DE3150864C2

DE3150864C2 - Abfrageeinrichtung zur Fernüberwachung des Luftdruckes eines Fahrzeugreifens

Info

Publication number: DE3150864C2
Application number: DE3150864A
Authority: DE
Inventors: Harry James 60187 Wheaton Ill. Venema
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1980-12-22
Filing date: 1981-12-22
Publication date: 1986-05-28
Also published as: BR8108335A; SE8107388L; IT1195238B; DE3150864A1; SE452578B; US4363020A; CA1174324A; JPS57126704A; FR2497948B1; FR2497948A1; IT8125629A0; AU7862781A; AU547313B2

Abstract

Der Luftdruck eines Reifens wird dadurch überwacht, daß ein elektromagnetisches Anfragesignal (ein hochfrequentes Signal) vom Fahrzeug an ein passives Antwortgerät abgegeben wird, das am Rad (an welchem der Reifen montiert ist), befestigt ist und das mit dem Luftdruck im Reifen kommuniziert. Bei normalem Luftdruck sind eine Halbleiterdiode und eine Antenne im Antwortgerät gegen Strahlung abgeschirmt und sprechen daher nicht auf das empfangene Abfragesignal an. Bei anormalem Luftdruck bleibt die Antenne nicht abgeschirmt und ist dem vom Geber abgestrahlten Abfragesignal ausgesetzt, worauf die Diode auf das empfangene Signal anspricht und ein Antwortsignal erzeugt, das von der Antenne neu abgestrahlt wird und auch die zweite Harmonische des Abfragesignals enthält. Ein auf die zweite Harmonische abgestimmter Empfänger erzeugt aus dem Antwortsignal eine Anzeige (vorzugsweise auf dem Armaturenbrett des Fahrzeugs), daß der gemessene Reifenluftdruck anormal ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Abfrageeinrichtung zur Fernüberwachung des Luftdrucks eines auf einem Fahrzeugrad montierten Reifens gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung.

Eine Abfrageeinrichtung dieser Gattung ist aus der DE-AS 24 61 212 bekannt. Bei dieser Abfrageeinrichtung dient als »Antenne« ein ausdehnbares Teil in Form eines Balges, dessen Falten mit einem magnetisierten Material beschichtet sind. Dieses magnetisierte Material hat den Zweck, das vom Geber ausgesandte Signal zu

ίο stören und damit eine Änderung des Signalpegels hervorzurufen. Die aus einem metallischen Material bestehende Abschirmung ist am Gehäuse befestigt, während das als Antenne dienende balgenartige Teil gegenüber der Abschirmung verschiebbar ist. Aufgrund dieser Ausgestaltung der Antenne und Abschirmung ergibt sich keine sonderlich hohe Ansprechgenauigkeit. Auch besteht die Gefahr, daß das balgartige Teil insbesondere auf kleinere Druckschwankungen nicht oder nur unzureichend reagiert. Die Verwendung eines mit Metall beschichteten Balges erfordert einen entsprechenden Herstellungsaufwand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abfrageeinrichtung der eingangs angegebenen Gattung so weiterzubilden, daß bei möglichst geringem konstruktivem Aufwand die Ansprechgenauigkeit und die Funktionssicherheit erhöht werden.

Diese Aufgabe wird bei einer Abfrageeinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung erfindungsgemäß gelöst durch die im Kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Aus der DE-OS 23 51 221 ist bereits eine Abfrageeinrichtung bekannt, bei der eine Stellvorrichtung für eine Abschirmung von einem Fühler gesteuert wird.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Abfrageeinrichtung zeichnet sich durch Einfachheit und entsprechend hohe Wirtschaftlichkeit aus, da das gesamte Antwortgerät mit Antenne lediglich aus einem Metalldraht und einer Halbleiterdiode besteht. Ansprechgenauigkeit und Funktionssicherheit sind hoch, da der an der Halbleiterdiode angeschlossene metallische Draht eine echte Antenne bildet und da sich durch die Verschiebung der Abschirmung eine definierte Signalstellung der Antenne herbeiführen läßt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Anhand der Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung der elektrisehen Bauteile einer Abfrageeinrichtung;

F i g. 2, 3, und 4 jeweils Querschnitte des Antwortgerätes der Abfrageeinrichtung unter verschiedenen Luftdruckbedingungen, wobei Fig. 2 das Antwortgerät bei normalem Luftdruck, F i g. 3 bei unternormalem und F i g. 4 bei übernormalem Luftdruck zeigt.

