69 Int. 01.5:
`350C23/04
`
`B 60 C 29/00
`G08C 17/00
`G 01 L 17/00
`F 16 K 27/08
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`.“
`D
`
`BUNDESREPUBLIK ® Offenlegungsschrift
`DEUTSCHLAND ® DE 3930479 A1
`
`® Aktenzeichen:
`Q) Anmeldetag:
`Offenle un sta :
`(9
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`
`g
`
`P39 30 479.5
`12. 9.89
`14. 3.91
`
`DEUTSCHES
`
`PATENTAMT
`
`® Anmelder:
`Achterholt, Rainer, 8968 Durach, DE
`
`® Erfinder:
`gleich Anmelder
`
`
`
`
`
`
`Vertreter:
`
`Kern, W., Dip|.-lng.; Brehm, H., Dipl.-Chem.
`Dr.phil.nat., Pat.-Anwélte, 8000 Miinchen
`
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` \W/AI j
`
`
`Prfifungsantrag gem. § 44 PatG ist gestellt
`
`® Ventil mit Signalerzeugungseinrichtung ffir Fahrzeugreifen
`
`Ein Ventil (1) fl‘ir Fahrzeugreifen ist mit einer Einrichtung
`zur Erzeugung eines drahtlos fibermittelbaren Druckabnah~
`mesignals ausgerfistet. Am Ventil (1) befindet sich ein Ventil-
`fuB (10), von dem ein Ventilschaft (2) absteht. Die Signaler-
`zeugungseinrichtung weist eine mit einem Solldruck beauf-
`schlagbare Refarenzkammer (44) auf, die teilweise von einer
`Membran (40) bagrenzt ist, die mit dem zu fiberwachenden
`Reifendruck beaufschlagt ist. Zur Signalarzeugungseinrich-
`tung gehén ferner ein Sender, eine Stromversorgungsein-
`richtung (26) und ein mechanisches im Regelfalle offenes
`Schaltglied (41, 42), das bei einer Membranauslenkung ge—
`schlossen wird, woraufhin der Sender aktiviert wird. Diese
`Signalerzeugungseinrichtung ist an der zum Ventilschafl (2)
`abgewandten Seite des VentilfufSes (10) angebracht. Der
`Sender weisteine Ablaufsteuerung euf, welche nach kurzfri-
`stiger Signalaussendung diese Signalaussendung wieder
`unterbricht und den Sender erneut in einen Beraitschahszu-
`stand versetzt.
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`Beschreibung
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`Die Erfindung betrifft ein Ventil mit einer Einrichtung
`zur Erzeugung eines drahtlos fibermittelbaren Druck-
`abnahme-Anzeigesignals fi'ir Fahrzeugreifen. Dieses
`Ventil ist insbesondere fiir die Reifen von Pkw und Lkw
`bestimmt. Das Ventil kann bei Schlauchreifen und bei
`
`schlauchlosen Reifen eingesetzt werden.
`Mehr im einzelnen betrifft die Erfindung ein Ventil
`mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines drahtlos
`fibermittelbaren Druckabnahme-Anzeigesignals
`fiir
`Fahrzeugreifen, mit einem FuB, von dem ein Ventil-
`schaft absteht. Die Signalerzeugungseinrichtung weist
`eine vom zu flberwachenden Reifendruck beaufschlagte
`Membran auf, die bei anormalem Reifendruck auslenk-
`bar ist. Ferner weist die Signalerzeugungseinrichtung
`einen Sender, eine Stromversorgungseinrichtung und
`ein mechanisches, im Regelfalle offenes Schaltglied auf,
`das bei einer Membranauslenkung geschlossen wird,
`woraufhin der Sender aktiviert wird.
`Ein Ventil dieser Art ist aus der Deutschen Offenle-
`
`gungsschrift 36 05 661 bekannt. Die Signalerzeugungs-
`einrichtung ist seitlich am Schaft des bekannten Ventiles
`angebracht. Ihre Anwesenheit kann den optischen Ein-
`druck beeintrichtigen und die Anbringung anderer
`Radkomponenten wie Zierblenden und dergleichen be—
`hindern. Die Membran der bekannten Einrichtung steht
`unter der Vorspannung einer Feder. Derartige Anord-
`nungen sind nur fiir einen eng begrenzten Druckbereich
`ausgelegt, welcher von der Federkraft der Feder ab-
`héngt. Die Membran muB dem Reifendruck standhalten,
`was die Empfindlichkeit der Anordnung herabsetzt. Fer-
`ner kénnen bereits die bei einem typischen Reifenge‘
`brauch auftretenden, zulfissigen Reifendruckschwan-
`kungen Membranauslenkungen verursachen. und damit
`eine Fehlanzeige auslésen. Die mit Hilfe der Feder vor-
`gespanme Membran soll bei unzulfissig hohem oder tie-
`fem Reifendruck einen Schalter betatigen, woraufhin
`der Sender aktiviert wird. Solange der unzuléssige Rei-
`fendruck herrscht, bleibt der Sender aktiviert und zieht
`Energie aus der Versorgungsquelle. Es bestehen Zwei-
`fel, ob dieser bekannte Vorschlag realisierbar ist oder
`bereits realisiert wurde.
