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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft Reifendrucküberwachungssysteme und insbesondere
eine Radfelge und eine Reifen-Felge-Anordnung nach der Gattung der unabhängigen
Ansprüche.
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Hintergrund der Erfindung
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Kommerziell
erhältliche Reifendrucküberwachungssysteme sind
in einer Position an der Innenseite des Reifens montiert, von der
aus der Luftdruck im Reifenhohlraum gemessen werden kann. Daten, die
den Druck im Reifen repräsentieren, werden dann durch ein übertragenes
Signal zu einem außerhalb des Reifens befindlichen Empfänger übermittelt.
Beispielsweise ist bei verfügbaren Systeme ein Druckmessmodul
am Ventilschaft des Reifenventils integriert. Die Elektronik in
der Sensoreinheit misst dabei den Luftdruck am Ventilschaft und überträgt
ein entsprechendes Signal zu einem externen Empfänger. Der
Empfänger kann sich dabei in der Nähe der Sensoreinheit
oder aber auch an einem entfernteren Standort, wie etwa dem Fahrgastraum
eines Fahrzeuges, befinden.
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Bei
gewissen Anwendungen sind solche bekannten Reifendrucküberwachungssysteme
nicht zur Erfüllung der gestellten Anforderungen geeignet.
So besteht etwa bei Rennreifen für NASCAR-Rennen ein Bedarf
nach einer Reifendruckmessvorrichtung für ein Doppelreifensystem,
die eine bequeme Überprüfung des Startfülldrucks
der Reifen der Rennfahrzeuge durch Offizielle der Rennleitung ermöglicht.
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In
US-A-2008/0141766 ist
bereits ein felgenmontiertes Reifendrucküberwachungssystem
vorgeschlagen worden. Dazu wird ein typischerweise aus Kunststoffmaterial
geformtes Gehäuse zur Unterbringung von Sensor- und Kommunikationselektronik eingesetzt.
Das Gehäuse verfügt über eine innere Druckkammer,
eine Druckmessvorrichtung in der Gehäusedruckkammer, und
eine Pforte, die durch die Radfelge eine Verbindung zwischen der
inneren Druckkammer und einem inneren Reifenhohlraum herstellt.
Die Gehäuseeinheit ist an einem Bolzen an einem Felgenvorsprung
montiert. Durch den Bolzen ist ein Loch gebohrt, um die Messung
des Fülldrucks in dem Reifen mit Hilfe der Druckkammer
in dem Reifendrucküberwachungssystemgehäuse zu
ermöglichen. Der Bolzen wird dabei in eine mit Gewinde
versehene Gewindebuchse geschraubt, die in das Gehäuse
eingeformt ist. Zwischen der Gewindebuchse und der Felge wird eine
entsprechende Dichtung verwendet.
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In
anderen Systemen ist eine Rohrleitung an einer Pforte in der Felge
befestigt, durch die der Reifendruck zur Gehäusedruckkammer
kommuniziert wird. Die Rohrleitung verläuft dabei entlang
einer Felgenaußenfläche zu einer anderen Stelle
der Felge, wo die Rohrleitung an einer zweiten Pforte durch die Felge
befestigt ist.
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Felgenmontierte
Gehäuse von Reifendrucküberwachungssystemen sind
potentiell beschädigenden Kräften von außen
ausgesetzt, d. h. es ist möglich, dass das Gehäuse
in bestimmten Situationen beschädigt und sogar von der
Felgenvorsprungmontagefläche abgelöst wird. In
einem solchen Fall wird die Luft im Reifen rasch aus dem Loch im
Bolzen ausströmen, was zu einem Verlust an Kontrolle über das
Fahrzeug führen kann. In einem Doppelpfortensystem, das
eine Rohrleitung verwendet, die sich zwischen zwei Durchgängen
in der Felge erstreckt, kann eine Beschädigung der Rohrleitung
oder des Gehäuses des Reifendrucküberwachungssystems zur
Freilegung eines Durchgangs und einem daraus resultierenden raschen
Luftverlust aus einem Reifen führen. Bei Rennen, d. h.
hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten, ist es von besonderer Bedeutung,
einen raschen Druckverlust in einem Reifen, der einen erheblichen
negativen Einfluss auf die Kontrolle des Fahrers über das
Fahrzeug hat, zu verhindern.
