DE3148552A1 - "vorrichtung zur meldung einer uebertemperatur an einem waehrend der fahrt rotierenden teil eines kraftfahrzeuges" - Google Patents
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Description
Vorrichtung zur Meldung einer übertemperatur an einem während
der Fahrt rotierenden Teil eines Kraftfahrzeuges.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Meldung der
Überschreitung einer bestimmten Temperatürschwelle an einem
während der Fahrt rotierenden Teil eines Kraftfahrzeuges.
Im praktischen Anwendungsfall dient diese Vorrichtung zur
überwachung der Temperatur der Gummireifen und/oder der
Radbremsen von Kraftfahrzeugen.
Bekanntlich erhitzen sich die Fahrzeugreifen während der Fahrt infolge der zwischen diesen und der Strsssendecke
durch das Abrollen der R&der erzeugten Reibung. Bei norme len F8hrbedinKungen verbleibt diese Erhitzung innerhalb
zulässiger Grenzen, insbesondere wenn der Reifendruck im vorgeschriebenen Wertbereich gehelten wird.
Wenn hingegen durch zu niederen Reifendruck (z.B. infolge mangelhafter Funktion des Rückschlagventils, eines Dichtungsmangels
durch kleine Reifenschäden oder Verschleiss des Schlauches u.dgl.) oder durch von aussen einwirkende
Hitze (z.B. infolge Überhitzung der Radbremsen, langer Ein wirkung der Sonnenstrahlen, usw.), sich die Fahrzeugreifen
übermässig erhitzen, so kann dies ein "Losleimen" der Lauf
decke der Reifen verursachen, was offenbar eine äusserst schwere Gefahr darstellt.
Im ellgemeinen beträgt die bei der Reifenherstellung engewendte
Vulkanisiertemperatur etwa 140 - 155 CC, während
im Fahrbetrieb eine Überschreitung von 125 0C als gefährlich
beurteilt wird.
Ein ähnliches Problem, das eine überwachung der Temperatur
erfordert, betrifft die Radbremsen, die bei längerem Ab-
tl
bremsen zur überhitzung neigen. Im allgemeinen werden em
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Reibmaterial Tempersturen bis zu 250 0C und für sehr kurze
Zeitspannen bis zu 500 - 550 0C als zulässig angesehen.
ti
In dieser Hinsicht kenn eine Überhitzung zweierlei G-efahren
mit sich bringen: zum einen nimmt mit steinender Temperatur die Bremswirkung bis zum völligen Ausfallen der Bremsen 8b,
so dass d8s Fahrzeug nicht mehr verzögert oder angehalten
werden kann und so schwerster Gefahr ausgesetzt ist, und zum anderen wird die durch die Bremsen hervorsrerufene Hitze
auf die jeweils in derer N8he angeordneten Reifen übertragen.
Im ersten wie such im zweiten geschilderten Fall ist es nötig,
während der Fahrt die Temperatur solch rotierender Tei
Ie zu überwachen, indem in bequemer Lage für den Fahrer eine optische und/oder akustische Anzeige zur Meldung des
Gefshrenzustsndes bzw. zur Auslösung eines Al8rmsignsls
übertragen wird..
Aufgabe der Erfindung ist es demnach, eine Vorrichtung zur
Il
Meldung derartiger Ubertemperstüren anzugeben.
Erfindungsgemäss umfasst diese Vorrichtung einen oder mehre-
Il
re Temperaturfühler, die mit einem übertragungsmittel verbun
den sind, das mit dem zu überwachenden Teil rotiert und dazu geeignet ist, eine Alarmvorrichtung in Betrieb zu setzen.
Der Temperaturfühler kann hierbei als nsssives Oreen ausgebildet
sein, z.B. als Bimetallschelter oder als Maenetsch8l
ter, der bei {ft)erschreitung der Curie-Temperetur die Magnet
kreft verliert, o.dgl.
Der Zustend des Tempersturfühlers kenn durch eine geeignete
Megnetwellenvorrichtung, z.B. einen kleinen Funksender, über trsgen werden. Die dszu benötigte Leistung ist äusserst
-ir- ·
klein, da die erforderliche sendereichweite nicht mehr els
etwa zehn Meter zu betreffen hst.
ti
Grundsätzlich kenn riabei jedes beliebige Ubertragungs- bzw.
Sendeverf8hren und Jede beliebige Frequenz (unter Beachtung der international zugewiesenen Frequenzen) zur Anwendung
gelangen.
