DE2461212B2

DE2461212B2 - Druck-Überwachungsgerät

Info

Publication number: DE2461212B2
Application number: DE2461212A
Authority: DE
Inventors: George Edmond Tiburon Calif. Garcia (V.St.A.)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-04-18
Filing date: 1974-12-23
Publication date: 1978-06-22
Also published as: DE2461212C3; CA1026845A; US3873965A; JPS50137776A; DE2461212A1; JPS5736532B2; GB1496064A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Druck-Überwachungsgerät für einen Reifen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Die Einhaltung des richtigen Reifendruckes bei einem Fahrzeug ist nicht nur wichtig, um übermäßige Reifenabnutzung zu verhindern und gute Straßenlage zu haben, sondern ist auch tür die Sicherheit und die Wirtschaftlichkeit des Betriebs des Fahrzeuges wesentlich. Aus diesem Grunde sind viele Einrichtungen entwickelt worden, um den Reifendruck zu überwachen. Diese haben sich aber aus verschiedenen Gründen als allgemein nicht zufriedenstellend erwiesen. In vielen Fällen ist eine bekannte Druckfühlereinrichtung zu kompliziert, zu klobig, in der Herstellung zu teuer und ist an der Außenseite des Reifens des Fahrzeugrades anzubringen. Die meisten dieser voranstehend erwähnten Nachteile sind mit einer Reifendruck-Überwachungseinrichtung überwunden worden, wie sie in der US-Patentschrift 35 33 063 beschrieben ist Diese letzterwähnte Einrichtung ist auf eine Anbringung innerhalb des Reifens angepaßt womit die Probleme der Stoßbeschädigung oder des Diebstahls behoben sind, die bei Einrichtungen vorliegen, die gemäß dem Stand der Technik an der Außenseite des Reifens

ίο anzubringen sind. Die in der US-Patentschrift beschriebene Einrichtung hat jedoch einen aktiven, mit elektrischer Leistung zu speisenden Signalsender und sie erfordert dementsprechend eine elektrische Spannungsquelle innerhalb des Reifens. Versagen oder Verbrauch dieser Spannungsquelle machte es erforderlich, den Reifendruck abzulassen, um die Spannungsquelle zu ersetzten.

Aus der US-Patentschrift 37 23 966 ist eine Vorrichtung bekannt bei der am Fahrzeug ein Sender und ein Empfänger vorgesehen ist Ferner ist eine Antenne vorgesehen, die als Empfangsantenne der vom Sender ausgesandten Energie dient Diese Empfangsantenne ist Bestandteil eines ebenfalls in dem Rad befindlichen Anwortsenders, der seinerseits eine Strahlung aussendet, die dann von dem am Fahrzeug befindlichen Empfänger aufgenommen wird. Dieser Antwortsender wird nach der US-Patentschrift 37 23 966 durch einen Schalter ein- und ausgeschaltet, der in einem Schwingkreis dieses Senders liegt Auf diesen Schalter wirkt ein druckempfindlicher Sensor, welcher mit dem im Reifeninnern herrschenden Druck in funktioneller Verbindung steht. Bei Ansprechen des Sensors wird der Schalter geschlossen und der Antenne Sendeenergie zugeführt.

-•5 Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Druck-Überwachungsgerät anzugeben, bei dem die voranstehend erwähnten Nachteile des Standes der Technik behoben sind, das insbesondere keine aktive Spannungsquelle im Innern des Reifens erfordert, und bei dem Fehlauslösungen vermieden werden, die aufgrund von Druckstößen im Reifeninnern auftreten können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, wie dies im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegeben ist.

Weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Mit der Erfindung wird ein verbessertes Verfahren zur Drucküberwachung eines abgeschlossenen Raumes geschaffen, wobei kein aktives Signal erforderlich ist, das aus diesem Raum heraus auszusenden ist Mit dem erfindungsgemäßen Gerät läßt sich dieses Verfahren durchführen.

Spezieller gesehen, ist mit der Erfindung ein Gerät zur Reifendruck-Überwachung an einem Fahrzeug geschaffen, wobei Radiofrequenzenergie aus einem an dem Fahrzeug angebrachten Sender in den Reifen hereingestrahlt wird und eine innerhalb des Reifens befindliche, auf Änderung des Reifendruckes empfindliche bzw. ansprechende Einrichtung eine Änderung der reflektierten Radiofrequenzenergie bewirkt, die von dem Reifen auf einem am Fahrzeug angebrachten Empfänger zurückreflektiert wird. Bei diesem erfindungsgemäßen Gerät zur Reifendrucküberwachung ist keine aktive Übertragungseinrichtung oder Spannungsquelle im Reifeninnern erforderlich. Ein wie erfindungsgemäßes Gerät erfordert keine Kalibrierung oder Voreinstellung und stellt sich selbsttätig auf den gewünschten Druckwert, der zu überwachen ist, des

aufgepumpten Reifens ein.

