DE102007039886A1

DE102007039886A1 - Radzustand-Detektor und Radzustand-Überwachungseinrichtung

Info

Publication number: DE102007039886A1
Application number: DE102007039886A
Authority: DE
Inventors: Hideki Toyota Murakami
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-09-06
Filing date: 2007-08-23
Publication date: 2008-03-27
Anticipated expiration: 2027-08-24
Also published as: DE102007039886B4; CN100537280C; JP2008062730A; US7538660B2; JP4197024B2; US20080055059A1; CN101138940A

Abstract

Ein Radzustand-Detektor (16) und eine Radzustand-Überwachungseinrichtung besitzen jeweils ein Gehäuse (62), das in einem inneren Raum (S) angeordnet ist, der zwischen einem Reifen (30) und einem Radelement (50) ein Rad (14) bilden. Das Gehäuse umfasst einen darin ausgebildeten Erfassungsraum (S2) und einen Verbindungsabschnitt (71) zum Verbinden des Erfassungsraums mit dem inneren Raum. Der Radzustand-Detektor bzw. die Radzustand-Überwachungseinrichtung umfasst einen Zustandssensor (67), der in dem Erfassungsraum angeordnet ist und einen Zustand des Rades erfasst, und ein Begrenzungsmittel (80, 280, 380, 480, 580), das das Eindringen von Fremdstoffen, die sich in dem inneren Raum befinden, durch den Verbindungsabschnitt in den Erfassungsraum begrenzt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen radmontierten Radzustand-Detektor, der den Zustand jedes Rades erfasst. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Radzustand-Überwachungseinrichtung, die den Zustand jedes Rades überwacht, wobei die Überwachungseinrichtung eine radmontierte Vorrichtung, die eine Information jedes Rades überträgt bzw. sendet, und eine Bordvorrichtung, die die Information von jedem Rad empfängt, umfasst.
Ein herkömmliches Reifendruck-Überwachungssystem (nachfolgend als „TPMS" (Tyre Pressure Monitoring System = Reifendrucküberwachungssystem) bezeichnet) umfasst allgemein eine radmontierte Vorrichtung und eine Bordvorrichtung. Die radmontierte Vorrichtung ist so ausgelegt, dass sie einen Reifenluftdruck (nachfolgend manchmal als „Reifendruck" bezeichnet) jedes Rades erfasst. Die Bordvorrichtung ist so ausgelegt, dass sie Informationen über den Reifendruck jedes Rades von der radmontierten Vorrichtung erhält und den Reifendruck des Rades überwacht (vgl. JP-A-2001-174356 ).
In dem TPMS umfasst ein Reifendrucksensor als die radmontierte Vorrichtung einen Erfassungsabschnitt, der in einem inneren Raum angeordnet ist, der zwischen dem Reifen und dem Radelement definiert bzw. gebildet ist. Der Erfassungsabschnitt nimmt die Form eines Gehäuses an, um ein Reifendruck-Erfassungselement, einen drahtlosen Sender zum Übertragen bzw. Senden eines Erfassungssignals des Reifendruck-Erfassungselements zu der Bordvorrichtung usw. aufzunehmen. Das Gehäuse weist ein Luftdurchlassloch zum Leiten von Luft in dem inneren Raum zu einem bestimmten Erfassungsraum innerhalb des Gehäuses auf. Die Bordvorrichtung empfängt die Luftdruckinformation von der radmontierten Vorrichtung und warnt den Fahrer (z.B. durch Anzeige einer bestimmten Alarminformation), wenn der Reifendruck unter einem vorbestimmten Referenzreifendruck liegt.
Jedoch können die TPMS – ausgestatteten Fahrzeugen keine Reparaturflüssigkeit im Falle einer Reifenpanne verwenden.
Die jüngsten Trends zeigen, dass aufgrund der wachsenden Nachfrage für geräumige Kofferräume mit größerem Gepäckverstauvermögen oder für eine geräumigere Fahrgastzelle zur Unterbringung einer dreireihigen Sitzanordnung ein herkömm licher Ersatzreifen durch einen Reifenpannen-Reparatursatz ersetzt wird, der ein Reparaturagens enthält.
Allgemein wird die Reparatur einer Reifenpanne wie unten beschrieben ausgeführt, wobei ein Reifenpannen-Reparatursatz verwendet wird, der eine Flasche Reifenreparaturflüssigkeit, einen Schlauchverbinder und einen Kompressor umfasst. Der Schlauchverbinder wird verwendet, um die Flüssigkeitsflasche mit einem Luftventil des Rades zu verbinden. Anschließend wird die Flüssigkeitsflasche manuell zusammengedrückt, um die Reifenreparaturflüssigkeit in den Reifen zu spritzen. Anschließend wird der Kompressor mit dem Luftventil verbunden, um Luft in den Reifen zu füllen. Danach wird das Fahrzeug gestartet, so dass sich die Reifenreparaturflüssigkeit überall im Inneren des Reifens verteilt.
Jedoch kann sich die eingespritzte Reifenreparaturflüssigkeit während der Bewegung des Fahrzeugs innerhalb des Reifens verteilen und durch das Luftdurchlassloch des Gehäuses in das Gehäuse des Reifendrucksensors eindringen. Eine solche Flüssigkeit kann an dem Reifendruck-Erfassungselement anhaften oder das Luftdurchlassloch verstopfen.
Dieses durch die Reifenreparaturflüssigkeit bewirkte Phänomen ist u.U. nicht nur auf das TPMS anwendbar, sondern auch auf jeden Radzustand-Detektor und jede Radzustand-Überwachungseinrichtung, in dem bzw. der ein Erfassungsabschnitt zum Erfassen eines Radzustandes in einem inneren Raum zwischen dem Reifen und dem Radelement vorgesehen ist und das Innere und das Äußere des Erfassungsabschnitts miteinander verbunden sind. Ein Sensor zur Erfassung des Radzustandes ist vorzugsweise so ausgelegt, dass er das Eindringen eines Reifenreparaturagens sowie Wasser und weitere Fremdstoffe verhindert.
Die vorliegende Erfindung stellt einen Reifenzustand-Detektor und eine Reifenzustand-Erfassungseinrichtung bereit, die weitestgehend verhindert, dass Fremdstoffe durch einen Verbindungsabschnitt in einen Radzustand-Erfassungsraum eindringen, so dass eine normale Erfassungsleistung aufrecht erhalten wird.
Ein Radzustand-Detektor gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst ein Gehäuse, das in einem inneren Raum angeordnet ist, der zwischen einem Reifen und einem Radelement definiert bzw. gebildet ist, wobei der Reifen und das Radelement ein Rad bilden. Das Gehäuse umfasst einen darin ausgebildeten Erfassungsraum und einen Verbindungsabschnitt zum Verbinden des Erfassungsraums mit dem inneren Raum. Der Radzustand-Erfassungsdetektor umfasst einen Zustandssensor, der in dem Erfassungsraum zur Erfassung eines Radzustandes angeordnet ist, und ein Begrenzungsmittel, das das Eindringen von Fremdstoffen, die in dem inneren Raum vorhanden sind, durch den Verbindungsabschnitt in den Erfassungsraum verhindert.
Der hier verwendete Ausdruck „Radzustand" kann jeden Zustand beinhalten bzw. bedeuten, solange der Zustandssensor den Verbindungsabschnitt für das Gehäuse benötigt, um den maßgeblichen Zustand zu erfassen. Die Beispiele umfassen Reifenzustände wie etwa den Luftdruck oder die Temperatur und unterschiedliche, von den Reifenzuständen verschiedene Radzustände wie etwa eine Batteriespannung. Ferner kann der Ausdruck „Fremdstoffe" jedes Material bedeuten, solange das Material durch den Verbindungsabschnitt in den Erfassungsraum eindringen und die erwünschte Erfassungsleistung des Zustandssensors beeinträchtigen kann. Beispiele umfassen das oben genannte Reparaturagens für Reifenpannen, Wasser und weitere abgeblätterte Materialien des Reifens. Ferner kann der Ausdruck „Verbindungsabschnitt" hier ein Verbindungsloch, das in das Gehäuse gebohrt ist, oder eine Lücke, die zwischen Komponenten des Gehäuses gebildet ist, bedeuten. Ferner noch kann das Begrenzungsmittel hier so ausgelegt sein, dass es das Eindringen der Fremdstoffe durch den Verbindungsabschnitt in den Erfassungsraum vollständig verhindert. Alternativ kann das Begrenzungsmittel so ausgelegt sein, dass es das Eindringen der Fremdstoffe beträchtlich begrenzt und reduziert.
Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung befindet sich das Gehäuse in dem inneren Raum, der zwischen dem Reifen und dem Radelement definiert bzw. gebildet ist, und der Zustandssensor ist in dem Erfassungsraum innerhalb des Gehäuses angeordnet. Das Gehäuse umfasst den Verbindungsabschnitt zum Verbinden des Erfassungsraums mit dem inneren Raum. Jedoch begrenzt das Begrenzungsmittel das Eindringen der Fremdstoffe durch den Verbindungsabschnitt in den Erfassungsraum. Daher wird weitestgehend verhindert, dass die Fremdstoffe, die in dem inneren Raum vorhanden sein können, mit dem Zustandssensor in Kontakt gelangen und so keinen nachteiligen Einfluss auf die Genauigkeit der Erfassung durch den Zustandssensor haben. Dadurch behält der Zustandssensor seine normale Erfassungsleistung.
Das Begrenzungsmittel kann ein Modusschaltmittel zum Schalten des Verbindungsabschnitts von einem Verbindungsmodus in einen Trennungsmodus, wenn ein vorbestimmter Zustand, in dem ein Eindringen der Fremdstoffe erwartet wird, vorliegt, umfassen. Der Ausdruck „vorbestimmter Zustand, in dem ein Eindringen der Fremdstoffe erwartet wird" kann hier jeden Zustand bedeuten, in dem die Fremdstoffe aufgrund des Radzustandes während eines bestimmten Fahrzeugfahrzustandes durch den Verbindungsabschnitt eindringen können. Derartige Zustände werden empirisch oder experimentell gewonnen.
Daher wird, wenn es weniger wahrscheinlich ist, dass die Fremdstoffe eindringen, der Verbindungsabschnitt in dem Verbindungsmodus gehalten, um die Erfassungsleistung des Zustandssensors aufrecht zu erhalten. Wenn es eher wahrscheinlich ist, dass die Fremdstoffe eindringen, wird verhindert, dass sie in den Erfassungsraum eindringen.
Das Modusschaltmittel kann den Verbindungsabschnitt in den Trennungsmodus überführen, wenn eine auf das Rad wirkende Zentrifugalkraft gleich groß wie oder kleiner als ein vorbestimmter Wertes ist. Das Modusschaltmittel kann den Verbindungsabschnitt in den Verbindungsmodus überführen, wenn die auf das Rad wirkende Zentrifugalkraft den vorbestimmten Wert überschreitet. Der Ausdruck „vorbestimmter Wert" kann hier zum Beispiel die Gravitationskraft bedeuten, die auf das Rad wirkt.
Insbesondere drückt diese auf das Rad ausgeübte Zentrifugalkraft, wenn sie sich beim Bewegen des Fahrzeugs auf ein bestimmtes Niveau erhöht, die Fremdstoffe auf eine innere Umfangsoberfläche des Reifens, was dazu führt, dass sich die Fremdstoffe dort verfestigen. Somit ist es weniger wahrscheinlich, dass sich die Fremdstoffe innerhalb des Reifens verteilen. Demzufolge ist es weniger wahrscheinlich, dass die Fremdstoffe durch den Verbindungsabschnitt in den Erfassungsraum eindringen. Es sieht so aus, dass das Überführen des Verbindungsabschnitts in den Verbindungsmodus keine nachteiligen Auswirkungen hat. Im Gegenteil, wenn die auf das Rad ausgeübte Zentrifugalkraft gleich groß wie oder kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, wirkt die Schwerkraft effektiver auf die Fremdstoffe, die mit einer höheren Wahrscheinlichkeit innerhalb des Reifens verteilt werden. Daher wird der Verbindungsabschnitt in den Trennungsmodus überführt, um das Eindringen der Fremdstoffe weitestgehend zu verhindern.
Der Verbindungsabschnitt kann ein Verbindungsloch aufweisen. Das Modusschaltmittel kann ein Öffnungs-Schließ-Element zum Öffnen oder Schließen des Verbindungslochs zu oder von dem inneren Raum und ein elastisches Element, das das Öffnungs-Schließ-Element in die Schließrichtung drängt, umfassen. Das Öffnungs- Schließ-Element kann so ausgelegt sein, dass es das Verbindungsloch verschließt, wenn die Zentrifugalkraft gleich groß wie oder kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, und das Verbindungsloch gegen die Kraft des elastischen Elements öffnet, wenn die Zentrifugalkraft den vorbestimmten Wert überschreitet.
Der Ausdruck „Öffnungs-Schließ-Element" kann hier ein Deckelelement bedeuten, das ausgelegt ist, um das in dem Gehäuse gebildete Verbindungsloch zu öffnen oder zu verschließen. Alternativ kann das Öffnungs-Schließ-Element eine Verbindungsdurchführung aufweisen, die in Übereinstimmung mit der Bewegung des Öffnungs-Schließ-Elements relativ zu dem Gehäuse geöffnet oder geschlossen wird.
Daher bewegt sich das Öffnungs-Schließ-Element mechanisch, um das Verbindungsloch in Abhängigkeit des Verhältnisses zwischen der Kraft des elastischen Elements und der Zentrifugalkraft zu öffnen oder zu schließen. Dies beseitigt die Notwendigkeit weiterer Vorrichtungen wie etwa eines Sensors zum Erfassen einer Zentrifugalkraft und eines Aktors zum Betätigen des Öffnungs-Schließ-Elements. Daher ist die vorliegende Erfindung durch eine einfache Konfiguration verkörpert.
Das Öffnungs-Schließ-Element kann in dem Verbindungsloch oder in einem Bereich in der Nähe einer Öffnung des Verbindungslochs gleiten, um die Fremdstoffe aus dem Verbindungsloch zu entfernen.
Somit können die Fremdstoffe durch die Bewegung des Öffnungs-Schließ-Elements von der Innenseite des Verbindungslochs oder dem Bereich in der Nähe des Verbindungslochs automatisch entfernt werden. Daher wird das Verbindungsloch in dem Verbindungsmodus gehalten, der für die Erfassung durch den Zustandssensor günstig ist.
Der Radzustand-Detektor kann ferner umfassen: Ein Sendemittel zum Senden einer Radinformation, die ein Maß für den von dem Zustandssensor erfassten Radzustand ist, zu einer Bordvorrichtung, ein Trennung-Erfassungssensor, der erfasst, wenn der Verbindungsabschnitt durch das Modusschaltmittel in den Trennungsmodus überführt wird, ein Sendung-Begrenzungsmittel, das verhindert, dass das Sendemittel die Radinformationen sendet, oder das die Radinformation ungültig macht (invalidiert), wenn der Trennung-Erfassungssensor erfasst, dass der Verbindungsabschnitt in den Trennungsmodus überführt ist.
Somit wird, wenn erfasst wird, dass sich der Verbindungsabschnitt in dem Trennungsmodus befindet, verhindert, dass die Radinformation zu der Bordvorrichtung gesendet wird, oder die Radinformation wird ungültig gemacht und dann gesendet. Im letzteren Fall kann die Radinformation mit einem zusätzlichen Flag gesendet werden, das anzeigt, dass die Radinformation ungültig ist. In diesem Fall liest die Bordvorrichtung das Flag, erkennt, dass die empfangene Radinformation ungültig ist und verwirft die ungültige Information.
Insbesondere wird, wenn sich der Verbindungsabschnitt in dem Trennungsmodus befindet, das Innere des Gehäuses bzw. der Erfassungsraum von dem Äußeren des Gehäuses bzw. dem inneren Raum getrennt. Dies kann unterschiedliche Zustände zwischen dem Erfassungsraum und dem inneren Raum erzeugen. Geht man davon aus, dass in solchen Zuständen der Radzustand in dem Erfassungsraum erfasst und als Radinformation zu der Bordvorrichtung gesendet wird, kann die Bordvorrichtung auf der Grundlage der Radinformation den unpassenden Schritt ausführen. Zum Beispiel kann die Bordvorrichtung, die den Schritt zur Alarmierung auf der Grundlage der empfangenen Radinformation ausführt, eine Fehlerwarnung erzeugen. Somit wird, wenn sich der Verbindungsabschnitt in dem Trennungsmodus befindet, verhindert, dass die Radinformation gesendet wird, oder sie wird ungültig gemacht, wodurch verhindert wird, dass die Bordvorrichtung den Schritt auf der Grundlage der inkorrekten Radinformation ausführt. In einem solchen Fall minimiert insbesondere das Verhindern des Sendens einer Radinformation die Verschwendung der hierzu nötigen Energie.
Der Radzustand-Detektor kann ferner umfassen: Ein Stoppzustand-Erfassungsmittel zur Erfassung eines Rotationsstopps des Rades und einen Aktor, der das Modusschaltmittel betätigt. Der Aktor kann das Modusschaltmittel betätigen, um den Verbindungsabschnitt nach Verstreichen einer vorbestimmten Zeitspanne seit der Erfassung des Rotationsstopps des Rades durch das Stoppzustand-Erfassungsmittel in den Verbindungsmodus zu überführen.
