CH641731A5 - Reifendruckueberwachungseinrichtung an einem fahrzeug. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Reifendrucküberwachungseinrichtung gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Es sind mechanische Fühleinrichtungen im Stand der Technik bekannt, die bei Abplattung des Reifens ein Signal abgeben. Diese Einrichtungen haben jedoch den Nachteil, dass sie sehr störanfällig sind, erst warnen, wenn der Reifendruck bereits auf sehr niedrige Werte abgefallen ist und bei Zwillingsbereifung nicht einsetzbar sind, da eine Abplattung bei Aufall eines Reifens nicht eintritt, da der zweite Reifen dann die gesamte Last übernimmt.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Reifendrucküberwachungseinrichtung so auszubilden, dass die beschriebenen Nachteile der bekannten Einrichtung beseitigt sind und insbesondere ein Druckabfall auch bei Zwillingsreifen rechtzeitig und sicher angezeigt und die Störanfälligkeit verringert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Massnahmen gelöst.

Durch die Erfindung wird eine Reifendruckänderung direkt und unmittelbar erfasst und in eine Änderung einer vorzugsweise elektrischen Grösse berührungslos umgesetzt, wie dies insbesondere den näheren und vorteilhaften Ausgestaltungen nach den abhängigen Ansprüchen entnehmbar ist. Die Änderung der elektrischen Grösse kann z.B. eine Spannungsänderung, eine Wiederstandsänderung oder Änderung eines magnetischen Feldes sein, beispielsweise erfassbar mit Hilfe eines induktiven Gebers oder Feldplattengebers. Der Feldplattengeber hat zudem den Vorteil, dass zur Gewinnung eines Messsignals keine drehenden Teile notwendig sind.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung soll nun im folgenden anhand der beigefügten Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel zeigt, näher erläutert werden.

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Es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Gesamtdarstellung der erfindungs-gemässen Reifendrucküberwachungseinrichtung,

Fig. 2 bis 5

Teile und Einzelheiten der Reifendrucküberwachungseinrichtung nach Fig. 1 im Detail und

Fig. 6 eine Schaltungsanordnung zur Gewinnung von elektrischen Signalen zur Anzeige eines Reifendefektes und zur Verknüpfung mit und Anwendung bei einer blockiergeschützten Fahrzeugbremsanlage.

In der Fig. 1 ist die erfindungsgemässe Reifendrucküberwachungseinrichtung schematisch dargestellt. Ein Ventilaggregat 2, das an der Radnabe oder der Felge angebracht ist, ist über eine Leitung mit einem Reifen (nicht dargestellt) verbunden. Der Reifendruck wirkt über einen Einlassanschluss 4 auf einen Kolben 6 des Ventilaggregates 2. Ein Ausgang 8 des Ventilaggregates 2 ist über eine Leitung 10 mit einem Zylinder 12 verbunden, in dem ein Kolben 14 angeordnet ist. Der Kolben 14 steht in Wirkverbindung mit einem Stift 16, der beispielsweise als Verlängerung am Kolben angeformt sein kann. Der Stift 16 wirkt mit einem Sensor 18 zusammen, der einen mit dem Rad umlaufenden Zahnkranz 20 abtastet, wobei der Kolben so angeordnet ist, dass der Stift 16 in die Zahnlücke 22 zwischen zwei benachbarten Zähnen 24,26 des Zahnkranzes 20 bewegbar ist und dabei die Zahnlücke weitestgehend ausfüllt.

Die Funktionsweise der Einrichtung nach Fig. 1 ist im wesentlichen wie folgt: Unterschreitet der Reifendruck einen bestimmten Wert, so steuert das Ventilaggregat den Reifendruck in den Zylinder 12 ein. Durch den Druckimpuls wird der Kolben 14 bewegt, der wiederum den Stift 16 in die Zahnlücke 22 des Zahnkranzes 20 bewegt. Der Sensor 18, der den Zahnkranz abtastet, gibt ein entsprechend zeitlich verlängertes Signal ab, was in der Auswerte-Elektronik wegen der Geschwindigkeitsreduzierung um 50% als sehr hohe Verzögerung erkannt wird. Dieser Verzögerungswert liegt höher als der, der sich bei Überbremsung des Rades aufgrund der dann auftretenden Radverzögerung ergeben kann.

Einzelheiten der Einrichtung nach der Fig. 1 sind in den Fig. 2 bis 6 dargestellt, auf die nachfolgend Bezug genommen werden soll.

