WO1994018017A1 - Valve cap with a system for generating a pressure indication signal for a motor vehicle tyre equipped with a valve - Google Patents

Valve cap with a system for generating a pressure indication signal for a motor vehicle tyre equipped with a valve Download PDF

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WO1994018017A1
WO1994018017A1 PCT/EP1994/000340 EP9400340W WO9418017A1 WO 1994018017 A1 WO1994018017 A1 WO 1994018017A1 EP 9400340 W EP9400340 W EP 9400340W WO 9418017 A1 WO9418017 A1 WO 9418017A1
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valve cap
valve
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Rainer Achterholt
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Alpha-Beta Electronics Ag
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C23/00—Devices for measuring, signalling, controlling, or distributing tyre pressure or temperature, specially adapted for mounting on vehicles; Arrangement of tyre inflating devices on vehicles, e.g. of pumps or of tanks; Tyre cooling arrangements
    • B60C23/02—Signalling devices actuated by tyre pressure
    • B60C23/04—Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre
    • B60C23/0408—Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre transmitting the signals by non-mechanical means from the wheel or tyre to a vehicle body mounted receiver
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60C23/02—Signalling devices actuated by tyre pressure
    • B60C23/04—Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre
    • B60C23/0491—Constructional details of means for attaching the control device
    • B60C23/0496—Valve stem attachments positioned outside of the tyre chamber

Definitions

  • Valve cap with a device for generating a pressure indication signal for one with a valve
  • the invention relates to a valve cap with a device for generating a pressure display signal for a vehicle tire equipped with a valve.
  • Compressed air tires of cars, trucks and buses are particularly suitable as such vehicle tires.
  • the invention relates to a valve cap with a device for generating a pressure display signal (signal generating device) for a vehicle tire equipped with a valve, which has:
  • a housing which can be screwed onto a valve tube of the valve (tire valve) and in which the signal generating device is accommodated
  • a valve cap of this type is known from German Patent No. 39 30 480. The one described there
  • Signal generating device has a reference pressure chamber which can be subjected to a target tire pressure during the screwing-on process with the tire valve open and which is then closed pressure-tight.
  • the reference pressure chamber is partially delimited by a deflectable membrane which carries a movable switching element of a pneumatic-mechanical pressure switch. If the switch contact of this pressure switch is closed, a transmitter is activated which emits a pressure display signal.
  • the sensitivity of such a pneumatic-mechanical pressure switch is not particularly high, because the deflection of a membrane requires significant pressure differences; As a rule, a sensitivity of less than 0.3 or 0.4 bar cannot be achieved. If there is a membrane made of thin plastic or rubber material, there is still a risk of gradual gas diffusion through this membrane, so that the set pressure set in the reference pressure chamber can change. Furthermore, the functions a) pressure-tight seal between the valve cap housing and the valve tube, b) opening of the valve device and loading of the reference pressure chamber with the tire pressure, and c) pressure-tight closing of the reference pressure chamber during the screwing-on process with fewer valve cap turns. There is only a short adjustment path of a few millimeters available, and high demands are made on the components required for this.
  • the object of the present invention is to provide a valve cap of the type mentioned, the signal generating device detects the tire pressure with the aid of a miniaturized absolute pressure sensor, which generates an electrical pressure signal, but the known difficulties in terms of reproducibility and electronic effort are considerably reduced .
  • a valve cap with a signal generating device is to be provided, which is of simple and robust construction, detects the tire pressure with an accuracy of at least 0.1 bar and which has only minimal power consumption even when used for several years.
  • a valve cap of this type is to be provided, which additionally has a pressure signal display device which can optionally be queried.
  • a pressure display signal for a vehicle tire equipped with a valve - With a screwable on a valve tube of the valve (tire valve) housing in which the signal generating device is housed, and
  • Valve cap on the valve tube opens the tire valve
  • the signal generating device comprises: a) an absolute pressure sensor which can be acted upon by the tire pressure and which generates an electrical pressure signal corresponding to the tire pressure;
  • the tire pressure is recorded using a miniaturized absolute pressure sensor.
  • This is a modified semiconductor component, preferably based on Si, on which the required transducer structure has additionally been generated micromechanically.
  • An exemplary solid-state absolute pressure sensor that follows
  • Type of a chip is built, contains a hermetically sealed vacuum reference space, which is partially delimited by a flexible membrane or bridge, which has a transducer system.
  • the converter system can be a piezoresistive converter, the resistance elements of which are connected in the manner of a Wheatstone bridge.
  • the converter system can be part of a capacitive bridge circuit which is provided, for example, with four capacitors.
  • the micromechanically generated transducer structure can be monolithically linked to other circuit functions, for example to stabilize the input voltage and generate a reference voltage, to compensate for temperature effects, to set the zero point, the sensitivity and the measuring range.
  • the absolute pressure sensor can be implemented together with other components (microprocessor, temperature sensor, acceleration sensor, circuit components) on a chip, which in turn can be attached to a glass or ceramic substrate.
  • Solid-state absolute pressure sensors of this type with a piezo-resistive transducer system are available, for example, for pressure measurements in the range from 0 to 3.5 bar or from 0 to 7.0 bar or from 0 to 14 bar gauge pressure and are in a temperature range of -40 ° C. can be used up to + 125 ° C. In the pressure range of about 1 to 7 bar gauge pressure, which is of particular interest here, at least a measuring accuracy of 0.1 bar is achieved.
  • the output signal is typically a voltage whose value is a few volts.
  • the current consumption required for operation can be approximately 1 mA, for example.
  • a particularly high sensitivity (in the order of 10 mbar), high linearity and low temperature sensitivity can be achieved with converter systems with a capacitive bridge circuit.
  • An essential aspect of the present invention is to assign such an absolute pressure sensor an electronic memory in which a selected electrical pressure signal generated by the absolute pressure sensor can be permanently stored.
  • the sensor typically generates a voltage as the output signal.
  • This analog signal is preferably fed to an A / D converter in order to obtain a digitized pressure signal.
  • the digitized pressure signal which reproduces the detected pressure value, for example in the form of an 8-bit word or in the form of a 16-bit word, is permanently stored in the electronic memory.
  • a comparatively low capacity is required for the electronic memory because only one or more bit words have to be stored. It is important that the electronic memory can store the supplied bit words permanently and reliably with minimal power consumption.
  • a RAM with a continuous current requirement of less than 1 ⁇ A or an EEPROM can be considered as electronic memory with a minimal current requirement.
  • a RAM random excess memory or a random access memory
  • RAM is commercially available, for example, which at a voltage of approximately 1.5 V only has a continuous current requirement of fractions of a micromapere. If such a RAM is buffered, for example, by a battery with a capacity of approximately 10 mA / h, an operating life of several years can be obtained.
  • An EEPROM electrically erasable programmable read only memory, or an electrically programmable and changeable read-only memory) saves the recorded data even after switching off the operating voltage.
  • the required voltage is applied to the "programming" input, and then the information (states) present at the various data inputs is transferred to the memory at the point to which the address points. Reading is done by creating the address and activating the read line. New information can be introduced and saved by electrical overwriting or rewriting.
  • EEPROMs and modified systems of this type are commercially available.
  • Absolute pressure sensor and an electronic memory for an electrical pressure signal an electronic equivalent to the reference pressure chamber is created in conventional tire pressure detection and display systems.
  • This "electronic equivalent" provides a number of advantages.
  • the accuracy of the target tire pressure value is at least 0.1 bar.
  • the “electronic equivalent” has no adjustable components that can be influenced by the acceleration forces on the rotating wheel.
  • the target tire pressure value stored in digitized form as a bit word can be stored for practically any length of time without a change or falsification occurring.
  • the stored pressure value is easily and quickly available for further processing in a microprocessor, in particular for a comparison with a new pressure value which corresponds to the current tire pressure.
  • a comparison signal is generated which is set in relation to a predetermined threshold value.
  • the sensitivity of the system and thus the triggering of a signal can be set with the aid of the distance and / or the threshold value.
  • the preferably digitized pressure value is only stored as a reference variable in order to be available for comparison purposes.
  • the absolute size of this stored value is of no great importance, as long as it is ensured that the pressure value to be used for comparison is generated and available under the same general conditions.
  • the comparatively complex calibration and calibration measures required for the correct and reproducible reproduction of absolute pressure values are therefore not necessary within the scope of the invention.
  • the absolute pressure sensor generates i.a. a selected electrical pressure signal which is stored in the electronic memory and which is available by means of electronic signal processing like a reference pressure.
  • the selected pressure signal must be generated if in
  • Vehicle tires have the intended target tire pressure and the valve cap has been screwed onto the tire valve in a pressure-tight manner.
  • the predetermined tire pressure which corresponds to the pressure readable on the pressure gauge of a service station.
  • the valve cap according to the invention has a starter which activates the signal generating device in order to detect the tire pressure which is then prevailing and as save the selected electrical pressure value in the electronic memory.
  • a starter is preferably provided which causes the formation and storage of the selected electrical pressure signal always after the valve cap has been screwed onto the valve tube of the tire valve.
  • a piezoelectric element can be attached to the valve cap housing, the actuation of which generates a voltage surge which activates the microprocessor. This piezoelectric element can be operated by the user in a targeted manner, or can be operated automatically by the valve tube when the valve cap is screwed onto the tire valve.
  • this starter can have a switch contact (pressure switch), which is closed during the screwing-on process using the valve tube of the tire valve.
  • a switch contact can be actuated by deforming an elastically deformable housing section of the valve cap. Such deformation can be carried out by hand or with the aid of a suitable object (car key, ballpoint pen tip and the like).
  • such a starter can have a magnetic field sensor which detects a permanent magnet.
  • a permanent magnet can be located on an auxiliary device that is used to screw on the
  • Valve cap is used on the tire valve.
  • Such an auxiliary device can be designed in the manner of a socket wrench which is adapted to the outer circumference of the valve cap.
  • an anti-theft device can also be implemented, which only enables the valve cap to be unscrewed using the key.
  • the Magnetic field sensor detects the presence or distance of the
  • Permanent magnets For example, a reed contact, a Hall sensor or a magnetically controllable transistor can be considered as a magnetic field sensor.
  • a magnetically controllable transistor is preferably provided, which is small, robust and mechanically insensitive. With the aid of a corresponding circuit having a delay element, it can be achieved that the tire pressure is only recorded after a short, predetermined period of time has passed after the valve device was opened. In this way it can be ensured that the target tire pressure which is established after pressure equalization in the tire and in the valve is actually determined, without being falsified by any flow processes and the like in the valve.
  • the electrical pressure signal generated in this way corresponding to a predetermined tire pressure, serves as a "selected pressure signal" and is stored in the electronic memory.
  • This selected pressure signal primarily serves as a reference signal when comparing with new pressure signals generated later, which then correspond to the current tire pressure.
  • a pressure value adapted to the system is contained in the electronic memory and / or in the microprocessor, which corresponds to the typical tire pressure of the vehicle tire provided, for example in the order of about 1.0 to 2.5 in the case of car tires bar or in the case of truck tires in an order of magnitude of about 3 to 7 bar overpressure.
  • the selected pressure signal is then compared with the pressure value specified a priori in order to detect gross errors when filling the tire, for example if a significantly lower cold inflation pressure is set.
  • the microprocessor emits a corresponding signal and an indication of the incorrect filling pressure can be displayed on the dashboard of the vehicle.
  • the electrical pressure signal generated by the absolute pressure sensor will initially be in the form of an analog signal. It is preferably provided that this analog signal is digitized and the digital signal obtained, for example an 8-bit word or a
  • 16-bit word is saved or used for signal comparison.
  • the analog / digital converters required for digitization are simple and inexpensive and can be integrated on the chip as an additional electronic component.
  • the electronic memory is preferably designed as a digital memory.
  • Digital memories of this type are comparatively simple and are commercially available.
  • the signal generating device has at least one temperature sensor designed as a semiconductor component.
  • the temperature sensor should preferably have at least a measuring range of approximately -40 ° C. to + 150 ° C.
  • the temperature of the pressure medium in the tire is detected with the aid of the temperature sensor.
  • temperature-related deviations of the recorded tire pressure from the standard conditions can be compensated for.
  • an alarm can be triggered when a threshold temperature is exceeded, which is particularly important in truck use.
  • the absolute pressure sensor and the electronic memory are controlled / activated by a microprocessor, which also carries out the signal processing of the electrical pressure signals.
  • the microprocessor has an arithmetic unit that - compares a newly generated electrical pressure signal with the selected stored pressure signal and generates a comparison signal;
  • the microprocessor is preferably deactivated as a rule and is only activated specifically for short moments. After the required functions have been activated and executed, the microprocessor is automatically deactivated again. This mode of operation significantly reduces electricity consumption. Activation of the microprocessor can be carried out periodically or optionally to query a pressure display by the user.
  • a clock generator is preferably provided for the periodic activation, with the aid of which a system clock for the periodic activation of the measuring system is generated.
  • the clock generator consumes less than 30 nano amps of current. With the help of the clock generator, it is possible to put the microprocessor and the sensors controlled by it only into operation periodically. In the idle state, the microprocessor can be switched off completely and then does not consume any energy.
  • the pulse of the clock generator can switch the microprocessor to the operating voltage every 4 seconds. This starts the system and the various sensors record the respective conditions, such as tire pressure, Be acceleration and temperature.
  • the electrical signals formed are fed to the microprocessor, where they are processed and compared with the stored values.
  • a protocol is sent if the specified distances from the specified threshold values are exceeded or undershot.
  • the protocol can provide various alarm signals, for example an indication of a low tire inflation pressure, an "immediate warning" if a predetermined leak rate is exceeded or a "gentle warning” if only a moderate leak rate of the order of about 0.1 bar / Month occurs.
  • alarm signals can consist of different signal frequencies that are generated by the microprocessor and emitted by the transmitting antenna of a transmitter of the signal generating device. Good results have been achieved with a radiation power of the transmission antenna of approximately 6 mW.
  • Each "active valve cap” or its transmitter is assigned a stationary receiver on the vehicle chassis adjacent to the vehicle wheel.
