DE3801277A1 - Anordnung zur uebertragung analoger signale zwischen dem rad eines kraftfahrzeuges und einer am fahrwerk angebrachten ueberwachungseinheit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem am Rad eines Kraftfahrzeuges montierten Sensor, von dem zumindest eine Zu­ standsgröße im Reifeninnnenraum abfühlbar und in analoge elek­ trische Signale umwandelbar ist, und mit einer Kopplungseinrich­ tung, von der diese Signale zu einem am Fahrwerk montierten Schaltkreis übertragbar sind.

Es ist ein System zur Überwachung des Luftdruckes und der Tempe­ ratur im Reifeninnenraum bekannt, bei dem in den Felgen aller Räder einschließlich des Reserverades jeweils ein etwa 4 mm² gro­ ßer Sensor eingebettet ist, um sowohl im Stand als auch während der Fahrt einmal je Sekunde diese beiden Zustandsgrößen innerhalb des Reifens abfühlen und in analoge Signale umwandeln zu können. Diese Datensignale werden berührungsfrei von einer mit dem Sen­ sor verbundenen, am Rad montierten Ringantenne auf eine andere am Fahrwerk festgemachte Antenne übertragen und zu einem Mikro­ prozessor weitergeleitet, der die codierten Signale umwandelt, damit die abgefühlten Zustandsgrößen in digitaler Form am Arma­ turenbrett abgelesen werden können.

Dieses bekannte System erfordert den Einsatz von mehreren spezi­ ell ausgestalteten, miniaturisierten, integrierten Schaltkreisen. Außerdem ist auf der Radseite eine aufwendige, an der Felge ange­ brachte Ringantenne erforderlich; denn der relativ hohe Stromver­ brauch der radseitigen Elektronik verlangt das ununterbrochene Einstrahlen elektromagnetischer Energie. Ein solches System ist für Fahrzeuge der unteren Preisklasse aus Kostengründen nicht an­ wendbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine möglichst einfache und daher kostengünstige Anordnung der eingangs bezeichneten Art mit relativ geringem Strombedarf auf der Radseite anzugeben.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß am Fahrwerk eine Schaltung aus einem im Kilohertzbereich arbeitenden Sinuswellen-Generator, aus einer Spule und aus zwei parallel ge­ schalteten Auswertungsgeräten und am Rad ein Schwingkreis mit ei­ ner Reihenschaltung zumindest aus einem Kondensator, aus einer Spule, aus einer Diode und aus zwei parallelen Bandpässen ausge­ bildet sind, von denen einer mit dem Sensor in Reihe liegt, und daß die beiden Spulen als Bestandteile der Kopplungseinrichtung zumindest zeitweise induktiv gekoppelt sind.

Für eine Quotientenbildung aus einer Bezugs- und Meßgröße kann in Weiterbildung der Erfindung den beiden Auswertungsgeräten ein Prozessor nachgeschaltet sein.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dar­ gestellt und wird im folgenden ausführlich erläutert. Sie zeigt ein Schaltbild der grundlegenden Anordnung gemäß der Erfindung mit ihrer induktiven Kopplung zwischen einem radseitigen Schwing­ kreis und der fahrwerkseitigen Schaltung zur Schwingungserzeugung und -auswertung.

Wie aus dem Schaltbild der grundlegenden Anordnung gemäß der ein­ zigen Figur hervorgeht, sind zwei induktiv über Spulen 15, 13 ge­ koppelte Schaltkreise 10 und 20 vorgesehen, von denen der eine (10) am Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges und der andere (20) inner­ halb eines Prüfelementes an einem Rad oder, genauer gesagt, an einer Felge des jeweiligen Rades angebracht ist. Im einzelnen enthält der Schaltkreis 10 einen Sinuswellen-Generator 1 mit ei­ nem Verstärker als wesentliche Bestandteile, die ein sinusförmi­ ges Signal in einem Frequenzbereich zwischen 1 und 100 kHz über ein Oberwellenfilter 2 an die fahrwerkseitige Spule 15 ausgeben. Während der soweit erläuterte Abschnitt des Schaltkreises einen an die Spule 15 angeschlossenen Sender bildet, ist mit dieser Spule 15 auch der Empfänger verbunden, bei dem zwei parallel ge­ schaltete Auswertungsgeräte 5 und 7 an die Spule 15 angeschlos­ sen sind. Das eine Auswertungsgerät 5 liefert lediglich eine Be­ zugsgröße, während das andere Auswertungsgerät 7 die eigentliche Meßgröße ausgibt. Die die beiden genannten Größen darstellenden elektrischen Signale werden einem Signalprozessor 3 zugeleitet, der durch eine Quotientenbildung einen normierten Meßwert ermit­ telt.

