TYRE PRESSURE MONITORING DEVICE

Abstract: 1. A tyre pressure monitoring device for road vehicles (1) having a transmitter (5a, 5b) arranged on the wheel and/or axle (3, 4) for radiation of a signal dependent upon the tyre pressure from the transmitter (5a, 5b) arranged on the wheel to a receiver (11) on the vehicle frame or the like, the radiation being modulated in dependence upon the tyre pressure, characterised in that the transmitting device (5a, 5b, 17) is equipped with an infra-red source (10), in particular an infra-red luminescent diode, and during travel constantly emits signals to indicate any pressure drop in one or more tyres by modifying the signal content and/or interrupting the signal emission, for which purpose the infra-red source (10) is fixed at a location of the wheel in little danger of pollution, such as inside the rim or at a point of high peripheral speed, and that the receiver (11) on the vehicle frame is protected against pollution in that the input diaphragm for the infra-red radiation is protected against penetration of contamination.

Description: Einrichtung zur ReifendruckUberwachung Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Reifendruck Überwachung mit einem Sender an der Achse des Kraftfahrzeuges fÜr die drahtlose Übertragung eines vom Reifendruck abhängigen Signales auf einen Empfänger am Fahrzeugrahmen. Derartige Einrichtungen sind bekannt. Die bekannten Einrichtungen benutzen in der Regel Hochfrequenzsender, die von einem Reifendruckfühler gesteuert werden und auf einen im Fahrzeug angebrachten Empfänger wirken, der eine Anzeige am Armaturenbrett auslöst sobald ein unzulässiger Druckabfall eintritt. Die bekannten Einrichtungen mit drahtloser Hochfrequenzübertragung haben den Nachteil, dass nur sehr geringe Hochfrequenzenergien benutzt werden dürfen, so dass die Hochfrequenzenergie von in der Nachbarschaft befindlichen Störern wie z.B. Zündstörungen anderer Fahrzeuge, elektrische Bahnen und dergl. die Funk tionsweise stark beeinträchtigen können. Auch können durch starke elektrische Entladungen Sender und Empfänger zerstört werden. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass sich mit Infrarotübertragung eine drahtlose Verbindung herstellen lässt, die auch bei geringer Sendeenergie nicht störungsanfällig ist, und durch andere Nachrichtenübertragungen und Zündstörungen nicht gestört werden kann, bzw. diese selbst auch nicht stört. Ea wurde gefunden, dass die Infrarotübertragung auch in einem weiten Raumwinkel möglich ist und durch Verschmutzung nur in sehr geringem Masse gestört wird. Durch ein sich selbst Uberwachendes System wird der. Fahrer auf die gegebenenfalls notwendige Reinigung hingewiesen, die dann auch gleichzeitig bei den Rückleuchten des Fahrzeuges erforderlich wird. Die Einrichtung nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Sendeeinrichtung mit einer Infrarotquelle insbesondere Infrarotleuchtdiode ausgestattet ist, und dass. dar Sender ein vom Druck eines oder mehrerer Reifen abhängiges moduliertes Signal abgibt. Die Erfindung und weitere Einzelheiten sind nachstehend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen mit der erfindungsgemässen Einrichtung aus gestatteten Lastkraftwagen Fig, in schematischer Weise die Übertragung vom und 2b Sender auf den Empfänger bei Doppel- und Ein fachbereifung Fig. 3 zeigt schematisch in vereinfachter Weise den Sender Fig. 4 zeigt in vereinfachter Darstellung die Strom versorgung und Ansteuerung des Senders. Fig. 5 zeigt die Abschalteinrichtung zur Abschaltung des Senders bei Stillstand des Fahrzeuges Fig. 6 zeigt die auf den Radnaben anzubringenden Drtlckfühler mit dem Sender- und Batteriegehäu se. Fig. 7 zeigt als Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Anzeigeeinrichtung für das Armaturenbrett eines Lastzuges sowie schematisch die daran