DE3016338A1

DE3016338A1 - Digital codiertes anzeigesystem fuer abnorme reifenzustaende

Info

Publication number: DE3016338A1
Application number: DE19803016338
Authority: DE
Inventors: David Alan Betts; Robert C Green; Ronald S Sobecks
Original assignee: Gould Inc
Current assignee: Clevite Industries Inc
Priority date: 1979-04-30
Filing date: 1980-04-28
Publication date: 1980-11-13
Also published as: AU5660480A; FR2455521B1; JPS55146598A; CA1145829A; GB2047932B; DE3016338C2; BR8002637A; AU533227B2; GB2047932A; IT1146957B; IT8048532A0; FR2455521A1

Description

PATENTANWÄLTE

v TISCHER · KERN & BREHM

Albert-Rosshaupter-Strasse 65 D 8000 München 70 Telefon (089) 7605520 Telex 05-212284 patsd Telegramme Kernpatent München

GOULD ING. 28. April 1980

10 Gould Center, GD-26

Rolling Meadows, Illinois 60008

U. S. A.

Digital codiertes Anzeigesystem für abnorme Reifenzustände

Beschreibung:

Diese Erfindung betrifft telemetrische Systeme zum Melden abnormer Zustände; insbesondere betrifft die Erfindung an der Achse eines Kraftfahrzeugs befestigte telemetrische Systeme zur überwachung der Zustände der Kraftfahrzeugreifen. Die Erfindung ist besonders geeignet für Systeme, welche die Kraftfahrzeugreifen auf geringen Innendruck oder geringes Profil hin überwachen; die Erfindung wird daher mit besonderer Bezugnahme auf solche Systeme beschrieben. Es sei Jedoch ausdrücklich ausgeführt, daß

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breitere Anwendungsmoglichkexten der Erfindung vorhanden sind, etwa die Überwachung der Reifenzustände bei allen Arten von Kraftfahrzeugen, die überwachung der mechanischen Bewegung von rotierenden oder eine Hin- und Herbewegung ausführenden Maschinenteilen, und dgl. Weiterhin kann die Vorrichtung die Symptome verschiedener abnormer fieifenzustände überwachen, einschl. zu geringem Reifendruck, zu hohem Reifendruck, geschwächter Seitenwände und dgl..

Es sind bereits verschiedene Rexfenüberwachungssysteme vorgeschlagen worden. Viele dieser Systeme weisen an der Achse befestigte Radiosender auf, welche amplitudenmodulierte oder frequenzmodulierte Hochfrequenzsignale aussenden, die eine Anzeige des abnormen Zustandes bilden. Ein zentraler Empfänger empfängt die Hochfrequenzsignale und erzeugt ein optisches oder akkustisches Signal, welches den Kraftfahrzeugfahrer vor dem abnormen Zustand warnt. In einigen Systemen war die Trägerfrequeiz amplituden- oder frequenzmoduliert, um eine Unterscheidung von Streufrequenzen zu ermöglichen.

Eines der, bei den bekannten Reifenzustands-Erfassungssystemen auftretenden Probleme sind die Fehlsignale. Der Empfänger war in der Lage, amplitudenmodulierte und frequenzmodulierte Hochfrequenzsignale aus verschiedenen anderen Quellen zu empfangen, etwa von Fernsehstationen,Rundfunkstationen, CB-Funksendern und dgl.. Selbst wenn ein anderer Frequenzbereich benutzt wurde, als er von den Behörden den anderen

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Fernseh- und Rundfunkanstalten zugewiesen wurde, konnten die Schwierigkeiten hinsichtlich der Fehlsignale nicht beseitigt werden. Verschiedene Harmonische, Echosignale und Töne aus diesen Signalen konnten eine Fehlanzeige der abnormen Reifenzustände hervorrufen.

Eine andere Schwierigkeit bestand in der von den Straßenbedingungen hervorgerufenen Fehlsignalen. Zum Beispiel bewirken Schlaglöcher und rauher Straßenbelag eine Verformung des Reifenprofils. Viele bekannte Reifenerfassungssysteme konnten nicht zwischen einem durch zu geringen Innendruck hervorgerufenem abnorm geringen Reifenprofil und andererseits einem abnorm geringen Reifenprofil unter scheiden, das durch die Schlageinwirkung infolge eines Schlagloches oder anderer Unebenheiten des Straßenbelags hervorgerufen wurde· Die von Backstein- oder Kopfsteinpflaster, sowie anderen welligen Straßenbelägen ausgehenden Wirkungen waren besonders schwierig von den Wirkungen eines Reifenunterdruckes zu unterscheiden.

Ein weiteres Problem der bekannten Sensoren lag in deren Kosten und Zuverlässigkeit, um die behördlichen Auflagen zu erfüllen. Die Behörden haben ein Band von Frequenzen zugeteilt, das für diesen Zweck benutzt werden kann. Die behördlichen Anforderungen begrenzen Jedoch die Dauer der Ausstrahlungen und die Periodizität der Ausstrahlungen streng. Um diese behördlichen Anforderungen zu erfüllen,

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sind verschiedene Taktsignale verwendet worden. Jedes dieser Taktsignalsysteme war teuer und in einigen Fällen unzuverlässig unter den "besonderen Bedingungen hinsichtlich extremer Temperatur, Zentrifugalkraft und Schlageinwirkung, welche auf die an der Achse befestigten Sensoren einwirken.

