DE3445854A1

DE3445854A1 - Einrichtung zur ueberwachung von zustandsgroessen an fahrzeugreifen

Info

Publication number: DE3445854A1
Application number: DE19843445854
Authority: DE
Inventors: Erich Dr.-Ing. 7513 Stutensee Zabler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1984-12-15
Filing date: 1984-12-15
Publication date: 1986-06-19

Description

Einrichtung zur Überwachung von Zustandsgrößen
an Fahrzeugreifen Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zur Überwachung einer Zustandsgröße im Reifen eines Fahrzeugrades nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einer derartigen, aus der DE-PS 16 05 706 bekannten Einrichtung wird eine am Fahrzeugrad angeordnete Sensoreinheit beim Unterschreiten eines zulässigen Reifendruckes von einem dem Reifendruck ausgesetzten Druckschalter eingeschaltet. Von einem in Radnähe ortsfest im Fahrzeug angeordneten Empfänger wird das vom Sender abgestrahlte Signal einer Auswerteschaltung zugeführt, die dann gegebenenfalls einen zu geringen Luftdruck im Reifen anzeigt. Um die von der Sensoreinheit abgegebenen Sendesignale auch noch über einen größeren Luftspalt auf den Empfänger übertragen zu können, sind zur Energieversorgung der Sensoreinheit Trockenbatterien vorgesehen, die gemeinsam mit dem Druckschalter, dem Sender und dem Reifenventil eine auswechselbare Einheit bilden.
Bei dieser Lösung ist nachteilig, daß damit nur die Unterschreitung eines Grenzwertes übertragen werden kann. Eine an sich bekannte, kontinuierliche Messung des Reifendrucks mit einem analog zum Reifendruck sich ändernden Meßsignal nach der DE-OS 29 51 139 ist hierbei nicht möglich, weil hierfür auch eine kontinuierliche Energieversorgung der Sensoreinheit erforderlich wäre. Da Trockenbatterien nur eine begrenzte Ladekapazität haben, waren sie bislang für den Einsatz kontinuierlicher Reifendruckmessungen nicht verwendbar. Bei der bekannten Einrichtung zur Reifendruckmessung wird daher die Energieversorgung für die Sensoreinheit von außen in das Sensorsystem eingekoppelt. Dies hat jedoch den Nachteil, daß genaue Meßwerte nur über kleine Luftspalte von einigen Millimetern bis zu einem Zentimeter auf die ortsfesten Empfänger übertragen werden können.
Mit der vorliegenden Erfindung wird angestrebt, zur Erzeugung verstärkter Sendesignale Trockenbatterien zur Energieversorgung der Sensoreinheit so zu verwenden, daß sie nur während der Fahrt die Sensoreinheit aktivieren.
Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Überwachung des Reifenzustandes nach den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß die Trockenbatterie bei Stillstand des Fahrzeuges durch den Fliehkraftschalter abgeschaltet und damit geschont wird. Der relativ geringe Energieverbrauch der Sensoreinheit und die hohe Lagerungsfähigkeit moderner Batterien machen es möglich, die Funktionsbereitschaft der Sensoreinheit über die Laufdauer des Fahrzeugreifens hin aufrechtzuerhalten.
Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß unter Verwendung der Primärenergiequelle für die Sensoreinheit auch über größere Luftspalte bis zu 50 cm hinweg genaue Meßwerte vom Fahrzeugrad auf das Chassis übertragen werden können. Aus Gründen der Energie-Ökonomie wird dabei die Sensoreinheit während der Fahrt normalerweise in einem Standby-Betrieb mit sehr geringer Stromaufnahme von wenigen Mikroampere betrieben. Die Abgabe eines Meßsignales erfolgt nur dann, wenn die Sensoreinheit am Empfänger vorbeibewegt wird. Auf diese Weise ist die von der Trockenbatterie entnommene Ladung praktisch proportional zu dem vom Fahrzeug zurückgelegten Weg. Die Einrichtung kann nunmehr so ausgelegt werden, daß die Trockenbatterie mit ausreichender Sicherheit nicht vor einem Reifenwechsel entladen ist. Dadurch wird jeweils nur bei einem Reifenwechsel eine Erneuerung der Trockenbatterie nötig.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale möglich. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Fliehkraftschalter erst beim Überschreiten einer Grenzdrehzahl des Fahrzeugrades geschlossen wird, so daß unterhalb dieser Grenzdrehzahl zur Schonung der Batterie die Energieversorgung der Sensoreinheit mit Sicherheit mechanisch abgeschaltet wird. Zweckmäßigerweise wird dabei der Fliehkraftschalter aus einem im Tiefbett der Felge an einem Ende fest eingespannten, federelastischen Kontaktarm hergestellt, dessen anderes Ende eine Fliehkraftmasse trägt.
Um unerwünschte Auswirkungen von Fliehkräften in Umfangsrichtung des Rades auf den Fliehkraftschalter zu vermeiden, ist der Kontaktarm in Achsrichtung des Fahrzeugrades ausgerichtet und mit einem Einspannteil im Tiefbett der Felge befestigt.
Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Fahrzeugreifen mit der räumlichen Anordnung der erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung und Figur 2 zeigt den Schaltungsaufbau der Überwachungseinrichtung nach Figur 1.
