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Die Erfindung betrifft ein Reifenventil.
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Reifendruckkontrollsysteme (TPMS) werden zunehmend zur Überwachung eines Reifendrucks unmittelbar innerhalb eines Fahrzeugs eingesetzt. Es ist bekannt, Reifendrucksensoren in ein Reifenventil zu integrieren, angeordnet nahe einem inneren Ende eines Ventilkörpers, der sich durch ein Loch in der Felge erstreckt. Der Reifendrucksensor ist an dem Ventilkörper mithilfe von Schraub-, Muttern- oder Klemmverfahren befestigt, die jeweils dazugehörige Befestigungswerkzeuge erfordern, wozu eine vorbestimmte Einstellung einer Drehmomenteinstellung gehören kann.
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Aus der
US 2012 / 0 017 672 A1 ist ein Reifendrucksensor (TPS) eines Reifendrucküberwachungssystems (TPMS) bekannt. Der TPS umfasst ein abnehmbares und winkelverstellbares Reifenventil, das mit der Vorderseite eines Reifendrucksensorgehäuses verbunden ist. Eine Halteklammer mit einem Reifenventileinführungsloch befindet sich an der Vorderseite und ein in das Ventileinführungsloch eingesetzter Einführungskopf befindet sich an einem Ende des Reifenventils.
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Aus der
DE 10 2009 035 385 A1 ist ein Snap-In-Reifendruck-Überwachungssystem bekannt, das ein Ventil hat, das sich verformt, um eine ringförmige Dichtungsfläche um eine Öffnung einer Reifenwulst herum zu bilden. Ein Sensorgehäuse mit elektronischen Bauteilen, die so konfiguriert sind, dass sie Bedingungen im Inneren des Reifens erfassen, kann an dem Ventil angebracht werden. Von den Komponenten erfasste Daten können zur weiteren Verarbeitung drahtlos übertragen werden.
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Aus der
DE 20 2005 021 074 U1 ist ein Snap-In Ventil für einen Fahrzeugreifen bekannt mit einer Vorrichtung zum Messen des Reifendrucks, wobei die Vorrichtung an einem Ventilfuß des Snap-In Ventils angeordnet ist, und das Snap-In Ventil eine Nut umfasst, in die ein Rand eines Ventillochs einer Fahrzeugreifenfelge einrastbar ist, wobei oberhalb der Nut des Snap-In Ventils ein äußeres zylindrisches Stützmittel so mit dem Snap-In Ventil verbindbar ist, dass eine Randfläche des Stützmittels an der Außenfläche der Fahrzeugreifenfelge zumindest teilweise anliegt.
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Aus der
US 4 695 823 A ist ein Monitor bekannt zum Fernmessen von Daten wie Temperatur oder Druck von einem Fahrzeugreifen oder dergleichen mit einem auf die Daten ansprechenden Wandler; einem Prozessor, der auf den Wandler anspricht; und einem Sender, der auf den Prozessor anspricht, um das verarbeitete elektrische Signal an einen entfernten Ort zu übertragen, wobei der Wandler, der Prozessor und der Sender auf einer einzigen integrierten Schaltung angeordnet sind.
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Aus der
US 8 074 508 B2 ist eine Vorrichtung zum Befestigen einer elektronischen Erfassungseinheit für Reifen an einer Felge bekannt, wobei diese Einheit von dem Typ ist, der an dem Ventil befestigt ist, wobei das Ventil einen Teil außerhalb der Felge und einen Teil innerhalb der Felge aufweist, wobei die Vorrichtung aus einem Verbindungsmodul besteht, das einerseits mit dem Innenteil des Ventils und andererseits mit einer vorgeformten Aufnahme zur Aufnahme der Elektronikeinheit verbunden ist, wobei die Aufnahme ein laufflächenseitig offenes Aufnahmevolumen bildet.
