Meßwertumformers erzeugt einen elektrischen Impuls. Die Meßwertumformerimpulse werden auf einem Ladungsspeicherkondensator gesammelt, bis ein Schwel-

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lenpegel erreicht ist. Ein Schwellenpegeldetektor macht einen mit dem Kondensator verbundenen Transistor leitend, wenn der Schwellenpegel überschritten wird. Im leitenden >. Zustand liefert dieser Transistor Energie an einen Zähler, einen Codierer und an einen Sender. Der Zähler zählt die Anzahl der Häufigkeiten, wo der Transistor leitend geworden ist, und erzeugt ein Freigabesignal, wenn eine vorgegebene Anzahl gezählt worden ist. Das Fmgabesignal gibt den Sender frei, damit dieser ein Codiersignal aus dem Codierer empfängt und daraufhin ein hochfrequentes Trägersignal mit dem Codiersignal moduliert. Der zentrale Empfänger empfängt die modulierten Hochfrequenzsignale von jeder Telemetrie-Einheit. Der zentrale Empfänger erzeugt Angaben über das Auftreten des abnormen Reifenprofils an einer oder mehreren Achsen. Der Zähler begrenzt den Sender dahingehend, daß dieser lediglich nach einer ausreichenden Anzahl von Erfassungen sendet, so daß sichergestellt ist, daß die erfaßten Zustände auf einem zu geringen Reifenprofil beruhen und nicht auf einem rauhen Straßenbelag oder von außen kommenden Signalen. Ferner erlaubt der Zähler die Hochfrequenzsignalaussendungen lediglich nach einer ausreichenden Anzahl von Achsumdrehungen, um die behördlichen Anforderungen, insbesondere die Anforderungen der Federal Communications Commission der Vereinigten Staaten von Amerika, hinsichtlich der Periodizität von Aussendungen zu erfüllen.

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Leerseite

Claims

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TISCHER · KERN & BREHM

Albert-Rosshauptor-Strasse 65 D 8000 München 70 Telefon (089) 7605520 Telex 05-212284 patsd Telegramme Kernpalont München

GOULD INC. 28. April 1980

10 Gould Center, GD-25

Rolling Meadows, Illinois 60008
U. S. A.

Niedrigreifen-Warnsystem

Patentansprüche:

1.y Vorrichtung zur Überwachung des Reifenprofils, mit wenigstens einer benachbart zu einem (Druckluft)-Reifen eines Kraftfahrzeugs angebrachten Telemetrie-Einrichtung,

dadurch gekennzeichnet, daß
die Telemetrie-Einrichtung aufweist:

einen Meßwertumformer zur Erfassung eines abnormen Reifenprofils und zur Erzeugung elektrischer Impulse auf das erfaßte abnorme Profil hin;

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einen mit dem Meßwertumformer verknüpften Zwischenspeicher zur Speicherung dieser Meßwertumformerimpulse, der seinerseits eine Zähleinrichtung zur Zählung von Angaben bezüglich der Anzahl der empfangenen Meßwertumformerimpulse aufweist, welche Zähleinrichtung ihrerseits nach Zählung einer vorgegebenen Anzahl ein Freigabesignal verursacht; eine Codiereinrichtung zur Erzeugung eines Modulierungssignals;

eine Sendeeinrichtung zum Aussenden modulierter Hochfrequenzsignale, die mit der Codiereinrichtung verknüpft ist, um das Modulierungssignal zur Erzeugung modulierter Hochfrequenzsignale zu empfangen,

wobei die Sendeeinrichtung von dem Freigabesignal freigegeben wird, wozu die Sendeeinrichtung mit dem Zwischenspeicher verknüpft ist, um das Freigabesignal zu empfangen, so daß die Sendeeinrichtung ein moduliertes Hochfrequenzsignal übermittelt, wenn die Zähleinrichtung die vorgegebene Anzahl gezählt hat.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß

der Zwischenspeicher zusätzlich eine Ladungsspeichereinrichtung aufweist, um die Ladung jedes Meßwertumformerimpulses zu speichern,

wobei die Ladungsspeichereinrichtung mit der Zähleinrichtung sowie mit der Codiereinrichtung verknüpft ist, um die letztere mit elektrischer .Energie zu versorgen.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß

die Ladungsspeichereinrichtung weiterhin einen Schwellenwertdetektor aufweist, um den Zustand zu abfassen, wenn die gespeicherte Ladung in dieser Ladungsspeichereinrichtung eine vorgegebene Amplitude erreicht;

