DE69402374T2

DE69402374T2 - Reifendrucksensor und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE69402374T2
Application number: DE69402374T
Authority: DE
Inventors: Masanobu Toyofuku
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1993-07-29
Filing date: 1994-07-29
Publication date: 1997-08-07
Anticipated expiration: 2014-07-30
Also published as: JPH0886712A; EP0636502A1; EP0636502B1; DE69402374D1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Luftdrucksensor, und insbesondere einen Luftdrucksensor für einen Reifen, der in einer Innendruck-Warnvorrichtung verwendet wird, die der Erfassung einer Verringerung des Luftdrucks eines Reifens und der Warnung des Fahrers über die Verringerung dient, wenn der Luftdruck des Reifens unterhalb eines vorbestimmten Wertes gefallen ist, während das Fahrzeug fährt, und die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung des Luftdrucksensors.

STAND DER TECHNIK

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 12 ein herkömmlicher Luftdrucksensor 10 für einen Reifen beschrieben. In einer metallenen Basis 14 ist eine kreisförmige Nut 14a ausgebildet, und ein im wesentlichen hohles, zylindrisches Gehäuse 12 mit einem Boden ist in diese Nut 14a eingepaßt und angelötet, wodurch ein Gehäuse ausgebildet wird. Eine faltenbalgartige Federplatte 16, die aus einer elektrisch leitenden nachgiebigen dünnen Folie gebildet ist, ist in einer Nut 14b mittels Löten befestigt. Die Nut 14b weist einen kleineren Durchmesser als die Nut 14a auf, die in der inneren Oberfläche der metallenen Basis 14 ausgebildet ist, und ist konzentrisch mit der Nut 14a angeordnet. Eine Federplatte 18, die aus einer elektrisch leitenden, nachgiebigen dünnen Folie gebildet ist, ist mit der Oberseite der faltenbalgartigen Federplatte 16 verbunden. Durch die faltenbalgartige Federplatte 16 und die Federplatte 18 wird eine bewegliche Elektrode gebildet. Eine luftdichte Kammer 26, die durch die Federplatte 18, die faltenbalgartige Federplatte 16 und das Gehäuse 12 gebildet wird, steht mit der Luftkammer des Reifens mittels einer Verbindungsöffnung 34 in Verbindung, die in dem im wesentlichen mittleren Abschnitt einer flachen Oberfläche 12a des Gehäuses 12 vorgesehen ist, die der metallenen Basis 14 gegenüberliegt. Zusätzlich ist eine Öffnung 14c in einem im wesentlichen mittleren Abschnitt der metallenen Basis 14 ausgebildet. Ein elektrisch leitender Kontaktstab 20 mit zylindrischer Form ist durch die Öffnung 14c in eine Rückdruckkammer 24 eingeführt, die durch die metallene Basis 14, die Federplatte 18 und die faltenbalgartige Federplatte 16 gebildet wird. Der Kontaktstab 20 ist an die metallene Basis 14 befestigt und mit dieser mittels einer hermetischen Dichtung 28 abgedichtet. Ein Übertragungsdraht 36a ist an das Ende des Kontaktstabes 20, das außerhalb des Sensors angeordnet ist, gelötet und mit einer nicht dargestellten gedruckten Schaltplatte verbunden. Eine zylindrische Elektrode 38 weist ein Ende auf, das in eine zylindrische Ausnehmung 14d eingepaßt und an diese gelötet ist, die in einer Außenfläche der metallenen Basis 14 vorgesehen ist, während ein Übertragungsdraht 36b an das andere Ende der Elektrode 38 angelötet ist. Der Übertragungsdraht 36b ist mit der gedruckten Schaltplatte verbunden. Ein im wesentlichen halbkugelförmiger Vorsprung 22 ist in der Federplatte 38 derart ausgebildet, daß er in Richtung der Rückdruckkammer 24 an einer Stelle vorspringt, die im wesentlichen unmittelbar oberhalb des Kontaktstabes 20 liegt. Normalerweise berühren dieser Vorsprung 22 und der Kontaktstab 20 einander, so daß der Stromkreis geschlossen ist. In der metallenen Basis 14 ist ferner eine Öffnung 14e ausgebildet, durch die ein Rückdruck-Einspritzrohr 30 eingeführt. Das Rückdruck- Einspritzrohr 30 ist durch die Öffnung 14e in die Rückdruckkammer 24 eingeführt, und ist durch die hermetische Dichtung 28 befestigt und abgedichtet. Nachdem ein Gas durch das Rückdruck-Einspritzrohr 30 eingespritzt wurde, um den Innendruck der Rückdruckkammer 24 auf einen vorbestimmten Druck einzustellen, wird ein Ende dieses Rückdruck- Einspritzrohrs 30, das außerhalb des Sensors angeordnet ist, gefaltet, gelötet und abgedichtet, wie durch die Referenznummer 32 in Fig. 12 angedeutet ist.
Bei diesem Luftdrucksensor 10 sind, da der Innendruck der luftdichten Kammer 26, die mit der Luftkammer des Reifens in Verbindung steht, im Normalzustand höher ist als der Innendruck der Rückdruckkammer 24, die bewegliche Elektrode, die durch die faltenbalgartige Federplatte 16 und die Federplatte 18 gebildet ist, einer Kraft unterworfen, die in der Zusammenziehrichtung (in Richtung des Pfeils P) wirkt, so daß der Vorsprung 22 der Federplatte 18 und der Kontaktstab 20 in Berührung miteinander sind. In dem Fall, daß der Luftdruck des Reifens unterhalb eines vorbestimmten Wertes gefallen ist, verringert sich der Innendruck der luftdichten Kammer 26 mit dem Abfall des Luftdrucks in dem Reifen. Somit drückt die faltenbalgartige Federplatte 16 die Federplatte 18 nach oben in Richtung der flachen Oberfläche 12a des Gehäuses 12, was dazu führt, daß der Vorsprung 22 und der Kontaktstab 20 einander nicht mehr berühren, wodurch ermöglicht wird, daß der Abfall des Luftdrucks des Reifens erfaßt wird.
Jedoch ist bei dem Sensor, der wie oben beschrieben aufgebaut ist, da die Elektrode, die einen Druckschalter bildet, mit der gedruckten Schaltplatte mittels des Übertragungsdrahtes verbunden ist, die Zahl der Bestandteile, die verwendet werden, in nachteiliger Weise erhöht, und ebenso ist die Anzahl der Herstellungsschritte erhöht, was zu erhöhten Herstellungskosten führt. Ferner verschlechtert sich die Verläßlichkeit des Sensors infolge einer fehlerhaften Verbindung und ähnlichem des Übertragungsdrahtes.
Ein weiterer Luftdrucksensor ist aus der WO-A-91/01896 bekannt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Luftdrucksensor für einen Reifen zur Verfügung zu stellen, der hervorragende Eigenschaften aufweist, da darin kein Übertragungsdraht verwendet wird.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Luftdrucksensor für einen Reifen zur Verfügung zu stellen, der infolge einer Verringerung der Zahl der Bestandteile, die verwendet werden, kompakt ausgeführt ist.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der Erfindung, einen Luftdrucksensor für einen Reifen zur Verfügung zu stellen, der bei niedrigen Kosten hergestellt werden kann.
Der Luftdrucksensor für einen Reifen gemäß der Erfindung ist im Anspruch 1 beschrieben.
Gemäß dem Luftdrucksensor für einen Reifen ist die feste Elektrode elektrisch unmittelbar an den Leiter der Schaltplatte verbunden, und die Spule, die den Resonanzstromkreis bildet, ist ebenso elektrisch mit diesem Leiter verbunden. Die bewegliche Elektrode ist in einen sich infolge einer Veränderung des Innendrucks des Reifens mit der festen Elektrode berührenden oder nicht berührenden Zustand eingestellt. Die Resonanzfrequenz des Resonanzstromkreises verändert sich infolge der Anwesenheit oder Abwesenheit einer Berührung zwischen der festen Elektrode und der beweglichen Elektrode. Im Ergebnis kann die Veränderung im Innendruck des Reifens erfaßt werden.
Somit wird, da die feste Elektrode elektrisch unmittelbar mit dem Leiter der Schaltplatte verbunden ist, ein Leitungsdraht, der in herkömmlicher Weise zwischen der festen Elektrode und der Schaltplatte verwendet wird, überflüssig gemacht, so daß es möglich ist, das Auftreten von Fehlern infolge einer fehlerhaften Verbindung und ähnlichem des Leitungsdrahtes zu verhindern, und die Verläßlichkeit des Sensors zu verbessern. Zusätzlich wird die Zahl der verwendeten Bestandteile reduziert, weil kein Leitungsdraht verwendet wird, so daß es möglich ist, den Sensor kompakt auszuführen, und die Kosten für den Sensor zu verringern.
