DE2518816A1

DE2518816A1 - Vorrichtung zur messung und anzeige des drucks eines luftreifens

Info

Publication number: DE2518816A1
Application number: DE19752518816
Authority: DE
Inventors: Ferdy Mayer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-05-13
Filing date: 1975-04-28
Publication date: 1975-12-04
Also published as: FR2271063B3; FR2271063A1

Description

MANITZ, FINSTERWALD & GRÄMKOW

München, den 28.4.75 Ur/Sv - M 3O57

Ferdy M A Y E E 18, rue Thiers, 38000 Grenoble, Frankreich

Vorrichtung zur Messung und Anzeige des Drucks

eines Luftreifens

Die Erfindung betrifft die Messung und die Anzeige des Drucks, mit dem die Luftreifen auf den Rädern eines bewegten Fahrzeugs aufgepumpt sind. »

Für die Sicherheit eines Fahrzeugs ist es wichtig, daß seine Räder richtig aufgepumpt sind; es ist bereits wohlbekannt, daß das dynamische Verhalten eines Fahrzeugs da- · von in hohem Maße abhängt. Eine Anzahl von Fahrzeugen, deren Verhalten mit gut aufgepumpten Reifen korrekt ist, werden instabil, d.h. unkontrollierbar mit unzureichend aufgepumpten Reifen.

Vom ökonomischen Standpunkt aus ist es gleichermaßen "wichtig, daß die Luftreifen eines Fahrzeugs richtig aufgepumpt sind, da ein unzureichend aufgepumpter Reifen sich sehr viel schneller abnützt.

DR. G. MANITZ ■ DIPL.-1NG. M. FINSTERWALD DIPL. -ING. W. GRAMKOW ZENTRALKASSE BAYER. VOLKSBANKEN

β MÖNCHEN 22. ROBEaT-KOCH-STRASSE 1 7 STUTTGART SO (BAD CANNSTATT) MÜNCHEN, KONTO-N UMMER 72

TEL. (089) 22 42 II. TELEX 5-29672 PATMF SEELBERGSTR. 23/25. TEL. (0711)56 72 61 POSTSCHECK: MÜNCHEN 77062-805

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Es sind bereits zahlreiche Vorrichtungen zum Messen und Anzeigen des Drucks von Luftreifen eines bewegten Fahrzeugs bekannt. Sie beruhen auf Druckmessungen an jedem der Räder und einer nachfolgenden Übertragung dieser Meßwerte von den Rädern in das Fahrzeug. Sie weisen verschiedene Nachteile auf, wobei die einen auf den Druckmessungen in den Rädern beruhen und die anderen auf dem Übertragungssystem der Meßwerte. Die Aufnahme von Druckmeßwerten in einem Rad erfordert den Anschluß einer Vorrichtung am Ventil des Luftreifens, die neben ihrem Raumbedarf und ihrer Zerbrechlichkeit auch die Gefahr einer Undichtigkeit mit sich bringt. Das Übertragungssystem ist notwendigerweise kompliziert und teuer, da es von der Drehbewegung der Räder unabhängig sein muß. Es kann z.B. ein Funkübertragungssystem mit einem batteriegespeisten Sender sein, der an jedem der Räder befestigt ist.

Das Ziel der Erfindung besteht darin, alle diese Nachteile zu vermeiden.

Demgemäß betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Messung und Anzeige des Drucks eines Luftreifens auf einem Rad eines in Bewegung befindlichen Fahrzeugs, gekennzeichnet durch einen Aufnehmer, der die effektive Drehgeschwindigkeit des Rades mißt, eine Einrichtung, die für das Rad eine Referenz-Drehgeschwindigkeit bildet, eine Vergleichseinrichtung bzw. einen Komparator, der den Unterschied zwischen diesen Geschwindigkeiten bestimmt, und Einrichtungen zur Messung und Anzeige, die auf diesen Unterschied ansprechen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt:

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Fig. 1 den Verlauf der Kurve, die die Veränderung der bei einer Umdrehung eines Rades durchlaufenen Strecke als Funktion des Drucks darstellt, mit dem der auf dem Rad befindliche Reifen aufgepumpt ist;

Fig. 2 die schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Messung und Anzeige des Drucks der Luftreifen auf den Rädern eines in Bewegung befindlichen Fahrzeugs; und

Fig. 3 im Detail die praktische Ausführung eines Elements der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung.

