DE7513643U - Ventilkappe mit luftdruckanzeige - Google Patents

Description

HOLGERARENTOFT 5461 Ohlenberg 24.April 1975

PATENTANWALT

Tel. Linz 2612. Vorwahl 02644 GP 286

Anmelder: Ing.(grad) Alfons Motsch
Bergneustadt

Ventilkappe mit Luftdruckanzeiqe

Die Erfindung betrifft eine Ventilkappe mit ständiger Luftdruckanzeige, insbesondere zur Verwendung an Lufteinfüllventilen von Fahrzeugreifen u.dgl.

Solche Ventile sind üblicherweise in einem Ventilnippel angeordnet, der mit dem Reifenschlauch verbunden ist, oder, bei schlauchlosen Reifen, unmittelbar mit dem Innenraum des Reifens in Verbindung steht. Im Inneren des Nippels verläuft längsaxial eine federbelastete Ventilnadel; wenn diese Ventilnadel längsaxial nach innen gegen den Federwiderstand gedrückt wird, öffnet sich das Ventil, und die Luft kann je nach Bedarf hineingedrückt oder herausgelassen werden. Diese bekannten Ventilnippel besitzen an ihrem offenen Endteil ein Gewinde, auf welches eine Ventilkappe aufgeschraubt wird, um Staub. Schmutz, Wasser u.dgl. vom Ventil fernzuhalten.

Sowohl für die Verkehrssicherheit als auch für die Lebensdauer der Fahrzeugreifen ist es von entscheidender Bedeutung, daß die Reifen stets den jeweils optimalen Luftdruck aufweisen. Dieser optimale Luftdruck ist für jeden Reifen- und Fahrzeugtyp vorgeschrieben. Die Lufteinfüllung soll grundsätzlich am Anfang einer Fahrt, d.h. bei kalten Reifen, erfolgen und möglichst auf 0.1 b genau abgestimmt sein. Die durch Rollwiderstand und Sonneneinstrahlung hervorgerufene Temperaturerhöhung während der Fahrt bedingt zwar eine entsprechende Druckerhöhuag, die jedoch gleichmäßig an allen Reifen eriolgt. Entscheidend ist, daß beide Vorderreifen für sich stets einen gleichen Druck aufweisen, und daß die Hinterreifen

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ebenfalls einen gleichen Druck besitzen. Weicht z.B. der Luftdruck in dem rechten Vorderreifen um nur 0.2 bis 0.3 b von dem Luftdruck in dem linken Vorderreifen ab, stellt sich eine unterschiedliche Abnutzung ein, die mit der Zeit auch die Lenkung beeinflußt; bei größeren Druckunterschieden werden die Lenkeigenschaften des Fahrzeugs unmittelbar in Frage gestellt.

Es ist somit von großer Bedeutung, daß der Fahrer vor Beginn einer jeden Fahrt - und bei längeren Fahrten auch während einer Fahrtunterbrechung - sich vergewissert, ob der Luftdruck seiner Reifen in Ordnung ist. Zu diesem Zweck sind an den Zwillingsreifen einiger Schwerlastkraftwagen je ein Manometer auf jeden Ventilnippel aufgeschraubt, so daß der Fahrer auch unterwegs in jeder Pause den Reifendruck kontrollieren kann. Eine solche Einrichtung ist jedoch für Personenwagen zu teuer, und die Manometer wären wegen des hier recht engen Raumes Beschädigungen ausgesetzt. Es sind ferner kleine Einfachmanometer bekannt, die der Fahrer nach Abschrauben der Ventilkappen einzeln aufstecken kann und in dieser Weise den Luftdruck jedes einzelnen Reifens prüfen. Da diese Prozedur jedoch umständlich und zeitraubend ist, werden solche Aufsteckmanomete»- nur von wenigen Kraftfahrern benutzt.

Angesichts der Bedeutung der Luftdruckkontrolle in bezug auf Verkehrssicherheit und Reifenverschleiß erscheint es dringend notwendig, eine ständige Kontrolleinrichtung zu schaffen, mittels welcher der Fahrer sich jederzeit mit einem Blick - also ohne irgendwelche Geräte irgendwo anbringen und wieder abnehmen zu müssen - über den Stand des jeweiligen Reifendrucks informieren kann, wobei diese Information zweckmäßigerweise auf die einfache Feststellung "gut", "zuviel" oder "zuwenig" beschränkt sein kann. Die Erfindung hat zum Ziel, eine solche einfache Kontrolleinrichtung su gestalten. Dieses Erfindungsziel wird dadurch erreicht, daß die auf einen handelsüblichen Ventilnippel aufschraubbare Ventilkappe zumindest