Zunächst sei der Aufbau des Antwortgeräts der F i g. 2,3 und 4 erläutert Der zylinderförmige Sockel 10 des Antwortgeräts (vorzugsweise aus Metall bestehend) kann durch eine öffnung in der Radfelge eingeführt und so befestigt werden, daß der Sockel 10 innerhalb der durch den Reifen und die Felge gebildeten Luftkammer in einer Position angeordnet ist, in der erden Reifenluftdruck messen kann. Stattdessen kann das Antwortgerät so dimensioniert werden, daß sich Antwortgerät mittels eines Innengewindes 10a mit dem Außengewinde eines herkömmlichen Ventilschafts am Reifen verschrauben läßt. Das Antwortgerät könnte selbst in die Seitenwand des Reifens eingebaut werden. Es funktioniert richtig,

gleich ob der Reifen stationär ist oder sich schnell dreht.

Ein an einem Metallbalgen 12 befestigter Stöpsel 11 wird in Abhängigkeit vom Solldruckbereich für den zu überwachenden Reifen eingestellt. Beispielsweise sei angenommen, daß das gezeigte Antwortgerät durch Einstellung des Stöpsels 11 auf einen Sollreifendruck von 2,25 ± 0,14 kp/cm² kalibriert ist. Damit weist der Sollbereich eine Breite von 0,28 kp/cm² auf. Liegt der Druck in diesem Bereich, dann wird der Luftdruck im Balgen 12 und damit am Unterteil 15a eines Schafts 15 durch eine Spiralfeder 16 ausgeglichen, wobei sich der Schaft 15 in der in F i g. 2 gezeigten Stellung befindet. In dieser Sollage des Schaftes 15 liegt ein kugelförmiger Teil 156 in einer öffnung 18a einer aus einem geeigneten elastischen Werkstoff wie Gummi bestehenden Spannvorrichtung 18. Der Bodenabschnitt 18b der Spannvorrichtung 18 ist am Sockel 10 befestigt. Die Öffnung 18a ist normalerweise erheblich kleiner als der kugelförmige Teil 15Z>, so daß in der in F i g. ? gezeigten Stellung des Schaftes 15 die Kugel i5b, die massiv sein kann, den Oberteil 18c der Spannvorrichtung radial nach außen gegen den Druck einer tellerförmigen Feder 19 drückt. Wenn der Oberteil 18c nach F i g. 2 gespreizt ist, wird eine zylinderförmige elektromagnetische Abschirmung 21 durch den oberen Teil 18c relativ hochgehalten und kann nicht gegen den Druck einer Schraubenfeder 22 abgesenkt werden.

Der Schaft 15 weist einen kugelförmigen Abschnitt 15c auf, der aus Glas gefertigt sein kann und eine Halbleiterdiode 24 des Antwortgerätes festhält und trägt. Metallische Leiter 24a und 24b sind an die Anode und Kathode der Diode 24 angeschlossen und dienen normalerweise als Antennen zum Empfang und zur Wiederabstrahlung von Signalen. Der Leiter 24b ist jedoch stets gegen Strahlung abgeschirmt, so daß er für den Empfang und die Wiederabstrahlung außer acht gelassen werden kann. Der Leiter 24a dagegen dient als Antenne für die Diode 24 und ist daher vorzugsweise aus einem starren, selbsttragenden Metall mit einem entsprechenden Querschnitt geformt.

Aus der Stellung der Abschirmung 21 und des Schaftes 15 in F i g. 2 geht hervor, daß die Diode 24 und die Antenne 24a vollkommen gegen Strahlung geschütz', sind. Wenn somit das Antwortgerät bei normalem Reifenluftdruck abgefragt wird, wird die Diode nicht angesteuert, und sie spricht nicht an.