Bei dem beschriebenen Luftdrucksensor für einen Reifen kann eine Ausführungsform derart vorgesehen sein, daß, wenn der Innendruck des Reifens bei einem vorbestimmten Wert oder höher ist, die feste Elektrode und die bewegliche Elektrode einander berühren, und daß, wenn der Innendruck des Reifens unterhalb eines vorbestimmten Werts gefallen ist, die bewegliche Elektrode sich bewegt, und die feste Elektrode und die bewegliche Elektrode in einen sich nicht berührenden Zustand versetzt werden, wodurch eine Veränderung der Resonanzfrequenz des Resonanzstromkreises bewirkt wird.
Bei dem Luftdrucksensor für einen Reifen gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Anordnung derart vorgesehen sein, daß die feste Elektrode ein Außengewinde aufweist, und daß die feste Elektrode mittels eines Gewindes mit einem Innengewindeabschnitt im Eingriff steht, der in einem Schaltergehäuse ausgebildet ist, an das die bewegliche Elektrode derart angebracht ist, daß sie beweglich ist.
Gemäß dem Luftdrucksensor für einen Reifen mit einer derartigen Gestalt kann der sich berührende oder sich nicht berührende Zustand zwischen der festen Elektrode und der beweglichen Elektrode in einfacher Weise durch Anpassung des Einschraubens der festen Elektrode in den Innengewindeabschnitt angepaßt werden.
Bei dem Luftdrucksensor für einen Reifen gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Öffnung, in welche die feste Elektrode eingeführt ist, in der Schaltplatte ausgebildet sein. Gemäß dem Luftdrucksensor für einen Reifen mit einer derartigen Gestalt können die feste Elektrode und der Leiter der Schaltplatte elektrisch unmittelbar miteinander verbunden werden, indem die feste Elektrode in diese Öffnung eingeführt wird, und die feste Elektrode und der Leiter mittels Löten oder ähnlichem verbunden werden.
Bei dem Luftdrucksensor für einen Reifen gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Schaltplatte mit einem Leiter mit einer Öffnung versehen sein, in welche die feste Elektrode eingeführt ist. Gemäß dem Luftdrucksensor für einen Reifen mit dieser Gestalt können die feste Elektrode und der Leiter der Schaltplatte elektrisch unmittelbar miteinander verbunden werden, indem die feste Elektrode in diese Öffnung eingeführt wird.
Das Verfahren zur Herstellung eines Luftdrucksensors für einen Reifen weist die folgenden Schritte auf:
a) nach dem Befestigen einer dehnbaren beweglichen Elektrode an ein Schaltergehäuse mit einem Innengewindeabschnitt, Veranlassen einer festen Elektrode mit einem Außengewinde mittels eines Gewindes mit dem Innengewindeabschnitt in Eingriff zu kommen, Anordnung eines Endes der festen Elektrode in einem Raum, der durch die bewegliche Elektrode und das Schaltergehäuse gebildet wird, und Anordnung der festen Elektrode derart, daß die feste Elektrode und die bewegliche Elektrode einander berühren, wenn ein Innendruck des Reifens bei einem vorbestimmten Wert oder höher liegt, und derart, daß die feste Elektrode und die bewegliche Elektrode in einen einander nicht berührenden Zustand versetzt werden, wenn der Innendruck des Reifens unterhalb des vorbestimmten Wertes gefallen ist;
b) elektrisches Verbinden der festen Elektrode unmittelbar mit einem Leiter der Schaltplatte, mit der elektrisch unmittelbar eine Spule verbunden ist, wodurch ein Resonanzstromkreis gebildet wird, bei dem sich eine Resonanzfrequenz infolge der Anwesenheit oder Abwesenheit einer Berührung zwischen der festen Elektrode und der beweglichen Elektrode verändert; und
c) nachdem wenigstens ein Abschnitt der beweglichen Elektrode, die feste Elektrode, das Schaltergehäuse, die Schaltplatte und die Spule in einem ersten Gehäuse mit einem Unterbringungsabschnitt untergebracht sind, Kombinieren des ersten Gehäuses mit dem zweiten Gehäuse, das zusammen mit dem ersten Gehäuse einen Raum zur Unterbringung eines Sensors bildet, und Befestigen des ersten Gehäuses und des zweiten Gehäuses.
Gemäß diesem Verfahren zur Herstellung eines Luftdrucksensors für einen Reifen ist es, da es nicht nötig ist, einen Leitungsdraht zwischen der festen Elektrode und der Schaltplatte zu verwenden, möglich, das Auftreten von Fehlern infolge der fehlerhaften Verbindung und ähnlichem des Leitungsdrahtes zu verhindern, und es ist möglich, die Verläßlichkeit des Sensors zu verbessern. Zusätzlich wird, da der Leitungsdraht nicht verwendet wird, die Zahl der Bestandteile verringert, so daß es möglich ist, den Sensor kompakt auszuführen und die Kosten hierfür zu verringern. Ferner ist es, da der Schritt der Anordnung der festen Elektrode, um den Zustand der Berührung zwischen der festen Elektrode und der beweglichen Elektrode anzupassen, vor der Vervollständigung des Luftdrucksensors vorgesehen ist, möglich, zu bestätigen, ob die feste Elektrode und die bewegliche Elektrode richtig arbeiten.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht eines Luftdrucksensors für einen Reifen gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine schematische Querschnittsansicht in einem Zustand, wenn der Luftdrucksensor für einen Reifen gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung an einem Fahrzeugkörper angebracht ist;
Fig. 3 ist ein Stromkreisdiagramm, das einen Resonanzstromkreis darstellt, der durch den Luftdrucksensor gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gebildet wird und der bei einem Frequenzanalyseverfahren verwendet wird;
Fig. 4 ist ein Stromkreisdiagramm, das einen Resonanzstromkreis darstellt, der durch den Luftdrucksensor gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gebildet wird und bei einem Amplitudenschwächungs-Analyseverfahren verwendet wird;
Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht eines Luftdrucksensors für einen Reifen gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6A ist eine Ansicht von der Seite der Sensorabdeckung, wobei eine gedruckte Schaltplatte des Luftdrucksensors für einen Reifen gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt ist;
Fig. 6B ist eine Ansicht von der Seite des Sensorgehäuses, wobei die gedruckte Schaltplatte gezeigt ist;
Fig. 7 ist eine schematische, perspektivische Explosionsansicht des Luftdrucksensors für einen Reifen gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 8 ist ein schematisches Diagramm eines Leistungstests des Luftdrucksensors für einen Reifen gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9
bis 11 sind Graphen, welche die Ergebnisse der Leistungstests des Luftdrucksensors für einen Reifen gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen; und
Fig. 12 ist eine schematische Querschnittsansicht eines herkömmlichen Luftdrucksensors für einen Reifen.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 4 wird nun eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Fig. 2 ist ein schematisches Diagramm des Einbaus eines Luftdrucksensors für einen Reifen (nachfolgend als der Luftdrucksensor 50 bezeichnet) gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Der Luftdrucksensor so ist an einer Felge 102 eines Reifens 100 unter Verwendung einer nicht dargestellten Mutter derart angebracht, daß ein Druckschalter im Inneren des Reifens angeordnet ist. Eine Antennenspule 106 einer Innendruck- Warnvorrichtung ist an einer Bremsenabdeckung 104 des Fahrzeugkörpers derart angebracht, daß sie dem Luftdrucksensor 50 gegenüberliegt. Diese Antennenspule 106 ist mittels eines Leitungsdrahtes 108 elektrisch mit einer Übertragungs/Empfangseinheit 110 der Innendruck- Warnvorrichtung verbunden. Die Übertragungs/Empfangseinheit 110 bewirkt, daß die Antennenspule 106 elektromagnetische Wellen in Richtung des Luftdrucksensors 50 ausstrahlt und ein Widerhallsignal empfängt, das durch den Luftdrucksensor 50 übertragen wird, so daß eine Abweichung vom Normalzustand beim Innendruck des Reifens infolge einer Veränderung der Frequenz des Widerhallsignals erfaßt wird.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 der Luftdrucksensor 50 beschrieben.
Ein Sensorgehäuse 52 besteht aus einem im wesentlichen hohlen zylindrischen Basisabschnitt 52a und einem im wesentlichen hohlen zylindrischen Flansch 52b, dessen Durchmesser größer ist als derjenige des Basisabschnitts 52a. Zusätzlich ist eine Verbindungsöffnung 54a für eine Verbindung mit der Luftkammer des Reifens in einem im wesentlichen mittleren Abschnitt einer kreisförmigen Schutzplatte 54 ausgebildet. Ein umgebender Abschnitt der Schutzplatte 54 ist in einer Öffnung des Basisabschnitts 52a befestigt, wobei ein unteres Ende des Basisabschnitts 52a nach innen gestemmt ist. Eine im wesentlichen hohle zylindrische Hülse 56 mit einem Durchmesser, der im wesentlichen mit demjenigen der Schutzplatte 54 übereinstimmt, ist an der Schutzplatte 54 angeordnet. An der Oberseite der Hülse 56 ist ein Schaltgehäuse 58 angebracht, das aus Edelstahl ausgeführt ist, und aus einem im wesentlichen hohlen zylindrischen proximalen Abschnitt 58a mit einer größeren Wanddicke als derjenigen der Hülse 56 und einem distalen Endabschnitt 58b mit einem größeren Durchmesser als dem proximalen Abschnitt 58a und einer geringeren Wanddicke als diesem besteht. Das Schaltgehäuse 58 und die Hülse 56 stützen die Stemmkraft des Sensorgehäuses 52 bezüglich der Stützplatte 54 ab. Ein O-Ring 60 ist zwischen dem distalen Endabschnitt 58b des Schaltgehäuses 58 und einer ringförmigen Nut 52c angeordnet, die in einer inneren Randfläche des Sensorgehäuses 52 an einer Stelle angeordnet ist, an der die innere Randfläche des Sensorgehäuses 52 dem distalen Endabschnitt 58b gegenüberliegt. Dieser O-Ring 60 sorgt für eine hermetische Abdichtung bezüglich des Innendrucks, Wassers und ähnlichem.
