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`European Patent Office
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`Office européen des brevets
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`® Veréffentlichungsnummer: 0 417 704 A1
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`EUROPAISCHE PATENTANMELDUNG
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`@ Anmeldenummer:90117410.2
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`@ Int. CI.5: BGOC 23/04
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`@ Anmeldetag: 10.09.90
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`@ Prioritét: 12.09.89 DE 3930480
`
`Verififfentlichungstag der Anmeldung;
`20.03.91 Patentblatt 91/12
`
`Benannte Vertragsstaaten:
`AT BE CH DE DK ES FR GB GR IT LI LU NL SE
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`® Anmelder: Achterholt, Rainer
`Sportplatzweg 7
`W-8968 Durach/Weidach(DE)
`
`69 Erfinder: Achterholt, Rainer
`Sportplatzweg 7
`W-8968 Durach/Weidach(DE)
`
`Vertreter: Brehm, Hans-Peter, Dr. Dipl.-Chem.
`et al
`
`Patentanwalte Kern, Brehm & Partner
`Albert-Rosshaupter-Strasse 73
`W-8000 M'Linchen 70(DE)
`
`(‘59 Eine, ein Druckabnahmesignal erzeugende Ventilkappe fL‘Ir einen Luftreifen.
`
`(6) eines Reifenventils
`@ Eine auf ein Ventilrohr
`eines Luftreifens aufschraubbare Ventilkappe erzeugt
`
`bei einer Druckabnahme im Reifen ein drahtlos Uber-
`mittelbares Druckabnahmesignal. Innerhalb des Ven-
`tllkappengehauses (1) [st eme mit dem zu uberwa
`,
`chenden Ren‘endruck beaufschlagbare Druckkammer
`-
`1
`-
`(48) some eme Referenzkammer (44) ausgeblldet,
`die beim Aufschrauben der Ventilkappe auf das Rei-
`fenventil mit einem vorgegebenen Solldruck beauf-
`schlagbar ist.
`Innerhalb des Ventilkappengehéuses
`(1) sind an einer Platine (23) elektrische und/oder
`
`elektronische Komponenten (24, 24', 24", 24'”, 25)
`eines Senders angebracht. Es ist eine Stromversor-
`gungsquelle und ein Schaltglied vorhanden, zu dem
`wenigstens ein innerhalb der Druckkammer (48) be-
`findlicher Leiterabschnitt
`(28) gehért, der in germ-
`gem Abstand zur Ruhelage einer auslenkbaren
`Membran (40) angeordnet
`ist. Eine durch Reifen-
`druckabnahme hervorgerufene Membranauslenkung
`schlieBt einen Stromkreis und die Senderschaltung
`wird mit Strom/Spannung versorgt und der Sender
`liefert ein zeitlich begrenztes Druckabnahmesignal.
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`Die Erfindung betrifft eine, ein Druckabnahme-
`signal erzeugende Ventilkappe fijr einen, mit einem
`Ventil ausgeriisteten Luftreifen. Die Ventiikappe ist
`vorzugsweise fijr die Anwendung bei Pkw-Reifen
`bestimmt, die bei einem Reifen-Solldruck von etwa
`
`1,4 bis 3,0 bar betrieben werden. Abgewandelte
`Ausf'dhrungsformen sind f'Lir Fahrradreifen, Motorra—
`dreifen und Lkw-Reifen vorgesehen.
`Zu den wesentlichen Bestandteilen der neuen
`
`Ventilkappe gehtirt ein auf ein Ventilrohr des Rei-
`fenventils auf schraubbares Gehéuse. Es ist ein
`
`Betéitigungsglied vorgesehen, das beim Aufschrau-
`ben der Ventilkappe auf das Ventilrohr das Reifen-
`ventil éffnet.
`lnnerhalb des Ventilkappengehéuses
`ist eine mit dem zu Uberwachenden Reifendruck
`
`beaufschlagbare Druckkammer sowie eine Refe-
`renzkammer ausgebildet, die beim Aufschrauben
`der Ventilkappe auf das Reifenventil mit einem
`vorgegebenen Soildruck beaufschlagbar ist. Beide
`Kammern sind durch eine Membran voneinander
`
`getrennt, die eine in die Druckkammer hinein aus-
`gelenkte Stellung einnimmt,wenn der zu ijberwa-
`chende Druck unter den Soildruck sinkt.
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`Eine Ventiikappe dieser Bauart und Funktions-
`weise ist aus der Deutschen Patentschrift 35 46
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`Einrichtungen Eingriffe an oder Abénderungen der
`Radfelge. Zum Teii wird die Auslenkung einer elek-
`trisch leitenden oder mit einem elektrisch leitenden
`
`Belag versehene Membran zum SchlieBen oder
`Cffnen eines elektrischen Kontaktes ausgenutzt,
`welcher den Sender aktiviert. Mit der DE-OS 36 05
`
`661 ist eine Alarmvorrichtung zum AnschlieBen an
`einen Luftreifen vorgeschiagen worden, die mit ei-
`nem Sender, einer Versorgungsqueile und einem
`Druckerfassungsmittel ausgeru‘stet
`ist, wobei die
`Alarmvorrichtung am Ventiischaft des Reifens an-
`schraubbar
`ist. Als Druckerfassungsmittel dient
`eine mit Hilfe einer Feder vorgespannte Membran,
`die bei unzuléssig hohem oder tiefem Reifendruck
`einen Schalter betéitigt, woraufhin der Sender akti-
`viert wird. Solange der unzuiéissige Reifendruck
`herrscht, bleibt der Sender aktiviert und zieht Ener-
`
`gie aus der Versorgungsquelle. Es bestehen Zwei-
`fel, ob dieser Vorschlag realisierbar ist oder bereits
`realisiert wurde.