Es ist somit denkbar, dass die Fremdstoffe im Laufe der Zeit durch die Schwerkraft zum Boden des Reifens wandern, wenn das Fahrzeug stoppt. Daher dringen die so verlagerten Fremdstoffe nicht durch den Verbindungsabschnitt, was den Verbindungsabschnitt in den Verbindungsmodus überführt. Dies ermöglicht daher die Erfassung des Radzustandes, während das Fahrzeug gestoppt ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung umfasst eine Radzustand-Überwachungseinrichtung eine Bordvorrichtung, die eine Radinformation, die ein Maß für einen Radzustand ist, zu dem Fahrgestell aussendet, und eine Bordvorrichtung, die den Radzustand auf der Grundlage der von der radmontierten Vorrichtung empfangenen Radinformation überwacht. Die radmontierte Vorrichtung der Radzustand-Überwachungseinrichtung umfasst ein Gehäuse, das in einem inneren Raum angeordnet ist, der zwischen einem Reifen und einem Radelement definiert bzw. gebildet ist. Das Gehäuse besitzt einen Erfassungsraum, der darin ausgebildet ist, und einen Verbindungsabschnitt, der den Erfassungsraum mit dem inneren Raum verbindet. Die radmontierte Vorrichtung umfasst einen Zustandssensor, der in dem Erfassungsraum angeordnet ist und einen Radzustand erfasst, und ein Begrenzungsmittel, das das Eindringen von Fremdstoffen, die sich in dem inneren Raum befinden, durch den Verbindungsabschnitt in den Erfassungsraum begrenzt.
Die Ausdrücke „Radzustand", „Fremdstoffe" und „Verbindungsabschnitt" sind oben bereits definiert.
Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung begrenzt das Begrenzungsmittel das Eindringen von Fremdstoffen durch den Verbindungsabschnitt in den Erfassungsraum. Dadurch kann der Zustandssensor seine normale Erfassungsleistung auch dann erhalten, wenn sich Fremdstoffe in dem inneren Raum befinden. Die radmontierte Vorrichtung sendet somit korrekte Informationen aus. Folglich führt die radmontierte Vorrichtung auf der Grundlage der korrekten Radinformation den richtigen Schritt aus.
Das Begrenzungsmittel umfasst ein Modusschaltmittel, das den Verbindungsabschnitt von dem Verbindungsmodus in den Trennungsmodus umschaltet, wenn ein vorbestimmter Zustand, in dem erwartet wird, dass die Fremdstoffe eindringen, vorliegt.
Die Radzustand-Überwachungseinrichtung kann ferner einen Trennung-Erfassungssensor, der erfasst, wenn der Verbindungsabschnitt durch das Modusschaltmittel in den Trennungsmodus überführt wird, und ein Sendung-Begrenzungsmittel, das verhindert, das die radmontierte Vorrichtung die Radinformation sendet, oder die von der radmontierten Vorrichtung zu sendende Radinformation ungültig macht, umfassen.
Die radmontierte Vorrichtung kann wie in dem Fall des oben genannten Radzustand-Detektors mit Funktionen des „Trennung-Erfassungssensors" und dem „Sendung-Begrenzungsmittel" ausgestattet sein. Jedoch können die radmontierte Vorrichtung und die Bordvorrichtung zum „Ungültig machen der Radinformation" zusammen arbeiten. Das heißt, die radmontierte Vorrichtung kann die Radinformation, die sie gewinnt, wenn der Verbindungsabschnitt getrennt ist, mit zusätzlicher Identifizierungsinformation senden, um anzuzeigen, dass die Radinformation ungültig ist. Ferner kann die Bordvorrichtung erkennen, dass die Radinformation mit der zusätzlichen Identifizierungsinformation ungültig ist. Insbesondere werden die folgenden Effekte erzielt, wenn die Fremdstoffe ein Reparaturagens für eine Reifenpanne ist. Da das Reparaturagens für die Reifenpanne eine hohe Viskosität besitzt, ist es schwierig, es von einem Element zu entfernen, wenn es daran haftet. Aus diesem Grund wird das Begrenzungsmittel zur Verhinderung des Eindringens des Reparaturagens für Reifenpannen bereitgestellt, wie es oben beschrieben ist. Das Begrenzungsmittel verhindert, dass das Reparaturagens für eine Reifenpanne auf dem Zustandssensor oder weiteren Elementen in dem Verbindungsabschnitt anhaftet. Dadurch werden abträgliche Effekte auf die Erfassung durch den Zustandssensor minimiert.
Die obigen und weitere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung gemacht wurde, deutlicher ersichtlich. In den Zeichnungen sind:
1 ein schematisches Diagramm eines Fahrzeugs mit einem Radzustand-Sensor gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 eine Teilschnittansicht eines an dem Fahrzeug von 1 montierten Rades;
3 eine schematische Schnittansicht von vorn eines TPMS-Ventils gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
4 eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in 3;
5 ein Regelungsblockdiagramm für die Radzustand-Überwachungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
6 eine schematische Schnittansicht von der Seite des TPMS-Ventils gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
7 eine schematische Schnittansicht von der Seite gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung;
8 eine schematische Schnittansicht von der Seite eines TPMS-Ventils gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
9 eine schematische Schnittansicht von der Seite eines TPMS-Ventils gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung; und
10 eine schematische Schnittansicht von der Seite eines TPMS-Ventils gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung.
Nachfolgend ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben.
1 ist ein schematisches Diagramm eines Fahrzeugs mit einer Radzustand-Überwachungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung. 2 ist eine Teilschnittansicht eines an dem Fahrzeug von 1 montierten Rades. Wie es in 1 gezeigt ist, besitzt ein Fahrzeug 10 vier Räder, die drehbar an einem Fahrgestell 12 gestützt sind. Sie umfassen ein rechtes Vorderrad 14a, ein linkes Vorderrad 14b, ein rechtes Hinterrad 14c und ein linkes Hinterrad 14d (im Folgenden manchmal als „Rad 14" bezeichnet). Verschiedene Einheiten wie etwa ein Motor, ein Getriebe, ein Lenksystem, ein Bremssystem (alle nicht gezeigt) und eine elektronische Steuerungs/Regelungs-Einheit (nachfolgend als „ECU" bezeichnet) sind an dem Fahrgestell 12 befestigt. Der Motor ist eine Antriebsquelle zum Antreiben der Räder. Das Getriebe ist ausgelegt, um eine Antriebskraft mit einer gegebenen Übersetzung zu übertragen. Das Lenksystem ist ausgelegt, um die Räder zu lenken. Das Bremssystem ist ausgelegt, um eine Bremskraft auf die Räder auszuüben. Die ECU ist ausgelegt, um diese Einheiten zu steuern.
Das Rad 14, das einen Reifen und ein Radelement umfasst, besitzt ein eingebautes TPMS-Ventil 16. Das TPMS-Ventil 16 stellt den Reifenluftdruck ein. Gemäß der Ausführungsform der Erfindung entspricht das TPMS-Ventil 16 einer radmontierten Vorrichtung, die als Radzustand-Detektor dient.
Ferner sind Kommunikationseinheiten 22 (22a–22d) und eine ECU 20 an dem Fahrgestell 12 befestigt. Jede Kommunikationseinheit 22 empfängt eine Radinformation von dem TPMS-Ventil 16 des jeweiligen Rades 14. Die Einzelheiten der Kommunikationseinheit 22 sind unten erläutert. Die ECU 20 überwacht den Zustand des Rades 14 auf der Grundlage der empfangenen Radinformation.
Wie es in 2 gezeigt ist, ist ein Reifen 30, der Teil des Rades 14 ist, ein Notlaufreifen, der eine Weiterfahrt des Fahrzeugs auch bei Reifendruckabfall ermöglicht. Der Reifen 30 umfasst zwei Wülste 34, wobei in jedem Wulst ein Wulstkern 32 eingebettet ist, zwei Seitenwände 36 und eine Lauffläche 38. Jede Seitenwand 36 erstreckt sich von der Wulst 34 radial nach außen. Die Lauffläche 38 erstreckt sich zwischen den zwei Seitenwänden 36. Eine Karkasse 40 ist in den zwei Wülsten 34, den zwei Seitenwänden 36 und der Lauffläche 38 eingebettet. Die Karkasse 40 kann zum Beispiel ein Bogen aus Fasermaterial sein. Ferner ist eine Gürtelschicht 42 in der Lauffläche 38, auf der äußeren Seite der Karkasse 40 eingebettet. Eine Gummiverstärkung 46 ist in jeder Seitenwand 36, innenseits einer Innenlage 44 eingebettet. Die Gummiverstärkung besitzt eine hohe Steifigkeit. Wenn das Fahrzeug eine Reifenpanne hat, die den Reifenluftdruck in dem inneren Raum verringert, der zwischen einem Radelement 50 und dem Reifen 30 definiert ist, dient die Gummiverstärkung 46 der Stützung des gesamten Reifens 30 auf dem Radelement 50. Ein Notlaufsystem erlaubt die Fortsetzung der Fahrt des Fahrzeugs.
