DE4133993C2 - Vorrichtung zum Messen und Anzeigen des Druckes in einem Luftreifen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen und Anzeigen des Druckes in einem Luftreifen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Die Vorrichtung ist insbesondere für die Druckmessung an den Reifen von Pkw, Lkw, Omnibussen und Luftfahrzeugen bestimmt.

Die am Fahrzeug befindliche und mit dem Reifendruck beaufschlagbare Einrichtung kann als Reifenventil, als Ventilkappe oder als eine besonders angepaßte Einheit aus Reifenventil und Ventilkappe ausgebildet sein. Zum Stand der Technik wird auf nachstehende Druckschriften verwiesen.

Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist aus der DE 39 30 479 A1 bekannt. Das dortige Reifenventil weist eine hermetisch dicht verschließbare Referenzdruck-Kammer auf, in der ein Solldruck (Fülldruck) des Luftreifens "speicherbar" ist. Die Referenzdruck-Kammer ist teilweise von einer Membran begrenzt, die bei anormalem Reifendruck auslenkbar ist und insoweit als Drucksensor dient. Die Membran bildet das bewegliche Schaltglied eines mechanischen Schalters, dessen Stromkreis bei einer Membranauslenkung geschlossen wird und dadurch eine Sendeeinrichtung aktiviert. Das bekannte Ventil erzeugt nur dann eine Signalfrequenz, wenn der zu überwachende Reifendruck einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet. Es besteht jedoch der Wunsch, den aktuellen Reifendruck nach Belieben im Rahmen der Reifendruckkontrolle abfragen zu können.

Eine Ventilkappe mit einem entsprechenden Innenaufbau ist aus der DE 39 30 480 A1 bekannt. Diese Ventilkappe ist auf ein herkömmliches Reifenventil aufschraubbar und erzeugt bei einem vorgegebenen Druckabfall im Luftreifen ein drahtlos übermittelbares Signal.

Die DE 36 00 830 C1 offenbart eine Reifendruck-Meß- und -Anzeigevorrichtung. Als Drucksensor dient eine auslenkbare Membran, die einen Permanentmagneten verstellt. Die Magnetstellung wird mit einem berührungsfrei arbeitenden Magnetsensor erfaßt, der sich an einem unabhängig handhabbaren Handstück befindet. das in definierter Weise zur Anlage an der Ventilkappe gebracht werden muß. Am Handstück kann der aktuelle Reifendruck in digitaler Form angezeigt werden.

Die US 42 50 759 und US 47 04 901 offenbaren Handgeräte, die mit einem Drucksensor, einer Stromquelle und den notwendigen Schaltungseinrichtungen zur Erzeugung einer digitalen Druckanzeige ausgerüstet sind. Diese Handgeräte werden mit einem Reifenventil mechanisch gekoppelt, wobei ein Ventilstößel niedergedrückt wird, damit der Reifendruck den Drucksensor im Handgerät beaufschlagen kann.

Die US 43 08 520 offenbart ein Reifendruck-Anzeigegerät mit einem unabhängig handhabbaren Handstück, das unmittelbar benachbart zu einem Reifenventil angeordnet werden muß. Die Signalübermittlung erfolgt drahtlos mit Hilfe eines Transponders am Reifenventil und elektromagnetischen Spulen am Handgerät. Als Drucksensor dient ein Faltenbalg, der einen Mikroschalter betätigt. Es kann lediglich ein Ja- Nein-Signal übermittelt und am Handgerät angezeigt werden.

Die US 49 18 423 (entspricht der EP 0 301 443 A1) offenbart ein vergleichbares Reifendruck-Prüfgerät. Am Reifenventil befindet sich ein Drucksensor, der parallel mit einem Kondensator und einer Spule (Schwingkreis) geschaltet ist. Entsprechend dem Reifendruck wird der Sensor ein- oder ausgeschaltet und verändert damit die Resonanzfrequenz des Schwingkreises. An einem Handgerät, das in unmittelbarer Nachbarschaft zum Reifenventil angeordnet werden muß, befindet sich ein zweiter Schwingkreis. Je nachdem, ob Resonanz zwischen den Schwingkreisen herrscht oder nicht, kann am Handgerät eine Ja-Nein-Anzeige erzeugt werden.

Die EP 0 016 991 B1 offenbart eine Einrichtung zur Reifendrucküberwachung bei Kraftfahrzeugen mit einem am Rad und/oder der Achse angeordneten Sender für die drahtlose Übertragung eines vom Reifendruck abhängigen Signals auf einen Empfänger am Fahrzeugrahmen. Die Sendeeinrichtung ist mit einer Infrarotquelle, insbesondere mit einer Infrarotleuchtdiode ausgestattet, und der Sender gibt ein vom Druck eines oder mehrerer Reifen abhängiges moduliertes Signal ab.

Die DE 34 08 905 A1 offenbart eine Reifenluftdruck- Meßvorrichtung, die eine optische Signalübertragungsstrecke zwischen Achse und Felge aufweist. Als Signalträger dient IR-Strahlung oder die Strahlung eines Halbleiterlasers, die mit Hilfe von Lichtleitfasern (Glasfaserleitung) fortgeleitet wird. Als Drucksensor dient ein Balg, der - druckabhängig - eine Maske verstellt, durch welche die Strahlung hindurchtreten muß. Eine Änderung des Reifendruckes bewirkt eine Änderung des Anteils der Strahlung, der durch die Maske hindurchtritt. Mit diesem Aufbau kann ein dem Reifendruck entsprechendes optisches Signal erzeugt werden.

Die DE 28 50 787 A1 offenbart eine Reifendruck- Alarmeinrichtung, die am Rad einen Druckfühler aufweist, der in Abhängigkeit von der Auslenkung einer Membran Schwellenwerte ermittelt. Bei Überschreitung eines oberen oder unteren Schwellenwertes wird je ein Stromkreis geschlossen und daraufhin ein Drucksignal erzeugt, das telemetrisch an einen Empfänger am Fahrzeug übermittelt wird. Mit einem zusätzlichen Handgerät kann die Funktionstüchtigkeit der Reifendruck- Alarmeinrichtung bei stehendem Fahrzeug überprüft werden.

Weiterhin sind eine Reihe von Systemen zur Überwachung des Reifendruckes bekannt, die einen Drucksensor oder -schalter am rotierenden Rad und einen Signalgeber am Fahrgestell benachbart zum Rad aufweisen. Die Übertragung des Drucksignals erfolgt durch induktive Kopplung, welche durch ein Signal des Signalgebers induziert wird (vgl. DE 37 36 803 A1 oder DE 38 01 278 A1).

