DE3824558A1 - Reifendrucksensor fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung richtet sich auf einen Reifendrucksensor für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff von Patentan­ spruch 1.

Für höhere Fahrzeuggeschwindigkeiten schreiben Reifen- und Fahrzeughersteller erhöhte Reifendrücke vor. Dies kann dadurch berücksichtigt werden, daß die Schalt­ schwelle durch Einstellung des Drucks in der Referenz­ druckkammer auf den größten erforderlichen Druck eingestellt wird. Dies führt zu einem Komfortverlust bei niedrigen Geschwindigkeiten (vgl. DE-OS 32 43 845). Wird demgegenüber der Reifendrucksensor auf den im unteren Geschwindigkeitsbereich bei Vollast vorgeschriebenen Reifendruck eingestellt, wird bei ho­ hen Geschwindigkeiten der erforderliche höhere Reifen­ druck nicht überwacht und durch die Reifendruck-Über­ wachungseinrichtung eine tatsächlich nicht gewährlei­ stete Sicherheit vorgetäuscht, was aber gerade in die­ sem Drehzahlbereich gefährlich ist.

Aus der DE-OS 26 26 475 ist es bekannt, die Membran der Referenzdruckkammer eines Reifendrucksensors mit einem massiven Kolben zu versehen, an dessen Stirnsei­ te der Schlauch des zu überwachenden Reifens anliegt, welcher bei ausreichendem Luftdruck im Reifen die Mem­ bran gegen den Druck in der Referenzdruckkammer soweit eindrückt, daß in der Referenzdruckkammer ein elektri­ scher Kontakt geschlossen wird. Dort ist ferner er­ wähnt, daß Zentrifugalkräfte am Kolben der Membran die vom Reifendruck auf die Membran ausgeübte Kraft bei steigender Geschwindigkeit vorteilhaft verringern, so daß bei höheren Geschwindigkeiten der Reifendruck er­ höht werden muß, um den Schaltkontakt geschlossen zu halten. Dabei ist jedoch nachteilig, daß der als Zusatzmasse für die Membran verwendete Kolben vom Schlauch des Reifens abgedeckt ist, so daß die an ihm wirksamen Fliehkräfte nur zum Teil und undefiniert an der Referenzdruckkammer zur Anhebung der Schaltschwel­ le wirksam werden. Mit dieser Lösung ist es daher nicht möglich, die Anhebung der Schaltschwelle um ein definiertes und reproduzierbares Maß bei einer be­ stimmten Geschwindigkeit gegenüber dem Stillstand zu realisieren, da die geschwindigkeitsabhängige Anhebung der Schaltschwelle bei dieser Ausführungsform nicht vorher bestimmbar ist.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu­ grunde, einen Reifendrucksensor mit geschwindigkeits­ abhängiger Schaltschwellenverschiebung derart auszuge­ stalten, daß eine erhöhte, reproduzierbare Schaltem­ pfindlichkeit bei verbesserter Temperaturankopplung der Referenzdruckkammer an die Temperatur im Reifen erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit dem kennzeich­ nenden Teil von Anspruch 1 gelöst. Durch die danach vorgesehen Ausbildung der Mantelfläche der Refe­ renzdruckkammer als Faltenbalg ist es möglich, eine im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen größere Abhängig­ keit der Streckung des Faltenbalges und damit der Aus­ lenkung der Membran in Abhängigkeit von dem Differenz­ druck in der Referenzdruckkammer und im Reifeninneren zu erzielen. Da damit auf die Elastizitätseigenschaf­ ten der Membran hinsichtlich der Schwellwertverschie­ bung keine wesentliche Rücksicht genommen zu werden braucht, kann durch individuelle Abstimmung der Masse der Membran einerseits und der Steifigkeit des Falten­ balgs andererseits die Schwellwertverschiebung in Ab­ hängigkeit von der Geschwindigkeit einerseits und die Druckabhängigkeit der Auslenkung andererseits jeweils gesondert und den Anwendungsbedürfnissen speziell angepaßt optimiert werden.

