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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System zum Prüfen des
Aufpumpdrucks des Reifens, auf ein Reifenrad und auf einen inneren Schlauch
mit Vorrichtungen zum Prüfen
des Aufpumpdrucks des Reifens.
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Ein
Prüfsystem
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist aus dem Dokument
US 4 311 985 A bekannt.
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Das
Rad ist das Bauelement, das die Verbindung zwischen Fahrzeug und
Straße
bildet. Es übt die
Funktion aus, den Luftreifen für
das Fahrzeug und für
seine Last zu tragen und mithilfe des Reifens eine ausreichende
Straßenhaftung
zu gewährleisten.
Die Abstützung
des Fahrzeugs erfolgt durch das Druckluftvolumen, das im Inneren
des Rades enthalten ist.
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Der
Reifen hat einen innen hohlen torusförmigen Aufbau, der von einer
Vielzahl von Bauelementen und hauptsächlich von einer textilen oder metallischen
Karkassenlage gebildet wird, die zwei Wulste aufweist, von denen
jeder längs
eines inneren Umfangsrandes der Karkasse ausgebildet ist, um den
Reifen an der entsprechenden Stützfelge
festzulegen. Er hat auch wenigstens ein Paar von ringförmigen Verstärkungskernen – üblicherweise
als „Wulstdrähte" bezeichnet – die in
Umfangsrichtung nicht dehnbar und in die Wulste eingelegt sind (gewöhnlich wenigstens
ein Wulstdraht pro Wulst).
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Die
Karkassenlage hat einen Stützaufbau, der
Textil- oder Metallkorde aufweist, sich von einem Wulst zum anderen
erstreckt, um einen torusförmigen
Aufbau zu bilden, und ist an seinen Endrändern jeweils mit einem entsprechenden
Wulstdraht verbunden.
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Bei
Reifen in der so genannten Gürtelbauweise
liegen die oben erwähnten
Korde im Wesentlichen in Ebenen, die die Drehachse des Reifens enthalten.
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Am
Umfang dieser Karkasse ist ein ringförmiger Überbau angeordnet, der als
Gurtaufbau bekannt ist und der normalerweise aus einem oder mehreren
Streifen eines gummierten Gewebes, die zur Bildung eines so genannten „Gurtpackens" aufeinander gelegt sind,
und einem Laufflächenband aus
elastomerem Material zusammengesetzt ist, das um den Gurtpacken
herumgelegt und mit einem erhabenen Muster für den Rollkontakt des Reifens
auf der Straße
ausgeformt ist. Darüber
hinaus ist die Karkasse in axial gegenüberliegenden seitlichen Positionen
mit zwei Seitenwänden
versehen, die aus elastomerem Material bestehen und von denen sich
jede in der Radialrichtung nach außen von dem äußeren Rand
des zugeordneten Wulstes erstreckt.
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Bei
Reifen der so genannten schlauchlosen Bauweise, d.h. bei Reifen,
die den Einsatz eines inneren Schlauchs während des Betriebs nicht benötigen, ist
die Innenfläche
der Karkasse normalerweise mit einer so genannten Auskleidung abgedeckt,
nämlich
mit einer oder mehreren Schichten eines elastomeren Materials, das
für Luft
undurchlässig
ist. Schließlich
kann die Karkasse andere bekannte Bauelemente aufweisen, d.h. Randstücke, Leisten
und Füllstoffe
in Übereinstimmung
mit der spezifischen Reifenkonstruktion.
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Ein
Reifenrad für
Fahrzeuge hat einen Reifen, der einen torusförmigen Hohlraum bildet und
auf einer entsprechenden Felge montiert ist, die eine Bodenfläche hat,
die mit einer zentralen Vertiefung und zwei Wulstsitzen versehen
ist, auf denen die Reifenwulste voll anliegend sitzen, und die jeweils
axial zwischen einer radialen Stirnfläche (Schulter) in einer axial äußeren Position
und einem gegenüberliegenden
axial inneren ringförmigen
Vorsprung zum Festlegen des Wulstes an dem entsprechenden Sitz begrenzt
ist.
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Bei
einem Reifen der schlauchlosen Bauweise ist die Druckluft zwischen
dem Reifen und der Stützfelge
enthalten. Die Auskleidungsschicht, die an der Innenfläche des
Reifens angeordnet ist, ist so ausgelegt, dass sie die Druckluft
innerhalb des letzteren hält.
Dieser Reifen wird gewöhnlich über ein Aufpumpventil
aufgepumpt, das gewöhnlich
am Kragen der Felge angeordnet ist.
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Ein
solcher Reifen ist beispielsweise in der Patentanmeldung
EP 928 680 A beschrieben.
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Eine
weitere Lösung
zur Aufrechterhaltung der Tragfähigkeit
des Reifens besteht in der Verwendung eines inneren Schlauches,
der zwischen den Reifen und die Felge eingelegt und mit Druckluft
aufgepumpt wird, die in den inneren Schlauch über ein Aufpumpventil eingeführt wird,
das nach außen
aus dem Rad vorsteht.
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Der
innere Schlauch, der zwischen den Reifen und die Felge eingelegt
ist, hat einen expandierbaren torusförmigen Schlauchkörper, der
insgesamt aus einem elastomeren Material hergestellt und über ein
zugeordnetes Aufpumpventil aufpumpbar ist.
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Das
Ventil zum Aufpumpen des inneren Schlauchs hat gewöhnlich eine
Basis für
die Verbindung mit dem inneren Schlauch und ein zylindrisches Gehäuse (Schaft),
das an der Basis befestigt ist und in dem der Aktivierungsmechanismus
für den
Aufpump- und Luftablassvorgang angeordnet ist.
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Ein
nicht richtig aufgepumpter Reifen verringert den Wirkungsgrad des
Fahrzeugs und führt
insbesondere zu einer Erhöhung
des Kraftstoffverbrauchs, zu einer Verschlechterung der Manövriereigenschaften
und zu einem stärkeren
Reifenverschleiß,
um nur die Hauptnachteile zu nennen.