Ferner sind zur Druckerfassung als Halbleiterbauelement ausgebildete Absolutdruck-Sensoren bekanntgeworden (vgl. EP 0 010 204 A1), die ein dem erfaßten Druck entsprechendes elektrisches Ausgangssignal erzeugen. Nach Kenntnis des Erfinders sind solche Absolutdruck-Sensoren bislang nicht zur Reifendruckerfassung am rotierenden Rad eines Fahrzeuges eingesetzt worden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzuentwickeln, daß - bei minimalem Stromverbrauch - der aktuelle Reifendruck zu beliebigen Zeiten abgefragt werden kann und der Reifendruck mit einer Genauigkeit von wenigstens 1/10 bar erfaßt und angezeigt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruches 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wird als Drucksensor ein Absolutdruck-Sensor eingesetzt, der als Halbleiterbauelement ausgebildet ist und der ein elektrisches Ausgangssignal erzeugt, das dem erfaßten Reifendruck entspricht. Geeignete Halbleiter-Drucksensoren sind mit geringen Abmessungen verfügbar, beispielsweise als quaderförmige Körperchen mit Abmessungen von etwa 6×6×3 mm. Ein beispielhafter Chip enthält einen hermetisch dichten Vakuum-Referenzraum und einen mit dem zu überwachenden Reifendruck beaufschlagbaren piezo-resistiven Wandler, dessen Widerstandselemente typischerweise nach Art einer Wheatstone-Brücke geschaltet sind. Auf dem Chip befinden sich zusätzliche Elemente zur Kompensation der Temperatureinflüsse auf Empfindlichkeit und Nullpunkt-Einstellung. Zusätzlich kann auf dem gleichen Chip ein weiterer Sensor zur Temperaturmessung integriert sein. Derartige piezoresistive Festkörper-Absolutdruck-Sensoren sind beispielsweise für Druckmessungen im Bereich von 0 bis 3,5 oder 0 bis 7,0 bar oder 0 bis 14 bar Überdruck vorgesehen und sind beispielsweise in einem Temperaturbereich von -40°C bis +125°C einsetzbar. Im gleichen Temperaturbereich kann auch eine Temperaturmessung durchgeführt werden. In dem hier vor allem interessierenden Druckbereich von etwa 1 bis 7 bar Überdruck wird wenigstens eine Meßgenauigkeit von 0,1 bar erzielt.

Der kontinuierliche Einsatz des Absolutdruck-Sensors würde einen kontinuierlichen Verbrauch an elektrischer Energie bedingen. Die Signalerzeugungseinrichtung der Einrichtung am Fahrzeugrad soll geringes Gewicht und geringe Abmessungen aufweisen. Als Quelle für elektrische Energie kommt vorzugsweise eine kleine, kompakte Batterie, insbesondere eine Knopfzelle, in Betracht. Deren elektrische Leistung/Kapazität ist begrenzt, so daß bei kontinuierlichem Dauereinsatz des Absolutdruck-Sensors ein häufiger Batteriewechsel erforderlich wäre.

Nach einem weiteren wichtigen Gesichtspunkt der Erfindung wird der Absolutdruck-Sensor daher nicht kontinuierlich in Betrieb gehalten, sondern gezielt zur Durchführung einer Druckabfrage aktiviert. Hierzu ist der Einrichtung am Fahrzeugrad eine Empfangseinrichtung für ein Aktivierungssignal zugeordnet, das am Fahrzeug oder mit Hilfe eines Fernbedienungselementes erzeugbar ist. Ferner ist der Einrichtung am Fahrzeugrad eine Aktivierungseinrichtung zugeordnet, welche den Absolutdruck-Sensor, die Schaltungseinrichtungen und die Sendeeinrichtung dann aktiviert, nachdem das Aktivierungssignal empfangen worden ist.

Am Fahrzeugrad müssen lediglich die Empfangseinrichtung und die Aktivierungseinrichtung in einem Bereitschaftszustand gehalten werden. Hierzu ist lediglich ein minimaler Stromverbrauch erforderlich, beispielsweise in der Größenordnung von einigen Mikroampere. Nachdem die Empfangseinrichtung am Fahrzeugrad das Aktivierungssignal aufgenommen hat, aktiviert die Aktivierungseinrichtung die zur Erzeugung und Aussendung der Signalfrequenz erforderlichen Komponenten der Einrichtung am Fahrzeugrad; so werden der Absolutdruck-Sensor mit Spannung versorgt und die Schaltungseinrichtungen und die Sendeeinrichtung in Betrieb gesetzt. Eine Ablaufsteuerung sorgt für eine kurzfristige Aussendung des Drucksignals; beispielsweise kann die Dauer der Aussendung oder die Anzahl der gesendeten Drucksignal-Impulse begrenzt werden. Danach wird die Energieversorgung des Absolutdruck-Sensors, der Schaltungseinrichtungen und der Sendeeinrichtungen wieder unterbrochen. Dank des minimalen Stromverbrauches wird eine lange Gebrauchsdauer der Stromquelle am Fahrzeugrad erhalten. Beispielsweise können mit einer Lithiumbatterie, mit den Abmessungen einer Knopfzelle, die eine Nennspannung von etwa 3 V und eine Kapazität von etwa 50 mAh aufweist, mehr als 200 Übermittlungen des aktuellen Reifendruckes durchgeführt werden. Ersichtlich wird auch bei regelmäßiger Reifendruck- Kontrolle - beispielsweise einmal pro Woche - eine mehrjährige Funktionstüchtigkeit der Signalerzeugungseinrichtung am Fahrzeugrad erhalten.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Für die Ausgestaltung und Anordnung der Komponenten der Einrichtung am Fahrzeugrad sind verschiedene, alternative Ausführungsformen vorgesehen.

Bei einer ersten Ausführungsform (vgl. Anspruch 2) ist der Luftreifen mit einem herkömmlichen Reifenventil ausgerüstet, das ein Außengewinde zum Aufschrauben einer Ventilkappe aufweist. Sämtliche Komponenten der Signalerzeugungseinrichtung sind in einer Ventilkappe integriert, die druckdicht auf das Außengewinde am Reifenventil aufschraubbar ist. Weiterhin weist diese Ventilkappe ein Betätigungsglied auf, das bei aufgeschraubter Ventilkappe einen Ventilstößel am Reifenventil niederdrückt und das Reifenventil geöffnet hält, um den Drucksensor an der Signalerzeugungseinrichtung mit dem Reifendruck zu beaufschlagen. Diese erste Ausführungsform ist mehr im einzelnen in der Patentanmeldung P 41 33 991.6-32 des zur vorliegenden Anmeldung benannten Anmelders/Erfinders vom gleichen Tage beschrieben.

Bei einer zweiten Ausführungsform (vgl. Anspruch 3) ist der Luftreifen mit einem bestimmt ausgebildeten Reifenventil ausgerüstet, und sämtliche Komponenten der Signalerzeugungseinrichtung sind an diesem Reifenventil angebracht. Diese zweite Ausführungsform ist mehr im einzelnen in einer Patentanmeldung P 41 33 999.1-32 des zur vorliegenden Anmeldung benannten Anmelders/Erfinders vom gleichen Tage beschrieben.

Bei einer dritten Ausführungsform (vgl. Anspruch 4) ist ein Teil der Komponenten der Einrichtung am Fahrzeugrad an einem bestimmt ausgebildeten Reifenventil angebracht, und ein weiterer Teil der Komponenten ist an einer angepaßten Ventilkappe angebracht, die auf dieses Reifenventil aufschraubbar ist. Diese dritte Ausführungsform wird nachstehend im einzelnen mit Bezugnahme auf die erfindungsgemäße Vorrichtung und deren Komponenten beschrieben.

Obwohl die Einrichtung am Fahrzeugrad in erster Linie für die Anwendung in Verbindung mit dem vorzugsweise vorgesehenen Fernbedienungselement bestimmt ist, könnten auch andere Einrichtungen zur Erzeugung des Aktivierungssignals und zur Druckanzeige vorgesehen werden, beispielsweise Sende- und Empfangseinrichtungen benachbart zum Rad am Chassis des Fahrzeuges sowie Anzeigeeinrichtungen am Armaturenbrett.