  • the system only needs a few milliseconds for the routine query of the measured values and signal processing with the result that a protocol does not have to be sent. If the system also sends out a protocol, the system must be activated for a few 10 milliseconds. The microprocessor then switches itself off again and the system waits for the next initialization.
  • an acceleration sensor it is possible with the aid of an acceleration sensor to set this initialization, which takes place every 4 seconds, only when the vehicle is at least moving at walking speed. If the vehicle is at rest, the periodic interrogation of the sensors can be completely omitted or can only be carried out at much larger intervals.
  • the acceleration sensor can be used to switch between slow travel (for example City traffic or stop-and-go traffic) and fast driving (e.g. motorway driving) can be distinguished.
  • the absolute pressure sensor and / or the microprocessor can be activated at larger (for example every 30 to 60 see) or in smaller (for example every 2 to 3 see) time intervals.
  • Such an acceleration sensor is basically constructed in a similar way to the absolute pressure sensor explained at the outset, and has a membrane that is stressed under the action of acceleration values.
  • the membrane forms components of or is connected to resistance elements or capacitors, the electrical properties of which are changed in accordance with the acceleration values that occur.
  • the acceleration sensor generates an electrical output signal that is a measure of the acceleration values that occur. Acceleration values in the vertical direction of up to about 25 g can occur on the vehicle wheel of a car due to road bumps; At a vehicle speed of 250 km / h, centrifugal acceleration of up to 830 g can occur on the vehicle wheel. The acceleration sensor must withstand such acceleration values.
  • acceleration sensor can be formed on a common chip together with the other components (for example absolute pressure sensor, memory, A / D converter, microprocessor).
  • the periodic pressure query is preferably only activated with the aid of the acceleration sensor if the vehicle is moved at least at walking speed (5 km / h).
  • a second absolute pressure sensor instead of an acceleration sensor, which detects the small, periodic pressure surges that typically occur on a rotating vehicle wheel.
  • a second absolute pressure sensor it was possible to differentiate between vehicle standstill and moving vehicle in order to activate the microprocessor and the sensors controlled by it only when the vehicle is driving.
  • a very energy-saving mode of operation can be realized.
  • This energy-saving mode of operation of the entire system increases the life of the power source considerably.
  • a lithium battery can be used as the current source, which has a capacity of approximately 40 mAh and supplies a voltage of 3 V.
  • Such a battery can be designed as a button cell.
  • Voltage monitoring can be provided for such a battery.
  • the capacity of the battery can be checked cyclically and an alarm signal can be sent if the values are reduced. This makes it possible for a long time Before the system fails due to insufficient battery capacity, an appropriate warning signal is generated in order to take countermeasures.
  • a valve cap according to the invention whose signal generating device has the components listed above, can - at least on the moving vehicle - continuously monitor the tire pressure in a vehicle tire equipped with this valve cap. If the current tire pressure drops compared to a predetermined tire pressure that corresponds to the stored, selected pressure signal, an alarm signal is generated.
  • Various alarm signals can be generated, for example in the event of a sudden decrease in pressure or in the event of a gradual decrease in pressure or in the event of overheating or incorrect filling pressure and the like.
  • Each of these alarm signals can consist of different signal frequencies.
  • the signal frequencies are transmitted telemetrically to a receiver using a transmitter.
  • the signals received by the receiver are processed and used to display the tire condition on the dashboard of the vehicle.
  • the signal generating device provided for this embodiment of a valve cap is additionally equipped with a transmitter and a battery.
  • This comparatively complex embodiment of a valve cap is preferably used to equip truck tires including twin and
  • valve cap In a further embodiment of a valve cap according to the invention, its microprocessor is - after the first
  • the microprocessor can optionally be activated by mechanical action on the valve cap or without contact.
  • a pressure switch can be operated or a piezo-electric element can be operated.
  • the pressure switch or element can be located under a flexible hermetically sealed sheath or membrane, which can be made of plastic or metal. The operation can be carried out by hand or with the aid of an object such as a ballpoint pen tip or the like.
  • the approach of a permanent magnet can be provided, which is detected by a magnetic field sensor of the signal generating device.
  • This magnet can be located, for example, on the key already mentioned, which is intended for screwing the valve cap onto a tire valve.
  • the microprocessor After such an optional activation of the microprocessor, it will activate the absolute pressure sensor in order to record the current tire pressure.
  • the electrical pressure signal thus newly formed is compared with the selected stored pressure signal.
  • the comparison signal formed is related to a threshold value in order to only trigger an alarm signal when a predetermined pressure drop has been exceeded.
  • the alarm signal generated when the pressure drop is sufficiently large can be displayed directly by the valve cap or transmitted wirelessly to an external display device.
  • the display device on the valve cap is preferably an optical display device, the one or more can have differently colored glow lamps.
  • the meaning of "tire pressure in order" can be expressed by lighting up a green glow lamp.
  • the lighting of a red glow lamp indicates a significant drop in pressure.
  • These lamps can be protected under a transparent, hermetically sealed cover.
  • Such an electrical display of the tire condition which is carried out on request, brings a considerable advance over the known mechanical display systems on valve caps, because in the latter the differences between the yes and no statements could often only be slight due to the small dimensions.
  • This embodiment of a valve cap according to the invention has an electrically actuatable display device which delivers an optically perceptible pressure display signal.
  • This valve cap is also provided with a power source, preferably a battery.
  • the contact-free activation of the microprocessor can be carried out with the aid of an activation device that can be handled independently of the valve cap, wherein an approach of the activation device to the valve cap and / or actuation of the activation device brings about activation of the microprocessor.
  • This activation device can be a handpiece, a remote control element or the like, which has at least one component by means of which a magnetic, inductive, capacitive and / or telemetric coupling can take place with the signal generating device within the valve cap. For example, such a coupling can take place via a monofunctional or bi-functional transponder.
  • a display device can be provided on this activation device, on which the pressure display signal that is decoupled from the valve cap and transmitted wirelessly can be displayed.
  • the above-mentioned components and sensors of the signal generating device within the valve cap can be integrated in a single module, for example in ASIC technology.
  • the resulting ASIC component, the battery and the optional transmission antenna are combined in an encapsulated module.
  • the module is fastened inside the valve cap housing. There the sensors are in contact with the pressure medium in the tire to be overgrown after the valve cap has been screwed onto the valve tube and the tire valve has been opened.
  • the present invention aims to improve and develop the from the German patent
  • No. 39 30 480 known valve cap which has a signal generating device for generating a pressure indication signal.
  • a signal generating device for generating a pressure indication signal.
  • the valve cap 1 shown in the drawing is intended for the tire valve on a pneumatic vehicle tire and is provided with a display device which displays the current pressure state after being queried.
  • the valve cap has a housing 2 which is closed on one side and has a cylindrical peripheral wall 3 which merges in steps into an integrally molded sleeve section 4, on the inner circumference of which an internal thread 5 is formed.
  • This sleeve section 4 forms the open end of the valve cap 1, which can be screwed onto a tire valve, of which only a section of a valve tube 6 and a valve tappet 7 are shown in the present case.
  • the valve tube 6 is provided with an adapted external thread.
  • the valve lifter 7 is part of a conventional valve insert (cf.
  • the tire valve can be opened by depressing the valve tappet 7 against the bias of the spring.
  • a cap 8 made of transparent, flexible plastic is attached hermetically to the cylindrical peripheral wall 3.
  • This cap 8 is so flexible that it can be at least moderately pressed in with a finger or with a conventional object (car key) in order to actuate a pressure switch.
  • a pressure plate 10 is fastened to the gradation between the peripheral wall 3 and the sleeve section 4, from which an actuating member 12, which is approximately aligned with the longitudinal axis of the valve cap, projects in one piece.
  • an actuating member 12 On the valve lifter and presses it down, so that pressure medium can then flow from the open tire valve into the interior of the valve cap.
  • a through hole 14 offset from the longitudinal center axis, through which the pressure medium acts on the interior in the valve cap housing 2.
  • a cylindrical sleeve 15 is integrally formed on the pressure plate 10, the inner circumference of which is stepped.
  • the module of a signal generating device 20 is inserted into the cavity created in this way.
  • the components of the signal generating device 20 are only indicated schematically. These components include a circuit board 21 with a chip 22 which, as integrated components, has an absolute pressure sensor 23, an A / D converter 24, an electronic memory 25 and a microprocessor 26. Furthermore, there is a pressure switch 27 on the circuit board, to which a displaceably guided plunger 28 belongs, which can be adjusted by depressing the dome of the cap 8.
  • a battery 29 is arranged adjacent to the circuit board 21, for example a lithium battery, which is designed for a capacity of approximately 40 mAh. Below the transparent cap 8 there are two glow lamps, for example a green glow lamp 31 and a red glow lamp 32. These glow lamps are controlled via circuit elements of the microphone processor 26.
  • the sockets of the glow lamps and the other components are cast in synthetic resin and form a module 33, which has a projection on its outer circumference, which - as shown - can be snapped into a circumferential groove on the inner circumference of the sleeve 15.
  • Alternatively, other measures for fastening the module 33 to the sleeve 15 are also possible, for example fastening using screw bolts (not shown) or other fastening means.
  • this module has a diameter of approximately 20 mm and an axial length of approximately 10 to 12 mm in the valve cap housing.
  • the weight is only about 10 g, so that the additional attachment of this signal generating device creates a valve cap, the light weight of which does not produce any significant imbalance on the tire.
  • the elastic dome 8 can be depressed. This actuates a pressure switch 27, which activates a starter in order to form and store the selected, electrical pressure signal. If the pressure switch is operated again after a short period of time, the current tire pressure is recorded again and compared with the stored pressure value. Since there is no difference, the green lamp lights up ("tire pressure OK"). This also serves as an indication of the functionality of the system. The vehicle driver can now carry out a tire pressure check at any time and press the elastic cap 8 down again. If there is a larger difference between the current tire pressure and the stored pressure value the red lamp lights up ("dangerous pressure deviation"). The driver can then check the tire pressure and set it again correctly.

Abstract

A cap (1) for the valve of a motor vehicle tyre has a system (20) for generating a pressure indication signal. Said signal generation system comprises: (a) an absolute-pressure sensor (23), which can be actuated by the tyre pressure and produces an electric signal corresponding to the tyre pressure; (b) an electronic memory (25), in which a selected electrical pressure signal or a signal derived therefrom can be permanently stored; (c) a microprocessor (26) with an arithmetical unit which compares a newly-generated electrical pressure signal with the selected pressure signal stored, produces a comparison signal, determines the ratio of the comparison signal to a preset threshold value, and triggers the generation of the pressure indication signal if a preset deviation between the threshold value and the comparison signal is exceeded or not achieved; (d) a starter (27) which, when operated, triggers the generation and storage of the selected electric pressure signal.

Description

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Ventilkappe mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines Druckanzeigesignals für einen mit einem Ventil Valve cap with a device for generating a pressure indication signal for one with a valve
ausgerüsteten Fahrzeugreifen  equipped vehicle tires
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Beschreibung: Description:
Die Erfindung betrifft eine Ventilkappe mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines Druckanzeigesignals für einen mit einem Ventil ausgerüsteten Fahrzeugreifen. Als solche Fahrzeugreifen kommen insbesondere die Druckluftreifen von PKW, LKW und Omnibussen in Betracht. The invention relates to a valve cap with a device for generating a pressure display signal for a vehicle tire equipped with a valve. Compressed air tires of cars, trucks and buses are particularly suitable as such vehicle tires.
Mehr im einzelnen betrifft die Erfindung eine Ventilkappe mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines Druckanzeigesignals (Signalerzeugungseinrichtung) für einen mit einem Ventil ausgerüsteten Fahrzeugreifen, die aufweist: More particularly, the invention relates to a valve cap with a device for generating a pressure display signal (signal generating device) for a vehicle tire equipped with a valve, which has:
- ein auf ein Ventilrohr des Ventils (Reifenventil) aufschraubbares Gehäuse, in dem die Signalerzeugungseinrichtung untergebracht ist, und  a housing which can be screwed onto a valve tube of the valve (tire valve) and in which the signal generating device is accommodated, and
- ein Betätigungsglied, das beim Aufschrauben der Ventilkappe auf das Ventilrohr das Reifenventil öffnet. Eine Ventilkappe dieser Art ist aus der Deutschen Patentschrift Nr. 39 30 480 bekannt. Die dort beschriebene  - An actuator that opens the tire valve when the valve cap is screwed onto the valve tube. A valve cap of this type is known from German Patent No. 39 30 480. The one described there
Signalerzeugungseinrichtung weist eine Referenzdruck-Kammer auf, die im Verlauf des AufSchraubvorganges bei geöffnetem Reifenventil mit einem Reifensolldruck beaufschlagbar ist und die daraufhin druckdicht verschlossen wird. Diese Signal generating device has a reference pressure chamber which can be subjected to a target tire pressure during the screwing-on process with the tire valve open and which is then closed pressure-tight. This
Referenzdruck-Kammer ist teilweise von einer auslenkbaren Membran begrenzt, die ein bewegliches Schaltglied eines pneumatisch-mechanischem Druckschalters trägt. Wird der Schaltkontakt dieses Druckschalters geschlossen, so wird ein Sender aktiviert, der ein Druckanzeigesignal aussendet. The reference pressure chamber is partially delimited by a deflectable membrane which carries a movable switching element of a pneumatic-mechanical pressure switch. If the switch contact of this pressure switch is closed, a transmitter is activated which emits a pressure display signal.
