DE3736803A1 - Am rad eines kraftfahrzeuges montiertes pruefelement zur ueberwachung des reifeninnendruckes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein am Rad eines Kraftfahrzeuges montier­ tes Prüfelement zur Überwachung des Reifeninnendruckes mit einem infolge des Druckabfalls betätigbaren Schalter.

Bei einem von zwei bekannten Systemen zur Überwachung des Innendruckes von Kraftfahrzeugreifen ist in die Felge eines jeden Rades einschließlich des Reservera­ des ein kleiner Sensor von der Größe von etwa 4 mm² eingebettet, der als Druckfühler in das Reifeninnere hineinragt. Er mißt so­ wohl im Stand als auch während der Fahrt einmal pro Sekunde die Temperatur und den Luftdruck innerhalb des Reifens. Die Meßsi­ gnale werden in codierter Form durch eine mit dem Sensor verbun­ dene und am Rad montierte Ringantenne auf eine andere am Fahr­ werk befestigte Antenne übertragen und von dort zu einem Mikro­ prozessor weitergeleitet, der die codierten Meßsignale deco­ diert und in digitaler Form am Armaturenbrett den Reifeninnen­ druck und die Reifentemperatur ausgibt. Zusätzlich liefert der Mikroprozessor, sobald der Luftdruck im Reifen unter einen Schwellenwert absinkt, ein akustisches Signal zur Warnung des Fahrers.

Wie es ferner bekannt ist, wiegen die mechanischen Komponen­ ten des zuvor erläuterten Meß- und Überwachungssystems etwa 150 g. Bei hohen Geschwindigkeiten treten jedoch Zentrifugalkräfte von etwa der 1000fachen bis 3000fachen Schwerkraft auf, so daß dann diese mechanischen Komponenten das Rad mit 1500 bis 4500 N belasten. (Zeitschrift: "auto motor und sport", 8/1987, Seiten 40 und 41).

Bei einem weiteren bekannten Überwachungssystem, das in der zuvor genannten Zeitschrift: "auto motor und sport" unmittelbar anschließend erläutert ist, sind innerhalb des jeweiligen Rei­ fens zwei Druckschalter mit Membranen befestigt, die während des Radumlaufes mit einem am Fahrwerk montierten Hochfrequenzgeber zusammenwirken. Solange die Schalterkontakte geschlossen bleiben und damit einen einwandfreien Wert des Luftdruckes anzeigen, werden durch den Aufbau eines elektrischen Schwingkreises im Hochfrequenzgeber elektrische Spannungsimpulse entwickelt und einem Prozessor zugeführt, der sie in ein invertiertes Fehler­ signal umformt, das folglich eine ausreichende Größe des Reifen­ innendruckes anzeigt. Bei einem geringen Druckabfall öffnen sich die Kontakte des ziemlich empfindlich ausgelegten Druckschalters und unterbrechen die Erzeugung der Spannungsimpulse, wodurch der Mikroprozessor zur Ausgabe eines positiven Fehlersignals veran­ laßt wird, das den Fahrer des Kraftfahrzeuges optisch oder aku­ stisch warnt. Zur Ausschaltung eines Druckanstieges infolge ei­ ner Temperaturerhöhung der Luft im Innern des Reifens wird eine entsprechende Kompensations-Einrichtung in Tätigkeit gesetzt.

Im Gegensatz zum eingangs erläuterten Meß- und Überwachungssy­ stem ist dies zuletzt beschriebene System nur während des Rad­ umlaufes, also während der Bewegung des Kraftfahrzeuges, nicht aber im Stillstand funktionsfähig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Prüfelement zur Überwachung des Reifeninnendruckes von möglichst geringer Masse anzugeben, das keine elektrischen, pneumatischen oder mechani­ schen Durchführungen vom Reifeninnenraum nach außen benötigt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schal­ ter und eine Diode miniaturisierte Bauelemente bilden, welche an eine im Mikrowellenbereich wirksame Antenne ange­ schlossen sind, die einen Dipol mit einer vorgegebenen Spaltkapa­ zität darstellt, der beim Strahlungseinfall in der Grundfrequenz zur Abstrahlung der einfachen und doppelten Frequenz anregbar ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung darge­ stellt und werden im folgenden ausführlich erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch den Reifen und die Felge, um die Anbringung des Prüfelementes gemäß der Erfindung zu veranschaulichen,

Fig. 2 eine Ansicht des Prüfelementes gemäß der Erfindung von oben und

die Fig. 3a und 3b zwei Ersatzschaltbilder des mi­ niaturisierten Schaltelementes.

