DE3801278A1 - Arrangement with a switch, mounted on the wheel of a motor vehicle, for monitoring the internal pressure of a tyre - Google Patents

Arrangement with a switch, mounted on the wheel of a motor vehicle, for monitoring the internal pressure of a tyre

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Abstract

The invention relates to an arrangement with one or more switches which are mounted on the wheel of a motor vehicle and each respond, that is to say open or close, whenever there is a change of state, that is to say during the transition to an excessively high temperature or to an excessively low or excessively high pressure in the interior of the tyre. The switch or switches are components of an oscillatory circuit with a coil which is also mounted on the wheel and is excited, by means of a coil seated on the chassis, to resonate in the kilohertz range (1 to 100 kHz) with oscillations whose harmonics are transmitted back via the inductive coupling of the two coils and are evaluated in the circuit on the chassis. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem am Rad eines Kraftfahrzeuges montierten, bei Druckabfall betätigbaren Schal­ ter zur Überwachung des Reifeninnendruckes, mit einem am Fahr­ werk montierten Hochfrequenzgeber und mit einem Schwingkreis, von dem in der einen Schalterstellung elektrische Spannungsim­ pulse für ein Auswertungsgerät erzeugbar sind.The invention relates to an arrangement with a on the wheel Motor vehicle-mounted scarf that can be actuated when the pressure drops for monitoring the tire pressure, with one on the driver factory-mounted high-frequency transmitter and with a resonant circuit, of which in one switch position electrical voltage im pulses can be generated for an evaluation device.

Für die Signalübertragung in Reifendruck-Überwachungsanlagen von Kraftfahrzeugen sind zahlreiche recht aufwendige Anordnungen be­ kannt, bei denen die elektrische Leistung in Form von Impulsen oder Schwingungen aus einer fest am Fahrwerk angebrachten Spule in eine radseitige und folglich umlaufende Spule übertragen wird. Ein zugleich eingekoppeltes Abfragesignal wird radseitig in Ab­ hängigkeit davon, ob der Luftdruck des Reifeninnenraumes unter oder über einem im voraus gewählten Schwellenwert liegt, inner­ halb der Elektronik unterschiedlich moduliert. Bei einer solchen Anordnung kann beispielsweise in einem Schwingkreis die Impuls- oder Schwingungsdämpfung durch Hinzu- oder Wegschalten eines ohmschen Widerstandes wesentlich abgeändert werden, und ein da­ bei entstehendes Antwortsignal wird von der fahrwerkseitigen Spule aufgenommen und in einem nachgeschalteten Gerät ausgewertet.For signal transmission in tire pressure monitoring systems from Motor vehicles are numerous quite complex arrangements knows where the electrical power in the form of pulses or vibrations from a coil fixed to the chassis is transferred to a wheel-side and consequently rotating coil. A query signal coupled at the same time becomes Ab on the wheel side depending on whether the air pressure in the tire interior is below or is above a pre-selected threshold half of the electronics modulated differently. With one In an oscillating circuit, for example, the arrangement or vibration damping by switching one on or off ohmic resistance can be changed significantly, and there when the response signal is generated by the chassis  Coil picked up and evaluated in a downstream device.

Weiterhin sind Anordnungen mit zwei Spulenpaaren bekannt, von de­ nen das eine der Energieübertragung und das andere der Signal­ übertragung dient. In derartigen Anordnungen wird zur Signalco­ dierung auch die Frequenzvervielfachung benutzt. Schließlich sind Anordnungen bekannt, in denen Mikrowellen der Übertragung von Leistung bzw. von Signalen dienen, was jedoch nur mit ziemlich kostspieligen Bauteilen und Schaltungselementen realisiert wer­ den kann.Furthermore, arrangements with two pairs of coils are known, from de one of the energy transmission and the other of the signal transmission serves. In such arrangements, Signalco dation also uses frequency multiplication. Finally are Arrangements are known in which microwaves transmit from Power or signals serve, but only with fairly expensive components and circuit elements realized who that can.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine recht einfach ge­ baute und dementsprechend kostengünstige Anordnung der eingangs bezeichneten Art unter Verwendung leicht verfügbarer Bau- und Schaltungselemente anzugeben.The invention has for its object a very simple ge built and accordingly inexpensive arrangement of the entrance designated type using readily available construction and Specify circuit elements.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß am Fahr­ werk als Hochfrequenzgeber eine Schaltung aus einem im Kilohertz­ bereich arbeitenden Sinuswellen-Generator, aus einer ersten Spule und aus dem Auswertungsgerät, sowie am Rad als Schwingkreis eine Schaltung zumindest aus einem Kondensator, aus einer zweiten Spu­ le, aus einer Diode und aus dem Schalter ausgebildet sind, in des­ sen Schaltzustand vom Schwingkreis bei einer Anregung über die erste Spule zumindest eine der Oberwellen der Anregungsschwingung zum Auswertungsgerät am Fahrwerk übertragbar ist.This object is achieved in that the driving works as a high-frequency transmitter a circuit made in one kilohertz area working sine wave generator, from a first coil and from the evaluation unit, as well as on the wheel as a resonant circuit Circuit at least from a capacitor, from a second spu le, are formed from a diode and from the switch in the Switching state of the resonant circuit when excited via the first coil at least one of the harmonics of the excitation oscillation is transferable to the evaluation device on the chassis.