Typischerweise ist die Empfindlichkeit eines solchen pneumatisch-mechanischen Druckschalters nicht besonders groß, weil die Auslenkung einer Membran deutliche Druckunterschie- de voraussetzt; in der Regel kann eine Empfindlichkeit kleiner 0,3 oder 0,4 bar nicht erzielt werden. Sofern eine Membran aus dünnem Kunststoff- oder Gummimaterial vorliegt, besteht weiterhin die Gefahr einer allmählichen Gasdiffusion durch diese Membran hindurch, so daß sich der in der Referenzdruck-Kammer eingestellte Solldruck verändern kann. Weiterhin müssen die Funktionen a) druckdichte Abdichtung zwischen Ventilkappengehäuse und Ventilrohr, b) Öffnung der Ventileinrichtung und Beaufschlagung der Referenzdruck- Kammer mit dem Reifendruck, und c) druckdichtes Verschließen der Referenzdruck-Kammer beim AufSchraubvorgang mit Hilfe weniger Ventilkappenumdrehungen durchgeführt werden. Es steht nur ein kurzer Verstellweg von wenigen Millimetern zur Verfügung, und es werden hohe Anforderungen an die dazu erforderlichen Komponenten gestellt. Typically, the sensitivity of such a pneumatic-mechanical pressure switch is not particularly high, because the deflection of a membrane requires significant pressure differences; As a rule, a sensitivity of less than 0.3 or 0.4 bar cannot be achieved. If there is a membrane made of thin plastic or rubber material, there is still a risk of gradual gas diffusion through this membrane, so that the set pressure set in the reference pressure chamber can change. Furthermore, the functions a) pressure-tight seal between the valve cap housing and the valve tube, b) opening of the valve device and loading of the reference pressure chamber with the tire pressure, and c) pressure-tight closing of the reference pressure chamber during the screwing-on process with fewer valve cap turns. There is only a short adjustment path of a few millimeters available, and high demands are made on the components required for this.
In jüngerer Zeit sind miniaturisierte Absolutdruck-Sensoren entwickelt worden, die als Halbleiter-Bauelement ausgebildet sind und die einen piezo-resistiven Wandler oder ein Wandlersystem mit einer kapazitiven Brückenschaltung aufweisen. Derartige Absolutdruck-Sensoren erzeugen ein dem erfaßtenMore recently, miniaturized absolute pressure sensors have been developed which are designed as semiconductor components and which have a piezo-resistive transducer or a transducer system with a capacitive bridge circuit. Absolute pressure sensors of this type produce a sensed one
Druck entsprechendes elektrisches Ausgangssignal, das nach Verstärkung und Verarbeitung zur Modulation einer Trägerfrequenz verwendet werden kann. Solche Absolutdruck-Sensoren können kontinuierlich oder periodisch in Betrieb gehalten oder lediglich bei Vorliegen eines Abfragesignal in Betrieb gesetzt werden. Häufig bereitet die Reproduzierbarkeit der Absolut-Reifendruckmessung mit Hilfe solcher Absolutdruck- Sensoren unter den rauhen Einsatzbedingungen eines Fahrzeugrades Schwierigkeiten, weil eine stabile Spannungsversorgung, sorgfältige Kalibrierung der off-set-Spannung und eine relative Konstanz der Betriebsbedingungen erforderlich sind. Weiterhin erfordert die telemetrische Übermittlung des erfaßten, absoluten Druckwertes einigen elektronischen Aufwand. Pressure corresponding electrical output signal that after Gain and processing can be used to modulate a carrier frequency. Such absolute pressure sensors can be kept in operation continuously or periodically or can only be put into operation when an interrogation signal is present. The reproducibility of the absolute tire pressure measurement with the aid of such absolute pressure sensors often presents difficulties under the harsh operating conditions of a vehicle wheel, because a stable voltage supply, careful calibration of the offset voltage and a relative constancy of the operating conditions are required. Furthermore, the telemetric transmission of the recorded, absolute pressure value requires some electronic effort.
Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Ventilkappe der genannten Art bereitszustellen, deren Signalerzeugungseinrichtung den Reifendruck mit Hilfe eines miniaturisierten Absolutdruck-Sensors erfaßt, der ein elektrisches Drucksignal erzeugt, wobei jedoch die bekannten Schwierigkeiten hinsichtlich der Reproduzierbarkeit und des elektronischen Aufwandes erheblich vermindert sind. Insbesondere soll eine Ventilkappe mit einer Signalerzeugungs- einrichtung bereitgestellt werden, die einfach und robust aufgebaut ist, den Reifendruck mit einer Genauigkeit von wenigstens 0,1 bar erfaßt und die auch bei mehrjährigem Einsatz nur einen minimalen Stromverbrauch hat. Nach einem weiteren Ziel soll eine Ventilkappe dieser Art bereitgestellt werden, die zusätzlich eine Drucksignal-Anzeigeeinrichtung aufweist, die wahlweise abgefragt werden kann. In contrast, the object of the present invention is to provide a valve cap of the type mentioned, the signal generating device detects the tire pressure with the aid of a miniaturized absolute pressure sensor, which generates an electrical pressure signal, but the known difficulties in terms of reproducibility and electronic effort are considerably reduced . In particular, a valve cap with a signal generating device is to be provided, which is of simple and robust construction, detects the tire pressure with an accuracy of at least 0.1 bar and which has only minimal power consumption even when used for several years. According to a further aim, a valve cap of this type is to be provided, which additionally has a pressure signal display device which can optionally be queried.
Ausgehend von einer Ventilkappe mit einer Einrichtung zurStarting from a valve cap with a device for
Erzeugung eines Druckanzeigesignals (Signalerzeugungseinrichtung) für einen mit einem Ventil ausgerüsteten Fahrzeugreifen - mit einem auf ein Ventilrohr des Ventils (Reifenventil) aufschraubbaren Gehäuse, in dem die Signalerzeugungseinrichtung untergebracht ist, und Generation of a pressure display signal (signal generating device) for a vehicle tire equipped with a valve - With a screwable on a valve tube of the valve (tire valve) housing in which the signal generating device is housed, and
- mit einem Betätigungsglied, das beim Aufschrauben der - With an actuator that when screwing the
Ventilkappe auf das Ventilrohr das Reifenventil öffnet, ist die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe dadurch gekennzeichnet, daß Valve cap on the valve tube opens the tire valve, the solution to this problem is characterized in that
die Signalerzeugungseinrichtung aufweist: a) einen Absolutdruck-Sensor, der mit dem Reifendruck beaufschlagbar ist und der ein dem Reifendruck entsprechendes elektrisches Drucksignal erzeugt; the signal generating device comprises: a) an absolute pressure sensor which can be acted upon by the tire pressure and which generates an electrical pressure signal corresponding to the tire pressure;
b) einen elektronischen Speicher, in dem ein ausgewähltes elektrisches Drucksignal oder ein davon abgeleitetes Signal dauerhaft gespeichert werden kann;  b) an electronic memory in which a selected electrical pressure signal or a signal derived therefrom can be stored permanently;
c) einen Mikroprozessor mit einer Arithmetikeinheit,  c) a microprocessor with an arithmetic unit,
- die ein neu erzeugtes elektrisches Drucksignal mit dem ausgewählten gespeicherten Drucksignal vergleicht und ein Vergleichssignal erzeugt; - which compares a newly generated electrical pressure signal with the selected stored pressure signal and generates a comparison signal;
- die einen Bezug des Vergleichssignals zu einem vorgegebenen Schwellenwert herstellt; und - which relates the comparison signal to a predetermined threshold value; and
- die eine Bildung des Druckanzeigesignals veranlaßt, wenn ein vorgegebener Abstand zwischen Schwellenwert und Vergleichssignal über- oder unterschritten ist; und  - Which causes the pressure display signal to be formed when a predetermined distance between the threshold value and the comparison signal is exceeded or undershot; and
d) einen Starter, dessen Betätigung die Bildung und Speicherung des ausgewählten elektrischen Drucksignals veranlaßt.  d) a starter, the actuation of which causes the formation and storage of the selected electrical pressure signal.
Erfindungsgemäß erfolgt die Erfassung des Reifendruckes mit Hilfe eines miniaturisierten Absolutdruck-Sensors. Hierbei handelt es sich um ein modifiziertes Halbleiter-Bauelement, vorzugsweise auf Si-Basis, an dem mikromechanisch zusätzlich die erforderliche Wandlerstruktur erzeugt worden ist. Ein beispielhafter Festkörper-Absolutdruck-Sensor, der nachAccording to the invention, the tire pressure is recorded using a miniaturized absolute pressure sensor. This is a modified semiconductor component, preferably based on Si, on which the required transducer structure has additionally been generated micromechanically. An exemplary solid-state absolute pressure sensor that follows
Art eines Chips aufgebaut ist, enthält einen hermetisch dicht verschlossenen Vakuum-Referenzraum, der teilweise von einer biegsamen Membran oder Brücke begrenzt ist, die ein Wandlersystem aufweist. Das Wandlersystem kann ein piezoresistiver Wandler sein, dessen Widerstandselemente nach Art einer Wheatstone-Brücke geschaltet sind. Alternativ kann das Wandlersystem Bestandteil einer kapazitiven Brückenschaltung sein, die beispielsweise mit vier Kondensatoren versehen ist. Die mikromechanisch erzeugte Wandlerstruktur kann monolithisch mit weiteren Schaltungsfunktionen verknüpft sein, beispielsweise zur Stabilisierung der Eingangsspannung und Erzeugung einer Bezugsspannung, zur Kompensation von Temperatureffekten, zur Einstellung des Nullpunktes, der Empfindlichkeit und des Meßbereiches. Der Absolutdruck-Sensor kann gemeinsam mit weiteren Bauelementen (Mikroprozessor, Temperatorsensor, Beschleunigungssensor, Schaltungskomponenten) auf einem Chip realisiert sein, der seinerseits auf einem Glas- oder Keramiksubstrat befestigt sein kann. Derartige Festkörper-Absolutdruck-Sensoren mit piezo-resistiven Wandlersystem sind beispielsweise für Druckmessungen im Bereich von 0 bis 3,5 bar oder von 0 bis 7,0 bar oder von 0 bis 14 bar Überdruck verfügbar und sind in einem Temperaturbereich von -40°C bis +125°C einsetzbar. In dem hier vor allem interessierenden Druckbereich von etwa 1 bis 7 bar Überdruck wird wenigstens eine Meßgenauigkeit von 0,1 bar erzielt. Als Ausgangssignal fällt typischerweise eine Spannung an, deren Wert einige Volt beträgt. Die zum Betrieb erforderliche Stromaufnahme kann beispielsweise ungefähr 1 mA betragen. Mit Wandlersystemen mit kapazitiver Brückenschaltung kann eine besonders hohe Empfindlichkeit (in der Größenordnung von 10 mbar), hohe Linearität und geringe Temperaturempfindlichkeit erzielt werden. Ein wesentlicher Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung besteht darin, einem solchen Absolutdruck-Sensor einen elektronischen Speicher zuzuordnen, in welchem ein ausgewähltes, vom Absolutdruck-Sensor erzeugtes, elektrisches Drucksignal dauerhaft gespeichert werden kann. Typischerweise erzeugt der Sensor als Ausgangssignal eine Spannung. Dieses Analogsignal wird vorzugsweise einem A/D-Wandler zugeführt, um ein digitalisiertes Drucksignal zu erhalten. Das digitalisierte Drucksignal, das den erfaßten Druckwert beispielsweise in Form eines 8-Bit-Wortes oder in Form eines 16-Bit-Wortes wiedergibt, wird in dem elektronischen Speicher dauerhaft gespeichert. Ersichtlich wird für den elektronischen Speicher lediglich eine vergleichsweise geringe Kapazität gefordert, weil lediglich ein oder mehrere Bit- Worte zu speichern ist/sind.. Wichtig ist, daß der elektronische Speicher die zugeführten Bit-Worte bei minimalem Stromverbrauch dauerhaft und zuverlässig speichern kann. Beispielsweise kommt als elektronischer Speicher mit minimalem Strombedarf ein RAM mit einem kontinuierlichen Strombedarf kleiner 1 μA oder ein EEPROM in Betracht. Type of a chip is built, contains a hermetically sealed vacuum reference space, which is partially delimited by a flexible membrane or bridge, which has a transducer system. The converter system can be a piezoresistive converter, the resistance elements of which are connected in the manner of a Wheatstone bridge. Alternatively, the converter system can be part of a capacitive bridge circuit which is provided, for example, with four capacitors. The micromechanically generated transducer structure can be monolithically linked to other circuit functions, for example to stabilize the input voltage and generate a reference voltage, to compensate for temperature effects, to set the zero point, the sensitivity and the measuring range. The absolute pressure sensor can be implemented together with other components (microprocessor, temperature sensor, acceleration sensor, circuit components) on a chip, which in turn can be attached to a glass or ceramic substrate. Solid-state absolute pressure sensors of this type with a piezo-resistive transducer system are available, for example, for pressure measurements in the range from 0 to 3.5 bar or from 0 to 7.0 bar or from 0 to 14 bar gauge pressure and are in a temperature range of -40 ° C. can be used up to + 125 ° C. In the pressure range of about 1 to 7 bar gauge pressure, which is of particular interest here, at least a measuring accuracy of 0.1 bar is achieved. The output signal is typically a voltage whose value is a few volts. The current consumption required for operation can be approximately 1 mA, for example. A particularly high sensitivity (in the order of 10 mbar), high linearity and low temperature sensitivity can be achieved with converter systems with a capacitive bridge circuit. An essential aspect of the present invention is to assign such an absolute pressure sensor an electronic memory in which a selected electrical pressure signal generated by the absolute pressure sensor can be permanently stored. The sensor typically generates a voltage as the output signal. This analog signal is preferably fed to an A / D converter in order to obtain a digitized pressure signal. The digitized pressure signal, which reproduces the detected pressure value, for example in the form of an 8-bit word or in the form of a 16-bit word, is permanently stored in the electronic memory. Obviously, only a comparatively low capacity is required for the electronic memory because only one or more bit words have to be stored. It is important that the electronic memory can store the supplied bit words permanently and reliably with minimal power consumption. For example, a RAM with a continuous current requirement of less than 1 μA or an EEPROM can be considered as electronic memory with a minimal current requirement.