anzuschliessenden Empfänger. In Fig. 1 ist ein Lastwagen 1 dargestellt, an dessen Armaturenbrett eine Überwachungseinrichtung 2 für den Reifendruck angebracht ist. Diese wird später näher beschrieben. An den Radnaben 3, 4 bzw. den dort angebrachten Lagerdeckeln oder dergl. sind die Sendeeinrichtungen 5a und 5b für die Uberwachungssignale angebracht. Mit 5a ist eine Sendeeinrichtung für Doppelbereifung,mit 5b eine Sendeeinrichtung für Einfachbereifung bezeichnet. In Fig. 2a ist schematisch die Uberwachungsanordnung für ein doppelbereiftes Rad dargestellt. Die Sendeeinrichtung 5a, die später noch näher erläutert wird, besitzt Schlauchanschlüsse 6 zu den Ventilen 7 der Reifen 8. Die Einrichtung 5a besitzt Füllstutzen 9 zum Prüfen und Nachfüllen der Reifenluft, und ferner enthält die Einrichtung 5a den Sender, welcher die Über- wachungssignale mittels einer Infrarotsendequelle 10 an den Empfänger 11 sendet. Als Infrarotsendequelle, 10 dient zweckmässig eine Infrarothalbleiterdiode, wie sie für Fernsehempfängers Fernbedienungen handelsüblich ist. Der Empfänger 11 enthält eine infrarotempfindliche Fotodiode, deren Empfindlichkeit und Empfangsraumwinkel derart bemessen wird, dass7wohl die direkte Strahlung der Quelle 10 als auch die reflektierte Strahlung von den Fahrzeugteilen noch sicher empfangen wird. In Fig. 2b ist die Ubertragungsanordnung für Einfachbe- reifung dargestellt. Die Bezugszeichen von Fig. 2a sind. dort für gleiche Teile übernommen. Die Sendeeinrichtung für Einfachbereifung ist mit 5b bezeichnet. Alle übrigen. Teile entsprechen Fig. 2a. Anhand von Fig. 3 sei die Sendeanordnung näher erläutert Die Infrarotsendediode 10 wird über einen Verstärker 11 von dem UND-Gatter 12 aus dem Oszillator 13 impulsweise angesteuert. Der Impulsuntersetzer 14 bewirkt, dass nur in grösseren Zeitabständen, z.B. 30 Sekunden, ein Impuls an die Infrarotdiode 10 gesendet wird. Dies hat den Vorteil, dass der Energieverbrauch für den Verstärker 11 und die Diode 10 sehr gering gehalten wird, so dass die ganze Sendeanordnung aus einer kleinen Batterie betrieben werden kann. Dies wird näher später noch anhand von Fig. 4 erläutert. Die Anordnung kann so getroffen werden, dass bei Unterschreiten des zulässigen Luftdruckes die Betriebsspannung für den Oszillator unterbrochen wird, wie dies durch den Kontakt 15 angedeutet ist. Das von der Infrarotdiode ausgesendete Signal besteht also in einer Impulsfolge 16, die beispielsweise im Abstand von 20 Sekunden ausgesendet wird. Dabei sind die Impulse mit der Frequenz des Oszillators 13 selbst modu liert. Die Impulsfolge 16 dauert z.B. nur wenige Millisekunden. Anf diese Weise ist es möglich, für jede Achse bzw. Jedes Rad oder jeden Reifen eine eigene Kennung auszusenden. Anhand von Fig. 4 sei nachstehend die Stromversorgung des Senders in Verbindung mit der Signalisierung für jeden Reifen beschreiben. Die Infrarotsendediode ist in Fig. 4 wieder mit 10 bezeichnet. Der Sender 17 entspricht der Anordnung nach Fig. 3. Zur Feststellung eines defekten Reifens sind Kontakte ab 18a und 18b vorgesehen, deren Betätigung durch einen Luftdruckfühler den Informationsinhalt des Senders verändert, so dass aus der gesendeten Information erkennbar wird, welcher Reifen seinen zulässigen Luftdruck unterschritten hat Mit Hilfe der Kontakte 18a undw18b kann z.B. die Frequenz des Oszillators 13 in Fig. 3 geändert werden, oder es ist möglich, das Verhältnis des Impulsuntersetzers 14 in Fig. 3 umzuschalten. Da mehrere Möglichkeiten zur Veränderung des Informationsinhaltes bestehen, ist es möglich, nicht nur den Reifen, welcher Luft verliert anzuzeigen, sondern es ist auch möglich, Luftüberdruck oder andere Erscheinungen zusätzlich zu melden. Die Stromversorgung des Senders 17 erfolgt'über die Abschalteinrichtung 19-welche später anhand von Fig. 5 nocherläutert wird -.aus der Batterie 