DE4025210A1 - Reifendruckmesser, der den luftdruck beim fahrenden fahrzeug ueberprueft und anzeigt - Google Patents

Description

Die Einrichtung gehört zum Automationsbereich und kann für die Überwachung des Reifendruckes während der Fahrt des Fahrzeuges eingesetzt werden.

Dieser Einrichtung liegen vier Ideen zugrunde:

• 1. Der Reifenluftdruck wird durch Messen der Drehzahl in bestimmten Zeitspannen Δt geprüft.
• Bei Rückgang des Reifendruckes wird der wirksame Radius des Rades (Schwing-R) kleiner und bei gleicher Geschwin­ digkeit des Fahrzeuges erhöht sich die Drehzahl des Rades. Als Drehzahl-Geber werden ein paar Herkon-Magnete eingesetzt. Die Magnete werden zwischen der Scheibe und dem Reifen des Rades mittels genau solcher Federn wie auch die Ausgleichgewichte angebracht. Um die Symmetrie des Rades nicht zu stören, werden auf dem Rad zwei diametral entgegengesetzte Magnete befestigt. Die Her­ kon-Kontakte werden auf dem unbeweglichen Teil des Fahrzeuges befestigt.
• 2. Um die Abhängigkeit der zu prüfenden Drehzahl des Rades von der Geschwindigkeit des Fahrzeuges zu beseitigen, werden die Zeitspannen Δt umgekehrt (indirekt) propor­ tional der Geschwindigkeit des Fahrzeuges mit Hilfe eines auf der Kardanwelle angebrachten Gebers einge­ stellt.
• 3. Um die Abhängigkeit des wirksamen Radius (Schwing-R) des Rades von der Belastbarkeit des Fahrzeuges und der Reifenabnutzung zu vermeiden, wird die Drehzahl des Rades in den Zeitspannen Δt mittels zweier Zähler er­ faßt. Im ersten Zähler wird die Drehzahl des Rades in der ersten Zeitspanne Δt₁ nach dem Anfahren des Fahrzeuges erfaßt (damit werden die Anfangsbedingungen berücksichtigt). Die Drehzahl in der ersten Zeitspanne und den darauf folgenden (Δt₂, Δt₃ usw.) werden vom zweiten Zähler erfaßt. Am Ende jeder Zeitspanne Δt werden aus den Daten des zweiten Zählers die Werte des ersten Zählers ausgelesen. Wenn der Druck sich nicht geändert hat, dann ist der Wert gleich 0. Sollte der Reifenluftdruck zurückgegangen sein, bleibt nach dem Auslesen ein Rest, der zur Auslösung der Signalisation führt.
• 4. Um die Auslösung der Signalisation bei Reduzierung des wirksamen Radius (Schwing-R) des Rades beim Einbiegen des Fahrzeuges zu vermeiden (vorzubeugen), ist eine Verriegelung für die Arbeit des Gerätes mit dem Ein­ schalten des Richtungsanzeigers vorgesehen.

Zur Zeit ist der Stromlaufplan des Gerätes, Zeichnungen für die Befestigungsteile der Drehzahlgeber sowie An­ bringungsstellen festgelegt.

Mit Fig. 1a, b, c, d (Auf dem Bild 1) ist der Stromlaufplan des Reifenluftdruckmessers für ein Vierrad-Fahrzeug dargestellt. Er besteht aus 9 Magneten, 5 Herkon-Kontak­ ten, integriertem Schaltkreis D1 (sechs NICHT-Gliedern (Logikelementen HE) mit einem Auflösungseingang E0), acht identischen Vor- und Rückwärtsbinärzählern D2...D9, die eine Daten-Vorerfassung ermöglichen, integrierten Schaltkreisen D10 (zwei D-Trigger), D11.1 (JK-Trigger), Binärzählern D12, integrierten Schaltkreisen D13 (vier NICHT-UND-Gliedern mit 2 Eingängen (Logik-Elemente 2-HE)), D14 (vier RS-Trigger mit dem Auflösungsein­ gang V) und D15 (zwei NICHT-Gliedern mit vier Eingängen (Logikelemente 4HE)), vier Transistoren VT1...VT4, vier Leuchtdioden VD1...VD4 und Reset-Taster SB.