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Folglich
besteht bei felgenmontierten Reifendrucküberwachungssystemen
ein Bedarf an einer Lösung, die einen raschen Druckverlust
eines Reifens durch eine Felgenpforte im Fall der Freilegung der
Pforte verhindert. Eine Freilegung einer Pforte kann dabei vor allem
dann auftreten, wenn ein felgenmontiertes Gehäuse beschädigt
oder von der Felge abgelöst wird, oder wenn zusätzliche
Komponenten, wie etwa eine Verbindungsrohrleitung, sich von einer
Pforte in einer Radfelge ablösen. Ideal wäre eine
Lösung, die dem Fahrer früh genug eine Warnung
zukommen lässt, um ihm zu gestatten, korrigierend einzugreifen,
bevor die Reifenbefüllung eine kritische Sicherheitsschwelle
unterschreitet.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft eine Radfelge gemäß Anspruch
1, eine Reifen-Felge-Anordnung mit einer solchen Felge gemäß Anspruch
15 und ein Fahrzeug gemäß Anspruch 16 mit einer
solchen Reifen-Felge-Anordnung.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung umfasst eine Reifen- und Radfelgenanordnung
eine den Reifen tragende Felge mit einer auswärts gerichteten Montagefläche,
mindestens einen an der Felge montierten Reifenkörper,
der einen inneren Reifenhohlraum über die Felgenmontagefläche
positioniert, einen sich durch die Felge erstreckenden Durchgang zum
Kommunizieren eines Luftdruckes zwischen dem Reifenhohlraum und
einer Seite der Felge gegenüber dem Reifenhohlraum, und
Mittel zum Regulieren oder Steuern des Strömens von Luft
durch den Durchgang.
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Nach
einem anderen Aspekt der Erfindung wird eine Reifendrucküberwachungseinrichtung
bereitgestellt, welche ein Gehäuse mit einer inneren Druckkammer
umfasst, eine Druckmessvorrichtung in der inneren Druckkammer, und
ein längliches Verbindungselement, das sich durch das Gehäuse
und die Felgenmontagefläche erstreckt, wobei der Durchgang
sich axial durch das Verbindungselement erstreckt, in Kommunikation
mit dem inneren Reifenhohlraum und der inneren Druckkammer.
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In
einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das Verbindungselement ein
Bolzen, der sich durch die Felgenaußenmontagefläche
erstreckt. Dabei erstreckt sich der axiale Durchgang durch den Bolzen.
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Die
Regulierung des Luftstroms durch den Durchgang kann durch ein klein
genug Einstellen des Durchmessers des Durchgangs erfolgen, ein Integrieren
einer Nadelöffnung in den Durchgang oder das Integrieren
eines porösen Einsatzkörpers in den Durchgang.
Der Einsatzkörper ist vorteilhaft aus gesintertem Metall
zusammengesetzt und an die Innenwände des Bolzens angeschmolzen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird als Beispiel und unter Verweis auf die begleitenden
Zeichnungen beschrieben, worin:
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1 eine
Perspektivansicht eines Reifenfelgenteils ist, woran eine Reifendrucküberwachungseinrichtung
(TPMM) montiert ist.
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2 ist
eine Perspektivansicht in Explosionsdarstellung eines Felgenteils
und der Reifendrucküberwachungseinrichtung, die erfindungsgemäß konfiguriert
ist.
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3 ist
eine Querschnittsansicht durch einen Reifenfelgenteil, woran ein
Paar Reifenkörper und eine an dem Felgenteil montierte
erfindungsgemäße Reifendrucküberwachungseinrichtung
montiert ist.
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4 ist
eine Perspektivansicht des TPMM-Gehäuses.
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5 ist
eine Draufsicht des TPMM-Gehäuses.
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6 ist
eine Vorderansicht des TPMM-Gehäuses.
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7 ist
eine Querschnittsansicht durch das TPMM-Gehäuse entlang
der Linie 7-7 von 6.
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8 ist
eine perspektivische Draufsicht des Einsatzkörpers.
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9 ist
eine Querschnittsansicht durch den Einsatzkörper entlang
der Linie 9-9 von 8.
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10 ist
eine perspektivische Vorderansicht der Gehäuseabdeckung.
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11 ist
eine Seitenansicht der Gehäuseabdeckung.
