专利摘要:

公开号:WO1989008031A1
申请号:PCT/T1989/000019
申请日:1989-02-27
公开日:1989-09-08
发明作者:Erich Hainzl
申请人:Sondertechnik Gesellschaft M.B.H.;
IPC主号:B60C23-00
专利说明:
Vorrichtung zur Luftdrucksteuerung der Luftreifen eines Fahrzeuges Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Luftdrucksteuerung der Luftreifen eines Fahrzeuges mit einer über je einen Drehanschluss und je ein radseitiges Steuerventil mit den Luftreifen verbundenen Luftdruckquelle, mit einer eine Sollwertvorgabe für den Reifenluftdruck aufweisenden Steuereinrichtung für die radseitigen Steuerventile, mit je einer elektrischen Messschaltung für den Reifenluftdruck auf den einzelnen Rädern und mit je einem induktiven Übertrager zwischen den Rädern und ihren Achsen einerseits zur Energieübertragung von einem achsseitigen Schwingungsgenerator zu einer radseitigen Kondensatorstufe für die Energieversorgung der Messschaltung und anderseits zur Signalübertragung von der Messschaltung zu einem achsseitigen Signalempfänger in den Energieübertragungspausen, der zur Istwerterfassung an die Steuereinrichtung angeschlossen ist. Um die für die Leitungsverbindung zwischen den einzelnen Rädern eines Fahrzeuges und einer am Fahrzeug angeordneten Druckluftquelle Drehanschlüssefür die Druckluftleitung im Normalbetrieb drucklos halten zu können, werden die für die Einstellung des Reifenluftdruckes vorgesehenen Steuerventile radseitig angeordnet, was jedoch ihre Ansteuerung erschwert, weil die für die Betätigung erforderlichen Steuerbefehle und die für die Ventilverstellung benötigte Antriebsenergie von der drehfesten Achse auf das umlaufende Rad übertragen werden müssen. Wegen des zwingend vorgesehenen Drehanschlusses der Druckluftleitung ist es naheliegend (DE-C-2 630 511), die radseitigen Steuerventile mit Hilfe von Druckluftimpulsen über die vorhandene Druckluftleitung zu steuern und den bei geöffneten Steuerventilen in der Druckluftleitung herrschen-den Luftdruck als Istwert des Reifenluftdruckes über eine Druckmessdose zu erfassen und einer Steuereinrichtung für einen Soll-Istwertabgleich zuzuführen. Nachteilig bei diesen bekannten Vorrichtungen zum Einstellen des Luftdruckes in den Luftreifen eines Fahrzeuges ist zunächst, dass die radseitigen Steuer ventile zufolge ihrer Ansteuerung über Druckimpulse in der zur Reifenbefüllungdienenden Druckluftleitung vergleichsweise aufwendig und deshalb störanfällig sind. Dazu kommt noch, dass wegen der Erfassung des Istwertes des Luftdruckes der Luftreifen über den Druck in der Druckluftleitung der Reifenluftdruck während des Normalbetriebes nicht überwacht werden kann, weil ja die radseitigen Steuerventile bei entlüfteter Druckluftleitung geschlossen sind. Ausserdem muss ein Druckausgleich zwischen den Luftreifen und der Druckluftleitung abgewartet werden, bevor der Istwert des Reifenluftdruckes bestimmt werden kann, was einem genauen und raschen Einstellen eines gewünschten Luftdruckes entgegensteht. Zur Überwachung des Luftdruckes der Luftreifen eines Fahrzeuges wurde bereits vorgeschlagen (DE-A-3 600 260), den einzelnen Rädern je eine Messschaltung für den Reifenluftdruck zuzuordnen und zwischen den Rädern und ihren Achsen einen Übertrager einerseits für die Energieübertraung von einem radseitigen Schwingungsgenerator zu einer Kondensatorstufe für die Energieversorgung der Messschaltung und anderseits für die Übertragung der Messsignale von der Messschaltung zu einem achsseitigen Signalempfänger in den Energie übertragungspausen vorzusehen. Da der Ubertrageraus einer drehfesten, der Achse zugeordneten Spule und einer mit dem Rad umlaufenden Spule besteht, sind die