-
Die Erfindung betrifft einen Reifendrucksensor zur Anordnung an einem Fahrzeugrad mit einem Fahrzeugreifen, welcher auf eine Felge des Fahrzeugrades gezogen ist.
-
Insbesondere betrifft die Erfindung einen Reifendrucksensor mit einem Gehäuse, welcher eine Steuer- und Kommunikationseinrichtung aufnimmt, wobei die Steuer- und Kommunikationseinrichtung Sendemittel aufweist, welche erfasste Sensordaten mit Druckinformationen als Dateninformationen per Funk aussenden.
-
Derartige Reifendrucksensoren sind als Bestandteil von sogenannten Tire-Pressure-Monitoring-Systems (TPMS) im Stand der Technik in zahlreichen Fahrzeugen verbaut. Beispielsweise offenbart die Druckschrift
EP 3 237 238 A1 einen Reifendrucksensor der genannten Art, der an einem Reifenventil befestigt ist und im reifendruckbeaufschlagenen Bereich zwischen Reifen und Felge eines Fahrzeuges platziert ist.
-
Um den Druck im Inneren des Reifens zu erfassen, weisen derartige Reifendrucksensoren meist einen handelsüblichen Drucksensor auf, der im Gehäuseinneren auf einer Platine angeordnet ist. In Fluidverbindung mit diesem Drucksensor ist im Gehäuse ein Druckport ausgebildet, welcher eine Öffnung zur Fluidkommunikation zwischen dem Reifeninneren und dem Erfassungsbereich des Drucksensors bildet, so dass ein Druckausgleich stattfinden kann. Bei diesen Systemen kann Feuchtigkeit aus dem Reifeninnern durch den Druckport in das Gehäuse gesaugt werden und der Sensor daraufhin ausfallen.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, einen haltbareren Reifendrucksensor zur Verfügung zu stellen.
-
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Reifendrucksensor mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.
-
Der erfindungsgemäße Reifendrucksensor weist ein vollständig druckdicht ausgebildetes Gehäuse auf, welches die genannten Komponenten, insbesondere die Steuer- und Kommunikationseinrichtung aufnimmt. Auf einen Druckport in Gestalt eines Fluiddurchlasses in der Wandung des Reifendrucksensors wird verzichtet. Das druckdichte Gehäuse ist mit einer allseits umlaufenden geschlossenen Wandung versehen, wobei im Inneren des Gehäuses, also in dem durch die Wandung umfassten Gehäuseinneren, ein Referenzdruck eingestellt ist.
-
Außerdem ist für den erfindungsgemäßen Reifendrucksensor die Verwendung eines vorgefertigten Drucksensors überflüssig. Stattdessen weist das Gehäuse einen ersten Wandungsabschnitt auf, welcher gegenüber den daran angrenzenden, also umgebenden weiteren Wandungsabschnitten mechanisch geschwächt ist und elastisch verformbar ausgebildet ist. Eine Druckdifferenz zwischen dem Referenzdruck im Gehäuseinneren und dem Gehäuseäußeren führt zu einer Verformung des ersten Wandungsabschnitts gegenüber den daran angrenzenden, umgebenden weiteren Wandungsabschnitten. Diese Verformung wird über eine Erfassungseinrichtung quantitativ erfasst und in einem Messsignal gewandelt, wobei die Erfassungseinrichtung benachbart zu dem ersten Wandungsabschnitt im Inneren des Gehäuses angeordnet ist.
-
Statt einer direkten Druckmessung über einen Drucksensor wird die abschnittsweise Verformung des druckdichten Gehäuses als Maß für den im Reifen herrschenden Druck ausgewertet und in ein Messsignal gewandelt. Die in ein Messsignal gewandelten Daten werden über die Steuer- und Kommunikationseinrichtung, welche mit der Erfassungseinrichtung gekoppelt ist, in Sensordaten aufbereitet und als Dateninformationen per Funk ausgesendet. Es ist dabei bekannt, dass Reifendrucksensoren in TPM-Systemen die Daten an eine fahrzeugseitige Empfangseinrichtung gemäß einem vorgegebenen, ggf. herstellerspezifischen Übertragungsprotokoll senden. Eine dementsprechende Wandlung gemäß vorgegebenen Protokollen kann in der Steuer- und Kommunikationseinrichtung vorgenommen werden und wird hier nicht weiter beschrieben.
