DE3324041A1 - Vorrichtung zum messen eines parameters in einem radmontierten reifen, insbesondere bei einem kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Dipl.-Phys. Buse Dipl.-Phys. Mentzet Dipl.-Ing. Ludewig

[ι. Patentanwälte

^ Unterdörnen 114 Po₅tfoch 200210

66OO Wuppertal

Tel. 5570 22/23/24 Telex 8 591

Kennwort: "Reifenüberwachung¹¹

Precision Mecanique Labinal,

5, avenue Newton, F-78390 BOIS-D¹ARCY,

Frankreich

Vorrichtung zum Messen eines Parameters in einem radmontierten Reifen, insbesondere bei einem Kraftfahrzeug.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung eines Meßparameters, wie etwa der im Inneren eines radmontierten Reifens herrschende Druck und/oder die Temperatur, wobei diese Vorrichtung insbesondere anwendbar ist zur Messung des im Innern eines auf einem oder mehreren Rädern montierten .Kraftfahrzeugreifens herrschenden Drucks oder der Temperatur, beispielsweise bei einem Personen- oder Lastkraftwagen.

Es sind bereits verschiedene Vorrichtungen vorgeschlagen worden, die dazu dienen sollen, den Meßwert eines Parameters wie etwa des Drucks im Zusammenhang mit einem Drehelement oder einem Rad zu ermitteln.

Die meisten dieser Vorrichtungen können jedoch nur eine Angabe vermitteln, die auf einen ganz bestimmten Wert des betreffenden Parameters bei Schließen eines elektrisehen Kontakts begrenzt ist und wobei das Ablesen der betreffenden Information bei jeder Radumdrehung zum Zeitpunkt der winkelbezogenen Koinzidenz zwischen dem radgetragenen Element und einem entsprechenden ortsfesten Element erfolgt. Diese Vorrichtungen sind in der Anwendung - außer durch die Tatsache, daß die Messung nicht über einen größeren Anzeigebereich durchgeführt werden kann - auch dadurch begrenzt, daß sie beim Anhalten des

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betreffenden Drehelements in einer zufällig gegebenen Lage weder die Messung vornehmen noch eine Messung, wäre sie vorgenommen worden, übermitteln können. Derartige, auf eine elektromagnetische Kopplung zwischen radgetragenem und ortsfestem Element angewiesene Vorrichtungen sind zudem nicht gut für den gängigen Kraftfahrzeugsektor geeignet, da bei ihnen sowohl auf dem Rad wie auch in Bezug zum Rad auf einem nicht drehbar am Fahrzeug befindlichen Teil bestimmte elektromagnetische Bauteile vorhanden sein müssen, die mit den Anforderungen der Praxis hinsichtlich Einfachheit und Widerstandsfähigkeit der Konstruktion beim Teileaustausch oder dem Ausbau durch hiermit wenig vertrautem Personal oder dem Benutzer nicht vereinbar sind.

Es ist ebenfalls bereits vorgeschlagen worden, auf einem mit einem Reifen versehenen Rad einen Funksender anzubringen, der mit einem auf einem nichtdrehenden Fahrzeugteil vorgesehenen Empfänger zusammenwirkt. Derartige Vorrichtungen können evtl. zweckentsprechend auch beim Anhalten des Rads in einer Zufallslage funktionieren. Deren allgemeine Anwendung steht aber der Umstand im Weg, daß bestehende gesetzliche Bestimmungen die Überlastung der Wellenkanäle, die sich bei Anwendung auf zahlreichen, sich gegenseitig Störungen verursachenden Fahrzeugen ergeben würde, nicht zulassen könnten.

Auch wurde vorgeschlagen, zwischen zwei in einem Verhältnis zueinander drehbaren Teilen eine übertragung mittels kapazitiver Kopplung zu realisieren, dergestalt, daß zwei Kapazitäten eingesetzt werden, deren Armierungen jeweils von den beiden mechanischen Teilen getragen werden, um in die eine Richtung die Übertragung von einem Frequenzgenerator stammender elektrischer Energie sowie von Fernsteuerbefehlen durch Frequenzmodulation des Generators sicherzustellen und in die andere Richtung die Übertragung von Informationen aus Meßkreisen, deren Impulse zu einer viel höheren Frequenz abgegeben werden als der des Leistungsgenerators. Doch sind mit einer solchen Vorrichtung verschiedene Nachteile verbunden. Insbesondere machen es die Betriebsweise und die äußerst unterschiedlichen Frequenzwerte,

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. 6·

die dabei zur Anwendung gelangen, erforderlich, die Kapazitäten mit großflächigen Armaturen zu versehen, welche mit nur geringen Zwischenräumen (in mm gerechnet) voneinander entfernt angeordnet werden müssen. Eine derartige Vorrichtung ist aber für die Signalübermittlung zwischen einem Kfz-Reifenrad und einem festen Fahrzeugteil keineswegs geeignet, in Anbetracht des schwierigen Betriebsumfelds, der zahlreichen möglichen Störeffekte und der notwendigen Anforderungen im Sinne einer größtmöglichen konstruktiven Einfachheit und Unkompliziertheit, um auch die Mitwirkung von ungelernten oder nur teilweise geschulten Personen beim Auswechseln, Ausbauen des Rads oder anderen Arbeitsgängen hierbei zu berücksichtigen.