Energieübertragung von der Achse zum Rad und die Signalübertragung vom Rad zur Achse von der Drehlage des Rades unabhängig, so dass eine ständige Überwachung des Reifenluftdruckes unabhängig von der Schaltstellung eines Steuerventiles für den Reifenluftdruck möglich wird. Es bietet sich folglich der Einsatz einer solchen Überwachungseinrichtung auch für die Steuerung des Reifenluftdruckes an, indem die übertragenen Messwerte einer entsprechenden Steuereinrichtung für den Reifenluftdruck zugeführt werden. Damit können zwar die sich bei bekannten Steuereinrichtungen ergebenden Nachteile im Zusammenhang mit der Erfassung des Reifenluftdruckes über den Druck in der Druckluftleitung zum Befüllen der Reifen vermieden werden, doch bleiben die Schwierigkeiten hinsichtlich der Ansteuerung der radseitigen Steuerventile bestehen. Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs geschilderten Art so zu verbessern, dass der Luftdruck in den einzelnen Luftreifen eines Fahrzeuges nicht nur überwacht, sondern auch rasch und genau mit Hilfe von radseitigen Steuerventilen eingestellt werden kann, ohne die Steuerbefehle und die Antriebsenergie für die Steuerventile über den Drehanschluss der Druckluftleitung führen zu müssen. Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass die radseitigen Steuerventile ein an die Kondensatorstufe anschliessbares, elektromagnetisch betätigbares Stellglied aufweisen, dessen Steuersignaleingang über den Ubertrageran den Steuersignalausgang der Steuereinrichtung anliegt. Da die radseitigen Steuerventile mit einem elektromagnetisch betätigbaren Stellglied versehen sind, können diese Steuerventile auch über elektrische Steuersignale betätigt werden, die von der Steuereinrichtung über den für die Messwertüber-wachung vorgesehenen Übertrager auf das Rad übertragen werden, so dass die Notwendigkeit, die radseitigen Steuerventile über den Drehanschluss mit Druckluftimpulsen beaufschlagen zu müssen, und die damit verbundenen Nachteile entfallen. Die für die Betätigung des elektromagnetischen Stellgliedes:er-forderliche elektrische Energie kann ohne weiteres über-dietzur Energieversorgung der Messschaltung vorgesehene Kondensatorstufe bereitgestellt werden, wenn diese Kondensatorstufe im Hinblick auf den damit verbundenen grösseren Energiebedarf ausgelegt wird. In Sonderfällen könnte bei einer entsprechenden Auslegung der Kondensatorstufe die gesamte Antriebsenergie für das Stellglied dieser Kondensatorstufe entnommen werden. Im allgemeinen besteht jedoch die Forderung, den radseitigen Energiebedarf so gering wie möglich zu halten. Aus diesem Grunde ist es vorteilhaft, wenn das Stellglied ein an die Luftablassleitung des jeweiligen Luftreifens angeschlossenes, elektromagnetisches Vorsteuerventil für das pneumatisch betätigbare Steuerventil umfasst, so dass die Antriebsenergie zur pneumatischen Verstellung des Steuerventiles über den Reifenluftdruck erhalten wird und die für die Verstellung des Vorsteuerventiles benötigte elektrische Energie sehr klein gehalten werden kann. Die Übertragung der Steuersignale zur Betätigung des radseitigen Steuerventiles kann wie die Übertragung der Messsignale in den Pausen der Energieübertragung erfolgen. Vorteilhaftere Verhältnisse ergeben sich allerdings, wenn der Steuersignalausgang der Steuereinrichtung eine Modulationsstufe für die Schwingungen des Schwingungsgenerators ansteuert und wenn an den Ubertragerradseitig eine den Steuersignaleingang des Stellgliedes beaufschlagende Demodulationsstufe für die übertragenen modulierten Generatorschwingungen angeschlossen ist. Durch diese Modulation der Generatorschwingungen