-
Aufgrund der druckdichten und damit fluiddichten Ausbildung des Gehäuses sind die Gefahren des Eindringens von Feuchte in den Reifendrucksensor unterbunden, so dass ein Ausfall aufgrund des Eindringens von Feuchte ausgeschlossen ist.
-
Die Erfassung der Verformung in einer quantitativen und nicht nur qualitativen Weise erfüllt die Ansprüche an ein Reifendruckkontrollsystem. Gegenüber Systemen, die lediglich dem qualitativen Zustand bei einem vorgegebenen Druck überwachen (siehe z. B.
EP 0 333 708 B1 ) ist die quantitative Erfassung des Verformungsgrades geeignet, auch im Entstehen begriffene Probleme oder das tatsächliche Ausmaß eines vorhandenen Überdrucks oder Unterdrucks festzustellen.
-
Das Gehäuse erfüllt bei dem erfindungsgemäßen Reifendrucksensor mehrere Funktionen. Einerseits stellt das Gehäuse einen mechanischen Schutz für die darin aufgenommenen Komponenten, insbesondere die Steuer- und Kommunikationseinrichtung sicher. Andererseits dient das Gehäuse als Referenzdruckkammer, wobei in wenigstens einem Bereich gerade eine solche mechanische Schwächung des Gehäuses vorgenommen ist, dass eine überwachte und kontrollierte Deformation des Gehäuses in diesem Gehäuseabschnitt bei Druckdifferenzen zwischen Innen- und Außenbereich des Gehäuses gewünscht ist, wobei gleichzeitig die druckdichte Integrität des Gehäuses gewahrt bleibt.
-
Die Erfassung einer Verformung des Gehäuses im Bereich des ersten Wandungsabschnittes kann in beliebiger Weise erfolgen, wobei im Folgenden und unter Bezug auf die Unteransprüche einige konkrete Auswertungsmöglichkeiten dargestellt sind. Die Erfassung einer Verformung kann in einfacher Weise insbesondere durch induktive, kapazitive oder resistive Erfassung erfolgen, wobei zugehörige Erfassungsmittel weniger komplex und leichter ausgebildet sein können als konfektionierte Drucksensoren. Dadurch, dass der Druck indirekt über eine Verformung erfasst wird und das ohnehin vorhandene Gehäuse als Verformungswandler für die Erfassung genutzt wird, wird ein Drucksensor überflüssig, so dass eine Gewichtsersparnis bei dem erfindungsgemäßen Reifendrucksensor gegenüber herkömmlichen Reifendrucksensoren erreicht werden kann.
-
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Reifendrucksensors ist der erste Wandungsabschnitt wenigstens abschnittsweise mit einer geringeren Stärke ausgebildete als die angrenzenden weiteren Wandungsabschnitte.
-
Die Ausdünnung des Wandungsmaterials im Bereich des ersten Wandungsabschnittes kann flächig oder streifenweise, beispielsweise in konzentrischen Kreisen erfolgen, so dass der erste Wandungsabschnitt gegenüber dem angrenzenden weiteren Wandungsabschnitten bei Druckdifferenzen zwischen dem Inneren des Gehäuses und dem Äußeren des Gehäuses verformt wird. Eine solche Gestaltung ist in einfacher Weise bei der Formgebung des Gehäuses herstellbar und damit besonders kostengünstig.
-
In einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist der erste Wandungsabschnitt entlang einer Umfangslinie mit einer ringförmigen Nut als Materialschwächung versehen.
