DE3150864A1

DE3150864A1 - Abfrageeinrichtung zur fernueberwachung von reifenluftdruck

Info

Publication number: DE3150864A1
Application number: DE19813150864
Authority: DE
Inventors: Harry James 60187 Wheaton Ill. Venema
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1980-12-22
Filing date: 1981-12-22
Publication date: 1982-07-01
Also published as: AU7862781A; FR2497948A1; SE452578B; DE3150864C2; JPS57126704A; BR8108335A; CA1174324A; SE8107388L; IT1195238B; AU547313B2; US4363020A; IT8125629A0; FR2497948B1

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Fernüberwachungsanlage zum Messen des Reifenluftdrucks eines Fahrzeugs sowie zur Anzeige für den Fahrer, wenn der Luftdruck anormal ist.

Meßeinrichtungen für Reifenluftdruck wurden bereits entwickelt, jedoch die früheren Einrichtungen sind kompliziert und aufwendig gebaut und auch nicht immer betriebssicher. Im Gegensatz dazu ist die erfindungsgemäße Einrichtung von .verhältnismäßig einfachem und billigem Aufbau und bietet genaue und zuverlässige Ergebnisse.

Erfindungsgemäß ist eine Abfrageeinrichtung zur Fernüberwachung des Luftdrucks in einem auf dem Rad eines Fahrzeugs montierten Reifen vorgesehen. Die Abfrageeinrichtung umfaßt ein passives Antwortgerät, das am Rad befestigt ist und eine Halbleiterdiode, eine an die Diode angeschlossene Antenne, einen Meßfühler für den Luftdruck im Reifen und eine Abschirmung, um die Antenne gegen Strahlung abzuschirmen, wenn der abgetastete oder gemessene Luftdruck im Reifen innerhalb eines bestimmten Normalbereichs liegt, wobei die Antenne einer Strahlung ausgesetzt ist, wenn der gemessene Luftdruck mindestens auf einer Seite außerhalb des Sollbereichs liegt. Ubertragungsvorrichtungen sind im Fahrzeug zum Übertragen der elektromagnetischen Strahlung an das passive Antwortgerät oder Transponder vorgesehen, um dieses wirksam abfragen zu können, wobei die Diode auf die empfangene Strahlung anspricht, wenn die Antenne freisteht und ein Antwortsignal erzeugt, das von der Antenne aus rückübertragen wird. Schließlich enthält die Abfrageeinrichtung einen Empfänger im Fahrzeug zum Empfang des Antwortsignals und zum Erzeugen eines Ausgangssignals, das dem Fahrer anzeigt, daß der Reifenluftdruck an mindestens einer Seite eines Sollbereichs überschritten ist.

Die Erfindung ist nachstehend näher erläutert. Alle in der Beschreibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von erfindungswesentlicher Bedeutung sein. Die Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der elektrischen Bauteile der erfindungsgemäßen Abfrageeinrichtung, wobei die Figur nur die Diode und Antenne des passiven Antwortgeräts zeigt,

Fig. 2, 3 und 4 jeweils einen Querschnitt des passiven Antwortgeräts unter verschiedenen Luftdruckbedingungen, wobei Fig. 2 das Antwortgerät bei normalem Luftdruck, Fig. 3 das Antwortgerät bei unternormalem und Fig. 4 das Antwortgerät bei übernormalem Luftdruck zeigt.
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Zunächst sei der Aufbau des passiven Antwortgeräts der Fig. 2, 3 und 4 erläutert. Der zylinderformige Sockel 10 des Antwortgeräts (vorzugsweise aus Metall bestehend) kann durch eine öffnung in der Radfelge eingeführt und befestigt werden, so daß der Sockel 10 innerhalb der durch den Reifen und die Felge gebildeten Luftkammer angeordnet ist, wobei er den Reifenluftdruck messen kann. Das Antwortgerät kann auch richtig bemessen sein, so daß das Innengewinde 10a das Verschrauben des Antwortgeräts mit dem Außengewinde eines herkömmlichen Ventilsschafts am Reifen erleichtern würde. Das Antwortgerät könnte selbst in die Seitenwand des Reifens eingebaut werden. Es funktioniert richtig, gleich ob der Reifen stationär ist oder

sich schnell dreht.
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Ein an einem Metallbalgen 12 befestigter Stöpsel 11 wird in Abhängigkeit vom Solldruckbereich für den zu überwachenden Reifen eingestellt. Beispielsweise sei angenommen, daß das gezeigte Antwortgerät durch Einstellung des Stöpsels 10 einen Sollreifendruck von 32 psi + 2 psi (ca. 2,25 + 0^14 kg/cm²) kalibriert sei. Damit weist der

Normal- oder Sollbereich eine Breite von 4psi (ca.