können die Steuersignale während der Energie übertragung von der Achse auf das Rad übermittelt werden, ohne die Aufladung der Kondensatorstufe über einen Gleichrichter zu beeinträchtigen. Die Übertragungsfolge der Messsignale vom Rad zum achsseitigen Signalempfänger kann somit erhöht bzw. die Aufladezeit für die Kondensatorstufe vergrössert werden. Über eine entsprechende Demodulationsstufe kann das Steuersignal wieder erfasst und dem Steuersignaleingang des Stellgliedes zugeführt werden. Zur Steuersignalübertragung stehen grundsätzlich die Modulation der Amplitude, der Impulslänge, der Phasenlage und der Frequenz der Generatorschwingungen, üblicherweise einer Rechteckschwingung, offen. Im Hinblick auf die anzustrebende Störsicherheit der Signalübertragung wird allerdings eine Amplitudenmodulation in der Praxis kaum ausgeführt werden. Um den Drehanschluss für die Druckluftleitung zum Befüllen eines Luftreifens während des Normalbetriebes tatsächlich druckfrei halten zu können, müssen die Luftreifen über je ein von der Steuereinrichtung angesteuertes achsseitiges Füllventil mit der Druckluftquelle verbunden sein, damit der Druck der Luftdruckquelle nicht auf den Druckanschluss durchgreifen kann. Dabei ist es vorteilhaft, die Befüllung der Reifen radseitig über ein gesondertes Rückschlagventil vorzunehmen, um das radseitige Steuerventil nicht zwangsläufig mit dem Füllventil betätigen zu müssen. Das radseitige Steuerventil kann daher als ausschliessliches Ablassventil in die Luftablassleitung eingeschaltet werden, so dass für die Reifenbefüllung lediglich das achsseitige Füllventil und für die Reifenentleerung lediglich das radseitige Steuer ventil betätigt zu werden braucht. Die Luftablassleitung kann dabei radseitig ins Freie münden. Häufig ist es jedoch erwünscht, die Ablassluft auf die Achsseite zurückzuführen. Zu diesem Zweck kann die Luftablassleitung der Luftreifen über den Drehanschluss von der Radzur Achsseite geführt werden. In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen Fig. 1 eine erfindungsgemässe Vorrichtung zur Luftdrucksteue rung der Luftreifen eines Fahrzeuges in einea verein-fachten Blockschaltbild, Fig. 2 die radseitige Messschaltung mit ihrer Energieversorgung und der Übertragung einerseits der Messsignalevom Rad zur Achse und anderseits der Steuer signale für das radseitige Steuerventil vom Rad zur Achse in einem Blockschaltbild, Fig. 3 die grundsätzliche Anordnung eines Übertragers zwi schen dem umlaufenden Rad und seiner Achse in einem schematischen Axialschnitt und Fig. 4 zwei ferromagnetische Ringe zur Aufnahme der Übertra-gerspulen ausschnittsweise in einer Seitenansicht in einem grösseren Massstab. Die Vorrichtung zur Luftdrucksteuerung der Luftreifen 1 eines nicht näher gezeigten Fahrzeuges besteht gemäss dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus einer Druckluftquelle 2 in Form eines Druckluftspeichers, der über einen Lufttrockner 3 und ein Schaltventil 4 an eine Druckluftleitung 5 angeschlossen ist, von der Zweigleitungen 7 zu den einzelnen Luftreifen 1 ausgehen. Diese über je einen Drehanschluss 8 zwischen dem Rad und seiner Achse geführten Zweigleitungen7 weisen achsseitig ein elektromagnetisches Füllventil 9 und radseitig ein Rückschlagventil 10 auf. Zum Entleeren der Luftreifen 1 sind radseitig Steuerventile 11 in einer mit einem Filter 12 versehenen Ablassleitung 13 vorgesehen. Diese Steuerventile 11 weisen ein elektromagnetisch betätigbares Stellglied 14 auf, das ein an die Ablassleitung 13 angeschlossenes, elektromagnetisches Vorsteuerventil 15 umfasst, so dass das Steuerventil 11 nach einer elektrischen