Ein RAM (random excess memory bzw. ein Schreib-Lese- Speicher) speichert die digitalen Daten so lange, solange die Betriebsspannung anliegt und keine neuen Informationen zugeführt werden. Handelsüblich sind beispielsweise RAM zugänglich, die bei einer Spannung von etwa 1,5 V lediglich einen kontinuierlichen Strombedarf von Bruchteilen eines Mikromapere haben. Wird ein solcher RAM beispielsweise durch eine Batterie mit einer Kapazität von etwa 10 mA/h gepuffert, so kann eine Betriebsdauer von mehreren Jahren erhalten werden. Ein EEPROM (electrically erasable programmable read only memory, bzw. ein elektrisch programmierbarer und veränder barer Nur-Lese-Speicher) speichert die aufgenommenen Daten auch nach Abschalten der Betriebsspannung. Typischerweise wird an den Eingang "Programmieren" die erforderliche Spannung angelegt, und daraufhin werden die an den verschiedenen Dateneingängen anliegenden Informationen (Zustände) an der Stelle in den Speicher übernommen und dauerhaft festgehalten, auf welche die Adresse zeigt. Ausgelesen wird durch Anlegen der Adresse und Aktivieren der Leseleitung. Neue Informationen können durch elektrisches Über- oder Neuschreiben eingeführt und abgespeichert werden. Neben dieser typischen Betriebsweise eines EEPROM existieren abgewandelte Systeme zum Einschreiben oder Auslesen der Information. Die Besonderheit besteht darin, daß in solchen Speichern die Information auch nach Abschalten der Betriebsspannung erhalten bleibt. EEPROMs und abgewandelte Systeme dieser Art sind handelsüblich zugänglich. A RAM (random excess memory or a random access memory) stores the digital data as long as the operating voltage is on and no new information is supplied. RAM is commercially available, for example, which at a voltage of approximately 1.5 V only has a continuous current requirement of fractions of a micromapere. If such a RAM is buffered, for example, by a battery with a capacity of approximately 10 mA / h, an operating life of several years can be obtained. An EEPROM (electrically erasable programmable read only memory, or an electrically programmable and changeable read-only memory) saves the recorded data even after switching off the operating voltage. Typically, the required voltage is applied to the "programming" input, and then the information (states) present at the various data inputs is transferred to the memory at the point to which the address points. Reading is done by creating the address and activating the read line. New information can be introduced and saved by electrical overwriting or rewriting. In addition to this typical mode of operation of an EEPROM, there are modified systems for writing in or reading out the information. The special feature is that the information is retained in such memories even after the operating voltage has been switched off. EEPROMs and modified systems of this type are commercially available.
Mit der erfindungsgemäß vorgesehenen Kombination eines With the combination of a
Absolutdruck-Sensors und eines elektronischen Speichers für ein elektrisches Drucksignal wird ein elektronisches Äquivalent zur Referenzdruck-Kammer bei herkömmlichen Reifen- druck-Erfassungs- und -Anzeige-Systemen geschaffen. Dieses "elektronische Äquivalent" liefert eine Reihe von Vorteilen. Absolute pressure sensor and an electronic memory for an electrical pressure signal, an electronic equivalent to the reference pressure chamber is created in conventional tire pressure detection and display systems. This "electronic equivalent" provides a number of advantages.
So wird eine höhere Genauigkeit bei der Erfassung, Speicherung und Wiedergabe eines Reifensolldruckes erzielt; die Genauigkeit des Reifensolldruck-Wertes beträgt wenigstens 0,1 bar. Das "elektronische Äquivalent" weist keine verstellbaren Komponenten auf, die durch die Beschleunigungskräfte am drehenden Rad beeinflußt werden können. In this way, a higher accuracy is achieved in the acquisition, storage and reproduction of a target tire pressure; the accuracy of the target tire pressure value is at least 0.1 bar. The "electronic equivalent" has no adjustable components that can be influenced by the acceleration forces on the rotating wheel.
Der in digitalisierter Form als Bit-Wort gespeicherte Reifensolldruck-Wert kann praktisch beliebig lange gespeichert werden, ohne daß eine Änderung oder Verfälschung eintritt. Der gespeicherte Druckwert steht einfach und schnell für eine Weiterverarbeitung in einem Mikroprozessor zur Verfügung, insbesondere für einen Vergleich mit einem neuen Druckwert, welcher dem aktuellen Reifendruck entspricht. Bei einem solchen Vergleich wird ein Vergleichssignal erzeugt, das in Bezug zu einem vorgegebenen Schwellenwert gesetzt wird. Mit Hilfe des Abstandes und/oder des Schwellenwertes kann die Empfindlichkeit des Systems und damit die Auslösung eines Signals eingestellt werden. The target tire pressure value stored in digitized form as a bit word can be stored for practically any length of time without a change or falsification occurring. The stored pressure value is easily and quickly available for further processing in a microprocessor, in particular for a comparison with a new pressure value which corresponds to the current tire pressure. In the case of such a comparison, a comparison signal is generated which is set in relation to a predetermined threshold value. The sensitivity of the system and thus the triggering of a signal can be set with the aid of the distance and / or the threshold value.
Entgegen dem typischen Einsatzzweck eines Absolutdruck- Sensors ist erfindungsgemäß nicht erforderlich, den erfaßten Druckwert als absolute Druckwertgröße wiederzugegeben und anzuzeigen. Vielmehr wird nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorzugsweise digitalisierte Druckwert lediglich als eine Bezugsgröße gespeichert, um für Vergleichszwecke zur Verfügung zu stehen. Die absolute Größe dieses gespeicherten Wertes ist ohne größere Bedeutung, solange gewährleistet ist, daß der zum Vergleich heranzuziehende Druckwert unter den gleichen Rahmenbedingungen erzeugt wird und zur Verfügung steht. Im Rahmen der Erfindung sind daher die vergleichweise aufwendigen Eichungs- und Kallibrierungsmaßnahmen nicht erforderlich, die für die richtige und reproduzierbare Wiedergabe von absoluten Druckwerten erforderlich sind. Für die Zwecke der Erfindung ist es ausreichende, wenn das zu einem späteren Zeitpunkt gebildete und dann dem aktuellen Reifendruck entsprechende neue Drucksignal unter den gleichen spezifischen Rahmenbedingungen gebildet wird, wie das vorher erzeugte, ausgewählte Drucksignal, weil dann die meßspezifischen Abweichungen kompensiert werden und das Ergebnis eines Vergleiches dieser beiden Drucksignale nicht beeinflussen. Weiterhin kann dieses erfindungsgemäß vorgesehene "elektronische Äquivalent" zu einer herkömmlichen Referenzdruck- Kammer mit kleinen, einfach aufgebauten Halbleiter-Bauelementen realisiert werden, die handelsüblich zu geringen Kosten zur Verfügung stehen. Typischerweise sind der Absolutdruck-Sensor, der A/D-Wandler und der elektronische Contrary to the typical application of an absolute pressure sensor, it is not necessary according to the invention to reproduce and display the detected pressure value as an absolute pressure value quantity. Rather, according to a preferred embodiment, the preferably digitized pressure value is only stored as a reference variable in order to be available for comparison purposes. The absolute size of this stored value is of no great importance, as long as it is ensured that the pressure value to be used for comparison is generated and available under the same general conditions. The comparatively complex calibration and calibration measures required for the correct and reproducible reproduction of absolute pressure values are therefore not necessary within the scope of the invention. For the purposes of the invention, it is sufficient if the new pressure signal formed at a later point in time and then corresponding to the current tire pressure is generated under the same specific framework conditions as the previously generated, selected pressure signal, because then the measurement-specific deviations and the result are compensated a comparison of these two pressure signals do not affect. Furthermore, this “electronic equivalent” provided according to the invention can be realized with a conventional reference pressure chamber with small, simply constructed semiconductor components that are commercially available at low cost. Typical are the absolute pressure sensor, the A / D converter and the electronic
Speicher zusammen mit einem Mikroprozessor auf einem Chip integriert, der an einer Platine angebracht ist. Aufbauend auf diesem "elektronischen Äquivalent" zu einer herkömmlichen Referenzdruck-Kammer lassen sich wesentlich einfachere, robustere, kompaktere und zuverlässigere Einrichtungen zur Reifendruck-Kontrolle von Fahrzeugreifen realisieren, als dies mit einer herkömmlichen Referenzdruck- Kammer möglich ist. Memory integrated with a microprocessor on a chip attached to a circuit board. Building on this "electronic equivalent" to a conventional reference pressure chamber, much simpler, more robust, more compact and more reliable devices for tire pressure monitoring of vehicle tires can be realized than is possible with a conventional reference pressure chamber.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den ünteransprüchen. Advantageous refinements and developments of the invention result from the subordinate claims.
Der Absolutdruck-Sensor erzeugt u.a. ein ausgewähltes elektrisches Drucksignal, das im elektronischen Speicher gespeichert wird und das im Wege der elektronischen Signalverarbeitung wie ein Referenzdruck zur Verfügung steht. Das ausgewählte Drucksignal muß dann erzeugt werden, wenn imThe absolute pressure sensor generates i.a. a selected electrical pressure signal which is stored in the electronic memory and which is available by means of electronic signal processing like a reference pressure. The selected pressure signal must be generated if in
Fahrzeugreifen der vorgesehene Reifensolldruck herrscht und die Ventilkappe druckdicht auf das Reifenventil aufgeschraubt worden ist. Typischerweise herrscht unmittelbar nach Beendigung eines Füllvorganges oder einer Reifendruck- Kontrolle im Fahrzeugreifen der vorgegebene Reifensolldruck, der mit dem am Manometer einer Servicestation ablesbaren Druck übereinstimmt. Vehicle tires have the intended target tire pressure and the valve cap has been screwed onto the tire valve in a pressure-tight manner. Typically, immediately after completion of a filling process or a tire pressure check in the vehicle tire, there is the predetermined tire pressure which corresponds to the pressure readable on the pressure gauge of a service station.
Die erfindungsgemäße Ventilkappe weist einen Starter auf, welcher die Signalerzeugungseinrichtung aktiviert, um den dann gerade vorherrschenden Reifendruck zu erfassen und als ausgewählten elektrischen Druckwert im elektronischen Speicher abzuspeichern. Vorzugsweise ist ein Starter vorgesehen, der die Bildung und Speicherung des ausgewählten elektrischen Drucksignales immer dann veranlaßt, nachdem die Ventilkappe auf das Ventilrohr des Reifenventiles aufgeschraubt worden ist. Für einen solchen Starter sind verschiedene Ausführungsformen möglich. Beispielsweise kann am Ventilkappengehäuse ein piezo-elektrisches Element angebracht sein, dessen Betätigung einen Spannungsstoß erzeugt, welcher den Mikroprozessor aktiviert. Dieses piezo-elektrische Element kann gezielt durch den Benutzer betätigt werden, oder kann selbsttätig durch das Ventilrohr betätigt werden, wenn die Ventilkappe auf das Reifenventil aufgeschraubt wird. Alternativ kann dieser Starter einen Schaltkontakt (Druckschalter) aufweisen, der beim AufSchraubvorgang mit Hilfe des Ventilrohres des Reifenventiles geschlossen wird. Alternativ kann ein solcher Schaltkontakt durch Verformung eines elastisch verformbaren Gehäuseabschnittes der Ventilkappe betätigt werden. Eine solche Verformung kann von Hand oder mit Hilfe eines geeigneten Gegenstandes (Kfz-Schlüssel, Kugelschreiberspitze und dergleichen) vorgenomemn werden. The valve cap according to the invention has a starter which activates the signal generating device in order to detect the tire pressure which is then prevailing and as save the selected electrical pressure value in the electronic memory. A starter is preferably provided which causes the formation and storage of the selected electrical pressure signal always after the valve cap has been screwed onto the valve tube of the tire valve. Various embodiments are possible for such a starter. For example, a piezoelectric element can be attached to the valve cap housing, the actuation of which generates a voltage surge which activates the microprocessor. This piezoelectric element can be operated by the user in a targeted manner, or can be operated automatically by the valve tube when the valve cap is screwed onto the tire valve. Alternatively, this starter can have a switch contact (pressure switch), which is closed during the screwing-on process using the valve tube of the tire valve. Alternatively, such a switch contact can be actuated by deforming an elastically deformable housing section of the valve cap. Such deformation can be carried out by hand or with the aid of a suitable object (car key, ballpoint pen tip and the like).