21. Die Batterie 21 kann als aufladbarer Akkumulator ausgebildet sein und von einer zusätzlichen# Energiequelle 20 Ladestrom erhalten. Auf die zusätzliche Energiequelle 20 wird später noch geson dert eingegangen. Der Kondensator 22, der als Elektrolytkondensator mit einer Kapazität von z.B. etwa 1000 F ausgebildet sein kann, dient als Energiespeicher zur kurzzeitigen Abgabe des für die Sendung einer Impulsreihe erforderlichen Speisestroms für den Sender 17. Die Batterie 21 sorgt über die Diode 26 zur Nachladung des Kondensators 22,.sofern nicht von der zusätzlichen Energiequelle 20 über die Diode 24 der Kondensator 22 nachgeladen werden kann. Die Widerstände 25 und 27 dienen als Strombegrenzungswiderstände. Die anhand von Fig. 4 be schriebene Anordnung ermöglicht also auch bei völlig entladener Batterie 21 eine Inbetriebnahme nach langer Stillstandszeit des Fahrzeuges, sobald aus der zusätzlichen Energiequelle der Kondensator 22 aufgeladen werden kann. Eine gewisse überschüssige Strommenge aus der Quelle 20 erlaubt dann bei längerem Betrieb das Nachladen der Batterie 21, so ¯dass während Betriebspausen die Batterie 21 eine Wirksamkeit des Systemes sicherstellt. Andererseits kann während des Betriebes selbst bei Defekt der Batterie 21 die Überwachung erhalten bleiben, sofern aus der zusätzlichen Stromquelle soviel Energie geliefert wird, dass der Kondensator 22 immer wieder nachgeladen werden kann. Die zusätzliche Energiequelle 20 kann aus einem Dréhtransformator bestehen, welcher aus demDcrdnetz des Fahrzeuges Wechselstrom, der später gleichgerichtet wird, auf das sich mit dem Rad mitdrehende Sendesystem überträgt. Ferner ist es möglich, mit Hilfe einer Solarzelle oder eines Stromerzeugers, der durch die Radumdrehungen Energie erzeugt,.die Batterie 21 nachzuladen. In Fig. 5 ist die in Fig. 4 mit 19 bezeichnete Abschalteinrichtung dargestellt. Diese Abschalteinrichtung hat die Aufgabe, zur Schonung der Batterie 21 die Stromzufuhr zum Sender 17 zu unterbrechen, damit bei längeren Be triebspausen die Batterie nicht unnötig belastet wird. Die Abschalteinrichtung 19 enthält eine Scbalttransistor 30, der durch. eine monostabile Kippschaltung 31 (Monoflop) mit grosser Zeitkonstante gesteuert wird. Das Zeitglied 34, 35 der monostabilen Kippschaltung 31 ist beispielsweise derart bemessen, dass nach Zuführung eines Triggerimpul- ses über den geschlossenen Schalter 32 der Transistor 30 für zehn Minuten durchlässig gesteuert bleibt, so dass kurze Haltepausen, beispielsweise an Ampeln mit Sicherheit überbrückt werden. Andererseits wird bei längeren Haltepausen die Stromversorgung zum Sender 17 unterbrochen, sofern nicht durch eine bewegliche Masse 33 zur Folge der Radumdrehung der#Kontakt 32 geschlossen wird und über das RC-Glied 36, 37 einen Trigg.erimpuls an die monostabile Kippschaltung 31 zur Ansteuerung des Schalttransistors 30 geliefert wird. Auf diese Weise ist si chergestellt, ¯dass die Reifendrucküberwachungseinrichtung bei kürzeren Aufenthalten, z.B. an einer Bahnschranke, Verkehrsampel oder dergl. weiterarbeitet. Nach einer gewissen Zeit, die von mehreren Minuten bis zu einer Stunde betragen kann, wird die Batterie selbsttätig abgeschaltet. Die selbsttätige Überwachung setzt jedoch bereits nach der ersten. Radumdrehung wieder ein, da durch die bewegliche Masse 33 ein.Triggerimpuls den Schalttransistor 30 durchlässig steuert. Es ist also möglich auch ohne die zusätzliche Energiequelle 20 mit Hilfe einer Trockenbatterie über längere Zeit die Uberwachungseinrichtung zu betreiben, da während längerer Stillstandszeiten mit Sicherheit eine Strombelastung unterdrückt wird. In Fig. 6 ist als Ausführungsbeispiel die an der Radnabe anzubringende Sendeanordnung dargestellt. Es handelt sich hier um eine Sendeeinrichtung'für Doppel- oder Zwillingsbereifung, wie sie in Fig. 1 mit 5a bezeichnet