-
Eine solche Nut kann eine Auslenkung des von der Nut umfassten Wandungsabschnittes erleichtern und damit die Verformbarkeit dieses Abschnitts bei Druckdifferenzen begünstigen. Der von der Nut umfasste Bereich kann dabei dieselbe Wandungsstärke aufweisen wie die angrenzenden Wandungsabschnitte, er kann jedoch auch gegenüber den umgebenden Wandungsabschnitten mit geringer Wandstärke ausgebildet sein.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Reifendrucksensor mit einem ersten Wandungsabschnitt versehen, der entlang einer Umfangslinie eine Balgstruktur als Materialschwächung aufweist. Eine derartige Balgstruktur zeichnet sich dabei durch einen Abschnitt mit einem verformbaren Materialüberschuss auf, also insbesondere einem Bereich mit Materialverformung in einer Art Wellenform, welcher die Verformung des umfassten ersten Wandungsabschnittes begünstigt. Auch eine solche Gestaltung kann im Rahmen der Fertigung des Gehäuses in einem Ein-Schritt Verfahren hergestellt werden oder ein derartiger Balg kann aus einer Weichkomponente druckdicht an das umgebende Material angeschlossen werden.
-
Es ist vorteilhaft, wenn der erste Wandungsabschnitt mit dem daran angrenzenden Wandungsabschnitten integral aus demselben Material ausgebildet ist. Auf diese Weise kann in kostengünstiger Weise das Gehäuse in einem einheitlichen Formprozess erstellt werden, wobei der elastisch verformbare Bereich durch seine mechanische Schwächung, insbesondere die Dicke des Wandungsmaterials vom umgebenden Material abgegrenzt ist. Da es sich jederzeit um ein Material handeln muss, welches die elastischen Verformungen im detektierbaren Bereich vollzieht, ist die Ausbildung des Gehäuses mit dem ersten Wandungsabschnitt aus einem Kunststoffmaterial sinnvoll.
-
In einer alternativen Gestaltung der Erfindung ist der erste Wandungsabschnitt wenigstens abschnittsweise aus einem flexibleren Material ausgebildet als die daran angrenzenden weiteren Wandungsabschnitte.
-
Insbesondere kann der Wandungsabschnitt durch ein Weichmaterial, insbesondere einem weichen Kunststoff gebildet sein, der eine Ausnehmung in dem Gehäuse druckdicht verschließt. Ein solches Weichmaterial kann in eine entsprechende Öffnung eingepresst werden und/oder die Anschlussbereich zwischen umgebenden Wandungsmaterial und Weichmaterial können verklebt oder verschweißt oder umspritzt werden.
-
Die Verwendung eines derartigen Weichmaterials hat regelmäßig höhere Verformungswege zur Folge und damit eine bessere Detektierbarkeit.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der erste Wandungsabschnitt wenigstens abschnittsweise mit einem elektrisch leitfähigen Material versehen und die Erfassungseinrichtung weist einen induktiven Sensor auf, der in Abhängigkeit von der relativen Lage des ersten Erfassungsabschnittes mit dem elektrisch leitfähigen Material und gegenüber dem induktiven Sensor das Messsignal erzeugt.
-
Induktive Sensoren sind in der Technik bekannt. Es gibt sowohl käufliche Sensoren als auch die Möglichkeit, eine Spule auf einer Platine anzuordnen, beispielsweise als spiralförmige Leiterbahn. Ein in der Nähe einer solchen Spule angeordnetes leitfähiges Element kann hinsichtlich seiner Lage und Entfernung zu der Spule durch Überwachung der Induktivität der Spule mit hoher Präzision überwacht werden. Lageveränderungen im Bereich von z. B. einigen µm bis zu einigen 0,1 mm sind über induktive Sensoren problemlos zu erfassen. Das elektrisch leitfähige Material ist derart mit dem ersten Wandungsabschnitt zu koppeln, dass die Verformung des ersten Wandungsabschnittes aufgrund einer Druckdifferenz zwischen der Gehäuseaußenseite und der Gehäuseinnenseite zu einer Lageänderung des elektrisch leitfähigen Materials gegenüber dem induktiven Sensor führt. Dies kann beispielsweise durch eine Beschichtung des ersten Wandungsabschnittes auf der dem Gehäuseinneren zugewandten Seite erfolgen oder die Anbringung einer Folie oder eines sonstigen elektrisch leitfähigen Elements im Verformungsbereich.