Der im Prüfelement an der Felge untergebrachte Schaltkreis 20 ist ein auf eine vorgegebene Resonanzfrequenz abgestimmter Schwingkreis, in dem die Spule 13 die Induktivität L und ein Kon­ densator 18 mit einer Kapazität C liegt. Ferner enthält er eine Diode 16 zur Erzeugung von Harmonischen der durch die Spulen 15 und 13 übertragenen sinusförmigen Signale und zwei parallel ge­ schaltete Bandpässe 52 und 53; dem letzteren (53) ist dabei in Reihe ein Sensor 9 hinzugeschaltet, der z. B. zur Abfühlung der Temperatur ein NTC-Heißleiter oder zur Abfühlung des Luftdruckes ein Druckaufnehmer mit Potentiometerabgriff sein kann. Die Band­ pässe 52 und 53 sind in bezug auf die induktiv eingekoppelte Si­ nusschwingung aus dem Sinuswellen-Generator 1 derart abgestimmt, daß der erstere (52) nur für die erste Oberwelle und der letzte­ re (53) nur für die zweite Oberwelle durchlässig ist. Die erste Oberwelle durchläuft sowohl den Bandpaß 52 als auch den Schwing­ kreis praktisch ungedämpft, wird in die Spule 15 und den dazu gehörigen Schaltkreis 10 übertragen, sowie im Auswertungsgerät 5 verarbeitet und wird anschließend dem Signalprozessor 3 zugelei­ tet.

Die zweite Oberwelle geht zwar praktisch ungedämpft durch den zum ersten Bandpaß 52 parallel geschalteten zweiten Bandpaß 53 hin­ durch, aber im hinzugeschalteten Sensor 9, der mit einem verän­ derbaren ohmschen Widerstand vergleichbar ist, erfährt sie eine Dämpfung, die der abgefühlten analogen Zustandsgröße (Druck oder Temperatur) proportional ist. Wie die erste Oberwelle wird auch die analog gedämpfte zweite Oberwelle durch die beiden Spulen 13, 15 zum ersten Schaltkreis 10 übertragen und in das auf sie abge­ stimmte zweite Auswertungsgerät 7 hineingeleitet, das sie in ein Signal umwandelt, das der abgefühlten Zustandsgröße proportional ist und ebenfalls dem nachgeschalteten Signalprozessor 3 zuge­ führt wird.

Vorzugsweise wird für den radseitigen Schwingkreis als Resonanz­ frequenz die Frequenz der eingestrahlten Grundschwingung oder eine der ersten Harmonischen dieser Schwingung gewählt.

Innerhalb des Signalprozessors 3 wird die Quotientenbildung aus dem Bezugssignal und dem der Zustandsgröße proportionalen Signal durchgeführt und dabei ein Meßwert gebildet, der zur unmittelba­ ren Anzeige am Armaturenbrett des Kraftwagens bereitsteht. Als Folge der Division werden Einflüsse der Übertragungsstrecke, z. B. der Abstand der beiden Spulen 13 und 15 und Schwankungen der Sendeleistung, sowie äußere Einwirkungen durch Nässe und Ver­ schmutzung eliminiert.