Das TPMS-Ventil 16 ist an dem Rad 14 befestigt. Das TPMS-Ventil 16 wird verwendet, um den Luftdruck in dem Reifen 30 einzustellen. Das TPMS-Ventil 16 umfasst einen Erfassungsabschnitt 61, der in einem inneren Raum S angeordnet ist, welcher zwischen dem Reifen 30 und dem Radelement 50 definiert ist. Das TPMS-Ventil 16 umfasst ein Gehäuse 62 und einen Luftdurchlassabschnitt 63. Das Gehäuse 62 ragt in den inneren Raum S hervor und enthält einige Sensoren, was weiter unten erläutert ist. Der Luftdurchlassabschnitt 63 ist einteilig mit dem Gehäuse 62 ausgebildet. Luft wird durch den Luftdurchlassabschnitt 63 in den inneren Raum S eingefüllt, um so den Luftdruck einzustellen. Normalerweise ist ein Ventildeckel bzw. eine Ventilkappe 58 an einem entfernten Ende des Luftdurchlassabschnitts 63 befestigt, um zu gewährleisten, dass keine Luft eindringt. Ein Teil des TPMS-Ventils 16 oder des Luftdurchlassabschnitts 63 ist mit Hilfe einer elastischen Gummidichtung 56, einer Beilagscheibe und einer Schraube in ein Befestigungsloch 54 eingepasst, das in einer Felge 52 des Radelements 50 vorgesehen ist. Somit ist das Gehäuse 62 so in dem inneren Raum S angeordnet, dass es in einer auskragenden Weise an einem Punkt gestützt wird, der mit dem Luftdurchlassabschnitt 63 verbunden ist. Die Dichtung 56 hat eine spezifizierte Steifigkeit und hält den inneren Raum des Reifens 30 luftdicht. Der Ventildeckel 58 ragt von der Felge 52 nach außen hervor. Das Entfernen des Ventildeckels 58 zur Verbindung des Schlauchs einer Luftversorgungsvorrichtung mit einer Ventilöffnung (nicht gezeigt) ermöglicht die Zuführung von Luft in den Reifen 30 bzw. die Luftbefüllung des Reifens. Wenn der Reifen 30 luftleer („platt") ist, wird eine Flasche mit Reifenreparaturflüssigkeit, die in einem Reifenpannen-Reparatursatz enthalten sein kann, mit Hilfe des Schlauchs mit der Ventilöffnung verbunden, um Reifenreparaturflüssigkeit in den Reifen einzuspritzen.
3 ist eine schematische Schnittansicht von vorn des TPMS-Ventils. 4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in 3. Wie es in den 3 und 4 gezeigt ist, ist in dem Gehäuse 62 des TPMS-Ventils 16 ein Erfassungsraum S2 ausgebildet. In dem Erfassungsraum S2 sind ein Substrat 65, eine Energieversorgungsbatterie 66 und weitere Vorrichtungen angeordnet. Auf dem Substrat 65 sind Zustandssensoren zur Erfassung von Radzuständen und ein Sender zum Senden von Radinformationen befestigt. Insbesondere umfasst das Substrat 65 einen Luftdrucksensor 67, einen Beschleunigungssensor 68 und einen TPMS-Sender. Indem sie als Zustandssensoren dienen, erfassen der Luftdrucksensor 67 und der Beschleunigungssensor 68 den Luftdruck in dem Reifen 30 bzw. die Beschleunigung des Rades 14 als Radinformationen. Der TPMS-Sender wird als Sendeabschnitt (nicht gezeigt) betrachtet. Von den jeweiligen Sensoren ausgegebene Signale werden durch eine Antenne 69 des TPMS-Senders zu der Kommunikationseinheit 22 des Fahrgestells 12 gesendet.
Der Luftdrucksensor 67 kann in der Form einer Membran aus einer dünnen Harz- oder Metallschicht mit einem darauf befestigten piezoelektrischen Element aufgebaut sein. Der Druckluftsensor 67 erfasst eine Verzerrung des piezoelektrischen Elements proportional zu dem Luftdruck in dem Erfassungsraum S2 und wandelt die Verzerrung in eine Ausgangsspannung um. Der Beschleunigungssensor 68 ist ausgelegt, um die Beschleunigung in einer radialen Richtung des Rades 14 zu erfassen, um so einen Fahrzeugfahrzustand auf der Grundlage einer auf das Rad 14 wirkenden Zentrifugalkraft zu messen.
Die Ausführungsform der Erfindung zeigt ein Beispiel, in dem der Luftdrucksensor 67 und der Beschleunigungssensor 68 in dem Erfassungsraum 52 des TPMS-Ventils 16 angeordnet sind. Alternativ können weitere Sensoren angeordnet sein, um weitere Radzustände zu erfassen. Beispiele solcher weiterer Sensoren sind ein Temperatursensor zur Erfassung der Lufttemperatur in dem Reifen 30 und ein Sensor zur Erfassung der Versorgungsspannung der Batterie 66.
Das Gehäuse 62 weist ein Verbindungsloch 71 und einen Öffnungs-Schließ-Mechanismus 80 zum Öffnen und Schließen des Verbindungslochs 71 auf. Das Verbindungsloch 71, das als ein Verbindungsabschnitt fungiert, ist ausgelegt, um den Erfassungsraum S mit dem Außenraum, d.h. den das TPMS-Ventil 16 umgebenen Raum, zu verbinden, um Luft einzufüllen. Der Öffnungs-Schließ-Mechanismus 80 fungiert als ein Begrenzungsmittel, das das Eindringen eines Reifenreparaturagens durch das Verbindungsloch 71 in den Erfassungsraum S2 während der Reparatur der Reifenpanne begrenzt. Die Einzelheiten sind unten ausgeführt.
5 ist ein Regelungsblockdiagramm für die Radzustand-Überwachungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.
Das oben genannte Gehäuse 62 des TPMS-Ventils 62 nimmt nicht nur die Batterie 66, den Luftdrucksensor 67 und den Beschleunigungssensor 68, sondern auch einen TPMS-Sender 75 und eine Steuerschaltung 76 auf. Das TPMS-Ventil 16 ermittelt Radinformationen wie etwa einen Reifendruck und eine Radbeschleunigung, erfasst von den jeweiligen Sensoren, und sendet die Radinformation periodisch an die Kommunikationseinheit 22 an dem Fahrgestell 12.
Insbesondere sendet der TPMS-Sender 75 die Radinformation, die Signale enthält, die ein Maß für die von dem Luftdrucksensor 67 und dem Beschleunigungssensor 68 erfassten Werte sind, drahtlos an die Kommunikationseinheit 22. Die Steuerschaltung 76 hat zum Beispiel die Form eines IC-Chip und ist auf dem Substrat 65 befestigt. Die Steuerschaltung 76 regelt die Zeitpunkte, zu denen der TPMS-Sender 75 die Radinformationen sendet. Die Batterie 66 liefert Energie an den Raddrucksensor 67, den Beschleunigungssensor 68, den TPMS-Sender 75, die Steuerschaltung 76 und so weiter.
Wie es in 1 gezeigt ist, umfasst der Fahrgestell 12 vier Kommunikationseinheiten 22a-22d, die dem rechten Vorderrad 14a, dem linken Vorderrad 14b, dem rechten Hinterrad 14c bzw. dem linken Hinterrad 14d zugeordnet sind (im Folgenden als „Kommunikationseinheit 22'' bezeichnet). Die Kommunikationseinheit 22, die als ein Empfangsabschnitt fungiert, empfängt ein Signal, das ein Maß für die Radinformation ist, die von dem TPMS-Sender 75 gesendet wird, der an dem zugehörigen Rad 14 angeordnet ist. Die Kommunikationseinheit 22 gibt ferner die Information an die ECU 20 auf der Grundlage des von dem TPMS-Sender 75, der zu dem Rad 14 gehört, gesendeten Signals.
Die ECU 20 umfasst eine CPU, die verschiedene Berechnungen ausführt, ein ROM zum Speichern verschiedener Steuerungs-/Regelungsprogramme, ein RAM, das als Arbeitsbereich zum Speichern von Daten und Ausführen von Programmen verwendet wird, einen nicht flüchtigen Backup-RAM zum Aufnehmen bestimmter Daten und eine Eingangs-Ausgangs-Schnittstelle. Wie es in 1 gezeigt ist, ist die ECU 20 über Signalleitungen mit einer Alarmvorrichtung 24 und einer Sensorgruppe 26, die einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor enthält, verbunden.