-
In einer alternativen Gestaltung des Reifendrucksensors wird statt einem induktiven Sensor ein kapazitives Messprinzip angewandt, wobei wiederum der erste Wandungsabschnitt wenigstens abschnittsweise mit einem elektrisch leitfähigen Material versehen ist und aus diesem Material und einem kapazitiven Sensor, der sich im Gehäuseinneren, insbesondere auf einer Platine befindet, ein kapazitiver Sensor gebildet wird. Kapazitive Sensoren sind im Kraftfahrzeugbereich häufig als Näherungssensoren anzutreffen, beispielsweise in Fahrzeugtürgriffen. Die Veränderung der Umgebung einer auf ihre Kapazität überwachte Platte, beispielsweise einem Elektrodenabschnitt auf einer Platine, kann durch Umladevorgänge erfasst werden. Ändert sich die Lage eines metallischen Bereiches aufgrund der Verformung des ersten Wandungsabschnittes gegenüber einer solchen überwachten Elektrode, können quantitative Verformungsdaten ermittelt werden.
-
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass an dem ersten Wandungsabschnitt, und zwar auf seiner der Innenseite des Gehäuses zugewandten Seite, ein Verformungsmessstreifen mit einem resistiven Messprinzip als Bestandteil der Erfassungseinrichtung angeordnet ist.
-
Verformungs- oder Dehnmessstreifen mit resistiver Erfassung sind grundsätzlich verfügbar und erlauben eine sensible Auswertung von erfassten Verformungen. Der Verformungsmessstreifen kann dabei über den ersten Wandungsabschnitt bis hin zu angrenzenden Wandungsabschnitten geführt werden, so dass er durch eine Verformung des ersten Wandungsabschnittes verformt wird, wenn er in den angrenzenden, nicht verformten Wandungsabschnitten festgelegt ist.
-
Eine solche Gestaltung mit einem Verformungsmessstreifen ist einerseits besonders einfach auswertbar und andererseits, aufgrund der unmittelbaren Anordnung des Messstreifens an den verformten Abschnitt, gegenüber Bewegungen der übrigen Komponenten im Innenraum des Gehäuses unabhängig.
-
In einer bevorzugten Gestaltung des erfindungsgemäßen Reifendrucksensors ist am Gehäuse eine Ventilaufnahme angeordnet, um ein Reifenventil mit diesem Gehäuse des Reifendrucksensors zu koppeln, so dass der Reifendrucksensor an dem Reifenventil fixiert ist und über das Ventil eine Halterung für den Reifendrucksensor bereitgestellt wird.
-
Auch wenn der Reifendrucksensor keinerlei funktionelle Wechselwirkung mit dem Ventil im Sinne eines Druckaustausches eingeht, ist die fixierte Lage am Reifendruckventil für die reproduzierbare Lagefixierung des Reifendrucksensors im Reifen vorteilhaft.