Mit der vorliegenden Erfindung wird eine neue und verbesserte Vorrichtung bereitgestellt, welche die oben genannten Schwierigkeiten und andere Probleme überwindet, womit jedoch ein Reifenzustands-Erfassungssystem bereitgestellt wird, das einfachen Aufbau, hohe Zuverlässigkeit und geringe Kosten gewährleistet.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe und Ziele ist ein Anzeigesystem für abnorme Reifenzustände, wie es mit den Patentansprüchen 1 oder 7 angegeben ist. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Mit der vorliegenden Erfindung wird somit ein, einen abnormen Reifenzustand erfassendes und anzeigendes System bereitgestellt, das eine oder mehrere Telemetrie-Einrichtungen und eine gemeinsame Empfangseinrichtung aufweist. Jede Telemetrie-Einrichtung ist so ausgebildet, daß sie benachbart zu einem Druckluftreifen (nachfolgend kurz Reifen) eines Kraftfahrzeugs angebracht werden kann, um den Reifenzustand zu erfassen. Beim Erfassen eines abnormen Reifen-

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zustandes sendet Jede Telemetrie-Einrichtung ein digital moduliertes Radio- bzw. Hochfrequenzsignal aus. Die Empfangseinrichtung empfängt das digital modulierte Hochfrequenzsignal und zeigt den abnormen Reifenzustand an.

Nach einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung wird ein, einen abnormen Reifenzustand meldendes Anzeigesystem bereitgestellt, das einen Meßwertumformer zur Ermittlung eines abnormen Zustandes und zur Erzeugung elektrischer Impulse auf diesen abnormen Zustand hin aufweist. Ein Zwischenspeicher speichert diese Impulse bis ein vorgegebener Pegel erreicht ist. Wenn der vorgegebene Pegel erreicht ist, dann liefert ein digitaler Codierer ein digital codiertes Signal zur Modulierung einer Trägerfrequenz. Ein Sender weist eine Trägerfrequenzerzeugungseinrichtung auf. Der Sender ist mit dem digitalen Codierer verknüpft, um das digital codierte Signal für die Modulierung der Trägerfrequenz zu empfangen. Ein Empfänger empfängt die ausgesendeten Hochfrequenzsignale. Die Empfangseinrichtung erkennt den Digitalcode und liefert daraufhin ein auf den abnormen Zustand hinweisendes Warnsignal.

Entsprechend einem stärker eingeschränkten Gesichtspunkt der Erfindung ist der vorgegebene Pegel des Zwischenspeichers so ausgewählt, daß der abnorme Zustand im Verlauf einer ausreichenden Anzahl von Umdrehungen erfaßt werden muß, so daß

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auf unebene Straßenbedingungen und dgl. zurückführbare Fehlsignale auf einen Wert unterhalb eines akzeptablen Pegels verringert sind, und daß eine ausreichende Anzahl von Achsenumdrehungen auftreten muß, so daß die Achsenumdrehungen den Zeitgeber zur Erfüllung der-behördlichen Anforderungen bilden.

Ein grundsätzlicher Vorteil der Erfindung ist in der Abwesenheit von Fehlsignalen zu sehen, die aus Streufrequenzen, Fernsehsignalen und Harmonischen davon hervorgehen.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die große Zuverlässigkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die mit einer relativ einfachen und leicht zu erzeugenden Schaltungsanordnung erreicht wird.

Weitere Vorteile und Besonderheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen unter Berücksichtigung der Zeichnungen; es zeigt:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes, einen abnormen

Reifenzustand erfassendes und meldendes Anzeigesystem mit Telemetrie-Einheiten in Verbindung mit den Kraftfahrzeugachsen und Reifen, sowie mit einer zentralen Empfänger- und Anzeigeeinheit}

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Fig. 2 eine elektronische Schaltung für die TeIemetrie-Einheiten des Anzeigesystems nach Fi o- 1 ·

Fig. 3 eine alternative Ausführungsform der Schaltung nach Fig. 2; und

Fig. 4 eine beispielhafte elektronische Schaltung für die Anwendung in der Empfänger- und Anzeigeeinheit nach Fig. 1.

Wie bereits ausgedrückt, dienen die Zeichnungen lediglich zur Erläuterung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, ohne diese einzuschränken; Fig. 1 erläutert schematisch ein Kraftfahrzeug mit einer Anzahl von Achsen, an denen jeweils Druckluftreifen befestigt sind, wobei eine Telemetrie-Einrichtung A zwischen der Achse und der Innenfläche des Reifens angebracht ist. Sofern eine der Telemetrie-EinrichtunRen einen abnormen Reifenzustand erfaßt, erzeugt diese Telemetrie-Einrichtung ein diesen Zustand anzeigendes Hochfrequenzsignal. An einer zentralen Stelle innerhalb des Kraftfahrzeugs ist eine Empfangseinrichtung B befestigt, welche die Hochfrequenzsignale aus jeder Telemetrie-Einrichtung empfängt und den Kraftfahrzeugfahrer mit einer Anzeige des erfaßten abnormen Reifenzustandes versorgt.

Wie mit den Fig. 2 oder 3 erläutert, gehört zu jeder Telemetrie-Einrichtung ein Meßwertumformer C zur Erzeugung

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elektrischer Impulse mit einer Rotation der Achse als Folge auf einen erfaßten abnormen Zustand hin. Ein Zwischenspeicher D speichert die Impulse aus dem Meßwertumformer C solange, bis ein vorgegebener Pegel angesammelt ist. Wenn der vorgegebene Pegel erreicht ist, dann gibt der Zwischenspeicher eine Codiereinrichtung E frei, um ein codiertes Modulierungssignal für eine Sendeeinrichtung F zu erzeugen. Die Sendeeinrichtung F erzeugt ein Trägersignal, das von dem codierten Modulierungssignal moduliert wird.

Wie in Fig. 4- dargestellt, gehört zur Empfangseinrichtung B eine Hochfrequenzsignal-Empfangseinrichtung G für den Empfang der Hochfrequenzsignale aus jeder Telemetrie-Einrichtung A. Ein Decodierer H bestimmt, ob die empfangenen Hochfrequenzsignale mit geeignet codierten Signalen moduliert sind. Bei der Ermittlung geeignet codierter Signale betätigt die Decodiereinrichtung eine Anzeigeeinrichtung I, welche eine Anzeige des abnormen Reifenzustandes liefert. Bei einer alternativen Ausführungsform, bei der jede Telemetrie-Einrichtung einen bestimmten Code aufweist, zeigt die Anzeigeeinrichtung I zusätzlich an, welche Telemetrie-Einrichtung den abnormen Zustand erfaßt hat.