`
`Trotz einer Vielzahl bekannter Vorschléige f'Lir
`ReifendruckKontroHeinrichtungen mit drahtloser Si-
`gnaiiibermittlung sind entsprechende Einrichtungen
`bislang nur in untergeordnetem Umfang praktisch
`realisiert und in den Markt eingefiihrt worden. H‘aiu-
`fig Ié/St die Zuverléssigkeit der bekannten Einrich-
`tungen unter den rauhen, wechselnden Gebrauchs—
`bedingungen eines Kfz-Rades zu wiinschen Ubrig
`und/oder die bekannten Einrichtungen sind zu auf-
`wendig und zu teuer.
`Davon ausgehend besteht die Aufgabe der vor-
`Iiegenden Erfindung darin, eine einfach aufgebaute
`und kostengijnstig zu fertigende Ventilkappe der
`eingangs genannten Art zu schaffen, welche - unter
`Beibehaltung der oben genannten Vorteiie - zuver-
`l‘éssig und stb'rungsfrei eine drahtlose SignalUber-
`tragung ermdglicht.
`Nach einem weiteren Ziel der Erfindung soll
`die mit einem Sender und mit einer Stromquelle
`ausgerUstete Ventilkappe geringe Abmessungen
`aufweisen, weiterhin ailein durch Aufschrauben auf
`
`das Reifenventil festlegbar sein und geringes Ge-
`wicht besitzen, um eine nennenswerte Unwucht
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`338 bekannt. Bei der bekannten Ventilkappe ist ein,
`die Druckkammer begrenzender Gehéuseabschnitt
`durchsichtig ausgebildet. Eine Ann'aiherung der vor-
`zugsweise farbigen Membran an diesen durchsich-
`tigen Gehéuseabschnitt
`ist optisch wahrnehmbar
`und dient als Anzeige einer Druckabnahme. Zur
`Uberprfifung des Reifendruckes muB der Fahrzeug-
`f‘Lihrer jede einzelne Ventilkappe Uberpriifen, was
`lediglich am stehenden Fahrzeug erfolgen kann.
`Die bekannte Funktionsweise, die beim Auf—
`
`schrauben einer Ventilkappe auf das Reifenventil
`selbsttétig einen Referenzdruck schafft und dauer—
`haft speichert, hat sich als besonders einfach, ro-
`bust und zuverléssig erwiesen. Eine einzige Aus-
`fiihrungsform der Ventilkappe ist bei den verschie-
`densten Reifendriicken anwendbar. weil
`lediglich
`eine Druckdifi‘erenz ermittelt wird. Die Membran
`
`kann deshalb diinn und hochempfindlich ausge-
`fiihrt werden. Die bei bestimmungsgem'a‘Bem Ge-
`brauch eines Pkw auftretenden Schwankungen des
`Reifendruckes kb'nnen 0.3 bar und mehr betragen.
`Soiche Druckschwankungen veréndern den als Be-
`zugsgrundlage dienenden Solidruck innerhalb der
`Referenzkammer nicht und kénnen die Anzeige
`und Anzeigegenauigkeit einer solchen Ventilkappe
`nicht beeintréichtigen.
`Femer ist eine Anzahl Reifendruck-Kontrollein-
`
`richtungen bekannt geworden, die mit drahtloser
`Signalijbertragung arbeiten, wobei
`innerhalb des
`Reifens oder an der Feige ein Radiofrequenz- oder
`Hochfrequenzsender angebracht ist (vgl. etwa DE-
`PSn 24 41 430, 26 17 448, 29 15 227 oder DE-OS
`31 08 998). Zumeist erfordern diese bekannten
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`eines mit dieser Ventilkappe ausgerijsteten Luftrei-
`fens zu vermeiden.
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`Nach einem weiteren Ziel soll die Ventilkappe
`einfach aufgebaut sein und aus mb'glichst wenigen,
`vorgefertigten und unabhéngig voneinander hand-
`habbaren Komponenten bestehen, aus denen im
`Wege der automatisierten Massenfertigung die fer-
`tige Ventilkappe herstellbar ist.
`Nach noch einem weiteren Ziel der Erfindung
`soll die neue Ventilkappe ohne Austausch der
`Stromquelle und/oder sonstige Abénderung fiJr den
`wiederholten Einsatz geeignet sein und eine mehr-
`jéhrige Gebrauchsdauer gew'eihrieisten.