Es sei nun angenommen, daß der Reifenluftdruck vom Normaldruck von 2,25 kp/cm² auf beispielsweise 1,97 kp/cm² abfalle. Unter diesen Umständen drückt die Feder 16 den Abschnitt 15a des Schaftes nach unten, um ein neues Gleichgewicht zwischen ihr und dem niedrigeren Luftdruck im Balgen 12 zu schaffen (Fig. 3). Der kugelförmige Abschnitt i5b wird daher nach unten von der Öffnung 18a abgezogen, worauf die tellerförmige Feder 19 den Oberteil cder Spannvorrichtung 18 radial nach innen drückt, so daß sein kreisförmiger Querschnitt kleiner ist als der kreisförmige Innenquerschnitt der Abschirmung 21. Daher drückt die Feder 22 die Abschirmung 21 nach unten, bis deren Oberlippe 21a mit einer Kappe 26 in Eingriff kommt, die in die Oberseite des Sockels 10 eingeschraubt ist. Wenn die Abschirmung 21 in den Sockel 10 (F i g. 3) teleskopisch eingefahren ist, ragt die Antenne 24a durch die öffnung 216 heraus und ist der einfallenden Strahlung ausgesetzt.

Bei'dem in F i g. 4 gezeigten Zustand des Antwortgerätes ist angenommen, daß der Reifenluftdruck über dem Normalbereich von 2,11— 2,39 kp/cm² liegt. Beispielsweise sei angenommen, daß der Luftdruck 2.60 kp/ cm² beträgt. Daher wird der Abschnitt 15a bis zum neuen Gleichgewichtspunkt nach oben gedrückt, wodurch der kugelförmige Abschnitt 156 über der Spannvorrichtung 18 liegt, die durch die Feder 19 zusammengedrückt wird, wodurch die Abschirmung 21 in ihre eingefahrene Stellung zurückfallen kann. In diesem Hochdruckzustand liegt die Antenne 24a noch mehr der Strahlung offen als unter den Unterdruckbedingungen der F i g. 3.

ίο Während die Abschirmung 21 beim dargestellten Ausführungsbeispie! bewegt wird, wenn der Reifenluftdruck unter den Sollwen abfällt oder über ihn ansteigt. kann sie stets arretiert und nur die Antenne beweglich angeordnet sein.

Fig. 1 zeigt einen Geber und Empfänger zum Abfragen tier Zustände des Antwortgerätes der F i g. 2. 3 und 4. Natürlich ist diese Schaltung im Fahrzeug angeordnet, dessen Reifenluftdruck überwacht wird. In F i g. 1 wird ein von einem Oszillator 31 erzeugtes Signal von 40 Hz durch einen Teiler 32 herabgeteilt, um ein Modulationssignal von 10 Hz für eine Modulator-Steuerstufe

34 zu ergeben, deren Auigangssignal eine Gunn-Diode

35 ansteuert. Der Hohlraum 36 ist vorzugsweise auf 10,525GHz oder 10.525 χ lO'Hz abgestimmt. Daher besteht das Signal aus einem Träger mit einer Frequenz von 10,525 GHz mit Seitenbändern von ± 10 Hz. Liegt der Reifenluftdruck über oder unter dem Sollbereich, so fährt die Antenne 24a aus der Öffnung 216 heraus und ist der elektromagnetischen Strahlung ausgesetzt, die von der Geberantenne abgestrahlt wird. Wie allgemein bekannt ist, spricht eine Diode auf eine solche einfallende Strahlung an, wobei sie zur Wiederabstrahlung von ihren Leitungen eine Reihe von Signalkomponenten erzeugt, deren Frequenzen von den empfangenen Signalen abhängen. Unter den von der Diode 24 (die vorzugsweise eine Schottky-Diode ist) abgestrahlten Signalen befinden sich Singnale der zweiten Harmonischen der vom Geber abgestrahlten Signale. Diese Signale mit der zweiten Harmonischen (21.05 GHz ± 20 Hz) werden von der Empfangsantenne ausgefiltert. Daher ist der Hohlraum 37 auf 21,05 GHz abgestimmt. Die Diode 38. die ebenfalls eine Schottky-Diode sein kann, dient als Mischdiode für die drei empfangenen Signale von 21,05GHz. 21,0JiGHz + 20 Hz und