ist. Bei den verwendeten Bezugszeichen sind gleiche Zeichen für die gleichenTeile in den Fig. 1 und 2a vorgesehen. In Fig. 6 ist auf der Grundplatte 40 die an der Radnabe oder dem Radlagergehäuse befestigt sein kann, für Jeden Reifen ein Druckfühlergehäuse 45 angebracht, welches den Druckfühler 44, den Schlauchanschluss 46 zum Jeweiligen Rei fen und den Füllstutzen 9 zur Luftdruckkontrolle und Luftnachfüllung trägt. Ferner ist auf der Grundplatte 40 das Batteriegehäuse 41 angebracht, das zweckmässig leicht geöffnet werden kann, falls die Anordnung mit einer Trockenbatterie arbeiten soll, die von Zeit zu Zeit ausgetauscht werden muss. Zur Aufnahme des Senders dient das Sendergehäuse 42, an dem ein Anshluss für die Infrarotquelle 43 angeordnet ist. Die Infrarotquelle selbst ist mit 10 bezeichnet und wie in Fig. 2a dargestellt, zweckmässig auf der Innenseite der Felge unter dem Wagen angebracht, so dass sie auch bei rotierenden Rädern auf den Empfänger 11 (s. Fig. 2a) einwirken kann, der beispielsweise bei der Hinterachse am Differentialgehäuse befestigt werden kann. Die Anordnung gemäss der Erfindung hat den Vorteil, dass die Füllstutzen 9 zur Prüfung und NachfUllung der Luft leicht zugänglich sind, und dass sich der Sender zusammen mit seiner Batterie an leicht zugänglicher Stelle des Kraftfahrzeuges befindet. Zum Schutz gegen Beschädigung kann eine Schutzkappe aus Stahl vorgesehen werden, welche über der Grundplatte 40 und den darauf angeordneten Gehäusen angebracht ist. Zweckmässig wird die Anordnung derart getroffen, dass auch bei Abreissen eines Schlauches 6 das Ventil 7 am Reifen schliesst, so dass dadurch der Luftdruck nicht verloren gehen kann. Andererseits weist die Reifendrucküberwa- chungseinrichtung auf eine Beschädigung hin, da der Druckfühler 44 dabei einen Druckabfall meldet. In Fig. 7 ist schematisch ein Ausführungsbeispiel der Gesamteinrichtung dargestellt. Die Empfänger 11 sind über Leitungen 11a mit dem Kontrollgerät 50 im Führerstand des Fahrzeuges verbunden. Um die Verschmutzung der Eintrittspupille 11b, die nur wenige Millimeter Durchmesser hat zu vermeiden, können die Empfänger 11 mit einem Druckluftanschluss 11c versehen sein, der einen ständigen Luftstrom durch die Eintrittspupille 11b nach aussen gewährleistet. Das Kontrollgerät 50 enthält eine Leuchtanzeige 51 für den Alarmfall, die mit einem akustischen Signalgeber verbunden sein kann. Ferner sind für jeden Reifen weitere Signalanzeigelampen 52 vorgesehen. Die Anordnung hat beispielsweise folgende Wirkung: bei Inbetriebsetzen des Fahrzeuges leuchtet gegebenenfalls nach einer gewissen Verzögerungszeit die Warnanzeige 51 auf. Dadurch lässt sich das Funktionieren dieser Anzeigeeinrichtung kontrollieren. Nach einer weiteren Zeitverzögerung erlischt die Anzeige 51 und die Anzeigelampen 52 leuchten auf, um das ordnungsgemässe Funktionieren der Ubertragungseinrichtungen anzuzeigen. Bei Defekt eines Reifens verlischt die dem Jeweiligen Reifen zugeordnete. Anzeigeeinrichtung 52 und die Hauptkontrollanzeige 51 leuchtet auf. Dabei kann auch ein akustisches Alarmsignal ausgelöst werden. Die Auslösung des akustischen Alarmsignals wird zweckmässig durch eine weitere Verzögerungseinrichtung um einige Sekunden verzögert, damit bei Inbetriebsetzung die unnötige aku'stische Signalgabe vermieden wird und erst bei kritischen Zuständen eine Warnung erfolgen kann. 13 Patentansprüche Figuren

