-
HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
-
GEBIET DER
ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Radsensor-Baugruppe gemäß Anspruch
1, die auf einem Achsenende zur Rotation mit dem Achsenende installiert
ist und einen Stromerzeuger bzw. Erzeuger von elektrischer Energie
aufweist, der die Rotation des Achsenendes zur Energieerzeugung
nutzt.
-
STAND DER
TECHNIK
-
Aus
der US-A-5 505 080 A ist ein Reifendruck-Managementsystem bekannt,
daß eine
Reifenzustands-Überwachungsvorrichtung
bzw. -Kontrollvorrichtung, die mit dem Reifen derart verbunden ist,
daß sie
mit dem Luftdruck im Reifen in Dialog ist, und wahlweise einen Druck
im Reifen mißt,
eine Steuervorrichtung und eine Anzeigevorrichtung enthält. Die
Reifenzustands-Überwachungsvorrichtung enthält einen
Sender und einen Empfänger.
Die Steuervorrichtung weist ebenso einen Sender und einen Empfänger auf,
die damit verbunden sind. Der Sender der Steuervorrichtung dient
dazu, ein erstes Funksignal an den Empfänger der Reifenzustands-Überwachungsvorrichtung
zu senden. Der Empfänger
der Steuervorrichtung dient dazu, ein zweites Funksignal vom Sender
der Reifenzustands-Überwachungsvorrichtung
zu empfangen. Die Anzeigevorrichtung ist mit der Steuervorrichtung verbunden,
um eine menschlich wahrnehmbare Darstellung eines Zustands des Reifens
anzuzeigen. Ein Luftkompressor ist an ein Rad des Reifens montiert, um
Luft in einen Innenraum des Reifens abzugeben, falls der Druck des
Reifens einen vorbestimmten Wert unterschreitet. Ein Stromerzeuger
ist mit dem Rad des Reifens verbunden und enthält eine Wechselstromerzeuger-Magnetbaugruppe
und eine Induktionsspulen-Baugruppe, die mit dem Rad des Reifens
derart verbunden sind, daß eine
relative Drehung zwischen beiden auftritt, wenn der Reifen dreht.
-
BESCHREIBUNG
DES PROBLEMS
-
Ein
wirtschaftlicher Lastkraftwagen-Betrieb und die Herabsetzung der
Fahrzeug-Wartungskosten werden
dadurch sehr unterstützt,
daß das
Fahrzeug in enger Übereinstimmung
mit Betriebsspezifikationen eines Herstellers gehalten wird. Von
besonderem Belang sind hierbei jene Spezifikationen, die sich auf
die Betriebsbedingungen der Fahrzeugachse und der Reifen-/Rad-Baugruppe
beziehen. Das Beibehalten bzw. Halten eines geeigneten Reifendrucks
trägt unmittelbar
zur optimalen Kraftstoffwirtschaftlichkeit und zu einer langen Reifen-Lebensdauer
bei. Ein niedriger Reifendruck resultiert in einer Reifen-Seitenwand-Biegung,
was zu einer Wärmeanreicherung bzw.
einem Wärmestau
im Reifen beiträgt.
Eine außergewöhnlich hohe
Reifentemperatur fördert
den Abbau der Polymere, aus denen Reifen aufgebaut sind, was seinerseits
einen außergewöhnlichen
Verschleiß des
Reifens fördert.
Eine Temperatur eines Achsenendes, die oberhalb einer Schwellentemperatur
schwankt, kann den Beginn eines Radlagerproblems anzeigen.
-
Lastkraftwagen-Fahrer überprüfen den
Reifendruck routinemäßig während Zwischenstops,
jedoch wäre
die Fähigkeit
vorteilhaft, alle diese Variablen zu überwachen und möglicherweise
einen Reifendruck einzustellen, während das Fahrzeug in Bewegung
bzw. Fahrt ist. Jedoch ist die Zugänglichkeit zu den Punkten,
wo diese Variablen gemessen werden können, während das Fahrzeug in Bewegung
ist, weniger als optimal. Typische Aktivsensoren, wie beispielsweise
Luftdruck-Meßinstrumente
und Thermometer, arbeiten am besten, wenn sie in unmittelbarer Nähe zum,
wenn nicht in unmittelbarem Kontakt mit dem zu messenden Objekt
sind. In einem Fahrzeug bedeutet dies die Anordnung von Luftdruck-Sensoren
auf dem drehenden Rad. Wenn der Zustand vom Fahrzeug-Führerhaus überwacht
werden soll, muß eine
Kommunikationsvorrichtung Daten vom Sensor zu einer Auslesevorrichtung
im Führerhaus übertragen.