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Es
ist deshalb von größter Bedeutung,
dass man in der Lage ist, die Tendenz des Drucks in den Reifen des
Fahrzeugs fortlaufend zu überwachen.
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Zum Überwachen
des Drucks in einem Reifen beschreibt das Patent
US 5 540 092 ein System mit einer
Druckmesseinheit und einer Einheit zum Übertragen des codierten Signals
zu dem Fahrzeug, das mit dem Reifen ausgerüstet ist. Die Übertragungseinheit
kann innerhalb oder außerhalb
des Reifens angeordnet werden. Die Übertragung des codierten Signals
erfolgt mithilfe einer induktiven Koppelung zwischen der Übertragungseinheit
und einer feststehenden Antenne. In diese Übertragungseinheit wird Leistung
von einer Batterie eingespeist.
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Zum
Erfassen eines niedrigen Drucks in einem Reifen beschreibt das Patent
US 5 900 808 ein System
mit einer Niederdrucksensoreinrichtung, die von einer Batterie gespeist
wird, und mit einem Radiofrequenzsender zum Senden des von dieser
Sensoreinrichtung erzeugten Signals zu einem Empfänger. Dieses
System hat auch eine Schaltereinrichtung, die so ausgelegt ist,
dass sie eine Erregung des Senders ermöglicht, wenn die Sensoreinrichtung
einen Niederdruckzustand in einem Reifen signalisiert. Die Lebensdauer
der Batterie bleibt erhalten, da der Sender nur dann aktiviert wird,
wenn es erforderlich ist, ein Signal zum Empfänger zu senden.
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Das
Patent
US 5 562 787 beschreibt
ein Verfahren zum Überwachen
der Zustände
eines Fahrzeugreifens, beispielsweise des Drucks und der Temperatur
innerhalb des Reifens. Das Verfahren verwendet eine programmierbare
eigenerregte Vorrichtung, die an der Innenfläche des Reifens angebracht oder
in die Wand der Stützfelgen
des Reifens eingesetzt ist. Die Vorrichtung hat eine Quelle zur
Leistungseinspeisung, die durch Verwendung einer Schaltvorrichtung
aktiviert oder deaktiviert werden kann, einen Sensor, der so ausgelegt
ist, dass er die oben erwähnte
Information überwacht,
eine integrierte Schaltung, einen Verstärker und eine Antenne.
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Ein
Sender-Empfänger,
der an dem Fahrzeug oder an einer entfernten Position angeordnet ist,
fragt die programmierbare eigenerregte Vorrichtung ab, die mit einem
Hochfrequenzsignal antwortet, welches die angeforderte Information
enthält.
Die programmierbare eigenerregte Vorrichtung wird durch den Fernsender-Empfänger aktiviert,
der die Schaltvorrichtung betätigt,
welche die Aktivierung der Quelle für die Leistungseinspeisung
verursacht.
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Die
Anmelderinnen haben vermerkt, dass beim Stand der Technik die Vorrichtungen
zum Messen physikalischer Parameter, wie beispielsweise des Drucks
und der Temperatur eines Reifenrads, und die Vorrichtungen zum Übertragen
der Werte der Parameter auch während
Nichteinsatzzuständen
erregt sind, beispielsweise, wenn das Fahrzeug stillsteht, oder über einen
Befehl aktiviert werden, der außerhalb
des Rads erzeugt wird und von dem die Entscheidung abhängt, Informationen über den
Zustand des Reifenrads zu liefern.
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Die
Anmelderinnen haben das Problem geprüft, ein System zum Überwachen
der Betriebszustände
eines Reifenrades bereitzustellen, beispielsweise des Drucks und
der Temperatur der Luft innerhalb des eigentlichen Reifens, wobei
die Erfassung dieser Zustände
bei fahrendem Fahrzeug ausgeführt wird,
ohne dass ein Aktivierungsbefehl von außerhalb des Reifensrads erforderlich
ist.
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Die
Anmelderinnen haben gefunden, dass durch Verwendung eines Bewegungssensors,
der innerhalb des Reifenrades angeordnet und in der Lage ist, die
Bewegung des Rades zu erfassen, es möglich ist, eine Messung nur
während
der gewünschten
Betriebszustände
auszuführen.
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Insbesondere
ermöglicht
der Bewegungssensor die Aktivierung eines Sensors, der innerhalb des
Rades, an der den Reifen tragenden Felge oder innerhalb des inneren
Schlauchs angeordnet ist und der die Betriebszustände misst.
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Ein
erster Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein System
zum Prüfen
wenigstens eines Zustandsparameters eines Reifens für ein Kraftfahrzeug
nach dem Gegenstand des Patentanspruchs 1.
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Vorzugsweise
ist der Bewegungssensor ein Beschleunigungsmessschalter.
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Vorzugsweise
ist die Vorrichtung zum Messen wenigstens eines Zustandsparameters
des Reifens ein Drucksensor.
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Vorzugsweise
ist die Vorrichtung zum Messen wenigstens eines Zustandsparameters
eines Reifens ein Temperatursensor.
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Insbesondere
hat die Übertragungsvorrichtung
eine Batterie für
die Leistungseinspeisung sowie eine Vorrichtung zum Messen der Batteriespannung und überträgt den Wert
der gemessenen Spannung mittels eines Hochfrequenzsignals.
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Das
System hat weiterhin eine Vorrichtung zum Anzeigen des Signals,
das den Wert angibt, der von der Messvorrichtung gemessen wird.
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Vorzugsweise
hat der innere Schlauch wenigstens zwei Kammern, die voneinander
getrennt sind und von denen jede mit der Messvorrichtung versehen
ist.
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Ein
weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein
Reifenrad für
Fahrzeuge nach den Gegenständen
der Ansprüche
9 oder 13.
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Vorzugsweise
ist der Bewegungssensor ein Beschleunigungsmesssensor.