Desgleichen wurde schon vorgeschlagen (Patent USA Nr.4.072.

926), in einem Fahrzeugreifen einen druckempfindlichen, zwischen zwei beweglichen Armaturen einer kapazitiven Kopplung angebrachten Schalter vorzusehen, wobei die beiden beweglichen Armaturen gegenüber zwei ortsfesten Armaturen angeordnet sind, welche mit einem Stromgenerator und einem Impedanzmeßkreis in Verbindung stehen, der auf die Impedanzänderung der Kopplung anspricht, wenn der Schalter betätigt wird. Diese Vorrichtung kann aber nur "alles-odernichts"-Daten übermitteln und ist auf Störsignale besonders empfindlich.

Die Erfindung bezweckt, Abhilfe für die genannten Nachteile zu schaffen, indem eine Meßvorrichtung geschaffen wird, die zumindest einen Parameter liefert, wie z.B. der an einem bereiften Rad, insbesondere an einem Kraftfahrzeug, auftretende Druck und die Temperatur, so daß am oder im Reifen in zuverlässiger Weise variable Meßparameter aufgenommen und den oder die so aufgenommenen Werte unmittelbar oder eventuell auf Abfrage an eine sich nicht drehende Fahrzeugstruktur zwecks Auswertung der somit erhaltenen Daten übermittelt werden können.

Die Erfindung bezweckt außerdem, die Vorrichtung so vorzusehen, daß sie an Kraftfahrzeugen ohne die Notwendigkeit von Ab- oder Umänderungen an den Rädern oder an den Auf-

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bauten bestehender Fahrzeuge eingebaut werden kann.

Weiterhin bezweckt die Erfindung, die Vorrichtung so vorzusehen, daß sie die Montagearbeiten am Rad praktisch nicht behindert, so daß das Ein- oder Abmontieren bezw.' Reparaturen an den Rädern und den anliegenden Bauteilen, insbesondere der Bremseinrichtung, ohne jegliche Handgriffe an der Vorrichtung selbst vorgenommen werden können; auch sollen diese Arbeitsgänge wie zuvor durch Personen ohne besondere Fachkenntnisse durchgeführt werden können.

Die Erfindung bezweckt auch, die Vorrichtung so vorzusehen, daß sie ihre Funktionen unter den vielfältigsten Umständen erfüllen kann: sie soll an den verschiedensten Arten von Rädern und Fahrzeugen verwendbar sein und sich auch größeren Unterschieden beim Einbauspiel oder -raum, bei Zwischenräumen und Toleranzen von vorhandenen mechanischen Bauteilen wie Rädern, Bremsen, Naben, Achsschenkeln usw. anpassen können.

Außerdem bezweckt die Erfindung, die Vorrichtung so vorzusehen, daß sie trotz großer Anpassungsfähigkeit an die verschiedensten Fahrzeugtypen einen geringeren Selbstkostenpreis aufweist.

Ferner ist es auch Zweck der Erfindung, die Vorrichtung so vorzusehen, daß sie während eines besonders langen Zeitraums praktisch keinerlei Wartungsarbeit erfordert.

Die Erfindung betrifft eine Meßvorrichtung für zumindest einen Parameter, wie insbesondere der Druck oder die Temperatur in einem Radreifen eines Kraftfahrzeugs, wobei sich das betreffende Rad um eine von einem festen, d.h. nicht drehbaren Aufbau getragene Achse dreht und im oder am Reifen zumindest einen Meßaufnehmer für diesen Parameter mit . eingebautem elektronischen Schaltkreis aufweist und wobei der Fahrzeugaufbau geeignete Betriebsmittel trägt, die auf in diesem Schaltkreis erzeugte Signale ansprechen, sowie Kopplungsglieder zur Übertragung dieser Signale vom Meßaufnehmerschaltkreis zu diesen von dem festen Fahrzeugaufbau getragenen Betriebsmitteln, gekennzeichnet dadurch/ daß die-

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.......... . . . . J0Z4U4 I

■2-

se Kopplungsglieder zwei Kapazitäten möglichst identischer Größe mit jeweils zwei Armaturen aufweisen, von denen die eine Armatur der beiden Kapazitäten am Rad und die andere in entsprechender Lage am festen Fahrzeugaufbau befestigt ist, und zwar derart, daß die entsprechende Radarmatur vor der anderen am Fahrzeugaufbau vorbeiläuft und genannte Kapazitäten im Differentialübertragungsmodus in Verbindung mit dem Meßaufnehmerstromkreis und den Betriebsmitteln aufgebaut sind.