Eine mit einem Flansch versehene, im wesentlichen hohle zylindrische Federplatte 62 mit einem Boden, der aus Edelstahl ausgeführt ist und als eine bewegliche Elektrode dient, weist einen Flansch 62a auf, der durch die Hülse 56 und einen Abschnitt einer Endfläche des proximalen Abschnitts 58a des Schaltgehäuses 58 geklemmt ist. Der Flansch 62a ist mittels Elektronenstrahlschweißen oder ähnlichem befestigt und abgedichtet.
Eine hohle zylindrische Schraubenführung 64 ist innerhalb des proximalen Abschnitts 58a des Schaltgehäuses 58 koaxial mit diesem angeordnet, während es von dem inneren Rand des proximalen Abschnitts 58a derart beabstandet ist, daß der Außenrand der Schraubenführung 64 den inneren Rand des proximalen Abschnitts 58a nicht berührt. Eine im wesentlichen hohle zylindrische Keramik 66, d.h. ein Isolator, ist zwischen der Schraubenführung 64 und dem proximalen Abschnitt 58a geklemmt. Eckabschnitte 58d und 64a zwischen dem unteren Ende der Keramik 66 und der inneren Randfläche des Schaltgehäuses 58 und zwischen dem unteren Ende der Keramik 66 und einer äußeren Randfläche der Schraubenführung 64 sind hartgelötet, so daß die Keramik 66 befestigt und abgedichtet ist. Demzufolge ist ein Innengewinde der Schraubenführung 64 mit der Achse des Luftdrucksensors 50 ausgerichtet. Eine im wesentlichen zylindrische Kontaktschraube 68, die als eine feste Elektrode dient, ist in die Schraubenführung 64 eingeschraubt und ist derart angepaßt, daß ein Kontakt 70b (auf der Seite der Federplatte) von einem Kontakt 70a auf der Seite der Kontaktschraube getrennt sind, wenn der Druck unterhalb einem vorbestimmten Druck ist. Ein Eckabschnitt zwischen dem unteren Ende der Schraubenführung 64 und einer äußeren Randfläche 68a der Kontaktschraube 68 ist gelötet. Die Kontaktschraube 68 und die Federplatte 62 bilden einen Druckschalter 70.
Eine Öffnung 72a mit einem Durchmesser, der im wesentlichen mit demjenigen der Kontaktschraube 68 übereinstimmt, ist in einem im wesentlichen mittleren Abschnitt einer kreisförmigen gedruckten Schaltplatte 72 ausgebildet. Ein proximaler Endabschnitt der Kontaktschraube 68 ist in die Öffnung 72 eingepaßt, und die gedruckte Schaltplatte 72 ist in eine ringförmige Führungsnut 58c zum Anordnen der gedruckten Schaltplatte 72 eingepaßt, wobei die Führungsnut 58c oberhalb des distalen Endabschnitts 58b des Schaltgehäuses 58 ausgebildet ist. Kondensatoren 74a und 74b, die einen Resonanzstromkreis bilden, sind an einer unteren Fläche der gedruckten Schaltplatte 72 befestigt und abgestützt, also auf der gleichen Fläche wie die Fläche, an der die Kontaktschraube 68 angeordnet ist. Wenn die gedruckte Schaltplatte 72 in die Führungsnut 58c eingepaßt ist, sind die Kondensatoren 74a und 74b in einem Raum angeordnet, der durch das Sensorgehäuse 52, die Schutzplatte 54 und die gedruckte Schaltplatte 72 gebildet wird. Ein Erdungsstift 76, der im wesentlichen zylindrisch ist und aus einem elektrisch leitenden Material gebildet ist, ist in eine Erdungsstiftöffnung 72b eingeführt, die in der gedruckten Schaltplatte 72 ausgebildet ist, und zwar derart, daß er die Kondensatoren 74a und 74b nicht berührt. Ein Kopf 76a des Stifts 76 stößt gegen den proximalen Abschnitt 58a des Schaltgehäuses 58. Nachdem die gedruckte Schaltplatte 72 in die Führungsnut 58c des Schaltgehäuses 58 eingepaßt ist, werden der Erdungsstift 76 und die Kontaktschraube 68 jeweils an die gedruckte Schaltung auf der gedruckten Schaltplatte 72 gelötet. Demzufolge wird die Energieversorgung des Kontakts 70b in der gedruckten Schaltplatte 72 mittels des Kontaktstifts 76, des Schaltgehäuses 58 und der Federplatte 62 bewirkt.
Ein Spulenkörper 80, der aus einem magnetischen Material, wie z.B. Ferrit gebildet ist, ist an eine Oberfläche der gedruckten Schaltplatte 72 befestigt, die deren Oberfläche gegenüberliegt, an der die Kondensatoren 74a und 74b befestigt und abgestützt sind, und zwar mittels Stiften 81a und 81b, die aus einem elektrisch leitenden Material gebildet sind. Eine Übertragungs/Empfangsspule 78 für die Aufnahme elektromagnetischer Wellen, die von einem Übertragungs/Empfangsstromkreis übertragen werden, der an dem Fahrzeugkörper eingebaut ist, und die der Erzeugung eines Widerhallsignals dient, ist um den Spulenkörper 80 gewickelt. Ein Ende der Spule 78 ist mit einem Ende des Stifts 81a verbunden, während das andere Ende der Spule 78 mit dem einen Ende des Stifts 81b verbunden ist. Die anderen Enden der Stifte 81a und 81b sind jeweils an die gedruckte Schaltung an der gedruckten Schaltplatte 72 gelötet. Somit sind die Spule 78 und die gedruckte Schaltplatte 72 elektrisch miteinander verbunden. Der Spulenkörper 80 ist mit einer hohlen zylindrischen Harzkappe 82 mit einem Boden abgedeckt, und ein Rand des Flansches 52b des Sensorgehäuses 52 zu der Harzkappe 82 ist umgebogen. Eine Ringkerbe 82a ist in einer Innenrandfläche der Harzkappe 82 ausgebildet, und ein hohler zylindrischer Ferritkern 84 für die Unterstützung der elektromagnetischen Kupplung ist in dem Raum zwischen der Antennenspule 106 und der Spule 78 angeordnet. Zusätzlich ist eine im wesentlichen hohle zylindrische Napfdichtung 86 zur Abdichtung zwischen der Harzkappe 82 und einer Ringkerbe 52d angeordnet, die in der Innenrandfläche des Flansches 52b ausgebildet ist.
Eine luftdichte Kammer 88, die durch die Schutzplatte 54, die Hülse 56 und die Federplatte 62 gebildet wird und mit der Luftkammer des Reifens über die Verbindungsöffnung 54a in Verbindung steht, und eine Anpassungskammer 90, die durch die Federplatte 62 und das Schaltgehäuse 58 gebildet wird, sind in dem Luftdrucksensor 50, der wie oben beschrieben aufgebaut ist, ausgebildet. Um einen hermetisch abgedichteten Zustand zwischen der luftdichten Kammer 88 und der Anpassungskammer 90 aufrechtzuerhalten, sind die jeweiligen Bestandteile mittels Löten und Hartlöten, wie oben beschrieben, abgedichtet und befestigt. Zusätzlich dichtet der O-Ring 60 die Anpassungskammer 90 ab, während die Napfdichtung 86 das Eindringen von Dampf durch den Zwischenraum zwischen der Harzkappe 82 und dem Flansch 52b verhindert, und für eine hermetische Abdichtung und ähnliches für die Anpassungskammer 90 sorgt.
Fig. 3 zeigt eine Ersatzschaltung für den Luftdrucksensor 50.
Fig. 3 zeigt einen Resonanzstromkreis, der bei einer Frequenzanalysemethode verwendet wird. Bei dem Resonanzstromkreis für die Frequenzanalysemethode ist der erste Kondensator 74b mit einer Kapazität C&sub1; parallel mit der Übertragungs/Empfangsspule 78 mit einer Induktivität L verbunden. Ein Reihenschaltkreis, der durch den zweiten Kondensator 74a mit einer Kapazität C&sub2; und den Druckschalter 70 gebildet wird, ist parallel mit dem genannten parallel verbundenen Stromkreis verbunden.
