DE4129554A1 - Geraet zur ueberwachung des inneren eines reifens - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur Überwachung des Reifeninneren, und insbesondere auf ein das Reifeninnere ständig überwachendes Gerät zur Erfassung der physikalischen Größen des Reifeninnern, wie etwa den Luftdruck und die Temperatur im Reifen eines mit Luftreifen ausgestatteten Fahrzeuges wie Kraftfahrzeugen, bereiften Straßenbahnwagen, bereiften Baufahrzeuge, Flugzeuge, und dergleichen.

Im Hinblick auf den sicheren Betrieb der Fahrzeuge mit Luftreifen ist es wünschenswert, die physikalischen Größen im Inneren des Reifens zu überwachen, wie etwa den Luftdruck und die Temperatur im Reifen, wenn die Räder umlaufen oder stillstehen. Zu diesem Zweck sind bisher Geräte vorgeschlagen worden, die bei einer Anomalie des Luftdruckes im Reifen Alarm geben und die so beschaffen sind, daß sie beim Abnehmen des Luftdruckes im Reifen Alarm geben (offengelegte japanische Patentanmeldungen Nr. 51-9859, 50-1 15 980, 52-40 383, 62-2 18 208, 62-2 57 039 und 49-1 28 077). Bei den bekannten Geräten zur Abgabe eines Alarms beim Auftreten einer Anomalie des Luftdruckes im Reifen werden folgende bekannte Methoden angewandt: eine Resonanzmethode, bei der ein auf dem Reifenrad montierter und einen Druckschalter aufweisender Resonanzkreis elektromagnetisch über eine Spule mit einem auf einem Chassis montierten Resonanzkreis gekoppelt ist, um so ein Erfassungssignal zu übermitteln, und eine Methode, bei der das Erfassungssignal optisch übertragen wird. Bei dem Alarmgerät auf Basis der Resonanzmethode wird nur eine geringe elektrische Leistung in dem auf dem Rad montierten Resonanzkreis erzeugt. Daher ist es schwierig, einen Sensor sowie aktive Elemente zu betätigen, die auf dem Rad montiert sind, mit der Folge, daß der Druckschalter nur bei einem vorbestimmten Luftdruck des Reifens ein- und ausgeschaltet wird, es also schwierig ist, den Luftdruck im Inneren des Reifens fortlaufend zu überwachen. Weiter wird bei der optischen Methode eine Blitzlicht aussendende Vorrichtung zum Aussenden von Licht und damit eines Signals veranlaßt, wenn der Luftdruck des Reifens unter einen vorbestimmten Wert gefallen ist, so daß es wie bei der vorgenannten Methode schwierig ist, den Luftdruck im Inneren des Reifens fortlaufend zu überwachen.

Als Gerät zur andauernden Überwachung des Luftdruckes in einem Reifen ist eine Ausführungsform bekannt geworden, die einen mechanisch betriebenen Druckanzeiger unter Verwendung eines Bourdon′schen Rohres sowie eines Balges benutzt, der sich bei einer Zunahme oder Abnahme des Reifendruckes ausdehnt oder zusammenzieht (offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 64-32 142). Da aber das Bourdon′sche Rohr und der Balg vibrieren, wenn das Rad bei seiner Umdrehung vibriert, ändert sich auch der erfaßte Druckwert aufgrund der Vibrationen. Es besteht also der Nachteil, daß die Erfassungsgenauigkeit abnimmt und daß fehlerhaftes Arbeiten und Versager aufgrund der Vibrationen auftreten können.

Weiter ist noch ein anderes Alarmgerät vorgeschlagen worden, bei dem eine leistungsaufnehmende Spule auf den inneren Umfang einer Wulstkante der Reifenfelge gewickelt ist, während eine leistungsliefernde Spule am Chassis direkt gegenüber der leistungsaufnehmenden Spule angebracht ist (nationale japanische Patentpublikation; vgl. hierzu die übersetzte Version Nr. 63-5 01 065 der internationalen Anmeldung auf der Basis des Patentzusammenarbeitsvertrages, und US-Patent Nr. 45 67 459). Die Anordnung ist so getroffen, daß in einem reifenseitigen Teil des Gerätes eine elektromotorische Kraft durch die zwischen zwei Spulen bestehende Gegeninduktivität erzeugt wird. Durch diese elektromotorische Kraft wird eine auf Seiten des Reifens angeordnete elektronische Schaltung mit aktiven Elementen betätigt, wobei der Reifendruck schließlich auf der Instrumententafel in der Nähe des Fahrersitzes angezeigt oder ein Alarm ausgelöst wird. Bei dieser Anordnung können im Falle der bei Personenfahrzeugen oder dergleichen verwendeten kleinen Räder die Räder von Hand bewegt werden, ohne daß der um die Wulstkante gewickelten leistungsaufnehmenden Spule Schaden zugefügt wird. Bei großen Rädern jedoch, wie sie etwa bei Lastkraftwagen, Bussen, Baufahrzeugen, Straßenbahnen und Flugzeugen verwendet werden, sind die Räder groß und schwer, so daß sie in den meisten Fällen beim Aufstecken auf ihre Achsen sowie beim Abmontieren von den Achsen nur unter Verwendung eines Spezialwerkzeuges gehandhabt werden können. Demgemäß ist es sehr schwierig, diese Räder ohne Beschädigung der leistungsaufnehmenden Spule zu handhaben. Obwohl ferner noch ein weiterer Typ eines Überwachungsgerätes bekannt ist, bei dem die elektrische Leistung an den auf der Radseite befindlichen Teil des Gerätes unter Verwendung eines Schleifringes geliefert wird (offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 58-12 097), ist es schwierig, die elektrische Leistung auf einer stabilen Basis über lange Zeitperioden zu liefern, da der Schleifring verschleißt. Wie in der Publikation über das vorerwähnte Alarmgerät zur Anzeige einer Anomalie dargestellt ist, könnte die elektrische Leistung an dem Sensor auf Seiten des Rades auch durch Anbringen einer Batterie auf der Radseite zugeführt werden. Dabei bleibt es jedoch nach wie vor schwierig, den Luftdruck des Reifens wegen des Batterieverbrauchs auf stabiler Basis über ausgedehnte Zeitperioden zu überwachen.