Darüber hinaus wird durch den vorgesehenen Faltenbalg eine relativ große Wärmeübergangsfläche geschaffen, so daß ein schneller Wärmeausgleich zwischen der Luft im Reifeninneren und derjenigen in der Referenzdruckkam­ mer erreicht wird.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgese­ hen, daß der Faltenbalg längs seines inneren Randes mit einer den Schaltkontakt tragenden Bodenplatte ver­ bunden ist. Dementsprechend begrenzt diese Bodenplatte das Innere der Referenzdruckkammer und ermöglicht die zylinderförmige Konfiguration derselben.

Der Faltenbalg ist günstigerweise aus Edelstahl herge­ stellt, wobei dieses Material im Hinblick auf die Haltbarkeit, die Wärmeleitfähigkeit und die angestreb­ te Steifigkeit bzw. Elastizität vorteilhaft ist.

Erforderlichenfalls können an dem Faltenbalg Zusatz­ massen, insbesondere ringförmige Zusatzmassen, ange­ ordnet sein, um über diese eine bestimmte Schwellwert­ verschiebung in Abhängigkeit von der Fliehkraft und damit von der Drehzahl einzustellen.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfin­ dung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der Zeichnung. Da­ bei zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Reifen und den radial außenliegenden Teil der zugehörigen Felge mit einer schematischen Seitenansicht eines in die­ se eingesetzten Drucksensors und

Fig. 2 einen schematischen Schnitt durch einen Druck­ sensor unter Weglassung des Außengehäuses.

In Fig. 1 ist ein Ausschnitt eines Kraftfahrzeugrades in verkleinertem Maßstab dargestellt und mit 10 be­ zeichnet. Dieser Ausschnitt zeigt einen Reifen 11, der auf einer Radfelge 12 befestigt ist. An einem nach in­ nen gerichteten Abschnitt der Radfelge 12 ist ein Rei­ fendrucksensor 13 radial zur Radachse in einer Gewin­ debohrung 14 der Radfelge 12 befestigt. In geringem Abstand dazu ist im Bereich des Reifendrucksensors 13 an der nicht dargestellten Radaufhängung des Fahrzeugs ein Signalaufnehmer 15 befestigt, dessen Stirnseite zum Reifendrucksensor 13 hin gerichtet ist und eine hochfrequente Schwingung in den Reifendrucksensor 13 einkoppelt, wenn dieser bei jeder Umdrehung des Fahr­ zeugrades 10 vorbeiläuft. Der Aufnehmer 15 ist gemein­ sam mit den Aufnehmern der übrigen Fahrzeugräder an eine Auswerteschaltung 16 mit einer daran angeschlos­ senen Warnanzeige 17 verbunden, die bei zu geringem Luftdruck in einem der Reifen ein Warnsignal abgibt. Ein derartiger Drucksensor ist im Prinzip z. B. aus der DE-OS 35 23 774 bekannt.

Der in Fig. 2 im Schnitt ohne Gehäuse dargestellte Reifendrucksensor weist in an sich bekannter Weise eine Bodenplatte 20 aus Metall auf, wobei in einer Bohrung 21 derselben durch Isoliermaterial 22 elektrisch isolierend gegenüber der Bodenplatte 20 ge­ führt ein Kontaktstift 23 angeordnet ist, an welchem eine durch ein Metallblech gebildete Membran 24 - wie in Fig. 2 dargestellt - anliegt und damit einen Stromkreis schließt.

Am äußeren Rand 25 der Membran 24 ist ein Faltenbalg 26 angeschweißt, welcher aus ca. 0,2 mm starkem Stahl­ blech hergestellt ist. Die Membran 24 kann eine Dicke von ca. 0,3 mm aufweisen.

Der innere, d. h. in Fig. 2 untere Rand 27 des Fal­ tenbalgs 26 wird mittels Laser mit der Bodenplatte 20 gasdicht verschweißt. Dementsprechend wird eine Refe­ renzdruckkammer 28 zwischen der Bodenplatte 20, dem Faltenbalg 26 und der Membran 24 ausgebildet. Diese Referenzdruckkammer kann in an sich bekannter Weise über eine Befüllbohrung 28 mit Gas gefüllt werden, die danach durch eine auf die Bohrung 29 aufgeschweißte, nicht dargestellte Kugel verschlossen wird.