`Weiterhin ist
`aus der Deutschen Patentschrift
`
`35 46 338 eine Ventilkappe fi'ir Luftreifen bekannt, die
`eine optisch wahrnehmbare Druckabnahmeanzeige
`vermittelt. Der Innenraum der bekannten Ventilkappe
`ist durch eine Membran in eine mit dem zu fiberwachen-
`
`den Reifendruck beaufschlagte Druckkammer sowie in
`eine Referenzkammer unterteilt. welche beim Auf-
`schrauben der Ventilkappe auf ein Reifenventil mit ei-
`nem Solldruck beaufschlagt wird. Diese Referenzkam-
`mer ist teilweise von einem durchsichtigen Gehiuseab-
`sehnirt begrenzt. Sinkt der zu iiberwachende Druck un-
`ter den Solldruck, so wird die vorzugsweise farbige
`Membran in Richtung auf den durchsichtigen Gehiuse-
`abschnitt hin ausgelenkt, und das Sichtbarwerden dieser
`Membran dient als Anzeige einer Druckabnahme. Mit
`dieser bekannten Ventilkappe ist eine drahtlose Signal-
`fibertragung nicht méglich.
`Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht dar-
`in, ein Reifenventil der eingangs genannten Art bereit-
`zustellen, das sich hinsichtlich seines optischen Ein-
`drucks und seiner Handhabbarkeit von bekannten Rei-
`
`fenventilen nicht unterscheidet, dessen Signalerzeu-
`gungseinrichtung einerseits hoehempfindlich ist und an»
`dererseits in einem weiten Bereich verschiedener Rei-
`
`fendriicke anwendbar ist, von iiblichen, zulissigen Rei-
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`fendruckschwankungen nicht gestért wird und dessen
`Sender wartungsfrei ffir eine mehrjéhrige Gebrauchs-
`dauer mit gegebenenfalls einer Vielzahl von Alarmim—
`pulsen ausgelegt ist, die sicher von Fremdsignalen un-
`terscheidbar sind.
`
`Ausgehend von einem Ventil mit einer Einrichtung
`zur Erzeugung eines drahtlos fibermittelbaren Druck-
`abnahme-Anzeigesignals fiir Fahrzeugreifen, geméB
`der oben angegebenen, gattungsbildenden Art, ist die
`erfindungsgemiBe Lésung dieser Aufgabe dadurch ge-
`kennzeichnet, daB die Signalerzeugungseinrichtung an
`der zum Ventilschaft abgewandten Seite des FuBes an-
`gebracht ist. Der Sender weist eine Ablaufsteuerung
`auf, welche nach kurzfristiger Signalaussendung diese
`Signalaussendung wieder unterbricht, und den Sender
`erneut in einen Bereitschaftszustand versetzt. Die Si-
`
`gnalerzeugungseinrichtung weist eine Referenzkammer
`auf, die bei geéffnetem Reifenventil mit einem Solldruck
`beaufschlagbar ist und bei geschlossenem Reifenventil
`druckdicht verschlossen ist. Diese Referenzkammer ist
`
`teilweise von der Membran begrenzt, die eine von der
`Referenzkammer weg ausgelenkte Stellung einnimmt
`und dabei die SchlieBung des Schaltgliedes veranlaBt,
`wenn der zu fiberwachende Reifendruck kleiner als der
`Solldruck ist.
`Diese Merkmalskombination schafft ein mit einer Si-
`
`gnalerzeugungseinrichtung versehenes Ventil fUr Luf-
`treifen, das wie ein herkémmliches Reifenventil gehand-
`habt werden kann. Die am VentilfuB angebrachte Si-
`gnalerzeugungseinrichtung befindet sich im Reifeninne—
`ren und kann weder den optischen Eindruck des Venti-
`les stbren noch die Anbringung anderer Radelememe,
`wie etwa Zierkappen behindern. Die Komponemen der
`Signalerzeugungseinrichtung sind vor einer unbefugten
`Entfernung vom Reifenventil geschiitzt. Die Signaler—
`zeugungseinrichtung bildet zusammen mit der Refe-
`renzkammer, den elektrischen und/oder elektronischen
`Komponenten des Senders und einer Batterie ein einzi—
`ges Bauteil, das einfach aufgebaut ist, geringe Abmes-
`sungen hat und ein geringes Gewicht aufweist. Bei—
`spielsweise konnte eine solche Signalerzeugungsein-
`richtung in Form eines zylindrischen Bauteils realisiert
`werden, das einen AuBendurchmesser von etwa 18 mm,
`eine Linge von etwa 7 mm und — einschlieBlich Batte-
`rie — ein Gewicht weniger als 10 g aufweist. Die Anwe-
`senheit dieser Signalerzeugungseinrichtung erhéht die
`vorn Reifenventil verursachte Unwucht nicht wesent-
`lich. Weil die Schaltung des Senders eine auf einen zu
`geringen Reifendruck hinweisende Signalaussendung
`selbsttitig nach kurzer Dauer der Signalaussendung
`wieder unterbricht, verbraucht ein Alarmimpuls nur we-
`nig Energie. Die Stromversorgungseinrichtung der Si-
`gnalerzeugungseinrichtung kann beispielsweise eine Li-
`thium-Batterie sein, die 3 V und eine Kapazitiit von ca.
`40 mAh lieferti Mit einer solchen Batterie kann die Si-
`gnalerzeugungseinrichtung
`des
`erfindungsgemaBen
`Ventils wenigstens 500 bis 1000 Alarmimpulse auslbsen.
