DE3935298A1

DE3935298A1 - Reifendrucksensor fuer fahrzeuge

Info

Publication number: DE3935298A1
Application number: DE19893935298
Authority: DE
Inventors: Hans Schrumpf; Gerhard Dr Hettich
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1989-10-24
Filing date: 1989-10-24
Publication date: 1991-04-25

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Reifendrucksensor für Fahrzeuge nach der Gattung des Patentanspruchs 1.

Für hohe Fahrzeuggeschwindigkeiten von über 160 km/h schreiben Rei fen- und Fahrzeughersteller zur Gewährleistung der Fahrsicherheit erhöhte Reifendrücke vor. Will man dies bei einer Reifendrucküber wachung berücksichtigen, so muß die Schaltschwelle des Reifendruck sensors im oberen Geschwindigkeitsbereich einen höheren Wert haben als im unteren Geschwindigkeitsbereich, um dort einen Verlust an Fahrkomfort zu vermeiden. Aus der DE-OS 37 41 129 ist es bekannt, zu diesem Zweck eine Zusatzmasse an der Membran des Druckschalters im Reifendrucksensor zu befestigen, die unmittelbar dem Luftdruck im Reifen ausgesetzt ist und die so bemessen ist, daß sie bei einem vorgegebenen Radius der Membran, einem vorgegebenen Umlaufradius im Fahrzeugrad und einer vorgegebenen Umlaufgeschwindigkeit der Membran die Schaltschwelle um einen definierten Betrag gegenüber dem Schwellwert bei Stillstand anhebt.

Aus der DE-OS 35 43 864 ist ferner bekannt, die Membran zum Schutz gegen Beschädigung bei der Reifenmontage oder durch Fremdkörper im Reifen mit einer Abdeckkappe zu versehen, welche zur besseren Tempe raturankoppelung der Membran an die Luft im Reifen Verwirbelungen verursachende Durchbrüche aufweist.

Nachteilig ist bei den bekannten Lösungen, daß im Fahrbetrieb durch Unebenheiten auf der Fahrbahn die nahezu punktförmige Befestigung der Zusatzmasse an der Membran erheblichen Belastungen ausgesetzt ist, so daß unter Umständen die Zusatzmasse von der Membran abge schleudert wird. Bei Verwendung einer Schutzkappe vor der Membran können außerdem Fremdkörper oder eine abgerissene Zusatzmasse zwi schen Schutzkappe und Membran eingeklemmt werden. Dies führt dann in der Auswerteschaltung bei der Überwachung des Reifendrucks zu einer ständigen Gut-Anzeige, obwohl der Luftdruck im Reifen längst kriti sche Werte angenommen haben kann. Auch bei einem Reifendrucksensor ohne Schutzkappe würde eine abgerissene Zusatzmasse der Membran im Hochgeschwindigkeitsbereich bei kritischen Reifendruckwerten noch eine Gut-Anzeige verursachen.

Mit der vorliegenden Lösung wird angestrebt, daß Fehlanzeigen bei der Reifendrucküberwachung durch defekte oder blockierte Membranen am Reifendrucksensor vermieden werden.