Beschreibung des Ausführungsbeispieles In Figur 1 ist der Ausschnitt eines mit 10 bezeichneten Fahrzeugrades im Querschnitt dargestellt mit der räumlichen Anordnung einer Sensoreinheit 11 seitlich in einer Schulter der Radfelge 12. An den Seitenrändern der Felge 12 liegt jeweils ein Wulst des Fahrzeugreifens 13 luftdicht an. Auf gleicher Höhe zur Sensoreinheit 11 ist an einem feststehenden Fahrzeugteil ein Empfänger 14 angeordnet, der der Sensoreinheit 11 unter Einhaltung eines Luftspaltes 15 gegenüberliegt. Der Empfänger 14 ist mit einer Auswerteschaltung 16 elektrisch verbunden, an welche auch die Empfänger der übrigen Fahrzeugräder in nicht dargestellter Weise angeschlossen sind. Zur Energieversorgung der Sensoreinheit 11 ist im Tiefbett der Felge 12 eine Trockenbatterie 17 in Form einer Knopfzelle befestigt, die mit ihrem Pluspol an die Sensoreinheit 11 angeschlossen ist. Ihr Minuspol ist mit einem Fliehkraftschalter 18 verbunden, der aus?4inem im Tiefbett der Felge 12 an einem Ende fest eingespannten, federelastischen Kontaktarm 19 besteht, dessen anderes Ende eine Fliehkraftmasse 20 in Form eines Kunststoffkörpers trägt. Der Kontaktarm 19 ist in Achsrichtung des Fahrzeugrades 10 ausgerichtet und mit einem Einspannteil 21 im Tiefbett der Felge 12 befestigt. Der Stromkreis zur Energieversorgung wird zwischen dem Fliehkraftschalter 18 und der Sensoreinheit 11 über die Felge 12 geschlossen. Die Trockenbatterie 17 ist im Tiefbett der Felge 12 neben dem Fliehkraftschalter 18 angeordnet und über eine Leitung 22 mit einem oberhalb des Kontaktarmes 19 liegenden Schaltkontakt 23 verbunden.
Im Ruhezustand des Fahrzeugrades 10 ist gemäß Figur 1 der Fliehkraftschalter 18 geöffnet. Bei sich drehendem Fahrzeugrad 10 wird dagegen der federelastische Kontaktarm 19 durch die an der Fliehkraftmasse 20 angreifende Zentrifugalkraft bis in die in Figur 1 gestrichelt dargestellte Position hochgedrückt und dabei mit dem Schaltkontakt 23 verbunden. Durch die konstruktive Ausbildung ist damit der Fliehkraftschalter erst beim Überschreiten einer Grenzdrehzahl des Fahrzeugrades 10 geschlossen.
Figur 2 zeigt die Schaltung der Überwachungseinrichtung.
Die Sensoreinheit 11 besteht aus einem Drucksensor 24 für den Luftdruck im Reifen 13 gemäß Figur 1, der das frequenzbestimmende Glied eines nachgeschalteten Relarationsoszillators 25 bildet. Am Ausgang des Oszillators 25 wird dadurch eine druckabhängige Oszillatorfrequenz erzeugt, die über eine Treiberstufe 26 einen Strom durch eine mit dem Fahrzeugrad 10 umlaufende Induktionsschleife 27 treibt. Sie läuft dabei mit jeder Umdrehung des Rades 10 an einer weiteren Induktionsschleife 28 des Empfängers 14 vorbei und induziert dabei in ihr eine Wechselspannung, deren Frequenz sich abhängig vom Druck im Fahrzeugreifen 13 ändert.
Bei stillstehendem Fahrzeug nimmt der Fliehkraftschalter 18 die dargestellte Position ein. Dabei wird der Stromkreis zwischen der Batterie 17 und der Sensoreinheit 11 unterbrochen. Beim Überschreiten einer bestimmten Drehzahl von beispielsweise 100 min wird der Fliehkraftschalter 18 - wie gestrichelt dargestellt - geschlossen und damit die Stromversorgung der Sensoreinheit 11 eingeschaltet. Im Standby-Betrieb bleibt nunmehr die Sensoreinheit 11 zunächst betriebsbereit, bis sich die Induktionsschleife 27 der in ihrem Umlaufbereich befindlichen ortsfesten Induktionsschleife 28 des Empfängers 14 nähert. Durch die zunehmende induktive Kopplung der beiden Induktionsschleifen 27 und 28 kann diese Annäherung von der Sensoreinheit 11 erkannt werden. Nunmehr wird der Oszillator 25 mit der vom Drucksensor 24 vorgegebenen Frequenz erregt und über die Treiberstufe 26 wird an der Induktionsschleife 27 eine induktive Schwingung erzeugt, deren Frequenz sich analog zu dem vom Drucksensor 24 gemessenen Luftdruck im Reifen ändert. Die induktive Schwingung wird über den Luftspalt 15 auf den Empfänger 14 übertragen und von dort wird das empfangene Meßsignal auf die Auswerteschaltung 16 gegeben. Über einen Ausgang der Auswerteschaltung kann nunmehr der gemessene Luftdruck optisch angezeigt oder in anderer Weise verwertet werden.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, da der Fliehkraftschalter auch an einer anderen Stelle am Fahrzeugrad, beispielsweise an der Innenseite der Radfelge 12 angebracht sein kann.
Außerdem können Batterie 17 und Fliehkraftschalter 18 zu einer auswechselbaren Baueinheit zusammengefaßt werden. Ebenso ist es möglich, die Batterie mit in die Sensoreinheit 11 einzubauen und diese an der Radfelge 12 abnehmbar anzubringen. Durch einen entsprechenden Schaltungsaufbau der Sensoreinheit 11 ist es selbstverständlich auch möglich, in an sich bekannter Weise das Reifendurck-Meßsignal als moduliertes HF-Signal über eine Antenne auf einen im Fahrzeug ortsfest angebrachten Empfänger zu übertragen. Es ist ferner möglich, in bekannter Weise über die Induktionsschleife 28 des Empfängers 14 eine Grundfrequenz auf die Sensoreinheit 11 bei Annäherung an den Empfänger zu übertragen und damit den eigentlichen Meßvorgang auszulösen, wobei dann das Meßsignal dieser Grundfrequenz überlagert wird. Schließlich kann die Sensoreinheit 11 anstelle des Drucksensors 24 einen Temperatursensor zur Überwachung der Reifentemperatur enthalten oder in einer Sensoreinheit wird der Drucksensor 24 auch noch mit einem Temperatursensor zusammengefaßt, so daß zueinander zeitlich versetzt entsprechende Meßsignale für den Reifendruck und die Reifentemperatur auf die Auswerteschaltung 16 gegeben werden können.
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Claims