Die Strecke, die bei einer Umdrehung eines mit einem Luftreifen ausgestatteten Rades durchlaufen wird, ist eine Funktion des Drucks, mit dem der Luftreifen aufgeblasen ist. Die Fig. 1 ist eine graphische Darstellung einer solchen Funktion, wobei der

t>ei einer Umdrehung Druck auf der Abszisse und der/durchlaufene weg auf der Ordinate aufgetragen ist. Diese Kurve weist die charakteristische Form eines "S" auf.

Bei niedrigem Druck ist die bei einer Umdrehung durchlaufene Strecke eine Konstante. Sie entspricht der abgewickelten Länge eines Kreises mit dem um die Dicken der Seitenwand und der Lauffläche des Reifens erhöhten Durchmesser der Felge.

Bei hohem Aufpump-Druck ist die bei einer Umdrehung durchlaufene Strecke nahezu konstant. Sie wächst sehr wenig mit. dem Druck an, da sie von der mehr oder weniger kreisförmigen Gestalt bestimmt wird, die der Reifen annimmt.

Zwischen diesen beiden Extremen vermindert sich die Veränderung der bei einer Umdrehung durchlaufenen Strecke mit dem Druck mit" einer maximalen Steigung in der Größenordnung von 20 % bei einer Druckänderung von 1 kg/cm . Bei einem Druckabfall von 0,5 kg/cm

ORIGINAL INSPECTED

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in bezug auf einen normalen Reifendruck von 1,3 bis 2,0 kg/cm , vermindert sich die bei einer Umdrehung durchlaufene Strecke um 3 ^. Bei einem Abfall um die Hälfte des Normaldrucks ungefähr um 14 ^.

Andere Einflüsse wie die Belastung, die Abnützung des Reifens, die Temperatur, die Zentrifugalkraft bei hohen Rotationsgeschwindigkeiten beeinflussen gleichermaßen die bei einer Umdrehung durchlaufene Wegstrecke. Ihre Einflüsse sind jedoch klein in bezug auf denjenigen des Drucks.

Der Vergleich der tatsächlich bei einer Umdrehung des Rades durchlaufenen Strecke mit der theoretischen Strecke, die bei einer Umdrehung mit dem korrekten' Aufpump-Druck durchlaufen werden sollte, oder was auf das gleiche hinausläuft, der Vergleich der tatsächlichen Rotationsgeschwindigkeit des Rades mit der Referenz-Rotationsgeschwindigkeit, die das Rad bei einem korrekten Aufpump-Druck haben sollte, gibt Auskunft über den Unterschied zwischen dem wirklichen Druck und dem Normaldruck des Luftreifens auf dem Rad. Diese Vergleiche haben den großen Vorteil, daß sie ausgeführt werden können, ohne daß das Rad mit irgendwelchen Vorrichtungen ausgestattet werden müßte, die durch die Drehbewegung des Rades einer hohen mechanischen Beanspruchung unterworfen sind.

Um den Vergleich zwischen den Rotationsgeschwindigkeiten auszuführen, ist es erforderlich, die Referenz-Rotationsgeschwindigkeit zu kennen, die das Rad bei normalem Aufpump-Druck haben sollte. Ein Verfahren zur Gewinnung des genauen Wertes dieser Referenz-Rotationsgeschwindigkeit besteht darin, sie ausgehend von der genauen Fahrzeuggeschwindigkeit über die Beziehung:

^{n t/s} - inr

zu berechnen. Vx ist die genaue Fahrzeuggeschwindigkeit, D der Durchmesser des normal aufgepumpten Rades.

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Die Nebeneinflüsse, wie die Belastung des Rades oder die Abnützung des Reifens, beeinflussen nur einen Bestandteil des Vergleiches, nämlich die tatsächliche Rotationsgeschwindigkeit· Sie wirken jedoch in gleicher Weise wie e.in Druckabfall

neit beitragen.

und sind daher Faktoren, die zur Sicher/ Man kann diese Referenz-Rotationsgeschwindigkeit ebenfalls in angenäherter Weise dadurch ermitteln, daß man berücksichtigt, daß alle Räder eines Fahrzeugs niemals gleichzeitig schlecht aufgepumpt sind, und daß folglich, bei Rädern mit gleichen Abmessungen diese Geschwindigkeit nahe der geringsten wirklichen Rotationsgeschwindigkeit der Räder des Fahrzeugs ist, welche diejenige des am stärksten aufgepumpten Rades ist, oder wenigstens nahe dem Mittelwert der wirklichen Rotationsgeschwindigkeiten. Dieses Näherungsverfahren weist den Vorteil auf, den Einfluß der Nebenwirkungen, wie die Belastung des Rades, die Temperatur, auszuschalten, die in analoger Weise die beiden Größen des Vergleiches verändern.