-
Für sämtliche der vorgenannten Gestaltungen gilt, dass der Reifendrucksensor nach druckdichtem Verschließen mit einer Kalibrierung zu versehen ist, die von der Gehäusegeometrie abhängt. In einer einfachen Einmessung eines Reifendrucksensors kann individuell oder für jede Gehäuseserie bestimmt werden, welche Gehäuseverformung mit welcher Druckdifferenz einhergeht, indem die gelieferten Signale mit bekannten Druckwerten in Beziehung gesetzt werden. Eine funktionelle Abhängigkeit kann dann regelmäßig durch eine einfache lineare Regression ermittelt werden, da in den überwachten Bereichen von Druckdifferenzen meist keine nicht-linearen Effekte zu erwarten sind. Gleichwohl kann auch eine komplexere Beziehung in Gestalt von Exponentialfunktionen oder Polynomen in der Steuer- und Kommunikationseinrichtung im Reifendrucksensor hinterlegt werden, welche die ermittelten Verformungsdaten in Druckdaten umwandelt.
-
Für sämtliche andere Ausführungsbeispiele der Erfindung gilt, dass aufgrund der Kräfte, die auf den Reifendrucksensor in einem drehenden Rad einwirken, ggf. Filterungen der Messwerte erforderlich sind, die beispielsweise zyklische Lageänderungen der Platine 8 gegenüber der Bodenfläche berücksichtigen. Ein Reifendrucksensor ist erheblichen Beschleunigungen ausgesetzt, ebenso wie fahrbedingten Vibrationen und Temperaturschwankungen. Diese finden jedoch regelmäßig in einem anderen Zeit- und Frequenzbereich als Druckänderungen statt, so dass sie durch eine Frequenzanalyse üblicherweise herauszufiltern sind.
-
Weiterhin kann eine Temperaturkompensation stattfinden, da die Erwärmung und Abkühlung des Sensors zu einer Änderung des Referenzdruckes im Gehäuse führen. Zu diesem Zweck kann die Anordnung eines Temperatursensors im Gehäuse vorgesehen sein, dessen Signale für die Druckberechnung berücksichtigt werden.
-
Die Erfindung wird nun anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.
- 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Radfelge mit daran angeordnetem Reifendrucksensor gemäß dem Stand der Technik;
- 2 zeigt einen Reifendrucksensor gemäß dem Stand der Technik;
- 3 zeigt eine Explosionsdarstellung eines Reifendrucksensors gemäß dem Stand der Technik;
- 4a zeigt eine perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
- 4b zeigt den Reifendrucksensor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in einer Aufsicht;
- 4c zeigt eine Schnittansicht der Darstellung aus 4b;
- 4d zeigt eine Darstellung der Komponenten im Inneren des Reifendrucksensors des ersten Ausführungsbeispiels;
- 5a zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Reifendrucksensors;
- 5b zeigt das zweite Ausführungsbeispiel in einer Aufsicht;
- 5c zeigt eine Schnittansicht des zweiten Ausführungsbeispiels aus 5b;
- 5d zeigt Komponenten aus dem Inneren des Reifendrucksensors gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
- 6a zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Reifendrucksensors;
- 6b zeigt eine Schnittansicht des dritten Ausführungsbeispiels aus 6a;
- 6c zeigt Komponenten aus dem Gehäuse des Reifendrucksensors gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel;
- 7a zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Reifendrucksensors;
- 7b zeigt eine Schnittansicht des vierten Ausführungsbeispiels aus 7a;
- 8a zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Reifendrucksensors;
- 8b zeigt eine Schnittansicht des fünften Ausführungsbeispiels aus 8a;
- 8c zeigt einen Gehäuseabschnitt aus dem Reifendrucksensors des fünften Ausführungsbeispiels;
- 8d zeigt Komponenten aus dem Gehäuse des Reifendrucksensors des fünften Ausführungsbeispiels.
-
In 1 ist eine Radfelge 1 gezeigt, an der ein Reifendrucksensor 2 angeordnet ist.