Bezugnehmend auf Fig. 2 wird nunmehr eine bevorzugte Ausführungsform der Telemetrie-Einrichtung A im einzelnen erläutert. Der Meßwertumformer C weist ein Gehäuse 10 auf, das an der Achse oder am Radkranz eines Kraftfahrzeugs be-

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festigt werden kann. Innerhalb des Gehäuses 10 befindet sich ein verschieblich angeordnetes mechanisches Glied 12. Das mechanische Glied 12 weist solche Abmessungen auf, daß nach der Befestigung des Gehäuses 10 am Radkranz das Gliedaußenende benachbart zur Innenfläche des Reifens angeordnet ist. Das mechanische Glied 12 ist ausreichend kurz, so daß bei richtig aufgepumpten Reifen die Innenfläche des Reifens bei keinem Punkt der Reifenumdrehung am mechanischen Glied 12 anstößt. Das mechanische Glied 12 ist andererseits ausreichend lang, daß bei einem zu geringen Luftdruck im Reifen die Reifeninnenfläche am Glied 12 bei jeder Reifenumdrehung anstößt, wenn das Glied 12 den unteren oder Straßenkontaktpunkt durchläuft. Das mechanische Glied kann aus einem steifen, jedoch biegsamen Material bestehen, wie etwa gehärteter Gummi oder Kunststoff,um einen Bruch oder eine dauerhafte Verformung bei ungenügendem, zu geringem Reifendruck oder einem flachen Reifen zu verhindern. Das Innenende des mechanischen Gliedes 12 stößt an einen piezoelektrischen Meßwertumformer 14 in der Form eines Scheibchens bzw. Mikroplättchens (waver) an. Wenn das mechanische Glied 12 angestoßen wird, dann verformt es das piezoelektrische Mikroplättchen 14 in eine kleine Vertiefung 16 in das Gehäuse hinein, so daß die Stoßeinwirkungen auf das mechanische Glied 12 den piezoelektrischen Kristall um einen gesteuerten Betrag verbiegen. Eine Besonderheit der piezoelektrischen Kristalle besteht darin, daß eine Kompression oder Verformung des Kristalls ein Potential am Kristall hervorrufen wird.

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Elektrische Verbindungen führen zu einer Oberfläche des Mikroplättchens 14- und zu einem leitfähigen Substrat längs der gegenüberliegenden Oberfläche des Kristalls. Diese Verbindungen führen die elektrischen Impulse, die' bei einer Stoßeinwirkung auf das mechanische Glied 12 erzeugt werden.

Geeignete piezoelektrische Kristall-Mikroplättchen mit leitfähiger Schicht 18 werden von der Firma Vernitron unter der Handelsbezeichnung "Unimorph", von der Firma Gulton unter der Handelsbezeichnung "CATT" und von der Firma Linden unter der Handelsbezeichnung "Piezo-Ceramic Disc Benders" vertrieben. Alle diese drei piezoelektrischen Elemente werden zu dem Zweck vertrieben, ein oszillierendes elektrisches Potential in ein akkustisches Geräusch ähnlich dem von einer Sirene erzeugten umzuwandeln.

Ferner können auch andere Meßwertumformer verwendet werden. Zum Beispiel können eine Batterie und ein elektrischer Schalter in dem Gehäuse angebracht sein, um elektrische Impulse zu erzeugen, wenn der abnorme Reifenzustand erfaßt wird. Alternativ kann ein von der Achsenumdrehung angetriebener Generator die Batterie ersetzen.

Es können auch andere abnorme Reifenzustände als die auf einen zu geringen Reifeninnendruck zurückführbaren abnormen Zustände erfaßt werden. Zum Beispiel kann ein Reifenüberdruck

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erfaßt weden, indem das mechanische Glied 12 so angeordnet wird, daß bei normalem Reifendruck eine Stoßeinwirkung erfolgt, jedoch nicht bei einem Reifenüberdruck. Bei einer solchen Ausführungsform ist die Logik der Schaltungsanordnung invertiert, so daß Hochfrequenzsignale-erzeugt werden, wenn keine Stoßeinwirkung auf das mechanische Glied 12 erfolgt. Bei einer anderen alternativen Ausführungsform kann der Meßwertumformer eine fehlerhafte bzw. irrtümliche mechanische Beweung von Maschinenteilen erfassen. Dies kann beispielsweise erfolgen, indem das mechanische Glied 12 benachbart der Bewegungsbahn eines eine Hin- und Herbewegung durchführenden Elementes unter Einhaltung eines solchen Abstandes angeordnet wird, daß das hin- und hergehende Element bei einer zu starken Bewegung an dem mechanischen Glied 12 anstößt.

Der Zwischenspeicher D empfängt die elektrischen Impulse von dem Meßwertumformer. Sofern der Meßwertumformer nicht lediglich Impulse von einer einzigen Polarität erzeugt, wie das bei piezoelektrischen Meßwertumformern der Jb'all ist, kann zu dem Zwischenspeicher weiterhin ein Gleichrichter 30 gehören. Bei der bevorzugten Ausführungsform besteht der Gleichrichter aus einer Vollwellen-Diodenbrücke.