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12 ist
eine Vorderansicht der Gehäuseabdeckung.
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13 ist
eine Endansicht der Gehäuseabdeckung.
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14 ist
eine Draufsicht der Dichtungskomponente des TPMM.
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15 ist
eine Schnittansicht durch die Dichtung entlang der Linie 15-15 von 14.
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16 ist
eine perspektivische Vorderansicht der Dichtung.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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Unter
Bezugnahme auf die 1, 2 und 3 ist
ein Reifen, eine Feige 12 und eine Reifendrucküberwachungsvorrichtung 10 gezeigt.
Die Felge 12 ist von herkömmlicher Felgenkonfiguration.
Ein Doppelreifensystem, wie das bei NASCAR-Rennen verwendete, ist
zu Illustrationszwecken abgebildet, wobei es sich versteht, dass
die illustrierte Reifendrucküberwachungseinrichtung auch
zur Nutzung in einer Einzelreifenanwendung geeignet ist. Ein Paar voneinander
beabstandeter Reifenkörper 14, 16 von herkömmlicher
Reifenkonfiguration ist auf der Felge 12 montiert, wobei
der Reifenkörper 16 der innere Reifen und der
Reifenkörper 14 der äußere Reifen ist.
Der innere Reifen 16 wirkt so, dass er, in dem Fall, dass
der äußere Reifen 14 beschädigt
oder anderweitig Luft verliert, die Stabilität aufrechterhält.
Bei einem Doppelreifensystem wie dem gezeigten sind beide Reifen
an einem gemeinsamen Felgeninnenflächenbereich 20 montiert.
Wenn die Wülste der Reifenkörper 14, 16 richtig
auf der Fläche 20 sitzen, drückt der
innere Reifen 16, der vorzugsweise einen höheren
Fülldruck aufweist als der äußere Reifen, beide
Wülste gegen das Felgenhorn 22. Der innere Reifen 16 ist
so geformt, dass er eingeformte Rillen 88 bereitstellt,
um zuzulassen, dass der Fülldruck in dem Hohlraum 30 des äußeren
Reifens 14 den Bereich benachbart zu dem Horn zwischen
den zwei Wülsten zur Reifendruckmessung erreicht.
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Wie
vorangehend beschrieben, wird der Luftdruck in dem Reifenhohlraum 32 des
inneren Reifens 16 vorzugsweise höher gehalten
als der Druck des äußeren Reifenkörpers 14.
Zur Erzielung von Wettkampfsgleichheit zwischen den Rennwagen und
aus Sicherheitserwägungen wird der Luftdruck in dem Reifenkörper 14 überwacht.
Zu diesem Zweck wird eine Reifendrucküberwachungseinrichtung
oder -modul 18 eingesetzt. Die Einrichtung 18 ist
an einer radial auswärts gerichteten Felgenfläche 24 benachbart
einer Felgengrundwand 26 montiert. Wie am deutlichsten
aus einer Zusammenschau der 1, 2 und 3 ersichtlich,
umfasst die Einrichtung 18 eine Verkleidung oder Gehäuse 34,
eine Abdeckkappe 36, einen ringförmigen Körper 38,
eine Dichtung 40, eine Leiterplatte 41, eine Dicht-Beilagscheibe 42 und
einen Bolzen 44.
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Unter
Bezugnahme auf die 4, 5, 6 und 7 umfasst
das Gehäuse 34 eine von drei Seitenwänden 47 und
einer Abdeckkappe 36 umschlossene Druckkammer 46.
In der Kammer 46 ist gegenüber einer offenen Seite 58 ein
innerer Vorsprung 48 gebildet. Ein im wesentlichen kreisförmiger
Kragen 52 ragt von dem Gehäuse 34 vor
und ein ringförmiger Ansatz 50 ragt in einen Kragendurchgang 56.
Der Durchgang 56 erstreckt sich durch den Kragen 52 und
den ringförmigen Ansatz 50 in eine kommunizierende
Beziehung mit der Kammer 46. Ein Paar Leiterplattenstützschienenflansche 54 erstreckt
sich entlang dem Inneren des Gehäuses 34, wie
gezeigt, und eine flache Oberfläche 57 ist in
einer Seite des Kragens, der die Bohrung 56 definiert,
gebildet. Das Gehäuse 34 kann aus jedem geeigneten Material
geformt sein, wie etwa formbarem thermoplastischem Kunststoff oder
warmausgehärtetem Kunststoffmaterial mit ausreichenden
Temperatur- und Festigkeitsmerkmalen für Festigkeit und
Abmessungsstabilität in einem Reifen-Radfelgen-Einsatzbereich.