`Es ist deshalb méglich, die Signalerzeugungseinrichtung
`wartungsfrei im Inneren des Reifens unterzubringen.
`Weil erfindungsgemiB die Druckerfassung mit Hilfe ei-
`ner Referenzkammer erfolgt, in welcher ein vorgegebe-
`ner Solldruck gespeichert ist, wird die Membran ledig-
`lich der geringen Druckdifferenz zwischen dem zu iiber-
`wachenden Druck und dem Solldruck ausgesetzt. Die
`Membran kann dfinn und hochempfindlich ausgeffihrt
`werden. Eine einzige Ausfiihrungsform einer Signaler-
`zeugungseinrichtung kann bei den verschiedensten Rei-
`fendri‘icken angewandt werden, weil lediglich die Diffe-
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`renz zwischen dem zu fiberwachenden Reifendruck und
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`dem in der Referenzkammer gespeicherten Solldruck
`erfaBt wird. Eine solche Referenzkammer bringt opti-
`male Ergebnisse in Verbindung mit einem mechanisch
`betatigbaren, elektrischen Schaltglied, weil eine ver-
`gleichsweise geringe Membranverstellung ausreicht,
`das im Regelfalle offene Schaltglied zu schlieBen. Zur
`Membranverstellung mfissen weder nennenswerte
`Massen bewegt noch irgendwelche Federkrafte fiber-
`wunden werden. Es wird eine hohe Empfindlichkeit er-
`halten, die dennoch durch die bei fiblichem Reifenge-
`brauch auftretenden, zul'assigen Reifendruckschwan-
`kungen nicht beeinfluBt wird. weil diese Reifendruck-
`schwankungen zumeist Reifendruckerhohungen sind,
`die keine Membranauslenkung verursachen. Vorzugs-
`weise erzeugt der Sender zwei Signalfrequenzen mit
`unterschiedlicher Frequenz, die alternierend mit vorge-
`gebener lmpulsfolge abgestrahlt werden. Hierdurch
`kann eine enge und charakteristische Kopplung mit ei-
`nem zugeordneten Empffinger erzielt werden, die prak-
`tisch durch Fremdsignalquellen nicht storbar ist. Jedem
`Sender/jedem Reifenventil ist ein entsprechend abge-
`stimmter Empfanger zugeordnet, wobei der maximale
`Abstand zwischen Empfanger und Sender vorzugsweise
`weniger als 1000 mm betragt. Die Zuordnung zu einem
`bestimmten Rad erfolgt fiber den zugeordneten Emp-
`fanger, der direkt mit einer Anzeigeeinrichtung am Ar-
`maturenbrett des Fahrzeuges oder dergleichen ver-
`knfipft
`ist. Eine einzige Ausffihrungsform des erfin-
`dungsgemiBen Ventils ist ffir samtliche Rader eines
`Fahrzeugs geeignet. Uberraschenderweise behindert
`auch die Anwesenheit von Stahlcord in einem Fahr-
`
`zeugreifen die Ausbreitung der Signalfrequenzen und
`deren zuverlassigen Empfang durch den Empffinger
`nicht. Unter diesen Bedingungen kann ein Fehlalarm als
`Folge von zulassigen Reifendruckschwankungen oder
`als Folge von Fremdsendungen sowie die Storung ande-
`rer Empf'anger praktisch ausgeschlossen werden.
`Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen
`der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprfichen.
`Wie bereits gesagt. weist die Signalerzeugungsein-
`richtung eine Referenzkammer auf, die bei geoffnetem
`Reifenventil mit einem Solldruck beaufschlagbar und
`bei geschlossenem Reifenventil druckdicht verschlossen
`ist. Bei einem typischen Reifenventil begrenzt der Ven-
`tilschaft eine Ventilbohrung, an der ein Ventilsitz ausge-
`bildet ist, an welchem ein Ventilkorper anliegen kann,
`um das Reifenventil zu verschlieBen. Nach einem Ge-
`
`sichtspunkt der Erfindung kann vorgesehen sein, daB in
`diesen Ventilsitz ein Kanal mfindet, fiber welchen die
`Referenzkammer mit Druckmedium beaufschlagbar ist.
`Wird dieser Ventilkorper durch Verstellung eines Ven-
`tilstoBels von seinem Ventilsitz gelost, etwa um fiber das
`Reifenventil einen Luftreifen auf den gewfinschten Rei-
`fendruck zu bringen, so kann fiber diesen nunmehr offe-
`nen Kanal ein Austausch von Druckmedium zwischen
`
`Referenzkammer und Ventilbohrung erfolgen, wobei
`die Referenzkammer mit einem gewfinschten Solldruck
`beaufschlagt wird. Legt sich daraufhin der Ventilkbrper
`wieder an den Ventilsitz an, um das Reifenventil zu
`schlieBen, wird auch der Kanal verschlossen, und die
`Referenzkammer ist und bleibt druckdicht verschlossen.