`Ausgehend von einer, ein Druckabnahmesignal
`erzeugenden Ventiikappe mit den eingangs ge-
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`nannten Merkmaien ist die erf indungsgeméBe L6-
`sung dieser Aufgabe und Zieie dadurch gekenn-
`zeichnet, daB innerhalb des Ventilkappengehéuses
`eine Piatine vorhanden ist,
`an der elektrische
`
`und/oder elektronische Komponenten eines Sen-
`ders angebracht sind, der bei Stromversorgung
`eine oder mehrere Signaifrequenzen erzeugt, die
`drahtlos bis zu einem benachbart zum Luftreifen
`
`sind. Zur
`angeordneten Empfénger Ubertragbar
`Stromversorgung dient eine an oder in dem Ge-
`h'éuse untergebrachte Batterie und ein mechani-
`sches,
`im Regelfalie offenes Schaltgiied. zu dem
`ein innerhalb der Druckkammer befindiicher Leiter-
`
`abschnitt, der in geringem Abstand zur Ruhelage
`der Membran angeordnet ist. Eine Abnahme des
`zu Uberwachenden Reifendruckes gegenfiber dem
`in der Referenzkammer gespeicherten Solldruck
`verursacht eine Membranauslenkung, welche das
`Schaitglied schliefit, woraufhin ein Stromkreis ge-
`schlossen wird, weicher die Schaltung des Senders
`aktiviert. Der Sender weist eine Abiauf steuerung
`auf, welche nach kurzfristiger Signalaussendung
`diese Signalaussendung wieder unterbricht und
`den Sender erneut
`in einen Bereitschaftszustand
`versetzt.
`
`Diese Merkmalskombination ergibt eine einfach
`aufgebaute und zuveriéssig arbeitende Ventilkappe
`mit geringen Abmessungen, die drahtlos ein Signal
`an einen Empfé'nger Ubermittelt. der vorzugsweise
`im Bereich der Radaufhéingung untergebracht
`ist.
`Eine praktische Austhrungsform dieser Ventilkap-
`pe hat eine Lénge (in Richtung der Ventiiachse)
`von etwa 20 mm und einen Durchmesser von etwa
`
`20 mm und wiegt weniger als 10 g. Diese Ventii-
`kappe kann mit einer Lithiumbatterie ausgeriistet
`sein, die eine Nennspannung von 3 V iiefert und
`eine Kapazitét von mAh besitzt; diese Batterielei-
`stung reicht
`- wegen der Begrenzung der Dauer
`der Signaiaussendung -
`fijr wenigstens 500 bis
`1000 Alarmimpuise aus. Die Ventilkappe ist einfach
`aufgebaut und besteht aus wenigen vorgefertigten.
`unabhéngig handbaren Komponenten. aus denen
`im Wege der automatisierten Massenfertigung die
`fertige Ventiikappe herstellbar ist.Vorzugsweise er-
`zeugt der Sender zwei Signaifrequenzen mit unter—
`schiedlicher Frequenz, die alternierend mit vorge-
`gebener
`Impulsfoige abgestrahit werden. Jedem
`Sender/jeder Ventilkappe ist ein entsprechend ab-
`gestimmter Empf‘einger zugeordnet, wobei der ma-
`ximaie Abstand zwischen Empfé‘nger und Sender
`vorzugsweise weniger ais 1000 mm betr'aigt. Unter
`diesen Bedingungen kann ein Fehlalarm ais Foige
`von Fremdsendungen und/oder die Storung ande-
`rer Empféinger praktisoh ausgeschiossen werden.
`Die verschiedenen Reifen eines Kraftfahrzeuges
`konnen mit der gleichen Ausiiihrungsform einer
`Ventiikappe best‘Lickt werden, weii die Zuordnung
`zum jeweiligen Rad Uber den jeweiligen Empf’einger
`
`erioigt. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbii-
`dungen der Erfindung ergeben sich aus den Unter-
`anspriichen.
`Der
`grundlegende, mechanisch-konstruktive
`Aufbau der erfindungsgeméBen Ventiikappe zur Er-
`zeugung einer Membranauslenkung bei
`ausrei-
`chender Druckabnahme im Luftreifen ist aus der
`
`DE-PS 35 46 338 bekannt. Um Wiederhoiungen zu
`vermeiden, soil mit dieser Bezugnahme der Inhalt
`jener Druckschrift - soweit hiifreich und erforderlich
`- auch zum Bestandteii der vorliegenden Unteria-
`gen gemacht werden. Beim Aufschrauben der Ven-
`tiikappe
`auf das Ventiirohr eines Reifenventiis
`kommt eine 3-Stufen-Abdichtung zustande. in einer
`ersten Stufe wird eine druckdichte Abdichtung zwi-
`schen dem Ventilrohr und dem offenen Gehéu-
`seende der Ventilkappe geschaffen. Hierzu kann
`innerhalb des offenen Geh'eiuseendes ein kompri-
`mierbares Dichtungselement
`vorhanden
`sein,
`und/oder das Ventiikappengehéiuse besteht aus
`Kunststoff. der sich eng und druckdicht an das
`AuBengewinde des Ventilrohres an Iegt.
`in einer
`zweiten Stufe bei Fortsetzung des Aufschraubvor—
`ganges drijckt das an der Ventiikappe vorhandene
`Betétigungsglied gegen den Reifenventilstb’Bei, ver-
`stellt diesen gegen seinen Federdruck und 6ffnet
`das Reifenventil. Daraufhin strdmt Druckmedium
`aus dem Reifen in den Gehéuseinnenraum der Ven
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`tiikappe und beaufschiagt sowohi die Referenzkam-
`mer wie die Druckkammer mit dem aktueilen Rei-
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`fendruck, weicher einem vorgegebenen Reifensoll-
`druck entspricht. Bei Fortsetzung des Aufschraub-
`vorganges wird die Referenzkammer druckdicht
`verSschlossen. Wie praktische Erfahrungen gezeigt
`haben, bieibt die Referenzkammer monatelang
`druckdicht verschlossen und hélt den einmai vor-
`
`gegebenen Solldruck.