-
2 zeigt den Reifendrucksensor 2 in einer vergrößerten Darstellung. Der Reifendrucksensor 2 ist mit einem Druckventil 3 gekoppelt, so dass der Reifendrucksensor 2 an dem Ventil 3 fixiert ist. Das Ventil 3 ist seinerseits an der Felge 1 festgelegt, so dass der Reifendrucksensor 2 auch gegenüber der Felge 1 platziert ist. Der Reifendrucksensor 2 weist ein Gehäuse auf, welches in diesem Ausführungsbeispiel aus einer Oberseite 5 und einer damit verbundenen Unterseite 6 gebildet ist. In der Oberseite 5 ist eine Durchgangsöffnung als Druckport 7 gebildet, durch welchen ein Gasaustausch zwischen der Außenseite des Gehäuses (5, 6) und dem Inneren des Gehäuses stattfinden kann.
-
In 3 ist eine Explosionsdarstellung des Reifendrucksensors aus 2 gemäß dem Stand der Technik gezeigt. Hier ist dargestellt, dass die Unterseite 6 zusammen mit der Oberseite 5 ein Gehäuse bildet und Funktionskomponenten 8 aufnimmt. Die Funktionskomponenten bestehen aus einer Platine 8a, einer damit gekoppelten Batterie 8b und weiteren elektronischen Komponenten, die auf der Platine 8a angeordnet sind. Die Platine 8a liegt unterhalb des Druckports 7 und einem auf der Platine 8a angeordneter Drucksensor registriert aufgrund der Durchgangsöffnung im Druckport 7 den Druck in einem auf die Felge 1 gezogenen Reifen, da ein Druckausgleich durch den Druckport 7 stattfindet.
-
Gemäß diesem Stand der Technik wird der Druck in direkter Messung durch einen Drucksensor auf der Platine 8a gemessen, wobei jederzeit für ein Druckausgleich durch den Druckport 7 zu sorgen ist, so dass durch diesen auch Feuchtigkeit in das Innere des Reifendrucksensors eindringen kann.
-
Die 4a bis 4d zeigen einen Reifendrucksensor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Während die Gehäusegeometrie und die Kopplung mit einem Ventil 3 ähnlich zu dem Reifendrucksensor gemäß dem Stand der Technik sind, ist das Gehäuse dieses Reifendrucksensors druckdicht ausgebildet. Eine Oberseite 10 des Gehäuses des Reifendrucksensors gemäß erstem Ausführungsbeispiel ist druckdicht mit der Unterseite 11 verbunden. Das Innere des Gehäuses (10, 11) ist damit gasdicht und es findet kein Fluidaustausch zwischen der Innenseite des Gehäuses und der Außenseite statt. Eine Durchgangsöffnung ist nicht vorhanden. In der Deckseite 10 des Gehäuses ist die Wandung in einem Abschnitt 12 in ihrer Stärke reduziert und elastisch verformbar ausgeführt. Der erste Wandungsabschnitt 12 weist in der Deckseite 10 eine kreisrunde Vertiefung mit einer verformbaren Bodenfläche 13 auf.
-
4b zeigt in der Aufsicht die Platzierung dieses ersten Wandungsabschnitts 12 in dem oberen Teil 10.
-
4c zeigt in einer Schnittansicht den Oberteil 10 des Gehäuses und die reduzierte Wandstärke im Bereich des ersten, geschwächten Wandungsabschnitts 12 mit der Bodenfläche 13. Die Bodenfläche 13 ist in ihrem Umfangsbereich mit einer umlaufenden Nut ausgestattet und geringfügig gewölbt ausgebildet. Bei einem vom Gehäuseäußeren einwirkenden Überdruck verformt sich der Bodenabschnitt 13 in Richtung des Gehäuseinneren. Auf der Innenseite des Bodenabschnittes 13 ist eine leitfähige Beschichtung 13a in Gestalt einer metallischen Folierung aufgebracht, welche sich zusammen mit der Bodenfläche 13 unter Druckeinwirkung verformt. Auf der im Gehäuseinneren angeordneten Platine 15 ist eine Leitbahn als Spiralspule 16 ausgebildet, welche auf Induktivitätsänderungen überwacht wird, wobei die Spiralspule 16 mit einer Steuer- und Erfassungseinrichtung gekoppelt ist. Da Komponenten für die Ansteuerung von induktiven Sensoren und zur Übermittlung von Daten aus Reifendrucksensoren bekannt sind, wird an dieser Stellt nicht näher auf die elektronischen Komponenten des Reifendrucksensors eingegangen. Es ist ersichtlich, dass weitere elektronische Komponenten auf der Platine 15 angeordnet sind und diese durch eine Batterie 17 stromversorgt werden.