Wie in der Fig. 1 als Schnitt zu sehen ist, ist ein moderner Sicherheitsreifen 10 auf eine Felge 12 aufgezogen und mit Druckluft bis zu einem Druck von etwa 3 atü gefüllt. Um einen unerwünschten Abfall dieses zuvor eingestellten Reifeninnendruc­ kes während der Fahrt des Kraftfahrzeuges wahrnehmen zu können, ist an einer Ausbauchung 16 der Felge 12 ein plattenartiges Prüfelement 14 in einer etwas geneigten Lage angebracht, in der es vollständig nahezu vertikal von einem geradlinigen Strahl 18 im Mikrowellenbereich (Frequenz zwischen 1 und 30 GHz) aus ei­ nem am Fahrgestell montierten Sender 20 getroffen wird. Ein Emp­ fänger 21 für den vom Prüfelement 14 reflektierten Strahl ist unmittelbar neben dem Sender 20 angebracht. Bei der Montage des Senders 20 ist zu beachten, daß der Strahl 18 auf seiner Bahn nicht durch irgendwelche Metallteile gestört wird und die Rück­ seite des Senders 20 weit genug von Metallteilen entfernt ist.

Das Prüfelement 14, das in der Fig. 2 in einer Ansicht von oben dargestellt ist, trägt auf einer Unterlage 22 in Form eines rechteckigen Stückes Pappe, Keramik oder Kunststoffolie einen C-förmigen Dipol 24, dessen freie Enden einen durch die ge­ wünschte Spaltkapazität festgelegten Abstand voneinander auf­ weisen. Innerhalb der einen Rundung des als Metallfolie gebilde­ ten Dipols 24 trägt die Unterlage 22 ein miniaturisiertes Sili­ cium-Schaltelement 26, sowie dessen Anschlüsse am Dipol 24.

Mit Hilfe der Ersatzschaltbilder in den Fig. 3a und 3b ist am besten die Funktion des Silicium-Schaltelementes 26 zu erken­ nen, das als Mikromechanikbauteil ein Sensorchip (z. B. IS6030 der Concha Corp.) und eine Diode 30 (1 bis 2 mm Seitenlänge) enthält. Das Sensorchip arbeitet als von einem vorgegebenen Schwellenwert des Druckes P abhängiger Schalter 32, der beim Ab­ sinken des Reifeninnendruckes unter den Schwellenwert von seiner einen Position in die andere geschaltet wird. In der Fig. 3a sind die Diode 30 und der Schalter 32 in Reihe, in der Fig. 3b sind sie dagegen parallel geschaltet.

Wie man also sieht, ist die Diode 30 im Ersatzschaltbild der Fig. 3a nur bei geschlossenem Schalter 32 - nach dem Druckabfall im Reifen - und im Ersatzschaltbild der Fig. 3b bei offenem Schalter 32 - vor einem Druckabfall im Reifen 10 - wirksam, damit der Dipol 34, der ein Faltdipol sein kann, die Funktion einer Antenne übernimmt, die bei einer Halbwellen-Gleichrichtung der Schwingungen durch die Diode 30 zur Grundschwingung und zu­ mindest auch zur ersten Oberschwingung angeregt wird. Der Emp­ fänger 21 ist zur Unterdrückung von Fehlern so ausgelegt, daß er nur die vom Prüfelement 14 rückgesendete erste Oberschwingung wahrnimmt.

Um eine gegenseitige Störung unter den in jedem Rad des Kraft­ fahrzeuges angebrachten Prüfelementen 14 auszuschalten, wird vorzugsweise eine Pulscode-Modulation der Grundschwingung ange­ wendet.

Bei einer andersartigen Ausführungsform des Prüfelementes 14, die sich von der in der Fig. 2 dargestellten unterscheidet, ist das Schaltelement 26 zwischen den beiden freien Enden des C-förmigen Dipols 24 angeordnet, also mit Hilfe von Kontakten zwischen ihnen angeschlossen.

Claims (6)

1. Am Rad eines Kraftfahrzeuges montiertes Prüfelement zur Überwachung des Reifeninnendruckes mit einem infolge des Druckabfalls betätigbaren Schalter, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (32) und eine Diode (30) miniaturisierte Bau­ elemente (26) bilden, welche an eine im Mikrowellenbereich wirksame Antenne angeschlossen sind, die einen Dipol (24) mit einer vorgegebenen Spaltkapazität darstellt, der beim Strah­ lungseinfall in der Grundfrequenz zur Abstrahlung der einfachen und doppelten Frequenz anregbar ist.

2. Prüfelement nach dem Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schalter (32) und die Diode (30) als inte­ griertes Halbleiterchip ausgebildet sind.

3. Prüfelement nach dem Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zu ihrer Unterbrechung die Diode (30) mit dem Schalter (32) in Reihe am Schwingkreis liegt.

4. Prüfelement nach dem Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zu ihrer Überbrückung die Diode (30) zum Schal­ ter (32) parallel am Schwingkreis geschaltet ist.

5. Prüfelement nach dem Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß es plattenförmig ausgebildet und an der Felge (12) derart geneigt bezüglich des Mikrowellensenders/-empfängers (20) angebracht ist, daß der geradlinige Strahlenverlauf von Metall­ teilen frei ist.

6. Prüfelement nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß von der Abstrahlung des Prüfelementes (14) im Mikrowellen-Empfänger (20) nur die erste Oberwelle auswertbar ist.