Im Hinblick auf die ziemlich kurze Zeitdauer, während der bei ei­ nem Radumlauf die radseitige Spule 13 an der fahrwerkseitigen Spule 15 vorbeigeführt wird, bezogen auf die Gesamtdauer eines Radumlaufes, kann es vorteilhaft sein, die Längenausdehnung der am Fahrwerk montierten Spule 15 in Richtung des Radumfanges um ein Vielfaches größer als die Länge der Spule 13 zu wählen, die mit Rücksicht auf die Zentrifugalkräfte bei hohen Drehzahlen massenmäßig klein zu halten ist.

Für die Meß- und Übertragungsanordnung gemäß der Erfindung las­ sen sich (anstelle einer aufwendigen Ringantenne am Rad) leicht verfügbare, preisgünstige Bau- und Schaltungselemente verwenden, und es genügt ihre kurzzeitige Aktivierung einmal bei jedem Rad­ umlauf, um zu einwandfreien Meßergebnissen zu gelangen. Dabei be­ schränkt sich der radseitige Teil der Anordnung auf einen klei­ nen Bereich des Felgenumfanges. Dadurch daß zusätzlich zum Ant­ wortsignal, das die analoge Meßgröße beinhaltet, noch ein Refe­ renzsignal übertragen wird, wird eine weitgehende Unabhängigkeit von der Qualität der Übertragungsstrecke erzielt.

Obgleich im Ausführungsbeispiel der einzigen Figur mit Hilfe des Sensors 9 und des Bandpasses 53 nur eine Zustandsgröße der Luft im Reifeninnenraum 5, z. B. der Druck ermittelt und angezeigt werden kann, bietet es keine Schwierigkeit, unter Anwendung eines weiteren Sensors, Bandpasses und Auswertungsgerätes (nicht ge­ zeigt) mit Hilfe der dritten Oberwelle Temperaturwerte abzufühlen und anzuzeigen, folglich gleichzeitig zwei Zustandsgrößen der Luft im Reifeninnenraum zu ermitteln.

Claims (6)

1. Anordnung mit einem am Rad eines Kraftfahrzeuges mon­ tierten Sensor, von dem zumindest eine Zustandsgröße im Reifenin­ nenraum abfühlbar und in analoge elektrische Signale umwandelbar ist, und mit einer Kopplungseinrichtung, von der diese Signale zu einem am Fahrwerk montierten Schaltkreis übertragbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß am Fahrwerk eine Schaltung (10) aus einem im Kilohertzbereich arbeitenden Sinuswellen-Generator (1), aus einer Spule (15) und aus zwei parallel geschalteten Auswer­ tungsgeräten (5, 7) und am Rad ein Schwingkreis mit einer Reihen­ schaltung (20) zumindest aus einem Kondensator (18), aus einer Spule (13), aus einer Diode (16) und aus zwei parallelen Bandpäs­ sen (52, 53) ausgebildet sind, von denen einer mit dem Sensor (9) in Reihe liegt, und daß die beiden Spulen (13, 15) als Bestandtei­ le der Kopplungseinrichtung zumindest zeitweise induktiv gekoppelt sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schaltung (10) an dem Fahrwerk zwischen dem Sinuswellen- Generator (1) und der Spule (15) ein Oberwellenfilter (2) liegt.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Quotientenbildung aus einer Meßgröße und einer Bezugsgröße den Auswertungsgeräten (5, 7) ein Prozessor (3) nachgeschaltet ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur induktiven Signalübertragung bei hohen Drehzahlen des Rades die Länge der Spule (15) am Fahrwerk ein Vielfaches der Länge der Spule (13) am Rad beträgt.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den radseitigen Schwingkreis als Resonanzfrequenz die Fre­ quenz der eingestrahlten Grundschwingung oder der ersten, zweiten oder dritten Harmonischen verwendbar ist.

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abfühlung einer weiteren Zustandsgröße des Reifeninnen­ raumes zu dem mit dem Sensor (9) in Reihe liegenden Bandpaß (53) ein weiterer, mit einem zweiten Sensor in Reihe liegender Bandpaß parallel zu den beiden Bandpässen (52, 53) geschaltet ist, wobei jeder Bandpaß für eine andere Oberwelle durchlässig ist.