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Vorzugsweise
ist die Vorrichtung zum Messen wenigstens eines Zustandsparameters
eines Reifens ein Drucksensor.
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Alternativ
ist die Vorrichtung zum Messen wenigstens eines Zustandsparameters
des Reifens ein Temperatursensor.
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Weitere
charakteristische Eigenschaften und Vorteile sind deutlicher aus
der ins Einzelne gehenden Beschreibung einer bevorzugten, jedoch
nicht ausschließlichen
Ausgestaltung der unterschiedlichen Aspekte der vorliegenden Erfindung
ersichtlich.
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Die
nachstehende Beschreibung nimmt Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen
und dient nur Veranschaulichungszwecken und ist somit nicht beschränkend, wobei
in den Zeichnungen
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1 ein
Blockschaltbild des Senderabschnitts der Vorrichtung zum Prüfen des
Luftdrucks,
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2 ein
Blockschaltbild des Empfängerabschnitts
der Vorrichtung zum Prüfen
des Luftdrucks,
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3 eine
Ausführungsform
des Senderabschnitts der Vorrichtung zum Prüfen des Luftdrucks,
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4 einen
Schnitt des inneren Schlauchs des Reifens gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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5 einen
axialen Teilschnitt eines an der entsprechenden Felge aufgezogenen
Reifens mit einem inneren Schlauch,
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6 eine
Ausführung
eines inneren Schlauchs nach der Erfindung,
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7 einen
Schnitt eines inneren Schlauchs des Reifens gemäß einer anderen Ausgestaltung
der vorliegenden Erfindung,
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8 einen
Schnitt eines inneren Schlauchs eines Reifens gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung und
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9 einen
Schnitt des schlauchlosen Reifens gemäß einer weiteren Ausgestaltung
der vorliegenden Erfindung zeigen.
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1 zeigt
das Blockschaltbild des Senders 600 der Vorrichtung zum
Prüfen
des Luftdrucks in dem Reifen eines Fahrzeugs nach der Erfindung.
Er besteht aus einer batteriegespeisten elektronischen Schaltung,
die mittels elektromagnetischer Wellen, vorzugsweise mit Kurzwellenhochfrequenz
in einem Frequenzbereich zwischen 100 kHz und 1000 MHz, besonders
bevorzugt in digitaler Form, Informationen sendet, die sich auf
die Betriebsparameter des Reifens und insbesondere, jedoch nicht
ausschließlich, auf
den Aufpumpdruck beziehen. Der Sender 600, der innerhalb
wenigstens eines Reifenrads des Kraftfahrzeugs installiert ist,
weist sowohl die elektronische Schaltung als auch die Batterie für die Leistungseinspeisung
auf. Um die Abmessungen so klein wie möglich zu halten, verwendet
der Sender 600 vorzugsweise SMD(Oberflächenmontagevorrichtungs)-Technologie zum Anbringen
der Bauelemente, während
zur Verringerung des Verbrauchs auf ein Minimum vorzugsweise elektronische
Bauelemente der CMOS-Bauweise verwendet werden.
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Der
Sender 600 hat eine Batterie 601, die die Energiequelle
für die
Leistungsversorgung des Senders 600 bildet. Sie besteht
vorzugsweise aus verschiedenen Lithiumelementen, die in einen speziellen
Behälter
eingelegt und in Reihe geschaltet sind. Die Batterie 601 hat
eine Spannung von 4,0 V und eine Kapazität von 150 mAh. Die Batterie 601 ist
an einen Spannungsregler 603 angeschlossen, der die Speisespannung
reguliert, die der Batterie 601 zugeführt wird und sie bei 3 V stabilisiert.
Der Spannungsregler 603 ist vorzugsweise eine integrierte
Schaltung mit einem niedrigen Eingangsstrom und einer minimalen
Eingangs-/Ausgangs-Spannungsdifferenz, beispielsweise die integrierte
Schaltung MC78LC30 von Motorola.
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Der
Ausgang des Spannungsreglers 603 ist mit einer Mikrosteuerung 604 verbunden
(beispielsweise PIC16LC711 von Microchip).
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Die
Mikrosteuerung 604 hat die Funktion der Führung des
Senders 600 entsprechend einer programmierten Logik, die
in ihm gespeichert und nachstehend beschrieben ist. Er empfängt die
Informationen von wenigstens einem Drucksensor 605 einer Spannungsmessvorrichtung 606 und
einem Beschleunigungsmessschalter 602. Die Mikrosteuerung 604 verarbeitet
die empfangenen Informationen und sendet sie zu einer Senderschaltung 607,
die sie ihrerseits über
eine Antenne 608 abstrahlt.
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Der
Drucksensor 605, der den Aufpumpdruck des Reifens misst,
ist beispielsweise der Sensor SM5310-060AH von Exar. Er besteht
aus einem temperaturkompensierten Drucksensor. Um den Verbrauch
des Stroms aus der Leistungsversorgung zu reduzieren, wird der Drucksensor 605 nur
dann mit Strom versorgt, wenn die Mikrosteuerung 604 eine Ablesung
fordert.
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Die
Spannungsmessvorrichtung 606, die direkt an die Batterie 601 angeschlossen
ist, wird von der Mikrosteuerung 604 immer dann gelesen,
wenn der Ladezustand der Batterie 604 angefordert wird.
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Der
Beschleunigungsmessschalter 602, beispielsweise das Modell
6200-9 von Aerodyne, hat abhängig
von dem Bewegungssensor Kontakte, die automatisch schließen, wenn
ein vorgegebener Beschleunigungswert erreicht ist. Wenn das Rad
sich zu bewegen beginnt und der Beschleunigungsmessschalter 602 den
vorgegebenen Beschleunigungswert erreicht, beispielsweise 1,5 g,
schließt
er seine Kontakte und informiert so die Mikrosteuerung 604, dass
sich das Fahrzeug bewegt. Als Alternative zu dem Beschleunigungsmessschalter 602 können auch
andere Bewegungssensormodelle verwendet werden, beispielsweise piezoelektrische.