Nach einer weiteren Alternative kann ein solcher Starter einen Magnetfeldsensor aufweisen, der einen Permanentmagneten erfaßt. Ein solcher Permanentmagnet kann sich an einer Hilfsvorrichtung befinde, die zum Aufschrauben derAccording to a further alternative, such a starter can have a magnetic field sensor which detects a permanent magnet. Such a permanent magnet can be located on an auxiliary device that is used to screw on the
Ventilkappe auf das Reifenventil dient. Eine solche Hilfsvorrichtung kann nach Art eines Steckschlüssels ausgebildet sein, der an den Außenumfang der Ventilkappe angepaßt ist. Mit einem solchen Schlüssel kann zusätzlich eine DiebstahlSicherung realisiert werden, welche das Abschrauben der Ventilkappe nur mit Hilfe des Schlüssels ermöglicht. Der Magnetfeldsensor erfaßt die Anwesenheit bzw. Entfernung desValve cap is used on the tire valve. Such an auxiliary device can be designed in the manner of a socket wrench which is adapted to the outer circumference of the valve cap. With such a key, an anti-theft device can also be implemented, which only enables the valve cap to be unscrewed using the key. The Magnetic field sensor detects the presence or distance of the
Permanentmagneten. Als Magnetfeldsensor kommt beispielsweise ein Reed-Kontakt, ein Hall-Sensor oder ein magnetisch steuerbarer Transistor in Betracht. Vorzugsweise ist ein magnetisch steuerbarer Transistor vorgesehen, der klein, robust und mechanisch unempfindlich aufgebaut ist. Mit Hilfe einer entsprechenden, ein Verzögerungsglied aufweisenden Schaltung kann erreicht werden, daß der Reifendruck erst dann erfaßt wird, nachdem eine kurze, vorgegebene Zeitspanne nach Öffnung der Ventileinrichtung verstrichen ist. So kann gewährleistet werden, daß tatsächlich der nach Druckausgleich im Reifen und im Ventil sich einstellende Reifensolldruck bestimmt wird, ohne Verfälschung durch irgendwelche Strömungsvorgänge und dergleichen im Ventil. Das so erzeugte, einem vorgegebenen Reifendruck entsprechende, elektrische Drucksignal dient als "ausgewähltes Drucksignal" und wird in dem elektronischen Speicher gespeichert. Dieses ausgewählte Drucksignal dient in erster Linie als Referenzsignal bei einem Vergleich mit später erzeugten, neuen Drucksignalen, welche dem dann aktuellen Reifendruck entsprechen. Zusätzlich kann vorgesehen werden, daß im elektronischen Speicher und/oder im Mikroprozessor ein an das System angepaßter Druckwert enthalten ist, welcher dem typischen Reifendruck des vorgesehenen Fahrzeugreifens entspricht, bei PKW-Reifen beispielsweise in der Größenordnung von etwa 1,0 bis 2., 5 bar oder bei LKW-Reifen in einer Grössenordnung von etwa 3 bis 7 bar Überdruck. Das ausgewählte Drucksignal wird daraufhin mit dem a priori vorgebenen Druckwert verglichen, um grobe Fehler beim Befüllen des Reifens zu erfassen, beispielsweise wenn ein deutlich zu niedriger Kaltfülldruck eingestellt wird. Der Mikroprozessor veranlaßt ein entsprechendes Signal, und am Armaturenbrett des Fahrzeugs kann ein Hinweis auf den falschen Fülldruck angezeigt werden. Typischerweise wird das vom Absolutdruck-Sensor erzeugte elektrische Drucksignal anfänglich in Form eines Analogsignales anfallen. Vorzugsweise ist vorgesehen, daß dieses Analogsignal digitalisiert wird, und das dabei erhaltene Digitalsignal, beispielsweise ein 8-Bit-Wort oder ein Permanent magnets. For example, a reed contact, a Hall sensor or a magnetically controllable transistor can be considered as a magnetic field sensor. A magnetically controllable transistor is preferably provided, which is small, robust and mechanically insensitive. With the aid of a corresponding circuit having a delay element, it can be achieved that the tire pressure is only recorded after a short, predetermined period of time has passed after the valve device was opened. In this way it can be ensured that the target tire pressure which is established after pressure equalization in the tire and in the valve is actually determined, without being falsified by any flow processes and the like in the valve. The electrical pressure signal generated in this way, corresponding to a predetermined tire pressure, serves as a "selected pressure signal" and is stored in the electronic memory. This selected pressure signal primarily serves as a reference signal when comparing with new pressure signals generated later, which then correspond to the current tire pressure. In addition, it can be provided that a pressure value adapted to the system is contained in the electronic memory and / or in the microprocessor, which corresponds to the typical tire pressure of the vehicle tire provided, for example in the order of about 1.0 to 2.5 in the case of car tires bar or in the case of truck tires in an order of magnitude of about 3 to 7 bar overpressure. The selected pressure signal is then compared with the pressure value specified a priori in order to detect gross errors when filling the tire, for example if a significantly lower cold inflation pressure is set. The microprocessor emits a corresponding signal and an indication of the incorrect filling pressure can be displayed on the dashboard of the vehicle. Typically, the electrical pressure signal generated by the absolute pressure sensor will initially be in the form of an analog signal. It is preferably provided that this analog signal is digitized and the digital signal obtained, for example an 8-bit word or a
16-Bit-Wort gespeichert bzw. zum Signalvergleich herangezogen wird. Die zur Digitalisierung erforderlichen Analog/ Digital-Wandler stehen einfach und preiswert zur Verfügung und können als zusätzlicher elektronischer Baustein auf dem Chip integriert sein. 16-bit word is saved or used for signal comparison. The analog / digital converters required for digitization are simple and inexpensive and can be integrated on the chip as an additional electronic component.
In diesem Falle ist der elektronische Speicher vorzugsweise als Digitalspeicher ausgebildet. Digitalspeicher dieser Art sind vergleichsweise einfach aufgebaut und stehen handelsüblich zur Verfügung. In this case, the electronic memory is preferably designed as a digital memory. Digital memories of this type are comparatively simple and are commercially available.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Signalerzeugungseinrichtung wenigstens einen als Halbleiter- Bauelement ausgebildeten Temperatursensor auf. Vorzugsweise soll der Temperatursensor wenigstens einen Meßbereich von etwa -40°C bis +150°C aufweisen. Mit Hilfe des Temperatursensors wird die Temperatur des Druckmediums im Reifen erfaßt. Anhand der erfaßten Reifen- und/oder Druckluft-Temperatur können Temperatur-bedingte Abweichungen des erfaßten Reifendruckes von den Normbedingungen kompensiert werden. Ferner kann bei Überschreitung einer Schwellentemperatur ein Alarm ausgelöst werden, was insbesondere im LKW-Einsatz bedeutsam ist. According to a further advantageous embodiment, the signal generating device has at least one temperature sensor designed as a semiconductor component. The temperature sensor should preferably have at least a measuring range of approximately -40 ° C. to + 150 ° C. The temperature of the pressure medium in the tire is detected with the aid of the temperature sensor. On the basis of the recorded tire and / or compressed air temperature, temperature-related deviations of the recorded tire pressure from the standard conditions can be compensated for. Furthermore, an alarm can be triggered when a threshold temperature is exceeded, which is particularly important in truck use.
Der Absolutdruck-Sensor und der elektronische Speicher werden von einem Mikroprozessor angesteuert/aktiviert, der auch die Signalverarbeitung der elektrischen Drucksignale durchführt. Der Mikroprozessor weist eine Arithmetikeinheit auf, die - ein neu erzeugtes elektrisches Drucksignal mit dem ausgewählten gespeicherten Drucksignal vergleicht und ein Vergleichssignal erzeugt; The absolute pressure sensor and the electronic memory are controlled / activated by a microprocessor, which also carries out the signal processing of the electrical pressure signals. The microprocessor has an arithmetic unit that - compares a newly generated electrical pressure signal with the selected stored pressure signal and generates a comparison signal;
- die einen Bezug des Vergleichssignals zu einem vorgegebenen Schwellenwert herstellt; und  - which relates the comparison signal to a predetermined threshold value; and
- die ein Druckanzeigesignal veranlaßt, wenn ein vorgegebener Abstand zwischen Schwellenwert und Vergleichsignal über- oder unterschritten ist.  - Which causes a pressure display signal when a predetermined distance between the threshold value and the comparison signal is exceeded or undershot.
Mit Hilfe des Abstandes und/oder des Schwellenwertes kann (herstellerseitig) die Empfindlichkeit des Systems und damit Auslösung und Art eines Signales eingestellt werden. Vorzugsweise ist der Mikroprozessor im Regelfalle deaktiviert und wird lediglich gezielt für kurze Momente aktiviert. Nach einer Aktivierung und Ausführung der erforderlichen Funktionen wird der Mikroprozessor erneut selbsttätig deaktiviert. Mit dieser Betriebsweise wird der Stromver- brauch erheblich reduziert. Eine Aktivierung des Mikroprozessors kann periodisch oder wahlweise zur Abfrage einer Druckanzeige durch den Benutzer durchgeführt werden. With the help of the distance and / or the threshold value (manufacturer's) the sensitivity of the system and thus the triggering and type of a signal can be set. The microprocessor is preferably deactivated as a rule and is only activated specifically for short moments. After the required functions have been activated and executed, the microprocessor is automatically deactivated again. This mode of operation significantly reduces electricity consumption. Activation of the microprocessor can be carried out periodically or optionally to query a pressure display by the user.
Zur periodischen Aktivierung ist vorzugsweise ein Taktgene- rator vorgesehen, mit dessen Hilfe ein Systemtakt zur periodischen Aktivierung des Meßsystems erzeugt wird. Der Taktgenerator verbraucht weniger als 30 Nanoampere Strom. Mit Hilfe des Taktgenerators ist es möglich, den Mikroprozessor und die von diesem angesteuerten Sensoren lediglich periodisch in Betrieb zu setzen. Im Ruhezustand kann der Mikroprozessor völlig abgeschaltet werden und verbraucht dann keine Energie. A clock generator is preferably provided for the periodic activation, with the aid of which a system clock for the periodic activation of the measuring system is generated. The clock generator consumes less than 30 nano amps of current. With the help of the clock generator, it is possible to put the microprocessor and the sensors controlled by it only into operation periodically. In the idle state, the microprocessor can be switched off completely and then does not consume any energy.
Beispielsweise kann der Impuls des Taktgenerators den Mikroprozessor alle 4 see an die Betriebsspannung schalten. Dadurch startet das System und die verschiedenen Sensoren erfassen die jeweiligen Zustände, wie etwa Reifendruck, Be schleunigung und Temperatur. Die gebildeten elektrischen Signale werden dem Mikroprozessor zugeführt und dort verarbeitet und mit den gespeicherten Werten verglichen. Sofern vorgegebene Abstände zu vorgegebenen Schwellenwerten über- oder unterschritten werden, wird ein Protokoll gesendet. Das Protokoll kann verschiedene Alarmsignale vorsehen, beispielsweise einen Hinweis auf einen zu niedrigen Kaltfülldruck des Reifens, eine "sofortige Warnung", wenn eine vorgegebene Leckrate überschritten wird oder eine "sanfte Warnung" wenn lediglich eine mäßige Leckrate in der Größenordnung von etwa 0,1 bar/Monat auftritt. Diese Alarmsignale können aus verschiedenen Signalfrequenzen bestehen, die vom Mikroprozessor erzeugt und von der Sendeantenne eines Senders der Signalerzeugungseinrichtung abgestrahlt werden. Gute Ergebnisse sind mit einer Abstrahlleistung der Sendeantenne von etwa 6 mW erzielt worden. Jeder "aktiven Ventilkappe" bzw. deren Sender ist ein stationärer Empfänger am Fahrzeugchassis benachbart zum Fahrzeugrad zugeordnet. For example, the pulse of the clock generator can switch the microprocessor to the operating voltage every 4 seconds. This starts the system and the various sensors record the respective conditions, such as tire pressure, Be acceleration and temperature. The electrical signals formed are fed to the microprocessor, where they are processed and compared with the stored values. A protocol is sent if the specified distances from the specified threshold values are exceeded or undershot. The protocol can provide various alarm signals, for example an indication of a low tire inflation pressure, an "immediate warning" if a predetermined leak rate is exceeded or a "gentle warning" if only a moderate leak rate of the order of about 0.1 bar / Month occurs. These alarm signals can consist of different signal frequencies that are generated by the microprocessor and emitted by the transmitting antenna of a transmitter of the signal generating device. Good results have been achieved with a radiation power of the transmission antenna of approximately 6 mW. Each "active valve cap" or its transmitter is assigned a stationary receiver on the vehicle chassis adjacent to the vehicle wheel.
Für die routinemäßige Abfrage der Meßwerte und Signalverarbeitung mit dem Ergebnis, daß ein Protokoll nicht ausgesandt werden muß, benötigt das System nur einige Millisekunden. Sofern das System zusätzlich ein Protokoll aussendet, muß das System für wenige 10 Millisekunden aktiviert werden. Danach schaltet sich der Mikroprozessor selbststätig wieder ab, und das System wartet auf die nächste Initialisierung. The system only needs a few milliseconds for the routine query of the measured values and signal processing with the result that a protocol does not have to be sent. If the system also sends out a protocol, the system must be activated for a few 10 milliseconds. The microprocessor then switches itself off again and the system waits for the next initialization.
Nach einer weiteren Ausgestaltung dieser Ausführungsform ist es mit Hilfe eines Beschleunigungssensors möglich, diese alle 4 sec erfolgende Initialisierung nur dann in Gang zu sezten, wenn das Fahrzeug wenigstens mit Schrittgeschwindigkeit bewegt wird. Befindet sich das Fahrzeug in Ruhe, so kann die periodische Abfrage der Sensoren völlig unterbleiben oder lediglich in wesentlich größeren Zeitabständen durchgeführt werden. Weiterhin kann mit Hilfe des Beschleunigungssensors zwischen langsamer Fahrt (beispielsweise Stadtverkehr oder stop-and-go-Verkehr) und schneller Fahrt (beispielsweise Autobahnfahrt) unterschieden werden. Angepaßt kann eine Aktivierung des Absolutdruck-Sensors und/oder des Mikroprozessors in größeren (beispielsweise alle 30 bis 60 see) oder in kleineren (beispielsweise alle 2 bis 3 see) zeitlichen Abständen erfolgen. According to a further embodiment of this embodiment, it is possible with the aid of an acceleration sensor to set this initialization, which takes place every 4 seconds, only when the vehicle is at least moving at walking speed. If the vehicle is at rest, the periodic interrogation of the sensors can be completely omitted or can only be carried out at much larger intervals. Furthermore, the acceleration sensor can be used to switch between slow travel (for example City traffic or stop-and-go traffic) and fast driving (e.g. motorway driving) can be distinguished. Adapted, the absolute pressure sensor and / or the microprocessor can be activated at larger (for example every 30 to 60 see) or in smaller (for example every 2 to 3 see) time intervals.