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Wie
in den 10, 11, 12 und 13 gezeigt,
ist die Abdeckkappe 36 ein im wesentlichen rechteckiger
Deckel, der aus geeignetem Material, wie etwa dem Material des Gehäuses 34, geformt
ist. Die Abdeckkappe ist durch Laserschweißen, Ultraschallschweißen,
Klebestoff oder andere geeignete Mittel fest an dem Gehäuse 34 befestigt, um
die Öffnung 58 zu umgeben, und umfasst ein Paar
integral geformter vorragender Vorsprünge 60 und
ein Paar Vorsprünge 62. Die Vorsprünge 60, 62 fixieren
die Abdeckkappe 36 in der Gehäuseöffnung. Die
Abdeckkappe 36 weist weiter ein voneinander beabstandetes
Paar T-förmiger Vorsprünge 64 auf. Die
Leiterplatte 41 wird durch die Öffnung 58 eingebracht
und auf den Stützschienenflanschen 54 positioniert.
Die Platte kann dann bis zum Anschlag in die Kammer 46 des
Gehäuses 34 geschoben werden. Danach wird die
Abdeckkappe 36 durch geeignete Mittel an dem Gehäuse 34 über
der Öffnung 58 sicher befestigt. Die sichere Befestigung
der Abdeckkappe 36 an dem Gehäuse 34 erzeugt
eine luftdichte Abdichtung zwischen der Abdeckkappe und dem Gehäuse,
sodass Luft in der Kammer 46 nicht entweichen kann. Vorsprünge 64 greifen
an der Leiterplatte 41 in der Kammer 46 an, um
die Platte 41 an ihrem Platz zu fixieren und die Bewegung
der Platte in dem Gehäuse 34 zu verhindern.
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Wie
aus den 8 und 9 hervorgeht,
ist der ringförmige Körper 38 zum Sitz
in der Gehäuseöffnung 56 dimensioniert
und konfiguriert und beinhaltet eine flache Fläche 66,
die sich gegenüber der flachen Fläche 57 des
Gehäuseansatzes 52 einpasst. So positioniert,
wird der Einsatzkörper 38 daran gehindert, in
dem Gehäusekragen 52 zu rotieren. Der ringförmige
Ansatz 50 des Kragens 52 ist in einer ringförmigen
Nut 68 in dem ringförmigen Körper 38 positioniert
und wirkt so, dass er den Einsatzkörper in dem Kragen 52 fixiert
und sichert. Der ringförmige Körper 38 ist
mit einer mit Gewinde versehenen durchgehenden Bohrung 70 ausgebildet.
Der Körper 38 kann aus jedem geeigneten Material,
das die erforderliche Festigkeit aufweist, ausgebildet sein. Der ringförmige
Körper 38 ist bevorzugt aus Edelstahl ausgebildet,
wobei er Innengewinde zur Aufnahme des Montagebolzens 44 aufweist.
Der Bolzen 44 ist bevorzugt aus Metall ausgebildet. Der
Dichtungsring 42 ist bevorzugt aus einem Verbundmaterial
ausgebildet. Der Metall-auf-Metall-Kontakt zwischen dem ringförmigen
Körper 38, dem Dichtungsring 42, dem Bolzen 44 und
der Felge 12 beseitigt auf das Kunststoffgehäuse 34 einwirkende
Kompressionsspannungen.
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Der
Montagebolzen 44 ist mit Außengewinde versehen
und beinhaltet einen Bolzenkopf 72 und eine axiale durchgehende
Bohrung 74. Der Bolzen kann eine Länge von etwa ¼ Zoll,
d. h. 6 bis 7 mm, haben, mit einer durchgehenden Bohrung 74 mit
einem Durchmesser von etwa 0,080 Zoll, d. h. 1.8 bis 2.2 mm. Das
Modul 18 ist externem Kontakt und externen Kräften
ausgesetzt. Solche Kräfte können so stark sein,
dass sie Modul 18 von der Felgenfläche 24 abbrechen,
wobei der Befestigungsbolzen 44 in der Felge verbleibt.