`Nach einem Gesichtspunkt der vorliegenden
`Erfindung ist die Referenzkammer innerhalb einer
`einseitig geschiossenen Dose ausgebildet, deren
`Dosenoffnung von der Membran verschlossen ist.
`Diese Dose wird von einem Dosenboden und einer
`
`Dosenumfangswand begrenzt, welche eine Stirnflé-
`Che aufweistr Eine Druckbeaufsohlagung des Do-
`seninnenraumes erfolgt Uber wenigstens einen in-
`nerhalb der Dosenumfangswand ausgesparten Ka-
`nai, der an der Stirnfi‘aiche der Dosenumfangswand
`beginnt und in den Doseninnenraum miindet. Diese
`Dose ist innerhalb des Geh'aiuses verschieblich ge-
`halten, und beim Auf schrauben der Ventilkappe
`auf das Reifenventilrohr wird die Dosenstirnfl'aiche
`
`gegen eine Dichtung gepreBt, die innerhalb des
`Ventilkappengehéuses
`fest angebracht
`ist. Hier-
`durch wird der Doseninnenraum und damit die
`Referenzkammer sicher verschlossen.
`
`Beim Abschrauben der Ventilkappe vom Rei-
`fenventil wird der Anprefldruck zwischen Dosen-
`stirnfl'eiche und Dichtung aufgehoben. Ein innerhalb
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`der Ventilkappe untergebrachtes elastisches Giied
`sorgt
`f'Lir eine Trennung zwischen Dichtung und
`Dosenstirnii'aiche, so daB die Referenzkammer er-
`neut mit einem gegebenenfaiis anderen Solldruck
`beaufschiagt werden kann.
`Der erfindungsgeméfl vergesehene Sender be.
`steht
`im wesentiichen aus einer Digitalschaltung
`und einem Schwingkreis, dessen Spule als Sende-
`antenne ausgebildet ist. Nach einem wesentiichen
`Gesichtspunkt der voriiegenden Erfindung ist eine
`solche Abiaufsteuerung der Digitaischaitung vorge-
`sehen, welche nach kurzfristiger Signaiaussendung
`diese Signaiaussendung wieder unterbricht und
`den Sender erneut
`in einen Bereitschaftszustand
`versetzt.
`
`Hierzu kann die Digitaischaltung als wesentii-
`Che Funktionsgruppen vorzugsweise einen RC-Ge-
`nerator, eine Startvorrichtung (Trigger), eine Modu~
`iationsschaitung, einen vieistufigen Frequenzteiier
`und einen ein- und auschaitbaren Leistungsverstér-
`ker aufweisen. Der Pic-Generator (Osziilator) iiefert
`verschiedene Signaifrequenzen, deren jeweiiige
`Frequenz durch die Komponenten Widerstand (R)
`und Kondensator (C) bestimmt sind. Die Schaitung
`ist so aufgebaut, daB durch verschiedene RUckah-
`rungen vom Frequenzteiler die entsprechenden
`Funktionsgruppen der Digitaischaitung so ange-
`steuert werden. daB durch das SchlieBen des
`
`Schaitgiiedes die Schaitung gestartet und eine voli.
`sténdige Signalaussendung durchgefiihrt wird.
`lst
`dies erfoigt, dann werden die Leistungsverstérker
`und der RC-Osziilator abgeschaltet. was zu einer
`ganz wesentlichen Reduzierung der aus der Batte-
`rie aufgenommenen Leistung f'Lihrt. Dadurch ist die
`Schaitung wieder auf Bereitschaft zur‘Lickgeschaltet
`und ist fUr eine neue Signalausgabe sendebereit,
`seibst wenn das Schaitgiied weiterhin geschlossen
`bleibt. Eine erneute Signaiausgabe erfolgt erst
`dann, nachdem die Membran zurijckgesetzt und
`das Schaltglied geb'ffnet worden ist und bei erneu-
`ter Erfassung einer Reifendruckabnahme wieder
`geschlossen wird.
`Das Sendesignal wird vorzugsweise bei ver-
`gleichsweise langweiiigen Frequenzen im kHz-Be-
`reich abgestrahit.
`in diesem Bereich sind kaum
`Stb’rungen durch fremde Signalquelien zu erwarten.
`Dennoch kann eine stdrungsfreie Ubertragung des
`Sendesignals zu dem/den vorzugsweise nicht mehr
`als 1000 mm entfernten Empféngerm) im Radbe-
`reich des Fahrzeuges erreicht werden.
`Um die Kennung zwischen Sender und Emp-
`féinger zu erhéhen und durch Fremdsignaie ausge-
`Iéste Fehlanzeigen weitestgehend auszuschlieBen,
`besteht das Sendesignai vorzugsweise aus zwei
`verschiedenen Frequenzen (beispielsweise 9,6 kHz
`und 10.4 kHz), weiche abwechseind Uber eine Zeit-
`spanne von 10 bis 20 Miiiisekunden erzeugt wer-
`den. Die gesamte Dauer eines Sendesignais be-
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`trégt vorzugweise nur einige wenige Sekunden,
`beispieisweise 1 bis 3 Sekunden und besonders
`bevorzugt ca. 1,6 Sekunden. Unter diesen Bedin-
`gungen reicht die Kapazitét der oben angegebenen
`Lithium-Batterie
`fUr wenigstens
`500
`bis
`1000
`Alarmimpuise aus, d.h.