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Aus der
US 2006 / 0 075 812 A1 ist eine Anordnung einer Detektionseinheit innerhalb eines Reifens bekannt, die an dem Körper eines Ventils angebracht ist und die folgenden Elemente enthält: eine Detektionseinheit, die Detektionskomponenten aufnimmt, einen Ventilkörper, Dichtungsmittel zum Bereitstellen einer Dichtung zwischen dem Ventilkörper und der Felge, Mittel zum Halten des Ventilkörpers in Position auf der Felge, welche mit einer dafür vorgesehenen Verbindungsöffnung vorgeformt sind, ein Modul zum Verbinden der Detektionseinheit mit dem Ventilkörper.
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Aus der
DE 10 2006 042 565 A1 ist eine Fahrzeugreifendruckmesseinheit mit einem Snap-In-Ventil und einem Befestigungselement zur Anordnung einer Reifendruckmessvorrichtung an dem Snap-In-Ventil bekannt, wobei das Befestigungselement einen ersten Befestigungsbereich zur Rast- und/oder Schnappverbindung mit einem an dem Snap-In-Ventil komplementär ausgeformten, zweiten Befestigungsbereich umfasst, um das Befestigungselement und das Snap-In-Ventil aneinander zu sichern.
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Daher kann ein Ziel darin bestehen, ein Reifenventil mit einem elektronischen Bauteil, das leichter zusammenzubauen und zu zerlegen ist und das keine dazugehörigen Werkzeuge erfordert, vorzuschlagen.
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Dieses Ziel wird durch ein Reifenventil mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 erfüllt. Vorteilhafte Ausführungsformen und weitere Verbesserungen gehen aus den Unteransprüchen und der nachstehenden Beschreibung hervor.
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Vorgeschlagen ist ein Reifenventil, das einen Ventilkörper mit einem äußeren Ende zur Erstreckung außerhalb eines Reifens und einem inneren Ende zur Erstreckung ins Innere des Reifens umfasst. Das Reifenventil umfasst ferner ein elektronisches Bauteil mit einem Gehäuse mit einem Durchgangsloch. Der Ventilkörper umfasst ein zwischen dem inneren Ende und dem äußeren Ende angeordnetes erstes Mittel zur formschlüssigen Verbindung. Das elektronische Bauteil umfasst ein zweites Mittel zur formschlüssigen Verbindung in seinem Durchgangsloch, wobei das zweite Mittel zur formschlüssigen Verbindung angepasst ist, mit dem ersten Mittel zur formschlüssigen Verbindung nicht drehbar in Eingriff zu stehen, wobei das erste Mittel zur formschlüssigen Verbindung und das zweite Mittel zur formschlüssigen Verbindung einen Nutenverzahnungsabschnitt, insbesondere eine Sternform, umfassen, der eine relative Drehung des elektronischen Bauteils und des Ventilkörpers unterbindet.
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In diesem Zusammenhang versteht sich das Durchgangsloch als Loch, das sich von einer ersten äußeren Oberfläche zu einer zweiten äußeren Oberfläche des Gehäuses des elektronischen Bauteils erstreckt. Das Durchgangsloch stellt daher kein Stiftloch und kein Sackloch dar.
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Außerdem kann das elektronische Bauteil einen Sensor, wie z.B. einen Reifendrucksensor und/oder einen Temperatursensor, einen HF-Sender oder jedes beliebige sonstige Mittel alleine oder in Kombination umfassen.
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Ein Kernmerkmal des Reifenventils liegt in der Tatsache, dass die Anzahl an Teilen des Ventils auf den Ventilkörper und das elektronische Bauteil beschränkt ist, die keinerlei zusätzliche Bauteile zur Befestigung benötigen. Das Gehäuse des elektronischen Bauteils kann einfach auf den Ventilkörper aufgesteckt werden, der sich dann durch das Durchgangsloch des elektronischen Bauteils erstrecken kann. Entsprechend geformte erste und zweite Mittel zur formschlüssigen Verbindung greifen ineinander ein, wenn das elektronische Bauteil auf den Ventilkörper aufgesteckt wird.