In modernen Fahrzeugen, in denen die Instrumentierung überwiegend,
wenn nicht vollständig, elektronisch
ist, bedeutet dies üblicherweise
eine Versorgung eines elektronischen Senders für den radmontierten Sensor
mit Strom und eine Bereitstellung eines Übertragungskanals für die Daten
zurück zum
Führerhaus.
-
Radmontierte
elektronische Meß-
und Übertragungssysteme
sind vorgeschlagen worden, die Batterien verwenden, die auf den
drehenden Rädern oder
im Fahrzeug-Reifen montiert sind, um Strom für die singal-verarbeitende
Elektronik und Daten-Übertragung
bereitzustellen. Eine Funkübertragung
kann dann verwendet werden, um eine Datenübertragung zum Fahrzeug-Führerhaus
bereitzustellen. Ein solches System erfordert offensichtlich gelegentliche Überprüfungen des
Batteriezustands.
-
Der
Stand der Technik sieht ebenso die Wieder-Druckbeaufschlagung bzw.
Wiederbefüllung
von Reifen für
fahrende Fahrzeuge vor. Ein Beispiel für ein solches System, das auf
das drehende Rad montiert werden kann, ist U.S.-Patent 5,667,606
für Renier.
Die Renier-Vorrichtung verwendet ein Pendel, das frei von einer
drehenden Radnabe hängt.
Das Pendel ist an eine Nocke angebracht, auf der ein Nockenstößel (cam
follower) läuft,
der an einen Kolben angebracht ist, der mit der Radnabe rotiert.
Wenn der Nockenstößel auf
der Nocke läuft,
verschiebt er den Kolben nach innen, bis das Ende der Nocke erreicht ist,
worauf der Nockenstößel von
der Nocke fällt
und durch eine Druckfeder nach außen verschoben wird, um den
Zyklus wiederum zu beginnen. Der Kolben ist der aktive Bestandteil
einer Pumpe, die unter Druck stehende Luft einem Vorrat bereitstellt,
das unterfüllte
Reifen befüllt.
Das System stellt keine Datenübertragung
an eine elektronische Steuervorrichtung oder Überwachungseinrichtung bereit.
-
Ein
System, das einer zentralen Steuervorrichtung Daten bereitstellen
kann, kann mit weiteren Fahrzeug-Steuereinrichtungen integriert
werden oder kann zumindest verwendet werden, um dem Fahrer eines
Fahrzeugs vor einem Betrieb außerhalb der
Spezifikation zu warnen. Zudem erleichtert ein elektronisches System
eine Überwachung
der verschiedenen Zustände.
Das Bereitstellen eines solchen Systems auf einem drehenden Rad
mit einem Minimum an zusätzlichem
Wartungsaufwand bleibt wünschenswert.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektro-mechanische
Vorrichtung bereitzustellen, die zum Montieren auf ein Fahrzeugrad
geeignet ist, und die den Strom für Sensoren und eine Datenfernübertragung
von den Sensoren auf einem Rad, einschließlich einer Reifentemperatur
und eines Reifendrucks, bereitstellt.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
-
Verbesserte
Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen elektro-mechanischen
Vorrichtung resultieren aus den Unteransprüchen.