In Weiterbildung der Erfindung können für weitere Anwendungsmög­ lichkeiten zwei oder mehrere Bandpässe bzw. Bandsperren in den Schwingkreis mit Hilfe je eines ihnen zugeordneten Schalters ein­ fügbar sein, der beim Eintreten eines Zustandes betätigbar ist.In a development of the invention can be used for further applications two or more band passes or band locks in the Resonant circuit with the help of a switch assigned to each be available, which can be operated when a condition occurs.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung darge­ stellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen: Embodiments of the invention are shown in the drawing represents and are explained in more detail below. Show it:  

Fig. 1 ein Schaltbild der grundlegenden Anordnung gemäß der Erfindung mit ihrer induktiven Kopplung zwischen ei­ nem radseitigen Schwingkreis und der fahrwerkseitigen Schaltung zur Schwingungserzeugung und -auswertung und die Fig. 1 is a circuit diagram of the basic arrangement according to the invention with its inductive coupling between egg nem oscillating circuit on the wheel side and the chassis-side circuit for vibration generation and evaluation and

Fig. 2a und 2b Schaltbilder von radseitigen Schwingkreisen mit weiteren auf einen Zustand ansprechen­ den Schaltern. FIGS. 2a and 2b are circuit diagrams of the wheel-side resonant circuits with further responsive to a state of the switches.

Wie aus dem Schaltbild der grundlegenden Anordnung gemäß Fig. 1 hervorgeht, sind zwei induktiv über jeweils eine Spule 12, 13 ge­ koppelte Schaltkreise 10 und 20 vorgesehen, von denen der eine 10 am Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges und der andere 20 innerhalb eines Prüfelementes an einem Rad oder, genauer gesagt, an einer Felge des betreffenden Rades angebracht ist. Im einzelnen stellt der Schaltkreis 10 einen sog. Hochfrequenzgeber mit einem Sinus­ wellen-Generator 1 als wesentlichen Bestandteil dar, der ein si­ nusförmiges Signal in einem Frequenzbereich zwischen 1 und 100 kHz gegebenenfalls nach einer entsprechenden Verstärkung über ein Oberwellenfilter 2 an die Spule 12 ausgibt. Während der so­ weit erläuterte Abschnitt des Schaltkreises 10 den an die Spule 12 angeschlossenen Sender bildet, dient die Spule 12 auch als Empfänger und ist mit einem Auswertungsgerät 3 verbunden.As can be seen from the circuit diagram of the basic arrangement according to FIG. 1, two circuits 10 and 20 coupled inductively via a coil 12 , 13 are provided, one of which 10 on the chassis of a motor vehicle and the other 20 within a test element on a wheel or, more precisely, is attached to a rim of the wheel in question. In detail, the circuit 10 represents a so-called. High-frequency transmitter with a sine wave generator 1 as an essential component, which outputs a si-shaped signal in a frequency range between 1 and 100 kHz, optionally after a corresponding amplification via a harmonic filter 2 to the coil 12 . While the section of the circuit 10 explained so far forms the transmitter connected to the coil 12 , the coil 12 also serves as a receiver and is connected to an evaluation device 3 .