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teilweise aus glasklarem transparentem Kunststoff besteht und einen zylindrischen Raum aufweist, in welchem ein schwarzer oder farbiger Trennkörper längsaxial verschiebbar und/oder dehnbar angeordnet ist und den Zylinderraum in einen äußeren, luftdicht abgeschlossenen Raumteil und einen inneren, über mindestens einen engen Luftkanal ständig mit dem Reifeninnenraum verbundenen Raumteil aufteilt, wobei die jeweilige Lage des verschieblichenoder dehnbaren Trennkörpers eine Funktion des Reifendrucks darstellt, indem der Trennkörper vom Luftdruck des Reifens gegen die in dem äußeren Raumteil hermetisch eingeschlossene und somit als pneumatische Feder wirkende Luft herangedrückt wird. Der Trennkörper ist vorzugsweise als ein im Zylinderraum längsaxial verschiebbarer Anzeigekolben gestaltet und ist gegen den äußeren Raumteil hin mit einer Ausnehmung versehen, in welche ein am Oberteil der Ventilkappe ausgebildeter Stoppstift hineinragt. In dem äußeren, hermetisch abgeschlossenen Raumteil kann ein Luftunterdruck herrschen, wobei eine den Anzeigekolben belastende Rückholfeder auf den Kolben einwirkt.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung dient als Trennkörper eine am Zylindermantel des inneren Teils des Zylinderraumes rundum luftdicht befestigte schv.'arze oder farbige Membrane. Um die eingeschlossene Luft aufzufangen, wenn iie Membrane vom Reifendruck voll aufgebläht ist, kann die Ventilkappe mindestens eine Luftkaverne enthalten, die in den äusseren Teil des Zylinderraumes einmündet. Außer der hier beschriebene Membrane kann in dem äußeren Raumteil eine weitere, am Oberteil des Zylindermantels rundum luftdicht befestigte Membrane angeordnet sein, welche auf der inneren Membrane aufliegt. Um die den optimalen Luftdruck anzeigende mittlere Stellung der Trennkörper zu verdeutlichen, kann man am Umfang der Ventilkappe entsprechende Markierungen vorsehen. Vorzugsweise ist ein Teilstück der Ventilkappe glasklar

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transparent, während der Rest undurchsichtig gestaltet ist, wobei die Abgrenzung zwischen dem transparenten und dem undurchsichtigen Teil als Markierung für die Druckanzeige dient. In einer besonders bevorzugten Auüführungeform weist die Ventilkappe unmittelbar über dem oberen Gewindegang der Verschraubung eine vorbereitete Abbruchrille auf.

Anhand der Zeichnungen wird in der FcI.je ein Aucfühtungsbeispiel dargestellt und erläutert. Es zeigen :

Figur 1 einen Ventileinsatz mit Ventilnippel, auf welchen eine erfindungsgemäße Ventilkappe mit vertikalem Anzeigezylinder und Anzeigekolben aufgeschraubt ist, in einer Seitenansicht und teilweise im Schnitt,

Figur 2 eine erfindungsgemäße Ventilkappe mit querliegender Anzeigezylinderbohrung, Anzeigekolben und Rückholfeder, in einer Seitenansicht und im Schnitt,

Figur 3 eine Ventilkappe wie auf Fig. 1, jedoch mit Anzeigemembrane statt Anzeigekolben,

Figur 4 einen Schnitt X-X durch die Ventilkappe Fig. 3, verschiedene Kavernenformen zeigend,

Figur 5 eine Ventilkappe wie Fig. 3, jedoch mit zwei gegeneinander ausgerichteten Membranen, in einer Seitenansicht und im Schnitt,

Figur 6 den Schnitt Fig. 5, jedoch mit einem düsenförmigen Anzeigeraum,

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Figur 7 die Ventilkap-e Fig. 1 in einer Gesamtansicht, mit transparenten Anzeigeraum,

Figur 8 die Ventilkappe Fig. 7 mit einer anderen Gestaltung der Anzeige

und

Figur 9 die Ventilkappe Fig. 3 in einer Gasamtansicht, mit transparentem Anzeigeteil.