Daher haben die vorliegenden Erfinder ein Anzeige- und/oder Alarmgerät für den Reifeninnendruck vorgeschlagen, mit dessen Hilfe die physikalischen Größen des Reifeninneren, wie etwa der Luftdruck, durch Liefern einer stabilen elektrischen Leistung an einen im Reifen angeordneten Detektor überwacht werden können. Das Gerät besitzt eine elektrische Kopplungsanordnung zum Koppeln eines rotierenden Abschnittes an einen nicht rotierenden Abschnitt. Die Kopplungsanordnung besitzt einen inneren und einen äußeren Zylinder, die konzentrisch zueinander angeordnet sind. Auf dem inneren und äußeren Zylinder ist jeweils eine Gruppe von Leistungsversorgungsspulen mit einer leistungsaufnehmenden Spule und einer leistungsliefernden Spule aufgewickelt, die elektrisch Leistung zuführen, und weiter ist auf den Zylindern eine Gruppe von Signalübertragungsspulen mit einer signalübertragenden Spule und einer signalempfangenden Spule aufgewickelt, die also ein Signal liefern. Da die Spulen auf dem inneren und dem äußeren Zylinder aufgewickelt sind, ist die Handhabung im Vergleich zu der bekannten Technik leichter, bei der die leistungsaufnehmende Spule und auf dem inneren Umfang des oben erwähnten Wulstrandes aufgewickelt ist. Da weiter die Gruppe der Signalübertragungsspulen und die Gruppe der Leistungszufuhrspulen so angeordnet sind, daß sie voneinander durch einen vorbestimmten Abstand (beispielsweise etwa 25 mm) in Richtung der Rotationsachse des Rades getrennt sind, kann die elektromagnetische Wirkung der Gruppe der Leistungsversorgungsspulen auf die Gruppe der Signalübertragungspulen, das heißt, das sogenannte Nehensprechen, verhindert werden, wodurch die Signale mit hoher Genauigkeit übertragen werden.

Die soeben beschriebene und von den vorliegenden Erfindern vorgeschlagene Technik weist jedoch trotz des erzielbaren Vorteils den nachfolgend erläuterten Nachteil auf. Da in Richtung der Rotationsachse des Rades die Länge der Kopplungsanordnung zum Koppeln des rotierenden Abschnittes und des stillstehenden Abschnittes des Gerätes zur Verhinderung des Übersprechens groß ausgelegt ist, ist es schwierig, das Gerät in einem Fahrzeug mit begrenzter Fahrzeugbreite oder in einem Fahrzeug einzubauen, das keinen ausreichenden Freiraum zwischen der Montageoberfläche der umlaufenden Seite und der Montagefläche der feststehenden Seite aufweist, wie das bei elektrischen Fahrzeugen und bei Flugzeugen mit Spezialreifen der Fall ist.

Es ist demgemäß ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Gerät zur Überwachung des Reifeninneren zu schaffen, das durch Verkürzen der Länge des Kupplungsabschnittes in Richtung der Rotationsachse des Rades praktisch in alle Fahrzeugtypen eingebaut werden kann, wodurch die oben genannten Nachteile des Standes der Technik überwunden werden.

Zu diesem Zweck ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Gerät zur Überwachung des Reifeninneren vorgesehen, das folgende Komponenten aufweist:
einen Detektor zur Erfassung einer physikalischen Größe im Innern des Reifens;
eine Gruppe von Signalübertragungsspulen mit einer signalübertragenden Spule und einer signalempfangenden Spule, die relativ zueinander drehbar angeordnet sind, wobei die Gruppe der Signalübertragungsspulen so angeordnet ist, daß ein vom Detektor erfaßtes und der physikalischen Größe entsprechendes Signal durch Gegeninduktion von der signalübertragenden Spule an die signalempfangende Spule übermittelt wird; und
eine Gruppe von Leistungsversorgungsspulen mit einer leistungsliefernden Spule und einer leistungsaufnehmenden Spule, die relativ zueinander drehbar angeordnet sind, wobei die Gruppe der Leistungsversorgungsspulen so angeordnet ist, daß eine elektromagnetische Kraft durch Gegeninduktion in der leistungsaufnehmenden Spule zur Lieferung elektrischer Leistung an den Detektor erzeugt wird;
wobei die signalübertragende Spule und die leistungsaufnehmende Spule im wesentlichen konzentrisch in einer im wesentlichen identischen Ebene angeordnet sind, und die signalempfangende Spule sowie die leistungsliefernde Spule im wesentlichen konzentrisch in einer im wesentlichen identischen Ebene angeordnet sind, und wobei eine elektromagnetische Abschirmung zwischen der Gruppe der Signalübertragungsspulen und der Gruppe der Leistungsversorgungsspulen durch einen elektrischen Leiter gebildet ist.

