DE3015559C2

DE3015559C2 - Einrichtung zur telemetrischen Überwachung sich drehender Maschinenteile

Info

Publication number: DE3015559C2
Application number: DE19803015559
Authority: DE
Inventors: Kurt 2110 Buchholz Fritze; Günter 2211 Wrist Pruss
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-04-23
Filing date: 1980-04-23
Publication date: 1984-06-28
Also published as: DE3015559A1

Description

— die ortsfest angeordneten Sender- und Empfängeranordnungen ausgangsseitig mit aktiven Dipolantennen (7, 9) ausgerüstet sind, die sich längs konzentrischer Kreisbögen (11, 13) erstrecken,

— die aktiven Dipolantennen (7,9) gegenseitig abgeschirmt sind und mit einer sich ständig im Strahlungsfeld der Sender-ZEmpfängerdipolantennen (7, 9) befindenden, als passive Dipolantenne (19) ausgebildeten Koppelanordnung zusammenwirken,

— die passive Dipolantenne (19) am sich drehenden Maschinenteil angeordnet und geerdet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Scnderdipolantenne (7) und Empfängerdipolantennc (9) auf einem ebenfalls konzentrischen Kreisbogen die Koppeldipolantcnnc (19) umläuft, wobei die Länge aller Dipolantennen etwa dreiviertel des Vollkreises und die Wellenlänge wenigstens ¹A A beträgt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die als Sekundärstrahler arbeitende passive Dipolkoppelantcnne (19) elektrisch mit einer metallischen Radfelge (21) verbunden ist, wobei in der Verbindung (29) eine Parallelschaltung aus einem Erdungswiderstand (3t) und einem Luftdruck-Grenzwertschalter (33) angeordnet ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Erdungswiderstand (31) einen stark positiven Temperaturkoeffizienten aufweist und in engem Wärmekontakt an der Radfelge (21) oder Bremstrommel befestigt ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Membranzwischenraum des Luftdruck-Grenzwertschalters (33) wenigstens teilweise mittels eines elastischen und in seinem Durchgangswiderstand abhängigen Materials überbrückt ist.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur telemetrischen Überwachung sich drehender Maschinenteile, insbesondere Fahr/.eugrädcr, mittels einer ge-' genüber den sich drehenden Teilen ortsfest angeordneten, gegenseitig abgeschirmten Sender- und Empfängeranordnung und einer am sich drehenden Teil angeordneten Koppelanordnung für HF-Encrgic.

Infolge der steigenden Motorisierung wird die Forderung nach einer zuverlässigen, preiswerten und leicht montierbaren Rad- und ReifcnkontrolUinlagc mit Warnanzeige im Blickfeld des Fahrers immer drängender. Dies gilt nicht nur zur Erhöhung der Verkehrssicherheit, sondern auch zur Einsparung von Treibstoff und Matc-Dic DE-OS 27 00407 und die DE-OS 28 19 125 beschreiben Einrichtungen zur Übertragung von Signalen zwischen einem sich bewegenden und einem sich nichtbewegenden Teil, beispielsweise dem Turm und der Tunnlagerung eines Panzerfahrzeuges. Dabei wird zur Signalübertragung Licht eingesetzt Von einer Licht quelle in einen Lichtleiter eingestrahltes Licht wird über eine krcissegmentförmige Fläche an Lichtdetektoren abgegeben, die über den Umfang des Kreises verteilt IU angeordnet sind. Die lichtabgebende Fläche ist dabei so groß, daß immer wenigstens ein Lichtdetektor von dem Licht des Lichtleiters bestrahlt wird.

Ein solcher Aufbau verlangt eine abgeschirmte Anordnung, wie dies beispielsweise in einem Panzerturm möglich ist. Eine Anordnung im Freien zwischen Chassis und Rad eines Kraftfahrzeuges ist nicht möglich, weil der auftretende Schmutz nach kurzer Zeit die Signalübertragung restlos zum Erliegen bringen würde. Als erschwerend kommt bei der DE-OS 28 19 125 noch hinzu, daß mit Lichtreflexen gearbeitet wird, die eine besonders gute Abdichtung oder Abkapselung des ganzen Systems erforderlich machen. Im Kraftfahrzeugbetrieb ist dies an der Stelle der Radaufhängung undenkbar.