Ein solcher Beschleunigungssensor ist grundsätzlich in ähnlicher Weise aufgebaut, wie der eingangs erläuterte Absolutdruck-Sensor, und weist eine Membran auf, die unter der Einwirkung von Beschleunigungswerten beansprucht wird. Die Membran bildet Bestandteile von oder ist verbunden mit Widerstandselementen oder Kondensatoren, deren elektrische Eigenschaften entsprechend den auftretenden Beschleunigungswerten verändert werden. Der Beschleunigungssensor erzeugt ein elektrisches Ausgangssignal, das ein Maß für die auftretenden Beschleunigungswerte ist. Am Fahrzeugrad eines PKW können durch Fahrbahnstöße Beschleunigungswerte in vertikaler Richtung bis zu etwa 25 g auftreten; bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 250 km/h kann am Fahrzeugrad eine Zentrifugalbeschleunigung bis zu 830 g auftreten. Der Beschleunigungssensor muß solchen Beschleunigungswerten standhalten. Ferner sollen wenigstens Beschleunigungswerte zwischen 0 und etwa 10 g exakt erfaßbar sein, um mit Hilfe des Beschleunigungssensors zwischen Fahrzeug-Stillstand und Fahrzeug- Schrittgeschwindigkeit unterscheiden zu können. Der Beschleunigungssensor kann zusammen mit den anderen Komponenten (etwa Absolutdruck-Sensor, Speicher, A/D-Wandler, Mikroprozessor) auf einem gemeinsamen Chip ausgebildet sein. Such an acceleration sensor is basically constructed in a similar way to the absolute pressure sensor explained at the outset, and has a membrane that is stressed under the action of acceleration values. The membrane forms components of or is connected to resistance elements or capacitors, the electrical properties of which are changed in accordance with the acceleration values that occur. The acceleration sensor generates an electrical output signal that is a measure of the acceleration values that occur. Acceleration values in the vertical direction of up to about 25 g can occur on the vehicle wheel of a car due to road bumps; At a vehicle speed of 250 km / h, centrifugal acceleration of up to 830 g can occur on the vehicle wheel. The acceleration sensor must withstand such acceleration values. Furthermore, at least acceleration values between 0 and approximately 10 g should be able to be detected exactly in order to be able to use the acceleration sensor to distinguish between vehicle standstill and vehicle walking speed. The acceleration sensor can be formed on a common chip together with the other components (for example absolute pressure sensor, memory, A / D converter, microprocessor).
Mit Hilfe des Beschleunigungssensors können Beschleunigungsbedingte Fehlmessungen des Absolutdruck-Sensors korrigiert und kompensiert werden. Noch wichtiger ist es jedoch, mit Hilfe des Beschleunigungssensors zu erfassen, ob das Fahrzeug steht oder wenigstens in Schrittgeschwindigkeit bewegt wird. Bei Schrittgeschwindigkeit treten am Rad wenigstens Beschleunigungswerte von etwa 3 g auf. Auf diesem Wege ist es möglich, die periodische Abfrage des Reifendruckes nur dann zu aktivieren, wenn das Fahrzeug wenigstens mit With the help of the acceleration sensor, incorrect measurements of the absolute pressure sensor due to acceleration can be corrected and compensated. However, it is even more important to use the acceleration sensor to detect whether the vehicle is stationary or at least moving at walking speed. At least walking on the bike at walking pace Acceleration values of about 3 g. In this way it is possible to activate the periodic query of the tire pressure only when the vehicle is at least with
Schrittgeschwindigkeit bewegt wird. Damit kann während desWalking speed is moved. So that during the
Stillstandes des Fahrzeuges der Energieverbrauch des Systems reduziert werden. Vorzugsweise wird die periodische Druckabfrage mit Hilfe des Beschleunigungssensors nur dann aktiviert, wenn das Fahrzeug wenigstens mit Schrittgeschwindigkeit (5 km/h) bewegt wird. Standstill of the vehicle, the energy consumption of the system can be reduced. The periodic pressure query is preferably only activated with the aid of the acceleration sensor if the vehicle is moved at least at walking speed (5 km / h).
Alternativ ist es möglich, anstelle eines Beschleunigungssensors einen zweiten Absolutdruck-Sensor vorzusehen, der die geringen, periodischen Druckstöße erfaßt, die typischerweise an einem rotierenden Fahrzeugrad auftreten. Auch mit Hilfe eines solchen zweiten Absolutdruck-Sensors konnte zwischen Fahrzeug-Stillstand und fahrendem Fahrzeug unterschieden werden, um den Mikroprozessor und die von ihm gesteuerten Sensoren nur dann zu aktivieren, wenn das Fahrzeug fährt. Alternatively, it is possible to provide a second absolute pressure sensor instead of an acceleration sensor, which detects the small, periodic pressure surges that typically occur on a rotating vehicle wheel. With the help of such a second absolute pressure sensor, it was possible to differentiate between vehicle standstill and moving vehicle in order to activate the microprocessor and the sensors controlled by it only when the vehicle is driving.
Mit Hilfe einer solchen Anpassung der Meßprogramme an den Fahrzeugzustand und/oder der lediglich in bestimmten Abständen periodisch erfolgenden Abfrage der Sensoren und Auswertung der Meßwerte kann eine sehr stromsparende Arbeitsweise realisiert werden. Diese stromsparende Arbeitsweise des gesamten Systems erhöht die Lebensdauer der Stromquelle erheblich. Als Strom'quelle kann beispielsweise eine Lithium- Batterie eingesetzt werden, die eine Kapazität von etwa 40 mAh aufweist und eine Spannung von 3 V liefert. Eine solche Batterie kann als Knopfzelle ausgebildet sein. With the help of such an adaptation of the measurement programs to the vehicle state and / or the interrogation of the sensors, which is carried out periodically only at certain intervals, and evaluation of the measured values, a very energy-saving mode of operation can be realized. This energy-saving mode of operation of the entire system increases the life of the power source considerably. For example, a lithium battery can be used as the current source, which has a capacity of approximately 40 mAh and supplies a voltage of 3 V. Such a battery can be designed as a button cell.
Für eine solche Batterie kann eine Spannungsüberwachung vorgesehen werden. Beispielsweise kann zyklisch die Kapazität der Batterie geprüft und bei verminderten Werten ein Alarmsignal ausgesendet werden. Dadurch ist es möglich, lange bevor das System durch Kapazitätsmängel der Batterie ausfällt, ein entsprechendes Warnsignal zu erzeugen, um daraufhin Gegenmaßnahmen zu ergreifen. Voltage monitoring can be provided for such a battery. For example, the capacity of the battery can be checked cyclically and an alarm signal can be sent if the values are reduced. This makes it possible for a long time Before the system fails due to insufficient battery capacity, an appropriate warning signal is generated in order to take countermeasures.
Eine erfindungsgemäße Ventilkappe, deren Signalerzeugungseinrichtung die vorstehend aufgeführten Komponenten aufweist, kann - zumindest am fahrenden Fahrzeug - den Reifendruck in einem, mit dieser Ventilkappe bestückten Fahrzeugreifen fortlaufend überwachen. Sinkt der aktuelle Reifendruck gegenüber einem vorgegebenen Reifensolldruck, welcher dem gespeicherten, ausgewählten Drucksignal entspricht, ab, so wird ein Alarmsignal erzeugt. Es können verschiedene Alarmsignale erzeugt werden, beispielsweise bei plötzlicher Druckabnahme oder bei schleichender Druckabnahme oder bei Überhitzung oder bei falschem Fülldruck und dergleichen. Jedes dieser Alarmsignale kann aus unterschiedlichen Signalfrequenzen bestehen. Die Signalfrequenzen werden mit Hilfe eines Senders telemetrisch an einen Empfänger übermittelt. Die vom Empfänger aufgenommenen Signale werden aufbereitet und dienen zur Anzeige des Reifenzustandes am Armaturenbrett des Fahrzeuges. Zum Betrieb des Mikroprozessors, der Sensoren und des Senders wird elektrische Energie benötigt, die einer mitgeführten Batterie entnommen wird. Folglich ist die für diese Ausführungsform einer Ventilkappe vorgesehene Signalerzeugungseinrichtung zusätzlich mit einem Sender und einer Batterie ausgerüstet. Diese vergleichsweise aufwendige Ausführungsform einer Ventilkappe dient vorzugsweise zur Bestückung von LKW-Reifen einschließlich Zwillings- undA valve cap according to the invention, whose signal generating device has the components listed above, can - at least on the moving vehicle - continuously monitor the tire pressure in a vehicle tire equipped with this valve cap. If the current tire pressure drops compared to a predetermined tire pressure that corresponds to the stored, selected pressure signal, an alarm signal is generated. Various alarm signals can be generated, for example in the event of a sudden decrease in pressure or in the event of a gradual decrease in pressure or in the event of overheating or incorrect filling pressure and the like. Each of these alarm signals can consist of different signal frequencies. The signal frequencies are transmitted telemetrically to a receiver using a transmitter. The signals received by the receiver are processed and used to display the tire condition on the dashboard of the vehicle. To operate the microprocessor, the sensors and the transmitter, electrical energy is required, which is taken from a battery that is carried along. Consequently, the signal generating device provided for this embodiment of a valve cap is additionally equipped with a transmitter and a battery. This comparatively complex embodiment of a valve cap is preferably used to equip truck tires including twin and
Mehrfachreifen, wo eine zuverlässige Reifendruckkontrolle besonders wichtig ist. Multiple tires where reliable tire pressure monitoring is particularly important.
Bei einer weiteren Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Ventilkappe wird deren Mikroprozessor - nach erstmaligerIn a further embodiment of a valve cap according to the invention, its microprocessor is - after the first
Bildung und Speicherung des ausgewählten elektrischen Druck- signals - wahlweise dann betätigt, wenn der Benutzer eine Abfrage des aktuellen Reifendruckes vornehmen will. In diesem Falle kann die wahlweise Aktivierung des Mikroprozessors durch mechanische Einwirkung auf die Ventilkappe oder berührungslos erfolgen. Bei der mechanischen Einwirkung kann beispielsweise ein Druckschalter betätigt oder ein piezo-elektrisches Element betätigt werden. Der Druckschalter oder das Element kann sich unter eine flexiblen hermetisch dichten Hülle oder Membran befinden, die aus Kunststoff oder Metall bestehen kann. Die Betätigung kann von Hand oder mit Hilfe eines Gegenstandes, wie etwa einer Kugelschreiberspitze oder dergleichen vorgenommen werden. Formation and storage of the selected electrical pressure signals - optionally activated when the user wants to query the current tire pressure. In this case, the microprocessor can optionally be activated by mechanical action on the valve cap or without contact. In the mechanical action, for example, a pressure switch can be operated or a piezo-electric element can be operated. The pressure switch or element can be located under a flexible hermetically sealed sheath or membrane, which can be made of plastic or metal. The operation can be carried out by hand or with the aid of an object such as a ballpoint pen tip or the like.
Zur berührungsfreien Aktivierung kann die Annäherung eines Permanentmagneten vorgesehen werden, der von einem Magnetfeldsensor der Signalerzeugungseinrichtung erfaßt wird. For non-contact activation, the approach of a permanent magnet can be provided, which is detected by a magnetic field sensor of the signal generating device.
Dieser Magnet kann sich beispielsweise an dem bereits erwähnten Schlüssel befinden, der zum Aufschrauben der Ventilkappe auf ein Reifenventil bestimmt ist. This magnet can be located, for example, on the key already mentioned, which is intended for screwing the valve cap onto a tire valve.
Nach einer solchen wahlweisen Aktivierung des Mikroprozessors wird dieser den Absolutdruck-Sensor aktivieren, um den aktuellen Reifendruck zu erfassen. Das so neu gebildete elektrische Drucksignal wird mit dem ausgewählten gespeicherten Drucksignal verglichen. Das gebildete Vergleichssignal wird in Bezug zu einem Schwellenwert gesetzt, um ein Alarmsignal erst dann auszulösen, wenn ein vorgegebener Druckabfall überschritten ist. Das bei einem ausreichend großen Druckabfall erzeugte Alarmsignal kann unmittelbar von der Ventilkappe angezeigt werden oder drahtlos an eine externe Anzeigeeinrichtung übermittelt werden. After such an optional activation of the microprocessor, it will activate the absolute pressure sensor in order to record the current tire pressure. The electrical pressure signal thus newly formed is compared with the selected stored pressure signal. The comparison signal formed is related to a threshold value in order to only trigger an alarm signal when a predetermined pressure drop has been exceeded. The alarm signal generated when the pressure drop is sufficiently large can be displayed directly by the valve cap or transmitted wirelessly to an external display device.
Die Anzeigeeinrichtung an der Ventilkappe ist vorzugsweise eine optische Anzeigevorrichtung, die eine oder mehrere unterschiedlich gefärbte Glimmlämpchen aufweisen kann. Beispielsweise kann durch Aufleuchten eines grünen Glimmlämpchens der Bedeutungsinhalt "Reifendruck in Ordnung" ausgedrückt werden. Das Aufleuchten eines roten Glimmlämpchens weist auf einen erheblichen Druckabfall hin. Diese Lämpchen können geschützt unter einer transparenten, hermetisch dichten Abdeckung angeordnet sein. Eine solche, auf Abfrage hin erfolgende elektrische Anzeige des Reifenzustandes bringt einen erheblichen Fortschritt gegenüber den bekannten mechanischen Anzeigesystemen an Ventilkappen, weil bei letzteren wegen der geringen Abmessungen die Unterschiede zwischen der Ja- und Nein-Aussage häufig nur gering sein konnten. Anstelle mehrerer verschiedenfarbiger Lämpchen kann auch lediglich ein Lämpchen vorgesehen werden, dessen Blinkfrequenz entsprechend dem zu übertragenden Signal geändert wird. Diese Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ventilkappe weist eine elektrisch betätigbare Anzeigevorrichtung auf, die ein optisch wahrnehmbares Druckanzeigesignal liefert. Auch diese Ventilkappe ist mit einer Stromquelle, vorzugsweise einer Batterie versehen. The display device on the valve cap is preferably an optical display device, the one or more can have differently colored glow lamps. For example, the meaning of "tire pressure in order" can be expressed by lighting up a green glow lamp. The lighting of a red glow lamp indicates a significant drop in pressure. These lamps can be protected under a transparent, hermetically sealed cover. Such an electrical display of the tire condition, which is carried out on request, brings a considerable advance over the known mechanical display systems on valve caps, because in the latter the differences between the yes and no statements could often only be slight due to the small dimensions. Instead of several differently colored lamps, it is also possible to provide only one lamp whose flashing frequency is changed in accordance with the signal to be transmitted. This embodiment of a valve cap according to the invention has an electrically actuatable display device which delivers an optically perceptible pressure display signal. This valve cap is also provided with a power source, preferably a battery.