Der Detektor gemäß der vorliegenden Erfindung erfaßt mindestens je einen Wert des Luftdruckes im Inneren des Reifens, der Lufttemperatur im Inneren des Reifens und der Temperatur der Innenwand des Reifens. Die Gruppe der Signalübertragungsspulen umfaßt eine signalübertragende Spule und eine signalaufnehmende Spule, die relativ zueinander drehbar angeordnet sind, wobei die Gruppe der Signalübertragungsspulen so angeordnet ist, daß ein vom Detektor erfaßtes Signal entsprechend einer physikalischen Größe durch Gegeninduktion von der signalübertragenden Spule auf die signalaufnehmende Spule übermittelt wird. Die Gruppe der Leistungsversorgungsspulen umfaßt eine leistungsliefernde Spule und eine leistungsaufnehmende Spule, die relativ zueinander drehbar gelagert sind; wobei die Gruppe der Leistungsversorgungsspulen derart angeordnet ist, daß in der leistungsaufnehmenden Spule durch Gegeninduktion eine elektromotorische Kraft erzeugt wird, um elektrische Leistung an den Detektor zu liefern. Wenn das Reifeninnere gemäß der vorliegenden Erfindung überwacht wird, sind die signalübertragende Spule und die leistungsempfangende Spule auf Seiten des Rades angeordnet, wobei es sich um die umlaufende Seite handelt, während die signalaufnehmende Spule und die leistungsliefernde Spule auf der Chassisseite angeordnet sind, bei der es sich um die feststehende Seite handelt. Die auf der Seite des Rades angeordnete Signalübertragungsspule sowie die leistungsaufnehmende Spule sind so angebracht, daß sie im wesentlichen konzentrisch in einer im wesentlichen identischen Ebene liegen, während die signalempfangende Spule und die leistungsliefernde Spule ebenfalls im wesentlichen konzentrisch in einer im wesentlichen identischen Ebene angeordnet sind. Da also die die Gruppe der Signalübertragungsspulen bildenden Spulen und die Gruppe der die Leistungsversorgungsspulen bildenden Spulen jeweils im wesentlichen konzentrisch in einer im wesentlichen identischen Ebene angeordnet sind, verläuft die Richtung der Zwischenräume, die zur Verhinderung des Übersprechens erweitert sein müssen, in radialer Richtung senkrecht zur Richtung der Rotationsachse des Rades. Infolgedessen kann die Länge der Kopplungsanordnung des Gerätes zur Überwachung des Reifeninneren in Richtung der Rotationsachse des Rades kurz gemacht werden, verglichen mit der Anordnung, bei der die Gruppe der Signalübertragungsspulen und die Gruppe der Leistungsversorgungsspulen in Richtung der Rotationsachse des Rades angeordnet sind.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein elektrischer Leiter in der Weise angeordnet, daß zwischen der Gruppe der Signalübertragungsspulen und der Gruppe der Leistungsversorgungsspulen eine elektromagnetische Abschirmung durch Wirbelströme geschaffen wird, die im elektrischen Leiter auftreten. Infolgedessen tritt selbst im Falle, daß der Abstand zwischen der Gruppe der Signalübertragungsspulen und der Gruppe der Leistungsversorgungsspulen verkürzt wird, kein Übersprechen auf.

Somit wird es möglich, die Radiallänge der Kopplungsvorrichtung senkrecht zur Rotationsachse des Rades zu verkürzen. Als elektrischer Leiter kann ein Material verwendet werden, das eine hohe magnetische Permeabilität aufweist, wie etwa Eisen, vorzugsweise jedoch Aluminium oder eine Aluminiumlegierung wie Doralumin, mit Aluminium als Hauptbestandteil.

Wie oben beschrieben, sind die signalübertragende Spule und die leistungsaufnehmende Spule ebenso wie die signalempfangende Spule und die leistungsliefernde Spule im wesentlichen konzentrisch in einer im wesentlichen identischen Ebene angeordnet, wobei eine elektromagnetische Abschirmung ist zwischen der Gruppe der Signalübertragungsspulen und der Gruppe der Leistungsversorgungsspulen angebracht ist. Dadurch wird der Vorteil erzielt, daß die Länge der Kopplungsanordnung des Gerätes zur Überwachung des Reifeninneren in Richtung der Rotationsachse des Rades kurz gehalten werden kann, ohne daß Übersprechen auftritt.

Diese und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher hervor.

Nachfolgend wird der wesentliche Gegenstand der Zeichnungen kurz beschrieben.

Fig. 1 stellt eine Querschnittsansicht der Kopplungsanordnung eines Gerätes zur Überwachung des Reifeninneren gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung dar;

Fig. 2 stellt ein schematisches Diagramm zur Veranschaulichung einer Bauweise dar, bei der das Gerät zur Überwachung des Reifeninneren gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung an einer Radstruktur montiert ist;

Fig. 3 stellt das Blockschaltbild des Gerätes zur Überwachung des Reifeninneren gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung dar;

Fig. 4 stellt das Schaltbild eines Temperaturwandlers dar;

Fig. 5 stellt ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung von Einzelheiten eines in Fig. 3 vorkommenden Wählers dar;

Fig. 6 stellt ein Diagramm zur Veranschaulichung der Wellenformen verschiedener, in Fig. 5 dargestellter Schaltungskomponenten dar;

Fig. 7 stellt ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung von Einzelheiten einer in Fig. 3 vorkommenden Steuerschaltung dar;

Fig. 8 ist eine Zusammenstellung der Zeitgabediagramme verschiedener, in Fig. 7 vorkommender Schaltungskomponenten;

Fig. 9 stellt ein Diagramm zur Veranschaulichung der Abmessungen verschiedener Bauteile gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung dar;

Fig. 10 stellt eine Querschnittsansicht der Kopplungsanordnung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung dar; und

Fig. 11, 12 und 13 stellen schematische Diagramme zur Veranschaulichung von abgewandelten Ausführungsformen der Kopplungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung dar.

Nunmehr werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung im einzelnen beschrieben. Fig. 2 veranschaulicht eine Bauform, bei der eine Kopplungsanordnung zum elektrischen Koppeln des umlaufenden Teils und des feststehenden Teils des Gerätes zur Überwachung des Reifeninneren gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung am Fahrzeugrad und an der feststehenden Achse montiert ist. Fig. 1 stellt eine vergrößerte Ansicht der Kopplungsanordnung dar.