Die Impulse gleicher Richtung aus dem Gleichrichter JO erhöhen die gespeicherte Ladung in einer Speichereinrichtung

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32. Zu der Ladungsspeichereinrichtung gehören ein Speicherkondensator 34-1 auf dem ein elektrisches Potential gespeichert wird, und eine Schwellenwerterfassungseinrichtung 36, welche feststellt, ob die gespeicherte Ladung einen vorgegebenen Pegel übersteigt. Bei jedem Impuls aus dem Gleichrichter 30 wird das Potential erhöht. Wenn die gespeicherte Ladung das vorgegebene Schwellenwertpotential erreicht, dann wird ein Ausgangssignal geliefert. Das vorgegebene Schwellenwertpotential ist bestimmt durch das Durchbruchspotential einer Zenerdiode 38 und eines Widerstands-Spannungsteilers 40. Wenn das vorgegebene Potential erreicht ist, dann wird ein erster Transistor 42 in seinen leitenden Zustand gesteuert, was wiederum eine I'estkörperschalteinrichtung oder einen zweiten Transistor 44 leitend werden läßt. Wenn der zweite Transistor 44 leitend wird, dann werden ein Regulatornetzwerk 46 und eine Zähleinrichtung 50 erneut betätigt. In dem Regulatornetzwerk 46 wird eine dritte i'estkörperschalteinrichtung oder ein Transistor 48 leitend und liefert eine stabilisierte Spannung an die Codiereinrichtung E und den Sender,F. Die Codiereinrichtung E zieht solange Energie ab, bis das gespeicherte Potential auf einen Spannungswert abgesenkt ist, der durch eine Zenerdiode 49 der Regulatorschaltung festgelegt ist. Wenn das Potential über der Zenerdiode 49 gleich deren Durchbruchsspannung ist, dann werden die Transistoren 42, 44 und 48 ausgeschaltet. Dies beendet die Ladungsentnahme aus dem Kondensator 34-, woraufhin der nächste Ladungszyklus beginnt.

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Auf diese Weise versorgt die Regulatoreinrichtung 46 die Codiereinrichtung E und den Sender F mit einem Betriebspotential, welches die zur Betätigung dieser Einrichtungen erforderliche Mindest energie übersteigt. Zur Zähleinrichtung 50 gehört ein Zähler 52, der seinen Zählstand mit jedem hohen Ausgangssignal erhöht, das dann auftritt, wenn der Transistor 44 leitend wird. Wenn der Zähler 52 einen vorgegebenen Zählstand erreicht, dann wird die Festkörperschalteinrichtung 5^ zur Erzeugung eines Freigabesignals veranlaßt. Das Freigabesignal erzeugt eines der Ausgangssignale des Zwischenspeichers und betätigt eine Rücksetzeinrichtung 56, um den Zähler 52 rückzusetzen.

Bei Verwendung des piezoelektrischen Meßwertumformers nach der bevorzugten Ausführungsform sind ungefähr 16 oder 17 Umdrehungen .erforderlich, um den Kondensator 34 auf seinen vorgegebenen Potentialpegel aufzuladen. Die Zahl der Umdrehungen schwankt mit der Festigkeit des Stoßes des mechanischen Gliedes 12 auf den piezoelektrischen Meßwertumformer 14. Das heißt, nach jeweils 16-maliger oder dgl. Erfassung des abnormen Reifenzustandes wird der Transistor 44 lei — tend und erhöht den Zählstand des Zählers 52 um eine Einheit. Es ist festgestellt worden, daß das Zählen von ungefähr 15O Auftreten des abnormen Reifenzustandes ausreichend ist, um zwischen den Auswirkungen eines rauhen Stra-ißenbelags und dem Unterdruck in einem Reifen zu unterscheiden. Das heißt, wenn der Zähler 52 zur Zählung von neun Zuständen gesetzt

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wird, bevor er das Freigabesignal erzeugt und sich selbst rücksetzt, dann wird eine weitgehende Abwesenheit von Fehlsignalen aufgrund eines rauhen Straßenbelags erreicht. Die Zeitspanne zwischen aufeinanderfolgenden Fie igabesignalen schwankt ersichtlich mit der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit und dem Umfang des Reifens. Für einige Kraftfahrzeuge werden bei einigen Geschwindigkeiten 150 Achsumdrehungen bei kürzeren Intervallen auftreten, als dies die behördlichen Bestimmungen hinsichtlich der Periodizität von fiadiosendungen erlauben. Um zu gewährleisten, daß die behördlichen Periodizitätsanforderungen zwischen aufeinanderfolgenden Radioaussendungszyklen erfüllt werden, hat sich die Anwendung eines Zählers als zufriedenstellend erwiesen, der bis zu 18 Zustände zählt.

Die Codiereinrichtung E erzeugt ein codiertes Signal, um die Trägerfrequenz der Sendeeinrichtung F zu modulieren. Bei der bevorzugten Ausführungsform liefert die Codiereinrichtung ein digital codiertes Signal. Im einzelnen besteht das digital codierte Signal aus einer Folge von Rechteckspannungen bzw. Rechtecksignalen bei regelmäßigen Intervallen. Jeder Rechteckimpuls weist die gleiche Höhe auf, jedoch kann dessen Dauer schwanken. Zum Beispiel kann zur Anzeige eines Binärwertes "1" eine Rechteckspannung 3/4 des Intervalls zwischen aufeinanderfolgenden. Rechteckspannungen ausfüllen, und zur Anzeige eines Binärwertes "D" kann die Rechteckspannung lediglich 1/4 des Intervalls ausfüllen. Eine

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geeignete Codiereinrichtung zur Erzeugung dieses digital codierten Signals ist in der US-Patentschrift 3 906 348 (Collin B. Willmott, ausgegeben am 16. September 1975) beschrieben. Ferner können auch andere Digitalcodes benutzt werden, etwa ein trinärer Code, der von Schaltungschips der National Semiconductor Corporation erzeugt wird.