Acht Magnete sind auf den Rädern des Fahrzeuges ange­ bracht (zwei je Rad) und ein Magnet auf der Kardanwelle.

Die Herkon-Kontakte sind an dem unbeweglichen Teil des Fahrzeuges angebracht. Bei geöffneten Herkon-Kontakten ist am Elementeneingang ein 1-Pegel von der Spannungs­ quelle von +12 V vorhanden. Wenn die Herkon-Kontakte geschlossen sind, dann bekommt der entsprechende Elemen­ ten-Eingang HE des integrierten Schaltkreises D1 den O-Pegel (unter 3,5 V). Bei der Magnetannäherung schließen die Herkon-Kontakte. Somit Schließen und Öffnen die Herkon-Kontakte beim Fahren des Fahrzeuges.

Dabei kommen Spannungsimpulse zu den Eingängen der NICHT-Glieder (Logikelemente HE) des integrierten Schaltkreises D1. Die Kondensatoren C1...C6 dienen zur Beseitigung des mechanischen (mech.) Kontaktprellens.

Der integrierte Schaltkreis D1 läßt die zu seinen Ein­ gängen kommenden Impulse durch nur bei vorhandenem O-Pe­ gel am EO-Eingang. Sollte auf dem EO-Eingang der 1-Pegel vorhanden sein, dann wird der integrierte Schaltkreis blockiert. Der Eingang EO ist elektrisch mit dem Rich­ tungsanzeiger des Fahrzeuges verbunden. Der 1-Pegel erscheint nur beim gesetzten Richtungsanzeiger.

Die Zähler D2...D9 haben den Eingang R für die Einstel­ lung des 0-Potentials, die Daten-Eingänge D1...DN für die Voreinstellung und der Eingang V für die Genehmigung der Voreinstellung sowie Einlese-Eingang C, Eingabe der reversiblen Zählung +1, Eingabe der Zählungsauflösung PO, Informationsausgänge Q2...QN und Überfüllungsausgang P. Es gibt die ( eine) folgende Priorität in den Zähler­ funktionen, wenn die Auflösung der Spannungspegel bei entsprechenden Eingängen vorhanden ist: Reset, Vorein­ stellung, Zählung.

D-Trigger (integrierter Schaltkreis D10) und JK-Trigger (integrierter Schaltkreis D11.1) haben Synchroneingänge (D und J, K entsprechend) und Asynchroneingänge (S,R).

Asynchroneingänge haben Priorität vor den Synchronein­ gängen falls 1-Pegel am Eingangs-S vorhanden ist, werden diese Trigger auf 1-Potential gebracht und beim Vorhan­ densein des 1-Pegels am Eingang-R auf 0-Potential.

Das Schemata funktioniert wie folgt. Durch die Betäti­ gung des Tasters SB wird die Grundstellung des Schalt­ kreises eingestellt. In der Grundstellung ist auf dem direkten Ausgang des D-Triggers D10.1 (der obere (in Fig. 1d auf dem Bild 1)) der 0-Pegel, auf dem direkten Ausgang des JKTriggers D11.1 der 1-Pegel, alle Zähler sind zurückgesetzt (gelöscht), auf dem Ausgang der RS-Triggers vom integrierten Schaltkreis D14 der 0-Pe­ gel, die Transistoren sind geschlossen und die Leucht­ dioden VD1...VD4 leuchten nicht.