-
In 4c ist gezeigt, dass die Spiralspule 16 unterhalb der Bodenfläche 13 des ersten Wandungsabschnittes liegt und damit auch unterhalb der metallischen Folierung 13a. Die Induktivität der Spiralspule 16 wird bei einer Verformung der Bodenfläche 13 verändert, diese Verformung wird auf Basis einer Kalibrierungskurve in Druckdaten umgerechnet und vom Reifendrucksensor an eine fahrzeugseitige Einrichtung drahtlos übermittelt.
-
Der Reifendrucksensor gemäß diesem ersten Ausführungsbeispiel wirkt durch eine kreisrunde Vertiefung und Schwächung eines Wandungsabschnitts 12 in gasdicht geschlossenem Gehäuse, wobei das Gehäuse aus einer Oberseite 10 und einer Unterseite 11 gebildet ist, die dichtend miteinander verbunden sind. Als Maß für die Druckverhältnisse dient die Verformung des Gehäuses in dem mechanisch geschwächten Abschnitt 12, so dass keine direkte Druckmessung erfolgt, sondern eine indirekte Druckmessung über die Erfassung der Gehäuseverformung, die über Kalibrierungsdaten in einen Außendruck umgerechnet wird. Es ist dabei vorauszusetzen, dass die Druckverhältnisse im Inneren des Gehäuses weitgehend gleichbleibend sind und ggf. temperaturkompensiert werde. Jedenfalls ist kein Gasaustausch mit der Außenseite erforderlich.
-
Bei der Auswertung der Spiralspule können herkömmliche Methoden zur Induktivitätsauswertung herangezogen werden, beispielsweise Frequenzmessungen, wobei die Spule als Teil eines Schwingkreises betrieben wird. Eine Frequenzveränderung wird durch die Änderung der Spuleninduktivität hervorgerufen und kann für die Ermittlung der Verformung herangezogen werden. Die Komponenten einer Steuer- und Kommunikationseinrichtung 14 sind auf der Platine 15 angeordnet, um die aus der Verformung ermittelten Druckdaten an eine Fahrzeugeinrichtung drahtlos zu übersenden.
-
Die 5a bis 5d zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse des Reifendrucksensors wiederum aus zwei Teilen, einem Oberteil 21 und einem Unterteil 20 gebildet. Ein mechanisch geschwächter erster Wandungsabschnitt 22 ist jedoch in kreisrunder Form in der Unterseite des Gehäuses 20 ausgebildet. Wie insbesondere die Schnittansicht 5c zeigt, ist die Schwächung in diesem Fall durch zwei kreisrunde Nuten 22a, 22b gebildet, die übereinander auf der Außenseite bzw. der Innenseite des Unterteils 20 ausgebildet sind. In diesen Bereichen ist eine Verformbarkeit des umschlossenen ersten Wandungsabschnittes 22 ermöglicht, der auf seiner Innenseite mit einer metallischen, leitfähigen Beschichtung 23 in Gestalt einer Folierung oder eines Materialauftrags versehen ist. Die Platine 25 ist im Gehäuse entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel in ihrer Lage platziert, in diesem Fall ist jedoch die Spiralspule 26 als induktiver Sensor auf der Unterseite der Platine 25 angeordnet, so dass diese gegenüber dem ersten Wandungsabschnitt 22 liegt.
-
Wiederum wird eine Verformung des Wandungsabschnitts 22 mit der auf der Innenseite angeordneten leitfähigen Beschichtung 23 zu einer Änderung der Induktivität der Spiralspule 26 führen, so dass die Gehäuseverformung in einem Druckwert umgerechnet und an eine fahrzeugseitige Einrichtung übermittelt wird.