Ansprüche 1. Einrichtung zur Überwachung von Zustandsgrößen an Reifen eines Fahrzeugrades mit einer am Fahrzeugrad angeordneten Sensoreinheit zur Erzeugung eines von der gemessenen Zustandsgröße im Reifen abhängig veränderbaren Sendesignals und mit einem am Fahrzeug ortsfest angeordneten, an eine Auswerteschaltung angeschlossenen Empfänger, wobei zur Energieversorgung der Sensoreinheit mindestens eine Trockenbatterie vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Trockenbatterie (17) mit der Sensoreinheit (11) über einen Fliehkraftschalter (18) verbunden ist, der im Ruhezustand geöffnet und bei sich drehendem Fahrzeugrad (10) geschlossen ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fliehkraftschalter (18) erst beim Überschreiten einer Grenzdrehzahl des Fahrzeugrades (10) geschlossen ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fliehkraftschalter (18) aus einem im Tiefbett der Radfelge (12) angeordneten, an einem Ende fest eingespannten, federelastischen Kontaktarm (19) besteht, dessen freies Ende eine Fliehkraftmasse (20) trägt.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktarm (19) in Achsrichtung des Fahrzeugrades (10) ausgerichtet und mit einem Einspannteil (21) im Tiefbett der Radfelge (12) befestigt ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trockenbatterie (17) neben dem Fliehkraftschalter (18) im Tiefbett der Radfelge (12) angeordnet und über eine Leitung (22) mit einem oberhalb des Kontaktarmes (19) liegenden Schaltkontakt (23) des Fliehkraftschalters (18) verbunden ist.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit dem Fahrzeugrad (10) umlaufende Induktionsschleife (27) die Sendesignale für eine analoge Messung des Reifendrucks über einen Luftspalt (15) auf eine im Umlaufbereich der ersten Induktionsschleife (27) ortsfest angeordnete weitere Induktionsschleife (28) des Empfängers (14) überträgt.