Weiterhin kann die berührungsfreie Aktivierung des Mikroprozessors mit Hilfe einer unabhängig von der Ventilkappe handhabbaren Aktivierungsvorrichtung erfolgen, wobei eine Annäherung der Aktivierungsvorrichtung an die Ventilkappe und/oder eine Betätigung der Aktivierungsvorrichtung eine Aktivierung des Mikroprozessors bewirkt. Diese Aktivierungsvorrichtung kann ein Handstück, ein Fernbedienungselement oder dergleichen sein, die wenigstens eine Komponente aufweist, mit deren Hilfe eine magnetische, induktive, kapazitive und/oder telemetrische Kopplung mit der Signalerzeugungseinrichtung innerhalb der Ventilkappe erfolgen kann. Beispielsweise kann eine solche Kopplung über einen monofunktionalen oder bi-funktionalen Transponder erfolgen. Mit Hilfe eines Transponders könnte auch elektrische Energie in die Ventilkappe eingekoppelt werden, so daß dort in diesem Falle eine eigene Stromquelle nicht zwingend erforderlich ist. An dieser Aktivierungsvorrichtung kann eine Anzeigevorrichtung vorgesehen werden, auf welcher das aus der Ventilkappe ausgekoppelte und drahtlos übermittelte Druckanzeigesignal darstellbar ist. Furthermore, the contact-free activation of the microprocessor can be carried out with the aid of an activation device that can be handled independently of the valve cap, wherein an approach of the activation device to the valve cap and / or actuation of the activation device brings about activation of the microprocessor. This activation device can be a handpiece, a remote control element or the like, which has at least one component by means of which a magnetic, inductive, capacitive and / or telemetric coupling can take place with the signal generating device within the valve cap. For example, such a coupling can take place via a monofunctional or bi-functional transponder. With the help of a transponder, electrical energy could also be coupled into the valve cap, so that in this case a separate power source is not absolutely necessary. A display device can be provided on this activation device, on which the pressure display signal that is decoupled from the valve cap and transmitted wirelessly can be displayed.
Die vorstehend genannten Komponenten und Sensoren des Signalerzeugungseinrichtung innerhalb der Ventilkappe können in einem einzigen Baustein integriert sein, beispielsweise in ASIC-Technik ausgeführt sein. Das resultierende ASIC-Bau- element, die Batterie und die wahlweise vorgesehene Sende- antenne werden in einem gekapselten Modul zusammengefaßt.The above-mentioned components and sensors of the signal generating device within the valve cap can be integrated in a single module, for example in ASIC technology. The resulting ASIC component, the battery and the optional transmission antenna are combined in an encapsulated module.
Das Modul wird innerhalb des Gehäuses der Ventilkappe befestigt . Dort stehen die Sensoren in Kontakt mit dem zu überwachsenden Druckmedium im Reifen, nachdem die Ventilkappe auf das Ventilrohr aufgeschraubt und das Reifenventil geöffnet worden ist. The module is fastened inside the valve cap housing. There the sensors are in contact with the pressure medium in the tire to be overgrown after the valve cap has been screwed onto the valve tube and the tire valve has been opened.
Die vorliegende Erfindung bezweckt eine Verbesserung und Weiterbildung der aus der Deutschen Patentschrift The present invention aims to improve and develop the from the German patent
Nr. 39 30 480 bekannten Ventilkappe, die eine Signaler- zeugungseinrichtung zur Erzeugung eines Druckanzeigesignals aufweist. Hinsichtlich weiterer Einzelheiten wird auf die Offenbarung dieser Druckschrift verwiesen. Mit dieser ausdrücklichen Bezugnahme soll der Inhalt dieser Druckschrift - soweit zum Verständnis der vorliegenden Erfindung hilfreich und notwendig - auch zum Bestandteil der vorliegenden Unterlagen gemacht werden. No. 39 30 480 known valve cap, which has a signal generating device for generating a pressure indication signal. For further details, reference is made to the disclosure of this document. With this express reference, the content of this document is to be made part of the present documentation, insofar as it is helpful and necessary for understanding the present invention.
Nachstehend wird die Erfindung mehr im einzelnen anhand einer bevorzugten Ausführungsform mit Bezugnahme auf eineIn the following, the invention will be explained in more detail by means of a preferred embodiment with reference to a
Zeichnung erläutert; diese zeigt eine schematische Schnitt- darstellung einer erfindungsgemäßen Ventilkappe, die mit einer Anzeigevorrichtung für das Druckanzeigesignal versehen ist. Drawing explained; this shows a schematic sectional representation of a valve cap according to the invention, which is provided with a display device for the pressure display signal.
Die in der Zeichnung dargestellte Ventilkappe 1 ist für das Reifenventil an einem PKW-Luftreifen bestimmt und ist mit einer Anzeigevorrichtung versehen, die nach Abfrage den aktuellen Druckzustand anzeigt. Die Ventilkappe weist ein einseitig geschlossenes Gehäuse 2 auf mit einer zylindrischen Umfangswand 3, die abgestuft in einen einstückig angeformten Hülsenabschnitt 4 übergeht, an dessen Innenumfang ein Innengewinde 5 ausgebildet ist. Dieser Hülsenabschnitt 4 bildet das offene Ende der Ventilkappe 1, das auf ein Reifenventil aufschraubbar ist, von dem im vorliegenden Falle lediglich ausschnittsweise ein Ventilrohr 6 und ein Ventilstößel 7 dargestellt sind. Das Ventilrohr 6 ist mit einem angepaßten Außengewinde versehen. Der Ventilstößel 7 ist Bestandteile eines herkömmlichen Ventileinsatzes (vgl. The valve cap 1 shown in the drawing is intended for the tire valve on a pneumatic vehicle tire and is provided with a display device which displays the current pressure state after being queried. The valve cap has a housing 2 which is closed on one side and has a cylindrical peripheral wall 3 which merges in steps into an integrally molded sleeve section 4, on the inner circumference of which an internal thread 5 is formed. This sleeve section 4 forms the open end of the valve cap 1, which can be screwed onto a tire valve, of which only a section of a valve tube 6 and a valve tappet 7 are shown in the present case. The valve tube 6 is provided with an adapted external thread. The valve lifter 7 is part of a conventional valve insert (cf.
DIN 7757) und steht unter der Vorspannung einer Feder. Durch Niederdrücken des Ventilstößels 7 gegen die Vorspannung der Feder kann das Reifenventil geöffnet werden. DIN 7757) and is pretensioned by a spring. The tire valve can be opened by depressing the valve tappet 7 against the bias of the spring.
Am gegenüberliegenden Ende ist an der zylindrischen Umfangswand 3 hermetisch dicht eine Kappe 8 aus transparentem, flexiblem Kunststoff angebracht. Diese Kappe 8 ist so weit flexibel, daß sie mit einem Finger oder mit einem üblichen Gegenstand (Kfz-Schlüssel) wenigstens mäßig eingedrückt werden kann, um einen Druckschalter zu betätigen. At the opposite end, a cap 8 made of transparent, flexible plastic is attached hermetically to the cylindrical peripheral wall 3. This cap 8 is so flexible that it can be at least moderately pressed in with a finger or with a conventional object (car key) in order to actuate a pressure switch.
An der Abstufung zwischen Umfangswand 3 und Hülsenabschnitt 4 ist eine Druckplatte 10 befestigt, von welcher einstückig ein etwa mit der Ventilkappen-Längsmittelachse fluchtendes Betätigungsglied 12 absteht. Beim Aufschrauben der Ventilkappe 1 auf das Ventilrohr 6 eines Reifenventils trifft dieses Betätigungsglied 12 auf den Ventilstößel und drückt diesen nieder, so daß daraufhin aus dem geöffneten Reifenventil Druckmedium in den Innenraum der Ventilkappe strömen kann. Um das Betätigungsglied 12 herum ist ein O-Ring 13 angeordnet, der mit der Stirnfläche des Ventilrohres 6 zusammenwirkt und bei aufgeschraubter Ventilkappe 1 für eine druckdichte Abdichtung zwischen dem Ventilkappengehäuse 2 und dem Ventilrohr 6 sorgt . Im Betätigungsglied 12 und in der Druckplatte 10 ist eine - versetzt zur Längsmittelachse angeordnete - durchgehende Bohrung 14 ausgespart, durch die hindurch der Innenraum im Ventilkappengehäuse 2 mit dem Druckmedium beaufschlagt wird. A pressure plate 10 is fastened to the gradation between the peripheral wall 3 and the sleeve section 4, from which an actuating member 12, which is approximately aligned with the longitudinal axis of the valve cap, projects in one piece. When screwing the valve cap 1 onto the valve tube 6 of a tire valve this actuator 12 on the valve lifter and presses it down, so that pressure medium can then flow from the open tire valve into the interior of the valve cap. Around the actuating member 12 there is an O-ring 13 which cooperates with the end face of the valve tube 6 and, when the valve cap 1 is screwed on, ensures a pressure-tight seal between the valve cap housing 2 and the valve tube 6. In the actuating member 12 and in the pressure plate 10 there is a through hole 14, offset from the longitudinal center axis, through which the pressure medium acts on the interior in the valve cap housing 2.
An der zum Betätigungsglied 12 abgewandten Seite ist an der Druckplatte 10 einstückig eine zylinderförmige Hülse 15 angeformt, deren Innenumfang abgestuft ist. In den so geschaffenen Hohlraum ist das Modul einer Signalerzeugungseinrichtung 20 eingesetzt. On the side facing away from the actuator 12, a cylindrical sleeve 15 is integrally formed on the pressure plate 10, the inner circumference of which is stepped. The module of a signal generating device 20 is inserted into the cavity created in this way.
Die Komponenten der Signalerzeugungseinrichtung 20 sind lediglich schematisch angedeutet. Zu diesen Komponenten gehören eine Platine 21 mit einem Chip 22, der als integrierte Bauelemente einen Absolutdruck-Sensor 23, einen A-/D-Wandler 24, einen elektronischen Speicher 25 und einen Mikroprozessor 26 aufweist. Ferner befindet sich an der Platine ein Druckschalter 27, zu dem ein verschieblich geführter Stempel 28 gehört, der durch Niederdrücken der Kuppel der Kappe 8 verstellt werden kann. Benachbart zu der Platine 21 ist eine Batterie 29 angeordnet, beispielsweise eine Lithium-Batterie, die für eine Kapazität von etwa 40 mAh ausgelegt ist. Unterhalb der transparenten Kappe 8 befinden sich zwei Glimmlämpchen, beispielsweise ein grünes Grimmlämpchen 31 und ein rotes Glimmlämpchen 32. Die Ansteuerung dieser Glimmlämpchen erfolgt über Schaltungselemente des Mikro prozessors 26. Die Fassungen der Glimmlämpchen und die weiteren Komponenten sind in Kunstharz eingegossen und bilden ein Modul 33, das an seinem Außenumfang einen Vorsprung aufweist, der - wie dargestellt - in eine umlaufende Nut am Innenumfang der Hülse 15 einrastbar ist. Alternativ sind auch andere Maßnahmen zur Befestigung des Moduls 33 an der Hülse 15 möglich, beispielsweise eine Befestigung mit Hilfe von - nicht dargestellten - Schraubbolzen oder anderen Befestigungsmitteln. The components of the signal generating device 20 are only indicated schematically. These components include a circuit board 21 with a chip 22 which, as integrated components, has an absolute pressure sensor 23, an A / D converter 24, an electronic memory 25 and a microprocessor 26. Furthermore, there is a pressure switch 27 on the circuit board, to which a displaceably guided plunger 28 belongs, which can be adjusted by depressing the dome of the cap 8. A battery 29 is arranged adjacent to the circuit board 21, for example a lithium battery, which is designed for a capacity of approximately 40 mAh. Below the transparent cap 8 there are two glow lamps, for example a green glow lamp 31 and a red glow lamp 32. These glow lamps are controlled via circuit elements of the microphone processor 26. The sockets of the glow lamps and the other components are cast in synthetic resin and form a module 33, which has a projection on its outer circumference, which - as shown - can be snapped into a circumferential groove on the inner circumference of the sleeve 15. Alternatively, other measures for fastening the module 33 to the sleeve 15 are also possible, for example fastening using screw bolts (not shown) or other fastening means.
In einer praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ventilkappe weist dieses Modul im Ventilkappengehäuse einen Durchmesser von etwa 20 mm und eine axiale Länge von etwa 10 bis 12 mm auf. Das Gewicht beträgt nur etwa 10 g, so daß durch die zusätzliche Anbringung dieser Signalerzeugungseinrichtung eine Ventilkappe geschaffen wird, deren geringes Gewicht eine nennenswerte Unwucht am Reifen nicht erzeugt. In a practical embodiment of the valve cap according to the invention, this module has a diameter of approximately 20 mm and an axial length of approximately 10 to 12 mm in the valve cap housing. The weight is only about 10 g, so that the additional attachment of this signal generating device creates a valve cap, the light weight of which does not produce any significant imbalance on the tire.
Nachdem diese Ventilkappe 1 druckdicht auf das Ventilrohr 6 aufgeschraubt worden ist, kann die elastische Kuppel 8 niedergedrückt werden. Dadurch wird ein Druckschalter 27 betätigt, welcher einen Starter aktiviert, um das ausgewählte, elektrisch Drucksignal zu bilden und zu speichern. Wird der Druckschalter nach Ablauf einer kurzen Zeitspanne erneut betätigt, so wird erneut der aktuelle Reifendruck erfaßt und mit dem gespeicherten Druckwert verglichen. Da kein Unterschied besteht, leuchtet das grüne Lämpchen auf ("Reifendruck in Ordnung"). Dies dient auch als Hinweis auf die Funktionstüchtigkeit des Systems. Der Fahrzeugführer kann nun zu einem beliebigen Zeitpunkt eine Reifendruck- Kontrolle durchführen und erneut die elastische Kappe 8 niederdrücken. Sofern eine größere Differenz zwischen dem dann aktuellen Reifendruck und dem gespeicherten Druckwert ermittelt wird, leuchtet das rote Lämpchen auf ("gefährliche Druckabweichung"). Der Fahrzeugführer kann daraufhin den Reifendruck überprüfen und erneut korrekt einstellen. After this valve cap 1 has been screwed onto the valve tube 6 in a pressure-tight manner, the elastic dome 8 can be depressed. This actuates a pressure switch 27, which activates a starter in order to form and store the selected, electrical pressure signal. If the pressure switch is operated again after a short period of time, the current tire pressure is recorded again and compared with the stored pressure value. Since there is no difference, the green lamp lights up ("tire pressure OK"). This also serves as an indication of the functionality of the system. The vehicle driver can now carry out a tire pressure check at any time and press the elastic cap 8 down again. If there is a larger difference between the current tire pressure and the stored pressure value the red lamp lights up ("dangerous pressure deviation"). The driver can then check the tire pressure and set it again correctly.