Bei der Herstellung sind die besonderen Betriebsbedingungen und zwar die mechanischen Beanspruchungen aus der Drehung
des l'eiles (Reifen oder Bremse), en dem der Sender montiert
ist, sowie die thermischen Beanspruchungen zu berücksichtigen. Diese Probleme sind scheltungsmässig, technologisch
und mechanisch zu lösen.
Schaltunesmässig gesehen ist eine äusserst einfache, zuverlässige,
r8umsperende, sowie Verbrauchs- und kostenmässig günstige Schaltung erforderlich.
In diesem Zuseminenheng ist es zweckmässig, eine einzige Frequenz
zu erzeugen: so wird die Information nur durch d8s Vorhandensein oder Fehlen dieser Frequenz gebildet.
Die Zweckmässigkeit, den anormalen Zustand als Vorhandensein
einer Frequenz zu tibertragen, ist auch durch die Einsparung der Batterieleistung gerechtfertigt, da 8uf diese Weise die
Batterie nur bei der Meldung eines solchen Zust8ndes in Anspruch genommen wird.
Die Frequenz kann durch einen Oszillator der gleichend38uart
der zur Erzeugung der !Trägerfrequenz für herkömmliche Rund- funksender verwendeten Oszilletoren erzeugt werden.
Bei einer derart einfachen Schaltung ist aber eine gute Stabilität
der Frequenz sicherzustellen, demit auch: der en sich
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komplizierte Aufbau des Funkempfängers auf ein Kindestmass
reduziert und die. Gefahr des Nichtempfsnes einer Ubertrsgung
infolge mangelhafter Abstimmung zwischen Sender und Empfänger vermieden werden kann.
Aus eben diesen Gründen soll die Frequenz erzeugt werden können, ohne dass man hierzu einen störungsanfölligen und
teueren Quarzoszillator verwenden muss.
Eine gute Stabilität ist erreichbar durch eine Dickfilm-Hybridschaltung,
die ausser einer ausserordentlicnen mechanischen
Festigkeit auch eine gute Wärmeverteilung zwischen den Bauelementen, eine funktionsKerecnte Einstellung dieser
Bauelemente und dadurch eine einwandfreie Zentrierung der erzeugten Frequenz gewährleistet.
Sch8ltungsmössig ist es ausserdem zweckmässig, die erzeugte
Frequenz in gesteuerter Weise in einem bestimmten Bereich um den Abstimmwert schwanken zu lassen. Dadurch v/erden
zweierlei Vorteile erreicht; zum einen wird der Empfän
ger mit Sicherheit auf einen innerhalb der gesteuerten Fre quenzschwankung liegenden Wert abgestimmt sein, wodurch
ein Ausbleiben des Empfanges vermieden wird, und zum zweiten wird des empfangene Signal pulsierenden Cherakter aufweisen
und daher durch seine Regelmässigkeit euch bei evtl. vorhandenen Störungen vom Fahrer leicht erkennbsr sein.
Um diese Frequenzschwankung zu erzielen genügt es, dem
Oszillator einen Rampengenerator bzw» einen Kippspsnnungs
generator zuzuordnen.
In Anbetrecht der Einbeuverhöltnisse wird man suf eine her'
kömmliche Antenne verzichten müssen.
Tom mechanischen Standpunkt sus Resehen, ist die nötige Zu
verllssigkeit susser durch die erwähnte Hybridschaltung in
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DicVfilmausführung dadurch erreichbar, d8ss msn die Senderscheltung
zusammen mit ihrer Batterie in ein Kunstharzbett einleeert.
Diese Einlagerung oder Einkapselung erfolgt zweckmässig in zwei verschiedene H8rzbetten und zwar in ein inneres silikonhaltiges
Harzbett mit Dämpfungswirkung und in ein äusseres fluorkohlenstoffheltiges Harzbett von besonders wirksemer
festigkeit gegen Stösse und Witterungseinflüsse.
Werden Batterie und Sender eis einstücktiger Block ausgeführt,
so erhält men höchste Sicherheit für die elektrischen Kontakte,
die auf diese Weise den Witterungseinfltissen wie auch Missgriffen oder Mont8gefehlern entzogen sind.
I!