`Nach einer anderen Alternative kann innerhalb der
`Ventilbohrung ein Rohrabschnitt angeordnet sein, der
`einen Kanal oder einen Kanalabschnitt begrenzt, fiber
`welchen die Referenzkammer mit Druckmedium beauf—
`
`schlagbar ist. ln diesen Rohrabschnitt ist ein zusatzliches
`Hilfsventil eingesetzt, das gemeinsam mit dem Reifen-
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`ventil geoffnet oder geschlossen wird. Beispielsweise
`kann es sich bei diesem Hilfsventil um ein ebenfalls
`innerhalb der Ventilbohrung angeordnetes Rfickschlag—
`ventil handeln, das im Regelfalle seine SchlieBstellung
`einnimmt. Wird der VentilstoBel niedergedrfickt, um das
`Reifenventil zu offnen, so wirkt eine Verl'angerung die-
`ses VentilstoBels auf das Rfickschlagventil ein und off-
`net dieses. Nach SchlieBen des Reifenventils nimmt das
`
`Rfickschlagventil unter der Wirkung einer Feder oder
`dergleichen erneut seine SchlieBstellung ein.
`Die Signalerzeugungseinrichtung weist eine Refe-
`renzkammer auf, in welcher ein Solldruck dauerhaft ge-
`speichert werden kann. Die Referenzkammer ist inner-
`halb einer flachen Dose ausgebildet, die im wesentlichen
`aus einem Dosenboden und einer einstfickig angeform-
`ten Dosenumfangswand besteht, die ihrerseits eine
`Stirnflache aufweist. Die Dosenoffnung ist von der
`Membran verschlossen, die an der lnnenseite der Do-
`senumfangswand festgelegt ist. Ein zylindrischer Ab-
`schnitt der Dosenumfangswand steht fiber die Mem-
`bran hinaus.
`
`Innerhalb der Dosenumfangswand ist ein DurchlaB
`ausgespart, der an der Stirnflache der Dosenumfangs-
`wand beginnt, in den Doseninnenraum bzw. in die Refe—
`renzkammer mfindet und an den Kanal im VentilfuB
`
`bzw. im Ventilschaft angeschlossen istl Uber diesen Ka-
`nal und den DurchlaB kann die Referenzkammer mit
`einem, den Solldruck aufweisenden Druckmedium be-
`aufschlagt werden.
`An dem fiber die Membran hinausstehenden Ab-
`
`schnitt der Dosenumfangswand ist an gegenfiberliegen-
`den Stellen ein Leiterabschnitt, beispielsweise in Form
`eines Metallbfigels befestigt. Der Leiterabschnitt
`ist
`parallel zur Membran und in geringem Abstand zu de-
`ren Ruhelage angeordnet‘ Der Leiterabschnitt ist elek-
`trisch leitend mit der Schaltung des Senders verknfipft
`und bildet einen feststehenden Kontakt des Schaltglie-
`des.
`
`Das erfindungsgem'aBe Ventil ist mit einer Stromver-
`sorgungsquelle zur Versorgung der elektrischen und/
`oder elektronischen Komponenten des Senders mit
`Strom/Spannung ausgerfistet. Beispielsweise kann es
`sich hierbei um eine Lithium-Batterie handeln, die eine
`Kapazitéit von wenigstens 40 mAh besitzt und eine
`Spannung von 3 V liefert. Eine solche Batterie kann als
`Knopfzelle ausgebildet sein und ist in das Gehause der
`Signalerzeugungseinrichtnng intergriert. Die Schaltung
`des Senders befindet sich im Regelfalle in einem Bereit-
`schaftszustand, in welchem der Batterie nahezu keine
`Energie entzogen wird. Der Ubergang aus dem Bereit-
`schaftszustand in einen aktivierten Zustand, in welchem
`der Sender Signalfrequenzen aussendet, erfolgt durch
`SchlieBen eines Schaltgliedes. Vorzugsweise gehort zu
`diesem Schaltglied ein Leiterabschnitt, der parallel und
`in geringem Abstand zur Ruhelage der Membran ange-
`ordnet ist. Das Gegenstfick bildet ein Metallpl'attchen,
`das im Zentrum der Membran angeordnet ist und bei
`einer Membranauslenkung den Leiterabschnitt berfihrt,
`und damit einen elektrischen Stromkreis bzw. das
`Schaltglied schlieBt. Hierauf wird die Schaltung akti-
`viert und der Sender sendet Signalfrequenzen aus. Die-
`ses Schaltglied arbeitet zuverlfissig, empfindlich und
`schnell, weil nennenswerte Gegenkriifte nicht fiberwun-
`den werden mfissen. Eine Membranauslenkung von ei-
`nigen wenigen 1/10-Millimetern ist ausreichend, um das
`Schaltglied zu schlieBen.
`Nachdem das Schaltglied geschlossen ist, erfolgt eine
`einmalige Signalaussendung ffir eine begrenzte Zeitdau-
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`er. Vorzugsweise ist die Signalaussendung auf etwa 1 bis
`3 Sekunden begrenzt. Eine solche Signalaussendung
`kann vorzugsweise aus der alternierenden, periodischen
`Abstrahlung unterschiedlicher Signalfrequenzen beste-
`hen. Dies kann beispielsweise mit einem erfindungsge-
`m‘ciB vorgesehenen Sender realisiert werden, der im we-
`sentlichen aus
`einer Digitalschaltung und
`einem
`Schwingkreis besteht, dessen Spule als Sendeantenne
`ausgebildet ist. Nach einem wesentlichen Gesichtspunkt
`der vorliegenden Erfindung ist eine solche Ablaufsteue-
`rung der Digitalschaltung vorgesehen, welche nach
`kurzfristiger Signalaussendung diese Signalaussendung
`wieder unterbricht und den Sender erneut in einen Be-
`reitschaftszustand versetzt.