`f'Lir die gesamte zu erwar-
`tende Lebensdauer des Ventiies.
`
`Der gesamte Sender mit sémtlichen elektri-
`schen und/oder elektronischen Komponenten ist
`vorzugsweise als Modui ausgefijhrt. Die Kompo-
`nenten, einschlieBlich zwei Chips, einem RC-Gene-
`rator und einer Anzahi Kondensatoren und Wider-
`st'énde befinden sich an einer Platine, die eine
`gedruckte Schaltung biidet. Bei einer praktischen
`Ausfiihrungsform reicht eine runde Platine mit ei-
`nem Durchmesser von ca. 17 mm zur Aufnahme
`
`s'émtiicher Komponenten aus. Diese Piatine mit
`den Komponenten befindet sich geschiitzt im Inne-
`ren einer Kunststoffh‘dise, an deren AuBenumf ang -
`in einer Nut - die als Drahtwickiung ausgebildete
`Sendespule angebracht ist. Die gesamte Signaier-
`zeugungseinrichtung einschlieBlich Referenzkam-
`mer mit Schaltgiied, Sender und Batterie biidet
`vorzugsweise ein einziges integriertes Bauteii. Die-
`ses gesamte Bauteii
`ist
`innerhalb des Ventilkap-
`pengeh‘aiuses verschieblich gehalten. An diesem
`kombinier’ren Bauteii lassen sich kurze und stabiie
`
`elektrisch ieitende Verbindungen realisieren. Der
`Zusammenbau der Ventiikappe wird erleichtert,
`weil sich sémtliche kleinen und/oder empfindlichen
`Komponenten des Senders sowie die empfindiiche
`Membran an einem einzigen, vorgefertigten Bauteii
`befinden.
`
`ihrem Sender ist ein
`Jeder Ventilkappe mit
`eigener Empf énger zugeordnet. Zu jedem Emp-
`fénger gehért typischerweise ein Ferritstab mit ei-
`ner Empfangsantenne und einer bekannten Emp-
`féngerschaitung. Die Stromversorgung der Empfén-
`gerschaitung erfolgt Uber die Stromversorgungs-
`quelie des Fahrzeugs. Die Ausgénge der Empfén-
`gerschaitung sind Uber Verbindungsieitungen mit
`einer Anzeigeeinrichtung am Armaturenbrett oder
`dergieichen des Fahrzeugs verbunden. Zur Anzei-
`geein richtung gehb‘rt eine Auswerteelektronik, wel-
`che die von einem bestimmten Sender/Empfénger
`stammenden impulse der zugehdrigen Radanzeige
`zuordnet. Weiterhin erzeugt die Anzeigeeinrichtung
`auf die vom Empf‘énger erhaitenen Impulse hin
`Sein optisch und/oder akustisch wahrnehmbares
`Warnsignai, das auch nach Beendigung der Aus—
`sendung von Signalfrequenzen so Iange bestehen
`bieibt, bis der Fahrzeuglenker die Warnanzeige ge-
`idscht oder zurijckgesetzt hat.
`Nach der Aussendung eines Alarmimpuises ist
`die Ventilkappe erneut zur Aussendung eines neu-
`en Arlarmimpulses bereit, nachdem die Membran
`in ihre Ruhelage zurijckgekehrt ist. Dies kann ins-
`besondere durch Abschrauben der Ventilkappe
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`vom Reifenventil erfolgen. weil dann der Zugang
`zur Referenzkammer geb’ffnet und ein Druckaus-
`gleich bzw. eine neue Einstellung eines Solldruk-
`kes erfolgen kann.
`Die in der erfindungsgem'aflen Ventilkappe vor-
`handenen
`elektrischen
`und/oder
`elektronischen
`
`einer
`Komponenten und Bauteile werden aus
`einer
`Stromversorgungsquelle,
`vorzugsweise
`Knopfzelle mit Strom/Spannung versorgt. Die Digi-
`taschaltung des Senders befindet sich im Regelfal-
`le in einem Bereitschaftszustand. Diese Schaltung
`ist mit einem mechanischen, im Regelfalle offenen
`Schaltglied verkniipft, zu dem ein Leiterabschnitt
`gehért, der sich innerhalb der Druckkammer befln-
`det und dort
`in geringem Abstand zur Ruhelage
`der Membran feststehend angeordnet ist. Eine aus-
`reichende Abnahme des Druckes im Reifen und
`damit auch in der Druckkammer bewirkt eine in die
`
`Druckkammer hinein gerichtete Auslenkung der
`Membran. Diese Membranauslenkung erzeugt eine
`elektrisch leitende Verbindung zwischen diesem
`Leiterabschnitt und einem weiteren Kontakt des
`
`Schaltgliedes, woraufhin ein Stromkreis geschlos-
`sen wird, welcher die Senderschaltung aktiviert.
`Es
`ist mdglich, die auslenkbare Membran
`selbst aus einem elektrisch leitenden Material zu
`
`fertigen und als bewegllchen Kontakt des Schalt—
`gliedes zu verwenden. Allerdings kann es Schwie-
`rigkeiten bereiten, eine ausreichende elektrische
`Leitféihigkeit mit der gewUnschten Elastizitéit und
`mechanischen Festigkeit und Besténdigkeit des
`Membranmaterials zu verbinden.
`
`Alternativ ist es mdglich, ein nicht—leitendes
`Membranmaterial aus Kunststofi oder Gummi mit
`
`den gewUnschten elastischen Eigenschaften mit ei-
`ner elektrisch leitenden Beschichtung zu versehen.