Der handelsübliche Ventileinsatz 1 ist mit der ringförmigen Sicke 2 in der Felge (nicht gezeichnet) eingeklemmt. Er besteht aus einem im Wesentlichen konischen Gummikörper mit einer längsaxialen Bohrung, in welcher das Ventil 3 mit Ventilnippel 4 angeordnet ist. Der Ventilnippel 4 weist ein Gewinde 5 für die Ventilkappe 6 auf. An dem mittleren Teil der Ventilkappe 6 ist längsaxial ein Auflagestift 7 ausgebildet, welcher auf der Ventilnadel 8 aufliegt und diese bei aufgeschraubter Ventilkappe ständig in der Offenstellung hält. In dem äußeren Teil der Ventilkappe 6 befindet sich eine Zylinderbohrung 9 mit einem längsaxial verschieblichen Anzeigekolben 10, dessen Kolbenenden je eine becherförmige Ausnehmung 11,12 besitzen.Die ventilseitige Ausnehmung 12 bildet zugleich einen ventilseitigen Luftraum 12, der über einen engen Luftkanal 13 mit dem Luftraum 14 des Ventils 3 verbunden ist. In die ventilferne Ausnehmung 11 des Anzeigekolbens 10 ragt ein Stoppstift 15 hinein und begrenzt die Bewegung des Anzeigekolbens nach außen hin. Ein entsprechender Stützstift 16 fängt den Anzeigekolben in dessen ventilnächster Stellung auf. Der Luftraum 17 zwischen dem Anzeigekolben 10 und dem ventilfernen Ende der Ventilkappe 6 ist hermetisch eingeschlossen.

Diese Kontrolleinrichtung wirkt wie folgt : im Luftraum 14 des Ventils 3 herrscht derselbe Luftdruck wie im Reifen. Dieser

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Lufteruck verpflanzt sich durch den Kanal 13 in den Raum 12 und drückt den Anzeigekolben 10 nach oben. Da der ventilferne' Luftraum 17 hermetisch abgeschlossen ist, wird die hier eingeschlossene Luft zusammengedrückt und wirkt wie eine pneuriatische Feder, welche die Kclbenb.ewegung umsomehr hemmt, je weiter nach oben der Anzeigekolben verschoben wird. Die Verschiebung des Anzeigekolbens 10 ist somit eine Funktion des Reifendrucks. Um diese Funktion sichtbar und meßbar zu machen, ist die Ventilkappe 6 zumindest an ihrem Oberteil aus glasklarem Kunststoff gefertigt, während der Anzeigekoiben schwarz oder farbig erscheint. Die dem vorgeschriebenen Luftdruck entsprechende Position des Anzeigekolbens 10 ist durch einen Strich oder eine Sicke 18 am Umfang der Ventilkappe markiert. Der Fahrer braucht nur die Ventilkappen 6 zu betrachten, um sofort und ohne weitere Überlegung festzustellen, ob seine Reifen den vorgeschriebenen Luftdruck aufweisen.

Diese Anzeige kann in verschiedener Weise optisch erfolgen. Anstelle eines Markierungsstrichs 18 kann man die Ventilkappe bis zu dieser Höhe undurchsichtig und von da an glasklartransparent gestalten, während der Anzeigekolben 10 an seinem oberen Teil grün und an dem unteren Teil rot gefärbt ist. Wenn der Fahrer den Anzeigekolben nicht sieht, weiß er, daß der Luftdruck zu niedrig ist. Sieht er den grünen Kolbenteil, ist der Luftdruck in Ordnung, kommt aber der rote Kolbenteil zum Vorschein, ist der Druck zu hoch. Solche Anzeigeformen sind auf Figuren 7 und 8 dargestellt.

Um zu vermeiden, daß der Ventilkappe 6 durch äußere Einwirkung (Steinschlag, Unfall u.s.w.) so verformt werden könnte, daß das Ventil auch nach der Beschädigung geöffnet bliebe (indem der Aufiagestift 7 auch nach Verletzung der Ventilkappe die Ventilnadel 8 in die Offenstellung festhält), ist die Ventilkappe etwa in der Hcne der Oberkante des Gewindes 5 mit einer rundum verlaufenden Abbruchsicke 19 versehen, an welcher der

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Oberteil der Ventilkappe mitsamt Auflagestift 7 sofort abbricht, wenn entsprechende Stoßkräfte an der Ventilkappe angreifen.