Für die drahtlose Signalübertragung zwischen Signalerzeugungseinrichtung am Fahrzeugrad und Fernbedienungselement wird zweckmäßigerweise eine Signalübertragungsstrecke mit einer Weglänge von etwa 50 bis 200 cm vorgesehen. Bei einer kleineren Weglänge muß sich die kontrollierende Person unnötigerweise bücken. Bei einer größeren Weglänge ist ein unnötig hoher Energiebedarf für die Sendeeinrichtungen erforderlich, und es steigt die Gefahr, daß nicht nur der zu kontrollierende Reifen erfaßt wird, sondern auch andere Reifen am gleichen oder an einem benachbarten Fahrzeug. Besonders bewährt hat sich eine Weglänge der Signalübertragungseinrichtung von etwa 100 bis 150 cm.

Die drahtlose Signalübertragung erfolgt mit Hilfe von elektromagnetischer Strahlung, deren Frequenz nicht besonders begrenzt ist. Beispielsweise können für die Signalübertragung vergleichsweise langwellige Frequenzen im Kilo- und Mega-Hertz-Bereich vorgesehen werden. Vorzugsweise erfolgt die Signalübertragung mit Hilfe von elektromagnetischer Strahlung, die mit optoelektronischen Bauelementen erzeugt und erfaßt werden kann. Ein geeigneter Frequenzbereich umfaßt den roten Teil des sichtbaren Lichtes und die nahe Infrarotstrahlung, also Strahlung mit Wellenlängen von etwa 650 bis 1400 nm. Strahlung in diesem Wellenlängenbereich wird nachstehend als "IR-Strahlung" bezeichnet. Besonders bevorzugt ist Strahlung mit Wellenlängen zwischen etwa 800 und 1000 nm, die mit Hilfe von GaAs-LED erzeugt werden kann. Derartige Strahlung wird in der hier in Betracht kommenden Umgebung ausreichend reflektiert, um auch bei ungünstiger Positionierung der Empfangseinrichtung am Fahrzeugrad eine sichere Signalübertragung dieser Einrichtung und dem Fernbedienungselement zu gewährleisten. Für die Signalübermittlung mit IR-Strahlung der hier in Betracht kommenden Strahlungsleistung bestehen in den meisten Staaten keine behördlichen Auflagen. Die zur Erzeugung und Detektion erforderlichen optoelektronischen Bauelemente (LED, Fotodioden) sind klein, leistungsstark und stehen kostengünstig und handelsüblich zur Verfügung. Durch die bekannten Fernbedienungselemente für TV-Geräte bestehen Erfahrungen hinsichtlich der Auswahl geeigneter optoelektronischer Bauelemente und der Auslegung geeigneter Schaltungen für die Signalübertragung mit IR-Strahlung.

Als Sendeeinrichtungen für die IR-Strahlung kommen die bekannten IR-LED wie Lumineszenzdioden oder Laserdioden in Betracht. Auch Lumineszenzdioden liefern eine weitgehende monochromatische Strahlung. Vorzugsweise werden, wie bereits angedeutet, GaAs-LED eingesetzt. Diese weisen einen guten Wirkungsgrad auf und sind für die niederfrequente Modulation im kHz-Bereich geeignet. Diskrete LED-Bauelemente sind klein und weisen lediglich Abmessungen im Millimeter-Bereich auf. Weiterhin können derartige LED-Bauelemente in Hybridschaltungen integriert werden. Mit Hilfe optisch leitender Bauelemente und/ oder der Gehäuseform kann die Abstrahl- und Empfangs- Charakteristik beeinflußt werden.

Im Hinblick auf die vorzugsweise vorgesehene Signalübertragung mit Hilfe von IR-Strahlung dient als Empfangseinrichtung vorzugsweise eine Fotodiode. Insbesondere ist eine Si-Fotodiode vorgesehen, die im vorgesehenen Spektralbererich zwischen etwa 800 und 1000 nm eine hohe Empfindlichkeit aufweist. Das Maximum der Empfindlichkeit der Si-Fotodiode stimmt nahezu mit der Emission der GaAs-Diode überein. Gegenüber anderen Strahlungsdetektoren weisen Fotodioden eine hohe Ansprechzeit im Bereich von Nanosekunden auf, so daß auch eine niederfrequente Modulation der IR- Strahlung im kHz-Bereich erfaßt werden kann. Auch Fotodioden weisen geringe Abmessungen im Millimeter-Bereich auf und können darüber hinaus in Hybridschaltungen integriert werden. Die am Ventil befindliche Fotodiode muß beständig in Empfangsbereitschaft gehalten werden. Um den Stromverbrauch möglichst gering zu halten, ist der Fotodiode vorzugsweise ein Transistor zugeordnet. In diesem Falle wird die Fotodiode im Elementbetrieb, d. h. ohne Vorspannung, betrieben. Bei Auftreffen der IR-Strahlung erzeugt die Fotodiode eine Spannung, die an die Basis des Transistors angelegt wird. Es wird ein stand-by-Betrieb bei minimalem Stromverbrauch erhalten.

Das vom Absolutdruck-Sensor erzeugte, dem Reifendruck entsprechende elektrische Ausgangssignal fällt als Analogsignal in Form einer elektrischen Spannung an. Zu den Schaltungseinrichtungen gehören zweckmäßigerweise ein Verstärker für das elektrische Ausgangssignal, ein Analog/ Digital-Wandler, eine Steuerlogik zur Erzeugung eines bestimmt codierten Drucksignals, welches dem elektrischen Ausgangssignal entspricht und ein Verstärker für dieses Drucksignal. Die Steuerlogik kann beispielsweise ein Digitalsignal in Form von Rechteckimpulsen erzeugen, wobei die Breite der Impulse den Code trägt. Für diese Rechteckimpulse werden Frequenzen im kHz-Bereich vorgesehen, beispielsweise 100 kHz und mehr. Mit diesem Digitalsignal wird eine Trägerfrequenz moduliert, beispielsweise die von einer GaAs- Diode erzeugte IR-Strahlung. Es können auch periodische Abfolgen des Drucksignals mit unterschiedlichen Frequenzen vorgesehen werden, um jegliche Störung mit oder durch Umgebungsstrahlung auszuschließen.

Die Schaltungseinrichtungen und die Sendeeinrichtung sind vorzugsweise einer Ablaufsteuerung unterworfen, welche die Erzeugung und Aussendung des Drucksignals nach kurzer Dauer der Signalaussendung wieder unterbricht. Hierzu können die ausgesendeten Signalfrequenzen gezählt und die Signalaussendung nach Erreichen eines vorgegebenen Zählstandes unterbrochen werden. Alternativ kann eine bestimmte Dauer der Signalaussendung entsprechend einer vorgegebenen Taktanzahl vorgesehen werden. In jedem Falle ist eine solche Dauer der Signalaussendung erforderlich und ausreichend, welche den Empfang eines auswertbaren Drucksignals am Fahrzeug oder Fernbedienungselement gewährleistet. Die Begrenzung der Dauer der Signalaussendung vermindert den Strombedarf und erhöht die verwertbare Lebensdauer einer gegebenen Stromquelle am Ventil.

Als Aktivierungseinrichtung kann ein elektronischer Schalter vorgesehen werden, welcher den Absolutdruck-Sensor, die Schaltungseinrichtungen und die Sendeeinrichtung wahlweise mit der Strom/Spannungs-Quelle verbindet oder diese Verbindung unterbricht. Ein solcher elektronischer Schalter kann mit Hilfe von Transistoren ausgeführt sein, beispielsweise als MOS-Schaltung.