Die Codiereinrichtung ist über die Transistoren 44 und 48 mit dem Ladungsspeicherkondensator 34 verbunden. Die Codiereinrichtung ist so ausgelegt, daß sie aus der Ladungsspeichereinrichtung Energie schneller abzieht, als der Meßwertumformer Energie nachliefert. Das heißt, jedes Mal, wenn die Transistoren 44 und 48 leitend gemacht werden, dann entlädt die Codiereinrichtung E das gespeicherte Potential und erlaubt die Wiederholung des Ladungszyklus. Die Geschwindigkeit, mit welcher die Codiereinrichtung E und die Sendereinrichtung F das auf dem Condensator 34 gespeicherte elektrische Potential verbrauchen, bestimmt die Dauer jeder Hochfrequenzsignalaussendung. Durch zweckmäßige Auswahl der Geschwindigkeit, mit welcher die Codiereinrichtung E und der Hochfrequenzsender F Energie ziehen oder alternativ, durch entsprechende Auswahl der Größe des Kondensators 34 kann die Dauer ,leder Hochfroquenzsignalaussendung so ausgewählt werden, daß sie die behördlichen Bestimmungen erfüllt. (Unter behördlichen Bestimmungen werden speziell die Bestimmungen der Federal Communications Commission der Vereinigten Staaten von Nordamerika verstanden).

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Zur Sendeeinrichtung F gehört eine Steuereinrichtung 60 zur Steuerung der Aussendungen der codierten Hochfrequenzsignale. Zur Steuereinrichtung 60 gehören ein UND-Gatter und der Transistor 64. Mn Eingang des UND-Gatters 62 ist mit einer Zähleinrichtung 50 verknüpft, um von dieser ein Freigabesignal zu erhalten. Der andere Eingang des UND-Gatters 62 ist mit dem Ausgang der Codiereinrichtung E verbunden. Wann immer das Freigabesignal dc7* Zähleinrichtung hohes Potential aufweist, und am Ausgang der Codiereinrichtung ebenfalls hohes Potential auftritt, dann tritt am Ausgang des UND-Gatters ebenfalls hohes Potential auf. Auf diese Weise läßt das UND-Gatter 62 das digital codierte Signal aus der Codiereinrichtung E passieren, wann immer der Zähler 52 den vorgegebenen Zählstand erreicht, und die Zähleinrichtung 50 ein Freigabesignal erzeugt hat. Jedoch bis die Zähleinrichtung 50 den vorgegebenen Zählstand erreicht, blockiert das UND-Gatter 62 das Ausgangssignal· der Codiereinrichtung. Das Ausgangssignal des UND-Gatters 62 steuert den Transistor 64 und macht diesen leitend bzw. nicht-leitend entsprechend dem digital codierten Signal. Das Ausgangssignal des Transistors 64 steuert den Trägerfrequenzgenerator 66 so, daß von der Sendeeinrichtung F ein digital moduliertes Hochfrequenzsignal erzeugt wird.

Bei der bevorzugten Ausführungsform besteht das codierte Signal aus einer Folge von Rechteckspannungen bzw. Rechtecksignalen. Jede Recht-

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eckspannung hat im wesentlichen die gleiche Amplitude,Jedoch eine Breite aus einer Anzahl von Breiten. Sofern es sich bei dem Code um einen "binären Code handelt, haben die Rechteckspannungen lediglich eine von zwei verschiedenen Breiten; eine erste Breite entspricht dem Binärwert "eins", und eine zweite Breite entspricht dem Binärwert "null". Die Anzahl der Hechteckspannungen in jedem codierten Signal bestimmt die Bitanzahl. Zum Beispiel besteht ein Acht-Bit-Signal aus einer Folge von acht Rechteckspannungen.

Die Steuereinrichtung betätigt die Hochfrequenzsignal-Erzeugungseinrichtung, sobald diese sowohl das Freigabesignal aus dem Zwischenspeicher und eine Rechteckspannung aus der digitalen Codiereinrichtung erhält. Diese Steuereinrichtung betätigt die Hochfrequenzsignal-Erzeugungseinrichtung für kurze Perioden, wobei jede Periode eine Dauer aufweist, die von der Breite des entsprechenden Rechteckspannungsimpulses festgelegt ist. Des heißt, ein Acht-Bit-Binärcode wird in Form von acht getrennten, kurzen Perioden der Trägerfrequenz übertragen, wobei jede Periode eine Dauer aufweist, welche für den Binärwert "null" oder "eins" bezeichnend ist.

Die von jeder der Telemetrie-Einrichtungen A erzeugten Hochfrequenzsignale werden von der Empfangseinrichtung B empfangen. Die Hochfrequenzsignal-Empfangseinrichtung G kann beispielsweise ein Amplitudenmodulations-Superregenerativ-Einpfänger sein. Des empfangene Hochfrequenzsignal kann von

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einem Verstärker 80 verstärkt werden, "bevor das Signal einer Decodiereinrichtung H zugeführt wird. Die Decodiereinrichtung H decodiert das codierte Modulierungssignal des vom Hochfrequenzsignalempfänger G empfangenen Hochfrequenzsignals. Eine zu der in der US-Patentschrift 3 906 34-8 beschriebenen Codiereinrichtung passende Decodiereinrichtung ist ebenfalls in dieser Patentschrift beschrieben. In gleicher Weise vertreibt die National Semiconductor Corporation passende Trinärcode-Decodierchips zu ihren Codierchips. Sobald die Decodiereinrichtung H den entsprechenden Code orkarmt hat, betätigt sie die Anzeigeeinrichtung I. Die Anzeigeeinrichtung I kann aus einer Treiberschaltung 82 und einer akkustischen oder optischen Anzeige bestehen. Zum Beispiel kann mit der Treiberschaltung ein elektro/akkustischer Meßwertumformer 84 verbunden sein, etwa eines der elektrischen Mikroplättchen, das bereits oben in Verbindung mit dem Meßwertumformer beschrieben worden ist. Auf diese Weise wird immer dann, wenn eine der Telemetrie-Einrichtungen einen abnormen Reifenzustand meldet, ein akkustisches Signal erzeugt.