Die beiden am Rad angebrachten Armaturen sind vorzugsweise an der zentripetalen Fläche einer Radfelge befestigt, während die am Fahrzeugaufbau vorgesehenen Armaturen in entsprechender Lage am festen Aufbau befestigt sind. Zumindest eine der zu jeder Kapazität gehörigen Armaturen ist in besonders vorteilhafter Weise einem ganzen Kreisumfang entsprechend so verlängert, daß diese Armatur mit einem Teil immer gegenüber der zweiten Armatur der Kapazität angeordnet ist. Die über eine ganze Umdrehung besonders vorteilhaft verlängerte Armatur ist an der Radfelge befestigt. Bei der Montageanordnung für Personenkraftwagen liegt ein besonders vorteilhaftes Merkmal der Erfindung darin, daß eine Armatur von jeder Kapazität an der Radfelge und die andere Armatur von jeder Kapazität an der Peripherie, und zwar nahe an der Felge und der Scheiben- bezw. Trommelbremsbackenvorrichtung angebracht wird.

Vorzugsweise soll der zwischen zwei Armaturen gleicher Kapazität bestehende Abstand wenige Millimeter bis einem Zentimeter betragen; dieser Abstand kann aber variieren, ohne Übertragungsstörungen zu verursachen. Bei einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung erfolgt die Codierung und Signalübermittlung aufgrund einer F.S.K.(frequency shift keying)-Modulation, d.h. einer Kennzustand-Modulationsart über die Änderung der Frequenzen, so daß infolge des Differentialübertragungsmodus die von dem oder den Meßfühlern ausgehende Information in digitaler Form so übermittelt wird, daß sie leicht durch digitale Betriebsmittel verarbeitet werden kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann jedoch notfalls auch so ausgeführt werden, daß mittels einer Frequenzmodulationscodierung oder einer beliebigen anderen Codierungsart eine proportioneile Informationsübertragung erreicht wird, d.h. die Übertragung einer großen Anzahl unterschiedlicher Meßwerte zu dem oder den physikalischen Parametern wie Druck oder Temperatur auf einen breiten, vorzugsweise kontinuierlichen Meßbereich.

Bei einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung besitzt die zum oder zu den Meßfühler/n gehörige elektronische Schaltung eine mit der Schaltung verbundene oder durch das sich drehende Rad getragene Stromquelle, wie etwa eine Langzeitbatterie, z.B. auf der Basis von Lithium.

Die Kapazitätsarmaturen bestehen vorzugsweise aus Metallbändern, die in eine schichtweise aufgebaute Isolierstruktur so eingebettet sind, daß ein verhältnismäßig dünnes, isolierendes Trägerband mit der einen Seite dazu vorgesehen ist, am beweglichen Teil wie etwa der Radfelge oder auch an festen Aufbauteilen befestigt zu werden und auf der ande ren Seite ein oder möglichst zwei parallele Metallbänder aufzunehmen, wobei das oder die Metallbänder und der dazugehörige Teil der letztgenannten Isolierbandseite mit einem zweiten, möglichst gegenüber dem ersten dünneren, Isolierband abgedeckt werden. Man kann somit industriell und kontinuierlich ein komplexes Band fertigen, das auf die gewünschten Längen geschnitten die erforderlichen Armaturen ergibt. Je nach der bereits beschriebenen Ausführungsart wird dann vorzugsweise jeweils eine dem Umkreis der Innen- oder zentripetalen Radfelgenfläche entsprechende Länge geschnitten und ein etwas kürzeres Maß für die Anbringung an der Peripherie gegenüber der Felge oder einer Bremsvorrichtung; man kann jedoch auch als Variante bestimmte Längenmaße für eine ganze Umdrehung sowohl des Rads wie auch des ortsfesten Außenteils schneiden bezw. Längenmaße, die nur Teilkreisen dieser Umkreise entsprechen, in welchem Fall jedoch die Übertragung im Haltezustand einer zufälligen Winkellage nicht sichergestellt ist.

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Vorzugsweise werden der oder die Meßfühler und· die zugehörige Elektronikschaltung als in Isblierharz eingeschmolzener Block gestaltet, wobei die Schaltung selbst in CMOS-Technik mit geringer Leistungsaufnahme ausgeführt wird.

In den Block wird vorteilhaft ein Druckmeßfühler aufgenommen, beispielsweise einen piezoelektrischen oder Quartztyp, auch ein solcher mit kapazitiver Änderung oder als Leitwertmesser, jeweils in unmittelbarer Verbindung; mit der im Reifen befindlichen Lufthülle stehend; die integrierte CMOS-Schaltung kann sodann geeignete Temperaturmeßfühler beinhalten, die der betreffenden Temperatur proportionale Signale abgeben können.