Der im Prüfelement an der Felge untergebrachte Schaltkreis 10 ist ein auf eine vorgegebene Resonanzfrequenz abgestimmter Schwing­ kreis, in dem die Spule 13 die notwendige Induktivität L bildet und ein Kondensator 18 mit einer Kapazität C liegt. Ferner ent­ hält der Schaltkreis 20 eine Diode 16 zur Erzeugung von Harmoni­ schen der von der Spule 12 übertragenen sinusförmigen Signale, ein Tiefpaßfilter 22 zur Unterdrückung höherer Harmonischer und einen druckabhängigen Schalter 24, der so lange geschlossen bleibt, wie der Reifeninnendruck einen gegebenenfalls eingestell­ ten Schwellenwert überschreitet.The circuit 10 housed in the test element on the rim is a resonant circuit tuned to a predetermined resonance frequency, in which the coil 13 forms the necessary inductance L and a capacitor 18 with a capacitance C. Furthermore, the circuit 20 includes a diode 16 for generating harmonics of the sinusoidal signals transmitted by the coil 12 , a low-pass filter 22 for suppressing higher harmonics and a pressure-dependent switch 24 , which remains closed for as long as the tire pressure has a threshold value which may be set exceeds.

In der Schließstellung des Schalters 24 werden durch die Diode 16 Oberwellen erzeugt, die vom Schwingkreis auf die Spule 12 übertragen und im Auswertungsgerät 3 nachgewiesen werden. Wenn durch einen Druckverlust im Reifeninnenraum der vorgegebene Schwellenwert unterschritten wird, öffnet sich der Schalter 24, so daß keine Oberwellen mehr erzeugt werden. Infolgedessen lie­ fert das Auswertungsgerät ein Warnsignal an den Fahrer.In the closed position of the switch 24 , harmonics are generated by the diode 16 , which are transmitted from the resonant circuit to the coil 12 and are detected in the evaluation device 3 . If a pressure drop in the interior of the tire falls below the predetermined threshold, the switch 24 opens so that harmonics are no longer generated. As a result, the evaluation device sends a warning signal to the driver.

In den Fig. 2a und 2b sind weitere Ausführungsformen des rad­ seitigen Schwingkreises mit mehreren Schaltern 24, 24′ und 24′′ dargestellt, die einen Zustand (Druck, Temperatur) abfühlen und beim Überschreiten eines Schwellenwertes, also bei einem Übergang von einem Wertebereich zum benachbarten öffnen oder schließen. Bei einer Anordnung dieser Schalter im Reifeninnenraum kann der eine Schalter 24 infolge eines zu geringen Druckes, der zweite Schalter 24′ infolge eines zu hohen Druckes und der dritte Schal­ ter 24′′ infolge einer zu hohen Temperatur öffnen und das Auswer­ tungsgerät 3 (Fig. 1) zur Ausgabe eines Warnsignals veranlassen. Wie aus den Schaltbildern erkennbar ist, sind die Schalter 24, 24′ und 24′′ jeweils in Reihe mit einem Bandpaß 52, 52′ bzw. 52′′ zueinander parallel in dem Schwingkreis der Fig. 2a oder zur je­ weiligen Überbrückung einer von drei in Reihe mit dem Schwing­ kreis der Fig. 2b geschalteten Bandsperren 54, 54′ und 54′′ ge­ schaltet. Die Bandpässe 52, 52′ und 52′′ lassen jeweils die erste, zweite bzw. dritte Oberwelle des bei der Resonanzfrequenz ange­ regten Schwingkreises der Fig. 2a hindurchgehen, während die Bandsperren 54, 54′ und 54′′ bezüglich der Bandpässe 52, 52′ und 52′′ (Fig. 2a) invertiert arbeiten, also alle Frequenzen mit Aus­ nahme eines schmalen Frequenzbereiches hindurchgehen lassen, in den bei der Bandsperre 54 die erste Oberwelle, bei der Bandsperre 54′ die zweite Oberwelle und bei der Bandsperre 54′′ die dritte Oberwelle hineinfällt.In FIGS. 2a and 2b are further embodiments of the wheel-side oscillating circuit with a plurality of switches 24, 24 'and 24' 'is shown, which sense a state (pressure, temperature) and on exceeding a threshold value, ie when a transition from a range of values for open or close neighboring. With an arrangement of these switches in the tire interior, the one switch 24 due to too low pressure, the second switch 24 'due to too high pressure and the third switch ter 24 ''due to too high a temperature open and the evaluation device 3 ( Fig. 1) Have a warning signal issued. As can be seen from the circuit diagrams, the switches 24 , 24 'and 24 ''are each in series with a bandpass 52 , 52 ' and 52 '' parallel to each other in the resonant circuit of Fig. 2a or for bridging each one of three in series with the resonant circuit of Fig. 2b switched band-stops 54 , 54 'and 54 ''ge switches. The bandpasses 52 , 52 'and 52 ''each pass the first, second and third harmonic of the resonant frequency of the resonant circuit of Fig. 2a, while the bandstopper 54 , 54 ' and 54 '' with respect to the bandpasses 52 , 52nd 'And 52 ''( Fig. 2a) work inverted, so let all frequencies pass through with the exception of a narrow frequency range, in which at the bandstop 54 the first harmonic, at the bandstop 54' the second harmonic and at the bandstop 54 '' the third harmonic falls into it.