0,28 kg/cm²) auf. Liegt der Druck in diesem Bereich, dann wird der Luftdruck im Balgen 12 und damit am Unterteil 15a des Schafts 15 durch eine Spiralfeder 16 ausgeglichen, wobei sich der Schaft in der in Fig. 2 gezeigten Stellung befindet. In dieser Sollage des Schaftes 15 liegt ein kugelförmiger Teil 15b in einer öffnung 18a einer aus einem geeigneten elastischen Werkstoff wie Gummi bestehenden Spannvorrichtung 18. Der Bodenabschnitt 18b der Spannvorrichtung 18 ist am Sockel 10 befestigt. Die öffnung 18a ist normalerweise erheblich kleiner als der kugelförmige Teil 15b, so daß in der in Fig. 2 gezeigten Stellung des Schaftes 15 die Kugel 15b, die massiv sein kann, den Oberteil 18c der Spannvorrichtung radial nach außen gegen den Druck einer tellerförmigen Spiralfeder 19 drückt. Wenn der Oberteil 18c nach Fig. 2 gespreizt ist, wird eine zylinderförmige elektromagnetische Abschirmung 21 durch den oberen Teil 18c relativ hochgehalten und kann nicht gegen den Druck einer Spiralfeder 22 abgesenkt werden.

Der Schaft 15 weist auch einen kugelförmigen Abschnitt 15c auf, der aus Glas gefertigt sein kann, und die Halbleiterdiode 24 des passiven Antwortgerätes festhält und trägt. Metalleitungen 24a und 24b sind an die Anode und Kathode der Diode angeschlossen und dienen normalerweise als Antennen zum Empfang und zur Wiederabstrahlung von Signalen. Die Leitung 24b ist jedoch stets gegen Strahlung abgeschirmt, so daß sie für den Empfang und die Wiederabstrahlung außer acht gelassen werden kann. Die Leitung 24a dagegen dient als Antenne für die Diode 24 und ist daher vorzugsweise aus einem starren, selbsttragenden Metall mit einem entsprechenden Querschnitt

geformt.
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Aus der Stellung der Abschirmung 21 und des Schaftes 15

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in Fig. 2 geht hervor, daß die Diode 24 und die Antenne 24a vollkommen gegen Strahlung geschützt sind. Wenn somit das Antwortgerät bei normalem Reifenluftdruck abgefragt wird, wird die Diode nicht angesteuert und spricht nicht an.

Es sei nun angenommen, daß der Reifenluftdruck vom Normaldruck von 32 psi (ca. 2,25 kg/cm²) auf beispielsweise 28 psi (ca. 1,97 kg/cm²) abfalle. Unter diesen Umständen drückt die Spiralfeder 16 den Abschnitt 15a des Schaftes nach unten, um ein neues Gleichgewicht zwischen ihr und dem niedrigeren Luftdruck im Balgen 12 zu schaffen (Fig. 3). Der kugelförmige Abschnitt 15b wird daher nach unten von der öffnung 18a abgezogen, worauf die tellerförmige Spiralfeder 19 den Oberteil 18c der Spannvorrichtung 18 radial nach innen drückt, so daß sein kreisförmiger Querschnitt kleiner ist als der kreisförmige Innenquerschnitt der Abschirmung 21. Daher drückt die Spiralfeder 22 die Abschirmung 21 nach unten, bis deren Oberlippe 21a mit einer Kappe 26 in Eingriff kommt, die in die Oberseite des Sockels 10 eingeschraubt ist. Wenn die Abschirmung 21 in den Sockel 10 (Fig. 3) teleskopisch eingefahren ist, ragt die Antenne 24a durch die öffnung 21b heraus und ist der einfallenden Strahlung ausgesetzt»

Bei dem in Fig. 4 gezeigten Zustand des Antwortgerätes wird angenommen, daß der Reifenluftdruck über dem Normalbereich liege (30 - 34 psi = ca. 2,11 - 2,39 kg/cm²).