Aus der DE-PS 25 23 488 ist eine Rad-/Reifen-Überwachungsanlage bekannt, die am Rad an exponierter Stelle mit einem passiven Bauelement in Form einer Hochfrequenz-Induktionsspule versehen ist. Diese Hochfrequenz-Induktionsspule besteht aus einem bewickelten Ferritkern. Während diese Hochfrequenzjo Spule an den Rand einer sich drehenden Felge angeklammert ist, befinden sich an dem Rahmen des Fahrzeuges in geringem Abstand voneinander Sender- und Empfängeranordnungen. Diese Sender- und Empfängeranordnungen. Diese Sender- und Empfängeranordnungen bestehen gleichfalls aus Spulen, die auf Ferritkerne gewickelt sind. Die Ferritkerne sind U-förmig ausgebildet, wobei die Schenkelenden der U-förmigen Kerne auf die Felgenkoppelspule zuweisen, die bei jeder Radumdrehung einmal an den Sender- und Empfän-4(i geranordnungen vorbeiläuft.

Da wegen Verschmutzung und anderen Schwierigkeiten, wie beispielsweise erhöhtem Stromverbrauch oder Übertragungsproblemen, Schaltungsanordnungen an umlaufenden Rädern oder Felgen nicht angebracht werden können, arbeitet die bekannte Einrichtung nach dem Ruhestromprinzip. Die Empfänger- bzw. Ansteuerschaltung für ein Warnsignal muß dabei mit einer Speicher- bzw. Impulszählschaltung versehen sein, die die Pausen in der Einkopplung bis zum nächsten Impuls überbrückt. Bei sehr langsamer Fahrt werden die Pausen jedoch so lang, daß der Speicher leerläuft und ein Fehlalarm ausgelöst werden kann. Um dies zu vermeiden, muß die Anlage zusätzlich mit einem Bereitschaftsschaltcr ausgerüstet werden, der erst ab einer bestimmten Minimalgeschwindigkeit des Fahrzeuges, beispielsweise 5 km/h, die Warnanlage freigibt. Dadurch wird auch die an sich wünschenswerte Überprüfungsmöglichkeit der Gesamtanlage bei Stillstand des Fahrzeuges, beispielsweise auf einem Parkplatz, unmöglich, w) Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zur iclemetrischen Überwachung sich drehender Maschinenteile zu schaffen, die eine schmutzunempfindliche ständige HF-Energiekopplung zwischen Senderanordnung und Empfängeranordnung ermöglicht. h^r) Die gestellte Aufgabe ist bei einer Einrichtung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

— die ortsfest angeordneten Sender- und Empfängeranordnungen ausgangsseitig mit aktiven Dipolantennen ausgerüstet sind, die sich längs konzentrischer Kreisbögen erstrecken,

— die aktiven Dipolantennen gegenseitig abgeschirmt sind und mit einer sich ständig im Strahlungsfeld der Sender-/Empfängerdipolantennen befindenden, als passive Dipolantenne ausgebildeten Koppelanordnung zusammenwirken,

— die passive Dipolantenne am sich drehenden Maschinenteil angeordnet und geerdet ist.

Auf diese Weise wird eine» Signalspeicherung überflüssig. Die Kopplung findet unabhängig von Schmutzeinflüssen und gegenseitigen Bewegungen also auch im Stand statt. Die ständige Kopplung ist sichergestellt, wenn nach einer Ausgestaltung der Erfindung zwischen Senderdipolantenne und Empfängerdipolantenne auf einem ebenfalls konzentrischen Kreisbogen die Koppeldipolantenne umläuft, wobei die Länge aller Dipolantennen etwa dreiviertel des Vollkreises und die Wellenlänge wenigstens 'Λ A beträgt.