Die Kopplungsanordnung 12 weist einen äußeren Zylinder 18 mit Boden, der eine im wesentlichen hohle, zylindrische Form besitzt, und einen inneren Zylinder 20 auf, der einen kleineren Durchmesser als der äußere Zylinder 18 besitzt, wobei der äußere und der innere Zylinder 18, 20 aus Aluminium bestehen. Der äußere Zylinder 18 besitzt einen an seinem Rand gebildeten Flansch 18A, wobei der Zylinder mit seinem Flansch 18A durch Bolzen an der Scheibe 16 eines Fahrzeugrades befestigt ist. In einer umlaufseitigen Aufnahmekammer 48 ist eine Schaltung 10 untergebracht, die einen Druckwandler zum Umwandeln des inneren Luftdruckes des Reifens 50 in eine Spannung, einen Temperaturwandler zum Umwandeln der Lufttemperatur im Reifen 50 in eine Spannung, eine Leistungsaufnahmeschaltung, und eine Signalumwandlungs/Übertragungsschaltung (Schaltungsplatte) aufweist. Der Aufnahmekammer 48 steht mit dem Innenraum des Reifens 50 durch eine Rohrleitung 30 in Verbindung, die so angeordnet ist, daß sie den äußeren Zylinder 18 und die Felge 52 durchdringt. Entsprechend sind der Druckwandler und der Temperaturwandler in der Lage, den inneren Luftdruck und die innere Lufttemperatur aus dem Zustand der Luft im Inneren des Reifens zu erfassen, die durch die Leitung 30 in die Aufnahmekammer geleitet wird. Ein hohler, zylindrischer Spulenwicklungsabschnitt 22 ist auf einer Oberfläche der Zwischenwand 36 auf Seiten der Scheibe 16 vorhanden. An der Innenseite des Spulenwicklungsabschnittes 22 ist eine leistungsaufnehmende Spule 24 um einen Spulenkörper 34 aus Kunstharz gewickelt. Der Spulenkörper 34 ist mit Hilfe eines Klebeharzes 21 am Spulenwicklungsabschnitt 22 befestigt, und ein zylindrischer Kern 28 aus ferromagnetischem Material in einem zentralen Abschnitt des Spulenkörpers 34 angeordnet ist. Am äußeren Umfang des Spulenwicklungsabschnittes 22 ist ein Spulenkörper 40 aus Kunstharz befestigt, um den eine Signalübertragungsspule 38 gewickelt ist. Die Signalübertragungsspule 38 ist im wesentlichen konzentrisch um die leistungsaufnehmende Spule 24 in einer im wesentlichen identischen Ebene angeordnet. Die leistungsaufnehmende Spule 24 und die signalübertragende Spule 38 sind über Zuleitungsdrähte 46A, 46B an die umlaufseitige Schaltung 10 angeschlossen.

Der innere Zylinder 20 besitzt den gleichen Durchmesser wie der Spulenwicklungsabschnitt 22, wobei der innere Zylinder 20 an der stillstehenden Achse 17 des Fahrzeuges in der Weise befestigt ist, daß sie dem Spulenwicklungsabschnitt 22 unter Belassung eines geringen Spaltes gegenübersteht. An der Innenseite des inneren Zylinders 20 ist neben der leistungsaufnehmenden Spule 24 eine um einen Spulenkörper 35 aus Kunstharz gewickelte leistungsliefernde Spule 26 untergebracht, wobei diese Spule mit Hilfe einer Harzfüllung 33 fest gehaltert wird. Die leistungsliefernde Spule 26 besitzt den gleichen Durchmesser wie die leistungsaufnehmende Spule 24 und ist koaxial zur leistungsaufnehmenden Spule 24 angeordnet. Ein Kern 29 mit dem gleichen Durchmesser wie beim Kern 28 ist im zentralen Abschnitt des Spulenkörpers 35 koaxial zum Kern 28 angeordnet, derart, daß er dem Kern 28 unter Belassung eines geringen Spaltes gegenübersteht.

Ein Spulenkörper 41 aus Kunststoff, um den eine signalempfangende Spule 32 mit dem gleichen Durchmesser wie demjenigen der signalübertragenden Spule 38 aufgewickelt ist, ist an der äußeren Oberfläche des inneren Zylinders 20 befestigt. Die signalempfangende Spule 32 ist im wesentlichen konzentrisch zur leistungsliefernden Spule 26 in einer im wesentlichen identischen Ebene angeordnet. Die signalempfangende Spule 32 und die leistungsliefernde Spule 26 sind über Zuleitungsdrähte 44A, 44B an eine Schaltung an der feststehenden Fahrzeugseite angeschlossen, wobei die Schaltung einen Druckanzeiger, einen Tempereraturanzeiger, Druck- und Temperaturalarmeinrichtungen, und dergleichen, aufweist und an einer Instrumententafel in der Nähe des Fahrersitzes befestigt ist.

Da der Spulenwicklungsabschnitt 22 und der innere Zylinder 20 wie erwähnt aus Aluminium bestehen, wird eine elektromagnetische Abschirmung zwischen der leistungsaufnehmenden Spule 24 und der signalübertragenden Spule 38 sowie zwischen der leistungsliefernden Spule 26 und der signalempfangenden Spule 32 geschaffen.

Gemäß Fig. 3 weist die umlaufseitige Schaltung 10 einen Gleichrichter 54, der an die leistungsaufnehmende Spule 24 angeschlossen und zur Gleichrichtung eines Wechselstromes in Gleichstrom dient, sowie einen Festspannungsgenerator 26 auf, der an den Gleichrichter 54 zur Erzeugung einer festen Gleichspannung angeschlossen ist. Darüber hinaus weist die umlaufseitige Schaltung 10 folgende Komponenten auf: einen Druckwandler 58 zum Ausgeben einer Spannung, die dem Luftdruck proportional ist; einen Spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) 62 zum Ausgeben eines Signals mit einer Frequenz, die der vom Druckwandler 58 eingegebenen Spannung proportional ist; einen Temperaturwandler 60 zum Ausgeben einer Spannung, die der Lufttemperatur proportional ist; einen VCO 64 zum Ausgeben eines Signals mit einer Frequenz, die der vom Temperaturwandler 60 eingegebenen Spannung proportional ist; und einen Wähler 66 zum Auswählen der vom VCO 62 und vom VCO 64 gelieferten Signale sowie zum Ausgeben des gewählten Signals. Der Festspannungsgenerator 56 ist mit dem Druckwandler 58, dem Temperaturwandler 60, dem VCO 62, dem VCO 64 und dem Wähler 66 verbunden, um dieselben mit einer konstanten Spannung zu versorgen, wobei der Wähler 66 an die signalübertragende Spule 38 angeschlossen ist.