-
Die
Vorrichtung enthält
ein Pendel, das montiert ist, um relativ zum Fahrzeugrad frei zu
rotieren, das von der Radnabe positioniert wird. Wenn das Rad in
Drehung versetzt wird, hängt
das Pendel frei von der Radnabe unter dem Einfluß eines exzentrischen Gegengewichts,
das eine hinreichende Masse aufweist, um eine Drehung des Pendels
mit dem Rad zu verhindern. Das Pendel wird verwendet, um einen oder
mehrere Magnete zu positionieren, die verwendet werden, um Feldspulen
zu erregen, die gegenüber
der Radnabe montiert sind, um mit dem Rad zu drehen. Die Magnete
und die drehenden Spulen wirken zusammen, um einen Strom-Nutzungs-Schaltkreis
mit Strom zu versorgen, der ebenso gegenüber der Radnabe montiert ist,
um damit zu drehen. Der Nutzungs-Schaltkreis kann derartige Sensoren
wie gewünscht
enthalten, die typischerweise ein Reifendruck-Meßinstrument und Meßinstrumente
für die Reifen-
und Radnaben-Temperatur enthalten. Einige Ausführungsformen enthalten Druckaufbaupumpen für Reifen,
die ihrerseits eine von verschiedenen Gestaltungsformen annehmen
können,
einschließlich Magnetpumpen,
die von den drehenden Spulen mittelbar mit Strom versorgt werden,
oder durch Magnetschalter-Pumpen (magnetic button pumps).
-
Zusätzliche
Effekte, Merkmale und Vorteile werden in der schriftlichen Beschreibung
ersichtlich, die nachfolgt.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNG
-
Die
neuen bzw. neuartigen Merkmale, die als für die Erfindung kennzeichnend
angenommen werden, sind in den angehängten Ansprüchen offenbart. Die Erfindung
selbst als auch eine bevorzugte Art der Verwendung, weitere Aspekte
und Vorteile davon werden jedoch am besten ersichtlich unter Bezug
auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung einer veranschaulichten
Ausführungsform,
wenn sie in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung gelesen wird, wobei:
-
1 eine
perspektivische Explosionsansicht einer Radsensor-Baugruppe gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist;
-
2 eine
Seitenansicht in einem Teil-Querschnitt der Radsensor-Baugruppe
ist;
-
3 eine
Explosionsansicht der Radsensor-Baugruppe ist;
-
die 4A und
B Ansichten eines magnetischen Elements sind, das in der Radsensor-Baugruppe
verwendet wird;
-
die 5A und
B detaillierte Ansichten des magnetischen Elements aus den 4A und
B sind;
-
6 ein
Logikdiagramm des Strom-Nutzungs-Schaltkreises ist, das in der Radsensor-Baugruppe
der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
-
7 ein
Logikdiagramm des Strom-Konditionierungs-Schaltkreises ist, der
in der Radsensor-Baugruppe der vorliegenden Erfindung verwendet
wird;
-
die 8A und
B eine schematische Darstellung einer Luftpumpe sind, die in einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet wird; und
-
9 eine
schematische Darstellung eines Luft-Übertragungs-Schaltkreises ist,
der verwendet wird, um unter Druck stehende Luft Reifen zuzuführen, die
auf ein Rad montiert sind.
-
DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
In
der Zeichnung und insbesondere in 1 ist eine
Radsensor-Baugruppe 10 dargestellt. Die Radsensor-Baugruppe 10 ist
am Ende einer Radachse 12 positioniert, die typischerweise
an einem mittelschweren oder schweren Lastkraftwagen zu finden ist,
und kann verwendet werden, um Daten bereitzustellen, die sich in
Abhängigkeit
von der Achse 12 auf den Betriebszustand des Achsenendes
und von Reifen (nicht dargestellt) beziehen, die auf Rädern (nicht dargestellt)
montiert sind. Die Radsensor-Baugruppe 10 ist ausgerichtet,
um wartungsarme Stromerzeugungs-Bestandteile, die den Strom regulieren
und Signale erfassen, sowie Konditionierungs- und Übertragungs-Schaltkreise in Rotation
mit den Rädern
zu versetzen, um jede Notwendigkeit für unmittelbare mechanische
oder elektrische Verbindungen zwischen dem Fahrzeug und den Sensorbestandteilen zu
vermeiden.
-
Die
Radsensor-Baugruppe 10 ist auf einer Stützplatte 14 angeordnet,
die ihrerseits auf der Achse 12 montiert ist. Eine Trägerplatte 14 ist
zur Rotation auf der Achse 12 montiert. Die Stützplatte 14 ist
im allgemeinen scheibenförmig
und stellt Punkte zur Anbringung eines Gehäuses 26 der Radsensor-Baugruppe 10 bereit.