Als Variante kann als Temperaturmeßgeber ein in die Schaltung eingebauter oder mit diesem verbundener Thermistor konventioneller Art dienen.

Die Art der Befestigung der in Schichten oder Lagen aufgebauten, oben beschriebenen Armaturen erfolgt vorzugsweise durch Aufkleben auf' entsprechende Auflageflächen wie Radfelgen und Bremsvorrichtungen, wobei die Armaturauflagen lediglich fast nicht auffallende Verdickungen an den betreffenden. Flächen bilden und deren Formgebung und Erscheinung an sich nicht verändern.

Die Kapazitätsverbindung zwischen Meßaufnehmer(n) mit zugehörigem Elektronikschaltkreis und Betriebsmitteln kann derart sein, daß sie in einer einzigen Richtung erfolgt, so daß dann der Signalflußweg nur von der mit dem genannten Schaltkreis verbundenen Armatur aus in Richtung der zweiten, mit den Betriebsmitteln in- Verbindung stehenden Armaturen führt.. Doch wird gegenüber dieser monodirektionalen Ausrichtung der bidirektionalen der Vorzug gegeben, wobei Signale wie etwa Steuersignale dann auch von den genannten, mit Betriebsmitteln verbundenen Zweitarmaturen..aus an die mit Schaltkreis und Meßfühler verbundenen Erstarinaturen abgegeben werden können.

Im letzteren Fall erfolgt die Codierung der auf diese Wei- '" se von den Betriebsmitteln an den Radschältkreis abgegebe-

3 ^Q. 2 £ Π Α 1

nen Befehlssignale vorzugsweise in der F.S.K.-Modulationsr art, und bei den verwendeten Frequenzen kann es sich um Nach· ■ barfrequenzen oder auch identische Frequenzen zu denen handeln, die für den in anderer Richtung gegebenen Signalfluß, d.h. für die übertragung der vom oder von den Meßfühlern aufgenommenen Meßgrößen benutzt werden. '

Besonders vorteilhaft wirkt sich hierbei aus, den Frequenzbereich zwischen 50 und 1000 kHz, vorzugsweise jedoch zwischen 100 und 400 kHz zu benutzen..

Zur Verarbeitung und Auswertung der Parameter-von mehreren Meßfühlern, die an den verschiedenen Rädern eines Kraftfahrzeugs angebracht werden, sind vorzugsweise Betriebsmittel vorgesehen, die vorteilhaft mit einem Mikroprozessor und mehreren Sichtmeldern wie z.B. Leuchtdioden zur Anzeige der Meßresultate ausgerüstet sind. Vorzugsweise werden die Meßwerte, beispielsweise von Temperatur und Druck, von den verschiedenen Rädern nacheinander im Zeitmultiplexverfahren übertragen, wobei .die Steuerung von den Betriebsmitteln aus erfolgt. Diese Betriebsmittel decodieren die übertragenen Signale und verarbeiten sie, wie beispielsweise durch Vornahme von Rechenoperationen, Berechnung von Abweichungen und Überschreitungen von Schwellenwerten, von Parametergradienten im Verhältnis zur Zeit, von Wechselbeziehungen zwischen Parametern verschiedener Räder, von Warn-Signalen usw.

Weitere Vorteile und Kennmerkmale der Erfindung ergeben sich aus der Lektüre der folgenden Beschreibung mit nicht einschränkendem, nur beispielsweise aufgeführtem Inhalt, der auf-die beigefügte Zeichnung wie folgt bezug nimmt:'

Abb. 1 ist eine schematische Schnittansicht durch ein Rad mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Abb. 2 ist eine Schnittperspektive von einem Teil dieses Rades. ·

Abb. 3 ist ein Aufriß von einem Teil dieses Rades. ' *

Abb. 4 ist·eine Perspektivansicht einer aus zwei,Armaturen bestehenden Gruppe in einem Schicht sys tem. r

Abb. 5 ist ein Aufriß des Bauelements aus Abb.4.

Abb. 6 ist eine Querschnittansicht des Bauelements aus Abb.4.

Abb. 7 ist eine schematische Darstellung für die Montage einer Vorrichtung für mehrere Räder.

Abb. 8 ist eine schematische Perspektivansicht der aus Meßfühlern und Schaltkreis bestehenden Baugruppe.

Abb. 9 ist eine schematische Darstellung der aus Meßfühlern und Schaltkreis bestehenden Baugruppe gemäß Abb.8, mit Montage an der zentrifugalen Seitenfläche einer Radfelge.

Abb.10 ist ein Blockschaltplan zur aus Meßfühlern mit zugehörigem Schaltkreis bestehenden Baugruppe.

Abb.11 ist ein Blockschaltplan zu den Betriebsmitteln. Zunächst wird auf-die Abb. 1-3 Bezug genommen.