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Die
Senderschaltung 607 ist eine Schaltung, die durch einen
SAW-(akustischen Oberflächenwellen-)Resonator
bei der Frequenz von 433,92 MHz frequenzstabilisiert ist. Er ist
direkt an die Batterie 601 so angeschlossen, dass er die
maximal verfügbare
Spannung zur Verfügung
hat. Er ist in der Lage, eine Leistung von etwa 4 mW bei einer ASK-(Amplitudenumtastung-)Modulation
zu liefern.
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Die
Antenne 608 ist aus einem kurzen Drahtstück hergestellt,
dessen Länge
von der Sendefrequenz abhängt.
Im Falle einer Sendefrequenz von 433,92 MHz ist sie etwa 5 cm lang.
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2 zeigt
das Blockschaltbild des Empfängerabschnitts 700 der
Vorrichtung zum Prüfen
des Luftdrucks der Reifen. Er besteht aus einer elektronischen Schaltung,
die von der Autobatterie gespeist wird. Das Signal wird von der
Antenne 701 empfangen, die mit einem Empfänger 702 verbunden
ist (beispielsweise dem Modell RXNB-CF/433 von Auriel). Das empfangene
Signal wird geeignet umgeformt zu einer Mikrosteuerung 703 transportiert
(beispielsweise PIC16LC711 geliefert von Microchip). Die Mikrosteuerung 703 treibt
entsprechend dem in ihr aufgezeichneten Programm ein Anzeigesystem 704 für die empfangenen
Informationen. Das Anzeigesystem 704 kann in zwei Versionen
gebaut werden, die automatisch von der Mikrosteuerung 703 auf
der Basis des Stromverbrauchs erfasst werden können. Eine erste Ausführung des
Anzeigesystems 704 weist ein Paar von LEDs für jedes
Rad auf, die jeweils über eine
Farbänderung
anzeigen, dass der Reifen einen Druck hat, der niedriger ist, als
ein vorher definierter Wert und dass die Batterieversorgung des
Senders 600 schwach wird. Eine andere Ausgestaltung nach der
Erfindung hat eine Anzeigevorrichtung, die in digitaler Form den
Druckwert eines jeden Reifens und den Batteriespannungswert angibt.
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Die
Mikrosteuerung 703 passt sich automatisch an das verwendete
Anzeigesystem 704 an und wählt das entsprechende Treibverfahren.
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Das
System zum Prüfen
des Luftdrucks nach den in den Mikrosteuerungen 604 und 703 gespeicherten
Programmen arbeitet in der nachstehend beschriebenen Weise.
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Wenn
sich das Kraftfahrzeug zu bewegen beginnt und die Zentrifugalkraft
1,5 g erreicht, was etwa 8 km/h entspricht, wird der Sender 600 aktiviert, liest
die Mikrosteuerung 604 den Wert des Drucksensors 605 und/oder
den Spannungswert der Batterie 601 und sendet die Information,
beispielsweise 14-mal nacheinander. Um Batterieleistung zu sparen, nimmt
an dieser Stelle die Mikrosteuerung 604 einen vollständig inaktiven
Zustand für
einen ersten vorgegebenen Zeitraum (beispielsweise 2,3 s) an. Während dieses
Zeitraums bleiben nur die Speicher und ein Zeitmessoszillator (innerhalb
der Mikrosteuerung 604) funktionsfähig. Am Ende des ersten Zeitraums prüft er, ob
ein zweiter vorgegebener Zeitraum (ein Intervall, das die Zeit zwischen
aufeinander folgenden Sensorablesevorgängen bestimmt), beispielsweise
3 Minuten, abgelaufen ist. Wenn es nicht abgelaufen ist, nimmt sie
wieder den inaktiven Zustand für einen
Zeitraum ein, der beispielsweise gleich der vorhergehenden Zeit
ist. Wenn die Zeit abgelaufen ist, liest sie den Drucksensor wieder
ab. Wenn ein vorgegebener dritter Zeitraum (das Intervall zwischen
aufeinander folgenden Sendevorgängen),
beispielsweise 21 Minuten, von dem letzten Sendevorgang aus abgelaufen
ist, oder wenn eine Druckdifferenz zwischen den letzten ausgeführten Messungen
erfasst wird, die größer als
ein vorgegebener Schwellenwert ist, erfolgt ein neues Senden (vorzugsweise
14-mal in Folge) der korrelierten Informationen.
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Um
zu verhindern, dass sich die Sendevorgänge von verschiedenen Sendern 600 miteinander überlappen,
sind sie zeitlich versetzt. Insbesondere hat die Vielzahl der Sender 600,
die an einem Kraftfahrzeug installiert sind, eine Identifizierungsnummer.
Jeder Identifizierungsnummer ist eine vorgegebene Verzögerungszeit
zugeordnet, die proportional dazu ist. Das Senden der Signale erfolgt
zu der vorher definierten Sendezeit (21 Minuten oder wenn eine Fehlfunktion
auftritt) plus der vorher definierten Verzögerungszeit. Auf diese Weise
sind die Sendevorgänge
zeitlich zueinander versetzt und überlappen nicht, wodurch ein
möglicher
Informationsverlust vermieden wird.