`
`Hierzu kann die Digitalschaltung als wesentliche
`Funktionsgruppen vorzugsweise einen RC-Generator,
`eine Startvorrichtung (Trigger), eine Modulationsschal-
`tung, einen vielstufigen Frequenzteiler und einen ein-
`und ausschaltbaren Leistungsverstarker aufweisen. Der
`RC-Generator (Oszillator) liefert verschiedene Signal—
`frequenzen, deren jeweilige Frequenz durch die Kom-
`ponenten Widerstand (R) und Kondensator (C) be-
`stimmt sind. Die Schaltung ist so aufgebaut, daB durch
`verschiedene Riickfiihrungen vom Frequenzteiler die
`entsprechenden Funktionsgruppen der Digitalschaltung
`so angesteuert werden, daB durch das SchlieBen des
`Schaltgliedes die Schaltung gestartet und eine vollstin—
`dige Signalaussendung durchgefflhrt wird. Ist dies er-
`folgt, dann werden die Leistungsverstéirker und der RC-
`Oszillator abgeschaltet, was zu einer ganz wesentlichen
`Reduzierung der aus der Batterie aufgenommenen Lei-
`stung fiihrt. Dadurch ist die Schaltung wieder auf Bereit-
`schaft zuri‘ickgeschaltet und ist fUr eine neue Signalaus-
`gabe sendebereit, selbst wenn das Schaltglied weiterhin
`geschlossen bleibt. Eine erneute Signalausgabe erfolgt
`erst dann, nachdem die Membran zurfickgesetzt und das
`Schaltglied geéffnet worden ist und bei erneuter Erfas-
`sung einer Reifendruckabnahme wieder geschlossen
`wird.
`
`Das Sendesignal wird vorzugsweise bei vergleichs-
`weise langwelligen Frequenzen im kHz-Bereich abge-
`strahlt. In diesem Bereich sind kaum Stérungen durch
`fremde Signalquellen zu erwarten. Dennoch kann eine
`stijrungsfreie Ubertragung des Sendesignals zu dem/
`den vorzugsweise nicht mehr als 1000 mm entfernten
`Empfénger(n) im Radbereich des Fahrzeuges erreicht
`werden.
`
`Um die Kennung zwischen Sender und Empféinger zu
`erhéhen und durch Fremdsignale ausgelbste Fehlanzei-
`gen weitestgehend auszuschlieBen, besteht das Sendesi-
`gnal vorzugsweise aus zwei verschiedenen Frequenzen
`(beispielsweise 9,6 kHz und 10,4 kI-Iz), welche abwech-
`selnd fiber eine Zeitspanne von 10 bis 20 Millisekunden
`erzeugt werden. Die gesamte Dauer eines Sendesignals
`betréigt vorzugsweise nur einige wenige Sekunden, bei-
`spielsweise 1 bis 3 Sekunden und besonders bevorzugt
`ca. 1,6 Sekunden. Unter diesen Bedingungen reicht die
`Kapazitfit der oben angegebenen Lithium-Batterie fiir
`wenigstens 500 bis 1000 Alarmimpulse aus, d. h. fiir die
`gesamte zu erwartende Lebensdauer des Ventiles. Die
`Signalerzeugungseinrichtung
`einschlieBlich Batterie
`kann deshalb an nicht einfach zuginglicher Stelle inner-
`halb des Reifens untergebracht werden.
`Der gesamte Sender mit simtlichen elektrischen und/
`oder elektronischen Komponenten ist vorzugsweise als
`Modul ausgeffihrt. Die Komponenten, einschlieBlich
`zwei Chips. einem RC-Generator und einer Anzahl
`Kondensatoren und Widerstinde befinden sich an einer
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`Platine, die eine gedruckte Schaltung bildet. Bei einer
`praktischen Ausffihrungsform reicht eine runde Platine
`mit einem Durchmesser von ca. 17 mm zur Aufnahme
`sfimtlicher Komponenten aus. Diese Platine mit den
`Komponenten befindet sich geschiitzt im Inneren einer
`Kunststoffhillse, an deren AuBenumfang — in einer Nut
`- die als Drahtwicklung ausgebildete Sendespule ange-
`bracht
`ist. Die gesamte Signalerzeugungseinrichtung
`einschlieBlich Referenzkammer mit Schaltglied, Sender
`und Batterie kann ein einziges, integriertes Bauteil mit
`einem Durchmesser von etwa 18 mm und einer Linge
`von etwa 7 mm bilden. Abgesehen vom Zugang fiir den
`zu fiberwachenden Reifendruck kann das Bauteil ge-
`kapselt ausgeffihrt sein, um Beeintrichtigungen durch
`Bestandteile des Druckmediums innerhalb des Reifens
`
`zu vermeiden. Das gesamte integrierte Bauteil wiegt
`weniger als 10 g und erhbht damit das Gewicht eines
`herkémmlichen Metallventiles nicht wesentlich.