Bei dem Rad, an dem die Vorrichtung angebracht werden muß, handelt es sich um das Rad eines Personenkraftwagens. Es umfaßt eine Radschüssel 1 in Form einer Scheibe mit Felge 2 üblicher Formgebung, die einen schlauchlosen Reifen 3 hält. Die Radschüssel 1 ist so ausgelegt, daß sie - wie allgemein üblich - leicht abnehmbar an einem Teil der Nabe 4 befestigt werden kann, welche die Scheibe 5 trägt und mit einer Bakkenbremsvorrichtung 6 ganz herkömmlicher Art zusammenwirkt. Diese Backenbremsvorrichtung 6 ist an einer festen, d.h. sich nicht drehenden Fahrzeugstruktur angebracht.

Im Innern des Luftvolumens, das sich unter Druck in dem durch den Reifen 3 begrenzten Raum befindet, ist eine an der zentrifugalen Seitenfläche der Felge befestigte Baugruppe 7 angeordnet, deren Aufbau noch näher beschrieben wird und die einen oder mehrere Meßfühler umfaßt, wie etwa ein auf Druck im Reifeninnern ansprechendes Druckmeßglied und/oder ein auf Temperatur im Reifeninnern ansprechendes Temperaturmeßglied. Der Meßfühler ist jeweils mittels hier schematisch dargestellte Leiter 8 und 9 mit zwei Felgenarmaturen 10 und 11 verbunden, die jeweils aus einem Metallband zusammengesetzt sind, das, wie noch näher nachstehend beschrieben, in Isoliermaterial eingebettet ist. Jedes der : Armaturenbänder 10 und 11 erstreckt sich über den gesamten

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. Al·-

so gebildeten Umkreis der zentripetal gelegenen Seitenfläche der Felge 7. Beim Drehen des Rades laufen somit die beiden parallel angeordneten Armaturen 10 und 11 an den beiden ortsfesten und in gleicher Weise isolierten Armaturen 12 und 13 vorbei, welche an der Außenfläche im Zylindersegment der Bremsvorrichtung 6 angebracht sind, die dem Mittelteil der Felge 2 gegenüberliegt, auf dem die Felgenarmaturen montiert sind. Somit läuft die Felgenarmatur 10 genau über der ortsfesten Armatur 12 vorbei und die Felgenarmatur 11 genau über der ortsfesten Armatur 13, und zwar dergestalt, daß zwischen den Felgenarmaturen und den ortsfesten Armaturen ein entsprechender freier Zwischenraum 14 von 5 mm verbleibt. Mit den Armaturen 12 und 13 entsprechend verbundene Leiter 15 und 16 führen zu mit 17 schematisch dargestellten Betriebsmitteln, die durch die Fahrzeugkarosserie abgestützt werden. Vorzugsweise umfaßt die durch die Leiter 15 und 16 gebildete Verbindung eine nicht dargestellte Steckverbindung , um den leichten Ausbau der die Armaturen 12 und 13 tragenden Vorrichtung 6 zu ermöglichen.

Wie hieraus verständlich wird, bilden die durch den oder die Meßfühler der Baugruppe 7 aufgenommenen physikalischen Parametergrößen, gegebenenfalls mit Hilfe eines eingebauten Schaltkreises in die passende Übertragungsform gewandelt, elektrische Signale, die über die Leiter 8 und 9 den Armaturen 10 und 11 und durch kapazitive Kopplung den Armaturen 12 und 13, sodann über die Leiter 15 und 16 den Betriebsmitteln 17 übermittelt werden. Die differentielle Kapazitätskopplung ist erfindungsgemäß vorgesehen, um die Signale in F.S.K.-Modulation mit einer vorzugsweise zwischen 100 und 400 kHz gelegenen Frequenz zu übertragen .

Damit wird ermöglicht, den Betriebsmitteln 17 die erwünschten, den Parametermeßgrößen entsprechenden Signale über breit angelegte, kontinuierliche oder diskontinuierliche Meßwertbereiche zuzuführen, ohne Störeinwirkungen befürchten zu müssen, die sich zwangsweise durch das nahe beieinanderliegende Bestehen verschiedener Metallteile oder

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infolge anderer elektrischer Störursachen, wie sie immer möglich sind, ergeben.