Die ECU 20 speichert die von der Kommunikationseinheit 22 empfangene Information in Übereinstimmung mit der Lage ihres entsprechenden Rades. Auf diese Weise kann die ECU 20 das bestimmte Rad 14 identifizieren, das über die Kommunikationseinheit 22 die Informationen lieferte. Wie es oben beschrieben ist, ist das Fahrgestell 12 mit der Mehrzahl von Kommunikationseinheiten 22 für die jeweiligen Räder 14 ausgestattet. Darüber hinaus kann der Fahrgestell 12 auch nur mit einer einzigen Kommunikationseinheit ausgestattet sein, die Signale von den einzelnen TPMS-Sendern 75 empfängt. In einem solchen Fall kann ein von einem jeweiligen TPMS-Sender 75 zu sendendes Signal zusätzliche ID-Informationen zur Identifizierung des Rades 14 enthalten. Die von dem TPMS-Sender 75 gesendete Radzustandsinformation wird in einem gegebenen Speicherbereich (Puffer) wie etwa dem Backup-RAM der ECU 20 gespeichert. Die ECU 20 verwendet die von der Kommunikationseinheit 22 empfangene Information, um die Zustände des Rades 14 anzuzeigen.
Die Alarmvorrichtung 24 ist ausgelegt, um, gesteuert durch die ECU 20, einen Fahrer zu warnen, wenn bestimmte Zustände vorliegen. Zum Beispiel kann der Alarm 24 dem Fahrer eine visuelle Warnung auf einer Anzeige, die in der Instrumententafel integriert ist, oder eine akustische Warnung liefern. Insbesondere empfängt die ECU 20, wenn aus einem der Reifen 30 Luft abgelassen wird, so dass sich dessen Luftdruck verringert, die Radinformation, die den niedrigen Luftdruck anzeigt, von dem zugehörigen TPMS-Ventil 16.
Eine Struktur, die das Eindringen von Fremdstoffen wie etwa Reifenreparaturagens in den Erfassungsraum S2 begrenzt, ist nachfolgend beschrieben. 6 ist eine schematische Schnittansicht von der Seite des TPMS-Ventils. Zum besseren Verständnis zeigt die 6 nicht die gesamte Struktur von 3 oder weiterer Figuren.
Wie es oben beschrieben ist, sind das Gehäuse 62 und der Luftdurchlassabschnitt 63 kombiniert und bilden das TPMS-Ventil 16 als eine einzige Einheit. Eine Luftdurchführung 79 verläuft durch das Innere des Luftdurchlassabschnitts 63 und des Gehäuses 62. Zusätzlich zur Leitung der zugeführten Luft in den inneren Raum S, spritzt die Luftdurchführung 79 das Reifenreparaturagens an eine innere Umfangsoberfläche des Reifens 30. Der Erfassungsraum S2 ist an einem zu der Luftdurchführung 79 des Gehäuses 62 beabstandeten Ort ausgebildet. Das Verbindungsloch 71 verbindet den Erfassungsraum S2 mit dem Außenraum des TPMS-Ventils 16 (dem inneren Raum S). Der Öffnungs-Schließ-Mechanismus 80 ist in der Nähe des Verbindungslochs 71 des Gehäuses 62 angeordnet, um das Verbindungsloch 71 zu öffnen oder zu schließen.
Der Öffnungs-Schließ-Mechanismus 80 umfasst einen Deckel 81, einen Arm 82, ein Schwenkelement 83 und eine Spiralfeder (nicht gezeigt). Der Deckel 81 wird als ein Element zum Öffnen und Schließen des Verbindungslochs 71 betrachtet. Ein Ende des Arms 82 ist an dem Deckel 81 befestigt. Das weitere Ende des Arms 82 ist schwenkbar durch das Schwenkelement 83 gestützt, das an dem Gehäuse 62 befestigt ist. Die Spiralfeder, die als elastisches Element betrachtet wird, ist an das Schwenkelement 83 angepasst. Die Spiralfeder drängt den Arm 82 in eine Richtung, die das Verbindungsloch 71 verschließt. Die Spiralfeder hat eine Federkonstante, die derart ist, dass das Verbindungsloch 71 öffnet, wenn eine auf das Rad 14 wirkende Zentrifugalkraft einen vorbestimmten Wert überschreitet. Insbesondere wird, wenn die Beschleunigung aufgrund der Zentrifugalkraft die Erdbeschleunigung wesentlich überschreitet, der Deckel 81 gegen die drängende Kraft der Spiralfeder von der Verbindungsloch 71 getrennt. Dies führt das Verbindungsloch 71 in den Verbindungsmodus über.
In dem Prozess der Reparatur einer Reifenpanne wird die Flasche mit der Reifenreparaturflüssigkeit über den Schlauch mit der Luftdurchlassabschnitt 63 verbunden, um die Reifenreparaturflüssigkeit in den Reifen 30 einzuspritzen. Anschließend wird das Fahrzeug 10 gestartet, um die eingespritzte Reifenreparaturflüssigkeit über die gesamte Innenseite des Reifens 30 zu verteilen. Wenn zu diesem Zeitpunkt die auf das Rad 14 wirkende Zentrifugalkraft aufgrund der niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeit vergleichsweise klein ist, wirkt die Gravitation effektiver auf die Reifenreparaturflüssigkeit, was zur Folge hat, dass die Flüssigkeit in dem Reifen 30 verteilt wird. Somit ist es wahrscheinlich, dass die Reifenreparaturflüssigkeit durch das Verbindungsloch 71 in den Erfassungsspalt S2 eintritt. Dies kann einen Erfassungsfehler des Luftdrucksensors 67 zur Folge haben. Wie es oben beschrieben ist, ist es möglich, wenn die auf das Rad 14 wirkende Zentrifugalkraft gleich groß wie oder kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, dass die Reifenreparaturflüssigkeit durch das Verbindungsloch 71 in den Erfassungsraum eindringt. Daher schließt der Deckel 81 das Verbindungsloch 71, wie es durch die durchgezogenen Linie in 6 gezeigt ist. Demgegenüber drückt die auf das Rad 14 wirkende Zentrifugalkraft, wenn sie bei Zunahme der Fahrzeuggeschwindigkeit auf eine bestimmte Höhe zunimmt, die Reifenreparaturflüssigkeit auf die innere Umfangsoberfläche des Reifens 30, was zur Folge hat, dass die Reifenreparaturflüssigkeit darauf fest wird. Somit ist es weniger wahrscheinlich, dass die Reifenreparaturflüssigkeit in dem Reifen 30 verteilt wird. Daher wird der Deckel 81 von dem Verbindungsloch 71 abgehoben, wie es durch die gestrichelte Linie in 6 gezeigt ist, um zu ermöglichen, dass Luft durch das Verbindungsloch 71 hindurchtritt, so dass der Luftdrucksensor 67 den Luftdruck in dem Reifen erfassen kann.
Das Gehäuse 62 umfasst einen Trennung-Erfassungssensor 85 neben dem Öffnungs-Schließ-Mechanismus 80. Der Trennung-Erfassungssensor 85 ist ausgelegt, um zu erfassen, ob der Deckel 81 geschlossen bzw. sich das Verbindungsloch 71 in dem Trennungsmodus befindet. Wird erfasst, dass der Deckel 81 geschlossen ist, gibt der Trennung-Erfassungssensor 85 ein Signal aus, das anzeigt, dass der Deckel 81 geschlossen ist. Wenn die Steuerschaltung 76 die Information erhält, dass sich das Verbindungsloch 71 in dem Trennungsmodus befindet, welche von dem Trennung-Erfassungssensor 85 ausgegeben wird, verhindert die Steuerschaltung 76, dass der TPMS-Sender 75 die Luftdruckinformation aussendet. In diesem Fall kann die Steuerschaltung 76 als ein Sendebegrenzungsabschnitt betrachtet werden.
Insbesondere befindet sich das Verbindungsloch 71 in dem Trennungsmodus, das heißt, das Innere des Gehäuses 62 bzw. der Erfassungsraum S2 ist von dem inneren Raum S getrennt. Dies kann unterschiedliche Zustände zwischen dem inneren Raum S und dem Erfassungsraum S2 erzeugen. Nimmt man an, dass der Luftdruck unter derartigen Bedingungen von dem Luftdrucksensor 67 erfasst und zu der ECU 20 an dem Fahrgestell 12 gesendet wird, so kann die ECU 20 auf der Grundlage dieser Luftdruckinformation den unpassenden Schritt ausführen, nämlich dafür sorgen, dass die Alarmvorrichtung 24 den Fahrer alarmiert. Daher wird verhindert, dass die Luftdruckinformation über den Reifen 30 gesendet wird, wenn sich das Verbindungsloch 71 in dem Trennungszustand befindet. Neben der Verhinderung der Sendung der Luftdruckinformation kann ferner die Sendung einer Radinformation während dieses Trennungsmodus durch den TPMS-Sender 75 gestoppt werden. Dies vermeidet eine unnötige Informationsübertragung und somit eine Verringerung eines übermäßigen Energieverbrauchs von der Batterie 66.