Nachfolgend wird eine Betriebsweise des Luftdrucksensors 50 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Wie Fig. 1 zeigt, wird, da die Verbindungsöffnung 54a, die in der Schutzplatte 54 vorgesehen ist, mit der Luftkammer des Reifens in Verbindung steht, der Innendruck der Luftkammer 88 bei demselben Druck gehalten, wie der Innendruck des Reifens. Wenn der Innendruck des Reifens bei einem normalen Wert liegt, ist der Innendruck der luftdichten Kammer 88 höher als der Innendruck der Anpassungskammer 90. Zusätzlich sind die Kontaktschraube 68 und die Federplatte 62 derart angepaßt, daß, wenn der Innendruck der luftdichten Kammer 88 unterhalb eines vorbestimmten Werts gefallen ist, die Kontakte 70a und 70b in einem sich nicht berührenden Zustand versetzt werden.
Demzufolge wird, wenn der Innendruck des Reifens normal ist, da der Innendruck der luftdichten Kammer 88 höher ist als der Innendruck der Anpassungskammer 90, die Federplatte 62 einer Kraft unterworfen, die in Richtung des Pfeils A wirkt. Somit berühren die Kontakte 70a und 70b einander, so daß der Druckschalter 70 (vgl. Fig. 3) in einen angeschalteten Zustand gebracht ist.
Wenn der Innendruck des Reifens unterhalb des vorbestimmten Wertes gefallen ist, fällt der Innendruck der luftdichten Kammer 88 ebenso gemäß dem Abfall des Innendrucks des Reifens, so daß die Federplatte 62 einer Kraft unterworfen ist, die in einer Richtung wirkt, die entgegen der Richtung des Pfeils A ist. Folglich werden die Kontakte 70a und 70b in einen sich nicht berührenden Zustand versetzt, so daß der Druckschalter 70 (vgl. Fig. 3) in einen ausgeschalteten Zustand gebracht wird. Folglich tritt eine Veränderung der Frequenz eines Widerhallsignals von dem Luftdrucksensor 50 bezüglich der elektromagnetischen Wellen auf, die von der Antennenspule 106 in Richtung des Luftdrucksensors 50 abgestrahlt werden, die mit der Übertragungs/Empfangseinheit 110 der Reifendruck-Warnvorrichtung verbunden ist, die an dem Fahrzeugkörper, wie gezeigt in Fig. 2, angebracht ist. Es ist deshalb möglich, einen unnormalen Zustand beim Innendruck des Reifens zu erfassen.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 wird die Veränderung in der Frequenz des Widerhallsignals beschrieben.
Wenn elektromagnetische Wellen in Richtung der Spule 78 von dem Übertragungs/Empfangsstromkreis übertragen werden, der an dem Fahrzeugkörper vorgesehen ist, wird ein Widerhallsignal einer Resonanzfrequenz erzeugt. Wenn der Luftdruck des Reifens bei einem normalen Niveau bei einem vorbestimmten Wert oder höher ist, ist der Druckschalter 70 fortlaufend in dem angeschalteten Zustand. Wenn der Innendruck des Reifens unter den vorbestimmten Wert fällt, wird der Druckschalter 70 von dem angeschalteten Zustand in den ausgeschalteten Zustand geschaltet. Demzufolge wird, wenn der Innendruck des Reifens bei einem normalen Niveau ist, ein Widerhallsignal mit einer Frequenz erzeugt, die durch f&sub1; =1/(2π{L(C&sub1;+C&sub2;)}1/2) festgelegt ist, während, wenn der Innendruck des Reifens fällt, ein Widerhallsignal mit einer Frequenz erzeugt wird, die durch f&sub2; =1/{2π(LC&sub1;)1/2} definiert ist. Das Widerhallsignal wird durch den Übertragungs/Empfangsstromkreis an dem Fahrzeugkörper empfangen, wird einer Frequenzanalysebearbeitung unterworfen, und ein normaler Druck oder ein Abfall des Drucks wird auf Basis der Veränderung der Frequenz des Widerhallsignals erfaßt. Die Werte dieser Stromkreiselemente und der Widerhallsignal- Frequenzen könnten beispielsweise wie folgt eingestellt werden:
L = 330 µH, C&sub1; = 1000 pF, C&sub2; = 2200 pF, f&sub1; 155 kHz, und f&sub2; 277 kHz.
Es sollte angemerkt werden, daß, obwohl bei dem obengenannten Beispiel eine Beschreibung eines Falles angegeben wurde, bei dem ein Resonanzstromkreis der Frequenzanalysemethode verwendet wird, ein Resonanzstromkreis mit einer Amplitudenverringerungs-Analysemethode, wie in Fig. 4 gezeigt, verwendet werden kann, indem der Kondensator 74b durch einen Widerstand ersetzt wird.
Bei dem Resonanzstromkreis der Amplitudenverringerungs- Analysemethode ist ein in Reihe verbundener Stromkreis bestehend aus einem Widerstand R und dem Druckschalter 70 parallel mit einem parallel verbundenen Stromkreis bestehend aus der Übertragungs/Empfangsspule 78 mit einer Induktivität L und dem Kondensator 74a mit einer Kapazität C verbunden. Wenn der Innendruck des Reifens bei einem normalen Niveau ist, befindet sich der Druckschalter 70 fortlaufend in dem angeschalteten Zustand, und das Widerhallsignal ist ein Signal, das eine Wellenform aufweist, bei der die Amplitude verringert ist. Währenddessen, wenn der Innendruck des Reifens unterhalb eines bestimmten Werts fällt, wird der Druckschalter 70 in den ausgeschalteten Zustand geschaltet, und ein Widerhallsignal, bei dem die Amplitude im Zeitverlauf nicht verringert ist, wird erzeugt. Das Widerhallsignal wird von dem Übertragungs/Empfangsstromkreis an dem Fahrzeugkörper empfangen, wird einer Signalverarbeitung unterworfen und ein normaler Druck oder ein Druckabfall wird erfaßt, indem bestimmt wird, ob die Amplitude des empfangenen Widerhallsignals verringert oder gedämpft ist. Die Werte dieser Stromkreiskomponenten und die Widerhallfrequenz können beispielsweise wie folgt eingestellt werden:
L = 330 µH, C = 3300 pf, R = 1,5kΩ, und f 152 kHz.
Bei dem Luftdrucksensor 50 gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Kontaktschraube 68 des Druckschalters 70 unmittelbar an die gedruckte Schaltplatte 72 befestigt, wodurch der Stromkreis des Luftdrucksensors 50 gebildet wird, und wird an die gedruckten Schaltungen gelötet. Aus diesem Grund kann der Leitungsdraht, der in herkömmlicher Weise zwischen der Kontaktschraube 68 und der gedruckten Schaltplatte 72 verwendet wird, ausgelassen werden, so daß das Auftreten von Fehlern, wie z.B. eine fehlerhafte Verbindung verhindert werden kann, wodurch es ermöglicht wird, die Verläßlichkeit des Sensors zu verbessern. Zusätzlich kann, da der Leitungsdraht ausgelassen werden kann, der Abstand zwischen dem Druckschalter 70 und der gedruckten Schaltplatte 72 kurz ausgeführt werden, wodurch es ermöglicht wird, daß der Sensor insgesamt kompakt ausgeführt wird. Zusätzlich tritt bei dem Luftdrucksensor 50 gemäß der vorliegenden Erfindung, da die Schraube als der Kontakt verwendet wird, keine Verschlechterung der Leistungsfähigkeit des Sensors infolge seiner kompakten Größe auf. Es kann nämlich bei der vorliegenden Ausführungsform, da die Kontaktschraube 68 verwendet wird, der Arbeitsdruck (der Druck, unter dem der Kontakt 70b von dem Kontakt 70a getrennt wird) während des Zusammenbaus fein eingestellt werden. Bei einem Luftdrucksensor 50, der einen derartigen Anpassungsmechanismus nicht aufweist, muß die Herstellungsgenauigkeit, wie z.B. die Bearbeitungsgenauigkeit und die Montagegenauigkeit vergrößert werden, was ein wesentlicher Faktor war, der zu der großen Größe und höheren Kosten des Sensors beiträgt. Bei dem Luftdrucksensor 50 können jedoch, da die Kontaktschraube 68 verwendet wird, Herstellungsfehler zugelassen werden, der Sensor kann kompakt ausgeführt werden, und es tritt keine Verschlechterung der Leistungsfähigkeit auf, auch wenn der Sensor kompakt ausgeführt wird. Zusätzlich können, da die Positionierungsführungen (die Schraubenführung 64 und die Führungsnut 58c) bei dem Sensor für die Kontaktschraube 68 und die gedruckte Schaltplatte 72 vorgesehen sind, die Kontaktschraube 68 und die gedruckte Schaltplatte 72 einfach und mit hoher Genauigkeit angeordnet werden. Es sollte angemerkt werden, daß bei dem Luftdrucksensor 50 der vorliegenden Ausführungsform, da die Bestandteile mittels Löten, Hartlöten, des O-Rings, der Napfdichtung und ähnlichem hermetisch abgedichtet sind, es verglichen mit einem Fall, bei dem die hermetische Abdichtung durch Füllen des gesamten Luftdrucksensors 50 mit einem Harz bewerkstelligt wird, möglich ist, den Sensor leichtgewichtig auszuführen, eine fehlerhafte Verbindung infolge der Wärmedehnung oder des Zusammenziehens des Harzes oder einer Abtrennung von dem Gehäuse zu verhindern, und die Kosten für den Luftdrucksensor 50 zu verringern.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 5 bis 8 wird nun eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Wie Fig. 5 zeigt, weist ein Luftdrucksensor 120 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Sensorabdeckung 122 und ein Sensorgehäuse 124 auf. Die Sensorabdeckung 122 ist aus einem hohlen Zylinder mit einem Boden gebildet, und ein Verbindungsdurchgang 122B, um zu ermöglichen, daß der Luftdrucksensor 120 mit der Luftkammer des Reifens in Verbindung steht, ist in einem im wesentlichen mittleren Abschnitt eines geschlossenen Endes 122A der Sensorabdeckung 122 ausgebildet. Zusätzlich ist ein Erstreckungsabschnitt 122C, der sich in radialer Richtung erstreckt, an einem Außenrand des geschlossenen Endes 122A der Sensorabdeckung 122 ausgebildet.