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Wenn
das Kraftfahrzeug anhält
und der Beschleunigungsmessschalter 602 seine Kontakte öffnet, gewährleistet
die Mikrosteuerung 604, dass die Schaltungen des Senders 600 aktiviert
sind und für einen
weiteren vorgegebenen Zeitraum in Betrieb bleiben, beispielsweise
zwischen 30 min und 2 h, wonach sie auf einen vollständigen inaktiven
Zustand geschaltet werden, bis sich das Kraftfahrzeug wieder zu
bewegen beginnt. Auf diese Weise ist es möglich, zwischen vorübergehenden
Stopps des Fahrzeugs (beispielsweise bei Stopps an Ampeln oder im
Stau), wenn das System in Betrieb bleiben muss, oder lang andauernden
Stopps (beispielsweise auf Parkplätzen) zu unterscheiden, wo
das System abgeschaltet werden kann. Wegen einer Störung des
Signals aufgrund der Reflexion des Radiosignals oder Abfällen in
dem Träger,
die durch Drehung des Rades verursacht werden und deshalb eine dauernde Änderung der
Antennenposition sind (unterschiedliche Polarisierung der zwei Sende-
und Empfangsantennen) oder wegen einer Störung mit elektromagnetischem Ursprung,
kann das Signal den Empfänger 702 in
einer gestörten
oder unvollständigen
Form erreichen. Es wurden deshalb Maßnahmen getroffen, um jede ungenaue
Interpretierung des empfangenen Signals auf ein Minimum zu begrenzen.
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Die
Information wird von dem Sender 600 beispielsweise mittels
einer ASK-Modulation über aufeinander
folgende Bitsequenzen gesendet, wobei die Gesamtzahl von Bits einer
Sequenz gleich 26 ist, und weist ein Startbit mit einer Dauer auf,
die gleich 120% der Bitperiode ist.
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Jeder
Sendevorgang, der von jedem Sender 600 ausgeführt wird,
wird vorgegeben mehrfach wiederholt, beispielsweise 14-mal in Folge.
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Die
Mikrosteuerung 703 analysiert mithilfe einer in dem Speicher
aufgezeichneten Logik, beispielsweise durch Kontrollieren der Dauer
des Einzelbitzeitraums und seines Zeitzyklus, die erste Sequenz
von empfangenen Bits, wobei nur dann, wenn alle Bits, die sie bilden,
innerhalb einer vorgegebenen Toleranz liegen, der gesamte Sendevorgang
akzeptiert wird. Wenn ein oder mehrere Bits außerhalb des Toleranzbereichs
liegen, wird die Bitsequenz nicht akzeptiert, sondern es werden
nur der Wert und die Position derjenigen Bits akzeptiert und gespeichert, die
korrekt empfangen wurden. Da das gleiche Signal 14-mal in Folge
empfangen wird, ist das System in der Lage, die gesamte Sequenz
zu rekonstruieren, wobei in den Speicher die anfänglich fehlenden Bits hinzugefügt werden,
die jedoch darauffolgend während
der gesamten Sequenz von 14 Sendevorgängen empfangen wurden. Wenn
die Reifen und somit die zugehörigen
Vorrichtungen zum Prüfen
des Luftdrucks (Sender 600 und Empfänger 700) das erste Mal
an einem Kraftfahrzeug montiert werden, wird ihre Initialisierung
automatisch ausgeführt.
Die Reifen senden, wenn sie begonnen haben, sich zu bewegen, die
Informationen wie oben beschrieben. Die Mikrosteuerung 703 speichert
den Identifizierungscode der Sender und somit der Räder, die
an dem Kraftfahrzeug vorhanden sind. Die Mikrosteuerung 703 ist
so programmiert, dass sie diesen Identifizierungscode mit dem der
aufeinander folgenden Sendevorgänge
vergleicht und nur den Code akzeptiert, der mehrere Male in Folge
empfangen wird, wobei falsche Identifizierungscodes (die sich von
den während
der Initialisierung gespeicherten unterscheiden), die beispielsweise
von einem Kraftfahrzeug gesendet werden, das das gleiche Drucksteuersystem aufweist
und sich in der Nähe
befindet, ausgesondert werden. Diese Funktion ist immer aktiv, so
dass verhindert wird, dass der Sendevorgang irgendwelcher Sender,
die nicht zu dem Kraftfahrzeug gehören, in das Steuersystem des
Kraftfahrzeugs gelangt. Darüber
hinaus ist es folglich nicht nötig,
eine manuelle Initialisierung der Luftdruckprüfvorrichtungen im Falle des
Austausches von einem oder mehreren Reifen und/oder Sendern auszuführen.
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Der
Sender 600 einschließlich
der Batterien ist vorzugsweise in einem zylindrisch geformten Zylinder 801 hergestellt
und darin enthalten, wie es in 3 gezeigt
ist. Er hat ein Gewinde 802, (beispielsweise M16, Ganghöhe 0,75),
wodurch er an einer Gewindebüchse 21 festlegbar
ist, sowie einen Flansch 803, der an der Büchse 21 zum
Anliegen kommt. Die Abmessungen dieses Behälters 801 ohne den
Flansch 803 sind 14,75 mm für den Außendurchmesser und 30 mm für die Länge bei
einem Gesamtgewicht von etwa 10 g.
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Das
Gewinde 802 ermöglicht
einen schnellen Austausch des Senders 600 im Falle einer
Wartung. Darüber
hinaus kann die Montage des Senders 600 zum Zeitpunkt des
Anordnens des inneren Schlauchs im Reifen ausgeführt werden, wodurch eine mögliche Beschädigung während einer
Bewegung der inneren Schläuche
vermieden wird.
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4 zeigt
einen Schnitt durch einen inneren Schlauch 900 eines Reifens
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Es ist ein Sender 600 gezeigt,
der an einer Gewindebüchse 21 und
in einem Aufpumpventil 450 herkömmlicher Bauweise angeordnet
ist. Das Aufpumpventil 450 hat eine Basis 451,
die in sich des Aktivierungsmechanismus für den Aufpump- und Luftablassvorgang
enthält,
sowie ein zylindrisches Gehäuse 452 (Schaft),
das an der Basis 451 festgelegt ist.
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Der
Schaft 452 des Ventils ist gewöhnlich in einem speziellen
Loch aufgenommen, das an der Bodenfläche der Felge vorgesehen ist,
genauer an der Wand der Vertiefung, aus der es in die Außenumgebung
bei Atmosphärendruck
mit dem entsprechenden Ende vorsteht, das von einer Kappe verschlossen
ist.