Wie es oben erläutert ist, ist gemäß der Ausführungsform der Erfindung der Öffnungs-Schließ-Mechanismus 80 zum Öffnen oder Schließen des Verbindungslochs 71, das durch das Gehäuse 62 des TPMS-Ventils 16 ausgebildet ist, vorgesehen. Dies begrenzt das Eindringen von Reifenreparaturagens durch das Verbindungsloch 71 in den Erfassungsraum S2 während der Reparatur einer Reifenpanne. Daher wird verhindert, dass das Reifenreparaturagens in Kontakt mit dem Luftdrucksensor 67 gelangt, so dass es keinen nachteiligen Effekt auf die Genauigkeit der Erfassung mit Hilfe des Luftdrucksensors 67 hat. Dadurch behält der Luftdrucksensor 67 seine normale Erfassungsleistung. Folglich sendet das TPMS-Ventil 16 die korrekte Radinformation zu der ECU 20, so dass die Radzustand-Überwachungseinrichtung weiterhin normal arbeiten kann. Dadurch können TPMS-ausgestattete Fahrzeuge eine Reifenreparaturflüssigkeit verwenden.
Der Öffnungs-Schließ-Mechanismus 80, der eine mechanische Vorrichtung ist, die den Deckel 81 und die Spiralfeder umfasst, nützt eine auf das Rad 14 wirkende Zentrifugalkraft, um das Verbindungsloch 71 automatisch zu öffnen oder zu schließen. Dies beseitigt die Notwendigkeit zusätzlicher Vorrichtungen wie etwa eines Sensors zur Erfassung der Zentrifugalkraft und eines Aktors zur Betätigung des Deckels 81. Daher ist die vorliegende Erfindung einfach und kostengünstig implementiert.
Nachfolgend ist die zweite Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Die zweite Ausführungsform ist in gleich der ersten Ausführungsform, mit Ausnahme der Konfiguration des Öffnungs-Schließ-Mechanismus. Somit werden gleiche Bezugszeichen verwendet, um Elemente zu bezeichnen, die in der ersten und zweiten Ausführungsform identisch sind, und wenn es zweckdienlich ist, werden die identischen Elemente nicht erneut beschrieben.
7 ist eine schematische Schnittansicht von der Seite eines TPMS-Ventils gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung. In einem TPMS-Ventil 216 umfasst ein Öffnungs-Schließ-Mechanismus 280 ein Öffnungs-Schließ-Element 281 und eine Feder 282. In dem Öffnungs-Schließ-Element 281 ist eine Verbindungsdurchführung 71 ausgebildet. Die Feder 282 ist ein elastisches Element, das das Öffnungs-Schließ-Element 281 in die Schließrichtung drängt bzw. vorspannt.
Das Öffnungs-Schließ-Element 281 umfasst einen Basisabschnitt 283 und einen Verbindungsloch-Bildungsabschnitt 284. Der Basisabschnitt 283 bewegt sich entlang inneren Wänden des Erfassungsraums S2 in Richtung des Luftdrucksensors 67 oder davon weg. Der Verbindungsloch-Bildungsabschnitt 284 ist zylindrisch ausgebildet und erstreckt sich von der Mitte des Basisabschnitts 283 in eine Richtung von dem Luftdrucksensor 67 weg. Ein Führungsloch 285 ist in dem Gehäuse 62 ausgebildet. Ein entferntes Ende des Verbindungsloch-Bildungsabschnitts 284 ist gleitbar in das Führungsloch 285 eingeführt. Eine Verbindungsdurchführung 271 läuft durch den Verbindungsloch-Bildungsabschnitt 284, um den Erfassungsraum S2 mit dem Außenraum (dem inneren Raum S) zu verbinden. Die Verbindungsdurchführung 271 ist an dem entfernten Ende des Verbindungsloch-Bildungsabschnitts 284 gekrümmt und erstreckt sich seitwärts davon. Somit wird, wie es durch die durchgezogene Linie in 7 gezeigt ist, ein äußerstes Ende der Verbindungsdurchführung 271 geschlossen und durch eine Wand des Führungslochs 285 getrennt, wenn das Öffnungs-Schließ-Element 281 in dem Erfassungsraum S2 aufgenommen ist. Umgekehrt, wie es durch die gestrichelte Linie in 7 dargestellt ist, bewegt sich das Öffnungs-Schließ-Element 281 relativ zu dem Gehäuse 62 in der Richtung von dem Luftdrucksensor 67 weg. Dies bewirkt, dass das äußerste Ende der Verbindungsdurchführung 271 zu dem Außenbereich des Gehäuses 62 offenliegt. Dies führt die Verbindungsdurchführung 271 in den Verbindungsmodus über, so dass die Luft hindurchtreten kann.
Die Feder 282 ist zwischen die innere Oberfläche des Gehäuses 62 und den Basisabschnitt 283 geschaltet, um das Öffnungs-Schließ-Element 281 in eine Richtung zu drängen, in der die Verbindungsdurchführung 271 geschlossen ist. Die Feder 282 hat eine derartige Federkonstante, dass die Verbindungsdurchführung 271 geöffnet wird, wenn eine auf das Rad 14 wirkende Zentrifugalkraft einen vorbestimmten Wert überschreitet. Insbesondere ist die Federkonstante so vorbestimmt, dass sich das Öffnungs-Schließ-Element 281, wenn die Beschleunigung durch die Zentrifugalkraft die Erdbeschleunigung wesentlich überschreitet, gegen die Kraft der Feder 282 bewegt, wodurch bewirkt wird, dass das äußerste Ende der Verbindungsdurchführung 271 zu dem Außenbereich des Gehäuses 62 offenliegt, um so die Verbindungsdurchführung 271 in den Verbindungsmodus überzuführen.
Wie es oben beschrieben ist, ist auch in der zweiten Ausführungsform der Erfindung der Öffnungs-Schließ-Mechanismus 280 vorgesehen, um die in dem Öffnungs-Schließ-Element 281 des TPMS-Ventils 216 ausgebildete Verbindungsdurchführung 271 zu öffnen oder zu schließen. Dies begrenzt das Eindringen von Reifenreparaturagens durch die Verbindungsdurchführung 271 in den Erfassungsraum S2 während der Reparatur einer Reifenpanne. Der Öffnungs-Schließ-Mechanismus 280, der eine mechanische Vorrichtung ist, die das Öffnungs-Schließ-Element 281 und die Feder 282 enthält, nützt die auf das Rad 14 wirkende Zentrifugalkraft, um die Verbindungs durchführung 271 automatisch zu öffnen und zu schließen. Daher liefert die zweite Ausführungsform die gleichen Effekte wie die erste Ausführungsform.
Das Öffnungs-Schließ-Element 281 ist so ausgelegt, dass das entfernte Ende des Verbindungsloch-Bildungsabschnitts 284 innerhalb des Führungslochs 285 gleitet. Dies führt zu einem Vorteil dahingehend, dass das Reifenreparaturagens, das möglicherweise an einem Bereich in der Nähe der Öffnung des Führungslochs 285 anhaftet, außen angelagert wird. Daher wird die Anhaftung des Reifenreparaturagens an die Verbindungsdurchführung 271 verhindert oder reduziert, während der Luftdrucksensor 67 den Luftdruck erfasst.
Nachfolgend ist die dritte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Die dritte Ausführungsform ist gleich der ersten Ausführungsform, mit der Ausnahme, dass der Öffnungs-Schließ-Mechanismus durch den Aktor betätigt wird. Somit werden gleiche Bezugszeichen für Elemente verwendet, die denen der ersten Ausführungsform entsprechen, und wo es zweckdienlich ist, ist auf eine Beschreibung dieser gleichen Elemente verzichtet.
8 ist eine schematische Schnittansicht eines TPMS-Ventils gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung. In einem TPMS-Ventil 316 umfasst ein Öffnungs-Schließ-Mechanismus 380 den Deckel 81, den Arm 82, das Schwenkelement 83 und die Spiralfeder (nicht gezeigt), wie es in der ersten Ausführungsform beschrieben ist. Jedoch ist der Deckel 81 so ausgelegt, dass er nicht automatisch durch die Zentrifugalkraft geöffnet wird, sondern von einem Aktor 385 in die offene oder geschlossene Position bewegt wird.
Das Gehäuse 62 umfasst den Aktor 385, der sich in Abhängigkeit vom Betrag der Beschleunigung, die von dem Beschleunigungssensor 68 erfasst wird, dreht, was oben im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform diskutiert ist. Der Aktor 385 ist über einen Verbindungsstab 387 mit einem Gelenkabschnitt 386 verbunden. Der Gelenkabschnitt 386 erstreckt sich in der zu dem Arm 387 des Deckels 81 entgegengesetzten Richtung. Eine Drehbewegung des Aktors 385 bewirkt ein Öffnen oder Schließen des Deckels 81.