Daneben weist die Schaltung 14 auf der feststehenden Seite einen Versorgungsspannungsgenerator 78 auf, der eine im Fahrzeug montierte Batterie und eine Umwandlungsschaltung zur Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom sowie einen Leistungsverstärker 80 zum Verstärken des vom Versorgungsspannungsgenerator 78 gelieferten Wechselstromes und zum Liefern des Wechselstromes an die leistungsliefernde Spule 26 umfaßt. Darüber hinaus besitzt die Schaltung 14 der stillstehenden Fahrzeugseite eine Steuerschaltung 68 auf, die an die signalempfangende Spule 32 angeschlossen ist. Mit der Steuerschaltung sind verbunden: ein Druckanzeiger 72 zum Anzeigen des vom Druckwandler 58 erfaßten Luftdruckes; eine Innendruckalarmeinheit 70 zum Aussenden eines Alarmsignals, wenn der Luftdruck unter ein vorbestimmtes Niveau absinkt; ein Temperaturanzeiger 76 zum Anzeigen der vom Temperaturwandler 60 erfaßten Lufttemperatur; und eine Temperaturalarmeinheit 74 zum Aussenden eines Alarmsignals, wenn die Lufttemperatur über ein vorbestimmtes Niveau angestiegen ist. Die erwähnten signalübertragenden und signalempfangenden Spulen bilden eine Gruppe von Signalübertragungsspulen, während die leistungsliefernde und die leistungsaufnehmende Spule eine Gruppe von Leistungsversorgungsspulen bilden, und zwar in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.

Gemäß Fig. 4 weist der Temperaturwandler 60 einen widerstandsabhängigen Sensor, bestehend aus einer Brückenschaltung mit den Widerständen R1, R2, R3 und R4, sowie eine Temperaturkompensationsschaltung 60A mit Verstärkungsfunktion auf. Es sei bemerkt, daß anstelle des Widerstandssensors auch ein Thermoelement-Sensor, ein Thermistor-Sensor, oder dergleichen verwendet werden kann. Weiter kann als Druckwandler 58 ein Sensor verwendet werden, bei dem ein Dehnungsmesser in Gestalt einer Brücke angeschlossen ist, oder es kann ein Sensor vom Typ des Halbleiterdehnungswiderstandes benutzt werden, oder dergleichen.

Gemäß Fig. 5 weist der Wähler bzw. Selektor 66 die Flipflops F1, F2, F3, F4 und F5; die NICHT-Schaltungen NICHT1, NICHT2, NICHT3, NICHT4, NICHT5, NICHT6, und NICHT7; die NICHT-UND-Schaltungen NICHT-UND1, NICHT-UND2, NICHT-UND3 und NICHT-UND4; und die NICHT-ODER-Schaltungen NICHT-ODER1, NICHT-ODER2 auf. Ausgangsklemmen der Flipflops F4, F5 und der NICHT-ODER-Schaltungen NICHT-ODER1, NICHT-ODER2 sind an Eingangsklemmen einer ODER-Schaltung ODER angeschlossen. Eine Ausgangsklemme der ODER-Schaltung ODER ist an die Basis eines Transistors Tr angeschlossen, dessen Emitter an Masse liegt. Der Kollektor des Transistors Tr ist über die signalübertragende Spule 38 an den Festspannungsgenerator 26 angeschlossen. Weiter ist die Eingangsklemme der NICHT-Schaltung NICHT6 an den spannungsgesteuerten Oszillator (VCO 62) angeschlossen, während die Eingangsklemme der NICHT-Schaltung NICHT7 an den spannungsgesteuerten Oszillator (VCO 64) angeschlossen ist.

Nachfolgend wird die Betriebsweise des Wählers 66 beschrieben. Ein in Fig. 6 dargestelltes Impulssignal A wird von einer Q-Klemme des Flipflops F2 ausgegeben, während ein in Fig. 6 dargestelltes Impulssignal B von einer Q-Klemme des Flipflops F3 ausgegeben wird. Wenn das Impulssignal A ansteigt und wenn das Impulssignal B ansteigt, wird von einer Q-Klemme des Flipflops F4 ein Impulssignal S1 mit einer Impulsbreite T1 ausgegeben. Weiter wird im Falle, daß das Impulssignal A ansteigt und das Impulssignal B abfällt, von einer Q-Klemme des Flipflops F5 ein Impulssignal S2 mit einer Impulsbreite T2 ausgegeben. Ein vom VCO 62 geliefertes Erfassungssignal IN1 wird von der NICHT-Schaltung NICHT6 invertiert und dann in die NICHT-ODER-Schaltung NICHT-ODER1 eingegeben. Dementsprechend wird während der Zeit, in der das Impulssignal A niederpegelig und das Impulssignal B hochpegelig ist, von der NICHT-ODER-Schaltung NICHT-ODER1 ein invertiertes Erfassungssignal D1 ausgegeben. Weiter wird ein vom VCO 64 ausgegebenes Erfassungssignal IN2 durch die NICHT-ODER-Schaltung NICHT-ODER7 invertiert und dann in die NICHT-ODER-Schaltung NICHT-ODER2 eingegeben. Dementsprechend wird während der Zeit, in der das Impulssignal A niederpegelig und das Impulssignal B niederpegelig ist, von der NICHT-ODER-Schaltung NICHT-ODER2 ein invertiertes Erfassungssignal D2 ausgegeben. Da die Impulssignale S1, S2 und die invertierten Erfassungssignale D1, D2 in die ODER-Schaltung ODER eingegeben werden, wird ein in Fig. 6 dargestelltes Signal Z von der ODER-Schaltung ausgegeben. Der Transistor Tr wird als Antwort auf dieses Signal ein- und ausgeschaltet, wobei die signalübertragende Spule 38 durch einen Strom entsprechend dem Ein- und Ausschalten des Transistors Tr erregt wird.