Der hier beschriebene Erfindungsgedanke kann auch in anderen Ausführungsformen verwirklicht werden. Fig. 2 ze^gt eine Ventilkappe 5 mit einer querliegenden Zylinderbohrung 91, in welcher ein Anzeigekolben 101 längsaxial verschieblich angeordnet ist. Die Verbindung zwischen dem Zylinderraum 121 und dem Ventilluftraum 141 erfolgt über einen Luftkanal 131. Der Anzeigekolben 101 ist von einer Druckfeder 20 belastet, die als Rückholfeder auf den Kolben einwirkt; diese Maßnahme ist insbesondere geboten, wenn der Zylinderraum 171 mit Unterdruck versehe:: ist. Auch die Einrichtung Fig. 1 kann mit einer solchen Rückholfeder ausgerüstet sein (nicht gezeichnet).

Eine weitere Ausführungsform ist auf Fig. 3 dargestellt. Hier ist der Anzeigekolben durch eine becherförmige Membrane 21

rsetzt, die den Zylinderraum 9 in einen äußeren Raumteil 17 und einen inneren Raumteil 12 aufteilt. In den Wänden des äußeren Raamteils 17 ist mindestens eine Kaverne 22 ausgebildet, in welcher die bei der Aufblähung der Membrane zusammengedrückte, hermetisch eingeschlossene Luft sammeln kann. Ausser am Oberteil der Ventilkappe können weitere Kavernen 221, 222,223 in den Seitenwänden angeordnet sein, vgl. den Schnitt Fig. 4.

Die durch den Luftkanal 13 in den inneren Raumteil 12 - also in den Raum der becherförmigen Membrane 21 - eindringende Reifendruckluft bläht die Membrane auf, vgl. die gestrichelte Linie 21' auf Fig. 3. Die jeweilige Ausdehnung der Membrane zeigt den rtand des Reifendrucks an. Da der Oberteil der Ventilkappe aus glasklar-transparentem Kunststoff gefertigt und die Membrane farbig oder schwarz ist, kann der Fahrer die Ausdehnung der Membrane im Verhältnis zu einer Markierung 18 oder zu der Oberkante des nicht-transparenten Kappenteils 23 (Fig. 9) ablesen.

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Fig. 5 zeigt die Anordnung von zwei aufeinander anliegenden becherförmigen Membranen 21,24, v.'obei die Membrane 21 den inneren Luftraum des Anzeigezylinders darstellt, während die Membrane 24 die Luft des äußeren Luftraums hermetisch dicht umschließt. Die gemeinsame Anlagefläche 25, an welcher die beiden Membrane 21,24 aufeinander anliegen, bildet hier die Anzeige des Reifendrucks. Auf Fig. ^ ist ein düsenförmiger Anzeigeraum dargestellt, der den Vorteil bietet, den Anzeigeweg der doppelten Anlagefläche 25 um die Uormalstellung herum langer zu gestalten. Die doppelte Anlagefläche 25 kann dadurch scharf erkennbar gemacht werden, daß die beiden Membrane 21, 25 verschiedene Farben aufweisen.

Auch sonst kann die Schnellanzeige des Reifendrucks in verschiedener Weise sichtbar gemacht werden. Fig. 7 zeigt eine Anzeige im Sinne der Ausführungsform Fig. 1. Hier ist der Teil 26 der Ventilkappe 6 glasklar transparent, während der Rest der Ventilkappe aus nicht-transparentem Kunststoff besteht. Der Anzeigekolben 10 ist schwarz oder farbig und hebt sich in dem glasklaren Kappenteil 26 deutlich ab. Wenn die Oberkante des Anzeigekolbens den Anzeigestrich 18 erreicht, ist der Luftdruck vorschriftsmäßig.

Die Ventilkappe Fig. 8 ist mit einem kürzeren glasklar-transparenten Kappenteil ?6· ausgerüstet, während der Rest der Kappe nicht-transparent ist. Hier erfolgt die Anzeige, indem der schwarze oder farbige Anzeigekolben 10 über dem Rand des nicht-transparenten Kappenteils gerade sichtbar wird. In derselben Weise erkennt man die Anzeige auf Fig. 9, wo die Anzeigemembrane 21 (schwarz oder farbig) aus dem nicht-transparenten Teil der Ventilkappe emportaucht.

Diese Art der Anzeige kann noch weiter entwickelt und verfeinert werden. Der Anzeigekolben kann mehrere Farben aufweisen, z.B. oben grün, in der Mitte schwarz und unten rot. Wenn

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nur grün sichtbar ist, herrscht Überdruck im Reifen, während schwarz den vorschriftsmäßigen Druck und rot Unterdruck anzaigen. In ähnlicher Weise kann man eine differenzierte Anzeige gestalten, indem jeder Farbstreifen einer Druckdifferenz 0.1 b entspricht. Dieselbe Einrichtung kann sinngemäß auch an Membranen zur Verwendung kommen.