`
`Jedem Reifenventil mit seinem Sender ist ein eigener
`Empfénger zugeordnet. Zu jedem Empféinger gehért
`typischerweise ein Ferritstab mit einer Empfangsanten-
`ne und einer bekannten Empffingerschaltung. Die
`Stromversorgung der Empffingerschaltung erfolgt fiber
`die Stromversorgungsquelle der Fahrzeugs. Die Aus-
`ginge der Empféngerschaltung sind fiber Verbindungs-
`leitungen mit einer Anzeigeeinrichtung am Armaturen-
`brett oder dergleichen des Fahrzeugs verbunden. Zur
`Anzeigeeinrichtung gehbrt eine Auswerteelektronik,
`welche die von einem bestimmten Sender/Empfénger
`stammenden Impulse der zugehérigen Radanzeige zu-
`ordnet. Weiterhin erzeugt die Anzeigeeinrichtung auf
`die vom Empffinger erhaltenen Impulse hin ein optisch
`und/oder akustisch wahrnehmbares Warnsignal, das
`auch nach Beendigung der Aussendung von Signalfre-
`quenzen so lange bestehen bleibt, bis der Fahrzeuglen-
`ker die Warnanzeige geldscht oder zurfickgesetzt hat.
`Nach der Aussendung eines Alarmimpulses ist die
`Signalerzeugungseinrichtung erneut zur Aussendung
`eines neuen Alarmimpulses bereit, nachdem die Mem-
`bran in ihre Ruhelage zuriickgekehrt ist. Dies kann ins-
`besondere durch Niederdriicken des VentilstéBels des
`
`Reifenventils erfolgen, weil dann der Zugang zur Refe-
`renzkammer geéffnet und ein Druckausgleich bzw. eine
`neue Einstellung eines Solldruckes erfolgt.
`Nachstehend wird die Erfindung mehr im einzelnen
`anhand einer bevorzugten Ausffihrungsform mit Bezug-
`nahme auf die Zeichnungen erléiutert; die letzteren zei-
`gen
`Fig. 1 anhand einer schematischen Schnittdarstellung
`ein erfindungsgeméBes Ventil mit einer Signalerzeu—
`gungseinrichtung; und
`Fig. 2 eine abgewandelte Ausffihrungsform des Ven-
`tils nach Fig. 1 mit einer anderen Alternative zur Beauf-
`schlagung der Referenzkammer mit einem Solldruck.
`Die in Fig. 1 dargestellte Ausffihrungsform eines er-
`findungsgeméBen Ventils besteht im wesentlichen aus
`dem Ventil
`1 und einer Signalerzeugungseinrichtung.
`Das Ventil 1 weist einen Ventilschaft 2 auf, der eine
`Ventilbohrung 3 begrenzt. Am Innenumfang der Ventil-
`bohrung 3 ist ein Ventilsitz 4 ausgebildet. An diesem
`Ventilsitz 4 kann ein Ventilkérper 5 anliegen, der von
`einer Feder 7 gegen den Ventilsitz 4 gepreBt wird und
`das Ventil 1 verschlieBt. Mit dem Ventilkérper 5 ist ein-
`stfickig ein VentilstéBel 6 verbunden, durch dessen Ver-
`stellung der Ventilkérper 5 vom Ventilsitz 4 entfernt
`werden kann, so daB Druckmedium durch die Ventil-
`bohrung 3 hindurchtreten kann. Der AuBenumfang des
`Ventilschaftes 2 kann mit einem abgestuften AuBenge-
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`winde 8 und 9 versehen sein. Am Ventilschaft 2 ist ein—
`
`stiickig ein VentilfuB 10 angeformt.
`Bei einer typischen Anwendung wird dieses Ventil 1
`durch ein Ventilloch in einer Felge gefiihrt, so daB —
`unter Zwischenlage einer nicht dargestellten Dichtung
`— der VentilfuB 10 an der Innenwand der Felge zur
`Anlage kommt. AnschlieBend wird eine Uberwurfmut-
`ter auf das AuBengewinde 9 aufgeschraubt und das Ven-
`til 1 an der Felge festgelegt. In diesem Falle ist das Ventil
`1 ffir einen schlauchlosen Fahrzeugreifen bestimmt. Das
`gesamte Ventil 1 besteht typischerweise aus Metall, et-
`wa einer Zink/Kupfer-Legierung oder einer Alumini-
`umlegierung.
`Nach einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfin-
`dung ist innerhalb des Ventilschaftes 2 ein Kanal 12
`ausgespart, der einerseits in den Ventilsitz 4 mijndet und
`andererseits an einer Stirnflache 11 des VentilfuBes 10
`
`mfindet. Bei Anlage des Ventilkbrpers 5 am Ventilsitz 4
`ist auch dieser Kanal 12 gesperrt. Bei Entfernung des
`Ventilkbrpers 5 vom Ventilsitz 4 kann Druckmedium
`durch den Kanal 12 hindurchtreten.
`An der zum Ventilschaft 2 abgewandten Seite des
`VentilfuBes 10 ist eine Signalerzeugungseinrichtung
`derart angebraeht, daB cine Strémungsverbindung zwi-
`schen der Ventilbohrung 3 und dem Reifeninnenraum
`verbleibt.