Das Sensorgehäuse 124 ist als ein im wesentlichen hohler Zylinder mit einem Boden ausgebildet und weist somit ein geschlossenes Ende 124A auf. Eine im wesentlichen ringförmige Nut 124B ist in der Öffnungsseite des Sensorgehäuses 124 ausgebildet. Der Erstreckungsabschnitt 122C der Sensorabdeckung 122 ist in der Nut 124B angeordnet und befestigt, wodurch ein im wesentlichen hohles zylindrisches Sensorgehäuse 126 ausgebildet wird, und das Innere des Sensorgehäuses 126 hermetisch abgedichtet wird. Ein O-Ring 127 ist um den äußeren Rand des Sensorgehäuses 126 für eine hermetische Abdichtung des Inneren des Reifens angeordnet, wenn der Luftdrucksensor 120 an der Felge 102 des Reifens 100 (vgl. Fig. 2) eingebaut ist.
Eine bewegliche Elektrode 128, die aus einem elektrisch leitenden Material gebildet ist, z.B. einem Metall, wie Phosphorbronze, ist in der Sensorabdeckung 122 aufgenommen. Die bewegliche Elektrode 128 besteht aus einem Faltenbalg 130, der sich infolge des Druckunterschieds zwischen dem Innen- und dem Außendruck ausdehnen und zusammenziehen kann, sowie aus einer Federplatte 132, die an ein Ende des Faltenbalgs 130 mittels Elektronenstrahlschweißen oder ähnlichem angeschweißt ist. Das andere Ende des Faltenbalgs 130 ist mit einem Schaltergehäuse 134 befestigt, das an der Öffnungsseite der Sensorabdeckung 122 angeordnet ist, und zwar mittels Elektronenstrahlschweißen oder ähnlichem, und ist dadurch elektrisch mit dem Schaltergehäuse 134 verbunden. Zusätzlich ist ein Raum, der durch die bewegliche Elektrode 128 und das Schaltergehäuse 134 gebildet wird, hermetisch abgedichtet, da der Faltenbalg 130 an das Schaltergehäuse 134 geschweißt ist.
Das Schaltergehäuse 134 ist aus elektrisch leitendem Material, wie z.B. einem Metall wie Edelstahl gebildet, und weist eine im wesentlichen scheibenförmige Gestalt auf. Ein im wesentlichen hohler zylindrischer Vorsprung 134A ist an dem Schaltergehäuse 134 konzentrisch mit diesem ausgebildet, und dieser Vorsprung 134A ist in der beweglichen Elektrode 128 aufgenommen. Ferner ist eine Durchgangsöffnung 134C, die einen Durchmesser aufweist, der im wesentlichen gleich zu dem einer Ausnehmung 134B in dem Vorsprung 134A ist, in dem Schaltergehäuse 134 konzentrisch mit diesem ausgebildet und ist fortlaufend mit der Ausnehmung 134B des Vorsprungs 134A ausgebildet. Ein im wesentlichen hohler zylindrischer Isolierungsabschnitt 140, der aus einem Isoliermaterial, wie z.B. Gummi gebildet ist, ist unter Druck in die Ausnehmung 134B des Vorsprungs 134A eingepaßt. Ferner ist eine im wesentlichen hohle zylindrische Führung 136, die aus einem elektrisch leitenden Material, wie z.B. Metall, gebildet ist, und einen Gewindeabschnitt mit einem Innengewinde an seinem inneren Rand darstellt, in den Isolierungsabschnitt 140 unter Druck eingepaßt und ist mit diesem koaxial angeordnet. Eine Kontaktschraube 138, die aus einem elektrisch leitenden Material, wie z.B. Metall, ausgebildet ist und ein Außengewinde an ihrem Außenrand aufweist, ist in die Führung 136 geschraubt. Zusätzlich ist ein Füllmaterial 144, wie z.B. ein Harz, in den Raum zwischen der Durchgangsöffnung 134C und der Kontaktschraube 138 gefüllt.
Das beschriebene Schaltergehäuse 134 bildet zusammen mit der beweglichen Elektrode 128 eine Anpassungskammer 137, während die Sensorabdeckung 122, die bewegliche Elektrode 128 und ein Abschnitt des Schaltergehäuses 134 eine luftdichte Kammer 129 bilden. Die Anpassungskammer 127 steht normalerweise mit der Luftkammer des Reifens mittels des Verbindungsdurchgangs 122B der Sensorabdeckung 122 in Verbindung, so daß der Innendruck der Anpassungskammer 137 derart eingestellt ist, daß er geringer ist als der Innendruck der luftdichten Kammer 129, die bei demselben Druck wie dem Innendruck des Reifens gehalten wird. Zusätzlich ist die Kontaktschraube 138 wie folgt angeordnet: Wenn der Innendruck des Reifens bei einem vorbestimmten Wert oder höher ist, stößt die Kontaktschraube 138 gegen die bewegliche Elektrode 128, die einer Kraft unterworfen ist, die in der Zusammenziehrichtung (in Richtung des Pfeils A) wirkt. Währenddessen, wenn der Innendruck des Reifens unterhalb einem vorbestimmten Wert gefallen ist, fällt der Innendruck der luftdichten Kammer 129 ebenso gemäß der Verringerung des Innendrucks des Reifens, so daß die Federplatte 132 der beweglichen Elektrode 128 sich in einer Richtung entgegengesetzt zur Richtung des Pfeils A bewegt, wodurch ermöglicht wird, daß die Kontaktschraube 138 in einen sich nicht berührenden Zustand bezüglich der beweglichen Elektrode 128 versetzt wird.
Zusätzlich ist ein im wesentlichen hohler zylindrischer Stützabschnitt 134D koaxial an einer Seite des Schaltergehäuses 134 ausgebildet, die dessen Seite gegenüberliegt, an welcher der Vorsprung 134A ausgebildet ist. Ein torusförmiger O-Ring 146 ist zwischen der Außenrandfläche des Stützabschnitts 134D und der Innenrandfläche des Sensorgehäuses 124 angeordnet, wodurch die luftdichte Kammer 129 hermetisch abgedichtet wird.
Eine scheibenförmige gedruckte Schaltplatte 150 ist an der Öffnungsseite des Stützabschnitts 134D des Schaltergehäuses 134 angeordnet. Fig. 6A ist eine Ansicht der gedruckten Schaltplatte 150 von der Seite der Sensorabdeckung 122, und Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A von Fig. 6A. Wie Fig. 6A zeigt, sind Durchgangsöffnungen 150A und 150B in einem im wesentlichen mittigen Abschnitt und einem Randkantenabschnitt der gedruckten Schaltplatte 150 ausgebildet. Wie Fig. 5 zeigt, sind im wesentlichen zylindrische Buchsen 152 und 154, die Abschnitte der Leiter an der Schaltplatte darstellen und aus elektrisch leitendem Material gefertigt sind, jeweils in den Durchgangsöffnungen 150A und 150B befestigt. Das andere Ende der Kontaktschraube 138 ist in die Buchse 152 eingeführt, so daß die Buchse 152 und die Kontaktschraube 138 einander kontaktieren. Ferner ist ein Ende eines im wesentlichen stangenförmigen Erdungsstifts 156, der aus einem elektrisch leitenden Material gebildet wird und elektrisch mit dem Schaltergehäuse 134 verbunden ist, in die Buchse 154 eingeführt, wobei das andere Ende des Erdungsstifts 156 in eine Öffnung 134E mit einem Boden eingeführt ist, der in dem Schaltergehäuse 134 an einer Position ausgebildet ist, die der Durchgangsöffnung 150B gegenüberliegt. Folglich kontaktieren die Buchse 154 und der Erdungsstift 156 einander.