Sofern die Codiereinrichtung jeder Telemetrie-Einrichtung einen bestimmten Code aufweist, dann kann die Decodiereinrichtung H eine gleiche Anzahl von Decodierern aufweisen. Jeder Decodierer gibt eine der Treiberschaltungen 84, 86 oder 88 frei, Mit jeder Treiberschaltung ist eine optische Anzeigeeinrichtung verbunden, etwa eine Glühbirne 94,96 oder 98. Die Treiber-

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schaltungen 84,86 und 88 können ferner Halte- oder Verzögerungsschaltungen aufweisen, so daß die diesen Treiberschaltungen zugeordneten Glühbirnen fortlaufend leuchtend bleiben, obwohl die Hochfrequenzsignal-Empfangseinrichtung G das Signal über die erfaßten abnormen Reifenzustände lediglich intermittierend erhält. Weiterhin kann die Anzeigeeinrichtung sowohl akkustische wie optische Anzeigen aufweisen, etwa ein akkustisches Signal von relativ kurzer Dauer, wenn irgendein abnormer Zustand zum ersten Mal erfaßt wird, und ferner optische Anzeigen, welche sowohl den abnormen Zustand und dessen Quelle anzeigen.

Mit i'ig. 3 ist eine alternative Ausführungsform der Telemetrie-Einrichtung A dargestellt. In i'ig.3 sind der Ausführungsform nach i'ig. 2 entsprechende Teile mit gleichen, mit einem Strich versehenen Bezugsziffern gekennzeichnet. Der Zwischenspeicher nach i'ig. 3 empfängt die Impulse des Meßwertumformers C und führt diese einem Gleichrichter 30' zu, um die Impulse in Impulse einer einzigen Polarität umzuwandeln. Diese Impulse einer einzigen Polarität werden einer Ladungsspeichereinrichtung 32' zugeführt, zu der ein Ladungsspeicherkondensator 34·' und eine Schwellenwerterfassungseinrichtung 36* gehört. Mit Jedem Impuls aus dem Gleichrichter 30'wird das elektrische Potential erhöht. Sobald das Potential am Kondensator 34' einen vorgegebenen Schwellenpegel erreicht, wie dieser durch die Durchbruchspannung der Diode 38 festgelegt ist, wird der Kondensator 34' mit einer Zähleinrichtung 50' verbunden.

Nachdem der Schwellenpegel erreicht ist, dient die Ladungs-

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speichereinrichtung 32' als eine Energiequelle für die Zähleinrichtung.

Jeder Impuls aus dem Meßwertumformer wird auch einem Schmitt-Trigger 100 zugeführt. Wann immer der Meßwertumformerimpuls eine ausreichende Amplitude aufweist, erzeugt der Schmitt-Trigger 100 einen Ausgangsimpuls von feststehender Amplitude und Dauer. Der Ausgangsimpuls von dem Schmitt-Trigger 100 wird einem Zähler 102 zugeführt, welcher die Anzahl der Impulse vorgeschriebener Amplitude zählt, welche von dem Meßwertumformer erzeugt worden sind« Wenn die Ladungsspeichereinrichtung 32' den vorgegebenen Schwellenpegel erreicht hat, um die Zähleinrichtung 50' mit Energie zu versorgen, dann erhöht der Zähler 102 seinen Zählstand mit jedem Impuls aus dem Schmitt-Trigger 100. Sofern dieser Zähler einen vorgegebenen Wert seines Zählstandes erreicht hat, triggert er eine Festkörperschalteinrichtung 54-'· Die Schalteinrichtung 54-' weist einen Flip-Flop 104 und einen Transistor 106 auf.

Wenn die Festkörperschalteinrichtung 54-' getriggert wird, dann verbindet der Transistor 106 die Ladungsspeichereinrichtung 32' mit der Codiereinrichtung E, um diese freizugeben. Wenn der Transistor 106 die Codiereinrichtung E mit Energie versorgt, dann beginnt diese Codiereinrichtung das digital codierte Signal zu erzeugen. Der Ausgang der Codiereinrichtung E ist mit einer Eücksetzeinrichtung 56' verbunden. Zur Rücksetzeinrichtung gehört ein Zähler 110 zum Zählen

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der Rechteckimpulse aus der digitalen Codiereinrichtung E. Wenn der Zähler 110 einen vorgewählten Wert seines Zählstandes erreicht hat, dann setzt er den Zähler 102 und das Flip-Flop 104 zurück. Der vorgegebene Zählwert des Zählers 110 ist durch die Anzahl der Bits in jedem Decodiersignal festgelegt und durch die Häufigkeitsanzahl, mit der jedes Codiersignal ausgesendet wird. Sofern zum Beispiel ein 8-Bit-Signal 10-mal ausgesendet wir.d, dann hat die vorgegebene Anzahl den Wert 80. Der Rücksetzzähler 110 setzt wiederum das Flip-Flop 104 jedesmal dann zurück, wenn der Zähler 102 den vorgegebenen Zählwert erreicht hat.

Zusätzlich zur Freigabe der Codiereinrichtung E bewirkt der Transistor 106 auch die Freigabe der Sendeeinrichtung F. Zur Sendeeinrichtung F gehört eine Steuereinrichtung 60', welche das Freigabesignal aus dem Transistor 106 empfängt, und das Modulierungssignal aus der Codiereinrichtung E. Zur Steuereinrichtung 60' gehört ein Transistor 64¹, welcher den Hochfrequenzsignalgenerator 66' mit dem digital codierten Signal aus der Codiereinrichtung E steuert, um das digital modulierte Radio- bzw. Hochfrequenzsignal zu erzeugen.