Die Fig. 2 zeigt ein Ventilaggregat 30 zur Anwendung bei Zwillingsreifen; das Ventilaggregat kann jedoch auch bei einem Einzelreifen angewendet werden. Das in der Fig. 2 dargestellte Ventilaggregat 30 ist mit seinem Gehäuse 32 fest mit einem drehbaren Teil des Rades, beispielsweise der Nabe oder der Felge, verbunden. Ist nur ein Reifen vorhanden, so wirkt der Druck des Reifens über einen Anschluss 34 in einer Kammer 33 auf die Kolbenfläche eines hohlen Kolbens 36 des Ventilaggregates und gelangt gleichzeitig in eine Ventilkammer 38. Durch den Druck wird der Kolben 36 gegen die Kraft einer Feder 40 nach oben bewegt, so dass eine Ausgangsleitung 42 über ein Entlüftungsventil 56 und eine Bohrung 48 im Ventilgehäuse mit der Atmosphäre verbunden ist. Das Entlüftungsventil wird gebildet durch einen am Kolben 36 ausgebildeten Ventilsitz 58 und einem Ventilkörper 52, der in Schliessrichtung durch eine Feder 54 vorgespannt ist. Fällt der Druck in der Kammer 33 durch Reifendruckabfall unter einen bestimmten Wert (Warndruck), bewegt sich der Kolben 36 durch die Federkraft nach unten und öffnet ein Belüftungsventil 44 des Ventilaggregates 30, wodurch die Ausgangsleitung 42 belüftet wird. Das Belüftungsventil 44 wird gebildet durch einen am Ventilkörper ausgebildeten Ventilsitz 50 und dem Ventilkörper 52, der damit als Doppelventilkörper wirkt. Selbstverständlich ist auch druckmässig eine Funktionsumkehr möglich.

Liegt eine Zwillingsbereifung vor, so ist der eine Reifen über den Anschluss 34 mit der Ventilkammer 33 verbunden und der andere Reifen über einen weiteren Anschluss 60 mit der Ventilkammer 38. Die Ventilkammern sind über einen Kanal 62 miteinander verbunden. Der Kanal 62 ist durch Aufsetzen des Kolbens 36 auf eine Ringdichtung 64 sperrbar.

Bei Undichtigkeit an einem der beiden Reifen fällt der Druck in den Ventilkammern 33 und 38 gleichzeitig ab, bis das Belüftungsventil den Belüftungssitz 50 öffnet. Durch die Verbindung beider Reifen über Anschluss 34, Kanal 62 und Anschluss 60 fällt der Reifendruck so lange weiter gemeinsam ab, bis der Kolben 36 mit der Stirnfläche auf den Dichtring 64 aufsetzt und die Verbindung zwischen Kammer 33 und der Kammer 38 abschliesst. Durch diese Massnahme ist gesichert, dass der intakte Reifen nicht drucklos wird.

Falls nun der defekte Reifen über Anschluss 60 mit der Kammer 38 verbunden ist, fällt der Druck in der Leitung 42 wieder ab, wodurch auch die Anzeige des Reifendefektes abfallen wird. Damit aber trotzdem eine entsprechende Anzeige weiterhin durch die erfindungsgemässe Einrichtung erfolgt, ist in der Elektronik eine entsprechende Speicherschaltung vorgesehen, die den einmal erkannten Defekt als Defektinformation speichert und für die weitere Defektanzeige sorgt.

Es soll nun Bezug genommen werden auf die Fig. 3 und 4.

In der Fig. 3 ist schraffiert eine Radnabe 70 dargestellt und radial innenliegend ein Zahnkranz 72 mit Zähnen 74. Mit der Bezugsziffer 76 ist ein Flächenbereich zwischen zwei Zähnen 74' und 74" bezeichnet, der von dem in der Fig. 1 beschriebenen Stift ausfüllbar ist.

Die Fig. 4 zeigt das aus einer Zylinder-/Kolbenanordnung 12,14 bestehende Organ gemäss Fig. 1 im Detail. An einem Zahnkranz 80 ist ein Zylinder 82 angeflanscht. Über einen Anschluss 84 ist dieser Zylinder mit dem Anschluss 42 des Ventilaggregates nach Fig. 2 verbunden. Wird Druck über eine Anschlussleitung 86 und den Anschluss 84 eingesteuert, so wird ein Kolben 88 durch Druck beaufschlagt und bewegt sich gegen die Kraft einer Feder 90 nach rechts. Am Kolben 88 ist ein Zapfen 92 so ausgebildet, dass er bei Bewegung des Kolbens 88 nach rechts die Zahnlücke des Zahnkranzes etwa voll ausfüllt, wie dieses in der Fig. 3 schematisch dargestellt ist. Ist der Kolben 88 derart nach rechts gefahren, kann ein Sensor 94 beispielsweise die Zähne 74' und 74" nach Fig. 3 nicht mehr voneinander unterscheiden; d.h., dass beim Übergang vom Zahn 74' auf Zahn 74" vom Sensor 94 kein Signal abgegeben wird. Dies bedeutet für die elektronische Auswertung eine Geschwindigkeitsreduzierung um 50%. Da diese Geschwindigkeitsänderung von einem Zahn zum nachfolgenden eintritt, ergibt sich ein hoher Verzögerungswert, der von der elektronischen Folgeschaltung (in der Fig. 4 nicht dargestellt, s. Fig. 6) erkannt wird und als Reifendefekt angezeigt wird.