Als Quelle für elektrische Energie dient eine Batterie, beispielsweise können herkömmliche Knopfzellen vorgesehen werden. Die Batterie wird als weiterer Baustein mit den Elektronik-Bauteilen der Schaltungseinrichtung integriert, um korrosionsanfällige Anschlüsse zu vermeiden.

Wie bereits gesagt, ist die Signalerzeugungseinrichtung mit Drucksensor und Energiequelle an der zum Ventilschaft abgewandten Seite am Ventilfuß angebracht, d. h. bei bestimmungsgemäßem Gebrauch des Ventils ist die Signalerzeugungseinrichtung hinter der Reifenfelge und hinter dem Ventilfuß im Inneren des Reifens angebracht. Für die Sende- und Empfangseinrichtung muß eine Anordnung gewählt werden, welche die Fortpflanzung des Aktivierungssignals aus der äußeren Umgebung zu der Empfangseinrichtung sowie die Fortpflanzung des Drucksignals von der Sendeeinrichtung in die äußere Umgebung gewährleistet.

Hierzu dient im vorliegenden Fall eine bestimmt ausgebildete Ventilkappe, in welche die Empfangseinrichtung für das Aktivierungssignal und die Sendeeinrichtung für das Drucksignal integriert ist, und welche auf einen Außengewindeabschnitt am Außenumfang des Ventilschaftes aufschraubbar ist, wobei im Verlauf des Aufschraubvorganges eine wirksame, elektrisch leitende Verbindung zwischen den Teilen der Signalerzeugungseinrichtung, die am Ventilfuß angeordnet sind, und der Empfangseinrichtung und der Sendeeinrichtung an der Ventilkappe hergestellt wird. Hierzu können elektrisch isolierte Verbindungsleitungen vorgesehen werden, die in je eine Bohrung eingelegt sind, die durch den Ventilfuß und den Ventilschaft hindurchführen und die an der Stirnfläche des Ventilschaftes enden. Im Bereich dieser Stirnfläche enden die Verbindungsleitungen in elektrisch isolierten Kontakten, die eine elektrisch leitende Verbindung zu Kontaktbahnen an der Ventilkappe herstellen, nachdem die Ventilkappe aufgeschraubt ist.

Zur erfindungsgemäßen Vorrichtung gehört weiterhin eine bestimmt ausgebildete Ventilkappe, welche wenigstens die Empfangseinrichtung für das Aktivierungssignal und die Sendeeinrichtung für das Drucksignal enthält. Die Ventilkappe kann darüber hinaus als typische Staubschutzkappe ausgebildet sein, mit einem zylindrischen, einseitig geschlossenen Gehäuse. Am Innenumfang des offenen Gehäuseendes befindet sich ein Innengewindeabschnitt, mit welchem die Ventilkappe auf den Außengewindeabschnitt am Ventilschaft aufschraubbar ist. Das geschlossene Gehäuseende enthält einen transparenten Einsatz aus einem für IR-Strahlung durchlässigen Kunststoff. An der Außenseite des Einsatzes kann je ein kuppelförmiger Dom angeformt sein, um einen Empfang des Aktivierungssignals aus einem weiten Empfangsbereich und eine weitwinkelige Abstrahlung des Drucksignals zu gewährleisten. Die Empfangseinrichtung und die Sendeeinrichtung befinden sich benachbart zur Innenseite dieses Einsatzes und sind an einer Platine angebracht, die im wesentlichen vertikal zur Ventilkappenachse ausgerichtet ist. Bei Bedarf können an dieser Platine auch elektrische und elektronische Komponenten der Schaltungseinrichtungen, insbesondere der Aktivierungseinrichtung angebracht bzw. ausgebildet sein. Dies ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn die Platine mit der Empfangseinrichtung und der Sendeeinrichtung in Hybridtechnik ausgeführt sind. Auf einen lediglich einige Quadratmillimeter großen Chip können ohne weiteres zusätzlich auch die Komponenten der Schaltungseinrichtungen untergebracht werden.

Im Einzelfall könnte an dieser Platine auch der Drucksensor angebracht und in den Chip integriert sein, sofern die Ventilkappe zusätzlich ein Betätigungsglied aufweist, das beim Aufschrauben auf das Ventil einen Ventilstößel der Ventilanordnung öffnet und offen hält, damit der Reifendruck den Drucksensor in der Ventilkappe beaufschlagen kann. In diesem Falle verbliebe am Ventilfuß des Reifenventils lediglich eine Batterie, die ausreichend groß ausgeführt werden kann, um die benötigte Kapazität für einen mehrjährigen Reifendruck- Kontroll- und -Anzeigebetrieb zu gewährleisten.

An der Unterseite der Platine befinden sich ringförmige, konzentrisch angeordnete Kontaktbahnen, die einerseits mit der Empfangseinrichtung und andererseits mit der Sendeeinrichtung elektrisch leitend verbunden sind. Beim Aufschrauben der Ventilkappe auf das Reifenventil wird ein wirksamer, elektrisch leitender Schleifkontakt zwischen den Kontaktbahnen an der Ventilkappe und den Kontakten am Ventilschaft des Reifenventils hergestellt. Es können auch alternative Anordnungen dieser Schleifkontakte vorgesehen werden. Beispielsweise können alternativ oder zusätzlich zu den Schleifkontakten an der Stirnfläche des Ventilschaftes solche Schleifkontakte am Innenumfang und/oder am Außenumfang des Ventilschaftes vorgesehen werden. In jedem Falle wird je eine wirksame, elektrisch leitende Verbindung von der Empfangseinrichtung und von der Sendeeinrichtung an der Ventilkappe zu der Signalerzeugungseinrichtung am Reifenventil hergestellt. Das von der Empfangseinrichtung aufgenommene Akivierungssignal wird in Form elektrischer Signale an die Signalerzeugungseinrichtung weitergeleitet. Ferner werden die von den Schaltungseinrichtungen der Signalerzeugungseinrichtung erzeugten elektrischen Impulse der Sendeeinrichtung zugeführt und von dieser in Form der Drucksignale ausgesendet.

Das Aktivierungssignal kann mit Hilfe eines Fernbedienungselementes erzeugt werden, mit welchem der Druck eines bestimmten Reifens abgefragt und angezeigt werden kann, ohne daß ein unmittelbarer körperlicher Kontakt zwischen Reifenventil und Fernbedienungselement hergestellt werden muß. Die wesentlichen Komponenten eines solchen Fernbedienungselementes sind mit Anspruch 6 angegeben.

Das Gehäuse des Fernbedienungselementes besteht typischerweise aus Kunststoff, ist vergleichsweise länglich im Sinne eines "Randstückes" ausgebildet und weist eine Stirnfront auf, welche auf den zu prüfenden Reifen gerichtet wird. An dieser Stirnfront befindet sich ein transparenter Einsatz, an dem Elemente zur Bündelung der Sendestrahlung und zur Sammlung der Empfangsstrahlung ausgebildet sind.

Hinter diesem Einsatz sind die Sendeeinrichtung und die Empfangseinrichtung untergebracht. Auf der Deckseite des Gehäuses befindet sich ein Display für eine großflächige Ziffernanzeige, vorzugsweise in LCD-Technik. Am Gehäuse können weitere Taster oder Schalter angebracht sein, um Daten einzugeben und/oder bestimmte Funktionen auszuführen, beispielsweise um den Reifen zu identifizieren, dessen Druck gerade ermittelt wird, um den Zeitpunkt der Reifendruck- Kontrolle abzuspeichern oder um Daten auszulesen.