Weitere Zielrichtungen und damit Vorteile der Erfindung sind, daß ein wie erfindungsgemäßes Reifendruck-Überwachungsgerät eine relativ kleine, kompakte und daher leicht innerhalb des Reifens anzubringende druckempfindliche Einrichtung hat Diese ist schlaglochsicher und dauerhaft und ist speziell auf leichte und wirtschaftliche Herstellung angepaßt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Druck-Überwachungsgerätes in einem Fahrzeug,

F i g. 2 schematisch eine Ansicht des Druck-Überwachungsgerätes nach F i g. 1.

F i g. 3 Schnittansichten eines Anteils eines Rades und der Karosserie eines Fahrzeuges nach F i g. 1 mit einem typischen Einbau des erfindungsgemäßen Gerätes.

F i g. 4 eine vergrößerte Schnittansicht einer druckempfindlichen Einrichtung für das Überwachungsgerät nach F ig. 1-4.

Fig.5 eine Fig.4 entsprechende Ansicht der druckempfindlichen Einrichtung, und zwar mit infolge Druckverringerung im Reifen ausgedehntem, radiofrequenzempfindlichem Anteil.

Fig.6 ein Blockdiagramm, aus dem zu ersehen ist, wie die reflektierte Radiofrequenzenergie zur Zuführung in die Anzeigeeinrichtung verarbeitet wird.

Fig. 1 zeigt ein Reifendruck-Überwachungsgerät 10, in dem das Prinzip der Erfindung verkörpert ist, wie es sich ergibt, wenn das Gerät in ein normales Fahrzeug 12, wie z. B. in ein Automobil, eingebaut ist, das in seinen Umrissen dargestellt ist. In F i g. 2 ist dasselbe Gerät schematisch dargestellt. Im allgemeinen hat das erfindungsgemäße Gerät eine Radiofrequenz-Sendeeinheit 14 (im folgenden auch als Sender bezeichnet) und eine Empfangsan'enne 16, die für einen jeden Reifen 18 zu einer Einheit vereinigt sein können. Eine jede dieser Radiofrequenz-Sendeeinheiten ist in passender Weise am Aufbau des Fahrzeuges jeweils nahe demjenigen Reifen angebracht, der zu überwachen ist. Wie dies in F i g. 2 gezeigt ist, ist eine jede der Radiofrequenz-Sendeeinheiten mit einer Spannungsquelle 20 verbunden, die die Fahrzeugbatterie sein kann. Jeder der Empfangsantennenanteile der Radiofrequenz-Sendeeinheiten ist mit einem Empfänger 22 verbunden, der wiederum mit einer Anzeigeeinrichtung 24 verbunden ist. Letztere wird vorzugsweise in oder in der Nähe des Armaturenbrettes des Fahrzeuges angebracht, wo die Anzeigeeinrichtung 24 für den Fahrer gut sichtbar ist. Diese Anzeigeeinrichtung hat eine geeignete visuelle Anzeigeeinrichtung 26, wie z. B. eine kleine Lampe, eine lichtemittierende Diode oder irgendeine andere ebktrisch steuerbare Anzeigeeinrichtung. Innerhalb eines jeden Reifens des Fahrzeuges ist eine druckempfindliche Einrichtung 28 angebracht, die derart wirksam ist, daß sie einen für Radiofrequenz empfindlichen Anteil herausstellt bzw. freilegt, wenn der Reifendruck unter einen normalen, vorgegebenen Wert abfällt.