Vorteile der Erfindung

Dies wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen kennzeichnenden Merkmale gelöst. Diese Lösung hat den Vorteil, daß die Zusatzmasse, bestehend aus dem flüssigkeitsgefüllten Balg, lediglich fliehkraft abhängig auf die Membran einwirkt, jedoch nicht mehr unmittelbar an der Membran befestigt ist, so daß sie sich von dort nicht mehr ablösen kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der elastische Balg Stöße von der Fahrbahn auffängt und daß die Kennlinie für eine geschwindigkeitsabhängige Anhebung des Schwellwertes durch eine ent sprechende Ausbildung des Balges in weiten Grenzen variiert werden kann.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Patentan spruch 1 angegebenen Merkmale. So wird eine Blockierung der mit einer Schutzkappe versehenen Membran in vorteilhafter Weise dadurch verhindert, daß der flüssigkeitsgefüllte Balg die Membran mitsamt seiner davor angeordneten, mit Durchbrüchen versehenen Schutzkappe zum Reifen hin abdeckt. Zum Schutz der Membran ist ferner vorteil haft, die Schutzkappe als eine flächige Auflage bei einem Ausbeulen der Membran bei fehlendem Reifendruck auszubilden. Zur Festlegung der Schaltschwellen-Kennlinie ist es ferner vorteilhaft, den Balg als Faltenbalg auszubilden, der mit der Flüssigkeit gefüllt unter Vorspannung über die Membran gespannt ist. Zum Schutz der Membran gegen starken Überdruck und Stoßbelastungen ist es zweckmäßig, un terhalb der Membran eine Ringscheibe anzuordnen, die eine flächige Auflage beim Einbeulen der Membran bildet und durch die der in der Referenzdruckkammer angeordnete Kontaktstift hindurchragt. Zweck mäßigerweise wird dabei der Balg gemeinsam mit der Membran und gege benenfalls mit der Schutzkappe und der Ringscheibe am Außenrand der Druckkammer festgeschweißt.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 den Ausschnitt eines Fahrzeugrades mit in der Felge eingesetzten, erfindungsgemäßen Reifendrucksensor und Fig. 2 einen Querschnitt durch einen im Reifendrucksensor angeordneten Druck schalter mit einem flüssigkeitsgefüllten Faltenbalg.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In Fig. 1 ist der Ausschnitt eines Kraftfahrzeugrades in verklei nertem Maßstab im Querschnitt dargestellt und mit 10 bezeichnet. Er zeigt einen Reifen 11, der auf einer Radfelge 12 befestigt ist. An einem nach innen gerichteten Abschnitt der Radfelge 12 ist ein Rei fendrucksensor 13 radial zur Radachse in einer Gewindebohrung 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 Fahrzeugrades 10 vorbeiläuft. Der Aufnehmer 15 ist gemeinsam mit den Aufnehmern der übrigen Fahrzeugräder an eine Auswerteschaltung 16 mit einer daran angeschlossenen Warnanzeige 17 verbunden, die bei zu geringem Luftdruck in einem der Reifen ein Warnsignal abgibt. Zu diesem Zweck enthält der Reifendrucksensor einen RC-Stromkreis mit einem vom Reifendruck zu betätigenden Druck schalter.

Ein solcher Druckschalter ist in Fig. 2 in vergrößerter Darstellung mit 18 bezeichnet. Er besteht im wesentlichen aus einer Referenz druckkammer 19, die aus einem Stahlgehäuse 30 hergestellt und zum Reifen hin durch eine elektrisch leitende Membran 20 aus Edelstahl abgeschlossen ist. In der Mitte der Referenzdruckkammer 19 ist ein Kontaktstift 21 mit einer Glasdurchführung 22 druckdicht und elektrisch isoliert im Boden 19a der Referenzdruckkammer 19 befe stigt. An dem ringförmigen Außenrand 30a des Gehäuses 30 der Refe renzdruckkammer 19 sind eine metallische Ringscheibe 23, die Membran 20, eine metallische Schutzkappe 24 und ein metallischer Faltenbalg 25 übereinander angeordnet und miteinander durch eine Ringschweißung 26 druckdicht am Gehäuserand 30a der Referenzdruckkammer 19 befe stigt. Die unter der Membran 20 liegende Ringscheibe 23 bildet dabei eine flächige Auflage für die Membran 20, wenn diese bei einem star ken Druck von oben sich einbeult. Der Kontaktstift 21 ragt dabei mit seinem vorderen Ende 21a durch die Öffnung 27 der Ringscheibe 23. Bei einem Ausbeulen der Membran 20 bildet dagegen die mit Durch brüchen 28 versehene Schutzkappe 24 eine flächige Auflage für die Membran 20. Der flüssigkeitsgefüllte elastische Faltenbalg 25 deckt somit die Membran 20 und die Schutzkappe 24 zum Reifen hin ab.

Zur Einstellung des genauen Schaltschwellwerts des Druckschalters 18 wird zunächst eine Flüssigkeit, z. B. Silikonöl 29 in den Faltenbalg 25 eingefüllt, die auch den von der Schutzkappe 24 abgedeckten Raum oberhalb der Membran 20 vollständig ausfüllt. Das Befüllen des Fal tenbalges 25 erfolgt durch eine nicht dargestellte Öffnung, bei spielsweise durch eine verschließbare Öffnung im Faltenbalg 25, unter einem bestimmten Druck, so daß der Faltenbalg 25 sich etwas dehnt. Nach Verschließen dieser Einfüllöffnung ist somit der Falten balg 25 die Flüssigkeit 29 unter Vorspannung über die Membran 20 ge spannt, wobei der Faltenbalg 25 die Flüssigkeit 29 mit einer Kraft F_fa auf die Membran 20 drückt. In einer Vorrichtung wird nun auf der Faltenbalgseite der später bei Stillstand zu detektierende Mindestwert des Reifendrucks F erzeugt. Durch eine nicht dargestell te Öffnung, z. B. im Boden 19a der Referenzdruckkammer 19 wird nun zur Erzeugung des Referenzdruckes Edelgas in die Referenzdruckkam mer 19 so lange eingefüllt, bis die Membran 20 gerade vom Kontakt stift 21 abhebt. Anschließend wird diese Öffnung verschlossen. Unter Vernachlässigung von Eigenspannungen und des Gewichtes von Balg 25 und Flüssigkeit 29 ergibt sich für die an der Membran 20 wirksamen Kräfte die Gleichung:

(1) F_ref + F_fa + F_rs,

wobei F_ref die Kraft des Referenzdrucks in der Referenzdruckkammer 19, F_fa die Vorspannung des Faltenbalges 25 und F_rs die Kraft des Reifendrucks beim Erreichen des Schaltschwellwertes ist.

Wird nun die Referenzdruckkammer 19 radial zur Radachse am Rad 10 montiert, so wirken während der Fahrt auf ihr zusätzlich Flieh kräfte. Bedingt durch die Masse der Membran 20, des Faltenbalges 25 und der darin aufgenommenen Flüssigkeit 29 wirkt nun geschwindig keitsabhängig die Fliehkraft F_f1 entgegengesetzt nach der Glei chung:

(2) F_ref = F_fa + F_rs- F_fl,

Aus dieser Gleichung (2) erkennt man, daß mit zunehmender Geschwin digkeit die an der Membran 20 wirksame zunehmende Fliehkraft F_fl nur durch einen entsprechend höheren Mindestdruck im Reifen, d. h. durch eine höhere Kraft F_rs kompensiert werden kann, da der Refe renzdruck in der Druckkammer 19 sich nicht verändert. Die Kennlinie für eine geschwindigkeitabhängige Anhebung der Schaltschwelle des Reifendrucksensors wird durch die entsprechende Ausbildung, Größe und Geometrie des Faltenbalges und der Masse des darin aufgenommenen Silikonöls dem Kundenwunsch entsprechend festgelegt.

Aus der Gleichung (2) erkennt man ferner, daß eine Vorspannung des Faltenbalges 25 vor der Membran 20 nicht zwingend erforderlich ist. Da die Flüssigkeit 29 den Raum vor der Membran 20 vollständig aus füllt, wird sie bereits durch den Reifendruck gegen die Membran 20 gedrückt, wobei dann die Fliehkraft diesen Druck verringert.

Claims

1. Reifendrucksensor für Fahrzeuge mit einem am Umfang der Radfelge der Fahrzeugräder radial zur Radachse zu befestigenden, vom Reifen druck zu betätigenden Druckschalter, der eine Referenzdruckkammer aufweist, welche zum Reifen hin durch eine elektrisch leitende, zur Lauffläche des Reifens nahezu parallel angeordnete Membran abge schlossen ist und die einen Kontakt trägt, an dem bei ausreichendem Luftdruck im Reifen eine Kontaktfläche am mittleren Bereich der Mem bran zur Schließung eines Stromkreises anliegt, wobei der Zustand des Stromkreises von einem am Fahrzeug befestigten Aufnehmer mit einer Auswerteschaltung drahtlos zu überwachen ist und wobei die Membran zur geschwindigkeitsabhängigen Anhebung der Schaltschwelle des Reifendrucksensors mit einer Zusatzmasse zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (20) zum Reifen (11) hin von einem mit einer Flüssigkeit (29) vollständig gefüllten elastischen Balg (25) als Zusatzmasse abgedeckt ist.

2. Reifendrucksensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der flüssigkeitsgefüllte Balg (25) die Membran (20) mitsamt einer mit Durchbrüchen (28) versehenen Schutzkappe (24) zum Reifen hin abdeckt.

3. Reifendrucksensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzkappe (24) eine flächige Auflage beim Ausbeulen der Mem bran (20) bildet.

4. Reifendrucksensor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine unter der Membran (20) liegende Ringscheibe (23) eine flächige Auflage beim Einbeulen der Membran (20) bildet, durch die der Kontaktstift (21) hindurchragt.

5. Reifendrucksensor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Balg (25) gemeinsam mit der Membran (20) und gegebenenfalls der Schutzkappe (24) sowie der Ringscheibe (23) am Außenrand (30a) des Gehäuses (30) der Referenzdruckkammer (19) fest geschweißt ist.

6. Reifendrucksensor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Balg (25) mit der Flüssigkeit (29) unter Vorspannung über die Membran (20) gespannt ist.

7. Reifendrucksensor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Balg (25) als Faltenbalg ausgebildet ist.