Über die Bodenplatte 20 kann eine elektrische Zulei­ tung an den Faltenbalg 26 angeschlossen werden, so daß zwischen der mit dem Faltenbalg 26 leitend verbundenen Membran 24 und dem Kontaktstift 23 ein Schaltkontakt ausgebildet werden kann.

Ausgehend von dem in Fig. 2 dargestellten Zustand mit geschlossenem Schaltkontakt, bei dem der Reifendruck 18 geringfügig größer ist als der Druck in der Refe­ renzdruckkammer 28, funktioniert der durch die Membran 24 und den Kontaktstift 23 gebildete Druckschalter in herkömmlicherweise so, daß bei einem Abfall des Drucks im Reifeninnenraum 18 die Membran 24 aufgrund des Gas­ drucks in der Referenzdruckkammer 28 abgehoben wird, so daß die leitende Verbindung zwischen der metalli­ sierten bzw. metallischen Innenseite der Membran 24 und dem Kontaktstift 23 unterbrochen und dementspre­ chend ein Druckabfall-Signal detektiert werden kann. Bei ausreichendem Reifendruck liegt die Membran 24 - wie in Fig. 2 dargestellt - am Kontaktstift 23 an.

Wenn das Rad 10 sich mit relativ hoher Geschwindigkeit dreht, wirkt auf die Membran 24 aufgrund von deren Ei­ genmasse eine Fliehkraft, so daß hierdurch einerseits in geringem Maße die Membran aufgewölbt wird, insbe­ sondere aber entsprechend der geringen Steifigkeit des Faltenbalgs 26 dieser gestreckt und die Membran 24 weiter angehoben würde. Hierdurch wird ein höherer Reifendruck-Sollwert bei höheren Geschwindigkeiten eingestellt, d. h. es findet eine Verlagerung des Schwellwertes hin zu höheren Drücken statt.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Konstruktion ist es möglich, die geschwindigkeitsabhängige Schwellwertver­ lagerung im wesentlichen über die Masse der Membran 24 vorzugeben, während in erster Näherung das Ansprech­ verhalten aufgrund der Druckdifferenz im Reifeninnen­ raum 18 und in der Referenzdruckkammer 28 durch den Faltenbalg 26 und dessen Streckung vorgegeben wird.

Claims (4)

1. Reifendrucksensor für Kraftfahrzeuge mit einem am Umfang einer Radfelge eines Fahrzeugrades sich in ra­ dialer Richtung zur Reifenlauffläche hin erstreckenden Druckschalter mit einer Referenzdruckkammer, welche zur Reifeninnenseite hin durch eine elektrisch leiten­ de, zur Lauffläche des Reifens parallel angeordnete Kontaktmembran abgeschlossen ist, die mit einem gehäu­ sefesten Schaltkontakt in Abhängigkeit von dem relati­ ven Reifendruck zusammenwirkt, und die zur geschwin­ digkeitsabhängigen Anhebung der Schaltschwelle des Druckschalters von einer unter dem Einfluß der Zentri­ fugalkraft einer radial beweglichen Masse drehzahlab­ hängig abhebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche der etwa zylinderförmigen Referenzdruck­ kammer (28) durch einen längs seines äußeren Randes mit der Membran (24) verbundenen Faltenbalg (26) ge­ bildet ist.

2. Reifendrucksensor nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Faltenbalg (26) längs seines inneren Randes (27) mit einer den Kontaktstift (23) des Schaltkontaktes tragenden Bodenplatte (20) verbunden ist.

3. Reifendrucksensor nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Faltenbalg (26) aus Edelstahl herge­ stellt ist.

4. Reifendrucksensor nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an dem Faltenbalg (26) Zusatzmassen, insbesondere ringförmige Zusatzmassen, angeordnet sind.