Beispielsweise sei angenommen, daß der Luftdruck 37 psi (ca. 2,60 kg/cm² betrage. Daher wird der Abschnitt 15a bis zum neuen Gleichgewichtspunkt nach oben gedrückt, wodurch der kugelförmige Abschnitt 15b über der Spannvorrichtung 18 liegt, die durch die Feder 19 zusammengedrückt wird, wodurch die Abschirmung 21 in ihre eingefahrene Stellung • zurückfallen kann. In diesem Hochdruckzustand liegt die Antenne 24a noch mehr der Strahlung offen als unter den

Unterdruckbedingungen der Fig. 3.

Während die Abschirmung 21 beim dargestellten Ausführungsbeispiel bewegt wird, wenn der Reifenluftdruck unter den Sollwert abfällt oder über ihn ansteigt, kann sie stets arretiert und nur die Antenne beweglich angeordnet sein.

Fig. 1 zeigt eine geeignete Ubertragungs- und Empfangsanordnung zum Abfragen der Zustände des passiven Antwort- gerätes der Fig. 2, 3 und 4. Natürlich würde diese Schaltung im Fahrzeug angeordnet sein, dessen Reifenluftdruck überwacht wird. In Fig. 1 wird ein von einem Oszillator 31 erzeugtes Signal von 40 Hz durch einen Teiler 32 herabgeteilt, um ein Modulationssignal von 10Hz für eine Modulator-Steuerstufe 34 zu ergeben, deren Ausgangssignal eine Gunn-Diode 35 ansteuert. Der Hohlraum 36

ist vorzugsweise auf 10,525 GHz oder 10,525 χ 10 Hz abgestimmt. Daher besteht das Signal aus einem Träger mit einer Frequenz von 10,525 GHz mit Seitenbändern von +10 Hz.

Liegt der Reifenluftdruck über oder unter dem Sollbereich, so fährt die Antenne 24a aus der öffnung 21b heraus und ist der elektromagnetischen Strahlung ausgesetzt, die von der Geberantenne abgestrahlt wird. Wie allgemein bekannt ist, wird eine Diode von solcher einfallenden Strahlung angesteuert und spricht auf diese an, wobei sie zur Wiederabstrahlung von ihren Leitungen eine Reihe von Signalkomponenten erzeugt, deren Frequenzen von den empfangenen Signalen abhängen. Unter denen von der Diode 24 (die vorzugsweise eine Schottky-Diode ist) abgestrahlten Signalen befinden sich Signale der zweiten Harmonischen der vom Geber abgestrahlten Signale. Diese Signale mit der zweiten Harmonischen (21,05 GHz + 20 Hz), werden von der Empfangsantenne ausgefiltert. Daher ist der Hohlraum 37 auf 21,5 GHz abgestimmt. Die Diode 38, die ebenfalls eine Schottky-Diode sein kann, dient als Mischdiode für die drei empfangenen Signale von

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21,05 GHz, 21,05 GHz + 20 Hz und 21,05 GHz - 20 Hz. Daher erzeugt die Mischiode 38 ein Schwebungssianal von 40 Hz, wenn die Antenne 24a ausgefahren ist, damit die Diode auf die vom Geber empfangene Strahlung ansprechen kann.

Das Anliegen des Schwebungssignals von 40 Hz wird in herkömmlicher Weise durch einen Synchrondetektor 41 abgegriffen, der ein Ausgangssignal zur Beaufschlagung einer Anzeigevorrichtung 42 erzeugt, wobei eine Sichtanzeige am Armaturenbrett des Fahrzeugs dem Fahrer meldet, daß sein Reifenluftdruck anormal ist. Obwohl nicht gezeigt, kann ein Vorverstärker in Verbindung mit einer Mischdiode unter Verwendung eines Vorspannungssiqnals verwendet werden um das von der Diode 24 kommende Signal zu verstärken.