Claims

_________________________________________________________________ Ventilkappe mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines Druckanzeigesignals für einen mit einem Ventil ausgerüsteten Fahrzeugreifen _________________________________________________________________ Ansprüche: _________________________________________________________________ Valve cap with a device for generating a pressure display signal for a vehicle tire equipped with a valve _________________________________________________________________ Claims:
1. Ventilkappe 1. Valve cap
mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines Druckanzeigesignals (Signalerzeugungseinrichtung) für einen mit einem Ventil ausgerüsteten Fahrzeugreifen,  with a device for generating a pressure display signal (signal generating device) for a vehicle tire equipped with a valve,
- mit einem auf ein Ventilrohr (6) des Ventils (Reifenventil) aufschraubbaren Gehäuse (2), in dem die Signalerzeugungseinrichtung (20) untergebracht ist, und  - With a on a valve tube (6) of the valve (tire valve) screwable housing (2) in which the signal generating device (20) is housed, and
- mit einem Betätigungsglied (12), das beim Aufschrauben der Ventilkappe (1) auf das Ventilrohr (6) das Reifenventil öffnet,  - With an actuator (12) that opens the tire valve when the valve cap (1) is screwed onto the valve tube (6),
dadurch gekennzeichnet, daß  characterized in that
die Signalerzeugungseinrichtung aufweist:  the signal generating device has:
a) einen Absolutdruck-Sensor (23), der mit dem Reifendruck beaufschlagbar ist und der ein dem Reifendruck entsprechendes elektrisches Drucksignal erzeugt;  a) an absolute pressure sensor (23) which can be acted upon by the tire pressure and which generates an electrical pressure signal corresponding to the tire pressure;
b) einen elektronischen Speicher (25), in dem ein ausgewähltes elektrisches Drucksignal oder ein davon abgeleitetes Signal dauerhaft gespeichert werden kann; c) einen Mikroprozessor (26) mit einer Arithmetikeinheit, die b) an electronic memory (25) in which a selected electrical pressure signal or a signal derived therefrom can be stored permanently; c) a microprocessor (26) with an arithmetic unit, the
- ein neu erzeugtes elektrisches Drucksignal mit dem ausgewählten gespeicherten Drucksignal vergleicht und ein Vergleichssignal erzeugt;  - compares a newly generated electrical pressure signal with the selected stored pressure signal and generates a comparison signal;
- die einen Bezug des Vergleichssignals zu einem vorgegebenen Schwellenwert herstellt; und  - which relates the comparison signal to a predetermined threshold value; and
- die eine Bildung des Druckanzeigesignals veranlaßt, wenn ein vorgegebener Abstand zwischen Schwellenwert und Vergleichssignal über- oder unterschritten ist; und  - Which causes the pressure display signal to be formed when a predetermined distance between the threshold value and the comparison signal is exceeded or undershot; and
d) einen Starter (27), dessen Betätigung die Bildung und Speicherung des ausgewählten elektrischen Drucksignals veranlaßt.  d) a starter (27), the actuation of which causes the formation and storage of the selected electrical pressure signal.
2. Ventilkappe nach Anspruch 1, 2. Valve cap according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, daß  characterized in that
der Absolutdruck-Sensor (23) als Halbleiterelement ausgebildet ist und einen piezo-resistiven Wandler oder ein Wandlersystem mit einer kapazitiven Brückenschaltung aufweist.  the absolute pressure sensor (23) is designed as a semiconductor element and has a piezo-resistive transducer or a transducer system with a capacitive bridge circuit.
3. Ventilkappe nach Anspruch 1 oder 2, 3. Valve cap according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, daß  characterized in that
die Signalerzeugungseinrichtung (20) zusätzlich einen A/D-Wandler (24) aufweist, welcher die in analoger Form anfallenden elektrischen Drucksignale des Absolutdruck- Sensor (23) in Digitalsignale umformt;  the signal generating device (20) additionally has an A / D converter (24), which converts the electrical pressure signals of the absolute pressure sensor (23) which occur in analog form into digital signals;
4. Ventilkappe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 4. Valve cap according to one of claims 1 to 3,
dadurch gekennzeichnet, daß  characterized in that
der elektronische Speicher (25) ein digitaler Speicher ist, der wenigstens ein 8-Bit-Wort oder ein 16-Bit-Wort dauerhaft zu speichern vermag. the electronic memory (25) is a digital memory which can permanently store at least one 8-bit word or one 16-bit word.
5. Ventilkappe nach Anspruch 4, 5. Valve cap according to claim 4,
dadurch gekennzeichnet, daß  characterized in that
der elektronische Speicher ein RAM (random excess  the electronic memory is a RAM (random excess
memory) mit einem kontinuierlichen Strombedarf kleiner 1 μA ist.  memory) with a continuous current requirement of less than 1 μA.
6. Ventilkappe nach Anspruch 4, 6. valve cap according to claim 4,
dadurch gekennzeichnet, daß  characterized in that
der elektronische Speicher ein EEPROM (electrically erasable programmable read only memory) ist.  the electronic memory is an EEPROM (electrically erasable programmable read only memory).
7. Ventilkappe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, 7. Valve cap according to one of claims 1 to 6,
dadurch gekennzeichnet, daß  characterized in that
der Starter einen Schaltkontakt aufweist, der mit Hilfe des Ventilrohres (6) des Reifenventiles geschlossen wird.  the starter has a switching contact, which is closed with the help of the valve tube (6) of the tire valve.
8. Ventilkappe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, 8. Valve cap according to one of claims 1 to 6,
dadurch gekennzeichnet, daß  characterized in that
der Starter einen Magnetfeldsensor aufweist, der einen Permanentmagneten erfaßt, der mit Hilfe einer unabhängig handhabbaren Hilfsvorrichtung auf die Ventilkappe (1) zu bewegt oder von dieser entfernt wird.  the starter has a magnetic field sensor which detects a permanent magnet which is moved towards or removed from the valve cap (1) with the aid of an independently manageable auxiliary device.
9. Ventilkappe nach Anspruch 8, 9. valve cap according to claim 8,
dadurch gekennzeichnet, daß  characterized in that
die Hilfsvorrichtung als Steckschlüssel ausgebildet ist, mit dessen Hilfe die Ventilkappe (1) auf das Reifenventil aufgeschraubt werden kann.  the auxiliary device is designed as a socket wrench, with the help of which the valve cap (1) can be screwed onto the tire valve.
10. Ventilkappe nach Anspruch 8, 10. valve cap according to claim 8,
dadurch gekennzeichnet, daß  characterized in that
der Magnetfeldsensor ein magnetisch steuerbarer Transistor ist, the magnetic field sensor is a magnetically controllable transistor,
11. Ventilkappe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, 11. Valve cap according to one of claims 1 to 7,
dadurch gekennzeichnet, daß  characterized in that
das Ventilkappengehäuse (2) einen elastisch verformbaren Abschnitt (4) aufweist; und  the valve cap housing (2) has an elastically deformable section (4); and
der Starter (27) einen Schaltkontakt aufweist, der durch Verformung dieses elastisch verformbaren Gehäuseabschnittes (4) betätigbar ist.  the starter (27) has a switching contact which can be actuated by deforming this elastically deformable housing section (4).
12. Ventilkappe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, 12. Valve cap according to one of claims 1 to 11,
dadurch gekennzeichnet, daß  characterized in that
der Mikroprozessor (26) im Regelfalle deaktiviert ist und lediglich nach einer erneuten Aktivierung die Bildung eines neuen, dem dann aktuellen Reifendruck entsprechenden elektrischen Drucksignales durch den Absolutdruck-Sensor (23) veranlaßt, dieses neue Drucksignal mit dem ausgewählten gespeicherten Drucksignal vergleicht, die Bildung eines Druckanzeigesignals veranlaßt und daraufhin wieder in den deaktivierten Zustand übergeht.  the microprocessor (26) is generally deactivated and only after a renewed activation causes the formation of a new electrical pressure signal corresponding to the current tire pressure by the absolute pressure sensor (23), compares this new pressure signal with the selected stored pressure signal, the formation of a Pressure indication signal caused and then changes back to the deactivated state.
13. Ventilkappe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, 13. Valve cap according to one of claims 1 to 12,
dadurch gekennzeichnet, daß  characterized in that
die Signalerzeugungseinrichtung (20) zusätzlich einen the signal generating device (20) additionally one
Taktgenerator aufweist, welcher den Mikroprozessor (26) periodisch aktiviert. Has a clock generator which periodically activates the microprocessor (26).
14. Ventilkappe nach Anspruch 13, 14. Valve cap according to claim 13,
dadurch gekennzeichnet, daß  characterized in that
die Signalerzeugungseinrichtung (20) zusätzlich einen Beschleunigungssensor aufweist, welcher zwischen Fahrzeug-Stillstand und fahrendem Fahrzeug unterscheiden kann, und welcher eine Aktivierung des Mikroprozessors (26) nur bei fahrendem Fahrzeug zuläßt. the signal generating device (20) additionally has an acceleration sensor which can differentiate between vehicle standstill and moving vehicle and which only permits activation of the microprocessor (26) when the vehicle is moving.
15. Ventilkappe nach Anspruch 12, 15. Valve cap according to claim 12,
dadurch gekennzeichnet, daß  characterized in that
eine wahlweise Aktivierung des Mikroprozessor (26) durchgeführt werden kann, etwa wenn eine Reifendruckkontrolle durchgeführt werden soll.  the microprocessor (26) can optionally be activated, for example if a tire pressure check is to be carried out.
16. Ventilkappe nach Anspruch 15, 16. Valve cap according to claim 15,
dadurch gekennzeichnet, daß  characterized in that
eine wahlweise Aktivierung des Mikroprozessor (26) durch mechanische Einwirkung auf die Ventilkappe (1) möglich ist.  an optional activation of the microprocessor (26) by mechanical action on the valve cap (1) is possible.
17. Ventilkappe nach Anspruch 15, 17. Valve cap according to claim 15,
dadurch gekennzeichnet, daß  characterized in that
eine wahlweise Initiierung des Mikroprozessor (26) berührungsfrei erfolgen kann.  an optional initiation of the microprocessor (26) can take place without contact.
18. Ventilkappe nach einem der Ansprüche 15 bis 17, 18. Valve cap according to one of claims 15 to 17,
dadurch gekennzeichnet, daß  characterized in that
die Ventilkappe (1) zusätzlich eine elektrisch ansteuerbare Anzeigevorrichtung (31, 32) aufweist, die optisch dasjenige Druckanzeigesignal darstellt, das nach* der jeweiligen wahlweisen Aktivierung des Mikroprozessor (26) anliegt.  the valve cap (1) additionally has an electrically controllable display device (31, 32) which optically represents the pressure display signal which is present after * the respective optional activation of the microprocessor (26).
19. Ventilkappe nach Anspruch 18, 19. Valve cap according to claim 18,
dadurch gekennzeichnet, daß  characterized in that
die Anzeigevorrichtung wenigstens zwei verschieden-farbige Lichtquellen (31, 32) aufweist und in Abhängigkeit vom anliegenden Druckanzeigesignal durch Aufleuchten der einen oder anderen Lichtquelle eine erste Anzeige ("Reifendruck in Ordnung") oder eine zweite Anzeige ("gefährliehe Druckabweichung") erzeugt wird. the display device has at least two differently colored light sources (31, 32) and, depending on the applied pressure display signal, a first display ("tire pressure OK") or a second display ("dangerous pressure deviation") is generated by lighting up one or the other light source.
20. Ventilkappe nach Anspruch 17, 20. Valve cap according to claim 17,
dadurch gekennzeichnet, daß  characterized in that
die berührungsfreie Aktivierung des Mikroprozessor (26) mit Hilfe eines unabhängig handhabbaren Handgerätes, Fernbedienungselementes oder dergleichen erfolgt, mit dessen Hilfe eine magnetische, induktive, kapazitive und/oder telemetrische Kopplung mit dem Mikroprozessor (26) in der Ventilkappe (1) erfolgen kann.  the contactless activation of the microprocessor (26) takes place with the aid of an independently manageable hand-held device, remote control element or the like, with the aid of which magnetic, inductive, capacitive and / or telemetric coupling with the microprocessor (26) in the valve cap (1) can take place.
21. Ventilkappe nach Anspruch 20, 21. Valve cap according to claim 20,
dadurch gekennzeichnet, daß  characterized in that
eine Kopplung über einen mono-funktionalen oder bifunktionalen Transponder erfolgt.  coupling via a mono-functional or bifunctional transponder.
22. Ventilkappe nach Anspruch 20 oder 21, 22. Valve cap according to claim 20 or 21,
dadurch gekennzeichnet, daß  characterized in that
die Anzeigevorrichtung zur Darstellung des Druckanzeigesignals an dem Handgerät, dem Fernbedienungselement oder dergleichen ausgebildet ist.  the display device is designed to display the pressure display signal on the hand-held device, the remote control element or the like.
23. Ventilkappe nach einem der Ansprüche 1 bis 22, 23. Valve cap according to one of claims 1 to 22,
dadurch gekennzeichnet, daß  characterized in that
die Signalerzeugungseinrichtung (20) zusätzlich einen Sender zur telemetrischen Übermittlung des/der Druckanzeigesignale (s) aufweist.  the signal generating device (20) additionally has a transmitter for the telemetric transmission of the pressure display signal (s).
24. Ventilkappe nach einem der Ansprüche 1 bis 23, 24. Valve cap according to one of claims 1 to 23,
dadurch gekennzeichnet, daß  characterized in that
die Signalerzeugungseinrichtung (20) zusätzlich eine Stromquelle, insbesondere eine Batterie (29) aufweist,  the signal generating device (20) additionally has a current source, in particular a battery (29),
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