Die Fig. 2 und 3 betreffen eine Vorrichtung zur Messung und Anzeige des Drucks von Luftreifen auf Rädern eines in !Bewegung befindlichen Fahrzeugs. Diese Vorrichtung ist absichtlich beschränkt worden mit dem Ziel, die Erklärung für ein Fahrzeug mit vier identischen Rädern zu vereinfachen. Jedem der Räder des Fahrzeugs ist ein Meßwert-Aufnehmer 1, 2, 3 bzw. 4 zugeordnet, der an seinem Ausgang ein Signal ni, n2, n3 oder n4-in Abhängigkeit von der effektiven bzw. wirklichen Rotationsgeschwindigkeit des betreffenden Rades liefert. Eine Auswahlschaltung 5 empfängt an ihren Eingängen die Signale n1, n2, n3 und n4· von den Meßwert-Aufnehmern 1, 2, 3 und 4 und liefert am Ausgang dasjenige der Signale n1, n2, n3 und n4, das der geringsten effektiven Rotationsgeschwindigkeit der Räder des Fahrzeugs entspricht und das in angenäherter Weise die Referenz-Rotationsgeschwindigkeit repräsentiert. Die Vergleichsschaltungen 6, 7» 8 und 9 empfangen jeweils an ihren Eingängen die Signale η und n1, η und n2, η und n3, η und n4. Sie bilden an ihren Ausgängen Signale als Funktion der Unterschiede zwischen den effektiven Rota-

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tionsgeschwindigkeiten der Räder und der Referenz-Rotationsgeschwindigkeit. Die Ausgangssignale der Vergleichsschaltungen bzw. Komparatoren 6, 7» 8 und 9 sind an Anzeigeeinrichtungen 10 mit Druck-Eichung, sowie an Schwellwertorgane 11, die die Kontrolleuchten 12 steuern, die den Druckabfall eines Rades anzeigen, angelegt.

Die Meßwertaufnehmer 1, 2, 3 und 4 können auf sehr einfache Weise realisiert werden und ihre Ausgangssignale n1, n2, n3 und n4 können analog oder' digital sein. Ein einfaches Ausführungsbeispiel von der Art "Frequenz-Meßwert-Aufnehmer" z.B., entspricht Magneten, die an den Rädern des Fahrzeugs angebracht sind und magnetischen Aufnehmern, die am Chassis des Fahrzeugs in der Nachbarschaft der von den Magneten während der Drehung , der Räder durchlaufenen Bahnen vorgesehen sind.

Die Auswahlschaltung 5» die eine Einrichtung darstellt, die die Referenz-Rotationsgeschwindigkeit bildet, kann auf mehrerlei Weise, entsprechend der digitalen oder analogen Beschaffenheit der Signale n1, n2, n3 oder n4 realisiert werden. Die Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für den Fall, daß die Signale n1, n2, n3 und n4 in analoger Form vorliegen und aus positiven elektrischen Spannungen bestehen, deren Amplituden mit den Rotationsgeschwindigkeiten zunehmen. Dieses Ausführungsbeispiel stellt ein analoges Dioden-Gatter dar, das eine "ODER"-Funktion erfüllt. Es weist an den Eingängen vier Dioden 21, 22, 23 und auf, die an ihren Anoden miteinander und mit einem Summierungs-Punkt 26 verbunden sind. Dieser Summierungs-Punkt 26 ist über einen Widerstand 25 mit einer positiven Spannung +V verbunden und stellt den Ausgang des Analog-Gatters dar. Im Betrieb leitet jeweils eine der Dioden 21, 22, 23, 24, und zwar diejenige, deren Kathode auf dem niedrigsten Potential liegt. Die anderen Dioden sind rückwärts gepolt und gesperrt. Man findet somit am Summations-Punkt 26 dasjenige, aus den Signalen ni, n2, n3 und n4 ausgewählte Signal η vor, das die geringste Spannung aufweist, d.h.,

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dasjenige, das der langsamsten effektiven Rotationsgeschwindigkeit entspricht.

In gleicher Weise gibt es zahlreiche bekannte Gestaltungsmöglichkeiten zur Realisierung der Vergleichsschaltungen bzw. Koraparatoren 6, 7, 3 und 9· Bei analogen Eingangssignalen können sie beispielsweise mit einfachen Differentialverstärkern bzvi. Differenz verstärkern verwirklicht werden. Bei digitalen Eingangssignalen können sie mit Hilfe von klassischen Zähl-Schaltungen verwirklicht werden, die eine 'Subtraktion oder eine Division bewirken.