Wie dies aus F i g. 3 zu ersehen ist, die eine typische Anbringung eines erfindungsgemäßen Reifen-Überwachungsgerätes mehr ins einzelne gehend zeigen, sind der Radiofrequenzsender 14 und die Empfangsantenne 16 an der inneren Oberfläche des Fahrzeugkotflügels 30, und zwar direkt über dem Reifen 18 angebracht. Die druckempfindliche Einrichtung 28 ist innerhalb des Reifens angeordnet, der sich auf dem Rad 32 des Fahrzeuges in wie üblicher Weise befindet Der wie dargestellte Reifen ist für den Zweck der Darstellung ein üblicher schlauchloser Reifen und die druckempfindliche Einrichtung 28 ist an der äußeren Oberfläche des Radrandes bzw. des Felgenbcttes zwischen den Reifenseitenwänden angebracht. Die Erfindung kann aber auch im Zusammenhang mit Schlauchreifen verwendet werden. In diesem (nicht dargestellten) Falle kann die druckempfindliche Einrichtung 28 an der

ίο Innenseite oder benachbart des Schlauches angebracht werden. Der Sender 14 kann irgendeine geeignete Ausgestaltung haben, wie z. B. als üblicher Niederfrequenz-Tonsignalsender, der so ausgebildet ist, daß er Energie im Frequenzbereich von 2600—2700 MHz mit relativ niedriger Ausgangsleistung auszusenden vermag. Die druckempfindliche Einrichtung 28 ist in vergrößertem Maßstab mehr ins einzelne gehend in Fig.4 gezeigt Erfindungswesentlich hat sie ein relativ kleines Gehäuse 34 mit einem Einlaß-Rückschlagventil 36 an einem Ende und einen normalerweise zurückgezogenen, aber ausdehnbaren Teil 38 an ihrem anderen Ende. Dieses Gehäuse kann aus einem starken und steifen oder halbsteifen Plastikmaterial hergestellt sein und der angefügte, ausdehnbare Anteil hat eine balgartige Form mit einstückigen Anteilen, die normalerweise zusammengefaltet sind und eine bewegbare Endwand bilden. Das ausdehnbare Teil 38 ist von einer im allgemeinen ringförmigen Abschirmung 40 umgeben, die aus einem abschirmenden Material hergestellt ist, das das Hin-

jo durchtreten von Radiofrequenzenergie verbindet. Das Material kann z. B. ein geeignetes Metall sein. Wie dies gezeigt ist, kann diese Abschirmung angeschraubt oder in anderer Weise an dem Ende des Gefäßes befestigt sein. Sie kann auch größer als hier dargestellt sein,

Vi sofern dies erwünscht ist, und kann das gesamte Gefäß umgeben, ausgenommen eine öffnung für das ausdehnbare Teil 38. In jeglichen Fällen hat diese eine solche Form, daß keine Radiofrequenzenergie das ausdehnbare Teil 38 treffen kann, wenn dieses sich in seiner

■ίο normalerweise zurückgezogenen Stellung innerhalb der Abschirmung befindet.

Wenn der Reifen gefüllt bzw. aufgepumpt wird, läßt das Einlaß-Rückschlagventil 36 des Gehäuses 34 einer jeden der druckempfindlichen Einrichtungen Luft in das Gehäuse eintreten. Innerhalb des Gehäuses bleibt der gleiche Druck, wie er in dem das Gehäuse umgebenden Reifen herrscht. Somit liegt unter normalen Reifenbedingungen keine Druckdifferenz zwischen dem Innern und dem Äußeren des Gehäuses vor, durch die das ausdehnbare Teil 38 aktiviert werden würde. Unter diesen Umständen wird ein relativ konstanter, voraussagbarer Pegel der Radiofrequenzenergie in die Empfangsantenne 16 zurückreflektiert. Wenn sich jedoch eine Undichtigkeit oder ein Loch im Reifen bildet und diese bzw. dieses einen Druckverlust bewirkt, ändert sich der Druck in dem Gehäuse nicht, weil die darin befindliche Luft durch das Einlaß-Rückschlagventil 36 zurückgehalten wird. Dies bewirkt, daß innerhalb der druckempfindlichen Einrichtung 28 ein größerer

bo Druck herrscht als es der Umgebungsdruck ist. Dies führt dazu, daß das ausdehnbare Teil 38 der druckempfindlichen Einrichtung 28 über deren Abschirmung 40 hinausgedrückt wird.