`
`Zu dieser Signalerzeugungseinrichtung gehdrt eine
`Hijlse 20, an deren AuBenumfang eine Nut 21 ausge-
`spart ist, und an deren Innenumfang ein Vorsprung 22
`angeformt ist. An diesem Vorsprung 22 ist eine Platine
`23 abgestiitzt, an der sich die elektrischen und/oder
`elektronischen Komponenten 24, 24’, 24” und 24’” eines
`Senders befinden. Zu diesem Sender gehbrt ferner eine
`als Drahtwicklung ausgebildete Sendespule 25, die in-
`nerhalb der Nut 21 am AuBenumfang der Hfilse 20 un-
`tergebracht ist. Weiterhin ist im lnnenraum der Hiilse 20
`eine Knopfzelle 26 untergebracht und befestigt. Von
`den AnschluBklemmen 27 und 28 der Knopfzelle 26
`fiihrt je eine Leitung zur Platine 23
`Weiterhin weist die Signalerzeugungseinrichtung ei-
`ne Dose 30 auf, die im wesentlichen aus einem Dosenbo-
`den 31 und einer Dosenumlangswand 32 besteht, die
`ihrerseits eine Stirnflache 35 aufweist. Am Innenumfang
`der Dosenumfangswand 32 ist eine Membran 40 einge-
`spannt, in deren Zentrum ein Metallplattchen 41 ange-
`bracht ist. Es wird eine Referenzkammer 44 geschaffen,
`die von der Membran 40, dem Dosenboden 31 und der
`Dosenumfangswand 32 begrenzt ist. In der Dosenum-
`fangswand 32 ist ein DurchlaB 36 ausgespart, der an der
`Stirnfl‘ache 35 der Dosenumfangswand 32 beginnt und
`in die Referenzkammer 44 mflndet. Dieser DurchlaB 36
`trifft auf einen Absehnitt des Kanales 12 im VentilfuB 10,
`so daB mit Hilfe des Kanales 12 und des Durchlasses 36
`eine Strémungsverbindung vom Ventilsitz 4 zur Refe-
`renzkammer 44 gegeben ist.
`Ein Abschnitt der Dosenumfangswand 32 steht fiber
`die Membran 40 hinaus. Ein Leiterabschnitt 42 ist in
`geringem Abstand zur Membran 40 und parallel zu die-
`ser angeordnet und an gegegenfiberliegenden Stellen
`dieses fiber die Membran 40 hinausstehenden Abschnit-
`tes der Dosenumfangswand 32 befestigt. Das im Zen-
`trum der Membran 40 angebrachte Metallplattchen 41
`und der Leiterabschnitt 42 bilden zusammen ein im Re-
`gelfalle offenes, mechanisches Schaltglied. Sowohl das
`Metallplattchen 41 wie der Leiterabschnitt 42 sind fiber
`je eine Leitung an die Platine 23 angesehlossen. Bei
`einer Membranauslenkung kontaktiert das Metallplatt-
`chen 41 den feststehenden Leiterabschnitt 42, und es
`
`8
`
`wird ein Stromkreis geschlossen, welcher die im Bereit—
`schaftszustand befindliche Digitalschaltung des Senders
`aktiviert, woraufhin eine Signalaussendung durchge-
`fijhrt wird.
`
`Wie in der Zeichnung dargestellt, sind Hfllse 20 und
`Dose 30 mit ihren jeweiligen Komponemen miteinan-
`der verbunden und bilden zusammen ein integriertes
`Bauteil. Dieses Bauteil kann in GieBharz 39 eingebettet
`oder auf sonstige Weise gekapselt sein, um Schutz vor
`Bestandteilen des Druckmediums im Reifen zu gewahr-
`leisten. Angrenzend an den VentilfuB 10 kann dieses
`Bauteil eine Deckplatte 37 aufweisen, die vor dem direk-
`ten Auftreffen des Druckmediums auf die Membran 40
`
`schfitzt. ln dieser Deckplatte 37 ist eine Offnung 38 aus-
`gespart, durch welche der zu fiberwachende Reifen-
`druck bestiindig die Membran 40 beaufschlagt.
`Fig. 2 zeigt eine alternative Ausfilhrungsform des er-
`findungsgem‘aBen Ventils, dessen Signalerzeugungsein-
`richtung in gleicher Weise aufgebaut ist, wie oben mit
`Bezugnahme auf Fig. 1 erlautert. Abweichend weist das
`Ventil 1 innerhalb der Ventilbohrung 3 einen herkdmm—
`lichen Ventileinsatz 13 auf. Fluchtend mit diesem Ventil-
`einsatz 13 befindet sich innerhalb der Ventilbohrung 3
`ein Rohrabschnitt 14, in den ein Hilfsventil 15 eingesetzt
`ist. Dieses Hilfsventil 15 kann als Riickschlagventil aus-
`gebildet sein, dessen Ventilkérper 17 von einer Feder 18
`gegen einen Ventilsitz 19 gedriickt wird. Dieser Rohrab-
`schnitt 14 begrenzt den Kanal 12 des Ventiles 1. Am
`Ventileinsatz 13 ist ein fiber dessen Abstiitzung hinaus-
`ragender Stab 14 angebracht. Bei einer Betatigung des
`VentilstdBels 6 trifft dieser Stab 14 auf den Ventilkérper
`17 des Hilfsventiles 15 und entferm diesen von seinem
`Ventilsitz 19. Druckmedium kann in den Rohrabschnitt
`
`10
`
`15
`
`20
`
`25
`
`30
`
`15 eintreten, strdmt durch den Kanal 12 und gelangt
`durch den DurchlaB 36 in die Referenzkammer 44.