Wie Fig. 7 zeigt, weist die Steuerschaltung 68 einen Umkehrverstärker 82 und einen Komparator 83 auf, der an die signalempfangende Spule 32 angeschlossen ist. Eine Ausgangsklemme des Komparators 83 ist an einen Schaltkreis 94 und zugleich über einen Integrator 84 und einen Codeumsetzer 86 an Umkehrklemmen einer Gruppe von Komparatoren 88, 90 angeschlossen. Eine Bezugsspannung E1 wird an eine nichtinvertierende Klemme des Komparators 88 geliefert, während eine Bezugsspannung E2 an eine nicht invertierende Klemme des Komparators 90 geliefert wird. Eine Ausgangsklemme des Komparators 88 ist über die NICHT-Schaltung NICHT8 und den Flipflop F6 an eine Taktklemme CK eines Speicherelementes 92 angeschlossen. Eine Ausgangsklemme des Komparators 90 ist an eine Löschklemme CLR und gleichzeitig über die NICHT-Schaltung NICHT9 an eine Rückstellklemme CLR eines Zählers 98 angeschlossen. Eine Q-Klemme des Speicherelementes 92 ist über den Flipflop F7 an eine Rückstellklemme CLR eines Zählers 96 angeschlossen und zugleich an eine Steuerklemme J des Zählers 96; und sie ist weiter mit dem Schaltkreis 94 verbunden. Eine Q-Klemme des Speicherelementes 92 ist an eine Steuerklemme J des Zählers 98 und an den Schaltkreis 94 angeschlossen. Eine Klemme X1 des Schaltkreises 94 ist an eine Taktklemme CK des Zählers 96 angeschlossen, während eine Klemme X2 des Schaltkreises an eine Taktklemme CK des Zählers 98 angeschlossen ist. Eine Ausgangsklemme D des Zählers 96 ist mit dem Temperaturanzeiger und der Temperaturalarmeinheit verbunden, während eine Ausgangsklemme D des Zählers 98 mit dem Druckanzeiger und der Innendruckalarmeinrichtung verbunden ist.

Nunmehr wird die Betriebsweise der Steuerschaltung 68 beschrieben. Wenn die Signalübertragungsspule (Fig. 5) durch einen Strom gemäß dem Signal Z der Fig. 6 erregt wird, fließt ein induzierter Strom durch die signalempfangende Spule 32, und der Komparator 83 gibt das in Fig. 8 dargestellte Signal Z aus. Das Signal Z wird durch den Integrator 84 integriert, während sein Code durch den Codeumsetzer 86 invertiert und dann an die Umkehrklemmen der Komparatoren 88, 90 angelegt wird. Der Komparator 88 vergleicht die Ausgabe des Codeumsetzers 86 mit der Bezugsspannung El und liefert ein Signal ′, das in Fig. 8 dargestellt und niederpegelig ist, wenn die Ausgabe des Codeumsetzers 86 nicht kleiner als die Bezugsspannung E1 ist. Dieses Signal ′ wird durch die NICHT-Schaltung NICHT8 invertiert und an den Flipflop F6 geliefert, so daß von diesem ein in Fig. 8 dargestelltes Signal G ausgegeben wird. Der Komparator 90 vergleicht das vom Codeumsetzer 86 gelieferte Signal mit der Bezugsspannung E2 und gibt ein Signal aus, das in Fig. 8 dargestellt und niederpegelig ist, wenn das Ausgangssignal des Codeumsetzers 86 nicht kleiner als die Bezugsspannung E2 ist. Das Signal wird durch die NICHT-Schaltung NICHT9 in ein Signal H invertiert und dann an die Rückstellklemme CLR des Zählers 98 geliefert.

Da das Signal G an die Taktklemme CK des Speicherelementes 92 und das Signal an die Rückstellklemme CLR angelegt wird, gibt das Speicherelement 92 durch seine Q-Klemme ein Signal Q aus, das hochpegelig ist, wenn das Signal G ansteigt, das aber niederpegelig ist, wenn das Signal abfällt; während das Speicherelement 92 über die Q-Klemme ein Signal ausgibt, wenn das Signal Q invertiert ist. Das Signal Q wird an die Steuerklemme J des Zählers 96 angelegt, während das Signal U an die Steuerklemme J des Zählers 98 angelegt wird. Die Zähler 96, 98 arbeiten nur dann, wenn die an ihre Steuerklemmen J angelegten Signale hochpegelig sind. Im Betrieb zählt der Zähler 96 ein Signal D1′ mit einer Frequenz, die dem von der Klemme X1 des Schaltkreises 94 gelieferten Wert des Luftdruckes proportional, ist, während der Zähler 98 ein Signal D′′ mit einer Frequenz zählt, die dem von der Klemme X2 des Schaltkreises 94 gelieferten Wert der Lufttemperatur proportional ist. Anschließend wird der Zähler 96 jedesmal rückgesetzt, wenn das von der Klemme Q1 des Flipflops F7 ausgegebene Signal Q1 ansteigt, während der Zähler 98 jedesmal rückgestellt wird, wenn das Signal H ansteigt.

Der von der Ausgangsklemme D des Zählers 96 ausgegebene Zählstand wird an den Temperaturanzeiger geliefert, um eine dem Zählwert entsprechende Temperatur anzuzeigen. Gleichzeitig wird der von dem Zähler ausgegebene Zählstand an die Temperaturalarmeinheit geliefert. Wenn der Zählwert nicht kleiner als ein vorbestimmter Zählwert ist, wird von der Alarmeinheit ein Alarmsignal gegeben. Daneben wird der von der Ausgangsklemme D des Zählers 98 ausgegebene Zählstand an den Druckanzeiger geliefert, um einen dem Zählwert entsprechenden Druck anzuzeigen. Gleichzeitig wird der vom Zähler ausgegebene gleiche Zählstand an die Innendruckalarmeinheit geliefert. Wenn der Zählwert nicht kleiner als ein vorbestimmter Zählwert ist, wird von der Innendruckalarmeinheit ein Alarmsignal abgegeben.