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Der
Sender 600 zum Prüfen
des Luftdrucks von Reifen eines Kraftfahrzeugs ist auf dem üblichen inneren
Schlauch vorzugsweise in einer diametralen Position (mit 180°) bezogen
auf das Aufpumpventil 450 so angeordnet, dass die Gewichte
ausbalanciert sind, so dass der Reifen bei der Drehung nicht unwuchtig
ist.
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Der
Sender 600 ist in dem radial inneren Wandteil (an der Wölbungsfläche) des
inneren Schlauchs so angeordnet, dass er der zentralen Vertiefung
der Felge zugewandt ist, auf der der innere Schlauch und der Reifen
montiert werden. Auf diese Weise ist ausreichend Raum vorhanden,
um den vorstehenden Teil des Senders 600 und der Büchse 21 aufzunehmen.
Darüber
hinaus kommen sie nicht in Kontakt mit der radial inneren Fläche des
Reifens, wodurch eine mögliche
Beschädigung
sowohl des Reifens (Abrieb) als auch des Senders 600 vermieden
wird.
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In 5 ist
in einer Teilschnittansicht ein Rad für Fahrzeuge mit einem Reifen 2,
einer Felge 3 und einem inneren Schlauch 4, der
in den zwischen dem Reifen und der Felge gebildeten Hohlraum eingelegt ist,
mit 1 bezeichnet.
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Der
Reifen 2 hat eine torusförmige Karkasse 5,
Seitenwände 6,
die in einem Paar von Wulsten 7 enden, ein Laufflächenband 8,
das an seiner radial äußeren Fläche mit
einem geeigneten Laufflächenmuster
versehen ist, das Aussparungen 100 und Lamellen 105 aufweist,
und erforderlichenfalls einen Gurtaufbau 50, der am Umfang
des Reifens der Karkasse und dem Laufflächenband angeordnet ist, wobei
dieser Aufbau gewöhnlich
eine Vielzahl von gummierten Gewebestreifen hat, die radial aufeinander gelegt
und durch Textil- oder
Metallkorde verstärkt sind,
die parallel zueinander in jedem Streifen sind und sich bezüglich der
benachbarten Streifen schneiden und vorzugsweise parallel zur Äquatorialebene in
dem radial äußersten
Streifen angeordnet sind.
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Die
Felge 3 hat eine Bodenfläche 9, die mit einer
zentralen Vertiefung 10 und zwei Wulstsitzen 11 versehen
ist, und die bezüglich
der Vertiefung seitlich liegen und an denen die Wulste des Reifens
anliegen. Jeder Sitz wird axial zwischen einer radialen Stirnfläche (Schulter) 12 in
einer axial äußeren Position
und einem ringförmigen
axial inneren Vorsprung 13 gebildet.
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Vorteilhafterweise
ist in der Wand der Vertiefung 10 ein Loch 44 ausgebildet,
in dem ein übliches Aufpumpventil 90 für schlauchlose
Reifen angebracht ist.
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Der
innere Schlauch 4 ist vorzugsweise zu einer Torusform ausgeformt
und vulkanisiert, so dass er diese Form speichert. D.h. mit anderen
Worten, dass er, wenn er mechanischen Spannungen ausgesetzt ist,
die ihn verformen, in der Lage ist, elastische Reaktionen zu erzeugen,
die so ausgelegt sind, dass gewährleistet
ist, dass er wieder die ursprüngliche nicht
verformte Gestalt annimmt. Insbesondere und besonders bevorzugt
ist der innere Schlauch mit einer Torusform ausgeformt und vulkanisiert,
die ein Innenvolumen hat, das nicht kleiner ist als ein Drittel des
Einsatzendvolumens.
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Für Reifen
mit „Niederquerschnitt" ist es besonders
vorteilhaft, einen inneren Schlauch (
6) zu verwenden,
der vorzugsweise in zwei Umfangskammern A und B unterteilt ist,
die durch eine zentrale Wand
110 getrennt sind, die eine
größere Steifigkeit
als die Seitenwände
115 hat,
wie es beispielsweise in der Europäischen Patentanmeldung
EP 919 405 eingereicht von
den gleichen Anmelderinnen, beschrieben ist.
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Dieser
innere Schlauch ist in wenigstens zwei getrennte Umfangsteile unterteilt,
die von einer Längswand
getrennt sind, wobei die Wand und vorzugsweise auch die sie umgebende
Zone mit einer größeren Steifigkeit
als der weiter axial äußere Teil, d.h.
die Seitenwände
des inneren Schlauchs, versehen wird, so dass beim Aufpumpen des
Schlauchs innerhalb des Reifens die Expansion des Schlauchs in Axialrichtung
größer ist
als in Radialrichtung, um so seinen zentralen Teil in Kontakt mit
der Zone der Lauffläche
gleichzeitig mit der vollständigen
Anpassung der Seiten an die Seitenwände des Reifens zu bringen,
wodurch die Erzeugung anormaler Spannungen in den Wänden des
Schlauchs vermieden wird.
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Dieser
innere Schlauch kann vorzugsweise dadurch erhalten werden, dass
die Seiten der inneren Schläuche
getrennt von ihrem zentralen Teil ausgebildet und dann die gesonderten
Teile vorteilhafterweise mithilfe chemischer Haftung der zugehörigen elastomeren
Materialien während
der Vulkanisierung des inneren Schlauchs miteinander verbunden werden.
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Der
innere Schlauch kann offensichtlich auf jede herkömmliche
Weise gebildet werden und irgendeine Bauweise haben, jedoch mit
einer Anordnung sowohl mit einem einzigen Innenraum als auch mit
einer Anzahl von Kammern von mehr als zwei.
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Für das Aufpumpen
und für
das Entlüften
der Kammern, in die der innere Schlauch unterteilt ist, ist jede
Kammer mit einer zugehörigen
Vorrichtung 14 (5) versehen, die keinerlei Teile
für eine
Verbindung mit der Außenumgebung
hat, die durch die Felge hindurchgehen.