Claims: Patentanspruche 1. Einrichtung zur Reifendrucküberwachung bei Kraftfahr zeugen mit einem am Rad--und/oder der Achse angeordneten Sender für die drahtlose Übertragung eines vom Reifen druck abhängigen Signales auf einen Empfänger am Fahrzeugrahmen oder dergl., d a d u r c h g e k e n n z e i-c h n e t , dass die Sendeeinrichtung (5a,5b'17) mit einer Infrarotquelle (10) insbesondere Infratorleuchtdiode ausgestattet ist, und dass der Sender (5a,5b;17) ein vom Druck eines oder mehrerer Reifen abhängiges moduliertes Signal abgibt. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e T k e n n z e i c h n e t , dass die Sendeeinrichtung (5a,5b,17) ständig während des Fahrbetriebes Signale abgibt und den Druckabfall in einem Reifen durch Veränderung des Signalinhaltes und/oder Unterbrechung der Signalabgabe meldet. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zur Aufladung der Batterie .(21) des Senders (17) und/oder zur direkten Speisung des Senders (17) Mittel ¯(20) zur Energieübertragung von Wagenrahmen auf die Senderanordnung (5a,5b) vorge sehen sind, die beispielsweise aus einem Drehtransformator oder einer Induktionsschleife bestehen. -4. Einrichtung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n-n z e i c h n et , dass als Energiequelle für den Sender bzw. zum Aufladen der Batterie ein von Rotation der Rader betriebener Generator vorgesehen ist. 5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h ne t , dass parallel zu der. den Sender (17) speisenden Batterie (21) ein Kondensator (22) geschaltet wird, der eine so grosse Kapazität besitzt, dass die gespeicherte Energie ausreicht, den Sender so lange zu speisen, dass dieser mindestens eine vollständige Signalimpulsfolge aussenden kann. 6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, .d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Sender (17) ständig - zumindest während des Wagenbetriebes ; Signale abgibt, die der Funktionsüberwachung dienen. 7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden, Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Sender (17) zumindest für das Uberwachungssignal Impulse oder Impulsreihen mit grossem Impuls/Aussenverhältnis abgibt, so dass der Energieverbrauch gering gehalten wird. 8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n,n z e i c h n e t , dass die Infrarotquelle (10) an einem Ort geringer Verschmutzungsgefahr ¯des. Rades, beispielsweise auf der Innenseite der Felge, gegebenenfalls an einer Stelle hoher Umfangsgeschwindigkeit angebracht ist, und dass der Empfänger (11) am Fahrgestell gegebenenfalls dadurch gegen Verschmutzung gesichert ist, dass die Eintrittsblende für die Infrarotstrahlung durch einen Luftstrom gegen das Eindringen von Vershmutzung gesichert ist. 9. Einrichtung nach einem der Anspruche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n et , dass sich die Uberwachungseinrichtung bei längerem Stillstand des Fahrzeuges selbsttätig ausschaltet und bei erneuter Inbetrieb setzung selbsttätig wieder eingeschaltet wird. 10. Einrichtung nach Anspruch 9, da d u r c h g e k en n z e i c h n e t , dass ein. lag eabhängiger bzw. massebetätigter Schalter/der am Rad befestigten Sendeeinrichtung (5a,5b) angeordnet ist und ein Schaltglied (30,31) mit grosser Zeitkonstante ansteuert, sobald das betreffende Rad in Bewegung gesetzt wird. 11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z ei c h n e t , dass der Sender (10) mit mindestens einem Druckfühler (44) als Einheit (5b) auf der Radnabe befestigt ist und dass an dieser Einheit (5b) mindestens ein Reifenfüllventil (9) angebracht ist. 12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e ic h n e-t , dass nach längerer Betrietspause des Fahrzeuges die Uberwachungs anzeige durch Verzögerungsmittel gleichzeitig für alle Reifen wieder hergestellt wird. 13. Einrichtung nach einem der, Ansprüche 1 bis 12, d a;d u r c h gekennzeichnet, dass im - F(hrerstan'd des Fahrzeuges (1) eine Uberwachungseinrichtung (2) mit einem Kontrollgerät (50) angebracht ist, welches optische Anzeigemittel (52) Ffir den Druckfall Jedes einzelnen Reifens des Fahrzeuges (1) enthält.

Inventors: ENGDAHL, PER, LARSSON, BENGT OLOF
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1980
Main classification: B60C23
IPC codes: B60C23