Die Luft von dem Reifenhohlraum 30 würde in einem
solchen Fall durch den Bolzendurchgang 74 rasch frei aus
dem Hohlraum 30 entweichen. Der resultierende rasche Luftdruckverlust
in dem Reifen 14 könnte den Wagen destabilisieren und
zu einem Kontrollverlust führen.
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Zur
Steuerung der Reifenfülldruckverlustrate in dem Fall, dass
die Reifendrucküberwachungseinrichtung 18 sich
ablöst, wobei der Bolzen 44 in der Felge 12 verbleibt,
kann der Bolzen 44 eine Luftdurchflussmengenregulierung
in der Bohrung 74 umfassen, um die Geschwindigkeit des
Luftverlusts aus dem Reifen 14 zu verlangsamen. Die Luftdurchflussmenge
durch die Bohrung 74 kann reduziert werden, indem der Durchmesser
der Bohrung 74 ausreichend klein gemacht wird, sodass das
Abfließen von Luft durch diese nur mit einer niedrigen
Durchflussmenge erfolgen kann.
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Ein
alternatives Mittel zur Einschränkung des Luftstroms durch
den Durchgang 74 wäre das Integrieren einer Injektionsnadel
mit kleiner Öffnung (nicht dargestellt) eines kommerziell
erhältlichen Types in den Bolzendurchgang 74,
um den Durchmesser des Luftstromwegs effektiv zu reduzieren. Die Nadel
reguliert dabei die Luftdurchflussmenge auf ein niedriges Niveau,
um ausreichend Zeit zur Verfügung zu stellen, um den Fahrer
zu warnen.
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Ein
weiteres alternatives Mittel zum Regulieren des Strömens
von Luft durch den Durchgang 74 ist das Integrieren eines
porösen Einsatzkörpers 73 in den Durchgang 74,
wie in 3 gezeigt. Der poröse Einsatzkörper 73 wirkt
als Filter und/oder Strömungswiderstand, um das Strömen
von Luft durch den Durchgang 74 auf eine Durchflussmenge
verlangsamen, die niedrig genug ist, um ausreichend Zeit zum Warnen
des Fahrers zu verschaffen. Der Einsatzkörper oder Filter 73 kann
aus jedem geeigneten porösen Material ausgebildet sein,
das ausreichend haltbar ist, um den angetroffenen Kräften
zu widerstehen. Beispielsweise kann der Einsatzkörper 73 aus
gesintertem Metall, wie etwa Messing, zusammengesetzt sein. Körnchenförmiges
Metall kann in dem Durchgang 74 des Bolzens 44 eingekapselt sein.
Anlegen von Hitze und Druck veranlasst, dass die Metallpartikel
aneinanderschmelzen und eine Matrixkonstruktion bilden. Die Metallpartikel
schmelzen dabei weiter an die inneren Seitenwände des Bolzens
an, die den Durchgang 74 definieren, wodurch sie den Einsatz
stabilisieren und ihn an einer vorgesehenen Stelle in dem Durchgang 74 fixieren. Der
Grad des Filterns oder der Einschränkung des Luftstroms
durch den Bolzendurchgang 74 kann durch die Größe,
Anzahl und Zusammensetzung der verwendeten Metallpartikel gesteuert
werden. Höhere Partikeldichte und geringere Partikelgröße
sorgen für eine größere Luftstromeinschränkung.
Das Ausbilden des Filters 73 an Ort und Stelle in dem Durchgang 74 gestattet
größere Gleichförmigkeit, Bequemlichkeit
und Fertigungseffizienz.
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In
Tests wurde eine Änderung des Luftdrucks von 40 psi (275790
Pa) auf 5 psi (34473 Pa) durch Entfernen eines Ventileinsatzes bei
einem Standardfüllventil durchgeführt. Die sich
dadurch ergebende Öffnung war eine Bohrung von 3,81 mm.
Die Öffnung wies keinen Sintermetalleinsatz auf, wie hierin
erläutert. Der Luftdruckverlust trat in 30 s auf. Zwei
andere Tests wurden durchgeführt unter Verwendung von Bohrungsgrößen
von 2,54 mm und 2,032 mm, beide mit einem porösen Einsatzkörper 73 aus
Sintermetall. Der Druckverlust von 40 psi auf 5 psi fand in 18,5 beziehungsweise
35 Minuten statt bei Bohrungsgrößen von 2,54 mm
bzw. 2,032 mm.