Die Schaltungseinrichtung zur Auswertung des Drucksignals ist vorzugsweise mit einem Filter ausgerüstet, um irgendwelche Stör- und Fremdsignale zu beseitigen.

Weiterhin ist am Fernbedienungselement vorzugsweise zusätzlich eine Einrichtung zur Bereitstellung, Anzeige und Speicherung des Zeitpunktes der Reifendruckmessung vorhanden. Für diese Einrichtung können Uhrenquarze mit einem entsprechenden Modul verwendet werden. Weiterhin gehört zu den Schaltungseinrichtungen vorzugweise eine Speichereinrichtung zur Datenspeicherung, beispielsweise um den geprüften Reifen, den ermittelten Reifendruck und den Zeitpunkt der Reifendruckprüfung abzuspeichern. Die Speicherung dieser Daten ist insbesondere für den gewerblichen Bereich zweckmäßig, beispielsweise bei Lastkraftwagen und Omnibussen.

Weiterhin können am Fernbedienungselement zusätzliche Sensoren zur Erfassung des Umgebungsdruckes und/oder der Umgebungstemperatur vorhanden sein. Bei erheblichen Abweichungen des Umgebungsdruckes vom Normaldruck kann selbsttätig eine Korrektur des angezeigten Reifendruckes vorgenommen werden. Weiterhin kann mit der Übermittlung des Drucksignals auch die Temperatur des Absolutdruck-Sensors übermittelt werden. Bei Bedarf kann auch diese Temperatur bei der Bildung der Reifendruckanzeige berücksichtigt und gegebenenfalls angezeigt werden.

Weiterhin können am Fernbedienungselement Einrichtungen zur Eingabe und Speicherung des Reifensolldruckes für bestimmte Reifen vorhanden sein. Mit dieser Einrichtung ist zweckmäßigerweise eine Anzeige gekoppelt, welche angibt, ob der jeweils erfaßte aktuelle Reifendruck dem vorgegebenen Reifensolldruck entspricht oder ob eine Korrektur des aktuellen Reifendruckes erforderlich ist, beispielsweise durch Nachfüllen von Druckluft. Bei dieser Auswertung können auch die Randbedingungen, wie Reifentemperatur, Umgebungsdruck und Umgebungstemperatur berücksichtigt werden.

Nachstehend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform mit Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch die Messung und Anzeige des Reifendruckes eines Fahrzeug-Luftreifens mit Hilfe einer Signalerzeugungseinrichtung am Fahrzeugrad und einem davon räumlich entfernten Fernbedienungselement;

Fig. 2 in einer auseinandergezogenen Explosions- Schnittdarstellung ein Reifenventil mit Signalerzeugungseinrichtung und eine angepaßte Ventilkappe;

Fig. 3 eine Schnittdarstellung eines Fernbedienungselementes nach Fig. 1;

Fig. 4a anhand eines Blockschaltbildes die Bauelemente und Schaltungseinrichtungen der Signalerzeugungseinrichtung und deren Verknüpfung;

Fig. 4b eine Untereinheit der Schaltungseinrichtungen nach Fig. 4a; und

Fig. 5 anhand eines Blockschaltbildes die Bauelemente und Schaltungseinrichtungen des Fernbedienungselementes und deren Verknüpfung.

Die Fig. 1 zeigt einen herkömmlichen, schlauchlosen Luftreifen (Reifen) 3, der auf die Felge 2 eines Kraftfahrzeugrads 1 aufgezogen ist. Dieser Luftreifen 3 ist mit einem erfindungsgemäßen Reifenventil (Ventil) 4 ausgerüstet, das zusätzlich zu den üblichen und herkömmlichen Komponenten des Reifenventils 4 eine Signalerzeugungseinrichtung und die oben erläuterten aktiven Komponenten aufweist. Auf dieses Reifenventil 4 ist eine angepaßte Ventilkappe 20 aufgeschraubt, welche die Empfangseinrichtung für das Aktivierungssignal und die Sendeeinrichtung für das Drucksignal enthält. Zu der Vorrichtung gehört weiterhin ein von einer Bedienungsperson gehaltenes Fernbedienungselement 50, mit dem aus einem bequemen Abstand zum Kraftfahrzeugrad 1 der Luftdruck des Reifens 3 abgefragt und angezeigt werden kann.

Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ventils 4 besteht im wesentlichen aus einer herkömmlichen Ventilanordnung und einer Signalerzeugungseinrichtung. Das Ventil 4 weist einen Ventilschaft 5 auf, der eine Ventilbohrung 6 begrenzt. Am Innenumfang der Ventilbohrung 6 ist ein Ventilsitz 7 ausgebildet, an dem ein Ventilkörper 8 anliegen kann, der von einer Feder 9 gegen den Ventilsitz 7 gepreßt wird und das Ventil 4 verschließt. Mit dem Ventilkörper 8 ist einstückig ein Ventilstößel 10 verbunden, durch dessen Verstellung der Ventilkörper 8 vom Ventilsitz 7 entfernt wird, so daß Druckmedium durch die Ventilbohrung 6 hindurchtreten kann. Der Außenumfang des Ventilschaftes 5 ist mit einem abgestuften Außengewinde (Außengewindeabschnitt) 11, 12 versehen. Der Ventilschaft 5 weist eine Stirnfläche 19 auf, und am gegenüberliegenden Ende des Ventilschaftes 5 ist einstückig ein Ventilfuß 15 angeformt.

Bei einer typischen Anwendung wird dieses Ventil 4 durch ein Ventilloch in einer Felge 2 geführt, so daß - unter Zwischenlage einer nicht dargestellten Dichtung - der Ventilfuß 15 an der Innenwand der Felge 2 zur Anlage kommt. Anschließend wird eine Überwurfmutter auf das Außengewinde 12 aufgeschraubt und das Ventil 4 an der Felge 2 festgelegt.

In diesem Falle ist das Ventil 4 für einen schlauchlosen Fahrzeugreifen bestimmt. Das gesamte Ventil 4 besteht typischerweise aus Metall, etwa einer Zink/Kupfer-Legierung oder einer Aluminiumlegierung.

An der zum Ventilschaft 5 abgewandten Seite des Ventilfußes 15 ist eine Signalerzeugungseinrichtung derart angebracht, daß eine Strömungsverbindung zwischen der Ventilbohrung 6 und dem Reifeninnenraum verbleibt. Im vorliegenden Fall ist diese Signalerzeugungseinrichtung als Modul 40 ausgebildet, das den Drucksensor, die Schaltungseinrichtungen zur Bildung des Drucksignals, die Aktivierungseinrichtung und die Quelle für elektrische Energie enthält.

Wie dargestellt, weist das Modul 40 eine Platine 41 auf, an der diese aktiven Komponenten angebracht sind. Zu diesen - lediglich schematisch angedeuteten - aktiven Komponenten gehören ein Absolutdruck-Sensor 42, ein Mikroprozessor 43 und sonstige elektronische Bauelemente und Komponenten 44, 44′, 44′′, mit welchen die Schaltungseinrichtungen ausgebildet sind. Weiterhin ist eine Knopfzelle 48 vorhanden, welche die aktiven Komponenten mit Strom/Spannung versorgt. Alternativ könnte die Knopfzelle 48 an der Platine 41 befestigt sein, oder in einem Hybridbaustein integriert sein, der diese aktiven Komponenten umfaßt. Weiterhin sind die erforderlichen, lediglich schematisch angedeuteten, elektrisch leitenden Verbindungen zwischen der Platine 41 und den einzelnen aktiven Komponenten sowie der Knopfzelle 48 ausgebildet. Vorzugsweise sind diese aktiven Komponenten mit Hilfe der SMD-Technik an der Platine 41 angebracht und/oder ausgebildet. Sämtliche Komponenten des Moduls 40 können in Kunstharz eingebettet sein, wobei eine Strömungsmittelverbindung zwischen dem Absolutdruck-Sensor 42 und dem Reifeninnenraum offengehalten ist.