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Diese
Vorrichtung 14 ist von Vorteil bei schnellen Beschleunigungszuständen des
Fahrzeugs, wo die Möglichkeit
besteht, dass der Reifen bezüglich
der Felge rutschen kann, was ein hohes Risiko zur Folge hat hinsichtlich
eines Reißens
des inneren Schlauchs an der Basis des Ventils oder hinsichtlich
des Abscherens des Ventilschaftes mit der Folge eines sofortigen
Plattwerdens des Reifens und einem entsprechenden Stabilitätsverlust
des Fahrzeugs, wodurch das Leben des Fahrers und der Insassen des
Fahrzeugs ernsthaft gefährdet
würden.
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Die
Vorrichtung 14 zum Aufpumpen, Luftablassen und Kalibrieren
des inneren Schlauchs hat einen starren Körper 15, der vorzugsweise
aus Kunststoff oder Leichtmetalllegierungen hergestellt ist. Der starre
Körper 15,
der vorzugsweise eine zylindrische Form hat, ist innerhalb einer
speziellen Gewindebüchse 21 (6)
angebracht, die eine kreisförmige Durchgangsöffnung bildet,
die in dem elastomeren Material der radial inneren (gewölbten) Fläche des
inneren Schlauchs ausgebildet ist.
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Vorzugsweise
hat der vorstehend erwähnte starre
Körper 15 (Außendurchmesser
14,75 mm und Länge
30 mm) einen ringförmigen
Abschnitt seiner äußeren Gewindefläche (beispielsweise
Gewinde M16, Höhe
0,75), so dass er in die Büchse 21 geschraubt
werden kann, sowie einen Basisflansch 20, der die Fixierung
seiner Position bezogen auf die Büchse ermöglicht. Der starre Körper 15 hat
ein Gesamtgewicht von etwa 10 g.
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Wie
leicht aus 5 und 6 zu ersehen ist,
ist der vorstehend erwähnte
starre Körper 15 vollständig frei
von irgendwelchen Teilen für
eine Verbindung mit der Außenumgebung
des Rades. Darüber hinaus
kann sich der mit dieser Vorrichtung versehene Schlauch frei in
jede Position innerhalb des Hohlraums bewegen, der von dem Reifen
und der Wand der Felge gebildet wird.
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Insbesondere
erfolgt das Aufpumpen des inneren Schlauchs durch Einführen von
Druckluft in den Raum zwischen dem Reifen und der Felge, so dass
der Schlauch bezogen auf seine Anfangsgestalt verformt wird, wodurch
eine Druckdifferenz zwischen dem Innenraum des Schlauchs und dem
Außenraum bis
zur Wiederherstellung des Gleichgewichts zwischen den Drucken der
erwähnten
Umgebungen erzeugt wird, was der Rückkehr des Schlauchs in seine ursprüngliche
unverformte Gestalt entspricht. Danach kann die außerhalb
des Schlauchs vorhandene Luft in die Umgebungsatmosphäre abfließen, wodurch
die Expansion des Schlauchs möglich
ist, bis er vollständig
den Hohlraum zwischen Reifen und Felge ausfüllt.
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Dann
wird der genaue und vorgegebene Wert des Luftdrucks innerhalb der
Kammer dadurch erreicht, dass die einen Überdruck erzeugende Luft bezogen
auf den gewünschten
Druck mittels einer Vorrichtung freigegeben wird, die geeignet auf
diesen Wert kalibriert ist.
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Das
Ventil, das keine Teile für
die Verbindung mit der Außenumgebung
hat, kann auch ein oder mehrere unabhängige (Einlass, Kalibrierung
und Abgabe) Elemente aufweisen, die voneinander getrennt sind, sowie
einige dieser Elemente nicht haben.
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7 zeigt
den Schnitt durch einen inneren Schlauch 900 eines Reifens
gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung, bei dem es möglich ist, einen Sender 600,
der an einer ersten Gewindebüchse 21 angebracht
ist, und eine Vorrichtung 14 zum Aufpumpen, Luftablassen
und Kalibrieren des inneren Schlauchs zu sehen, der an einer zweiten Gewindebüchse 21 angebracht
ist, die sich vorzugsweise in einer diametral gegenüberliegenden
Position (bei etwa 180°)
von der ersteren für
eine ausgewuchtete Massenverteilung angeordnet ist.
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Vorzugsweise
sind die Vorrichtung 14 und der Sender 600 zur
Innenseite des inneren Schlauchs 900 hin so angeordnet,
dass sie bei der Montage auf der entsprechenden Felge der zentralen Wand
der Felge zugewandt sind. Auf diese Weise gibt es genügend Raum
für die
Aufnahme dieser Vorrichtungen.
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8 zeigt
einen Schnitt durch einen inneren Schlauch 1000, der in
zwei Umfangskammern A und B entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der
vorliegenden Erfindung unterteilt ist. An einer ersten Gewindebüchse 21 der
Kammer A ist ein Sender 600 angebracht, während eine
Aufpumpvorrichtung 14 an einer zweiten Gewindebüchse 21 der
Kammer A mit 180° von
ersterer aus angebracht ist, um die Massen auszuwuchten.
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Für einen
inneren Schlauch 1000, der in zwei Umfangskammern A und
B unterteilt ist, sind zwei Aufpumpvorrichtungen 14 erforderlich,
nämlich
eine für
jede Kammer. Andererseits reicht ein einziger Sender 600 aus,
um eine Warnung hinsichtlich Änderungen
des Drucks in den beiden Kammern des inneren Schlauchs zu geben.
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In
dem Fall, in dem nur ein Sender 600 verwendet wird, wird
bevorzugt, eine Auswuchtvorrichtung 1001 zu verwenden,
um die Massen des inneren Schlauchs 1000 auszuwuchten.