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Während
die Ausführungsform der 2 und 3 die
Regulierung des Luftstroms durch den Durchgang 74 des Bolzenverbindungsstücks 44 zeigt,
ist klar, dass der Gegenstand der Erfindung nicht auf dieses Ausführungsbeispiel
beschränkt ist. Ein Beschränken der Luftdurchflussmenge
durch andere Öffnungen in der Felge als durch Verwendung eines
Sintermetallkörpers kann ebenfalls eingesetzt werden. Beispielsweise
kann ein TPMM-System („tire Pressure monitoring module")
mehrere durchgehende Löcher durch die Felge 12 an
verschiedenen Stellen aufweisen. Eine Öffnung kann beispielsweise an
eine Rohrleitung ankoppeln, die das Luftdruckniveau in dem Reifenhohlraum über
einen Abstand zurück zu einem Modul 18 kommuniziert.
Wenn die Rohrleitung während des Gebrauchs beschädigt
wird und von der Anordnung abbricht, könnte eine unerwünschte
rasche Leckage durch die an ein Ende der Rohrleitung anschließende Öffnung
auftreten. Zum Regulieren des ansonsten unkontrollierten und raschen
Strömens von Luft durch die Öffnung ist in diesem
Fall die Öffnung klein genug dimensioniert, um nur einen
langsamen Druckverlust zuzulassen. Alternativ kann die Öffnung
auch mit einer Nadelöffnung versehen sein, um die Luftströmungsrate
zu verringern. Schließlich kann die Öffnung auch
mit einem porösen gesinterten Metall-Einsatzkörper
ausgestattet sein, der das Ausströmen von Luft aus der Öffnung
verlangsamt. Der mit einer Verlangsamung der Druckverlustrate durch
die Öffnung einhergehende Vorteil wäre der gleiche
wie der vorangehend unter Bezugnahme auf die 2 und 3 beschriebene, d.
h. das Bereitstellen von ausreichend Zeit, um den Fahrer des Fahrzeugs
zu warnen, bevor ein völliges Ablassen des Reifens auftritt.
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Die 14, 15 und 16 veranschaulichen
die Dichtung 40 im Detail. Die Dichtung 40 umfasst
Seitenwände 84 und weist eine Wand 86 auf. Eine
größer dimensionierte Kammer 76 mit kreisförmiger
Querschnittskonfiguration erstreckt sich in die Dichtungswand 86 zu
einem ringförmigen Flansch 78. Eine flache Oberfläche 80 definiert
eine Seite der Kammer 76 in der Dichtung. Eine Öffnung 82 mit
reduziertem Durchmesser erstreckt sich von dem ringförmigen
Flansch 78 zu einer gegenüberliegenden Seite der
Dichtung. Die Dichtung ist aus einem Hochtemperaturmaterial, wie
etwa einem Fluorelastomermaterial, ausgebildet. Die Beilagscheibe 42 kann ebenfalls
aus einem Hochtemperaturmaterial, wie etwa einem Metall- und Elastomer-Verbundmaterial, ausgebildet
sein.
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Die
Transponderplatte 41 kann in der Industrie übliche
Temperatur- und Druckmessvorrichtungen umfassen. Zusätzlich
kann die Platte 41 Vorgaben und Randbedingungen zur ID-Datenspeicherung und
Kalibrierung beinhalten. Die Funktion der Platte 41 ist
das Überwachen und Messen von Temperatur und/oder Druck
in dem Reifen 14 und das Übermitteln eines gemessene
Werte darstellenden Signals zu einem (nicht dargestellten) externen
Leser. Für solche Zwecke geeignete Vorrichtungen sind kommerziell
erhältlich.
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Die
Reifendrucküberwachungseinrichtung 18 ist an der
Felge 12 montiert, wie aus den 1, 2 und 3 hervorgeht.
Die Leiterplatte 41 wird von der Abdeckkappe 36 in
der Druckkammer des Gehäuses 34 abgedichtet. Das
Loch 28 ist durch die Felgenfläche 20 gebohrt
und der Bolzen 44 erstreckt sich dort hindurch. Die Beilagscheibe 42 nimmt
den Bolzenschaft dort hindurch auf und schlägt an der Fläche 24 der
Felge an, um zu verhindern, dass Luft um den Bolzen herum entweicht.