Es soll nun Bezug genommen werden auf die Fig. 5, die alternativ zur Lösung nach Fig. 2 schematisch zeigt, wie das Ventilaggregat 30 nach Fig. 2 durch zwei Ventilaggregate 100 und 102 und ein Wegeventil 104 ersetzbar ist. Die Ventilaggregate sind jeweils einem Reifen der Zwillingsreifen zugeordnet. An die beden Einlässe des Wegeventiles sind die Ausgänge der Ventilaggregate 100 und 102 angeschlossen, während der Ausgang des Wegeventiles an den Eingang der Zylinder-/Kolbenanordnung 12,14 nach Fig. 1 oder Fig. 4 angeschlossen ist. Die Ventilaggregate nach Fig. 5 unterscheiden sich von dem Ventilaggregat nach Fig. 2 dadurch, dass der Anschluss 60 weggelassen ist. Das Wegeventil sichert auf einfache Weise, dass nur der jeweils defekte Reifen unterhalb des oben definierten Warndruckes zur Wirkung kommt und verhindert eine gleichzeitige Entlüftung auch des anderen Reifens bis zum Warndruck, wie bei Ventilaggregat

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nach Fig. 2. Ferner kann auf die im Zusammenhang mit der Fig. 2 beschriebene Speichereinrichtung zur Speicherung der Defektinformation verzichtet werden. Die Ventilaggregate 100 und 102 und das Wegeventil können auch zu einer Einheit zusammengefasst werden. Des weiteren kann es vorteilhaft sein, die Kammer 38 (Fig. 2) beim Ventilaggregat 100 (Fig. 5) mit Kammer 33 (Fig. 2) des Ventilaggregates 102 (Fig. 5) und die Kammer 38 des Ventilaggregates 102 mit der Kammer 33 des Ventilaggregates 100 zu verbinden und den Kanal 62 nach Fig. 2 zu verschliessen.

In der Fig. 6 ist die oben bereits erwähnte elektronische Schaltung zur Gewinnung der Reifendefektsignale in Form eines Blockdiagrammes dargestellt. Die Schaltung entspricht im wesentlichen der üblicherweise bei blockiergeschützten Fahrzeugbremsanlagen eingesetzten elektronischen Anti-blockierregelelektronik, die lediglich um einige Bauteile erweitert ist, um solche Signale zu erkennen, die bei ansprechender Reifendrucküberwachungseinrichtung erzeugt werden, um diese Signale von der eigentlichen Antiblockier-regelelektronik 106 fernzuhalten und der Reifendefektanzeigeeinrichtung 108 zuzuführen.

Ein Sensor 110 führt einer Eingangsschaltung 112 perio-dendauer-proportionale Signale zu. An den Eingangskreis schliesst sich der bereits erwähnte Regelkreis 114 an, der neben üblicherweise in Antiblockierregelschaltungen vorhandenen Differenzierern 116 und 118 für bei geregelter Bremsung auftretende Verzögerungs- und Beschleunigungssignale (-bi bzw. +bi) noch zwei weitere Differenzierer 120 und 122 aufweist. Der Differenzierer 122 dient zum Erkennen hoher Verzögerungs werte (-bî), wie sie bei Ansprechen der erfindungsgemässen Reifendrucküberwachungseinrichtung durch Überbrückung einer oder mehrerer Zahnlücken des Zahnkranzes in der Sensoranordnung auftreten können. Der Differenzierer 122 dient zum Erkennen hoher Beschleunigungswerte, wie sie beim Ansprechen der erfindungsgemässen Reifendrucküberwachungseinrichtung beim Übergang von den zwei überbrückten Zähnen zur nachfolgenden Zahnlücke auftreten können (+b2). Ferner ist noch eine Einrichtung 124 zum Sperren der nach Auftreten von -b2-Signalen auftretenden +bi- und +b2-Signale für die Anti-blockierregelelektronik 106 vorgesehen.