Das Gehäuse 26 rotiert
mit dem angrenzenden Rad des Fahrzeugs. Eine Welle 16 erstreckt
sich von der Stützplatte 14 relativ
zur Achse 12 nach außen.
Die Welle 16 paßt
bzw. läuft
mit einem Lager 20 zusammen, das in der Mitte der scheibenförmigen magnetischen
Platte 18 positioniert ist. Die magnetische Platte 18 ist
eingestellt, um auf der Welle 16 frei zu rotieren, neigt
aber dazu, eine fixierte Drehposition relativ zur Achse 12 unter
dem Ein fluß einer
im wesentlichen relativ trägen
Masse zu halten, die von einem exzentrischen Gewicht oder Gehänge 22 bereitgestellt
wird, das an eine Fläche
der der Platte gegenüberstehenden
Stützplatte 14 angebracht
ist. Eine Mehrzahl von Magneten 38 bildet die weitere bzw.
andere Hauptfläche
der scheibenförmigen
magnetischen Platte 14. Die Magnete 38 sind abgeflachte,
kuchenstückförmige Teile,
die, wenn sie zusammengefügt
sind, eine Scheiben-Deckschicht ausbilden, die im wesentlichen den äußeren Abschnitt
einer Hauptfläche
der magnetischen Platte 18 bedeckt.
-
Das
Gehäuse 26 ist
auf der Stützplatte 14 positioniert,
um die magnetische Platte 18 und ein Paar von Feldspulen 24 zu
umschließen,
die um ein geschichtetes Trägermaterial
gewickelt sind. Die Feldspulen 24 sind innerhalb des Gehäuses 26 montiert,
um mit dem Gehäuse
und der Stützplatte
zu drehen. Das Gehäuse 26 stellt
ferner eine Montageposition für
eine Platine bzw. Leiterplatte 32 und einen Deckel oder
eine Abdeckung 34 bereit, welche die Leiterplatte einschließt. Ein
Luftdruck-Sensor 28 und ein Luftdruck-Einlaß-Verbindungspunkt 30 können ebenfalls
auf dem äußeren Mantel
des Gehäuses 26 positioniert
sein.
-
In
den 2 und 3 ist die Stützplatte 14 auf einer
Seite einer Achsen-Endplatte 13 montiert, die weg von einem
Ende zur Endachse 12 weist. Das Gehäuse 26 ist entlang
eines Randes 84 in einer kreisförmigen Aussparung 86 auf
der Außenfläche der
Stützplatte 14 montiert,
und schließt
ein Volumen ein, in dem die Welle 16, die magnetische Platte 18 und
die Feldspulen 24 eingeschlossen sind. Die Radsensor-Baugruppe 10 ist
als auf der Stützplatte 14 montiert
dargestellt. Die Welle 16 weist ein gewindetes männliches
Ende 48 auf, das in eine zusammenwirkend bzw. in Wirkverbindung
gewindete Aufnehmerbohrung 49 in der rückwärtigen Stützplatte 14 geschraubt
ist, um die Welle zu positionieren, die in der freiliegenden Hauptfläche zentriert
ist und sich rechtwinklig von der Fläche erstreckt. Das gegenüberliegende
Ende der Welle 16 ist ein Bereich 47 mit verringertem
Durchmesser, der mit einer Wellenbohrung 96 zusammenpaßt, die
durch ein Lager 92 (dargestellt in 5A) begrenzt
ist, das in der magnetischen Montageplatte 40 zentriert
ist.
-
Ein
oder mehrere Magnete 38 können auf einer Außenfläche 41 der
magentischen Montageplatte 40 angeordnet sein. Ein Magnet 38 und
eine Feldspule 24 sollten, wenn sie gedreht wird, um sie
in Nachbarschaft zum Magneten zu bringen, durch einen Spalt beabstandet
sein, der eingestellt ist, um einen Flußverlust ohne dem Risiko einer
Berührung zwischen
der Spule und dem Magnet zu minimieren. Ein exzentrisches Gegengewicht
oder Gehänge
bzw. Schwenkarm 22 ist an der Fläche der magnetischen Trägerplatte
angebracht, die der Fläche 41 gegenübersteht.