Die schädliche restliche Streukopplung zwischen Sender- und Empfängerantenne verringert sich zusätzlich dadurch, daß die beispielsweise an einem sich drehenden Rad eines Kraftwagens angebrachte, als Sekundärstrahler arbeitende passive Dipolantenne elektrisch mit einer metallischen Radfelge verbunden ist, wobei in der Verbindung eine Parallelschaltung aus einem Erdungswiderstand und einem Luftdruck-Grenzwertschalter angeordnet ist. Der Grenzwertschalter kann dabei temperatur- und druckabhängig sein, wie es beispielsweise aus der DE-OS 28 18 027 bekannt ist. Durch diese Anordnung wird die trotz Abschirmung noch vorhandene schädliche restliche Streukopplung zwischen Sender- und Empfängerantenne weiter verringert, da ein großer Teil der Hochfrequenz-Energie des Strahlungsfeldes der Senderantenne vernichtet wird. Durch den Einsatz des Grenzwertschalters läßt sich die Erdung der Koppeldipolantenne unterbrechen, womit die Verkopplung zwischen den Dipolantennen von Sender und Empfänger praktisch aufhört.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Erdungswiderstand einen stark positiven Temperaturkoeffizienten auf und ist er in engem Wärmekontakt an der Radfelge oder einer Bremstrommel befestigt. Beim Überschreiten einer bestimmten Grenztemperatur wird dieser Widerstand hochohmig, so daß die Verkopplung zwischen Sender- und Empfängerantenne unterbrochen ist.

Der Aufbau des Grenzwertgebers ist dabei in vorteilhafter Weise derart vorgesehen, daß der Membranzwischenraum des Luftdruck-Grenzwertschalters wenigstens teilweise mittels eines elastischen und in seinem Durchgangswiderstand abhängigen Materials überbrückt ist.

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf die Koppelelcmente der einem drehenden Fahrzeugrad zugeordneten Einrichtung, wobei die Koppelelemente Dipolantennen sind,

F i g. 2 einen Schnitt durch die Antennenanordnung.

Ortsfest an einem Fahrzeugchassis 1 sind ein Hochfrequenzsender 3 und ein Hochfrequenzempfänger 5 angeordnet. Die Sender sind ausgangsseitig mit Dipolantennen 7, 9 bestückt. Diese Dipolantennen 7, 9 sind kreisbogenförmig gekrümmt und haben beide eine Erstreckung längs der Kreisbögen 11, 13 im Bereich von etwa Vj des Kreistimfanges. Die Dipolantennen 7 und 9 sind als /ί/4-Antennen ausgebildet. Es können aber auch Al₂- und A '/.(-Antennen sowie Antennen anderer entsprechender R.esonanzwellenlängen sein. Die Antennen 7 und 9 sind gegeneinander abgeschirmt mit Hilfe einer Abschirmung 15. die am Fahr/.eugchassis geerdet ist.

Zwischen den Dipolantennen 7 und 9 befindet sich auf einem konzentrisch zu ihnen auf einem zwischen den Kreisen 11 und 13 liegenden Kreis 17 eine Dipolantenne

19. Diese Dipolkoppelantenne 19 hat längs des Kreises 17 gleichfalls eine Längenausdehnung, die etwa ¹U des Kreisumfanges des Kreises 17 entspricht. Die Dipolantenne 19 ist an der metallischen Felge 21 eines Rades 23 isoliert über Träger 25 befestigt. Das Fußpunktende 27 der Dipolantenne 19 ist über eine elektrische Verbindungsleitung 29 mit der metallischen Felge 21 verbunden. In der Verbindungsleitung befindet sich eine Parallelschaltung aus einem Erdungswiderstand 31 und einem Luftdruck-Grenzwertschalter 33. die beide in den F i g. 1 und 2 nur angedeutet wiedergegeben sind.

Der Erdungswiderstand kann einen stark positiven Temperaturkoeffizienteti aufweisen und ist in engem Wärmekontakt an der Radfelge 21 oder der Bremstrommel befestigt. Auch die Dipolantenne 19 ist als /ί/4-Antenne ausgebildet oder an die andere Ausbildung der anderen Dipolantennen 7 und 9 angepaßt, um eine einwandfreie Kopplung zwischen der senderseitigen Dipolantenne 7 und der empfängerseitigen Dipolantenne 9 sicherzustellen.

jo Bei dem Antennenaufbau nach den Fig. 1 und 2 ist sichergestellt, daß eine einwandfreie Kopplung der Energie zwischen Sender und Empfänger stets stattfindet, und zwar unabhängig von der Geschwindigkeit des Rades 23 und dessen Stellung gegenüber dem Chassis.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur telemetrischen Überwachung sich drehender Maschinenteile, insbesondere Fahrzeugräder, mittels einer gegenüber den sich drehenden Teilen ortsfest angeordneten, gegenseitig abgeschirmten Sender- und Empfängeranordnung und einer am sich drehenden Teil angeordneten Koppelanordnung für HF-Energie, dadurch gekennzeichnet, daß