Die Schwellwertschaltungen 10 können analoge Schaltungen sein, z.B. eine Diode mit einer Schwelle, wie eine Zener-Diode, oder aber ein Spannungs-Komparator mit einer festen Referenz-Spannung, oder andererseits digitale Schaltungen, z.B. ein Grenzwertüberschreitungs-Zähler.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung, von der oben ein Ausführungsbeispiel gegeben wurde, kann an zahlreiche Gegebenheiten angepaßt werden. Sie kann an ein Fahrzeug, das mehr als vier Räder aufweist, dadurch angepaßt werden, daß die Anzahl der Meßwert-Aufnehmer und der Komparatoren vergrößert wird. Sie kann, für den Fall, daß die vier Räder des Fahrzeugs nicht die gleichen Abmessungen haben, am Ausgang der Meßwert-Aufnehmer Schaltungen zur Anpassung aufweisen, die an jedem der Signale n1, n2, n} und n4- eine Gewichtung verursachen, die den jeweiligen Abmessungen jedes Rades Rechnung trägt, wobei das Signal n1, n2, nj> oder n4, das jeweils die effektive Rotationsgeschwindigkeit eines Rades wiedergibt, mit einem Koeffizienten multipliziert wird, der dem jeweiligen Durchmesser proportional ist.

Die Auswahlschaltung 5 kann gleichermaßen auch nach einer anderen Gesetzmäßigkeit arbeiten. Sie kann beispielsweise als Ausgangssignal η den Mittelwert der vier Signale n1, n2, n3 und n'4

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bilden, wobei sich der Vorteil ergibt, daß außerdem ein Überdruck festgestellt werden kann.

Die Auswahlschaltung 5 kann aber auch durch eine Schaltung ersetzt werden, die eine absolute Referenz-Rotationsgeschwindigkeit bildet, die als Funktion des Raddurchmessers und der exakten Fahrzeuggeschwindigkeit nach der oben angegebenen Beziehung berechnet wird, wobei die exakte Fahrzeuggeschwindigkeit beispielsweise mittels einer Vorrichtung gewonnen wird, die in der Technik der .Amtit>loekiey -.. Bremsen als "fünftes Rad" bekannt ist, durch ein Doppler-Funkmeßgerät, durch eine Trägheits-Meßvorrichtung, usw..

Im letzteren Fall ist es offensichtlich, daß die Fehlergrößen, die sich aus der Belastung, der Abnutzung, der Temperatur (die durch den Vergleich der Signale n1, n2, n3, n4 von den verschiedenen Rädern nicht berücksichtigt werden) ergeben, auf herkömmliche Weise - wenn dies erforderlich sein sollte - korrigiert werden können, indem Signale genutzt werden, die aus Meßwert-Aufnehmern für Gewicht, Abnutzung, Temperatur und entsprechendes stammen.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

Vorrichtung zur Messung und Anzeige des Drucks eines Luftreifens auf einem Rad eines in Bewegung befindlichen Fahrzeugs, gekennzeichnet durch einen Aufnehmer, der die effektive Drehgeschwindigkeit des Rades mißt, durch eine Einrichtung, die für das Rad eine Referenz-Drehgeschwindigkeit bildet, durch eine Vergleichseinrichtung, die den Unterschied zwischen diesen Geschwindigkeiten bestimmt, und durch Einrichtungen zur Messung und Anzeige, die auf diesen Unterschied ansprechen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Bildung der Referenz-Drehgeschwindigkeit eine Vorrichtung enthält, die die genaue Geschwindigkeit des Fahrzeugs mißt.
3· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Bildung einer Referenz-Drehgeschwindigkeit eine Auswahlvorrichtung enthält, die diese Referenz-Drehgeschwindigkeit ausgehend von den v/irklichen Drehgeschwindigkeiten aller Räder des Fahrzeugs bildet.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahlvorrichtung als Referenz-Drehgeschwindigkeit diejenige aus den wirklichen Drehgeschwindigkeiten auswählt, die am wenigsten hoch ist.
5· Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahlvorrichtung als wirkliche Drehgeschwindigkeit den Mittelwert der wirklichen Drehgeschwindigkeiten auswählt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, die die exakte Fahrzeuggeschwindigkeit mißt, aus einer Doppler-Funkmeßeinrichtung besteht.

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7· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g ekennz ei c h n e t , daß die Einrichtung zur Messung der exakten Fahrzeuggeschwindigkeit eine Trägheits-Meßeinrichtung aufweist.

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