Die Falten des ausdehnbaren Teils 38 der druckemp-

findlichen Einrichtung 28 sind mit einem Material beschichtet, wie z. B. mit einem magnetisierten Material, ähnlich einem solchen, wie es für Magnetbänder verwendet wird. Dieses Material unterbricht oder stört

das Radiofrequenzsignal, wenn es dem Signal ausgesetzt wird. Somit wird bei Druckverlust innerhalb des Reifens der Teil 38 der druckempfindlichen Einrichtung 28 ein Mittel zum Verändern des Signals, wenn sich dieser Anteil über die Abschirmung 40 hinaus in den Strahl der Radiofrequenzenergie hineinschiebt, die mittels des Senders 14, wie in Fig.3 gezeigt, konstant auf den Reifen gerichtet ist. Das von der Empfangsantenne 16 empfangene Rücksignal ist gegenüber seinem normalen Pegel verändert, und zwar aufgrund der Reflexionen oder Störungen der Signalenergie durch den ausgedehnten Teil 38 der druckempfindlichen Einrichtung 28. Die bezüglich eines jeden Reifens festgestellte Veränderung in der reflektierten Radiofrequenzenergie wird von der Empfangsantenne 16 an den zentralen Empfänger 22 gegeben, der mit der Anzeigeeinrichtung 24 verbunden ist.

In Fig.6 sind in Form eines Rlockdiagrammes die Elemente eines typischen Empfängers 22 gezeigt, der für die Verarbeitung der beim erfindungsgemäßen Gerät infolge des ausdehnbaren unterbrechenden Teiles 38 auftretenden Signalveränderung geeignet ist. Eine jede Empfangsantenne ist mit dem Empfänger verbunden, der zwei Radiofrequenzverstärker 42 und 44 umfaßt, die in Reihe geschaltet sind. Der zweite Verstärker ist mit einem Detektor 46 verbunden, der für den Betrieb auf einem vorgegebenen Pegel abgestimmt ist Der Detektorausgang ist an einen anderen Niederfrequenzverstärker 48 angelegt, dessen Ausgang mit einem Frequenzauswahlfilter 50 verbunden ist. Dieses Filter ist über einen Integratorgleichrichter 52 mit einem Vorschaltgerät 56 für die Anzeigelampe verbunden, das wiederum direkt mit einer Anzeigelampe 26 oder einer anderen Anzeige verbunden ist, die sich in der Anzeigeeinrichtung 24 befindet.

Der Betrieb der erfindungsgemäßen Reifendruck-Überwachungseinrichtung 10 wird jetzt zusammengefaßt erläutert. Nachdem jeder Reifen, der mit einer druckempfindlichen Einrichtung 28 versehen ist auf seinen normalen Druck aufgepumpt worden ist, befindet sich in dem Gefäß 34 einer jeden druckempfindlichen Einrichtung 28 derselbe Innendruck, wie er in dem Reifen selbst herrscht. Bei eingeschaltetem Gerät wird von dem Radiofrequenzsender eines jeden Reifens ein Strahl mit Radiofrequenzenergie auf den Reifen und die Nabe seines Rades zu ausgestrahlt. Solange wie der Reifendruck normal bleibt, wird die Radiofrequenzenergie auf die Empfangsantenne 16 mit einer Frequenz X zurückreflektiert. Die Elemente des Empfängers 22 sprechen nicht an und geben kein Signal an die Anzeigeeinrichtung 24. Wenn jetzt der Reifendruck in einem oder mehreren der Reifen unter seinen Ausgangswert abfällt, reagiert die in diesem Reifen befindliche druckempfindliche Einrichtung 28 und bewirkt, daß deren ausdehnbares Teil 38 sich in eine Stellung außerhalb der Abschirmung 40 bewegt. Dami steht eine zusätzliche Radiofrequenz-Reflexion odei -Störung für den Strahl der Radiofrequenzenergie. Mi anderen Worten, der Strahl der auf die Empfangsanten ne 16 reflektierten Energie wird durch den ausgedehn ten Teil 38 unterbrochen und die Charakteristik de; ursprünglich übertragenen Signals der Frequenz X wire in ein reflektiertes Signal der Frequenz Y verändert

ίο Wenn dies eintritt, wird die Frequenzveränderung ir dem Empfänger 22 festgestellt und es wird eii Ausgangssignal erzeugt, durch das die Anzeigelampe 2( der Anzeigeeinrichtung 24 in Betrieb gesetzt wird Diese Inbetriebsetzung der Anzeigelampe erfolg innerhalb eines Bruchteils einer Sekunde, nachdem dei Druckverlust im Reifen aufgetreten ist.