Wenn ein Unterdruckzustand des Reifens erfaßt wird,dann stößt das mechanische Glied 12 bei jeder Achsumdrehung an der Innenfläche des Reifens am unteren Punkt an. Dies erzeugt wiederum eine Folge von Ausgangsimpulsen des piezoelektrischen Kristalls. Diese Meßwertumformerimpulse werden

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von dem Zwischenspeicher aufgenommen und zur Aufladung der Ladungsspeichereinrichtung 52' benutzt. Wenn die Ladungsspeichereinrichtung 32' einen vorgegebenen Potentialpegel erreicht, dann wird den Zählern 102 und 110, sowie dem Flip-Flop 104 Energie zugeführt. Zusätzliche Impulse aus dem Meßwertumformer setzen die Aufladung der Ladungsspeichereinrichtung fort und erhöhen den Zählstand des Zählers 102. Nachdem ein vorgegebener Zählstand erreicht ist, liefert die Festkörperschalteinrichtung 5^' ein Freigabesignal und setzt den Zähler 110 zurück. Das Freigabesignal wird der Codiereinrichtung E und der Sendeeinrichtung F zugeführt. Nach der Freigabe beginnt die Codiereinrichtung E mit der Erzeugung einer Folge von Digitalimpulsen, um das codierte Signal zu liefern, das zur Modulierung der hochfrequenten Trägerfrequenz benutzt wird. Die Digitalimpulse aus der Codiereinrichtung E werden von dem Rücksetzzähler 110 gezählt,bis dieser einen vorgegebenen Zählstand erreicht hat. Anschließend werden die Zähler 102 und das Flip-Flop 104-zurückgesetzt. Dies macht wiederum den Transistor 106 nichtleitend, was die Tätigkeit der Codiereinrichtung E und der Sendeeinrichtung F anhält. Der Zähler 102 beginnt wiederum mit der Zählung der Impulse aus der Transistoreinrichtung C, und der Zyklus wird wiederholt.

Die Erfindung ist mit Bezugnahme auf die bevorzugte Ausführungsform beschrieben worden. Ersichtlich können von

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Fachleuten Modifizierungen und Abänderungen durchgeführt werden. Es ist beabsichtigt, alle diese Modifizierungen und Abänderungen zu erfassen, soweit sie sich unter den Umfang der dazugehörigen Patentansprüche oder deren Äquivalente gemäß der Erfindung subsummieren lassen.

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^v' 3018333

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Rolling Meadows, Illinois 60008,
U. S. A.

Digital codiertes Anzeigesystem für abnorme Reifenzustände

Zusammenfassung:

Gegenstand der Erfindung ist ein abnorme Reifenzustände meldendes Anzeigesystem, das eine an jeder Kraftfahrzeugachse befestigte Telemetrie-Einheit und einen zentralen Empfänger aufweist. Zu jeder Telemetrie-Einheit gehört ein piezoelektrischer Meßwertumformer, welcher bei jeder Achsumdrehung verformt wird, wenn das Reifenprofil zu niedrig ist. Die Verformung des Meßwertumformers erzeugt einen elektrischen Impuls. Die Meßwertumformerimpulse werden von einem Zwischenspeicher solange gespeichert,

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bis ein vorgegebener Zustand erreicht ist, etwa eine bestimmte Menge gespeicherter Ladung, die einen Schwellenpegel erreicht. Wenn der vorgegebene Zustand erreicht ist, erzeugt der Zwischenspeicher ein Freigabesignal. Das i'reigabesignal läßt einen digitalen Codierer ein digital codiertes Signal erzeugen. Ein Sender.moduliert eine Trägerfrequenz mit dem digital codierten Signal, um digital modulierte drahtlos ausgesendete Hochfrequenzsignale zu erzeugen. Der zentrale Empfänger empfängt die digital modulierten Signale aus jeder Telemetrie-Einheit und erzeugt Anzeigen für das Auftreten des abnormen Reifenzustandes an einer oder mehreren Achsen.

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Claims

PATENTANWÄLTE

TISCHER ■ KERN & BREHM

Albert-Rosshaupter-Stras3e 65 D 8000 München 70 Telefon (089) 7f>0i>520 Telex 05-212284 palsd Telegramme Kernpatent München

GOULD INC. 28. April 1980

10 Gould Center, GD - 26

Rolling Meadows, Illinois 60008
U. S. A.

Digital codiertes Anzeigesystem für abnorme Reifenzustände

Patentansprüche:

) 1.J Ein abnorme Reifenzustände meldendes Anzeigesystem, gekennzeichnet durch

einen Meßwertumformer zur Ermittlung eines abnormen Reifenzustandes und zur Erzeugung elektrischer Impulse auf den ermittelten abnormen Zustand hin;

einen mit dem Meßwertumformer verknüpften Zwischenspeicher, der von diesem die elektrischen Meßwertumformerimpulse erhält und wenigstens solange speichert, bis ein vorgegebener Zustand erreicht ist;

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BAD ORIGINAL

eine digitale Codiereinrichtung zur Erzeugung eines vorgewählten Digitalcodes, welche mit dem Zwischenspeicher verknüpft ist, um den vorgewählten Digitalcode zumindest dann zu erzeugen, wenn der vorgegebene Zustand erreicht ist; eine Sendeeinrichtung für ein Hochfrequenzsignal, welche eine Einrichtung zur Erzeugung einer Trägerfrequenz aufweist und mit der digitalen Codiereinrichtung verknüpft ist, um den vorgewählten Digitalcode zur Modulierung der TrägerJrequenz mit diesem Digitalcode zu empfangen, so daß die Sendeeinrichtung ein digital moduliertes Hochfrequenzsignal aussendet; und

eine Empfangseinrichtung zum Empfang des Hochfrequenzsignals, welche den vorgewählten Digitalcode erkennt und auf dieses Erkennen hin ein den abnormen Zustand meldendes Warnsignal erzeugt.
2. Anzeigesystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß

der vorgewählte Digitalcode eine Folge von Rechtecksignalen aufweist, wobei jedes Rechtecksignal die gleiche Amplitude und eine Breite einer Anzahl von Breiten aufweist, wobei die Breite des fiechtecksignals den Code trägt.
3. Anzeigesystem nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß

jedesKechtecksignal eine Betätigung der Einrichtung zur Erzeugung der Trägerfrequenz für eine der Rechtecksignal-