Die Steuerschaltung 76 steuert den Aktor 385, um den Deckel 81 in die offene Position zu betätigen, wenn die auf das Rad 14 wirkende Zentrifugalkraft einen vorbestimmten Wert überschreitet, mit anderen Worten, die von dem Beschleunigungssensor 68 erfasste Beschleunigungsrate die Erdbeschleunigung überschreitet. Hin gegen bewirkt die Steuerschaltung 76 ein Schließen des Deckels 81, wenn die Beschleunigungsrate gleich groß wie oder kleiner als die Erdbeschleunigung ist. Dies begrenzt das Eindringen des Reifenreparaturagens durch das Verbindungsloch 71 in den Erfassungsraum S2.
In einem weiteren Fall erfasst der Beschleunigungssensor 68 eine Null-Beschleunigung, d.h. die Drehung des Rades 14 ist gestoppt. Nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Zeitspanne seit der Erfassung des Drehstopps steuert die Steuerschaltung 76 den Aktor 385, so dass dieser den Deckel 81 in die offene Position bringt. Insbesondere wird das Reifenreparaturagens im Laufe der Zeit durch die Schwerkraft zur Bodenoberfläche des Reifens 30 befördert, wenn sich das Fahrzeug 10 nach dem Einspritzen des Reifenreparaturagens zu bewegen beginnt und dann stoppt. Somit dringt das verlagerte Reifenreparaturagens nicht durch das Verbindungsloch 71 in das Gehäuse 62. Dies führt das Verbindungsloch 71 in den Verbindungsmodus über und ermöglicht daher die Erfassung der Zustände des Rades 14 während des Stopps des Fahrzeugs 10. In der dritten Ausführungsform der Erfindung kann der Beschleunigungssensor 68 als ein Stoppzustand-Erfassungsabschnitt betrachtet werden.
Wie es oben ausgeführt ist, ist der Öffnungs-Schließ-Mechanismus 380 gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung auch zum Öffnen oder Schließen des Verbindungslochs 71 vorgesehen, das in dem Gehäuse 62 des TPMS-Ventils 316 ausgebildet ist. Dies begrenzt das Eindringen des Reifenreparaturagens durch das Verbindungsloch 71 in den Erfassungsraum 62 während der Reparatur einer Reifenpanne. Daher liefert auch die dritte Ausführungsform die gleichen Effekte wie die erste Ausführungsform, mit der Ausnahme, dass die Konfiguration des Öffnungs-Schließ-Mechanismus 380 durch das Hinzufügen des Aktors 385 etwas komplizierter ist.
Der Aktor 385 betätigt den Deckel 81 zu der offenen oder geschlossenen Position, was eine korrekte Betätigung des Deckels 81 gewährleistet. Ferner öffnet der Deckel 81, um die Luftdruckinformation zu gewinnen, wenn das Fahrzeug 10 stoppt. Dies verbessert vorteilhaft die Genauigkeit der Überwachung der Radzustände.
Nachfolgend ist die vierte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Im Vergleich mit der ersten Ausführungsform verwendet die vierte Ausführungsform eine unterschiedliche Konfiguration des Begrenzungsmittels, um zu verhindern, dass das Reifenreparaturagens durch das Verbindungsloch eindringt. Ansonsten verwendet die vierte Ausführungsform einige Elemente, die mit den entsprechenden der ersten Aus führungsform identisch sind. Somit werden gleiche Bezugszeichen verwendet, um identische Elemente in der ersten und vierten Ausführungsform zu bezeichnen, und wenn es zweckdienlich ist, ist auf eine erneute Beschreibung verzichtet.
9 ist eine schematische Schnittansicht von der Seite eines TPMS-Ventils gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung. Ein TPMS-Ventil 416 umfasst eine permeable Membran 480, die als das Begrenzungsmittel vorgesehen ist, um zu verhindern, dass das Reifenreparaturagens durch das Verbindungsloch 71 eindringt. Die permeable Membran 480 ist so angebracht, dass sie die Öffnung des Verbindungslochs 71 blockiert, wobei zwar der Durchtritt von Luft, nicht jedoch der des Reifenreparaturagens möglich ist.
Gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung ist das Begrenzungsmittel zum Verhindern des Eindringens des Reifenreparaturagens sehr einfach aufgebaut.
Nachfolgend ist die fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Im Vergleich zu der ersten Ausführungsform verwendet die fünfte Ausführungsform eine unterschiedliche Konfiguration des Begrenzungsmittels, um zu verhindern, dass das Reifenreparaturagens durch das Verbindungsloch eindringt. Ansonsten verwendet die fünfte Ausführungsform identische Elemente wie die erste Ausführungsform. Somit werden in der ersten bis fünften Ausführungsform die gleichen Bezugszeichen verwendet, um identische Elemente zu bezeichnen. Und wenn es zweckdienlich ist, ist auf eine erneute Beschreibung der identischen Elemente verzichtet.
10 ist eine schematische Schnittansicht eines TPMS-Ventils gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung. Ein TPMS-Ventil 516 umfasst ein Verbindungsloch 471, das an der Seite ausgebildet ist, wo sich der Luftdurchlassabschnitt 63 des Gehäuses 62 befindet, das heißt auf der Seite näher an dem Radelement 50. Ein U-förmiges Rohr 580 erstreckt sich von dem Gehäuse 62. Eine in dem U-förmigen Rohr 580 ausgebildete „innere Durchführung" definiert bzw. bildet das Verbindungsloch 471. Das U-förmige Rohr 580 ist in der Mitte gekrümmt, und ein entferntes Ende des Rohrs 580 liegt der Oberfläche des Gehäuses 62 gegenüber. Demzufolge ist das Substrat 65, auf dem der Luftdrucksensor 67 befestigt ist, auf einer inneren Oberfläche des Gehäuses 62, gegenüber der inneren Oberfläche, die im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform beschrieben ist, befestigt.
In dem so aufgebauten TPMS-Ventil 516 ist ein Abstand zwischen dem Verbindungsloch 471 und dem Radelement 50 relativ kurz (vgl. 2). Sollte jedoch das U- förmige Rohr in dem Reifenreparaturagens eingetaucht sein, sammelt sich Luft in dem U-förmigen Rohr 580 und verhindert somit, dass das Reifenreparaturagens in den Erfassungsraum S2 eindringt.
Gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung ist auch das Begrenzungsmittel zur Verhinderung des Eindringens des Reifenreparaturagens sehr einfach aufgebaut.
Gemäß der ersten bis fünften Ausführungsform ist der Trennung-Erfassungssensor 85 vorgesehen. Bei der Erfassung, dass sich das Verbindungsloch in dem Verbindungsmodus befindet, verhindert die Steuerschaltung 76, dass der TPMS-Sender 75 die Luftdruckinformation sendet. Alternativ kann statt der Verhinderung des Sendevorgangs der Luftdruckinformation die momentan gewonnene Luftdruckinformation ungültig gemacht werden. Zum Beispiel kann in der Steuerschaltung 76 die Information über den momentan erfassten Luftdruck ungültig gemacht und verworfen werden. Ferner kann alternativ der TPMS-Sender 75 eine Luftdruckinformation mit einer zusätzlichen Identifizierungsinformation wie etwa einem Flag senden, um die Ungültigkeit der Information anzuzeigen. In diesem Fall liest die ECU 20 das Flag, erkennt, dass die empfangene Luftdruckinformation ungültig ist und verwirft die ungültige Information.
In den oben genannten Ausführungsformen ist der Luftdrucksensor 67 als ein Beispiel der Zustandssensoren dargestellt. Jedoch kann jeder Sensor verwendet werden, solange der Sensor innerhalb des Gehäuses 62 angeordnet ist und einen Verbindungsabschnitt zur Verbindung des Erfassungsbereichs mit dem inneren Bereich beinhaltet. Der Sensor kann einen Temperatursensor umfassen, der die Temperatur in dem Reifen 30 erfasst, und eine Vielfalt von Sensoren, die unterschiedliche Radzustände, d.h. andere als die Reifenzustände, wie etwa die Spannung der Batterie 66 erfassen. Der Verbindungsabschnitt muss nicht notwendigerweise als ein Loch ausgebildet sein. Alternativ kann eine Lücke, die zwischen den Komponenten des Gehäuses ausgebildet ist, als der Verbindungsabschnitt dienen.
Gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen verhindert die Erfindung das Eindringen des Reifenreparaturagens durch das Verbindungsloch. Zusätzlich kann die Erfindung dazu geeignet sein, das Eindringen von Wasser oder weiterer abgeblätterter Materialien des Reifens zu verhindern.
Ferner wird gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen ein Notlaufreifen als ein Beispiel des Reifens, der das Rad 14 bildet, verwendet. Der Notlaufreifen kann durch einen herkömmlichen Reifen ersetzt sein.