Aus dem Vorangehenden ist es ersichtlich, daß mi der vorliegenden Erfindung eine Reifendruck-Überwa chungseinrichtung geschaffen ist, die wichtige Vorteile hat. Ein grundlegender Vorteil ergibt sich aus de Tatsache, daß die druckempfindliche Einrichtung 28, die sich in dem Reifen befindet, keine Energiequelle benötigt. Einmal dort angebracht, ist sie bereit und ii der Lage, ihre Funktion auszuführen und es ist nich notwendig, den Reifendruck abzulassen, um eine Batterie zu ersetzen, wie sie in bekannten Vorrichtun gen vorgesehen ist. Des weiteren stellt sich das Teil 3i eines jeden Reifens von selbst ein und es ist nich notwendig, den Reifendruck abzulassen, um an diese:

Teil 38 heranzugelangen, um dieses Teil für verschiede ne Reifendrucke im Reifen einzustellen. Das Teil 38 unc damit die druckempfindliche Einrichtung 28 ist automa tisch eingestellt, wenn der Reifen aufgepumpt bzw gefüllt ist, um bei jeglichem, auftretendem Abfall de:

Reifendruckes gegenüber dem ursprünglichen Druck ir Tätigkeit zu treten. Die druckempfindliche Einrichtunj 28, die sich innerhalb des Reifens befindet, ist stoßsichei und gegen äußere Kräfte geschützt. Ein anderer Vortei eines erfindungsgemäßen Gerätes ist, daß eine Stan dardkombination von Einzelteilen gut und leich verwendbar ist für einen großen Bereich verschiedene! Fahrzeugtypen und -größen, die verschiedene Reifen größen haben, die mit verschiedenen Reifendrucken zi betreiben sind. Darüber hinaus kann das ganze Gera mit geringer Größe ausgeführt werden, ist kompakt un< für das Gerät sind wirtschaftliche, handelsüblich!

Ausrüstungsteile der Mikroelektronik verwendbar, wi( sie an sich gut bekannt sind.

Für den einschlägigen Fachmann bieten sich mit de Kenntnis der voranstehend beschriebenen Erfindung viele Variationsmöglichkeiten im Aufbau und bezüglicl verschiedener Ausgestaltungen und Anwendungen de Erfindung, ohne daß der Fachmann den Rahmen de Erfindung verläßt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Druck-Überwachungsgerät für einen Reifen, mit einer druckempfindlichen Einrichtung, die in dem Reifen angebracht ist und auf Druckabnahme in diesem Reifen anspricht, mit einer Radiofrequenz-Sendeeinheit (14), die an dem Fahrzeug nahe diesem Reifen angebracht ist und einen Strahl mit Radiofrequenzenergie gegen diesen Reifen aussendet, mit einer Empfangsantenne (115) zum Empfang der aus der Richtung des Reifens zurückkehrenden Radiofrequenzenergie, mit einer Ernpfängereinrichtung (22), die zur Feststellung einer Änderung des Pegels der aus der Richtung des Reifens zurückkehrenden Radiofrequenzenergie mit der Antenne (16) verbunden ist, und mit einer mit der Empfängereinrichtung (22) verbundenen Anzeigeeinrichtung (24) zur Anzeige der Druckabnahme im Reifen bei Ansprechen der druckempfindlichen Einrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die druckempfindliche Einrichtung (28) ein bei normalen Druckverhältnissen abgeschirmtes Teil (38) aufweist, das bei Druckabnahme im Reifen (18) sich über eine Abschirmung (40) hinaus ausdehnt, wobei das Teil (38) eine die Radiofrequenzenergie beeinflussende Oberfläche aufweist, wobei eine Reflexion der Radiofrequenzenergie an dem Teil (38) vorgesehen ist und das Ausmaß der Reflexion von Radiofrequenzenergie von der Ausdehnung dieses ausdehnbaren, radiofrequenzempfindlichen Teils (38) abhängt

2. Druck-Überwachungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die druckempfindliche Einrichtung (28) ein vergleichsweise zu dem Reifenvolumen kleines Gehäuse (34) aufweist und mit einem Einlaß-Rückschlagventil (36) versehen ist, durch das die Reifenluft bei normalem Druckzustand in das Gehäuse (34) eintritt, und daß das Teil (38) eine Anzahl balgartiger Falten hat, die normalerweise von einer Abschirmung (40) umgeben sind, und daß sich dieses balgartige Teil (38) von dieser Abschirmung (40) weg erstreckt, wenn der Druck innerhalb des Gehäuses (34) bei Absinken des Reifenluftdrukkes den im Reifen (18) herrschenden Druck überschreitet.

3. Druck-Überwachungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Teil (38) eine Oberflächenbeschichtung hat, die in bezug auf die Radiofrequenzenergie reflektierend wirksam ist.