Da die Schwingkreise mit Frequenzen im Bereich von 1 bis 100 kHz angeregt werden können, sind zwei einfache induktive Bauteile zur drahtlosen Übertragung zwischen Fahrwerk und Rad, nämlich die bei­ den Spulen 12 und 13 völlig ausreichend, und es werden relativ große Übertragungsentfernungen bei guter Störsicherheit erreicht.Since the resonant circuits can be excited with frequencies in the range from 1 to 100 kHz, two simple inductive components for wireless transmission between the running gear and the wheel, namely those for the coils 12 and 13, are completely sufficient, and relatively long transmission distances are achieved with good interference immunity .

Im Hinblick auf die ziemlich kurze Zeitdauer, während der bei ei­ nem Radumlauf die am Rad montierte Spule 13 an der am Fahrwerk montierten Spule 12 vorbeigeführt wird, bezogen auf die Gesamt­ dauer eines Radumlaufes, kann es vorteilhaft sein, die Längenaus­ dehnung der am Fahrwerk montierten Spule 12 in Richtung des Rad­ umfanges um ein Vielfaches größer als die Länge der radseitigen Spule 13 zu wählen, die mit Rücksicht auf die Zentrifugalkräfte bei hohen Drehzahlen massenmäßig klein zu halten ist.In view of the fairly short period of time during which the wheel-mounted coil 13 is guided past the coil-mounted coil 12 in relation to the total duration of a wheel cycle, it can be advantageous to extend the length of the wheel-mounted coil To select coil 12 in the direction of the wheel circumference many times larger than the length of the wheel-side coil 13 , which is to be kept small in mass at high speeds with regard to the centrifugal forces.

Wie sich aus dem vorstehenden ergibt, können durch einen unwe­ sentlichen Mehraufwand weitere physikalische Schwellenwerte zum Betätigen eines Schalters 24, 24′ bzw. 24′′ z. B. bei einer zu hohen Temperatur oder bei einem zu hohen Luftdruck überwacht wer­ den. Im Vergleich mit anderen Anordnungen zeichnet sich die An­ ordnung gemäß der Erfindung durch eine große Reichweite bei der Signalübertragung und eine hohe Störsicherheit aus.As can be seen from the above, additional physical threshold values for actuating a switch 24 , 24 'or 24 ''z. B. at too high a temperature or at a too high air pressure who who. In comparison with other arrangements, the arrangement according to the invention is characterized by a long range in signal transmission and a high level of interference immunity.

Wie in der Fig. 1 durch gestrichelte Linien angedeutet ist, kann bei einer abgeänderten Ausführungsform der druckabhängige Schal­ ter 24 auch parallel zur Diode 16, also nicht in Reihe mit ihr, angeordnet werden. In diesem Fall treten die Oberwellen im geöff­ neten Zustand des Schalters 24 auf, während im geschlossenen Zu­ stand nur die Grundfrequenz übertragen wird. Als Resonanzfrequenz des Schwingkreises wird vorzugsweise die Frequenz der eingestrahl­ ten Grundschwingung oder einer ihrer ersten Harmonischen gewählt.As indicated in Fig. 1 by dashed lines, in a modified embodiment, the pressure-dependent scarf ter 24 can also be arranged parallel to the diode 16 , ie not in series with it. In this case, the harmonics occur in the open state of the switch 24 , while in the closed state only the fundamental frequency is transmitted. As the resonance frequency of the resonant circuit, the frequency of the radiated fundamental vibration or one of its first harmonics is preferably selected.