Das Gehänge 22 neigt
dazu, die magnetische Platte 18 in eine im wesentlichen
fixierte Drehposition relativ zur Achse 12 zu bringen,
wobei das Gehänge
unterhalb und durch Schwerkraft vertikal mit der Rotationsachse 18 der
Platte ausgerichtet ist. Die Feldspule 24 ist an die Innenfläche einer
Wand 56 montiert, welche die Ummantelung des Gehäuses 26 definiert.
Wo die Sensor-Baugruppe
ebenso ein Aufpumpen des Reifens bereitstellt, kann ebenso eine
Magnetschalter-Pumpe 42 auf der Innenfläche der Wand 56 montiert
sein. Die Magnetschalter-Pumpe 42 wird
nachfolgend detaillierter beschrieben. Ein Paar von Kabeln 54 verbindet
die Feldspule 24 und eine Platine 32, die innerhalb
einer Abdeckung 34 eingehaust ist. Ein Belüftungsventil 52 läßt Luft
von der Umgebung des Gehäuses 26 über einen
Kanal durch die Wand 56 zum Innern des Gehäuses 26 eintreten.
Die Reifen-Druckaufbauventile 50 sind ebenso durch Kanäle 51 verbunden,
die durch das Innere des Gehäuses 26 zwischen
Pumpen, wie beispielsweise Pumpe 42 oder Magnetpumpen (nachfolgend dargestellt),
laufen.
-
Aus
der Explosionsansicht ist ersichtlich, daß das Achsen-Wellenende 11 ein
Fundament zum Montieren der Stützplatte 14 bereitstellt.
Die Stützplatte 14 enthält zwei
im allgemeinen scheibenförmige
Elemente, eine größere Bodenplatte 13,
die angepaßt
ist, um ein Anschlußstück zwischen
dem Achsen-Wellenende 11 und einer Paßscheibe 17 bereitzustellen,
die Anbringpunkte für
das Gehäuse 26 und die
Welle 16 bereitstellt. Die Bodenplatte 13 fügt sich an
das Achsen-Wellenende 11 entlang einer Mehrzahl von Bolzen 64 an,
die sich vom Achsen-Wellenende nach außen erstrecken. Die Bolzen 64 sind
in die Löcher 63 durch
die Bodenplatte 13 eingesetzt, und die Bodenplatte wird
dann an das Achsen-Wellenende 11 durch das Anfügen der
Muttern 66 an die Bolzen 64 befestigt.
-
Vor
dem Positionieren der Bodenplatte 13 auf dem Achsen-Wellenende 11 wird
eine Paßscheibe 17 an
die nach außen
weisende Fläche
(d.h. die Fläche,
die vom Achsen-Wellenende 11 wegweist) der Bodenplatte 13 durch
eine Mehrzahl von Schrauben 68 angebracht, die in die Bodenplatte 13 und
die Paßscheibe 17 von
der nach innen weisenden Fläche
der Basisscheibe 13 zur nach außen weisenden Fläche eingesetzt
werden. Die Stützplatte 14,
die durch den Zusammenbau der Bodenplatte 13 und der Paßscheibe 17 ausgebildet
wird, wird dann als eine Gruppe auf das Achsen-Wellenende 11 montiert.
-
Die
Welle 16 der magnetischen Platte wird an ihren gewindeten
Enden 48 in ein zusammenwirkend gewindetes Loch 49 in
der Paßscheibe 17 geschraubt.
Das gegenüberstehende
Ende der Welle 16 ist ein Ende 47 mit verringertem
Radius, auf dem eine magnetische Trägerplatte 40 der magnetischen Platte 18 positioniert
ist. Die Trägerplatte 40 wird durch
eine Unterlegscheibe 46 auf der Welle 16 gehalten,
die über
dem Ende 47 und einer Öffnung durch
die Platte 40 angeordnet ist. Eine Schraube 78 wird
dann durch die Unterlegscheibe und in die Welle 47 eingeschraubt,
um die magnetische Platte 40 auf der Welle 16 zu
befestigen. Wie nachfolgend beschrieben ist, enthält die magnetische
Platte 40 ein Lager, das der magnetischen Platte 40 erlaubt,
am verjüngten
bzw. eingezogenen Ende 47 der Welle 16 frei zu
rotieren.