Der Gehäusekragenteil 52 nimmt den ringförmigen
Körper 38 darin auf, wobei der ringförmige
Flansch 50 des Gehäuses 34 in die ringförmige
Nut 68 des Einsatzkörpers eintritt. Die Dichtung 40 ist über
dem Gehäuse 34 positioniert und nimmt den Kragenteil 52 des
Gehäuses 34 in der Dichtungöffnung 76 auf.
Die flache Oberflache 57 des Kragens 52 kommt
gegenüber der flachen Oberfläche 80 der
Dichtung in Anschlag, um das Auftreten relativen Verdrehens zwischen
Dichtungsring und Gehäuse zu verhindern. Die Beilagscheibe 42 wird
in die Dichtungsöffnung 82 eingesetzt und sitzt
darin.
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Der
mit Gewinde versehene Schaft von Bolzen 44 erstreckt sich
durch die Beilagscheibe 42 und die Dichtung 40 und
wird in die mit Gewinde versehene Bohrung 70 des Einsatzkörpers
geschraubt. Das Reifendruckmodul 18 ist somit fest an der
Felgenfläche 24 und gegen die Felgenfläche 26 befestigt.
In der befestigten und montierten Position ist die Bohrung 74 durch
den Bolzen 44 in direkter Kommunikation mit der inneren
Druckkammer 46 des Gehäuses 34 und der
Elektronik auf der Leiterplatte 41 zum Messen von Temperatur
bzw. Druck. Der Fülldruck in dem Reifenhohlraum 30 des
Reifenkörpers 14 wird durch die Bohrung 74 des
Bolzens 44 zu der Druckkammer in dem Modul übertragen.
Die eingeschlossene Elektronik in der Kammer 46 misst den
Druck und überträgt ein entsprechendes Signal
zu einem externen Leser.
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Wie
aus 3 ersichtlich, ist die vorliegende Reifendrucküberwachungseinrichtung 18 direkt
an der Außenfläche 24 der Felge 12 montiert.
Das Modul ist somit für Ersatz oder Reparatur zugänglich, falls
dies notwendig werden sollte. Außerdem ist der Bolzenkopf 72 in
direktem Kontakt mit dem Reifenhohlraum 30. Das Sensormodul
ist an der entgegengesetzten Seite der Felge wie die Reifen montiert
und kommt mit keinem der Reifen 14, 16 in Kontakt.
Folglich steht das Drucküberwachungsmodul 18 in
einem berührungsfreien Verhältnis zu dem bzw.
den an der Felge 12 montierten Reifen. Auch ist die Genauigkeit der
Reifendrucküberwachungseinrichtung 18 beim Messen
des Luftdrucks in dem bzw. den Reifen nicht abhängig von
der Aufrechterhaltung einer sicheren mechanischen Kupplung zwischen
dem Reifen und dem Drucksensor, wie es bei Systemen des Standes der
Technik der Fall ist, d. h. beispielsweise bei am Ventilschaft montierten
Drucküberwachungssystemen. Bei Anwendungen für
Rennen ist eine Vielzahl von Rillen 88 in dem inneren Reifen 16 ausgebildet, die
so wirken, dass sie der Luft in dem Hohlraum 30 des Reifens 14 direkten
Zugang zu dem Bolzenkopf 72 gestatten.
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Aus
dem Vorangehenden wird deutlich, dass das vorliegende System, das
die Reifendrucküberwachungseinrichtung 18 direkt
an die Felge 12 montiert, erhebliche Vorteile aufweist.