`Im Einzelfall kann diese Beschichtung die Empfind-
`lichkeit. die Dauerhaftigkeit und/oder das Ansprech-
`verhalten der Membran beeintrachtigen. Weiterhin
`ist es mb'glich, eine hinsichtlich ihrer elastischen
`und mechanischen Eigenschaften optimale Mem-
`bran aus Kunststoff oder Gummimaterial auszu-
`wahlen, und diese Membran auf ihrer zum Leiter-
`abschnitt benachbarten Oberfl‘ache mit einer diin-
`nen elektrisch leitenden Kunststoff-Folie zu bele-
`
`gen. Bei dieser elektrisch leitenden Kunststoff-Folie
`kann es sich beispielsweise um eine mit RUB ge-
`f'Lillte leitféhige Polycarbonatfolie handeln (die von
`BAYER AG unter der Handelsbezeichnung MA-
`KROFOL vertrieben wird). Eine Schichtdicke dieser
`Polycarbonatfolie von etwa 35 ist ausreichend und
`gut geeignet. Diese elektrisch Ieitende Kunststoff-
`Folie wird vorzugsweise kreisfb‘rmig ausgestanzt
`und weist eine randstandige AnschluBfahne auf, die
`mit dem AnschluBkontakt des Schaltgliedes elek-
`trisch leitend verbunden wird. Vorzugsweise wird
`diese elektrisch leitende Kunststoff-Folie mit einer
`
`Anzahl radialer, vom Folienmittelpunkt ausgehender
`
`und den Folienrand nicht erreichender Einschnitte
`
`versehen; beispielsweise sind zwei, sich rechtwin-
`klig kreuzende Einschnitte gut geeignet. Dank die-
`ser Einschnitte behindert die Anwesenheit dieser
`
`unmittelbar auf der Membran aufliegenden und an
`ihrem Rand eingespannten, elektrisch leitenden
`Kunststoff—Folie die Membranauslenkung nicht.
`Nach einer weiteren, im vorliegenden Falle vor-
`zugsweise vorgesehenen Alternative wird im Zen-
`trum der Membran ein elektrisch leitendes Metall-
`
`pl'attchen oder ein Metallring angebracht, das/der
`“Liber einen d‘Linnen Metalldraht elektrisch leitend
`
`mit der Senderschaltung verbunden ist. Die Anwe-
`senheit dieses MetallplattchenSIMetallringes beein-
`tréchtigt die Membranauslenkung nicht und bildet
`einen einfachen und robusten beweglichen Kontakt
`des Schaltgliedes.
`In jedem Falle wird ein mechanisch bewegli-
`ches Schaltglied geschaffen, das einer Membran-
`auslenkung praktisch keine Gegenkraft entgegen-
`setzt. Die Empfindlichkeit und das Ansprechverhal-
`ten der Membran wird durch lntegrierung der
`Membran in eine elektrische Schalteinrichtung nicht
`beeintr'achtigt. Vielmehr wird ein praktisoh ohne
`Gegendruck arbeitender, mechanischer Schalter
`geschaffen, der auch unter den schwierigen und
`wechselnden Krafteinwirkungen an einem sich dre-
`henden Rad sicher und zuverlassig arbeitet. Versu-
`che mit. den erfindungsgemaBen Ventiikappen ha-
`ben gezeigt, daB diese Ausbildung der Membran
`und des Schaltgliedes eine Abnahme des Reifen-
`druckes von wenigstens 0,2 bar zuverléssig und
`reproduzierbar erfaflt und daraufhin den Sender
`aktiviert. Eine Membranauslenkung von wenigen
`1/10-Millimeter ist ausreichend, um den Schalter zu
`schlieflen
`und
`die
`Senderschaltung
`mit
`Strom/Spannung zu versorgen.
`ln diesem Falle kann der innerhalb der Druck-
`
`kammer beflndliche Leiterabschnitt vorzugsweise
`aus einem Metallbijgel bestehen, der an gegen-
`Liberliegenden Stellen an dem fiber die Membran
`hinausstehenden Abschnitt der Dosenumfangswand
`befestigt und im wesentlichen parallel zur Membran
`ausgerichtet ist. Dieser Metallbijgel ist einige 1/10-
`mm im Abstand zur Membran bzw. zu der von der
`
`leitenden
`elektrisch
`getragenen
`Membran
`Kunststoff-Folie bzw. zu dem von der Membran
`
`getragenen Metallpla'ttchen angeordnet. Die Anord-
`nung des Leiterabschnittes parallel und in gerin-
`gem Abstand zur Membran erfordert wenig Bauh'd-
`he und liefert einen rasch und zuverl‘assig anspre-
`chenden Schalter.
`
`eine bevorzugte Austh-
`Nachstehend wird
`rungsform einer erfindungsgeméizen Ventilkappe
`mit Bezugnahme auf eine Figur erl'a'utert; die letzte-
`re zeigt anhand einer schematischen Schnittdar-
`stellung eine erfindungsgemaBe Ventilkappe.
`Die in der Figur dargestellte Ventilkappe weist
`
`10
`
`15
`
`20
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`25
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`30
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`35
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`40
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`45
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`50
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`55
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`auf, mit
`ein einseitig gesohlossenes Gehéuse 1
`einem Deckel 2 und einer zylindrischen Umfangs-
`wand 3, die abgestuft
`in einen einstUckig ange-
`formten Hijlsenabsohnitt 4 Ubergeht, an dessen
`lnnenumfang ein lnnengewinde 5 ausgebildet
`ist.