-
Das
Gehäuse 26 haust
die magnetische Platte 18 und die Welle 16 der
magnetischen Platte nach dem Positionieren des umlaufenden Rands 84 ein,
der eine Kante zum Gehäuse 26 in
einer runden Nutfräsung 86 in
der äußeren Fläche der
Paßscheibe 17 definiert.
Eine Kerbe 101 ist enlang der inneren Kante des Rands angeordnet.
Die Kerbe 101 stellt eine Stapel-Anschlußfläche für einen
O-Ring 59 bereit, der zwischen den Flächen der Kerbe und der inneren
Kante der Nutfräsung 86 gedrückt wird,
um das Gehäuse 26 gegen
die Paßscheibe 17 abzudichten. Die
Schrauben 68, die von der Innenfläche der Bodenplatte 13 durch
die Bodenplatte und die Paßscheibe 17 in
die Aufnehmerlöcher 82 am
Boden des umlaufenden Randes 84 eingesetzt werden, verschließen das
Gehäuse 26 auf
der Stützplatte 14. Das
Gegengewicht 22, das an die Innenfläche der magnetischen Trägerplatte 40 befestigt
ist, zieht die Platte in eine Drehposition, wobei das Gegengewicht oder
Gehänge
vertikal unter der Welle 16 angeordnet ist. Die Stützplatte 14 und
die Welle 16 rotieren, wenn ein Rad rotiert, das an das
Achsen-Wellenende 11 montiert ist. Unter dem Einfluß und der
Trägheit
der Masse des Gegengewichts 22 dreht sich die magnetische
Platte 18 nicht mit dem Rad, sondern bleibt im wesentlichen
stationär,
wobei das Gegengewicht unter der (drehenden) Welle 16 angeordnet
ist.
-
Eine
Platine 32 ist an dem nach außen weisenden Manteldeckel
des Gehäuses 26 befestigt. Bolzen 88 sind
durch die Leiterplatte 32 in die Wand 56 des Gehäuses 26 montiert,
um die Leiterplatte auf dem Gehäuse
zu halten. Verschiedene Leiterplatten-Bestandteile 80 und elektro-mechanische
Bestandteile, einschließlich
der Magnetpumpe 72, sind auf einer Fläche der Leiterplatte 32 in
herkömmlicher Weise
montiert. Die Magnetpumpe 72 (falls verwendet) gibt unter
Druck stehende Luft an die Reifendruck-Ventile 50 entlang der Luftleitungen 73 und 75 jeweils
an die Kanäle 76 und 77 ab.
Weitere Typen von Pumpen können
verwendet werden, wie beispielsweise eine oben erläuterte Magnetschalter-Pumpe.
-
Die
Leiterplatte 32 ist innerhalb einer Lexan-Abdeckung 34 eingschlossen,
die um die Leiterplatte paßt
und mit dem Außenwand-Bereich
des Gehäuses 26 zusammenpaßt. Ein
O-Ring 58, der zwischen der Abdeckung und dem Gehäuse gefügt ist, dichtet
die Umhüllung
gegen das Gehäuse 26 ab. Eine
Mehrzahl von Schrauben 90, die durch einen Rand an der
Abdeckung 34 im Gehäuse
befestigt sind, halten die Abdeckung gegen das Gehäuse.
-
In
den 4A und B und 5A und
B wird die magnetische Platte 18 detaillierter beschrieben. Die
magnetische Platte 18 ist auf einer magnetischen Trägerplatte 40 konstruiert,
die ein abgeflachtes scheibenförmiges
Teil mit einem Loch 96 ist, das auf der Symmetrieachse
der Scheibe zentriert ist, die durch die Scheibe von einer Hauptfläche zu einer Hauptfläche hindurchtritt.
In einer bevorzugten Ausführungsform
sind acht abgeflachte, kuchenstückförmige Magnete 38 auf
einer Fläche
der magnetischen Trägerfläche 40 angeordnet.