Der 0-Pegel vom Direkt-Ausgang des D-Triggers D10.1 wird dem PO-Ausgang der ersten Zähler D2, D4, D6, D8 zuge­ führt und erlaubt die Zählung der auf ihren Einleseein­ gang eingegangenen Impulse. Da dem Eingang +1 dieser Zähler der 1-Pegel (von Spannungsquelle +12 V) zuge­ führt wird, arbeiten diese nach Addition. Außerdem kommt der 0-Pegel vom direkten D-Triggereingang D10.1 zum V-Eingang des integrierten Schaltkreises D14 und sperrt den Signaldurchgang zu den RS-Triggereingängen.

Da an den Ausgängen des Zählers D12 die 0-Pegel (er ist gelöscht) sind, ist auf dem Ausgang des NICHT-UND-Glie­ des mit 4 Eingängen (Logikelementes 4-HE) D15.1 der 1-Pegel und auf dem Ausgang des NICHT-UND-Gliedes mit 4 Eingängen (Logikelementes 4-HE) D15.2 der 0-Pegel.

Diese Spannung wird dem C-Eingang des D-Triggers D10.1 und D-Eingang des D-Triggers D10.2 zugeführt.

Der erste Impuls des auf der Kardanwelle angebrachten Gebers kommt nach dem Durchgang durch das entsprechende NICHT-Glied (Logikelement HE) des Schaltkreises D1 zum Ausgang des D-Triggers D10.2 und führt ihn auf 0-Poten­ tial. Dabei wird die Verriegelung des Zählers D12 aufge­ löst und er ist einlesebereit. Gleichzeitig wird der JK-Trigger D11.1 auf 0-Potential gebracht und die Vor­ einstellung der zweiten Zähler D3, D5, D7, D9 aufgeho­ ben. Somit können nur die ersten Zähler D2, D4, D6, D8 eingelesen werden (einlesen) und der Zähler D12 dient zur Bildung der Zeitspannen Δt.

In dem Augenblick, wo bei allen funktionierenden Eingän­ gen des Zählers D12 die 1-Pegel erscheinen, die auf das Ende der Zeitspanne Δt hinweisen, erscheint am Ausgang des NICHT-UND-Gliedes mit 4 Eingängen (Logikelementes 4-HE) D15.1 ein 0-Pegel, der den Informationsdurchgang vom Überfüllungsausgang P der zweiten Zähler D3, D5, D7, D9 S-Einganges von RS-Trigger des integrierten Schalt­ kreises D14 erlaubt. Gleichzeitig erscheint der 1-Pegel auf dem Eingang des Logikelementes D15.2, der den D-Trigger D10.1 auf 1-Potential bringt.

Diese Spannung blockiert den weiteren Impulstransfer zum Einleseeingang der ersten Zähler D2, D4, D6, D8. Bei den Ausgängen dieser Zähler wird die Zahl der in der Zeit Δt eingegangenen Impulse von den Gebern, die an entspre­ chenden Rädern angebracht sind, registriert. Gleichzei­ tig erlaubt der 1-Pegel auf dem Direkteingang des D-Triggers D10.1 den Signaldurchgang zu den Eingängen der RS-Trigger des integrierten Schaltkreises D14, sowie den Impulstransfer zum Einleseeingang der zweiten Zähler D3, D5, D7, D9.

Hiernach (nachdem) setzt der Impuls des auf der Kardan­ welle angebrachten Gebers den D-Trigger D10.2 auf 1-Po­ tential. Dabei wird auf 1-Potential auch der JK-Trigger D11.1 und der 1-Pegel erlaubt an seinem Ausgang die Umschreibung der Daten von den Ausgängen ersten Zähler D2, D4, D6, D8 in die zweiten Zähler D3, D5, D7, D9.