Ansteuerung des Vorsteuerventiles 15 über den Reifenluftdruck gegen die Kraft einer Rückstellfeder verstellt wird und die Ablassleitung 13 mit einer radseitigen Entleerungsleitung 16 verbindet. Die Ablassleitung 13 kann aber auch über eine strichpunktiert angedeutete Verbindungsleitung 17 über den Drehanschluss 8 und das Füllventil 9 an eine achsseitige Ent leerungsleitung 18 angeschlossen werden. Zur Einstellung des Luftdruckes in den Luftreifen 1 ist diesen je eine Messschaltung 19 mit einem Geber 20 für den Reifenluftdruck zugeordnet, dessen Istwert einer Steuereinrichtung 21 mit einer Sollwertvorgabe 22 zugeführt wird, so dass die Reifenbefüllung über einen Soll-Istwertabgleich gesteuert werden kann. Soll beispielsweise der Luftdruck in einem der Luftreifen 1 erhöht werden, so wird zunächst die Luftdruckleitung 3 über das Schaltventil 4 an die Druckluftquelle 2 angeschlossen und dann das entsprechende Füllventil 9 für den zu befüllenden Luftreifen 1 angesteuert, der somit von der Druckluftquelle her beaufschlagt wird, bis die Messschaltung 19 anzeigt, dass der Istwert des Reifenluftdruckes dem vorgegebenen Sollwert entspricht. Das Füllventil 9 wird aufgrund eines solchen Soll-Istwertabgleiches über die Steuereinrichtung 21 in die Ausgangslage rückgestellt, in der der Drehanschluss 8 über die Entleerungsleitung 18 entlüftet wird, wobei der eingestellte Reifenluftdruck durch das Rückschlagventil 10 gehalten wird. Zur Verminderung des Reifenluftdruckes eines Luftreifens 1 wird das radseitige Steuerventil 11 angesteuert und über den damit für die Ventilverstellung freigegebenen Reifenluftdruck umgeschaltet, so dass Luft aus dem Luftreifen 1 über die Entleerungsleitung 16 bzw. 18 ausströmen kann, bis der gewünschte verminderte Reifenluftdruck erreicht ist, wonach das Steuer ventil 9 durch eine Rückstellung des Vorsteuerventiles 15 in die Ausgangslage verstellt wird. Um einerseits die jeweils am Rad vorgesehenen Messschaltungen 19 mit Energie versorgen und anderseits die erfassten Messwerte vom Rad zur Steuereinrichtung 21 übertragen zu können, ist zwischen jedem Rad und er zugehörigen Achse ein Übertrager 23 vorgesehen, der gemäss dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine dem Rad zugehörige, an der Radfelge 24 befestigte Spule 25 und eine dazu koaxiale, auf der Radachse 26 ange-ordnete Spule 27 aufweist. Diese achsenfeste Spule 27 ist mit einem Schwingungsgenerator 28 verbunden, der von einem von der Fahrzeugbatterie gespeisten Netzteil 29 mit Energie versorgt wird und z. B. als Rechteckgenerator in Form eines Zerhackers ausgeführt ist. Dieser Schwingungsgenerator 28 induziert über die achsenfeste Spule 27 in der radseitigen Spule 25 eine entsprechende Wechselspannung, die einen Wechselstrom zur Folge hat, der über einen Gleichrichter 30 eine Kondensatorstufe 31 auflädt. Diese Kondensatorstufe 31 dient zur Energieversorgung der Messschaltung 19, die über eine Schaltung 32 zur Spannungstabilisierung an der Kondensatorstufe 31 anliegt. Die Messschaltung 19 umfasst einen Analog-Digitalwandler 33, für die Messsignale des Luftdruckgebers 20, der beispielsweise als piezoresistiver Druckgeber in einer Brückenschaltung ausgebildet sein kann, eine Steuerlogik 34 und eine Oszillatorstufe 35, die in üblicher Weise über eine Koppelungsschaltung 36 an die radfeste Spule 25 des Übertragers 23 angeschlossen ist. Die durch den Analog-Digitalwandler 33 digitalisierten Messwerte des Druckgebers 20 werden der Steuerlogik 34 zugeführt, die in Abhängigkeit von diesen Messwerten die Oszillatorstufe 35 im Sinne einer Frequenzumtastung ansteuert, so dass jedem Messwert am