In diesem Fall wird eine Aufpumpvorrichtung 14 an einer
ersten Gewindebüchse 21 der
Kammer B und eine Auswuchtvorrichtung 1001 an einer zweiten
Gewindebüchse 21 der
Kammer B an einer Stelle angebracht, die sich bei 180° ausgehend
von der ersten befindet, um so die Massen auszugleichen.
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Die
Auswuchtvorrichtung 1001 besteht vorzugsweise aus einem
Behälter
der gleichen Art wie der Behälter 801 und
hat vorzugsweise das gleiche Gewicht wie die anderen an dem inneren
Schlauch angebrachten Elemente mit dem Ziel, die Massen des inneren
Schlauchs und somit des Reifens auszuwuchten und gleichmäßig zu verteilen.
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Mit
zwei Sendern 600, d.h. einen für jede Kammer, kann ein größeres Ausmaß an Empfindlichkeit
erreicht werden.
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9 zeigt
beispielsweise ein Rad mit einem Reifen 2 in der Bauweise,
wie sie für
einen schlauchlosen Reifen in herkömmlicher Weise bekannt ist,
sowie eine Stützfelge 3.
Dieser Reifen wird mithilfe eines Aufpumpventils 90 aufgepumpt,
das beispielsweise in bekannter Weise am Kragen 10 der
Felge angeordnet ist.
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Der
Rand hat eine Bodenfläche 9,
die mit einer zentralen Vertiefung 10 und zwei Wulstsitzen 11 versehen
ist, die sich auf den Seiten der Vertiefung befinden und auf denen
die Reifenwulste aufliegen. Jeder Sitz ist axial zwischen einer
radialen Stirnfläche
(Schulter) 12 in einer axial äußeren Position und einem axial
inneren ringförmigen
Vorsprung 13 begrenzt.
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Der
Reifen besteht aus einem innen hohlen torusförmigen Aufbau, der von einer
Vielzahl von Bauelementen und hauptsächlich von einer textilen oder
metallischen Karkassenlage 5 gebildet wird, die zwei Wulste 7 und 7' hat, von denen
jeder längs
eines inneren Umfangsrandes der Karkasse gebildet wird, um den Reifen
an der entsprechenden Stützfelge 3 festzulegen.
Er hat auch wenigstens ein Paar von ringförmigen Verstärkungskernen – üblicherweise Wulstdrähte 71 und 71' genannt – die in
Umfangsrichtung nicht dehnbar sind und die in die Wulste (gewöhnlich wenigstens
ein Wulstdraht pro Wulst) eingelegt sind.
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Die
Karkassenlage hat einen Stützaufbau, der
Textil- oder Metallkorde aufweist, die sich axial von einem Wulst
zum anderen erstrecken und so einen torusförmigen Aufbau bilden und deren
Stirnränder
jeweils mit einem entsprechenden Wulstdraht verbunden sind.
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Bei
Reifen mit der so genannten Gürtelbauweise
liegen die oben erwähnten
Korde im Wesentlichen in Ebenen, die die Drehachse des Reifens enthalten.
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Am
Umfang dieser Karkasse sind ein ringförmiger Überbau, der als Gurtaufbau 50 bekannt
ist und normalerweise aus einem oder mehreren Streifen eines gummierten
Gewebes zusammengesetzt ist, das zur Bildung eines so genannten „Gurtpackens" aufeinander gelegt
ist, und ein Laufflächenband 8 aus
elastomerem Material angeordnet, das um den Gurtpacken herum gelegt
ist und mit einem erhabenen Muster für den Rollkontakt des Reifens auf
der Straße
ausgeformt ist. Darüber
hinaus ist die Karkasse auf axial gegenüber liegenden seitlichen Positionen
mit zwei Seitenwänden 6 und 6' versehen, die aus
elastomerem Material hergestellt sind und von denen sich jede in
der Radialrichtung nach außen
von dem Außenrand
des zugehörigen
Wulstes aus erstreckt.
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Bei
Reifen in der so genannten schlauchlosen Bauweise, d.h. bei denen
die Verwendung eines inneren Schlauchs während des Betriebs nicht erforderlich
ist, ist die Innenfläche
der Karkasse normalerweise mit einer so genannten Auskleidung 111 überzogen,
nämlich
mit einer oder mehreren Schichten eines elastomeren Materials, das
für Luft
undurchlässig
ist. Schließlich
kann die Karkasse andere bekannte Elemente aufweisen, wie Randbeläge, Leisten
und Füllungen
in Übereinstimmung
mit der spezifischen Reifenkonstruktion.
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Der
Sender 600 der oben beschriebenen Bauweise, der an der
Gewindebuchse angebracht ist, ist in die Stützfelge 3 eingesetzt.
Diese Gewindebuchse wird vorzugsweise längs der Äquatorialebene des Reifens
an der Bodenfläche 9 der
Felge 3 gebildet.
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Bei
diesen schlauchlosen Reifen wird der Sender/Sensor von der Außenseite
der Felge durch Schrauben des Senders in die Gewindebüchse eingebracht.
Dies ermöglicht
eine schnelle und einfache Montage und Demontage des Senders, wenn
Wartungs- oder Austauschmaßnahmen
erforderlich sind. Darüber
hinaus ermöglicht
der in die Stützfelge
eingeführte
Sender das Aufbringen des Systems zum Prüfen des Luftdrucks an Reifen
der herkömmlichen Art,
für die
keine bauliche Modifizierung erforderlich ist.
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Darüber hinaus
kann der Drucksensor durch einen Sensor mit einer anderen Bauweise
ergänzt und/oder
ausgetauscht werden, der so ausgelegt ist, dass er wenigstens einen
Zustandsparameter des Reifenrads misst. Die Zustandsparameter eines
Reifenrades sind Parameter, die sich auf die physikalischen Bedingungen
des Rads beziehen, beispielsweise den Luftdruck oder die Temperatur
der Druckluft innerhalb des Rads.