Schließlich kann man die Ventilkappe 6 mit einem weiteren Gewinde ausrüsten, über welches der transparente Oberteil 26 weiter von der Ventilbasis weg bzw. näher an sie heran geschraubt werden kann (nicht gezeichnet). In dieser an sich bekannten Weise kann die Anzeige für verschiedene Normaldrücke eingerichtet werden, wobei allerdings Feststellmittel (Sicherungssplinte o.dgl.) vorgesehen werden müssen, um ein Losrütteln während der Fahrt zu verhindern. Die in den Ausführungsbeispielen beschriebenen einfachen Ventilkappen 6, die nur für jeweils eine einzige oder höchstens zwei Normaldruckstufen eingerichtet sind, weisen demgegenüber freilich den grossen Vorteil der Einfachheit und Narrensicherheit auf. Es empfiehlt sich daher, die Ventilkappe in einer Reihe von Typen herzustellen, indem jeder Typus einem bestimmten Normalreifendruck ent3pricht, bei Personenkraftwagen z.B. von etwa 1.5 b an nit Stufen 0.1 oder 0.2 b bis 2.5 b. Bei Lastkraftwagen können diese Stufen entsprechend größer werden, beispielsweise je nach Größe und Art des Fahrzeugs 0.25 bis 0.5 b.

Die vorliegende Erfindung bringt einen wesentlichen technischen und wirtschaftlichen Fortschritt sowie einen großen Beitrag zur Verkehrssicherheit. Diese Vorteile werden mit einfachen technischen Mitteln erreicht, wie aus den Ausführungsbeispielen deutlich hervorgeht.

9 Ansprüche

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Claims (9)

• · • S - 10 - GP 286 S c h u t ζ a nsprüche

1. Ventilkappe mit ständiger Luftdruckanzeige, insbesondere
zur Verwendung an Ventilen von Fahrzeugreifen u.dgl.,

dadurch gekennzeichnet, daß die auf einen handelsüblichen Nippel (4) aufschraubbare Ventilkappe (6) zumindest teilweise aus transparentem glasklarem Material besteht und
einen vorzugsweise zylindrischen Raum (12,17,121,171) aufweist, in welchem ein schwarzer oder farbiger Trennkörper (10,xOl,21,24) längsaxial verschiebbar und/oder längsaxial dehnbar angeordnet ist und den Zylinderraum (12,17) in einen äußeren, luftdicht abgeschlossenen Raumteil (17) und einen inneren, über mindestens einen engen Luftkanal
(13,131) ständig mit dem Reifeninnenraum verbundenen
Raumteil (12) aufteilt.

2. Ventilkappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Trennkörper als ein im Zylinderrauir (12,17) längsaxial verschiebbarer zylindrischer Anzeigekolben (10,101) gestaltet ist.

3. Ventilkappe nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem äußeren, luftdicht abgeschlossenen Raumteil (17, 171) eine den Anzeigekolben (10,101) in Richtung nach dem Ventil (3) hin belastende Druckfeder (20) angeordnet ist.

4. Ventilkappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als ^! Trennkörper eine am inneren Raumteil (12) des Zylinderraumes (12,17) rundum luftdicht befestigte Membrane (21) dient.

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5. Ventilkappe nach Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkappe (6) an ihrer oberen Innenseite mindestens eine in den äußeren Raumteil (17) einmündende Kaverne (22) aufweist.

6. Ventilkappe nach Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem äußeren Raumteil (17, des Raumes (12,17) eine weitere, am Oberteil des Zylindermantels luftdicht befestigte Membrane (24) angeordnet ist, v/elche auf der inneren Membrane (21) aufliegt.

7. Ventilkappe nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Außenumfang der Ventilkappe (6) eine mit der Oberkante des Anzeigekolbens (10) in dessen Mittelstellung korrespondierende Sicke (18) eingearbeitet ist.

8. Ventilkappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teilstück (26) der Ventilkappe (6) glasklar-transparent gestaltet ist und otwa in derjenigen Höhe :·... den undurchsichtigen Teil angrenzt, die der Position des Trer.nkörpers '10, 101, 21,24) bei dem vorgeschriebenen Reifendruck entspricht.

9. Ventilkappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkapp- (δ) unmittelbar über dem oberen Gewindegang der Verschraubung (5) mindestens eine vorbereitete Abbruchrille (19) aufweist.

Für den Anmelder:

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Patentanwalt

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