Da beim Auftreten der -b2-Signale auch der Differenzierer 116 zur Erzeugung der -bi-Signale anspricht und diese -bi-Signale für die Antiblockierregelelektronik 106 ein Fehlersignal bedeuten, ist ein UND-Gatter 126 vorgesehen, das die -bi-Signale sperrt. Hierzu verknüpft das UND-Gatter 126 das -bi-Signal mit dem negierten -b2-Signal, und der Ausgang des UND-Gatters führt zur Antiblockierregelektronik.

Wenn ein -b2-Signal aufgetreten ist, tritt nachfolgend auch stets ein +b2-Signal des Differenzierers 122 auf. Gleichzeitig spricht aber auch der Differenzierer 118 für das +bi-Signal an. Auch in diesem Falle muss das +bi-Signal für die Antiblockierregelelektronik gesperrt werden, da auch dieses in diesem Falle ein Fehlersignal darstellt.

Hierzu ist ein abschaltverzögertes Zeitglied 124 vorgesehen, das durch die -b2-Signale gestartet wird und dessen Ausgangssignal einem negierten Eingang eines ersten UND-Gatters 127 und einem negierten Eingang eines zweiten UND-Gatters 128 zugeführt wird. An den anderen Eingang des UND-Gatters 127 ist der Ausgang des Differenzierers 118 für die +bi-Signale und an den anderen Eingang des UND-Gatters 128 der Ausgang des Differenzierers 122 für die +b2-Signale gelegt. Die Ausgänge der UND-Gatter führen zur Antiblockierregelelektronik. Das Zeitglied ist so ausgelegt, dass die UND-Gatter 127 und 128 solange angesteuert werden, dass die während des nächsten Sensorsignales auftretenden +bi- und +b2-Signale gesperrt werden und sein Ausgangssignal erst danach wieder abfällt.

Die Fig. 6 zeigt ein zweites Zeitglied 130, das vorgesehen werden kann, um eine zusätzliche Sicherheit gegen ein Fehlansprechen der Reifendrucküberwachungseinrichtung zu haben. Das Zeitglied kann ein Zähler sein, der durch das -bi-Signal gesetzt wird und durch die Sensorsignale getaktet wird und nach einem Radumlauf ein Ausgangssignal abgibt, das mit dem Ausgangssignal des -b2-Differenzierers 120 in einem UND-Gatter 132 verknüpft ist, dessen Ausgangssignal die Fehleranzeige 108 der Reifendrucküberwachungseinrichtung zum Ansprechen bringt.

Es ist auch möglich, das Zeitglied 124 durch einen Differenzierer zu ersetzen, dessen Schaltschwelle dem oben erwähnten 50%-Geschwindigkeitssprung, hervorgerufen durch Ansprechen der Reifendrucküberwachungseinrichtung, entpricht. Das Ausgangssignal dieses Differenzierers würde dann über die UND-Gatter 127 und 128 die +bi- und +b2-Signale sperren.

Die Schaltung sollte zusätzlich so ausgebildet sein, dass bei bereits vorhandenem -bi-Signal und Auftreten eines -bî-Signales zwar die weiteren Regelsignale gesperrt, jedoch das -bi-Signal aufrechterhalten wird, um ein Blockieren des Fahrzeugrades zu verhindern.

Der Einbau der Reifendruckdefekterkennung in die Antiblockierregelelektronik ist unkritisch, da im Falle einer geregelten Bremsung lediglich für die Dauer zweier Sensorimpulse eine Sperrung der Regelsignale erfolgt.

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1. Reifendrucküberwachungseinrichtung an einem Fahrzeug, mit einer am Fahrzeugrad angeordneten druckempfindlichen Einrichtung, die den Druck von mindestens einem Reifen abtastet und bei Unterschreitung eines vorgebbaren Reifendruckes ein Ausgangssignal abgibt, mit einem druckabhängig verstellbaren, in Wirkverbindung mit der Einrichtung stehenden Organ, das einen Zylinder (12; 82) aufweist, in dem ein Kolben (14; 88) angeordnet ist, der vom Ausgangssignal der druckempfindlichen Einrichtung betätigbar ist und ein Stellglied beaufschlagt, mit einem achsfest angeordneten Sensor zum berührungslosen Abtasten der Stellung des Stellgliedes, und mit einer Auswerte- und Anzeigeeinrichtung für die Sensorausgangssignale, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem druckabhängig betätigbaren, den Zylinder (12; 82) und den Kolben (14; 88) enthaltenden Organ ein Zahnkranz (20) drehfest verbunden ist, dass das Stellglied ein Stift (16) ist, der zwischen wenigstens zwei Zähnen (24,26) des Zahnkranzes (20) bewegbar angeordnet ist, und dass der Sensor (18; 94; 110) den mit dem Fahzeugrad umlaufenden Zahnkranz (20) abtastet.

2. Überwachungeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stift (16) als Verlängerung des Kolbens (14) einstückig mit diesem ausgebildet ist.

3. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stift (16) mehrere gabelartige Verzweigungen aufweist, die in mehreren aufeinanderfolgenden Zahnlücken (22) des Zahnkranzes (20) beweglich angeordnet sind.

4. Überwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stift (16) einen oder mehrere Zähne des Zahnkranzes (20) bildet und bei Betätigung eine Veränderung der Zahnlücke bzw. der Zahnlücken bewirkt.

5. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (18; 94) ein Drehgeber ist, dem ein Regelkreis (114) nachgeschaltet ist, der den durch die Überbrückung zweier Zähne hervorgerufenen simulierten Geschwindigkeitssprang erkennt und ein Fehlersignal zur Betätigung einer Reifendefektanzeige (108)

erzeugt.

6. Überwachungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur druckabhängigen Betätigung des Organs (12,14; 82,88) mindestens ein Ventilaggregat (2; 30; 100,102) mit einem Belüf-tungs- und Entlüftungsventil (44,50,52; 56,58,52) vorgesehen ist, das fest an der Nabe oder Felge des Fahrzeugrades angebracht ist und über einen oder mehrere Anschlüsse (34, 60) mit einem oder mehreren Reifen verbunden ist, dass das Ventilaggregat (2; 30; 100,102) einen auf den Reifendruck ansprechenden Kolben (6,36) aufweist, der in Offenstellung des Belüftungsventiles und Schliessstellung des Entlüftungs-ventiles vorgespannt ist, der bei Abfall des Reifendruckes unter einen vorbestimmten Schwellwert das Belüftungsventil (44,50,52) öffnet und der bei über dem Schwellwert liegendem Reifendruck das Entlüftungsventil (56,58,52) zur Entlüftung des Zylinders (12; 82) öffnet, und dass über einen Ausgangsanschluss (42) der Zylinder (12; 82) des Organs belüftet und der Kolben (14; 80) des Organs betätigt wird.

7. Überwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur druckabhängigen Betätigung des Organs (12,14; 82,88) mindestens ein Ventilaggregat (2; 30;, 100,102) mit einem Belüftungs- und Entlüftungsventil (44,50,52; 56,58,52) vorgesehen ist, welches Ventilaggregat fest an der Nabe oder Felge des Fahrzeugrades angebracht ist und über einen oder mehrere Anschlüsse (34,60) mit einem oder mehreren Reifen verbunden ist, dass das Ventilaggregat (2; 30; 100,102) einen auf den Reifendruck ansprechenden Kolben (6,36) aufweist, der bei über dem Schwellwert liegendem Reifendruck das Entlüftungsventil geschlossen und das Belüftungsventil offen hält und der bei Abfall des Reifendruckes unter einen vorbestimmten Schwellenwert das Belüftungsventil schliesst und das Entlüftungsventil öffnet, so dass die Zylinderkolbenanordnung (12,14; 82,88) des Organs in der Ruhestellung druckbeaufschlagt ist und über das Ventilaggregat (2; 30; 100, 102) zwecks Betätigung und Bewegung in die Schaltstellung entlüftet wird.

8. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Überwachung von Zwillingsreifen zwei Ventilaggregate (100,102) vorgesehen sind, die je an einen Reifen angeschlossen sind und deren Ausgänge einem Wegeventil (104) zugeführt sind, dessen Ausgangsanschluss mit dem Zylinder (12,82) verbunden ist.

9. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil zur Überwachung von Zwillingsreifen mit zwei Anschlüssen (34,60) versehen ist, von denen je einer für einen Reifen vorgesehen ist, und dass das Belüftungsventil jeweils für einen intakten Reifen sperrbar ist.

10. Überwachungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Logikschaltung (126,127,128) vorgesehen ist, die bei Auftreten des Fehlersignals (-b2) einer Differenzierschaltung die Regelsignale (~bi, +bi) für eine Antiblockierregelelektronik (106) sperrt, jedoch die Fehlersignale (-bî) der Anzeigeeinrichtung (108) für die Sensorausgangssignale zuführt.