Wie dargestellt, kann das gesamte Modul 40 in einem Kunststoffgehäuse 49 untergebracht sein, das an der zum Ventilschaft 5 abgewandten Seite des Ventilfußes 15 angebracht ist. Das Gehäuse 49 weist Bohrungen auf, über welche der Absolutdruck-Sensor 42 beständig mit dem aktuellen Reifendruck beaufschlagt ist (Fig. 2).

Im Material des Ventilschaftes 5 und des Ventilfußes 15 ist je eine durchgehende Bohrung ausgespart. In jede Bohrung 16 ist je eine elektrische Verbindungsleitung 13 oder 14 eingelegt, welche die Platine 41 mit je einem elektrisch isolierten Kontakt 17 oder 18 verbindet, die im Bereich der Stirnfläche 19 des Ventilschaftes 5 ausgebildet sind. Alternativ könnten die Verbindungsleitungen 13 und 14 über die längere Wegstrecke innerhalb der Ventilbohrung 6 geführt sein und zusätzlich in eine kurze durchgehende Bohrung 16 eingelegt sein, die im Ventilschaftmaterial ausgespart ist und zu den Kontakten 17, 18 führt. Nach Aufnahme der Verbindungsleitungen 13, 14 sind die Bohrungen 16 druckdicht abgedichtet, beispielsweise mit Hilfe von elastischem Kunstharz.

Wie weiterhin aus Fig. 2 ersichtlich, weist die Ventilkappe 20 ein im wesentlichen zylindrisches Ventilkappengehäuse (Gehäuse) 21 auf, das aus Metall, beispielsweise Aluminium, bestehen kann. Am Außenumfang sind im Abstand zueinander erhabene Abschnitte 22 ausgebildet, um eine Riffelung zu schaffen. In das eine Gehäuseende 23 ist eine Platte 24 aus einem transparenten, für IR-Strahlung durchlässiges Kunststoffmaterial eingesetzt. An ihrer Außenseite weist diese Platte 24 zwei einstückig angeformte, kuppelförmige Dome 25 auf, welche nach Art einer Linse die zu empfangende Strahlung sammeln und die zu sendende Strahlung weitwinkelig abstrahlen. Eine hermetisch dichte Verbindung zwischen Platte 24 und Gehäuse 21 schafft, daß das Gehäuseende 23 geschlossen wird. Das gegenüberliegende Gehäuseende 27 ist offen und zum Aufschrauben auf den Ventilschaft 5 des Reifenventils 4 ausgebildet. In das offene Gehäuseende 27 ist ein Einsatzkörper 30 eingesetzt, der aus Messing oder aus einem dauerhaften und mechanisch festen Kunststoff (Polytetrafluorethylen, Polyethylen) bestehen kann. Dieser Einsatzkörper 30 besteht im wesentlichen aus einer zylindrischen Hülse 33, an deren Innenumfang eine erste umlaufende Schulter 34 zur Abstützung der Platte 24, eine zweite umlaufende Schulter 35 zur Abstützung einer Platine 38 und ein Innengewindeabschnitt 36 ausgebildet sind. Sofern der Einsatzkörper 30 aus Kunststoff besteht, ist der Innengewindeabschnitt 36 an einem Gewindering 31 aus Messing ausgebildet, der in den Kunststoff-Einsatzkörper 30 eingesetzt oder in das Ventilkappengehäuse 21 eingeschraubt ist. Das Gewinde am Innengewindeabschnitt 36 korrespondiert mit dem einen Außengewindeabschnitt 11 am Ventilschaft 5.

An der Platine 38 sind - benachbart zur Platte 24 - eine IR- Sendediode 45 und eine IR-Fotodiode 47 angebracht. An der Unterseite der Platine 38 ist ein ringförmiges U-Profil angeformt, dessen beide Stege 39 und 39′ eine Nut begrenzen, in welche der an die Stirnfront 19 angrenzende Endabschnitt des Ventilschaftes 5 eingreift, wenn die Ventilkappe 20 auf das Reifenventil 4 aufgeschraubt ist. An der auf die Nut zugerichteten Seite ist in jeden Steg 39, 39′ eine umlaufende Kontaktbahn 37, 37′ eingelegt. Die Kontaktbahn 37 ist elektrisch leitend mit der IR-Sendediode 45 verbunden. Die Kontaktbahn 37′ ist elektrisch leitend mit der IR-Fotodiode 47 verbunden. Nachdem die Ventilkappe 20 auf das Reifenventil 4 aufgeschraubt ist, liegt an der Kontaktbahn 37 der Kontakt 17 und an der Kontaktbahn 37′ der Kontakt 18 an. Über den Schleifringkontakt 37/17 ist die IR-Sendediode 45 und über den Schleifringkontakt 37′/18 ist die IR-Fotodiode 47 elektrisch leitend mit der Platine 41 der Signalerzeugungseinrichtung am Ventil 4 verbunden.

Die Fig. 3 zeigt schematisch ein Fernbedienungselement 50, das ein flaches, im wesentlichen quaderförmiges Gehäuse 51 mit den Abmessungen eines typischen Handstückes aufweist. Am Gehäuse 51 ist in die eine Stirnfront 52 ein Einsatz 53 eingesetzt, der aus transparentem für IR-Strahlung durchlässigem Kunststoffmaterial besteht. An diesem Einsatz sind - nicht dargestellte - Elemente zum Sammeln der zu empfangenden Strahlung und zum Bündeln der Sendestrahlung ausgebildet.

Die gegenüberliegende andere Stirnfront des Fernbedienungselements 50 wird durch einen entfernbaren Deckel 55 gebildet, nach dessen Entfernung Batterien 56 in ein Batteriefach einführbar sind. Auf der Oberseite 57 des Gehäuses 51 befindet sich ein LCD-Anzeigefeld 58, ein großer Taster 59 und eine Anzahl kleinerer Taster 60, 60′, 60′′. Der große Taster 59 dient zur Aktivierung der Komponenten des Fernbedienungselementes 50. Die kleineren Taster 60, 60′, 60′′ dienen zum Eingeben oder Abfragen von Daten und zum Abrufen bestimmter Funktionen, etwa zur Charakterisierung eines bestimmten Reifens 3, zur Eingabe eines Reifensolldruckes und zur Ausgabe gespeicherter Daten.

Im Inneren des Gehäuses 51 befindet sich - wie lediglich schematisch angedeutet - eine Platine 61, an der ein Mikroprozessor 62 und verschiedene Elektronik-Bauteile 63, 63′ und 63′′ angebracht sind, mit welchen die Schaltungseinrichtungen für eine Sendeschaltung, für eine Empfangsschaltung und für eine Auswerte- und Ansteuerschaltung verwirklicht sind. Weiterhin sind benachbart zum IR-durchlässigen Einsatz 53 eine oder mehrere IR-Sendediode(n) 66 und eine - nicht dargestellte - IR-Fotodiode angeordnet.