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In einer Ausführungsform ist der Ventilkörper ein Steckventilkörper mit einer ringförmigen Ausnehmung, die zum Einschnappen in ein entsprechend geformtes Loch einer Felge angepasst ist. Da die ringförmige Ausnehmung zwischen einem äußeren Ende des Ventilkörpers und dem ersten Mittel zur formschlüssigen Verbindung positioniert ist, kann das elektronische Bauteil zwischen der Felge und dem inneren Ende des Ventilkörpers festgehalten werden, wenn der Ventilkörper in das Loch der Felge einschnappt. In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, die jeweiligen Positionen des ersten Mittels zur formschlüssigen Verbindung und der Ausnehmung zum Einschnappen in das Loch der Felge so zu dimensionieren, dass die Beweglichkeit des elektronischen Bauteils streng begrenzt ist, aber der Sensor nicht zusammengedrückt wird.
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Der Ventilkörper kann aus einem metallischen Material bestehen, das für Ventilkörper üblich ist, beispielsweise Messing. Es können jedoch auch zahlreiche andere metallische Materialien möglich sein.
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Das erste Mittel zur formschlüssigen Verbindung kann vorzugsweise zur Bereitstellung eines Formschlusses angepasst sein. Dies wird durch eine bestimmte Geometrie seines Umrisses in einer Ebene im Wesentlichen senkrecht auf eine Längsachse des Ventilkörpers erreicht, sodass das Aufschieben des elektronischen Bauteils auf das erste Mittel zur formschlüssigen Verbindung einfach möglich ist und den Sensor verlässlich fixiert.
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Eine Region zwischen der Ausnehmung und dem äußeren Ende des Ventilkörpers kann zum äußeren Ende hin leicht verjüngt sein, wo eine Ventilkappe positioniert sein kann. Durch Einschieben des Ventilkörpers durch ein Durchgangsloch in einer Felge kann die verjüngte Region in dem Ventilkörper oder das Material in dem Durchgangsloch zusammengepresst werden, bis die Ausnehmung in das Loch der Felge einschnappt.
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Vorzugsweise sind die Toleranzen des ersten und des zweiten Mittels zur formschlüssigen Verbindung eng genug, um eine stabile Passung bereitzustellen. Da die zu handhabenden Bauteile im Vergleich zu gewöhnlichen Sensoranordnungen oder sonstigen elektronischen Bauteilen relativ groß sind, wird vom Monteur nur wenig Präzision oder Geschicklichkeit gefordert, was eine Montage mit Handschuhen zulässt, wie sie in einer Reifenwerkstattumgebung üblich ist.
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Das dazugehörige Montageverfahren umfasst keine Werkzeuge, und das Verfahren selbst ist viel einfacher als übliche Schraub- oder Mutternbefestigungsverfahren. Außerdem kann die Herstellung eines Ventilkörpers mit einem solchen ersten Mittel zur formschlüssigen Verbindung einfacher sein als bei gewöhnlichen Ventilkörpern mit eigens zugewiesenen Verbindungsmitteln. Gleiches gilt für das elektronische Bauteil.