`Dieser H'Lilsenabschnitt 4 bildet das offene Ende
`
`auf-
`ein Reifenventil
`auf
`der Ventilkappe, das
`schraubbar ist, von dem im vorliegenden Falle le-
`diglich ausschnittsweise ein Ventirohr 6 und ein
`federbelasteter VentilstoBel 7 dargestellt
`ist. Das
`Ventilrohr 6 ist mit einem angepaBten AuBengewin-
`de versehen. Das gesamte Ventilkappengeh'ause 1
`besteht vorzugsweise aus schlagzéhem Kunststoff.
`An der Abstufung zwischen Umfangswand 3
`und HUlsenabschnitt 4 is: verschieblich eine Druck-
`
`platte 10 gefiihrt, von welcher einstfickig ein etwa
`mit der Ventilkappen-Langsmittelachse fluchtendes
`Betatigungsglied 12 absteht. Beim Aufschrauben
`der Ventilkappe auf ein Reifenventil
`trifft dieses
`Betatigungsglied 12 auf den Ventilstb‘BeI 7 und
`drfickt diesen entgegen seiner Federbelastung nie‘
`der, so daB aus dem daraufhin geoffneten Reifen‘
`ventil der Innenraum der Ventilkappe mit dem aktu-
`ellen Reifendruck beaufschlagt wird.
`In der Druck-
`platte 10 ist wenigstens ein Kanal 11 ausgespart,
`fiber welchen eine Druckmittelverbindung zwischen
`dem offenen Reifenventil und dem Innenraum der
`
`Ventilkappe hergestellt wird. Wie in der Zeichnung
`angedeutet, kann am AuBenumfang der Druckplatte
`10 eine umlaufende Nut ausgespart sein, in welche
`eine Dichtung 13, etwa ein O-Ring eingesetzt ist,
`weloher die Druckplatte 10 gegenfiber der lnnen-
`umfangswand des Gehauses 1 abdichtet. Alternativ
`konnte eine - nicht dargestellte - Dichtung vorgese-
`hen werden, die mit dem Ventilrohr 6 des Reifen—
`ventils zusammenwirkt.
`
`Benachbart zu der Druokplatte 10 ist eine HUI-
`se 20 versohieblich innerhalb des Gehauses 1 an-
`
`geordnet. Diese Hfilse 20 waist an ihrem AuBenum-
`fang eine Nut 21 und an ihrem In nenumfang eine
`vorspringende Schulter 22 auf. An dieser Schulter
`22 ist eine Platine 23 abgestUtzt, an der sich die
`elektrisohen und/oder elektronischen Komponenten
`24, 24’, 24”, 24’" eines Senders befinden. Zu die-
`sem Sender gehb’rt eine als Drahtwicklung ausge-
`bildete Sendespule 25, die innerhalb der Nut 21
`am AuBenumfang der H'L’llse 20 untergebracht ist.
`Weiterhin 13’:
`im Innenraum der HUlse 20 eine
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`10
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`15
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`20
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`25
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`30
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`35
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`40
`
`45
`
`Knopfzelle 26 untergebracht.
`Benaohbart zur Hfllse 20 ist eine Dose 30
`
`50
`
`verschieblich innerhaib des Ventilkappengeh‘a‘uses
`1 angeordnet. Diese Dose 30 besteht aus einem
`Dosenboden 31 und einer Dosenumfangswand 32,
`die eine Stirnflache 35 aufweist. Am lnnenumfang
`der Dosenumfangswand 32 ist eine Membran 4O
`eingespannt,
`in deren Zentrum ein Metallpl'attchen
`41 angebracht ist. Es wird eine Referenzkammer
`44 geschaffen, die von der Membran 40. dem
`
`Dosenboden 31 und der Dosenumfangswand 32
`begrenzt ist.
`In der Dosenumfangswand 32 ist ein
`Kanal 36 ausgespart, der an der Stirnflache 35 der
`Dosenumfangswand 32 beginnt und in die Refe-
`renzkammer 44 mijndet. Durch diesen Kanal 36
`hindurch kann die Referenzkammer 44 mit dem
`
`Reifensolldruck beaufschlagt werden. An der lnnen-
`seite des Gehausedeckels 2 ist eine ringformige
`Dichtung 45 angebracht, die eine zur Stirnflache 35
`parallele Dichtfléche 46 aufweist. Sofern die Stim-
`fla'che 35 unter AnpreBdruck an dieser Dichtfléche
`46 anliegt, ist der Kanal 36 gesperrt und die Refe-
`renzkammer 44 druckdioht verschlossen.
`Benachbart zur Referenzkammer 44 ist eine
`
`Druckkammer 48 ausgebildet, die von der Mem-
`bran 40, einem Uber die Membran 4O hinausste-
`henden Abschnitt der Dosenumf angswand 32 und
`einer Platte 47 begrenzt ist. Ein elastisches Glied
`49, etwa eine Tellerfeder oder ein komprimierbarer
`Gummiring ist zwischen der Platte 47 und dem
`Gehéusedeckel
`2 eingesetzt. Eine Druckbeauf-
`sohlagung der Druckkammer 48 erfolgt Uber wenig-
`stens eine - nicht dargestellte - Kerbe in der Stim-
`fléche 35 oder durch eine Querbohrung 33 in dem
`Uber die Membran hinausstehenden Abschnitt der
`
`Dosenumfangswand 32. Es be steht eine nicht—
`sperrbare Stromungsmittelverbindung zwischen cler
`Druckkammer 48 und dem geoffneten Reifenventil.