Bei einer abgewandelten Ausführungsform kenn die übertragung
durch gegenseitige Induktion zwischen einer am Fahrzeug stationären Primärwicklung und einer am rotierenden Teil angeordneten
Sekundärwicklung durchgeführt werden, wobei die Sekundärwicklung derart angeordnet ist, dass, sie bei ,leder Umdrehung
des rotierenden Teiles für eine kurze Zeitspenne an der Primärwicklung vorbeiläuft.
Weitere Merkmele und Vorteile ergeben sich aus der nachstehenden
näheren Beschreibung des Erfindungsgegenstandes anhand der
■beiliegenden Zeichnung. Darin zeigen:
Fig. 1 einen schemstischen Axialschnitt durch ein Fahrzeugrad,
d8s mit der erfindungsgemässen Vorrichtung ausgerüstet
ist, . .
Fig. 2 das Blockschaltbild der Vorrichtung,
Fig. 3 das Schaltbild des Oszillators,
Fig. 4 das Schaltbild des Kippsp8nnungsgenerators,
3U8552
Fig. 5 das Blockschaltbild der Vorrichtung gemöss einer
durch gegenseitige Induktion arbeitenden Abwandlung:
, und
Fig. 6 eine bevorzugte Ausführungsform dieser Abwandlung.
Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 den Gummireifen 1 und die
Bremstrommel 2 eines Fahrzeugrades, wobei ein Temperaturfühler 3 en der Bremstrommel und ein oder mehrere Temperaturfühler
4- am Gummireifen angebracht, sind.
In Pig. 2 ist ein grundsatzliches Blockscheltbild der Vor
richtung dargestellt. Die Vorrichtung besteht demnach aus
einem Temperaturfühler Ra, der mit einem Sender Ti galvanisch verbunden ist; der Ausgang des Senders ist seinerseits
über Funkwellen mit einem Empfänger Ri verbunden und diesem ist eine optische und/oder akustische Al8rmvor
richtung G zugeordnet.
Fig. 3 zeigt das Blockschaltbild des Schwingkreises, worin die em Kollektor eines PNP-Transistors 5 engeschlosse
ne Schaltung LgCr7 an eine Speiseleitung 8 angelegt ist.
Die Basis des Transistors 5 liegt an einem zwischen der
Speiseleitung 8 und der Masse 11 geschalteten Teiler 9,10. Ein Kondensator 12 mit Filterfunktion ist zum Teilerwiderstand
10 parallel geschaltet.
Der Emitter des Transistors 5 liegt über einen Widerstand
13 und einen damit parallel geschalteten Kondensator 14
an Masse und ist mit einer als Antenne wirkenden Drosselspule 15 gekoppelt. Ein Kondensator 16 verbindet den Kollektorkondensator
7 mit dem Emitterkondensetor 14-.
Der in Fig. 3 dargestellte Oszillator funktioniert wie folgt
AO -JZ-
Sobaid der Kreis zwischen der Speiseleitung; 8 und der Messe
11 geschlossen ist, wird über die Leitung 8 der Kondensator 7 aufgeladen bis der Transistor 5 gesperrt wird; dadurch
erfolgt die Entladung des Kondensators und der Zyklus beginnt von neuem.
Die Drossel 6 mit dem Kondensator 7 bestimmt die Frequenz der Schwingung.
Schalter 17» 18 und eventuell weitere mit diesen parallel
liegende Schalter stellen den Temperaturfühler d8r. Wenn
es sich un einen Bimetallfühler handelt, so stellt dieser
einen Schalter dar, der offen ist, solange die Temperatur unterhalb eines vorbestimmten Schwellwertes liegt, und stellt
einen Schalter dar, der geschlossen ist, sobald dieser Schwellwert überschritten wird. Daher steht der Oszillator
ausser betrieb, solange die Temperatur an den überwachten
Stellen unterhalb des vorbestimmten Schwellwertes lieet,
und tritt in Betrieb, d.h. überträgt oder sendet, sobald dieser ScLwellwert überschritten wird.
Wenn mehrere parallel liegende Schalter 17, 18 ... vorgesehen
sind, erfolgt die Inbetriebsetzung sobald einer davon geschlossen wird.
Parallel zur Speiseleitung 8 befindet sich eine Diode 28 mit
Schutzwiderstend 29. Diese Diode leuchtet mit der Inbetriebsetzung
des Oszilletors auf.