Nunmehr wird die Betriebsweise der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Die vom Versorgungsspannungsgenerator 78 erzeugte Wechselstromleistung wird durch den Leistungsverstärker 80 verstärkt und an die Leistungsversorgungsspule 26 geliefert. In der leistungsaufnehmenden Spule 24 wird aufgrund der relativ zur leistungsliefernden Spule 26 bestehenden Gegeninduktion eine elektromotorische Kraft erzeugt. Da die Wechselstromleistung an die leistungsliefernde Spule auch dann geliefert wird, wenn das Fahrzeugrad still steht, kann eine elektromotorische Kraft erzeugt werden. Diese elektromotorische Kraft bzw. Spannung wird nach der Gleichrichtung durch den Gleichrichter 54 des Festspannungsgenerators 56 in eine feste Gleichspannung umgewandelt und dann an die verschiedenen Stromkreise der umlaufseitigen Schaltung 10 geliefert. Der vom Druckwandler 50 erfaßte Luftdruck wird durch den spannungsgesteuerten Oszillator 62 in ein Signal mit einer Frequenz umgewandelt, die proportional dem Luftdruck ist und dann in den Wähler 66 eingegeben wird. Die vom Temperaturwandler 60 erfaßte Lufttemperatur wird durch den spannungsgesteuerten Oszillator 64 in ein Signal mit einer Frequenz umgewandelt, die proportional zur Lufttemperatur ist und dann in den Wähler 66 eingegeben wird. Der Wähler 66 veranlaßt die Erregung oder Entregung der Signalübertragungsspule 38 durch das in Fig. 6 dargestellte serielle Signal Z. Ein in Fig. 8 durch das Signal Z dargestellter Strom fließt durch Gegeninduktion durch die signalaufnehmende Spule 32.

Die Steuerschaltung 68 zählt das vom VCO 62 ausgegebene Signal mit einer Frequenz entsprechend dem Luftdruck, und sie zählt weiter das vom VCO 64 ausgegebene Signal mit einer Frequenz entsprechend der Lufttemperatur. Darüber hinaus sendet die Innendruckalarmeinheit 70 ein Alarmsignal aus, wenn der von der Steuereinheit 68 gelieferte und dem Luftdruck entsprechende Zählwert nicht einen vorbestimmten Wert überschreitet. Daneben sendet die Temperaturalarmeinheit 74 ein Alarmsignal aus, wenn der von der Steuerschaltung 68 gelieferte und der Lufttemperatur entsprechende Zählstand kleiner als ein vorbestimmter Wert ist.

Auf der Basis der Dimensionswerte der aus Fig. 9 ersichtlichen und nachfolgend aufgeführten Schaltungskomponenten, und bei einem der leistungsliefernden Spule zugeführten Wechselstrom von maximal 200 mA und einer maximalen Spannung von 25 Volt sowie einer Frequenz von 100 kHz wurde vom Gleichrichter ein Gleichstrom von 30 mA und eine Spannung von 12 V geliefert. Bei einem an die Signalübertragungsspule gelieferten Signal von 100 Impulsen/Sekunde (entsprechend 1 kgf/cm² Luftdruck) wurde an der signalempfangenden Spule eine maximale Spannung von 2 V erhalten. Die Höhe der Störspannung betrug dabei 0,1 V oder weniger.

Was die Spulen anbetrifft, wurde ein Einzeldraht von 0,2 mm Durchmesser mit Isolierüberzug verwendet, und die Leistungsversorgungsspulen wurden jeweils mit 60 Windungen gewickelt, während die Signalübertragungsspulen jeweils mit 30 Windungen gewickelt wurden.

Wie oben beschrieben, sind gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung sowohl die leistungsempfangende Spule und die signalübertragende Spule, als auch die leistungsliefernde Spule und die signalempfangende Spule jeweils im wesentlichen konzentrisch in einer im wesentlichen identischen Ebene angebracht, und ein Aluminiummaterial ist zwischen die leistungsempfangende Spule und die signalübertragende Spule sowie zwischen die leistungsliefernde Spule und die signalempfangende Spule eingefügt. Dementsprechend wird der Vorteil erzielt, daß die Länge der Kopplungsanordnung des Gerätes zur Überwachung des Reifeninneren in Richtung der Rotationsachse des Rades sowie der Durchmesser der Kopplungsanordnung unter Vermeidung des Übersprechens klein gemacht werden können. Darüber hinaus kann der weitere Vorteil erzielt werden, daß das Eindringen von äußeren Störsignalen verhindert wird, da die leistungsempfangende Spule und die signalübertragende Spule innerhalb des äußeren Zylinders aus Aluminium untergebracht sind.

Fig. 10 veranschaulicht eine Kopplungsanordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, die zur Verwendung in einem Festachsenfahrzeug geeignet ist. Es sei bemerkt, daß in Fig. 10 diejenigen Bauelemente, die denen der Fig. 1 entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, so daß eine Beschreibung derselben entfällt.

Auf der Außenseite einer Bodenoberfläche des Aluminiumgehäuses 100, das an der Scheibe 16 befestigt ist und in welcher die umlaufseitige Schaltung 10 untergebracht ist, ist der hohle, zylindrische Spulenwicklungsabschnitt 22 aus Aluminium angebracht. Auf einem unmittelbar benachbarten Endabschnitt des Spulenwicklungsabschnittes 22 sind die signalübertragende Spule 38 und die leistungsempfangende Spule 24 im wesentlichen konzentrisch und in einer im wesentlichen identischen Ebene angebracht. Der Spulenkörper 41 steht dem Spulenkörper 40, um welchen die signalübertragende Spule 38 gewickelt ist, unter Belassung eines geringen Spaltes direkt gegenüber. Die leistungsliefernde Spule 26 ist auf dem Spulenkörper 41 so aufgewickelt, daß sie im wesentlichen konzentrisch zur signalempfangenden Spule 32 in einer im wesentlichen identischen Ebene liegt. Eine ringförmige Nut 102 ist zwischen der signalempfangenden Spule 32 und der auf dem Spulenkörper 41 befindlichen leistungsliefernden Spule 26 vorgesehen. Der äußere Endabschnitt des Spulenwicklungsabschnittes ist in die Nut 102 eingefügt und bildet eine elektromagnetische Abschirmung zwischen der signalempfangenden Spule 32 und der leistungsliefernden Spule 26. Der Spulenkörper 41 ist mit Hilfe der Halterung 104 am Chassis 106 befestigt.