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"breite entsprechende Zeitspanne auslöst.
4. Anzeigesystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß

der Zwischenspeicher ein Freigabesignal erzeugt, wenn der vorgegebene Zustand erreicht ist', und die Sendeeinrichtung weiterhin eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Trägerfrequenzerzeugungseinrichtung aufweist, welche Steuereinrichtung mit dem Zwischenspeicher verknüpft ist, um das Freigabesignal zu empfangen; und welche Steuereinrichtung weiterhin mit der Digitalcodiereinrichtung verknüpft ist, um die Rechtecksiftnale zu empfangen;

die Steuereinrichtung während des Empfangs von sowohl dem Freigabesignal wie von einem der Rechtecksignale die 'Trägerfrequenzerzeugungseinrichtung betätigt, so daß das modulierte Hochfrequenzsignal periodische Sendungen der Trägerfrequenz aufweist, wobei Jede Sendung eine der Breite dieses Kechtecksignals entsprechende Zeitspanne dauert.
5. Anzeigesystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß

der Digitalcode ein binärer Code ist; einige der Rechtecki;i(-;riale eine erste Breite haben, welche dem Binärwert "1" entspricht; und andere Kechteckai^nale eine zweite Breite haben, welche dem Binärwert "0" entspricht.

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6. Anzeigesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß

der Zwischenspeicher auf das Erreichen des vorgegebenen Zustandes hin ein Freigabesignal erzeugt; und zur Sendeeinrichtung eine Steuereinrichtung gehört, welche den Durchgang des Digitalcodes aus der digitalen Codiereinrichtung zu der Trägerfrequenzerzeugungseinrichtung steuert; und

diese Steuereinrichtung von diesem Freigabesignal freigegeben wird.
7. Ein abnorme Reifenzustände meldendes Anzeigesystem gekennzeichnet durch

eine Anzahl Telemetrie-Einrichtungen, von denen Jede zur Befestigung benachbart zu einem Reifen eines Kraftfahrzeugs konzipiert ist, um den Reifenzustand zu erfassen und ein digital moduliertes Hochfrequenzsignal zu senden, wenn ein abnormer Reifenzustand erfaßt wird; und eine Empfangseinrichtung für das digital modulierte Hochfrequenzsignal aus Jeder Telemetrie-Einheit, welche den abnormen Reifenzustand anzeigt.
8. Anzeigesystem nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß

das digital modulierte Hochfrequenzsignal Jeder Telemetrie-Einrichtung mit einem bestimmten Digitalcode moduliert ist; eine Erkennungseinrichtung zum Erkennen des bestimmten Codes

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jeder Telemetrie-Einheit vorhanden ist; und die Anzeigeeinrichtung weiterhin anzeigt, welche Telemetrie-Einheit den abnormen Zustand erfaßt hat.
9· Anzeigesystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß
jede Telemetrie-iiinrichtung aufweist:

einen Meßwertumformer zur Erzeugung elektrischer Impulse bei der Rotation des Reifens auf den erfaßten abnormen Reifenzustand hin;

einen Zwischenspeicher zur Speicherung der Meßwertumformerimpulse und zur Erzeugung eines Freigabesignals, wenn die gespeicherten Impulse einen vorgegebenen Pegel erreicht haben;

eine digitale Codiereinrichtung zur Erzeugung eines digital codierten Signals; und

eine Sendeeinrichtung für ein moduliertes Hochfrequenzsignal, welche mit der digitalen Codiereinrichtung verknüpft ist, um ausgewählt eine hochfrequente Trägerfrequenz mit dem digital codierten Signal zu modulieren, wobei zumindest eine der digitalen Codiereinrichtungen und die Sendeeinrichtung mit dem Zwischenspeicher verknüpft sind, um das Freigabesignal zu empfangen, welches Freigabesignal seinerseits das Senden des digital modulierten Hochfrequenzsignals freigibt.
10. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß

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das digital codierte Signal aus einer Folge von Rechtecksignalen besteht, wobei jedes Rechtecksignal die Sendeeinrichtung veranlaßt, die Trägerfrequenz zu erzeugen, so daß das digital modulierte Hochfrequenzsignal aus einer Folge von Sendungen der Trägerfrequenz besteht.
11. Anzeigesystem nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß

die Empfangseinrichtung aufweist:

Hochfrequenzsignal-Empfangseinrichtung zum Empfang des Hochfrequenzsignals aus den Telemetrie-Einrichtungen; Decodiereinrichtungen zum Erkennen des digital codierten Signals aus jeder digitalen Codiereinrichtung, welche Decodiereinrichtungen mit der Hochfrequenzsignal-Empfangseinrichtung verknüpft sind; und

eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen des abnormen Reifenzustandes, welche mit den Decodiereinrichtungen verknüpft ist und auf die Decodiereinrichtungen anspricht, welche das digital codierte Signal erkennen.
12. Anzeigesystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß

die digitalen Codiereinrichtungen in jeder Telemetrie-Einrichtung ein digital codiertes Signal erzeugen, das einen bestimmten Digitalcode aufweist;

die Decodiereinrichtung jeden bestimmten Digitalcode erkennt;

die Anzeigeeinrichtung weiterhin anzeigt, welche Telemetrie-Einrichtung den abnormen Reifenzustand erfaßt hat.

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