Die Magnete 38 sind um den Umfang der Hauptfläche der magnetischen
Trägerfläche 40 umlaufend
angeordnet und können
daran durch Kleben oder Verbindungselemente befestigt werden, die
durch die Löcher 94 durchtreten.
Die Magnete 38 sind ausgerichtet, um einen Pol auf ihren freiligenden
Flächen
darzubieten, die weg von der magnetischen Stützplatte 40 orientiert
sind. Die Pole wechseln in der Polarität ab, so daß, wenn sie an einer Feldspule 24 vorbeikommen,
Potentiale von wechselnder Polarität auf der Spule erzeugt werden.
-
Das
Loch 96 ist mit einem Wälzlager 92 ausgelegt,
das um das verjüngte
Ende 47 der Welle 16 paßt. Die magnetische Trägerplatte 40 dreht
frei auf dem Lager 92. Das Äußere des Lagers 92 stellt
einen Träger
für eine
Unterlegscheibe 46 bereit, die zum Halten der magnetischen
Platte 18 auf der Welle 16 verwendet wird. Das
Gehänge
oder Gegengewicht 22 ist auf der gegenüberstehenden Haupt-Fläche der magnetischen
Trägerplatte 40 wie
die Magnete 38 angeordnet. Das Gegengewicht muß hinreichend schwer
sein, um eine magnetische Kopplung zwischen einem der Magnete 38 und
einem magnetischen Kolben von einer Magnetschalter-Pumpe zu verhindern,
was darin resultiert, daß die
magnetische Platte 18 mit dem Gehäuse 26 rotiert.
-
6 stellt
einen Energie-Nutzungs-Schaltkreis 100 dar, welcher der
Sammlung, Verarbeitung und Übertragung
von Daten von den Sensoren dient. Einzelne Drucksensoren 102 bzw. 104 sind
für jeden Reifen
(nicht dargestellt) bereitgestellt. Ein Temperatursensor 106 kann
in Verbindung mit der Luft innerhalb der Reifen angeordnet sein,
um eine Angabe der Reifentemperatur bereitzustellen. Ein Naben-Temperatursensor 108 auf
Basis eines Luft-Temperatursensors kann innerhalb des Gehäuses 26 oder
innerhalb der Abdeckung 34 bereitgestellt werden. Herkömmliche
Verstärkungs-
und Digital-Analog-Wandler-Schaltkreise
(Signal-Verarbeitungs-Schaltkreise) 110 werden für jedes
Signal bereitgestellt.
-
Die
Signale von jedem der Verarbeitungs-Schaltkreise 110 werden
durch einen Multiplexer 112 unter der Steuerung von einer
Mikro-Steuervorrichtung 114 geroutet, die auswählen kann,
welches Signal an eine Übertragungsvorrichtung 116 zur Übertragung
an einen Fernempfänger 117 gegeben wird,
der sich irgendwo am Fahrzeug befin det. In einigen Ausführungsformen
kann die Übertragungsvorrichtung 116 durch
einen Sende-Empfänger
als ein CAN (Controller Area Network)-Fernempfänger 117 ersetzt werden.
In solchen Fällen
können
Fernbefehle, wie beispielsweise, die Befüllung eines Reifens zu beginnen,
an die Mikro-Steuervorrichtung 114 zurückgegeben werden. Die Mikro-Steuervorrichtung 114 kann
die Betätigung
eines Schalters 172 steuern, der beizeiten die Stromversorgung
einer Magnetpumpe 72 steuert. Solche Signale, die eine zunehmende
Verdichtung befehlen, können
aufgrund der Anzeige von weiteren Quellen kommen, daß das Fahrzeug
eine außergewöhnlich schwere
Last trägt.
-
7 stellt
den Stromversorgungs-Schaltkreis 120 dar, der verwendet
wird, um den Stromversorgungs-Schaltkreis 100 und die Magnetpumpe 72 zu
speisen, falls verwendet. Eine Feldspule 24 ist mit einer
herkömmlichen
Gleichrichter-122- und Filter-124-Anordnung verbunden, um
einem Umschalt-Regler 126 eine Spannung auf einem wählbaren
Niveau zuzuführen.