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Ein weiterer Vorteil liegt in der Einfachheit der Entfernung oder des Austauschs des elektronischen Bauteils, wie z.B. eines Drucksensors, da das Entfernungsverfahren einfach die umgekehrte Reihenfolge des Montageverfahrens mit einem traditionellen und gemeinhin erhältlichen Ventilkörperabzieher-Werkstattwerkzeug darstellt.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das erste Mittel zur formschlüssigen Verbindung einen nicht kreisförmigen Umriss, der einen nicht drehbaren Eingriff eines entsprechend, aber jeweils umgekehrt geformten zweiten Mittels zur formschlüssigen Verbindung ermöglicht. Ein nicht kreisförmiger Umriss kann jeden beliebigen möglichen Umriss umfassen, z.B. elliptisch, sechseckig, quadratisch, sternförmig, gezackt etc. Herstellungsverfahren zur Bereitstellung sechseckiger oder sternförmiger Profile sind jedoch weit verbreitet und können einfach zur Herstellung des ersten Mittels zur formschlüssigen Verbindung und des Mittels zur formschlüssigen Verbindung eingesetzt werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Ventilkörper einen aus einem elastischen Material hergestellten Überzug. Der Überzug, der beispielsweise ein Kunststoff-, Kautschuk- oder sonstiger elastomerer Überzug sein kann, erlaubt ein einfaches Zusammenpressen in einer radialen Richtung, wodurch das Einschnappen der Ausnehmung des Ventilkörpers in das Loch der Felge ermöglicht wird. Um dieses Zusammendrücken oder diese Verschiebung zu erlauben, kann in einfacher Weise ein kleiner Spalt zwischen dem der äußeren Felgenlippe zugewandten Sensorgehäuseabschnitt und der ringförmigen Ausnehmung implementiert werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst das erste Mittel zur formschlüssigen Verbindung einen Überzug eines elastischen Materials. Neben der formschlüssigen Verbindung zwischen dem ersten Mittel zur formschlüssigen Verbindung und dem zweiten Mittel zur formschlüssigen Verbindung kann der elastische Überzug ein festes Aufdrücken des Gehäuses des elektronischen Bauteils auf das erste Mittel zur formschlüssigen Verbindung erlauben, sodass zusätzlich dazu eine nicht formschlüssige Presspassung das Gehäuse des elektronischen Bauteils hält.
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Der Überzug des Ventilkörpers und/oder des ersten Mittels zur formschlüssigen Verbindung kann aus einer Gruppe von elastischen Materialien ausgewählt werden, wobei die Gruppe aus Polyurethan, Kautschuk (Naturkautschuk oder Synthesekautschuk), Silicon oder sonstigem elastomerem Material besteht, das für die angestrebten Zusammendrückbarkeits- oder Verschiebbarkeits- und Luftverschlussqualitäten steht. Diese Materialien sind weithin erhältlich, kostengünstig, und ihre Anwendungsverfahren sind ausgereift.
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In noch einer weiteren Ausführungsform kann ein Haftklebstoff zwischen das erste Mittel zur formschlüssigen Verbindung und das zweite Mittel zur formschlüssigen Verbindung platziert werden. Ein solcher Haftklebstoff kann vorzugsweise elastisch sein, z.B. ein trockener Gummizementklebstoff, und auf eines des ersten Mittels zur formschlüssigen Verbindung und des zweiten Mittels zur formschlüssigen Verbindung als Vorüberzug aufgebracht werden.
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Darüber hinaus kann der Ventilkörper einen Endanschlag am inneren Ende benachbart zu dem ersten Mittel zur formschlüssigen Verbindung umfassen. Dieser hindert das elektronische Bauteil daran, in einem montierten Zustand von dem Ventilkörper zu fallen. Der Endanschlag kann vorzugsweise als ebenes Bauteil realisiert sein, z.B. als Platte oder radialer Vorsprung mit einem Außendurchmesser, der größer ist als ein Innendurchmesser des zweiten Mittels zur formschlüssigen Verbindung.
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Offenbart wird auch ein Verfahren zur Montage eines Reifenventils. Das Verfahren zur Montage eines Reifenventils umfasst die folgenden Schritte: Aufschieben eines elektronischen Bauteils mit einem Gehäuse mit einem Durchgangsloch auf einen Ventilkörper mit einem äußeren Ende zur Erstreckung außerhalb eines Reifens und einem inneren Ende zur Erstreckung ins Innere eines Reifens, Herstellen eines Eingriffs eines zwischen dem inneren Ende und dem äußeren Ende angeordneten ersten Mittels zur formschlüssigen Verbindung auf dem Ventilkörper mit einem zweiten Mittel zur formschlüssigen Verbindung auf dem elektronischen Bauteil in dem Durchgangsloch auf nicht drehbare Weise und Drücken des Ventilkörpers in ein Loch einer Felge, bis eine ringförmige Ausnehmung des Ventilkörpers in das Loch der Felge einschnappt.