Mit Fig. 4a sind in Form eines Blockschaltbildes die wesentlichen, aktiven Komponenten der Signalerzeugungseinrichtung am Ventil 4 und an der Ventilkappe 20 sowie deren Verknüpfung dargestellt; im einzelnen bezeichnen:

V1 eine IR-Fotodiode zum Empfang des Aktivierungs-Signals;
V2 einen Verstärker für das Aktivierungssignal;
V3 eine Prüf- und Auswertungseinrichtung mit Filter;
V4 eine Aktivierungseinrichtung in Form eines elektronischen Schalters;
V5 eine elektrische Batterie;
V6 einen Absolutdruck-Sensor mit einer Wheatstoneschen Brückenschaltung, der ein analoges Ausgangssignal in Form einer elektrischen Spannung liefert, welche den aktuellen Reifendruck wiedergibt;
V7 einen Verstärker für das Ausgangssignal von V6;
V8 einen Analog/Digitial-Wandler, um aus dem analogen Ausgangssignal ein Digitalsignal zu erzeugen;
V9 eine Steuerlogik zur Erzeugung eines digital codierten Drucksignals;
V11 einen Verstärker für das Drucksignal; und
V12 eine IR-Sendediode, welche das Drucksignal abstrahlt.

Die Komponenten V1, V2, V3 und V4 sind in einer Untereinheit zusammengefaßt, deren schaltungstechnischer Aufbau aus Fig. 4b ersichtlich ist. Als Aktivierungssignal kann ein IR- Rechtecksignal mit einer Frequenz von etwa 100 kHz dienen. Mit Hilfe der IR-Fotodiode V1 wird das Aktivierungssignal empfangen. Parallel zu der Empfangsdiode V1 befindet sich ein Widerstand R1, der den Fotostrom in eine Spannung umwandelt. Diese Spannung wird durch einen Transistor T1 (Feldeffekttransistor) verstärkt. Der Verstärkungsfaktor wird durch den Kollektorwiderstand bestimmt, der möglichst hochohmig gewählt wird. Die entstehende Kollektorspannung wird durch einen Hochpaß R2 ausgekoppelt und über eine Diode D an einen Kondensator C gegeben. Parallel zu dem Kondensator C ist ein Entladewiderstand R3 angeordnet, der nach einer gewissen Zeit den Kondensator C entlädt. Wenn der Kondensator C auf eine bestimmte Spannung aufgeladen wurde, wird ein weiterer Transistor T2 leitend, der über den elektrischen Schalter V4 den Rest der Schaltung (V6 bis V12) aktiviert. Über eine Rückkopplung wird verhindert, daß die Schaltung wieder deaktiviert wird, bevor alle Daten übertragen wurden. Der elektronische Schalter V4 ist einer solchen Ablaufsteuerung unterworfen, daß nach einer kurzfristigen Signalaussendung dieser elektronische Schalter V4 wieder geöffnet und damit die Energiezufuhr zu den Komponenten V6 bis V12 unterbrochen wird. Beispielsweise werden diese Komponenten V6 bis V12 für eine Dauer von etwa 0,5 Sekunden in Betrieb gesetzt.

Die Fig. 5 zeigt anhand eines Blockschaltbildes die wesentlichen Komponenten des Fernbedienungselementes 50 und deren Verknüpfung. Zu diesen Komponenten gehören:

E1 eine Batterie zur Stromversorgung der aktiven Komponenten des Fernbedienungselementes;
E2 ein Eintaster zur Aktivierung des Fernbedienungselementes;
E3 eine Anzahl weiterer Eintaster zur Eingabe von Daten;
E4 ein Mikroprozessor;
E5 ein Signalgenerator zur Erzeugung eines Aktivierungssignals;
E6 ein Verstärker für das Aktivierungssignal;
E7 eine IR-Sendediode, mit welcher das Aktivierungssignal abgestrahlt wird;
E8 eine IR-Fotodiode, mit welcher das von den aktiven Komponenten des Ventils erzeugte Drucksignal empfangen wird;
E9 ein Vorverstärker für dieses Drucksignal;
E11 ein Filter für das Drucksignal;
E12 ein wahlweise vorgesehener Absolutdruck-Sensor zur Erzeugung eines den Umgebungsdruck betreffenden elektrischen Ausgangssignals;
E13 ein Verstärker für das elektrische Umgebungsdruck- Ausgangssignal;
E14 ein Analog/Digital-Wandler für dieses elektrische Ausgangssignal; und
E15 eine LCD-Anzeige für den abgefragten Reifendruck und ggf. weitere Parameter;
E16 ein wahlweise vorgesehener Uhrenquarz mit zugehörigem Modul zur fortlaufenden Bildung der Tageszeit;
E17 eine Speichereinrichtung.

Wird am Fernbedienungselement 50 der Eintaster E2 betätigt, so werden der Mikroprozessor E4 und die restlichen Bauelemente über die Batterie E1 mit der nötigen Betriebsspannung versorgt. Der Mikroprozessor E4 startet einen Signalgenerator E5 (Rechteckspannung), dessen Signal über einen Verstärker E6 zu einer IR-Sendediode E7 gelangt, die ein Aktivierungssignal erzeugt. Dieses Aktivierungssignal erreicht die IR-Fotodiode V1 in/an der Ventilkappe 20, und über einen Verstärker V2 wird die Rechteckspannung verstärkt und gelangt zu einer Auswertung V3. Die Rechteckspannung muß mit einer bestimmten Frequenz eine bestimmte Zeit (etwa 1 sec) anliegen, dann wird der elektronische Schalter V4 betätigt und die restliche Schaltung über die Batterie V5 für etwa 0,5 sec in Betrieb gesetzt. Nach ca. 1,0 sec schaltet der Mikroprozessor E4 den Signalgenerator E5 wieder ab und wartet auf ein Empfangssignal. Nachdem der elektronische Schalter V4 eingeschaltet wurde, wird über den Absolutdruck- Sensor V6 der Reifeninnendruck gemessen. Dieses analoge Ausgangssignal wird über den Verstärker V7 an einen Analog/Digital- Wandler V8 gegeben, der den analogen Reifendruckwert in ein serielles Digitalsignal umwandelt. Der Analog/Digital- Wandler V8 sowie der Verstärker V7 werden über eine Steuerlogik V9 mit den nötigen Steuersignalen versorgt. Über den Verstärker V11 gelangt das Digitalsignal an die IR-Sendediode V12, die den digitalen Wert aussendet. Die IR-Fotodiode E8 am Fernbedienungselement 50 empfängt den digitalen Reifenluftdruckwert und leitet diesen an den Infrarotvorverstärker E9 weiter. Über ein Filter E11 gelangt dieses Signal an den Mikroprozessor E4, der daraus ein Signal zur entsprechenden Ansteuerung des Display E15 bildet. Bei Bedarf können hierbei auch die Reifentemperatur und die Umgebungsbedingungen (Druck, Temperatur) berücksichtigt und eingerechnet werden. Auf dem Display (LCD-Anzeige) E15 wird der aktuelle Reifendruck des abgefragten Reifens 3 mit einer Genauigkeit von 0,1 bar angezeigt.

Wahlweise kann am Fernbedienungselement 50 ein weiterer Absolutdruck-Sensor E12 vorgesehen werden, um den Umgebungsluftdruck mit einzuberechnen. Der analoge Wert des Absolutdruck- Sensors E12 gelangt an den Verstärker E13 und von dort an den Analog/Digital-Wandler E14. Die Differenz des digitalen Wertes des Umgebungsluftdruckes und des digitalen Wertes des absoluten Reifendruckes wird im Mikroprozessor E4 errechnet und auf dem Display E15 zur Anzeige gebracht.