Obgleich die vorliegende Erfindung bezüglich der bevorzugten Ausführungsformen offenbart worden ist, um ein besseres Verständnis von diesen zu ermöglichen, sollte wahrgenommen werden, dass die Erfindung auf verschiedene Weisen verwirklicht werden kann, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen. Deshalb sollte die Erfindung derart verstanden werden, dass sie alle möglichen Ausführungsformen und Ausgestaltungen zu den gezeigten Ausführungsformen beinhaltet, die realisiert werden können, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen, wie er in den beigefügten Ansprüchen dargelegt ist.

Claims

Radzustand-Detektor (16), dadurch gekennzeichnet, dass er umfasst: – ein Gehäuse (62), das in einem inneren Raum (S) angeordnet ist, der zwischen einem Reifen (30) und einem Radelement (50) definiert ist, wobei der Reifen (30) und das Radelement (50) ein Rad (14) bilden und das Gehäuse (62) einen darin ausgebildeten Erfassungsraum (S2) und einen Verbindungsabschnitt (71, 285) zur Verbindung des Erfassungsraumes (S2) mit dem inneren Raum (S) umfasst; – einen Zustandssensor (67), der in dem Erfassungsraum (S2) angeordnet ist und einen Zustand des Rades (14) erfasst; und – ein Begrenzungsmittel (80, 280, 380, 480, 580) zur Begrenzung des Eindringens von Fremdstoffen durch den Verbindungsabschnitt (71, 285) in den Erfassungsraum.
Radzustand-Detektor (16) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Begrenzungsmittel ein Modusschaltmittel (80, 280, 380) umfasst, um den Verbindungsabschnitt (71, 285) von einem Verbindungsmodus in einen Trennungsmodus umzuschalten, wenn ein vorbestimmter Zustand, in dem erwartet wird, dass die Fremdstoffe in den Erfassungsraum eindringen, vorliegt.
Radzustand-Detektor (16) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Modusschaltmittel (80, 280, 380) den Verbindungsabschnitt (71, 285) in den Trennungsmodus überführt, wenn eine auf das Rad (14) wirkende Zentrifugalkraft gleich groß wie oder kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, und den Verbindungsabschnitt (71, 285) in den Verbindungsmodus überführt, wenn die auf das Rad (14) wirkende Zentrifugalkraft den vorbestimmten Wert überschreitet.
Radzustand-Detektor (16) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Modusschaltmittel (80, 280, 380) den Verbindungsabschnitt (71, 285) in den Trennungsmodus überführt, wenn die auf das Rad (14) wirkende Zentrifugalkraft gleich groß wie oder kleiner als die Schwerkraft ist, die auf das Rad (14) wirkt, und den Verbindungsabschnitt (71, 285) in den Verbindungsmodus überführt, wenn die auf das Rad (14) wirkende Zentrifugalkraft die auf das Rad (14) wirkende Schwerkraft überschreitet.
Radzustand-Detektor (16) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass: – der Verbindungsabschnitt (71, 285) ein Verbindungsloch umfasst, und – das Modusschaltmittel (80, 280, 380) ein Öffnungs-Schließ-Element (81, 281) zum Öffnen oder Schließen des Verbindungslochs gegenüber dem inneren Raum (S) und ein elastisches Element (282), das das Öffnungs-Schließ-Element (81, 281) in eine Richtung zum Schließen des Öffnungs-Schließ-Elements (81, 281) drängt; und – das Öffnungs-Schließ-Element (81, 281) das Verbindungsloch schließt, wenn die Zentrifugalkraft gleich groß wie oder kleiner als der vorbestimmte Wert ist, oder das Verbindungsloch gegen die Kraft des elastischen Elements (282) öffnet, wenn die Zentrifugalkraft den vorbestimmten Wert überschreitet.
Radzustand-Detektor (16) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Öffnungs-Schließ-Element ein Deckelelement (81) umfasst, das das Verbindungsloch öffnet und schließt.
Radzustand-Detektor (16) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Öffnungs-Schließ-Element (281) einen Verbindungsloch-Bildungsabschnitt (284) umfasst, der eine Verbindungsdurchführung (271) aufweist, die durch den Verbindungsloch-Bildungsabschnitt (284) verläuft und in dem Verbindungsloch gleitet, und dass die Verbindungsdurchführung in Übereinstimmung mit der Gleitbewegung des Verbindungsloch-Bildungsabschnitts relativ zu dem Gehäuse geöffnet und geschlossen wird.
Radzustand-Detektor (16) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Öffnungs-Schließ-Element (281) innerhalb des Verbindungslochs (285) oder in einem Bereich in der Nähe einer Öffnung des Verbindungslochs gleitet, um die Fremdstoffe aus dem Verbindungsloch zu entfernen.
Radzustand-Detektor (16) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass er ferner umfasst: – ein Sendemittel (75) zum Senden einer Radinformation, die ein Maß für den von dem Zustandssensor erfassten Radzustand ist, zu einer Bordvorrichtung; – einen Trennung-Erfassungssensor (85), der erfasst, wenn der Verbindungsabschnitt durch das Modusschaltmittel in den Trennungsmodus überführt wird; und – ein Sendung-Begrenzungsmittel (76), um zu verhindern, dass das Sendemittel die Radinformation sendet, oder um die Radinformation ungültig zu machen, wenn der Trennung-Erfassungssensor erfasst, dass der Verbindungsabschnitt in den Trennungsmodus überführt ist.
Radzustand-Detektor (16) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass er ferner umfasst: – ein Stoppzustand-Erfassungsmittel (68) zur Erfassung eines Drehstopps des Rad (14); und – einen Aktor (385), der das Modusschaltmittel betätigt, um den Verbindungsabschnitt in den Verbindungsmodus zu überführen, nachdem eine vorbestimmte Zeitspanne seit der Erfassung durch das Stoppzustand-Erfassungsmittel, dass das Rad (14) aufgehört hat zu drehen, verstrichen ist.
Radzustand-Überwachungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst: – eine radmontierte Vorrichtung (22), die eine Radinformation, die ein Maß für einen Radzustand ist, an ein Fahrgestell sendet; und – eine Bordvorrichtung (16), die den Radzustand auf der Grundlage der von der radmontierten Vorrichtung empfangenen Radinformation überwacht; – wobei die Radzustand-Überwachungseinrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass die radmontierte Vorrichtung umfasst: – ein Gehäuse (62), das in einem inneren Raum (S) angeordnet ist, der zwischen einem Reifen (30) und einem Radelement (50) definiert ist, wobei der Reifen (30) und das Radelement (50) ein Rad (14) bilden, wobei das Gehäuse einen darin ausgebildeten Erfassungsraum (S2) und einen Verbindungsabschnitt zum Verbinden des Erfassungsraums mit dem inneren Raum umfasst; – einen Zustandssensor (67), der in dem Erfassungsraum angeordnet ist und einen Zustand des Rades (14) erfasst; und – ein Begrenzungsmittel (80, 280, 380, 480, 580) zum Begrenzen des Eindringens von Fremdstoffen durch den Verbindungsabschnitt in den Erfassungsraum.
Radzustand-Überwachungseinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Begrenzungsmittel ein Modusschaltmittel (80, 280, 380) umfasst, um den Verbindungsabschnitt von dem Verbindungsmodus in den Trennungsmodus umzuschalten, wenn ein vorbestimmter Zustand, in dem erwartet wird, dass Fremdstoffe in dem Erfassungsraum in dem Gehäuse eindringen, vorliegt.
Radzustand-Überwachungseinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner umfasst: – einen Trennung-Erfassungssensor (85), der erfasst, wenn der Verbindungsabschnitt durch das Modusschaltmittel in den Trennungsmodus überführt wird; und – ein Sendung-Begrenzungsmittel (76), um zu verhindern, dass die radmontierte Vorrichtung die Radinformation sendet, oder um die Radinformation ungültig zu machen, wenn der Trennung-Erfassungssensor erfasst, dass der Verbindungsabschnitt in den Trennungsmodus überführt ist.
Radzustand-Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsabschnitt ein Verbindungsloch umfasst, das in dem Gehäuse ausgebildet ist, und das Begrenzungsmittel eine permeable Membran (480) umfasst, die so angeordnet ist, dass sie das Verbindungsloch blockiert, wobei die permeable Membran das Durchtreten von Luft ermöglicht, nicht jedoch das Durchtreten der Fremdstoffe.
Radzustand-Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsabschnitt ein Verbindungsloch umfasst, das auf einer Seite des Gehäuses näher an dem Radelement ausgebildet ist, und dass das Begrenzungsmittel ein U-förmiges Rohr (580) umfasst, das mit dem Verbindungsloch verbunden ist und sich von dem Gehäuse nach außen erstreckt, wobei das U-förmige Rohr ein offenes Ende aufweist, das dem Gehäuse gegenüberliegt.