Wie Fig. 6A zeigt, sind Durchgangsöffnungen 150C und 150D für einen Spulenkörper in der gedruckten Schaltplatte 150 an gegenüberliegenden Stellen deren ausgebildet. Wie Fig. 5 zeigt, sind Beine 158A und 158B an gegenüberliegenden Positionen an dem Spulenkörper 158 ausgebildet, der aus einem magnetischen Material, wie z.B. Ferrit gebildet ist, und sind von der Seite des Sensorgehäuses 124 eingeführt und in den Durchgangsöffnungen 150C und 150D befestigt. Der Spulenkörper 158 ist nämlich an der gedruckten Schaltplatte 150 mittels der Beine 158A und 158B befestigt, und ist in einem Raum aufgenommen, der zwischen der gedruckten Schaltplatte 150 und dem Sensorgehäuse 154 ausgebildet ist. Eine Übertragungs/Empfangsspule 160 für die Aufnahme elektromagnetischer Wellen, die von dem Übertragungs/Empfangsstromkreis übertragen werden, der an dem Fahrzeugkörper befestigt ist, und die der Erzeugung eines Widerhallsignals dient, ist um den Spulenkörper 158 gewunden.
Wie Fig. 6A zeigt, sind zwei Kondensatoren 162A und 162B, die jeweils auf die gleiche Weise wie die Kondensatoren 74a und 74b bei der ersten Ausführungsform angeordnet sind, an der Oberfläche der gedruckten Schaltplatte 150 befestigt und angelötet, die zu der Seite der Sensorabdeckung 122 gerichtet ist.
Leiter 150E, 150F und 150G sind an der Oberfläche der gedruckten Schaltplatte 150 gedruckt, die auf der Seite der Sensorabdeckung 122 angeordnet ist. Der Leiter 150E umgibt die Durchgangsöffnung 150A und verbindet den Kondensator 162A und die Buchse 152 (vgl. Fig. 5) elektrisch miteinander, die in der Durchgangsöffnung 150A befestigt ist. Der Leiter 150F umgibt die Durchgangsöffnung 150D und verbindet die Kondensatoren 162A und 162B und das Bein 158B des Spulenkörpers 158 miteinander, das in der Durchgangsöffnung 150D befestigt ist. Der Leiter 150G umgibt die Durchgangsöffnungen 150B und 150C und verbindet elektrisch die Buchse 154 (vgl. Fig. 5), die in der Durchgangsöffnung 150B befestigt ist, das Bein 158A des Spulenkörpers 158, das in der Durchgangsöffnung 150C befestigt ist, und den Kondensator 162B miteinander. Fig. 6B ist eine Ansicht der gedruckten Schaltplatte 150 von der Seite des Sensorgehäuses 124. Wie Fig. 6B zeigt, umgibt ein Leiter 150H die Durchgangsöffnungen 150B und 150C und verbindet die Buchse 154 (vgl. Fig. 5), die in der Durchgangsöffnung 150B befestigt ist, und das Bein 158A des Spulenkörpers 158, das in der Durchgangsöffnung 150C befestigt ist, elektrisch miteinander. Ferner sind ein Leiter 150I, der die Durchgangsöffnung 150A umgibt, und ein Leiter 150J, der die Durchgangsöffnung 150D umgibt, und das Bein 158B des Spulenkörpers 158 kontaktiert, das in der Durchgangsöffnung 150D befestigt ist, jeweils an der Oberfläche der gedruckten Schaltplatte 150 auf der Seite des Sensorgehäuses 124 gedruckt.
Die Enden der Spule 160 sind jeweils durch die Durchgangsöffnungen 158C und 158D geführt, die in den Beinen 158A und 158B des Spulenkörpers 158 ausgebildet sind, und sind jeweils an die Leiter 150H und 150J gelötet, so daß sie mit diesen elektrisch verbunden sind.
Der in Fig. 3 gezeigte Stromkreis ist wie oben beschrieben aufgebaut. Es ist nämlich, wie in den Fig. 6A und 6B gezeigt, der Kondensator 162B elektrisch mit einem Ende der Spule 160 (vgl. Fig. 5) mittels des Leiters 150F, des Beins 158B des Spulenkörpers 158, das in der Durchgangsöffnung 150D befestigt ist, und des Leiters 150J verbunden. Ferner ist dieser Kondensator 162B elektrisch mit dem anderen Ende der Spule 160 (vgl. Fig. 5) mittels des Leiters 150G, des Beins 158A des Spulenkörpers 158, das in der Durchgangsöffnung 150 befestigt ist, und des Leiters 150H verbunden. Der Kondensator 162A ist elektrisch mit einem Ende der Spule 160 (vgl. Fig. 5) und dem Kondensator 162B mittels des Leiters 150F des Beins 158B des Spulenkörpers 158, das in der Durchgangsöffnung 150D befestigt ist, und des Leiters 150J verbunden. Ferner ist der Kondensator 162A mit der Kontaktschraube 138, die in Fig. 5 gezeigt ist, mittels des Leiters 150E und der Buchse 152 (vgl. Fig. 5), die in der Durchgangsöffnung 150A befestigt ist, elektrisch verbunden. Die Kontaktschraube 138 ist in Abhängigkeit von dem Innendruck des Reifens in einen sich berührenden Zustand oder in einen sich nicht berührenden Zustand mit der beweglichen Elektrode 128 versetzt. Mit anderen Worten wird der in Fig. 3 gebildete Druckschalter 70 durch die Kontaktschraube 138 und die bewegliche Elektrode 128 gebildet. Zusätzlich ist, wie gezeigt in Fig. 5, die bewegliche Elektrode 128 elektrisch an das andere Ende der Spule 160 (vgl. Fig. 5) und den Kondensator 162B mittels des Schaltergehäuses 134, des Erdungsstifts 156, der Buchse 154, die in der Durchgangsöffnung 150B befestigt ist, des Leiters 150G, der in Fig. 6 dargestellt ist, des Beins 158A des Spulenkörpers 158, das in der Durchgangsöffnung 150C befestigt ist, und des Leiters 150H elektrisch verbunden.
Es sollte angemerkt werden, daß, wie gezeigt in Fig. 5, ein hohler zylindrischer Ferritkern 164 an der Außenseite des Spulenkörpers 158 in dem Raum zwischen der Antennenspule 106 (vgl. Fig. 2) und der Spule 160 derart angeordnet sein kann, daß er die elektromagnetische Kupplung unterstützt.
Der Luftdrucksensor 120, der wie oben beschrieben aufgebaut ist, kann beispielsweise wie folgt gefertigt werden. Es wird nämlich, wie gezeigt in Fig. 7, die Führung 136 unter Druck in den Isolationsabschnitt 140 eingepaßt, und die Führung 136 und der Isolationsabschnitt 140 werden unter Druck in die Ausnehmung 134B des Schaltergehäuses 134 eingepaßt. Nachfolgend wird die bewegliche Elektrode 128 mittels Elektronenstrahlschweißen an das Schaltergehäuse 134 geschweißt, und die Kontaktschraube 138 wird in die Führung 136 geschraubt, wodurch die Kontaktschraube 138 an das Schaltergehäuse 134 befestigt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird die Kontaktschraube 138 derart angeordnet, daß die Kontaktschraube 138 und die bewegliche Elektrode 128 einander berühren, wenn der Innendruck des Reifens bei einem vorbestimmten Wert oder höher liegt, und derart, daß die Kontaktschraube 138 und die bewegliche Elektrode 128 in einen sich nicht berührenden Zustand gebracht werden, wenn der Innendruck des Reifens unterhalb einen vorbestimmten Wert gefallen ist. Nachfolgend wird der Erdungsstift 156 in das Schaltergehäuse 134 eingeführt, und das Füllmaterial 144 wird in den Raum zwischen der Durchgangsöffnung 134C und der Kontaktschraube 138, wie gezeigt in Fig. 5, eingefüllt.
Wie Fig. 6 zeigt, wird der Kondensator 162A an die Leiter 150E und 150F an der gedruckten Schaltplatte 150 gelötet, in der die Buchsen 152 und 155 und ähnliches befestigt sind, während der Kondensator 162B an die Leiter 150F und 150G gelötet ist. Ferner wird der Spulenkörper 158 (vgl. Fig. 5) mit der darum gewundenen Spule 160 an die gedruckte Schaltplatte 150 befestigt, und die Enden der Spule 160 werden jeweils an die Leiter 150H und 150J an der gedruckten Schaltplatte 150 gelötet. Zu diesem Zeitpunkt kann ein Ferritkern 164 an der gedruckten Schaltplatte 150 angeordnet werden.
Nachfolgend werden, wie Fig. 5 zeigt, das andere Ende der Kontaktschraube 138 und das andere Ende des Berührungsstifts 156 in die Buchsen 152 und 154 eingeführt. Dann werden die Kontaktschraube 138 und der Erdungsstift 156 elektrisch mit den Leitern 150E, 150G, 150H und 150I an der Oberfläche der gedruckten Schaltplatte 150 verbunden, die der Oberfläche deren gegenüberliegt, an der die Spule 160 verbunden ist.