Da der Strom gleichgerichtet und gefiltert wird, bleibt der Nutzungs-Schaltkreis
unter Spannung, ungeachtet der Richtung der Bewegung des Fahrzeugs.
Der Umschalt-Regler 126 versorgt einen 5 Volt-Regler 128 mit
Strom, der seinerseits die Bestandteile des Nutzungs-Schaltkreises 100 mit
Strom versorgt. Eine Magnetpumpe 72 nimmt Strom von einem
Kondensator 124 auf, wenn er Schalter 172 schließt.
-
Die 8A und
B stellen zwei Pumpen dar, die in Zusammenhang mit der Erfindung
verwendbar sind. Die Magnetschalter-Pumpe 42 kann anstelle der
Magnetpumpen verwendet werden, wobei der Strombedarf auf den Energie-Versorgungs-Schaltkreis 120 herabgesetzt
wird. Die Magnetschalter-Pumpe 42 enthält einen Magnetschalter-Kolben 44,
der für
eine lineare Hinundherbewegung in einem Zylinder 150 gehalten
wird. Eine Membran 161 dichtet den Kolben 44 gegen
die Innenwand des Zylinders 150 ab. Der Magnetschalter-Kolben 44 wird
innerhalb des Zylinders 150 von einer Lippe gehalten, die
an einem Ende des Zylinders 150 angeordnet ist. Eine Öffnung 136 läßt Luft
frei in und aus dem Abschnitt des Zylinders 150 zwischen
dem Kolben 44 und der Öffnung
bewegen. Der Kolben 44 bewegt sich unter dem Einfluß der magnetischen
Pole von wechselnder Polarität
der Magnete 38 hin und her, die nahe an der Öffnung 136 vorbeilaufen.
Wenn der Kolben 44 zur Öffnung 136 gezogen
wird, wird Luft in einen Hohlraum 151 durch ein Einweg-Sperrventil 130 gezogen.
Wenn der Kolben von der Öffnung 136 weggedrückt wird,
wird Luft unter Druck durch einen Auslaß gedrückt, der durch ein Einweg-Sperrventil 132 bereitgestellt
wird.
-
Die
Magnetpumpe 72 ist ähnlich
wie die Schalter-Pumpe 42 konstruiert. Anstelle der Magnete 38,
die das Hinundherbewegen des Kolbens 44 bereitstellen,
bewirkt jedoch eine Spule 155, die auf den Zylinder 150 gewickelt
ist, eine Bewegung des magnetischen Kolbens 44. In der
Tat kann bei einer Magnetpumpe der Kolben 44 unmagnetisiertes
Eisen sein. 9 stellt ein Druckaufbau-Schaltkreis
dar, der mit jedem Typ von Pumpe verwendbar ist. Eine Pumpe 160 stellt
einem Schrader-Ventil 136 Luft unter Druck bereit, an das
ein Rohr angebracht sein kann, das die Sensor-Baugruppe 10 mit
den Reifen verbindet. Wie dargestellt, gibt ein einzelner Drucksensor 102B,
der im Schaltkreis zwischen dem Schrader-Ventil und einer Y-Verbindung
positioniert ist, welche die Versorgung mit Luft für die beiden
Reifen aufteilt, einen Rückdruck
im System an, wenn Luft bereitgestellt wird. Ein Drucksensor, der
hier angeordnet ist, zeigt Daten an, die in ihrer Wirkung ein Mittelwert
der Drücke
in den beiden Reifen sind. Alternativ können verschiedene Sensoren
in jedem Schaltkreis stromabwärts
von den Steuerventilen 140 angeordnet sein, die einen Überdruck
der Reifen verhindern.
-
Die
Erfindung stellt ein Sensorsystem bereit, das ohne die Verwendung
einer Batterie oder einer unmittelbaren äußeren Verbindung mit Strom
versorgt werden kann, während
es auf einer drehenden Radnabe montiert ist. Das System gibt Daten
an eine zentrale Steuervorrichtung zurück und kann mit weiteren Fahrzeug-Steuervorrichtungen
integriert werden. Alternativ kann ein Minimal-System entwickelt werden,
um den Fahrer davor zu warnen, daß sich ein Fahrzeug außerhalb
des Spezifikationsbetriebs befindet.