wobei die Zähleinrichtung mit diesem Schwellenwert verknüpft ist, um die Anzahl der Zustände zu zählen, wo die Ladungsspeichereinrichtung die vorgegebene Amplitude erreicht,

so daß die Zähleinrichtung indirekte Angaben über die vom Zwischenspeicher empfangenen Meßwertumformerimpulse zählt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis '3i dadurch gekennzeichnet, daß

die Sendeeinrichtung eine Einrichtung zur Erzeugung einer Trägerfrequenz sowie eine Steuereinrichtung aufweist, welche den Durchgang des Modulierungssignales von der Codiereinrichtung zu der Trägerfrequenzerzeugungseinrichtung zuläßt oder unterbricht; und

die Steuereinrichtung mit dem Zwischenspeicher verknüpft ist, um von dem i'reipabesi^nnl freigegeben zu werden, so daß das Freigabeaignal die Sendeeinrichtung zur Übermittlung der modulierten Hochfrequenzsignale freigibt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß

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die Ledungsspeichereinrichtung einen. Ladungsspeicherkondensator aufweist, auf welchem die Ladung gespeichert wird; und ferner einen Schwellenwertdetektor, um festzustellen,ob die Ladung auf dem Kondensator einen vorgegebenen Schwellenpegel übersteigt;

wobei die Zähleinrichtung mit dem Schwellenwertdetektor verknüpft ist, um von dem Kondensator Energie zu empfangen, nachdem der Schwellenpegel überschritten ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5»
dadurch gekennzeichnet _r daß

zusätzlich eine von dem Schwellenwertdetektor gesteuerte Festkörperschalteinrichtung vorhanden ist, die leitend wird, wenn der vorgegebene Schwellenpegel überschritten wird und solange leitend bleibt, bis der Kondensator weitgehend entladen ist;

wobei die Zähleinrichtung und die Codiereinrichtung ihre Betriebsenergie von dem Kondensator über diese Festkörperschalteinrichtung empfangen, wobei die Betätigung der Zähleinrichtung und der Codiereinrichtung den Kondensator entladen,

wobei die Zähleinrichtung die Anzahl der Zustände zählt, wo die Schalteinrichtung leitend wird.

7· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß

eine Empfangseinrichtung für die von der Telemetrie-Ein-

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richtung übermittelten Hochfrequenzsignale vorhanden ist, welche Empfangseinrichtung eine Anzeigeeinrichtung zur Lieferung von Angaben über das von der Telemetrie-Einrichtung überwachte Reifenprofil aufweist.

80 Vorrichtung nach Anspruch 7»
dadurch gekennzeichnet, daß

mehrere Telemetrie-Einrichtungen vorhanden sind, wobei jede Telemetrie-Einrichtung benachbart zu einem der Kraftfahrzeugreifen angebracht ist; und

wobei die Anzeigeeinrichtung zumindest teilweise benachbart zum Armaturenbrett des Kraftfahrzeugs angeordnet ist.

9° Vorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß

die Codiereinrichtung jeder Telemetrie-Einrichtung jeweils oin bestimmtes Modulierungssignal erzeugt; die Empfangseinrichtung eine Decodiereinrichtung zur Erkennung jedes bestimmten Modulierungssignals aufweist; und die Anzeigeeinrichtung zur Lieferung von Angaben darüber ausgerüstet ist, welche der Telemetrie-Einrichtungen das jeweilige Hochfrequenzsignal übermittelt hat.

10 ο Vorrichtung nach Anspruch 9»

dedurch gekennzeichnet, daß

jede der Codiereinrichtungen eine digitale Codiereinrichtung aufweist; und

die Decodiereinrichtung jedes dieser digital codierten Sig-

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nale decodiert.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis.10, ' dadurch Rekennzeichnet, daß .

der Meßwertumformer an der Kraftfahrzeugachse innerhalb, des Reifens angebracht werden kann; dieser Meßwertumformer ein piezoelektrisches Kristallplättchen aufweist;

ein mechanisches Glied benachbart zu diesem piezoelektrischen Kristallplättchen und der Innenfläche des Reifens angebracht, ist*, ..

welches mechanische Glied solche Abmessungen aufweist, daß es von der Reifeninnenfläche angestoßen wird, wenn das Reifenprofil abnorm niedrig ist; und das mechanische Glied bei einem solchen Anstoß das piezoelektrische Kristallplättchen verformt, so daß dieses piezoelektrische Kristallplättchen jedesmal einen der Meßwertumformerimpulse erzeugt, wenn das mechanische Glied angestoßen wird.

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