Nachfolgend wird die Öffnung des Sensorgehäuses 124 nach oben gerichtet ausgerichtet, Silikon wird in das Schaltergehäuse 124 zu dem Ausmaß eingefüllt, daß der Stromkreisraum damit ausgefüllt ist, und der O-Ring 146 wird an dem Innenrand des Schaltergehäuses 124 angeordnet. Die Spule 160 und ähnliches sind in dem Schaltergehäuse 124 derart aufgenommen, daß die Spule 160 in dem Schaltergehäuse 124 an der Seite angeordnet ist, die der Öffnungsseite des Schaltergehäuses 124 gegenüberliegt. Schließlich wird die Sensorabdeckung 122 an der Anordnung angeordnet, und der Erstreckungsabschnitt 122C der Sensorabdeckung 122 und die Nut 124B des Sensorgehäuses 124 werden hermetisch mittels Ultraschallschweißung abgedichtet, und, wenn der O-Ring 127 um den Außenrand des Sensorgehäuses 124 angeordnet wird, wird der in Fig. 5 gezeigte Luftdrucksensor 120 erhalten.
Nachfolgend wird die Wirkungsweise der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
Wie in Fig. 5 gezeigt ist, wird, da die luftdichte Kammer 129 mit der Luftkammer des Reifens über die Verbindungsöffnung 122B, die in der Sensorabdeckung 122 ausgebildet ist, in Verbindung steht, der Innendruck der luftdichten Kammer 129 bei dem gleichen Druck wie dem Innendruck des Reifens gehalten. Wenn der Innendruck des Reifens bei einem gewöhnlichen Wert liegt, ist der Innendruck der luftdichten Kammer 129 höher als der Innendruck der Anpassungskammer 137. Zusätzlich ist die Kontaktschraube 138 derart angeordnet, daß die Kontaktschraube 138 die bewegliche Elektrode 128 berührt, wenn der Innendruck der luftdichten Kammer 129 bei einem vorbestimmten Wert oder höher liegt, und die Kontaktschraube 138 wird in einen sich nicht berührenden Zustand mit der beweglichen Elektrode 128 gebracht, wenn der Innendruck der luftdichten Kammer 129 unter einem vorbestimmten Wert gemäß einer Verringerung des Innendrucks des Reifens gefallen ist.
Demzufolge unterliegt die bewegliche Elektrode 128, wenn der Innendruck des Reifens normal ist, da der Innendruck der luftdichten Kammer 129 höher ist als der Innendruck der Anpassungskammer 137, einer Kraft, die in der Zusammenziehrichtung (in Richtung des Pfeils A) wirkt, und befindet sich in Kontakt mit der Kontaktschraube 138, so daß der Druckschalter 70, der in Fig. 3 gezeigt ist, in einem angeschalteten Zustand ist.
Andererseits fällt, wenn der Innendruck des Reifens unterhalb einen vorbestimmten Wert gefallen ist, der Innendruck der luftdichten Kammer 129 ebenso gemäß der Verringerung des Innendrucks des Reifens, so daß sich die Federplatte 130 der beweglichen Elektrode 128 in einer Richtung entgegengesetzt zu der Richtung des Pfeils A (den in Fig. 5 gezeigten Zustand) bewegt. Folglich werden die Kontaktschraube 138 und die bewegliche Elektrode 128 in einen sich nicht berührenden Zustand versetzt, so daß der Druckschalter 70 (vgl. Fig. 3) in einen ausgeschalteten Zustand versetzt wird.
Als Ergebnis dieses Umschaltens des Druckschalters 70 tritt auf die gleiche Weise wie bei der ersten Ausführungsform eine Veränderung in der Frequenz eines Widerhallsignals von dem Luftdrucksensor 120 bezüglich der elektromagnetischen Wellen auf, die in Richtung des Luftdrucksensors 120 von dem Übertragungs/Empfangsstromkreis der Reifeninnendruck- Warnvorrichtung ausgestrahlt werden, die an dem Fahrzeugkörper eingebaut ist, wodurch es ermöglicht wird, eine Abweichung beim Innendruck des Reifens zu erfassen.
Es wurde ein Leistungstest, der in Fig. 8 gezeigt ist, für den Luftdrucksensor 120 durchgeführt. Bei diesem Leistungstest wurden die feste Antennenspule 106 und der Luftdrucksensor 120, der an eine Anbringplatte 170 angebracht wurde, die in der Horizontalrichtung entlang einer nicht dargestellten Führung beweglich war, verwendet. Die Erfassungsbreite wurde an der Veränderung des Zwischenraums zwischen dem Luftdrucksensor 120 und der Antennenspule 106 und des Ausmaßes des Vorsprungs der Spule des Luftdrucksensors 120 gemessen. In diesem Zusammenhang betrifft der Zwischenraum den Abstand (D gemäß Fig. 8) zwischen dem Luftdrucksensor 120 und der Antennenspule 106 in einer Richtung senkrecht zu der Bewegungsrichtung der Anbringplatte 170. Das Ausmaß des Vorsprungs der Spule betrifft die Länge (E gemäß Fig. 8) des Vorsprungs des Luftdrucksensors 120 von der Anbringplatte 170 in Richtung der Antennenspule 106. Ferner betrifft die Erfassungsbreite die Breite (F gemäß Fig. 8) des Bereichs, in dem die Übertragung und der Empfang von Signalen zwischen dem Luftdrucksensor 120 und der Antennenspule 106 möglich sind. Da eine feste Zeitdauer bei der Übertragung und dem Empfang von Signalen zwischen dem Luftdrucksensor 120 und der Antennenspule 106 erforderlich ist, ist die Geschwindigkeit, bei welcher der Luftdrucksensor 120 verwendet werden kann, umso höher, je breiter die Erfassungsbreite ist, und es kann eine Bewertung dahingehend gemacht werden, daß die Leistungseigenschaft des Luftdrucksensors 120 besser ist. Dieser Leistungstest wurde für einen Fall durchgeführt, bei dem der Ferritkern verwendet wird, und in einem Fall, bei dem der Ferritkern nicht verwendet wird. Die Versuchsergebnisse sind in den Fig. 9 bis 11 gezeigt. Die Längeneinheit ist jeweils mm.
Fig. 9 zeigt, daß die Erfassungsbreite umso größer ist, je kleiner der Zwischenraum ist. Die Fig. 10 und 11 zeigen, daß die Erfassungsbreite ein Maximum erreicht, wenn der Zwischenraum etwa 2 mm bzw. etwa 4 mm beträgt. Zusätzlich zeigt Fig. 9, daß der Luftdrucksensor ohne den Ferritkern zu einer großen Erfassungsbreite und einer besseren Leistungseigenschaft führt, wenn der Zwischenraum 7 mm oder weniger beträgt (Fig. 9), 10 mm oder weniger gemäß Fig. 10 und 13 mm oder weniger gemäß Fig. 11. Demzufolge ist bei den erwähnten Versuchsbedingungen zu bevorzugen, den Luftdrucksensor ohne den Ferritkern bei einem Zwischenraum von etwa 7 mm oder weniger zu verwenden. Ferner zeigt ein Vergleich der Fig. 9 bis 11, daß, je größer das Ausmaß des Vorsprungs der Spule ist, desto größer die Erfassungsbreite und desto besser die Leistungseigenschaften des Luftdrucksensors sind.
Wie oben beschrieben, kann bei dem Luftdrucksensor 120 gemäß der zweiten Ausführungsform der in Fig. 3 gezeigte Stromkreis in einfacher Weise vervollständigt werden, indem einfach die Kontaktschraube 138 und der Erdungsstift 156 in die gedruckte Schaltplatte 150 eingeführt werden. Mit anderen Worten kann der Leitungsdraht, der in herkömmlicher Weise zwischen der Kontaktschraube 138 und der gedruckten Schaltplatte 150 verwendet wird, ausgeschlossen werden, so daß es möglich ist, das Auftreten von Fehlern infolge einer fehlerhaften Verbindung des Leitungsdrahtes oder ähnlichem zu verhindern. Zusätzlich kann der Abstand zwischen dem Druckschalter 70 (vgl. Fig. 3) und der gedruckten Schaltplatte 150 kurz ausgeführt werden, und zwar infolge des Ausschlusses des Leitungsdrahtes, wodurch es möglich gemacht wird, den gesamten Luftdrucksensor kompakt und leichtgewichtig auszuführen.
Ferner werden, nachdem sämtliche elektronischen Komponenten inklusive der Kontaktschraube zusammengebaut wurden, diese Komponenten in der Sensorabdeckung 122 oder dem Sensorgehäuse 124 untergebracht, und das Sensorgehäuse 126 wird ausgebildet, mit dem Ergebnis, daß der Luftdrucksensor 120 in einfacher Weise hergestellt werden kann. Darüber hinaus ist die Führung 126 für die Anordnung der Kontaktschraube 138 in dem Drucksensor 120 vorgesehen, und die Kontaktschraube 138 kann in einfacher Weise durch Schrauben der Kontaktschraube 138 in die Führung 136 angeordnet werden. Es kann nämlich, da die Kontaktschraube sowohl als ein Druckanpassungsmechanismus als auch als ein energieführender Kontakt dient, der Berührungszustand zwischen der Kontaktschraube 138 und der beweglichen Elektrode 128 infolge der Veränderung des Innendrucks der luftdichten Kammer 129 in einfacher Weise angepaßt werden. Deshalb ist es möglich, die Verläßlichkeit des Luftdrucksensors ohne weitere Anforderungen an die Herstellungsgenauigkeit, wie z.B. die Maschinenbearbeitungsgenauigkeit und die Montagegenauigkeit zu verbessern.