`Vorzugsweise ist die Dose 30 dauerhaft mit der
`HUIse 20 verbunden, und beide zusammen bilden
`eine einheitliche Signalerzeugungseinriohtung mit
`Druckerfassungs- und Sendeteil.
`Innerhalb der Druckkammer 48 befindet sich
`
`ein Leiterabschnitt 28, der in geringem Abstand zur
`Ruhelage der Membran 40 angeordnet ist. Dieser
`Leiterabschnitt 28 ist Uber eine erste Leitung mit
`der Sendersohaltung verbunden. Ein an der Mem-
`bran 40 angebrachtes Metallpléttchen 27 ist fiber
`eine zweite Leitung mit der Senderschaltung ver-
`bunden.
`
`Beim Aufschrauben der Ventilkappe auf ein
`Reifenventil erfolgt zuerst eine druckdiohte Abdioh-
`tung zwischen dem AuBengewinde am Ventilrohr 6
`und dem Innengewinde 5 an dem HUlsenabschnitt
`4 des Ventilkappengehauses 1. Beim weiteren Auf-
`schrauben drUckt das Betatigungsglied 12 den
`VentilstéBel 7 nieder und Druckmittel kann aus
`dem offenen Reifenventil
`in den Innenraum der
`
`Ventilkappe stromen. Das Druckmittel beaufschlagt
`sowohl die Referenzkammer 44 wie die Druckkam-
`mer 48 mit dem aktuellen, als Solldruck dienenden
`Reifendruck. Beim weiteren Aufschrauben std/3t die
`Stimfl'ache des Ventilrohres 6 an der Unterseite der
`
`55
`
`Druckplatte an und die Stirnflache 35 der Dose 30
`wird gegen die ringformige Dichtung 45 gepreBt
`und der Kanal 36 verschlossen. Die Referenzkam-
`
`mer 44 ist mit dem vorgegebenen Solldruok beauf—
`schlagt und verschlossen. Nimmt daraufhin gege—
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`benenfalls der zu Uberwachende Reifendruck ab,
`so sinkt auch der Druck in der Druckkammer 48.
`Die Membran 40 wird in die Druckkammer 48
`
`hinein ausgelenkt und es kommt zu einer elektrisch
`leitenden BerU’hrung zwischen dem Leiterabschnitt
`28 und dem Metallpléttchen 27, die zusammen
`einen mechanisch betatigten, elektrischen Schalter
`bilden. Es flieBt ein Strom, welcher die Sohaltung
`des Senders aktiviert, woauf dieser zeitlich befristet
`
`eine oder mehrere Signalfrequenzen aussendet, bis
`die Digitalsohaltung selbstt'atig die Signalaussen-
`dung wieder unterbricht.
`Wird daraufhin die Ventilkappe vom Reifenven-
`til abgeschraubt, so wird durch die Federkraft des
`elastischen Gliedes 49 die Stirnfléiche 35 der Dose
`
`30 von der ringfo'rmigen Dichtung 45 getrennt und
`es tritt ein Druckausgleich zwischen Druckkammer
`48 und Referenzkammer 44 ein. Die Membran
`
`ihre Ruhelage ein, und das Metall-
`nimmt erneut
`pla'ttchen 27 wird von dem Leiterabschnitt 28 ge-
`trennt. Die Ventilkappe ist erneut einsatzbereit.
`Eine praktische Austhrungsform der in der
`Figur dargestellten Ventilkappe weist eine Lange
`(in Richtung der Ventilachse) von etwa 20 mm und
`einen Durchmesser von etwa 20 mm auf und wiegt
`(einschlieBlich Knopfzelle) weniger als 10 g.
`
`Ansprij che
`
`1. Eine, ein Druckabnahmesignal erzeugende Ven-
`tilkappe fiir einen, mit einem Ventii ausgerusteten
`Luftreifen, Smit einem auf ein Ventilrohr (6) des
`Reifenventils aufschraubbarem Gehéuse (1), in wel-
`chem eine, mit dem zu Uberwachenden Reifen-
`
`druck beauf schlagbare Druckkammer (48) sowie
`eine Referenzkammer
`(44) ausgebildet
`ist, die
`beim Auf schrauben der Ventilkappe auf das Rei-
`fenventil mit einem vorgegebenen Solldruck beauf-
`schlagbar ist, wobei beide Kammern (44, 48) durch
`eine Membran (40) voneinander getrennt sind, die
`eine in die Druckkammer (48) hinein ausgelenkte
`Stellung einnimmt, wenn der zu Uberwachende
`Druck unter den Solldruck sinkt, und mit einem
`Betétigungsglied (12), das beim Aufschrauben der
`Ventilkappe auf das Ventilrohr (6) das Reifenventil
`offnet.
`
`dadurch gekennzeichnet , daB
`innerhalb des Gehéuses (1) eine Platine (23) vor-
`handen ist, an der elektrische und/oder elektroni-
`sche Komponenten (24, 24’, 24", 24'", 25) eines
`Senders angebracht sind, der bei Stromversorgung
`eine oder mehrere Si