-
Die 6a bis 6c zeigen eine dritte Ausführungsform der Erfindung, wobei das Gehäuse des Reifendrucksensors durch ein Oberteil 30 und ein Unterteil 31 gebildet ist. Der geschwächte erste Wandungsabschnitt 32 ist wiederum in dem Unterteil 31 des Gehäuses ausgebildet, wobei hier jedoch zur Gewährleistung einer besseren Verformbarkeit ein balgenartiger Übergang 32a zwischen den umgebenden Wandungsabschnitten und dem ersten, geschwächten Wandungsabschnitt 32 gebildet ist. Dieser balgenartige, kreisförmig ausgeführte Übergang 32a soll die Verformbarkeit des ersten Wandungsabschnittes 32 gegenüber den übrigen Wandungen des Unterteils 31 begünstigen. Eine leitfähige, metallische Auflage 33 ist an dem ersten Wandungsabschnitt auf der Innenseite angeordnet, so dass wiederum die Verformung des ersten Wandungsabschnitts mit der Spiralspule 26 detektiert werden kann. Die Platine 25 und die Spiralspule 26 entsprechend im Übrigen der Anordnung aus dem zweiten Ausführungsbeispiel.
-
Die 7a und 7b zeigen ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist gegenüber dem dritten Ausführungsbeispiel das Unterteil des Gehäuses aus zwei Materialien gebildet. Die Gehäuseabschnitte 40 aus einem hartplastischen Material sind mit einer Öffnung versehen, die durch einen ersten Wandungsabschnitt 41 aus einem Weichmaterial verschlossen ist. Das Weichmaterial 41 ist mit seiner Formgebung so ausgebildet, dass es durch eine Druckdifferenz in Richtung des Gehäuseinneren verformbar ist, wobei das Weichmaterial 41 besonders gute elastische Rückstelleigenschaften aufweist. Der erste Wandungsabschnitt 41 ist in diesem Ausführungsbeispiel also durch ein Material gebildet, welches gasdicht mit dem umgebenden Wandungsabschnitten 40 des Gehäuses verbunden ist, jedoch verbesserte Verformungseigenschaften und Rückstelleigenschaften aufweist. Wiederum ist ein leitfähiger Auftrag 42 in Gestalt von einer Folierung, Lackierung oder einer Materialanordnung vorhanden, ebenso eine induktive Erfassung wie in den vorangehenden beiden Ausführungsbeispielen.
-
Die 8a bis 8d zeigen ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Oberseite 30 des Gehäuses entspricht den drei vorangehenden Ausführungsbeispielen, in der Unterseite 50 ist wiederum ein geschwächter erster Wandungsabschnitt 51 wie im dritten Ausführungsbeispiel ausgebildet. Im Bereich dieses geschwächten ersten Wandungsabschnittes 51 ist ein Dehnmessstreifen 52 platziert, so dass in diesem Ausführungsbeispiel keine induktive Erfassung einer Gehäuseverformung erfolgt, sondern eine Erfassung der Verformung des Gehäuses resistiv über eine Verformung des Messstreifens 52 stattfindet. Der Messstreifen 52 ist gemäß Darstellung 8d mit der Platine 53 gekoppelt, welche die Komponenten zur Auswertung der Widerstandswerte des Messstreifens 52 trägt.
-
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird die Gehäuseverformung in eine Verformung des Messstreifens 52 überführt, die wiederum erfasst wird. Wiederum ist es so, dass der Druck mittelbar über die Verformung eines Gehäusebereiches 51 in indirekter Weise erfasst wird und ein Gasaustausch zwischen der Innenseite des Gehäuses und dem Äußeren des Gehäuses unterbunden wird.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- EP 3237238 A1 [0003]
- EP 0333708 B1 [0011]