Der beschriebene Kreis erzeugt durch Einstellen der Kapazität 7 eine einzige gesteuerte Frequenz. Aus den bereits auf
geführten Gründen ist es zweckmässig, nur eine, zyklisch zwischen zwei nahe gelegenen Grenzwerten veränderliche Frequenz
zu erzeugen. Hierzu dient die in Fie. 4· dargestellte
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Schaltung, welche die Basis des Transistors 5 umpolt und demzufolge den Umsch8ltzeitpunkt des Transistors sowie
die Frequenz der erzeugten Welle verändert.
Der in Fig. 4 dargestellte PNP-Transistor 19, dessen KoI
lektor über den Widerstand 20 an die Speiseleitung 8 angeschlossen ist, liegt über einen Kondensator 21 in 11 an
Messe, der Emitter dieses Transistors 19 ist mit der Basis des NPN-Transistors 22 und über einen Kondensator 23
mit der Messe verbunden; seine Basis liest hingegen am Kollektor des Transistors 22, über einen Widerstand 24 an
der Speiseleitung und über die Reihe C 25 an der B8sis
des Transistors 5«Ein Widerstand 27 lest den Kollektor des Transistors 22 an Masse.
Die Funktionsweise ist wie folgt: Der Transistor 19 arbei
tet als Oszillator und der Transistor 22 als Schalter zum
Kurzschliessen der vom Oszillator erzeugten Spannung beim Abklingen derselben.
Diese Baugruppe kann praktisch durch eine integrierte Schaltung mit gleichwertiger Funktion ersetzt werden.
Derartige Schaltungen sind im Handel unter der Kurzbezeich
nung NE 555 erhSltlich.
Das EmpfengsgerSt kann ein handelsüblicher FM-Empfänger
sein? an den Ausgang des HF-Kreises wird eine Gleichrichterdiode zum Einschalten einer Anzeigelampe und/oder zum
Auslösen eines ekustischen Alarms angebracht.
Werden mehr eis eine Stelle tiberwacht, so ergibt sich das
Problem der Feststellung, welches R8d (bzw. welche Bremse)
übermässig erhitzt ist, da alle Transistoren mit derselben'
Frequenz arbeiten. Sobald der Oszillator in Betrieb
10
*"* -:- 3U855Z
steht, wird durch das Schliessen des Schelters 17, 18,
... die durch den Widerstand 29 ebgesicherte Leuchtdiode
28 eingeschaltet. Durch des Alsrmsignsl aufmerkssm gemacht,
stoppt der Wahrer das Farhzeug 8b und kontrolliert
die verschiedenen leuchtdioden der AnIeKe Um festzustellen,
welche davon brennt bzw. brennen.
Bei der abgewandelten Ausführungsform gemäss Fig. 5
6 umfasst die Vorrichtung wiederum einen Temperaturfühler Rs(S); gebildet ist dieser durch die Sekundärwicklung
eines Transformators, der mit einer Primärwicklung Ti(P)
gekoppelt ist. Die Primärwicklung Ti(P) aktiviert eine Mehrzahl von Alarmvorrichtungen Gl5 G2, G5, ··· G-n.
Genauere Einzelheiten ergeben sich aus FiR. 6. Die Vorrichtung
als Ganzes besteht aus drei Elementen. Das erste Element ist durch die Sekundärwicklung 30 eines an einen
ödere mehreren Schaltern 17, 18 angeschlossenen Trensfor
mators gebildet. Dieses erste Element ist em rotierenden
Teil, der überwacht werden soll, montiert und läuft bei .ieder Drehung an einer Sekundärwicklung L31 vorbei, die
dem zweiten Element engehört und en einem Ende von einem
¥echselstrom<yener8tor 32 gespeist und am anderen Ende
mit einem Widerstand 53 verbunden ist. Der Kreis des Generators
32 umfasst einen Photokoppler 34, dessen Empfän
gerteil auf der Emitterseite mit der Basis des NPN-Transistors
35 und 8uf der Kollektorseite mit dem Kollektor des Transistors 35 verbunden ist. Der Kollektor dieses
Transistors liegt über den Widerstand 37 sn der Speiseleitung
36, während sein Emitter über den Widerstand 39 mit der Basis des Transistors 38 verbunden ist. Die Besis
des Transistors 38 liegt über den Widerstand 41 und der
Emitter desselben direkt en Messe 40, während sein Kollek
11
-JdT-
tor über den Widerstand 42 mit der Speiseleitung: 36 und
direkt mit dem Ausgsng 43 verbunden ist.
Die Vorrichtung arbeitet wie folgt: Des Schliessen der
Schalter 17, 18 bewirkt im Primörkreis Stromönderungen,
die vom Photokoppler J4 euf den Kreis des Transistors
35 (current loop) übertragen werden.