Claims (7)

1. Anordnung mit einem am Rad eines Kraftfahrzeuges mon­ tierten, bei Druckabfall betätigbaren Schalter zur Überwachung des Reifeninnendruckes, mit einem am Fahrwerk montierten Hoch­ frequenzgeber und mit einem Schwingkreis, von dem in der einen Schalterstellung elektrische Spannungsimpulse für ein Auswer­ tungsgerät erzeugbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß am Fahr­ werk als Hochfrequenzgeber eine Schaltung (10) aus einem im Kilo­ hertzbereich arbeitenden Sinuswellen-Generator (1), aus einer er­ sten Spule (12) und aus dem Auswertungsgerät (3), sowie am Rad als Schwingkreis eine Schaltung (20) zumindest aus einem Konden­ sator (18), aus einer zweiten Spule (13), aus einer Diode (16) und aus dem Schalter (24) ausgebildet sind, in dessen Schaltzu­ stand vom Schwingkreis bei einer Anregung über die erste Spule (12) zumindest eine der Oberwellen der Anregungsschwingung zum Auswertungsgerät (3) am Fahrwerk übertragbar ist.1. Arrangement with a mounted on the wheel of a motor vehicle, operated at pressure drop switch for monitoring the tire pressure, with a high-frequency transmitter mounted on the chassis and with a resonant circuit, from which electrical voltage pulses can be generated for an evaluation device in one switch position, characterized that the driving factory as a high-frequency generator comprises a circuit (10) of a hertz range working in the kilo sine wave generator (1), from a he sten coil (12) and out of the evaluating apparatus (3), and on the wheel as a resonant circuit, a circuit (20 ) at least from a capacitor ( 18 ), from a second coil ( 13 ), from a diode ( 16 ) and from the switch ( 24 ) are formed, in the switching state of which was the resonant circuit when excited via the first coil ( 12 ) at least one of the harmonics of the excitation oscillation can be transmitted to the evaluation device ( 3 ) on the chassis. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzfrequenz des Schwingkreises gleich der Anregungsfre­ quenz oder einer Harmonischen davon ist.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the resonance frequency of the resonant circuit is equal to the excitation frequency quenz or a harmonic thereof. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schaltung (10) am Fahrwerk zwischen dem Sinuswellen-Gene­ rator (1) und der ersten Spule (12) ein Oberwellenfilter (2) liegt.3. Arrangement according to claim 1, characterized in that in the circuit ( 10 ) on the chassis between the sine wave generator ( 1 ) and the first coil ( 12 ) is a harmonic filter ( 2 ). 4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur induktiven Signalübertragung bei hohen Drehzahlen des Ra­ des die Längenausdehnung der ersten Spule (12) am Fahrwerk in Richtung des Radumfanges ein Vielfaches der Länge der am Rad mon­ tierten zweiten Spule (13) beträgt.4. Arrangement according to claim 1, characterized in that for inductive signal transmission at high speeds of Ra of the length of the first coil ( 12 ) on the chassis in the direction of the wheel circumference is a multiple of the length of the second coil mounted on the wheel mon ( 13 ). 5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterdrückung höherer harmonischer Schwingungen in der Schaltung (20) am Rad ein Tiefpaßfilter (22) angeschlossen ist. 5. Arrangement according to claim 1, characterized in that a low-pass filter ( 22 ) is connected to the wheel to suppress higher harmonic vibrations in the circuit ( 20 ). 6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überwachung weiterer Zustände (zu hoher Druck, zu hohe Tempe­ ratur) im Reifeninnenraum zum Schalter (24) ein Bandpaß (52) in Reihe und zu den letzteren (24; 52) parallel weitere Schalter (24′, 24′′) in Reihe mit jeweils einem Bandpaß (52′, 52′′) ange­ schlossen sind.6. Arrangement according to claim 1, characterized in that for monitoring other states (too high pressure, too high temperature) in the tire interior to the switch ( 24 ) a bandpass filter ( 52 ) in series and to the latter ( 24; 52 ) in parallel further Switches ( 24 ', 24 '') are connected in series, each with a bandpass ( 52 ', 52 ''). 7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überwachung weiterer Zustände (zu hoher Druck, zu hohe Tempe­ ratur) im Reifeninnenraum zum Schalter (24) parallel eine Bandsperre (54) liegt und zu den letzteren (24; 54) in Reihe wei­ tere Schalter (24′, 24′′) mit je einer zugehörigen parallel lie­ genden Bandsperre (54′, 54′′) geschaltet sind.7. Arrangement according to claim 1, characterized in that for monitoring other states (too high pressure, too high temperature) in the tire interior to the switch ( 24 ) is in parallel a band lock ( 54 ) and to the latter ( 24; 54 ) in series Wei tere switches ( 24 ', 24 '') are each connected with an associated parallel lying band stop ( 54 ', 54 '').
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