Auf dem dargestellten Beispiel sind die verschiedenen Armaturen 10, 11, 12 und 13 an geometrisch-zylindrischen Flächen angebracht. Verständlicherweise könnten die betreffenden beweglichen und ortsfesten Armaturengruppen auch - den geometrischen Formen der benachbarten Radteile und ortsfesten Fahrzeugteile entsprechend - auf anderen Laufflächen angebracht werden, wie beispielsweise auf Kegel- oder Scheibenflächen. Außerdem können dank der Erfindung recht große Schwankungen in der Bemessung des Zwischenraums 14 zugelassen werden, der die entsprechenden ortsfesten und sich drehenden Armaturen trennt. Damit ist es möglich, nicht nur die sich aus den Durchmessern und Formen der Felgen ergebenden Toleranzen zu absorbieren, sondern auch beispielsweise eine der Armaturen wie etwa die gemäß 12 und 13 auf einem ortsfesten, nicht drehbaren Untergrund anzubringen, der, im Gegensatz zur Vorrichtung 6, von der Felge nicht durch einen konstant bleibendeh Abstand getrennt ist, vorausgesetzt daß dieser Abstand im wesentlichen auf einen Bereich von wenigen Millimetern bis ca. zehn Millimeter beschränkt bleibt. Auch seitliches Versetzen ist zulässig.

Die nachfolgenden Ausführungen beziehen sich auf die Abb. 4 bis 6.

Zum Aufbau der zwei oben beschriebenen Armaturengruppen wie etwa der Armaturengruppe 10 und 11 und der Gruppe 12 und 13 kann vorteilhaft ein Kunststoffisoliermaterial in Form einer Folie (Schicht) oder eines Bandes, etwa aus Epoxid.gießmasse oder Polyimid, Verwendung finden. Diese Auflage 18 trägt dann zwei parallel angeordnete Metallbänder wie etwa 10 und 11 mit einer Dicke von 50 um, worauf eine weitere Isolierstoffschicht 19 wie etwa aus Epoxidgießmasse oder Polyimid auf die Gesamtfläche aufgetragen wird, so daß die Metallteile 10 und 11 vollständig eingehüllt sind. Außerhalb der eigentlichen Armaturen 10 und 11 sind sie also durch die in Kontakt stehenden Isolierstoffschichten 18 um-

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O -.j i. -r - -r

geben.

Statt der Verwendung von Metallbändern als Bestandteil der Armaturen ist es auch möglich, auf dem die Isoliermasse bildenden Kunststoff Metallisierungen bezw. ..Metallüberzüge anzubringen.

Die so aufgebauten Armaturenschicht- oder -Verbundgruppen können im kontinuierlichen Verfahren in größeren Längen hergestellt und dann auf das gewünschte Maß abgelängt werden, beispielsweise auf das notwendige Längenmaß für einen vollständigen Kreisumlauf an der zentripetalen' Seitenfläche der Felge 2 und das Längenmaß, des durch die Bremsvorrichtung gebildeten Kreisbogens.

Das gleiche Herstellungsverfahren kann unter diesen Bedingungen für sehr verschiedene Fahrzeugtypen entsprechende Anwe^. . dung finden. . ' .

Es ist insbesondere verständlich, daß die Armaturengruppe 12 und 13 sich ebenfalls auf· einen ganzen Kreisumlauf - statt nur auf einen Segmentabschnitt - erstrecken kann, während die Armaturengruppe 10 und 11 gegebenenfalls ihrerseits nur auf einen Abschnitt des Kreisumfangs beschränkt sein könnte.

Die durch Leiter wie 8,9 und 15,16 gebildete Stromverbindung mit den entsprechenden Armaturen 10,11,12 und 13 kann in verschiedener Art erfolgen, beispielsweise nach Freilegung oder Durchbohrung einer der Isolierelemente, vorzugsweise der Tragschicht 18.

Die Befestigung der derart erstellten Baugruppen erfolgt vorzugsweise durch Verklebung direkt mit dem Untergrund, up.d zwar derart, daß die Tragschicht 18 mit dem Radmetallteil wie etwa der Radschüssel durch eine dünne Klebschicht 20 verbunden wird. Bei dem Kleber kann es sich vorteilsweise um einen Epoxidkleber handeln.

Die Breite der Armaturen beträgt vorzugsweise 5-10 mm, so daß sich für die Gesamtbreite einer wie auf Abb.4 dargestellten Armaturengruppe ein Maß von 20-30 mm ergibt. "

Auf Abb.'7.. .ist ein Montageschema dargestellt,' aus dem er^,..

sichtlich ist, wie die Baugruppen 7 an vier Rädern über Zeitmultiplex mit einer einzigen Betriebsvorrichtung 17 elektrisch verbunden sind, welche den-^Einbau von Sichtmeldern-21 wie etwa von Leuchtdioden gestattet.

Es wird nun auf die Abb. 8-10 Bezug genommen.

Die Baugruppe 7 besteht aus einer Lithiumzelle 22, einer integrierten CMOS-Schaltung 23 und einem piezoelektrischen Druckmeßfühler 24. Die Gesamteinrichtung ist zu einem Kunstharzblock 25 vergossen, der eine Bohrung 26 ausspart, durch welche der Druckmeßfühler 24 einen Zugang nach außen hat. Der Gießblock 25 ist derart gestaltet, daß er sich leicht in die ihn aufnehmende Felgenpartie 2 einfügen und dort •beispielsweise durch Verkleben befestigt werden kann. Vorzugsweise führen die aus der Platine 23 abzweigenden Leiter 8 und 9 zu einer Steckverbindung 27, die so ausgebildet ist, daß sie durch einen Felgendurchbruch hindurchpaßt, wonach die Leiter über das Ergänzungsteil der Stockverbindung, zu den Armaturen 10 und 11 hinführen.