Der Fülldruck kann gemessen werden, ohne den bzw. die Reifen
zu berühren, und eine Anzeige des Reifendrucks in dem äußeren
Reifen kann genau abgelesen werden. Das Datenübertragungsprotokoll
in jedem Modul 18 kann so ausgestaltet sein, dass es ein
Rennteam daran hindert, die Reifen-Felgen-Modulsysteme eines anderen
Teams abzulesen. Da der Ventilschaft der Reifen nicht mit der Reifendrucküberwachungseinrichtung 18 der
vorliegenden Erfindung im Eingriff ist, kann, falls gewünscht,
ein mechanischer Druckmesser an dem Ventilschaft verwendet werden,
um die Messung der Reifendrucküberwachungseinrichtung 18 zu
validieren. Eine solche Redundanz- und Kreuzverifizierung kann gewährleisten,
dass eine korrekte Bestimmung des Reifendrucks durchgeführt
wird. Die Reifendrucküberwachungseinrichtung 18 wird
an einer Außenfläche der Felge 12 montiert
und ist damit geschützt. Sie kann als Standardkomponente
einer Reifen-Rad-Anordnung verbaut und der Betrieb der Reifendrucküberwachungseinrichtung 18 kann verifiziert
werden, bevor die Reifen-Rad-Anordnung die Produktion verlässt.
Die Elektronik in der Reifendrucküberwachungseinrichtung 18 kann
weiter mit oder ohne elektromagnetische Übertragungsabschirmungen
arbeiten. Während nur eine Reifendrucküberwachungseinrichtung 18 an
der Felge befestigt gezeigt ist, können, falls gewünscht,
mehrere Reifendrucküberwachungseinrichtungen 18 eingesetzt
werden, welche gleiche oder unterschiedliche Hohlräume
in den Reifenkomponenten überwachen.
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Das
System umfasst wie erläutert Mittel 44, 73 zum
kontrollierbaren Regulieren (Reduzieren) des Strömens von
Luft durch den Durchgang 74, falls die Reifendrucküberwachungseinrichtung 18 während des
Gebrauchs beschädigt werden sollte oder sich von der Felge 12 löst.
Das Gehäuse 34 der Reifendrucküberwachungseinrichtung 18 umfasst
eine innere Druckkammer 46; Elektronik 41, die
eine Druckmessvorrichtung in der inneren Druckkammer 46 beinhaltet;
ein längliches Verbindungselement 44, das sich
durch das Gehäuse und die Felgenmontagefläche
erstreckt, wobei der Durchgang 74 sich axial durch das
Verbindungselement 44 erstreckt, in Kommunikation mit dem
inneren Reifenhohlraum 30 und der Gehäusedruckkammer 46.
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Die
Behinderung des Luftstroms durch den Durchgang durch die Felge 12 kann
durch Steuern des Durchmessers des Durchgangs 74 oder Integrieren
einer (nicht dargestellten) Injektionsnadelöffnung, oder
durch Integrieren eines porösen Einsatzkörpers 73 als
Strömungswiderstand in den Durchgang stattfinden. Der Einsatzkörper 73 kann
aus gesintertem Metall zusammengesetzt sein und kann an die inneren
Seitenwände des den Bolzen definierenden Durchgangs 74 angeschmolzen
sein. Die Matrixkonstruktion des gesinterten Metalleinsatzes 73 wirkt so,
dass sie das Strömen von Luft durch den Durchgang 74 verlangsamt.
Dadurch ist genug Zeit verfügbar, um dem Fahrer eine Warnung
zukommen zu lassen. Die Luftdurchflussmenge durch den Einsatzkörper 73 kann
variiert werden, indem die Masse des porösen Sintermetallmaterials
variiert wird oder indem Materialien verwendet werden, die Einsatzkörper
variierender Partikelbeabstandung bilden. Eine engere Beabstandung
von Partikeln, die den Einsatzkörper 73 bilden,
führt zur Verlangsamung des Strömens von Luft
durch diesen, und eine weitere Beabstandung von Partikeln erlaubt
eine größere Durchflussmenge. Gleichermaßen
beeinflusst die Größe des Einsatzkörpers 73 in
dem Durchgang die Durchflussmenge; wobei ein weiter dimensionierter
Einsatzkörper das Strömen von Luft verlangsamt,
um den Druckverlust gegenüber einer engeren Geometrie zu verzögern.
Somit kann durch Gestalten der Größe des Einsatzkörpers 73 und
des Durchgangs ein kontrollierter Druckverlust eingebaut werden.
Die Zeitspanne zwischen einer Reduzierung des Luftdrucks von 40
psi bis auf 5 psi kann dadurch in die Reifen- und Rad-Anordnung
einkonstruiert werden. Die Zeitspanne ist vorzugsweise konzipiert,
dass sie einer adäquaten Warnzeit für den Benutzer
der Reifen- und Radanordnung entspricht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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