Gleichzeitig löscht der 1-Pegel am Ausgang des D-Trig­ gers D10.2 den Zähler D12. Dabei erscheint auf dem Ausgang D15.2 der 0-Pegel und mit dem Eingang des fol­ genden Impulses vom Geber, der an der Kardanwelle ange­ bracht ist, geht der D-Trigger D10.2 auf 0-Potential über. Zum 0-Potential geht auch der JK-Trigger D11-1 über. Dadurch werden Bedingungen geschaffen für den Transfer der Impulse von den Gebern, die auf der Kardan­ welle angebracht sind, zu dem Einleseeingang der zweiten Zähler D3, D5, D7, D9 und der Impulstransfer von dem auf der Kardanwelle angebrachten Geber zu dem Einleseeingang des Zählers D12.

Ähnlich dem oben beschriebenen Vorgang wird am Ende von jeder Zeitspanne Δt die Information vom Überfüllungsaus­ gang P der zweiten Geber D3, D5, D7, D9 an die Eingänge der RS-Trigger des integrierten Schaltkreises D14 gelei­ tet. Wenn die Zahl der beim zweiten Zähler eingegangenen Impulse in der Zeit Δt nicht höher ist als die Zahl der im ersten Zähler gespeicherten, dann erscheint am Über­ füllungsausgang P dieses Zählers der 1-Pegel und demzu­ folge am Ausgang des entsprechenden NICHT-ODER-Gliedes mit 2 Eingängen (Elementes 2-HE) des integrierten Schaltkreises D13 ein 0-Pegel und der entsprechende RS-Trigger des integrierten Schaltkreises D14 bleibt auf 0-Potential. Wenn aber die Zahl der am Einlese-Eingang des zweiten Zählers eingegangenen Impulse in der Zeit­ spanne Δt höher ist als die gespeicherte im entsprechen­ den ersten Zähler, dann erscheint am Überfüllungsausgang P dieser Zähler der 0-Pegel und am Ausgang des entspre­ chenden NICHT-ODER-Gliedes mit 2 Eingängen (Logikelemen­ tes 2-HE) des integrierten Schaltkreises D13 der 1-Pegel. Dieser bringt den entsprechenden RS-Trigger des integrierten Schaltkreises D14 auf 1-Potential und dabei leuchtet die entsprechende Diode auf. Sie wird, während der Zeit Δt₂ leuchten bis der von der Differential­ kette C7R16 gebildete Impuls diesen Trigger nicht auf 0-Potential belassen wird. Wenn die Ursache der Überfül­ lung des zweiten Zählers bestehen bleibt bzw. es wird ein Reifenluftdruck-Rückgang gemeldet, leuchtet und erlischt die Leuchtdiode in jeder Zeitspanne Δt.

In Fig. 2 ( Auf dem Bild 2) sind die Spannungs-Zeitdia­ gramme, die die Arbeit des Reifenluftdruckmessers erläu­ tern, dargestellt. Vorstehend (oben) wurde der elektri­ sche Schaltkreis des Reifenluftdruckmessers für ein Fahrzeug mit vier Rädern beschrieben.

Ähnlich kann auch das elektrische Schema des Reifenluft­ druckmessers für Fahrzeuge mit einer beliebigen Radzahl aufgebaut werden. Auf dem Schema ist das Lichtsignal­ system dargestellt; aber ein akustisches Signalsystem kann auch eingesetzt werden.

Weil das elektrische Schema der Einrichtung nur inte­ grierte Schaltkreise beinhaltet, können diese durch einen großen integrierten Schaltkreis (BIS) ersetzt werden.

In einem magnetlosen Metallrohr wird der Herkon-Kontakt so angebracht, daß für einen der Herkon-Ausgänge mit dem Rohr der elektrische Kontakt gewährleistet ist. Der Freiraum zwischen dem Rohr und Herkon-Kontakt wird mit Dichtungsmittel gefüllt. Nachher wird das Rohr mit dem Herkon-Kontakt auf dem unbeweglichen Teil des Fahrzeuges befestigt.

In den Figuren (Auf den Bildern) 3...6 sind die Teile, mit denen Herkon-Kontakten für die PKW-Autos Type -Shi­ guli- und -Moskwitsch- befestigt werden können, aufge­ zeichnet, die an den Bremsscheiben des entsprechend hinteren linken, vorderen linken, vorderen rechten und hinteren rechten Rädern angebracht werden.