Außer dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel sind noch weitere möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims

Patentansprüche

Abfrageeinrichtung zur Fernüberwachung des Luftdrucks eines auf einem Fahrzeugrad montierten Reifens, gekennzeichnet durch ein am Rad befestigtes Antwortgerät mit einer Halbleiterdiode (24), einer an die Diode (24) angeschlossene Antenne (24a), einer Meßvorrichtung (15, 18) zum Messen des Reifenluftdrucks und einer Abschirmung (21), um die Antenne (24a) gegen Strahlung abzuschirmen, wenn der Reifenluftdruck in einem Sollbereich liegt, wobei die Antenne (24a) der Strahlung ausgesetzt ist, wenn der gemessene Reifenluftdruck auf mindestens einer Seite außerhalb des Sollhereiches liegt,

durch einen im Fahrzeug angeordneten Geber (31 -36), der elektromagnetische Strahlung an das passive Antwortgerät überträgt, um dieses abzufragen, wobei die Diode (24) auf die empfangene Strahlung anspricht, wenn die Antenne (24a) der Strahlung ausgesetzt ist, und ein Antwortsignal erzeugt, das von der Antenne (24a) zurückgestrahlt wird,

und durch eine im Fahrzeug angeordnete Empfangsvorrichtung (31, 37 - 42) zum Empfang des Antwortsignals sowie zur Erzeugung eines Ausgangssignals aus diesem Antwortsignal, welches dem Fahrer anzeigt, daß der Reifenluftdruck mindestens auf einer Seite des Sollbereiches anormal ist.

2» Abfrageeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antwortsignal erzeugt und zurückgestrahlt wird, wenn der Reifenluftdruck außerhalb der Oberseite oder der Unterseite des Sollbereichs liegt.

3, Abfrageeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- ^° zeichnet, daß die elektromagnetische Strahlung ein hochfrequentes Signal mit einem amplitudenmodulierten Träger von einer vorbestimmten Frequenz ist und, daß

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.1 das Antwortsignal einen amplitudenmodulierten Träger mit einer Freuqenz aufweist, die ein Vielfaches der vorgewählten Frequenz ist.

4. Abfrageeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Strahlung eine Signalkomponente mit einer bestimmten Frequenz enthält und, daß das Antwortsignal eine Signalkomponente aufweist, die eine Harmonische der bestimmten Frequenz ist.

5. Abfrageeinrichtung nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude des Gebers (.31 - 36) ein hochfrequentes Signal mit einer vorgegebenen Modulationsfrequenz moduliert, um die elekromagnetische Strahlung zu erzeugen, wobei die Diode (24) die zweite Harmonische des amplitudenmodulierten hochfrequenten Signals erzeugt und wieder abstrahlt, um das Antwortsignal zu erzeugen und dadurch, daß der Empfänger (31, 37 -

42) eine der Modulationskomponenten des Antwortsignals abgreift und auf diese anspricht.

6. Abfrageeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung (21) durch die Meßvorrichtung (15, 18) gesteuert wird , um die Antenne (24) bei normalen Reifenluftdruck abzuschirmen und sie (24) bei anormalem Reifendruck der Strahlung auszusetzen.

7. Abfrageeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung (21) die Diode (24) stets gegen Strahlung abschirmt, ungeachtet, ob der Reifenluftdruck normal oder anormal ist.

®^ 8. Abfrageeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung eine bewegliche elektromagnetische Abschirmvorrichtung (21) darstellt, die

1 durch die Meßvorrichtung (15, 18) so positioniert wird, daß sie die Antenne (24) umschließt und abschirmt, wenn der Reifenluftdruck im Sollbereich liegt, wobei die Antenne (24) der Strahlung ausgesetzt ist, wenn

5 der Reifenluftdruck unter den Sollbereich abfällt.

9ο Abfrageeinrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Diode (24) und die Antenne (24a) durch die Meßvorrichtung (15, 18) in Abhängigkeit vom 10 gemessenen Reifenluftdruck positioniert werden.

10o Abfrageeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Geber (31 - 36) eine Gunn-Diode (35) enthält, und, daß die Halbleiterdiode (24) im 15 passiven Antwortgerät eine Schottky-Diode (24) ist.

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