21,05 GHz — 20 Hz. Daher erzeugt die Mischdiode 38 ein Schwebungssignal von 40 Hz, wenn die Antenne 24a ausgefahren ist, damit die Diode 24 auf die vom Geber empfangene Strahlung ansprechen kann. Das Anliegen des Schwebungssignals von 40 Hz wird durch einen Synchrondetektor 41 abgegriffen, der ein Ausgangssignal zur Beaufschlagung eines Anzeigegerätes 42 erzeugt, wobei eine Sichtanzeige am Armaturenbrett des Fahrzeuges dem Fahrer meldet, daß der Reifenluftdruck anormal ist. Obwohl nicht gezeigt, kann ein Vorverstär- ' ker in Verbindung mit einer Mischdiode unter Verwendung eines Vorspannungssignals verwendet werden, um das von der Diode 24 kommende Signal zu verstärken.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Abfrageeinrichtung zur Fernüberwachung des Luftdrucks eines auf einem Fahrzeugrad montierten Reifens, mit einem am Fahrzeugrad befestigten, eine Antenne aufweisenden Antwortgerät, einem Fühler zum Erfassen des Reifenluftdrucks, einer elektromagnetischen Abschirmung für die Antenne, wobei die Antenne und die Abschirmung in Abhängigkeit vom Fühler relativ zueinander so verstellbar sind, daß die Abschirmung die Antenne abschirmend umgibt, wenn der Reifenluftdruck innerhalb eines vorgegebenen Bereiches liegt, und die Antenne aus der Abschirmung vorsteht, wenn der Reifenluftdruck außerhalb des vorgegebenen Bereiches liegt, einem Fahrzeug angeordneten Geber, der elektromagnetische Strahlung an das Antwortgerät überträgt, das über die Antenne ein Antwortsignal abgibt, falls die Antenne aus der Abschirmung vorsteht, und einem im Fahrzeug angeordneten Empfänger, der bei Empfang eines Antwortsignales ein Ausgangssignal an ein Anzeigegerät abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß das Antwortgerät eine Halbleiterdiode (24) aufweist, daß die Antenne von einem relativ starren, selbsttragenden, metallischen Leiter (24a) gebildet wird, der unmittelbar an der Anode oder Kathode der Halbleiterdiode (24) angeschlossen ist. und daß die Abschirmung (21) durch eine vom Fühler (11, 12) gesteuerte Verstellvorrichtung (15, 16, 18, 19, 22) gegenüber dem metallischen Leiter (24a) verschiebbar ist.

2. Abfrageeinrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Strahlung ein hochfrequentes Signal mit einem amplitudenmodulierten Träger einer vorbestimmten Frequenz ist und daß das Antwortsignal einen amplitudenmodulierten Träger einer Frequenz aufweist, die ein Vielfaches der vorbestimmten Frequenz ist.

3. Abfrageeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Antwortsignal die zweite Harmonische des amplitudenmodulierten hochfrequenten Signales ist und der Empfänger auf Modulationskomponenten des Antwortsignales anspricht.

4. Abfrageeinrichtung nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger einer Mischdiode (38) für die Modulationskomponenten des Antwortsignals zur Erzeugung eines Schwebungssignales einer vorgegebenen Frequenz sowie einen Synchrondetektor (41) aufweist, der das Vorhandensein des Schwebungssignales feststellt, und daß das Anzeigegerät (42) in Abhängigkeit von dem Ausgang des Synchrondetektors (41) zur Erzeugung einer visuellen Anzeige am Armaturenbrett steuerbar ist.

5. Abfrageeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung (21) die Halbleiterdiode (24) unabhängig von der Größe des Reifenluftdruckes stets gegen Strahlung abschirmt.

6. Abfrageeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Geber eine Gunn-Diode (35) aufweist und die Halbleiterdiode (24) eine Schottky-Diode ist.