Die Vorrichtung kann außerdem noch einen Thermistor 28 umfassen, falls nicht die elektronische Schaltung selbst dazu verwendet wird, die einer Temperaturänderung entsprechende Information zu liefern.

Wie genauer aus Abb. 10 ersichtlich, enthält die Schaltung der Vorrichtung 7 einen mit den Leitern 8 und 9 verbundenen Kontrollempfänger 29, der normalerweise nur von der Zelle 22 aus gespeist wird. Wenn dieser durch ein von den Betriebsmitteln 7 stammendes Signal angesteuert wird, setzt der Kontrollempfänger die Steuersp.eisung 30 in Betrieb, die zu diesem Zeitpunkt den restlichen integrierten Schalckreis speist. Eine Ablauflogik 31 löst nacheinander über das Abzweigglied 32 eine Signalabbildung des Druckrr.eßfühlers 24 aus, beispielsweise vom Typ eines in Silizium eingebauten Meßstreifens, wobei das Signal durch die Einmeßvörrichtung 33 kalibriert wird, sodann eine Signalabbildung des Temperaturmeßfühlers 28. Diese Abbildungen der Analogwerte werden durch den Analog-Digital-Umsetzer 3 4 in digitale Zeichenfolgen umgewandelt. Die digitalen

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Zeichenfolgen codieren einen F.S.K.-Modulator 35, der durch die Kapazitäten, gebildet über die Armaturen 10, " i 12 und 11,13, im Differentialmodus' aufgeladen ist. .Darauf wird der integrierte Schaltkreis über' die Steuer-Speisung 30 abgeschaltet.

Zu Abb. 11: Die Betriebsmittel 17, zu denen die verschiedenen Zuleitungen 15 und 16 von verschiedenen, den vier Rädern zugeordneten Gruppen zu zwei Kapazitäten führen, besitzen eine passende Speisung 36, die beispielsweise die Fahrzeugbatterie anzapft und die, wenn sie unter Spannung gesetzt wird, einen Mikroprozessor 37 speist, der folgende Ablauffolge einleitet:

Ein Codegenerator 38 erzeugt einen Auslösecode für die elektronische Schaltung der Baugruppe 7, der nacheinander über die Multiplexer 39 und 40 zu den Leitern 15 und 16 und über die kapazitiven Verbindungen zu den entsprechenden Betriebsmitteln 7 der verschiedenen Räder abgezweigt wird. Umgekehrt erzeugen - wie oben ersichtlich - die Räder insgesamt ein über 40 und sodann 39 demultiplexiertes Rücksignal, das über ein Kalibrierglied 41 eingemessen, dann über 42 decodiert und schließlich durch den Mikroprozessor 37 verarbeitet wird. Dieser hat aufgrund seiner besonderen Programmierung die Aufgabe, die Signale so aufzubereiten, daß sie über die Sichtmelder wie etwa Leuchtdioden 21 angezeigt werden können.

Letztere werden vorzugsweise so ausgelegt, daß der Fahrer des Fahrzeugs die jeweiligen Druck- und Temperaturwerte vom Reifeninnern getrennt für jedes Rad ablesen kann.

Sobald die Speisevorrichtung 36 abgeschaltet ist, verbraucht die Gesamtvorrichtung keinerlei Strom mehr, mit Ausnahme der sehr geringen Leistungsaufnahme für den Kontrollempfänger 29, der über die Zelle 22 weitergespeist wird.

Wenn diese Erfindung auch unter Bezugnahme auf eine besondere Ausführungsart beschrieben wurde, so versteht sich, daß sie keineswegs hierauf beschränkt ist und somit verschiedene Abänderungen in Form und Werkstoff durchführbar

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sein können, ohne daß man damit den Rahmen und den Sinn der Erfindung überschritten hätte.

. -ti: Leerseite

Claims (15)

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   : ; Kscnviqrt;: "Reifenüberwachung"