Signalausgang 37 der Messschaltung 19 eine bestimmte Signalfrequenz zugeordnet wird, die mittels des Übertragers 23 zu einem achsseitigen Signalempfänger 38 übertragen wird. Damit diese Signalübertragung nicht durch die Energieübertragung in störender Weise beeinflusst werden kann, wird der Schwingungsgenerator 28 über eine Steuerschaltung 39 lediglich in sich periodisch wiederholenden Zeitabschnitten eingeschaltet, um in den Energieübertragungspausen die Signal übertragung vom Rad auf die Achse ungestört vornehmen zu können. Die vom Signalempfänger 38 aufgenommenen Messsignale werden nach einer Demodulation über die Steuerschaltung 39 einem Wandler 40 zugeleitet, der die elektrischen Signale zur unbeeinflussbaren Weiterleitung an die Steuereinrichtung 21 in Lichtsignale umsetzt. Die achsseitigen Füllventile 9 können von der Steuereinrichtung 21 her einfach über entsprechende Steuerleitungen 41 angesteuert werden. Schwieriger ist die Ansteuerung der radseitigen Steuerventile 11, weil diese Ventile über den Über-trager 23 erreicht werden müssen. Zu diesem Zweck ist der hiefür vorgesehene Steuersignalausgang 42 der Steuereinrichtung 21 mit dem Wandler 40 verbunden, der die Steuersignale über die Steuerleitung 43 an die Steuerschaltung 39 weiterleitet, die für den Schwingungsgenerator 28 eine Modulationsstufe bildet, so dass beispielsweise die Schwingungsfrequenz des Schwingungsgenerators 28 in Abhängigkeit vom Steuersignal gesteuert wird. In der Steuerlogik 34 kann radseitig die über eine Anschlussleitung 44 abgegriffene, modulierte Schwingung demoduliert und das demodulierte Steuersignal zur Beaufschlagung des Steuersignaleinganges 45 des elektromagnetisch betätigbaren Stellgliedes 14 des radseitigen Steuerventiles 11 verwendet werden, das entsprechend dem Steuersignal entweder in seiner Stellung verbleibt oder umgeschaltet wird. Werden lediglich eine bestimmte Anzahl von Generatorschwingungen am Ende der Energieübertragung für die Übertragung eines Steuersignales moduliert, was aufgrund des einfachen Steuersignalaufbaus ohne weiteres möglich ist, so kann mit der Erfassung des Steuersignales über die Steuer logik 34 die Übertragung der Messsignale vom Rad auf die Achse eingeleitet werden, ohne eine Überschneidungder Messsignalübertragungmit der Energieübertragung befürchten zu müssen. Die Energieversorgung zur elektromagnetischen Verstellung des zur Steuerung des pneumatischen Stelltriebes für das Steuerventil 11 vorgesehenen Vorsteuerventiles 15 kann wie wie die Energieversorgung der Messschaltung 19 über die Kondensatorstufe 31 erfolgen, zumal die verfügbare Energie im wesentlichen von der Grösse der Kondensatorstufe 31 abhängt. Da für die Betätigung des Vorsteuerventiles 15 nur eine geringe elektrische Energie benötigt wird, ist es ohne weiteres auch möglich, neben dem Reifenluftdruck zusätzliche Messwerte vom Rad auf die Achse zu übertragen, beispielsweise die Reifen- bzw. Lufttemperatur, was durch den zusätzlichen Eingang 46 des Analog-Digitalwandlers 33 angedeutet wird. Wie den Fig. 3 und 4 entnommen werden kann, sind die Spulen 25 und 27 des Übertragers 23 in je einem ferromagnetischen Ring 47 untergebracht, der im Querschnitt U-förmig ausgebildet ist und zwischen dem gegen den anderen Ring vorragenden Schenkeln 48 eine Ringnut zur Aufnahme der Spulen 25 bzw. 37 bildet. Die beiden ferromagnetischen Ringe 47 ergeben somit im Querschnitt einen im wesentlichen geschlossenen, lediglich durch einen Luftspalt 49 zwischen den beiden konzentrischen Spulen 25 und 27 unterbrochenen magnetischen Kreis, der nicht nur für eine gute Koppelung der beiden Spulen 25 und 27, sondern auch für eine hervorragende magnetische Abschirmung des Übertragers 23 sorgt. Die beiden ferromagnetischen Ringe sind zur Vermeidung von störenden Wirbelstromfeldern aus einer Vielzahl von gegeneinander elektrisch isolierten Ringabschnitten 50 sektorartig zusammengesetzt, wie dies die Fig. 4 erkennen lässt. Zur Halterung und Befestigung dieser ferromagnetischen Ringe 47 können diese zusätzlich von einem Metallring umschlossen werden. Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So konnte beispielsweise als im Zusammenhang mit der Steuer logik 28 ein Rechner radseitig eingesetzt werden, der die Regelung des Luftdruckes in den Reifen uberdie Steuerung des radseitigen Steuerventiles 11 übernimmt.
权利要求:
Claims
Patentansprüche:
1. Vorrichtung zur Luftdrucksteuerung der Luftreifen (1) eines Fahrzeuges mit einer über je einen Drehanschluss (8) und je ein radseitiges Steuerventil (11) mit den Luftreifen (1) verbundenen Luftdruckquelle (2), mit einer eine Sollwertvorgabe (22) für den Reifenluftdruck aufweisenden Steuereinrichtung (21) für die radseitigen Steuerventile (11), mit je einer elektrischen Messschaltung (19) für den Reifenluftdruck auf den einzelnen Rädern und mit je einem induktiven Übertrager (23) zwischen den Rädern und ihren Achsen einerseits zur Energieübertragung von einem achsseitigen Schwingungsgenerator (28) zu einer radseitigen Kondensatorstufe (31) für die Energieversorgung der Messschaltung (19) und anderseits zur Signalübertragung von der Messschaltung (19) zu einem achsseitigen Signalempfänger (38) in den Energie übertragungspausen,
der zur Istwerterfassung an die Steuereinrichtung (21) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die radseitigen Steuerventile (11) ein an die Kondensatorstufe (31) anschliessbares, elektromagnetisch betätigbares Stellglied (14) aufweisen, dessen Steuersignaleingang (45) über den Übertrager (23) an dem Steuersignalausgang (42) der Steuereinrichtung (21) anliegt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (14) ein an die Luftablassleitung (13) des jeweiligen Luftreifens (1) angeschlossenes, elektromagnetisches Vorsteuerventil (15) für das pneumatisch betätigbare Steuerventil (11) umfasst.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass über den Steuersignalausgang (42) der Steuereinrichtung (21) eine Modulationsstufe für die Schwingungen Schwingungsgenerators (28) angesteuert wird und dass an den Übertrager (23) radseitig eine den Steuersignaleingang (45) des Stellgliedes (14) beaufschlagende Demodulationsstufefür die übertragenen modulierten Generatorschwingungenan-geschlossen ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftreifen (1) über je ein von der Steuereinrichtung (21) angesteuertes, achsseitiges Füllventil (9) und ein radseitiges Rückschlagventil (10) mit der Druckluftquelle (2) verbunden sind und das radseitige Steuerventil (11) als Ablassventil in der Luftablassleitung (13) aufweisen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftablassleitung (13) der Luftreifen (1) über den Drehanschluss (8) von der Rad- zur Achsseite geführt ist.
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引用文献:
公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
法律状态:
1989-09-08| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): JP US |
1989-09-08| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE FR GB IT LU NL SE |
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1992-07-21| WWW| Wipo information: withdrawn in national office|Ref document number: 1989902713 Country of ref document: EP |
优先权:
申请号 | 申请日 | 专利标题
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