Die Rolle des Geber-Magnetes, der die Zeitspannen Δt eingibt, erfüllt eine der Schrauben, die die Kupplungen der Kardanwelle und der Ausgangsachse des Getriebes verbindet, die Magneteigenschaften besitzen muß.

In Fig. 7 (Auf dem Bild 7) ist die Zeichnung des Teiles dargestellt mit dem an (auf) ihm befestigten Herkon- Kontakt, das an (auf) dem unbeweglichen Teil des Fahr­ zeuges, unweit von der oben genannten Kupplung, so angebracht wird, daß bei Annäherung der magnetisierten Schraube der Herkon-Kontakt auslöst. Teile, mit welchen (Hilfe dessen) die Anbringung der Herkon-Kontakte am Fahrzeug erfolgt, können aus Duraluminium-Blech mit einer Dicke von 1-1,5 mm gefertigt werden.

Die Befestigung aller Teile wird mittels der am Fahrzeug vorhandenen Schrauben bzw. ohne Konstruktionsänderungen ausgeführt. Die elektronische Einheit wird an der Sei­ tenwand des Fahrzeuges unter der Tafel, das Tableau mit Leuchtdioden im Armaturenbrett im Sichtfeld des Fahrers angebracht.

Claims (6)

1. Verfahren zum Überwachen des Reifendruckes bei einem fahrenden Fahrzeug, gekennzeichnet durch folgende Ver­ fahrensschritte:

• a) Die Drehzahl n₁ des Fahrzeugrades wird bei einer Geschwindigkeit v₁ während einer bestimmten Zeitspanne Δt₁ gemessen und gespeichert.
• b) Die Drehzahl n₂ des Fahrzeugrades wird bei einer Geschwindigkeit v₂ zu einem späteren Zeitpunkt während einer Zeitspanne Δt₂ gemessen und ge­ speichert, wobei die Zeitspanne Δt₂ umgekehrt proportional zur Geschwindigkeit v₂ ist
• c) Die Drehzahlen n₁ und n₂ werden miteinander verglichen. Bei Feststellung einer Differenz wird ein optisches oder akustisches Signal zur Anzeige der Reifendruckänderung erzeugt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßvorgang bei Richtungsänderung des Fahrzeuges unterbrochen wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Impuls­ geber an der Felge des zu überprüfenden Rades wenigstens ein Permanentmagnet und an der gegenüber dem Rad unbe­ weglichen Radaufhängung ein Herkonkontakt derart ange­ ordnet sind, daß pro Radumdrehung der Kontakt zur Erzeu­ gung eines Zählimpulses betätigt wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an dem zu überprüfenden Rad diametral zueinander zwei Permanentmagnete angeordnet sind.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Impuls­ geber zur Erzeugung einer der Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechenden Impulsfolge an der Kardanwelle ein Per­ manentmagnet und an einem gegenüber dieser feststehenden Fahrzeugteil ein Herkonkontakt derart angeordnet sind, daß pro Wellenumdrehung der Kontakt betätigt wird.

6. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, insbesondere mit Impulsgebern nach den Ansprüchen 3, 4 oder 5, gekennzeichnet durch einen Aufwärtszähler, mit welchem die während der ersten Zeit­ spanne Δt₁ erzeugten Impulse gezählt und gespeichert werden und einen mit den Ausgängen des Aufwärtszählers verbundenen Abwärtszähler, mit welchem die während der zweiten Zeitspanne Δt₂ erzeugten Impulse gezählt und gespeichert werden und der an seinem Ausgang ein Signal erzeugt, wenn die Impulse des Eingangszählers von den­ jenigen des Abwärtszählers abweichen, und der über eine Torschaltung sowie eine nachgeschaltete Verstärkerschal­ tung ein Signal, vorzugsweise ein Lichtsignal, erzeugt.