Fig. 11 veranschaulicht eine dritte Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform sind im wesentlichen hohle, zylindrische Spulenwicklungsabschnitte 110, 112 mit Boden aus Aluminium so angeordnet, daß ihre Öffnungsseiten einander gegenüberstehen, wobei die leistungsempfangende Spule 24 jeweils in den Spulenwicklungsabschnitten 110, 112 untergebracht ist. Bei dieser Ausführungsform wird der elektromagnetische Abschirmungseffekt noch verstärkt, da ,die leistungsempfangende Spule und die leistungsliefernde Spule durch Aluminium abgedeckt sind, ausgenommen der Spaltabschnitt der Kopplungsanordnung.

Obwohl bei den oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung als Beispiel eine Anordnung beschrieben wurde, bei der die Gruppe der Signalübertragungsspulen auf der Außenseite der Gruppe der Leistungsversorgungsspulen angeordnet ist, sei darauf hingewiesen, daß die Gruppe der Leistungsversorgungsspulen auch auf der Außenseite der Gruppe der Signalübertragungsspulen angeordnet werden kann. Das Beispiel, bei dem die Gruppe der Leistungsversorgungsspulen auf der Außenseite der Gruppe der Leistungsübertragungsspulen angeordnet ist, ist in Fig. 12 dargestellt.

Weiter wurde die Beschreibung eines Beispiels gebracht, bei dem sowohl die leistungsempfangende Spule und die signalübertragende Spule, als auch die leistungsliefernde Spule und die signalempfangende Spule jeweils im wesentlichen konzentrisch und in untereinander parallelen, jedoch verschiedenen Ebenen angeordnet sind. Wie aber Fig. 13 zeigt, kann die Anordnung alternativ auch so getroffen werden, daß die vier Spulen, das heißt, die leistungsempfangende Spule 24, die leistungsliefernde Spule 26, die signalübertragende Spule 32 und die signalempfangende Spule 38 im wesentlichen konzentrisch in einer im wesentlichen identischen Ebene angeordnet sind.

Claims (9)

1. Gerät zur Überwachung des Inneren eines Reifens, dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Komponenten aufweist:
einen Detektor zur Erfassung einer physikalischen Größe im Innern des Reifens;
eine Gruppe von Signalübertragungsspulen mit einer signalübertragenden Spule und einer signalempfangenden Spule, die relativ zueinander drehbar angeordnet sind, wobei die Gruppe der Signalübertragungsspulen so angeordnet ist, daß ein vom Detektor erfaßtes und der physikalischen Größe entsprechendes Signal durch Gegeninduktion von der signalübertragenden Spule an die signalempfangende Spule übermittelt wird; und
eine Gruppe von Leistungsversorgungsspulen mit einer leistungsliefernden Spule und einer leistungsaufnehmenden Spule, die relativ zueinander drehbar angeordnet sind, wobei die Gruppe der Leistungsversorgungsspulen so angeordnet ist, daß eine elektromagnetische Kraft durch Gegeninduktion in der leistungsaufnehmenden Spule zur Lieferung elektrischer Leistung an den Detektor erzeugt wird;
wobei die signalübertragende Spule und die leistungsaufnehmende Spule im wesentlichen konzentrisch in einer im wesentlichen identischen Ebene angeordnet sind, und die signalempfangende Spule sowie die leistungsliefernde Spule im wesentlichen konzentrisch in einer im wesentlichen identischen Ebene angeordnet sind, und wobei eine elektromagnetische Abschirmung zwischen der Gruppe der Signalübertragungsspulen und der Gruppe der Leistungsversorgungsspulen durch einen elektrischen Leiter gebildet ist.

2. Gerät zur Überwachung des Reifeninneren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Leiter aus Aluminium oder einer Legierung mit Aluminium als Hauptkomponente besteht.

3. Gerät zur Überwachung des Reifeninneren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Leiter ein Gehäuse umfaßt, an dessen Innenseite eine der genannten Gruppen der Signalübertragungsspulen und der Leistungsversorgungsspulen angeordnet ist, während an der Außenseite des Gehäuses die andere Gruppe der Signalübertragungsspulen sowie die entsprechende Gruppe der Leistungsversorgungsspulen angeordnet ist.

4. Gerät zur Überwachung des Reifeninneren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Leiter ein Paar von Gehäusen aufweist, die in Richtung der Rotationsachse des Rades angeordnet sind, derart, daß sie relativ zueinander drehbar sind.

5. Gerät zur Überwachung des Reifeninneren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Gehäuse mit einem Boden versehen ist.

6. Gerät zur Überwachung des Reifeninneren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die physikalischen Größen mindestens eine solche betreffend den Luftdruck im Inneren des Reifens, die Temperatur im Inneren des Reifens und die Temperatur an der Innenwandung des Reifens umfassen.

7. Gerät zur Überwachung des Reifeninneren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die signalübertragende Spule und die leistungsempfangende Spule auf der umlaufenden Seite des Gerätes angeordnet sind, während die signalempfangende Spule und die signalliefernde Spule auf der feststehenden Seite des Gehäuses angeordnet sind.

8. Gerät zur Überwachung des Reifeninneren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebenen, in denen die Signalübertragungsspule und die leistungsempfangende Spule angeordnet sind, identisch sind oder im wesentlichen parallel zu einer Ebene liegen, in der die signalempfangende Spule und die leistungsliefernde Spule angeordnet sind.

9. Gerät zur Überwachung des Reifeninneren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es weiter einen äußeren, aus einem elektrischen Leiter gebildeten Zylinder aufweist, der die Gruppe der Signalübertragungsspulen und die Gruppe der Leistungsversorgungsspulen abdeckt.