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Weitere Eigenschaften, Vorteile und mögliche Anwendungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele. Des Weiteren sind identische oder ähnliche Objekte in den Figuren jeweils durch gleiche Bezugszeichen identifiziert.
- 1a zeigt eine Sensoranordnung in einer dreidimensionalen Explosionsansicht gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
- 1b zeigt die Sensoranordnung nach 1a in einem montierten Zustand.
- 2 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens.
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In 1a ist eine Sensoranordnung 2 mit einem Ventilkörper 4 mit einem äußeren Ende 6 und einem inneren Ende 8 dargestellt, der aus einem metallischen Material, wie z.B. Messing, hergestellt ist und einen Überzug 31 aus einem elastischen Material, wie z.B. Kautschuk, aufweist. Der Ventilkörper 4 weist im Prinzip eine Längsform auf, die durch eine ringförmige Ausnehmung 10 unterbrochen ist. Die Ausnehmung 10 ist zum Einschnappen in ein entsprechend geformtes Loch einer (nicht dargestellten) Felge angepasst, auf dem der zu überwachende Reifen positioniert ist.
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Ein erstes Mittel zur formschlüssigen Verbindung 12 ist zwischen die Ausnehmung 10 und das innere Ende 8 platziert und umfasst einen nicht kreisförmigen Umriss, der ein Eingreifen eines entsprechend geformten zweiten Mittels zur formschlüssigen Verbindung 14 in einem Durchgangsloch 16 eines Gehäuses 18 eines elektronischen Bauteils 20, wie z.B. einer Reifendrucksensoreinheit oder eines sonstigen in einen Reifen einzubauenden elektronischen Bauteils, erlaubt. Das Durchgangsloch 16 erstreckt sich von einer ersten äußeren Oberfläche des Gehäuses 18 bis zu einer zweiten äußeren Oberfläche des Gehäuses 18 des elektronischen Bauteils 20, wobei die zweite äußere Oberfläche der ersten äußeren Oberfläche gegenüberliegt.
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Die Toleranzen der geometrischen Abmessungen des ersten Mittels zur formschlüssigen Verbindung 12 und des zweiten Mittels zur formschlüssigen Verbindung 14 können so ausgewählt werden, dass ein Schieben des elektronischen Bauteils 20, das z.B. einen (nicht dargestellten) Reifendrucksensor umfasst, auf das erste Mittel zur formschlüssigen Verbindung 12 nicht nur zu einer formschlüssigen Verbindung, sondern auch zu einer leichten Presspassung führt. Dies lässt sich durch Überziehen auch des ersten Mittels zur formschlüssigen Verbindung 12 mit einem elastischen Überzug 33 und zusätzlich dazu durch das Platzieren eines (nicht dargestellten) Haftklebstoffs zwischen dem ersten Mittel zur formschlüssigen Verbindung 12 und dem zweiten Mittel zur formschlüssigen Verbindung 14, z.B. eines trockenen Gummizementklebstoffs, auf dem ersten Mittel zur formschlüssigen Verbindung 12 und/oder dem zweiten Mittel zur formschlüssigen Verbindung 14 weiter verbessern.
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Am inneren Ende 8 des Ventilkörpers 4 stellt ein Endanschlag 22, der als sich radial nach außen erstreckende Schulter realisiert ist, eine präzise Endposition für das elektronische Bauteil 20 bereit.
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Das erste Mittel zur formschlüssigen Verbindung 12 und das zweite Mittel zur formschlüssigen Verbindung 14 umfassen einen Nutenverzahnungsabschnitt, d.h. eine Sternform, , der eine relative Drehung des elektronischen Bauteils 20 und des Ventilkörpers 4 unterbindet.