Ferner kann die Produktivität verbessert werden, da die richtige Betriebsweise der Kontaktschraube 138 und der beweglichen Elektrode 128 während der Herstellung des Luftdrucksensors bestätigt werden kann. Zusätzlich gibt es, da das Sensorgehäuse 126 durch Verbinden des Erstreckungsabschnitts 122C der Sensorabdeckung 122 und der Nut 124B des Sensorgehäuses 124 vervollständigt werden kann, nur eine kleine Anzahl von verbundenen Abschnitten, so daß es unwahrscheinlich ist, daß ein Ausfließen von Luft austritt. Somit ist es nicht erforderlich, den gesamten Luftdrucksensor 120 mit einem Harz hermetisch abzudichten, und es ist möglich, den Luftdrucksensor leichtgewichtig auszuführen, eine fehlerhafte Verbindung infolge von Wärmedehnung oder -zusammenziehung des Harzes zu verhindern, und das Lösen der Verbindung von dem Gehäuse zu verhindern, sowie die Kosten für den Luftdrucksensor zu verringern.
Obwohl bei der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform eine Beschreibung angegeben wurde, bei der beispielhaft ein Luftdrucksensor mit zwei Kondensatoren beschrieben wurde, kann der in Fig. 4 gezeigte Stromkreis derart gestaltet sein, daß einer der Kondensatoren durch einen Widerstand ersetzt wird.
Obwohl die Kontaktschraube als die feste Elektrode bei der beschriebenen ersten und der zweiten Ausführungsform verwendet wird, ist die feste Elektrode nicht auf die Kontaktschraube beschränkt, und es genügt, daß die feste Elektrode derart angeordnet ist, daß sie unmittelbar mit der Schaltplatte verbunden wird, und derart, daß ihre Anordnung erleichtert wird.
Ferner ist die vorliegende Erfindung auf einen Luftdrucksensor anwendbar, bei dem die Kontaktschraube und entweder die Federplatte oder die bewegliche Elektrode in einen Berührungszustand versetzt werden, wenn der Innendruck des Reifens fällt, obwohl bei der oben beschriebenen ersten und der zweiten Ausführungsform eine Beschreibung angegeben wurde, bei der beispielhaft ein Luftdrucksensor zitiert wurde, bei dem die Kontaktschraube und entweder die Federplatte oder die bewegliche Elektrode in einen sich nicht berührenden Zustand versetzt werden, wenn der Innendruck des Reifens fällt.
Obwohl bei der oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsform eine Beschreibung angegeben wurde, bei der beispielhaft ein Fall zitiert wurde, bei dem der Ferritkern vorgesehen ist, kann der Ferritkern weggelassen werden, wenn die Erfassungsbreite in dem Fall größer ist, in dem der Ferritkern nicht vorgesehen ist, als bei einem Fall, bei dem er vorgesehen ist, was von dem Zwischenraum zwischen dem Luftdrucksensor und der Antennenspule und dem Ausmaß des Vorsprungs der Spule von dem Luftdrucksensor zu einem Zeitpunkt abhängt, wenn der Luftdrucksensor tatsächlich in dem Reifen eingebaut ist.
Zusätzlich können die Kontaktschrauben 68 und 138, die Federplatte 62, die bewegliche Elektrode 128, die Schaltergehäuse 58 und 134, die Erdungsstifte 76 und 156 aus einem metallischen oder einem organischen oder anorganischen elektrisch leitenden Metall ausgeführt sein, insbesondere einem anderen Material als Edelstahl und Phosphorbronze. Ferner kann die Keramik 66 durch andere organische oder anorganische Isolationsmaterialien ersetzt werden. Darüber hinaus können Isolationskörper, wie z.B. der Isolationsabschnitt 140, aus einem anorganischen Isolationsmaterial ausgebildet sein, wie z.B. Keramik oder Glas, oder aus einem organischen Isolationsmaterial, wie z.B. Kunststoff oder Gummi. Ferner können die Spulenkörper 80 und 158 und die Ferritkerne 84 und 164 durch Elemente ersetzt werden, die aus einem anderen magnetischen Material gebildet sind als Ferrit.
Referenzzeichen in den Ansprüchen sind für ein besseres Verständnis und nicht für eine Einschränkung des Schutzbereichs gedacht.

Claims

1. Luftdrucksensor (50, 120) für einen Reifen, mit einer Schaltplatte (72, 150) mit einem Leiter, einer festen Elektrode (68, 138), einem Resonanzstromkreis mit einer Spule (78, 160), die auf einen Spulenkörper (80, 158) gewunden ist, der aus einem magnetischen Material gebildet ist und elektrisch unmittelbar mit dem Leiter verbunden ist, und mit einer beweglichen Elektrode (62, 128), die derart ausgebildet ist, daß sie infolge einer Veränderung eines Innendrucks des Reifens in einen sich mit der festen Elektrode (68, 138) berührenden oder einen sich nicht berührenden Zustand derart versetzt werden kann, daß sie eine Resonanzfrequenz des Resonanzstromkreises verändert, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Elektrode (68, 138) elektrisch unmittelbar mit dem Leiter verbunden ist; und daß der Spulenkörper (80, 158) an eine Oberfläche der Schaltplatte (72, 150) befestigt ist.

2. Luftdrucksensor (50, 120) für einen Reifen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn der Innendruck des Reifens bei einem vorbestimmten Wert oder höher ist, die feste Elektrode (68, 138) und die bewegliche Elektrode (62, 128) einander berühren, und daß, wenn der Innendruck des Reifens unterhalb den vorbestimmten Wert gefallen ist, sich die bewegliche Elektrode (62, 128) bewegt, und die feste Elektrode (68, 138) und die bewegliche Elektrode (62, 128) in einen sich nicht berührenden Zustand versetzt werden, so daß sie eine Veränderung in der Resonanzfrequenz des Resonanzstromkreises bewirken.

3. Luftdrucksensor (50, 120) für einen Reifen gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Elektrode (68, 138) ein Außengewinde aufweist, wobei die feste Elektrode (68, 138) mittels eines Gewindes mit einem Innengewindeabschnitt (64, 136) im Eingriff steht, der an ein Schaltergehäuse (58, 134) angebracht ist, an das die bewegliche Elektrode (62, 138) derart angebracht ist, daß sie beweglich ist, und wobei die feste Elektrode (68, 138) elektrisch unmittelbar mit dem Leiter der Schaltplatte (72, 150) verbunden ist.

4. Luftdrucksensor (50, 120) für einen Reifen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Öffnung (72a, 150A), in welche die feste Elektrode eingeführt ist, in der Schaltplatte (72, 150) ausgebildet ist.

5. Luftdrucksensor (50, 120) für einen Reifen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltplatte (150) mit einem Leiter (152) mit einer Öffnung versehen ist, in welche die feste Elektrode (138) eingeführt ist.

6. Verfahren zur Herstellung eines Luftdrucksensors (120) für einen Reifen, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Schritte aufweist:

a) nach dem Befestigen einer dehnbaren beweglichen Elektrode (128) an ein Schaltergehäuse (134) mit einem Innengewindeabschnitt (136), Veranlassen einer festen Elektrode (138) mit einem Außengewinde mittels eines Gewindes mit dem Innengewindeabschnitt (136) in Eingriff zu kommen, Anordnung eines Endes der festen Elektrode (138) in einem Raum, der durch die bewegliche Elektrode (128) und das Schaltergehäuse (134) gebildet wird, und Anordnung der festen Elektrode (138) derart, daß die feste Elektrode (138) und die bewegliche Elektrode (128) einander berühren, wenn ein Innendruck des Reifens bei einem vorbestimmten Wert oder höher liegt, und derart, daß die feste Elektrode (138) und die bewegliche Elektrode (128) in einen einander nicht berührenden Zustand versetzt werden, wenn der Innendruck des Reifens unterhalb den vorbestimmten Wert gefallen ist;

b) elektrisches Verbinden der festen Elektrode (138) unmittelbar mit einem Leiter der Schaltplatte (150), mit der elektrisch unmittelbar eine Spule verbunden ist, wodurch ein Resonanzstromkreis gebildet wird, bei dem sich eine Resonanzfrequenz infolge der Anwesenheit oder Abwesenheit einer Berührung zwischen der festen Elektrode (138) und der beweglichen Elektrode (128) verändert; und

c) nachdem wenigstens ein Abschnitt der beweglichen Elektrode (128), die feste Elektrode (138), das Schaltergehäuse (134), die Schaltplatte (150) und die Spule (160) in einem ersten Gehäuse (124) mit einem Unterbringungsabschnitt untergebracht sind, Kombinieren des ersten Gehäuses (124) mit dem zweiten Gehäuse (122), das zusammen mit dem ersten Gehäuse (124) einen Raum zur Unterbringung eines Sensors bildet, und Befestigen des ersten Gehäuses (124) und des zweiten Gehäuses (122).