Mit Hilfe eines Uhrenquarzes E16 und zugehörigem Modul kann laufend die Tageszeit gebildet und in den Mikroprozessor E4 eingelesen werden. Zusätzlich ist dem Mikroprozessor E4 ein Speicher E17 zugeordnet. In diesem Speicher E17 können der Zeitpunkt der Messung, die Identität des geprüften Reifens 3, der gemessene Reifendruck und weitere Daten (Solldruck bestimmter Reifen) gespeichert werden, die mit Hilfe der weiteren Eintaster E3 eingegeben werden. Weiterhin kann mit dem Speicher E17 das Ansteuersignal für das Display E15 eine Zeitlang gespeichert werden.

Claims (17)

1. Vorrichtung zum Messen und Anzeigen des Druckes in einem Luftreifen eines Fahrzeugrades,

• - mit einer am Fahrzeugrad befindlichen und mit dem Reifendruck beaufschlagbaren Einrichtung zur Erzeugung eines drahtlos übermittelbaren Drucksignals (Signalerzeugungseinrichtung), wobei diese aufweist:
  • - wenigstens einen Drucksensor, der ein elektrisches Ausgangssignal erzeugt,
  • - eine oder mehrere Schaltungseinrichtungen zur Erzeugung des Drucksignals aus dem elektrischen Ausgangssignal des Drucksensors,
  • - eine Sendeeinrichtung zum Aussenden des Drucksignals und
  • - eine Quelle für elektrische Energie,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - der Drucksensor ein als Halbleiterbauelement ausgebildeter Absolutdruck- Sensor (42; V6) ist, dessen elektrisches Ausgangssignal dem Reifendruck entspricht; und
• - die Einrichtung am Fahrzeugrad zusätzlich aufweist;
  • - eine Empfangseinrichtung (47; V1) für ein Aktivierungssignal, das am Fahrzeug oder mit Hilfe eines Fernbedienungselementes (50) erzeugbar ist; und
  • - eine Aktivierungseinrichtung (V2, V3, V4), welche den Absolutdruck- Sensor (42; V6), die eine oder mehrere Schaltungseinrichtungen (43, 44, 44′, 44′′; V7, V8, V9, V11) und die Sendeeinrichtung (45; V12) dann aktiviert, nachdem das Aktivierungssignal empfangen worden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,

• - wobei der Luftreifen (3) mit einem Reifenventil (4) ausgerüstet ist, das aufweist:
  • - ein Außengewinde (11) zum Aufschrauben einer Ventilkappe (20); und
  • - einen Ventilstößel,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Signalerzeugungseinrichtung in die Ventilkappe (20) integriert ist, die druckdicht auf das Außengewinde (11) am Reifenventil (4) aufschraubbar ist; und
• - diese Ventilkappe (20) ein Betätigungsglied aufweist, das bei aufgeschraubter Ventilkappe (20) den Ventilstößel am Reifenventil (4) niederdrückt und das Reifenventil (4) geöffnet hält, um den Absolutdruck-Sensor (42; V6) der Signalerzeugungseinrichtung mit dem Reifendruck zu beaufschlagen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1,

• - wobei der Luftreifen (3) mit einem Reifenventil (4) ausgerüstet ist, das einen Ventilfuß (15) aufweist, von dem ein Ventilschaft (5) absteht,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Signalerzeugungseinrichtung an der zum Ventilschaft (5) abgewandten Seite des Ventilfußes (15) angebracht ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1,

• - wobei der Luftreifen (3) mit einem Reifenventil (4) ausgerüstet ist, das einen Ventilfuß (15) aufweist, von dem ein Ventilschaft (5) absteht, der einen Außengewindeabschnitt (11) zum Aufschrauben einer Ventilkappe (20) aufweist,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - in die Ventilkappe (20)
  • - die Empfangseinrichtung (47; V1) für das Aktivierungssignal und
  • - die Sendeeinrichtung (45; V12) für das Drucksignal integriert sind;
• - an der zum Ventilschaft (5) abgewandten Seite des Ventilfußes (15) folgende Teile der Signalerzeugungseinrichtung angebracht sind:
  • - der Absolutdruck-Sensor (42; V6),
  • - die eine oder mehreren Schaltungseinrichtungen (43, 44, 44′, 44′′; V7, V8, V9, V11),
  • - die Aktivierungseinrichtung (V2, V3, V4) und
  • - die Quelle (48; V5) für elektriche Energie; und
• - im Verlauf des Aufschraubens der Ventilkappe (20) auf den Außengewindeabschnitt (11) am Ventilschaft (5) eine wirksame, elektrisch leitende Verbindung jeweils zwischen den am Ventilfuß (15) angebrachten Teilen der Signalerzeugungseinrichtung und der Empfangseinrichtung (47; V1) und der Sendeeinrichtung (45; V12) an der Ventilkappe (20) hergestellt wird.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß

• - der Absolutdruck-Sensor (42; V6) einen hermetisch dichten Referenzraum und einen piezo-resistiven Wandler aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Fernbedienungselement (50) aufweist:

• - ein flaches, im wesentlichen quaderförmiges Gehäuse (51), an dem wenigstens eine Stirnfront (52) und eine Oberseite (57) ausgebildet sind;
• - eine Quelle (56; E1) für elektrische Energie;
• - einen Taster (59; E2) oder Schalter zur Aktivierung des Fernbedienungselementes (50);
• - eine Sendeeinrichtung (66; E7) für das Aktivierungssignal;
• - eine Empfangseinrichtung (E8) für das den Reifendruck wiedergebende Drucksignal;
• - ein Display (58) für eine Druckanzeige an der Gehäuseoberseite (57);
• - eine oder mehrere Schaltungseinrichtungen (62, 63, 63′, 63′′; E4, E9, E11) zur Auswertung des Drucksignals und zur Ansteuerung des Displays (58; E15).

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die eine oder mehreren Schaltungseinrichtungen (62, 63, 63′, 63′′; E4, E9, E11) des Fernbedienungselements (50) einen Mikroprozessor (E4) aufweisen; und
• - an der Oberseite (57) des Gehäuses (51) weitere Taster (60, 60′, 60′′; E3) vorhanden sind, um Daten in den Mikroprozessor (E4) und/oder eine Speichereinrichtung (E17) des Fernbedienungselementes (50) einzugeben.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß

• - dem Mikroprozessor (E4) zusätzlich ein Uhrenquarz (E16) mit zugehörigem Modul zur Bildung der Tageszeit zugeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß

• - dem Mikroprozessor (E4) zusätzlich ein Halbleiterbauelement mit einem Absolutdruck-Sensor (E12, E13, E14) zur Erfassung des Umgebungsdruckes sowie wahlweise ein Temperatursensor zur Erfassung der Umgebungstemperatur zugeordnet sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß

• - eine drahtlose Signalübermittlung zwischen der Signalerzeugungseinrichtung am Fahrzeugrad und dem Fernbedienungselement (50) über eine Signalübertragungsstrecke mit einer Weglänge von etwa 50 bis 200 cm erfolgt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß

• - der Reifendruck mit einer Genauigkeit von wenigstens 1/10 bar gemessen und angezeigt wird.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß

• - zusätzlich zum Reifendruck auch die Reifentemperatur ermittelt, übertragen und ausgewertet wird.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die drahtlose Übermittlung des Aktivierungssignals und des Drucksignals mit Hilfe von IR-Strahlung erfolgt.