`
`35
`
`40
`
`45
`
`50
`
`55
`
`60
`
`65
`
`Nachdem der VentilstéBel 6 unter der Wirkung der Fe-
`der am Ventileinsatz 13 wieder seine Ausgangsstellung
`eingenommen hat, hat sich auch der Stab 14 vom Ventil-
`kdrper 18 des Hilfsventils 15 gelbst und dessen Feder 17
`driickt den Ventilkérper 18 gegen seinen Ventilsitz 19
`und verschlieBt das Hilfsventil 15. Die Referenzkammer
`44 ist geschlossen und darin dauerhaft ein Solldruck
`gespeichert.
`
`Patentansprfiche
`
`1. Ein Ventil mit einer Einrichtung zur Erzeugung
`eines drahtlos
`fibermittelbaren Druckabnahme-
`Anzeigesignals ffir Fahrzeugreifen, mit einem Ven-
`tilfuB (10), von dem ein Ventilschaft (2) absteht, wo-
`bei die Signalerzeugungseinrichtung eine vom zu
`fiberwachenden Reifendruck beaufschlagte Mem-
`bran (40) aufweist, die bei anormalem Reifendruck
`auslenkbar ist, diese Signalerzeugungseinriehtung
`ferner einen Sender (24, 24’, 24”, 24‘"; 25), eine
`Stromversorgungseinrichtung (26) und ein mecha-
`nisches, im Regelfalle offenes Schaltglied (41, 42)
`aufweist, das bei einer Membranauslenkung ge-
`schlossen wird, woraufhin der Sender aktiviert
`wird, dadurch gekennzeichnet, daB
`die Signalerzeugungseinriehtung an der zum Ven-
`tilschaft (2) abgewandten Seite des VentilfuBes (10)
`angebracht ist;
`der Sender (24, 24’, 24”, 24’”; 25) eine Ablaufsteue-
`rung aufweist, welche nach kurzfristiger Signalaus-
`sendung diese Signalaussendung wieder unter-
`bricht und den Sender erneut
`in einen Bereit-
`schaftszustand versetzt;
`
`SCHRADER
`
`EXH. 1014
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`Page 1014-5
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`SCHRADER
`EXH. 1014
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`
`

`

`DE 39 30 479 A1
`
`9
`
`10
`
`talschaltung und einen Schwingkreis aufweist, des-
`sen Spule (25) als Sendeantenne ausgebildet ist.
`12. Das Ventil nach Anspruch 11, dadurch gekenn-
`zeichnet, daB die Digitalschaltung einen RCoGene-
`rator, cine Startvorrichtung (Trigger), eine Modula-
`torschaltung, einen vielstufigen Frequenzteiler und
`einen ein- und ausschaltbaren Leistungsverstérker
`aufweist.
`13. Das Ventil nach einem der Ansprfiche 1 bis 12,
`dadurch gekennzeichnet, daB der Sender zwei ver-
`schiedene, vergleichsweise langwellige Signalfre-
`quenzen im kHz-Bereich erzeugt, die abwechselnd
`abgestrahlt werden.
`14. Das Ventil nach Anspruch 12 oder 13, dadurch
`gekennzeichnet, daB eine Ablaufsteuerung der Di-
`gitalschaltung vorgesehen ist, wobei mit Hilfe des
`RC-Generators und des Frequenzteilers zwei ver-
`schiedene Frequenzen erzeugt werden, die ab-
`wechselnd ausgesendet werden, nach einer vorge-
`gebenen Zyklenzahl die Signalaussendung beendet
`wird, und die gesamte Schaltung erneut in einen
`Bereitschaftszustand versetzt wird.
`15. Das Ventil nach einem der Anspriiche 1 bis 14,
`dadurch gekennzeichnet, daB die Signalaussendung
`nach einigen wenigen Sekunden, vorzugsweise
`nach 1 bis 3 Sekunden selbsttéitig unterbrochen
`wird.
`
`Hierzu 2 Scite(n) Zeichnungen
`
`die Signalerzeugungseinrichtung eine Referenz«
`kammer (44) aufweist, die bei gebffnetem Reifen-
`ventil (1) mit einem Solldruck beaufschlagbar und
`bei geschlossenem Reifenventil (1) druckdicht ver-
`schlossen ist; und
`diese Referenzkammer (44) teilweise von der Mem—
`bran (40) begrenzt ist, die eine von der Referenz-
`kammer (44) weg ausgelenkte Stellung einnimmt
`und die SchlieBung des Schaltgliedes (41, 42) veran-
`laBt, wenn der zu flberwachende Reifendruck klei-
`ner als der Solldruck ist.
`
`2. Das Ventil nach Anspruch 1, wobei der Ventil-
`schaft (2) eine Ventilbohrung (3) begrenzt, an der
`ein Ventilsitz (4) ausgebildet ist, an dem ein Ventil-
`kérper (5) anliegen kann, um das Reifenventil (1) zu
`verschlieBen, dadurch gekennzeichnet, daB in die-
`sem Ventilsitz (4) ein Kanal (12) miindet, iiber wel-
`chen die Referenzkammer (44) mit Druckmedium
`beaufschlagbar ist.
`3. Das Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn-
`zeichnet, daB
`innerhalb der Ventilbohrung (3) ein Rohrabschnitt
`(14) angeordnet ist, der einen Kanal (12) begrenzt,
`iiber welchen die Referenzkammer (44) mit Druck-
`medium beaufschlagbar ist; und
`in diesen Rohrabschnitt (14) ein Hilfsventil ( 15) ein-
`gesetzt ist, das gemeinsam mit dem Reifenventil (1)
`geéffnet oder geschlosse