Am Ausgang 43 steht kein Signal an, solange die Schelter
17s 18 offen sind; beim Schliessen derselben wird ein
Prequenzsignal erzeugt, das proportional zur Drehzahl
des rotierenden Teiles ist und zur Auslösung des Alerms benutzt wird.
Die Funktion des Temperaturfühlers kann euch ein kleiner Meinet übernehmen, der eine Eisenzunge anzieht und demit
einen Kreis offen holt, bzw. dieselbe nicht mehr anzieht, sobald seine Temperatur den Curie-Punkt überschreitet.
Die Erfindung ist vorausgehend en zwei bevorzugten Ausftihrunssbeispielen
unter Andeutung en einige Varianten beschrieben und zeichnerisch dargestellt; es versteht
sich jedoch, d8ss weitere Varianten und Änderungen innerhalb des Erfindungsgedenkens möglich sind und unter den
beanspruchten Schutz fellen.
Claims (14)
- 3U8552G/2249PatentansprüchetiVorrichtung zur Meldung einer Ubertemperatur 8n einem während der Fahrt rotierenden Teiles eines Kraftfahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, dess ein oder mehrere Temperaturfühler (3» 4-) mit einem Übertragungsmittel (Ra) verbunden sind, des mit dem zu überwachenden Teil rotiert und eine am Fahrzeug stationäre optische und/ oder akustische Alarmvorrichtung (G) in Betrieb setzt.
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, de lurch gekennzeichnet, dass dieses rotierende Übertragungsmittel durch einen am rotierenden Teil des -Fahrzeugs angeordneter Punkoszillator gebildet ist und die Alarmvorrichtung durch einen Funkempfänger ausgelöst wird.
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses rotierende Übertragungsmittel durch, die Se kundärwicklung eines Transformators (Re(S)) mit feststehender Primärwicklung (Ti(P)) gebildet ist, wobei diese Sekundärwicklung bei Jeder Umdrehung des rotieren den Teiles für kurze Zeit en der Primärwicklung vorbeiläuft.
- 4-„ Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Punkoszillator eis überaktiver Generator gemäss der Hybridtechnik mit Keramikträger und Dickfilm mit zum Teil diskreten und zum Teil integrierten Schaltungselementen susgebildet ist.
- 5« Vorrichtung nech Anspruch 1, 2 und 4, dedurch gekennzeichnet, dass dieses Punktibertragungsmittel einschliess lieh einer kleinen Speisebetterie in ein ersten silikonhaltiges Herzbett und in ein zweites fluorkohlenstoff-3U8haltiges Herzbett eingelagert ist.
- 6. Vorrichtung nech Anspruch 1, 2, 4 und 5» dadurch gekennzeichnet, dass dieses Eunkübertragungsmittel eine einzige Trägerwelle erzeugt.
- 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass für dieses Ubertragunsgmittel keine herkömmliche Antenne vorgesehen ist, sondern die Punktion der Antenne von der Drosselspule des Oszillators übernommen wird.
- 8. Vorrichtung nech Anspruch .7, dadurch gekennzeich-^ tinet, dess dieses Ubertreeungsmittel einen Transistor (5) sIs Oszillator umfasst, wobei en der Basis des Transistors eine Kippspannung anliegt, die dieselbe umpolt und die Frequenz zyklisch zwischen zwei naheliegenden Grenzwerten verändert.
- 9· Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dess die Primärwicklung (31) des Trensforme-.tors von einem Wechselstromgenerator (32) gespeist wird, wobei ein in dessen Kreis vorgesehener Photokoppler (34) die durch das Vorbeileufen der Sekundär wicklung en der Primärwicklung induzierten Stromänderungen auf den Ausgang des Kreises überträgt.
- 10. Vorrichtung nech Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturfühler ein als Schalter in den Alerm-eeneretorkreis gescheitetes Bimetall ist..
- 11. Vorrichtung nech Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dess der Tempereturfühler ein Megnet ist, der bei jedem Durchgang durch den Curie-Punkt den Zustand14 '3K8552ändert (und einen Schalter betätigt).
- 12. Vorrichtung nach einem oder mehr der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Meldekreis eine oder mehrere Leuchtdioden (28) vorgesehen
- I!
- sind und der Brennzustand dieser Dioden die die Über schreitung der Temperetürschwelle meldende uruppe anzeigt.
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