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In 1b ist das Reifenventil 2 an einer Felge 24 befestigt, die nur als kleiner Ausschnitt dargestellt ist. Die Felge 24 umfasst ein Durchgangsloch 26, das für den Eingriff mit der Ausnehmung 10 angepasst ist.
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Aus dieser Zeichnung geht klar hervor, dass sich der Ventilkörper von der Ausnehmung 10 bis zum äußeren Ende 6 leicht verjüngt, während der maximale Durchmesser des Ventilkörpers in diesem Abschnitt zu der Ausnehmung 10 direkt benachbart ist. Der Zugangsdurchmesser des Ventilkörpers 4 wird während des Drückens des Ventilkörpers aus dem Inneren der Felge 24 nach außen durch das Durchgangsloch 26 zusammengedrückt. Wenn dieser Abschnitt das Durchgangsloch 26 verlässt, schnappt er nach außen zurück, sodass die umgekehrte Richtung in die Felge 24 unterbunden wird.
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In montierter Form ist das elektronische Bauteil 20 zwischen dem Endanschlag 8 und der Felge 24 sandwichartig eingeklemmt und fixiert. Dies erfolgt ohne dazugehörige Werkzeuge und mit minimalem Aufwand. Das elektronische Bauteil 20 ist in einer Teilschnittansicht dargestellt, die beispielhaft einen Reifendrucksensor 28 zeigt, der mit einer Steuereinheit 30 verbunden ist, die einen Sender, eine Batterie, einen Prozessor und weitere Mittel zur Übertragung eines gemessenen Parameters außerhalb des Reifens umfassen kann. Der Reifendrucksensor 28 umfasst z.B. eine Fluidverbindung 32 mit dem Inneren des Reifens, wenn er montiert ist.
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2 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Montage eines Reifenventils 20. Das Verfahren umfasst einen Schritt 34 eines Aufschiebens eines elektronischen Bauteils 20 mit einem Gehäuse 18 mit einem Durchgangsloch 16 auf einen Ventilkörper 4 mit einem äußeren Ende 6 zur Erstreckung außerhalb eines Reifens und einem inneren Ende 8 zur Erstreckung ins Innere eines Reifens; einen Schritt 36 eines Herstellens eines Eingriffs zwischen einem zwischen dem inneren Ende 8 und dem äußeren Ende 6 angeordneten ersten Mittel zur formschlüssigen Verbindung 12 auf dem Ventilkörper 4 und einem zweiten Mittel zur formschlüssigen Verbindung 14 auf dem elektronischen Bauteil 20 in dem Durchgangsloch 16 auf nicht drehbare Weise; und einen Schritt 38 eines Drückens des Ventilkörpers 4 in ein Loch einer Felge, bis eine ringförmige Ausnehmung 10 des Ventilkörpers 4 in das Loch der Felge einschnappt. Beispielsweise werden diese Schritte nacheinander durchgeführt. Je nach Stufe der Vorfertigung können insbesondere die Schritte 34 und 36 jedoch auch zu einem einzigen Schritt kombiniert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Reifenventil
- 4
- Ventilkörper
- 6
- äußeres Ende
- 8
- inneres Ende
- 10
- ringförmige Ausnehmung
- 12
- erstes Mittel zur formschlüssigen Verbindung
- 14
- zweites Mittel zur formschlüssigen Verbindung
- 16
- Durchgangsloch
- 18
- Gehäuse
- 20
- elektronisches Bauteil
- 22
- Endanschlag
- 24
- Felge
- 26
- Durchgangsloch
- 28
- Reifendrucksensor
- 30
- Steuereinheit
- 31
- Überzug
- 32
- Fluidverbindung
- 33
- Überzug
- 34
- Schritt
- 36
- Schritt
- 38
- Schritt