   Precision Mecanique Labinal, 5, avenue Newton, V F-78390 BOIS-D¹ARCY, Frankreich

   .^"Λ ANSPRÜCHE

   1 .-A/orrichtung zum Messen von zumindest einem Parameter, \w>e beispielsweise den Druck oder die Temperatur in einem Radreifen, insbesondere im Rad eines Kraftfahrzeuges, wobei sich dieses Rad um eine durch einen festen Fahrzeugaufbau getragene Achse dreht, an der das Rad im Reifen (3) oder auf dessen Ebene zumindest einen Meßfühler (24,28) mit zugehörigem elektronischen Schaltkreis (7) aufweist und der Fahrzeugaufbau Betriebsmittel (17) trägt, die auf in diesem Schaltkreis (7) erzeugte Signale ansprechen, sowie Kopplungsglieder, geeignet zur Übermittelung dieser Signale vom Meßfühlerschaltkreis zu den genannten, vom ortsfesten Aufbau getragenen Betriebsmitteln; dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsglieder zwei Kapazitäten aufweisen, von denen jede zwei Armaturen (10,12 — 11,13) besitzt, wobei eine der Armaturen (10, 11) der beiden Kapazitäten am Rad und die andere (12,13) gegenüber dem ortsfesten Aufbau derart befestigt sind, daß die betreffende Radarmatur vor der am festen Aufbau befestigten abläuft und die Kapazitäten in Verbindung mit dem Meßfühlerschaltkreis (7) und die Betriebsmittel (17) im Differentialübertragungsmodus ausgelegt sind.
2. 2.- Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kapazitäten gleiche Werte aufweisen.
3. 3.- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Radarraatüren (10 und 11) an der zentripetalen Fläche einer Radfelge befestigt sind.
4. 4.- Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ortsfesten Armaturen (12 und 13) an der Peripheriefläche - in Felgennähe - einer Bremsbackenvorrichtung (6) angebracht sind.
5. 5.- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Radarmaturen (10 und 11) und/oder die ortsfest angebauten Armaturen (12 und 13) sich auf einen vollständigen Kreisumfang erstrecken. "

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   -2-
6. 6.- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (.14) zwischen den Radarraaturen und den ortsfest angeordneten Armaturen einige Millimeter bis einem Zentimeter betragen kann.
7. 7.- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalcodierung und -Übertragung durch den Schaltkreis (7) gemäß einer F.S.K.-Modulation er-.folgen.
8. 8.- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Meßfühler gehörige Schaltkreis

   (7) eine eigene Stromquelle (22) aufweist, und zwar eine • Langzeitbatterie.
9. 9.- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Armaturen (10,11- 12,13) der Kapa-Zitaten durch geschichtete Bänder gebildet werden, die ein isolierendes Trägerband (18) aufweisen, dessen eine Fläche dazu vorgesehen ist, daß sie am Rad oder am ortsfesten Aufbauteil insbesondere durch Verkleben befestigt werden kann, und dessen andere Fläche zumindest eine bandartige Armatur trägt, wobei diese Fläche und die genannte Armatur mit einer Isolierschicht (19) abgedeckt werden.
10. 10.- Vorrichtung nach- einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Ausgangssignale im Bereich von 50-bis 1000 kHz, insbesondere im Bereich von 100 bis 400 kHz liegt.
11. 11.- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Meßfühler gehörige Schaltkreis vom Typ CMOS ist.
12. 12,- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Schaltkreis und der oder die Meßfühler in einen Kunstharzblock eingebettet sind, wobei ein Auslaß (26) einen Zugang zwischen Druckmeßfühler (24) und Innenatmosphäre des Reifens freiläßt und eine Steckverbindung (27) als elektrische Verbindung mit den Felgenarmaturen (.10 und -11) vorgesehen ist.

    COPY
13. 13.- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Meßfühler gehörige Schaltkreis auf Steuersignale, ausgehend von den Betriebsmitteln (17), anspricht. -_;
14. 14.- Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der zugehörige Schaltkreis einen Kontrollempfänger (29) aufweist, der mit den Felgenarmaturen (10,11) verbunden ist, sowie: eine Speisezelle (22), eine Steuerspei- : sung (30) , die vom Kontrollschaltkreis aktiviert wird, eine ^!

    Ablauffolgelogik (31) zur Steuerung eines Abzweigglieds (32) wodurch nacheinander die Abbildung eines Druckmeßfühlers

    . (24) und eines Temperaturmeßfühlers (28) ermöglicht wird, einen Analog-Digital-Umsetzer (34) zwecks Empfang dieser Abbildung und ein F.S.K.-Modulator (35), der durch die genannten Armaturen (10 und 12) im Differentialmodus mit Kapazitäten aufgeladen wird.
15. 15.--Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsmittel (17) eine Speisung

    (36) aufweisen, welche einen Mikroprozessor (37) steuert, der seinerseits Steuerbefehle an einen Codegenerator (38) abgibt, auf den der zum Meßfühler gehörige Schaltkreis durch Aktivierung anspricht; ferner: Multiplex-Funktionseinheiten (39 und 40), die mit den ortsfesten Armaturen.

    (12 und 13) von mehreren Meßfühlern einer entsprechenden Anzahl von Rädern in Verbindung stehen, ein Einmeßglied

    (41) zur Aufnahme des durch die Multiplexeinheiten demultiplexierten Rücksignals, eine Decodiereinheit (42) zur Weiterleitung der Signale an den Mikroprozessor (37) und entsprechende Sichtmelder (21).

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