DE4105580C1 - Vehicle tyre filler valve - incorporates pressure indicator with chamber divided into two by membrane - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Reifenfüllventil mit einer Druckanzeigevorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Patentanspruch 1.

Bei einem derartigen Reifenfüllventil (DE-OS 22 48 081) ist das Anzeigeglied der Druckanzeigevorrichtung als zylindrische Hülse ausgebildet, die mit ihrem Ende auf einem in einer zylindrischen Gehäuseausnehmung geführten Kolben sitzt.

Dieser Kolben ist ständig von dem in der Reifenluftkammer herrschenden Luftdruck beaufschlagt und wird gegen die Wirkung einer Rückstellfeder zur Druckanzeige in Richtung des im freien Endbereich des Ventilgehäuses angeordneten Rückschlagventiles verschoben.

Zur Druckanzeige sind, am Gehäuseumfang verteilt und hinter dem Rückschlagventil liegend, beispielsweise drei Sichtfenster mit jeweils einer Skala vorgesehen, während die Hülse am oberen Hülsenende eine um ihren Umfang herumgeführte Anzeigelinie aufweist. Das die Sichtfenster aufweisende Gehäuseteilstück ist von einer Abdeckhülse aus durchsichtigem Material überfangen.

Die Hülse und der Kolben sind von einem das Rückschlagventil aufnehmenden und ständig mit der Reifenluftkammer verbundenen, das Ventilgehäuse axial durchsetzenden Hohlschaft durchdrungen.

Diese Ventilkonstruktion bietet, bedingt durch die ständige Verbindung zwischen Reifenluftkammer und Druckkammer, keine verläßliche Anzeige des Reifensolldruckes; vielmehr wird stets der aktuelle Reifeninnendruck angezeigt. Dieser ändert sich aber insbesondere in der warmen Jahreszeit beispielsweise bei Fahrt und/oder Sonneneinstrahlung und mit der Umgebungstemperatur.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Reifenfüllventil der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 erläuterten Art so zu verbessern, daß, unabhängig von durch äußere Einflüsse hervorgerufenen Druckschwankungen in der Reifenluftkammer, nur dann eine Anzeige erfolgt, wenn der Reifeninnendruck den vorgeschriebenen Reifensolldruck unterschreitet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion wird der auf den Solldruck gebrachte Reifeninnendruck in dem anderen Teilraum als Referenzdruck abgespeichert, der nur während des Befüllens des Reifens bzw. manuellen Einregelns des Solldruckwertes über den durch den Betätigungsstößel in seine Offenstellung gesteuerten Schließkörper des Schließventils mit der Reifenluftkammer verbunden ist.

Der eine mit der Reifenluftkammer ständig verbundene Teilraum ist hingegen von dem jeweils aktuellen Reifeninnendruck beaufschlagt.

Im Falle eines sich ändernden Reifeninnendruckes infolge einer Temperaturänderung ändern sich die Drücken in beiden Teilräumen entsprechend. Dadurch ergibt sich keine Druckdifferenz.

Der in Schließrichtung vorgespannte Schließkörper des Schließventils hält hierbei den anderen Teilraum gegenüber der Reifenluftkammer verschlossen, indem der Betätigungsstößel samt Anzeigeglied zwar durch die Membran in Öffnungsrichtung dieses Ventilkörpers axial mitgenommen wird, dabei aber zum Ventilkörper lediglich eine Relativbewegung ausführt.

Dieser freie Stößelverstellweg ist so bemessen, daß der Schließkörper, aufgrund seiner Vorspannung, auch bei einem sich in der Reifenluftkammer aufbauenden, maximal zulässigen Luftdruck seine Schließlage beibehält.

In dieser Verstellrichtung des Betätigungsstößels taucht somit das Anzeigeglied nicht aus der Gehäuseanschlußöffnung aus, wodurch erkennbar ist, daß keine Minderung des Solldruckwertes vorliegt.

Bei einem Abfallen des Reifeninnendruckes durch Luftverlust des Reifens wird hingegen die Membran durch den Differenzdruck zwischen Referenzdruck und Reifeninnendruck beaufschlagt, wobei sie dann über den Betätigungsstößel das Anzeigeglied in die entgegengesetzte Richtung verstellt, in der dasselbe aus der Gehäuseanschlußöffnung austaucht und eine Verminderung des Reifensolldruckes signalisiert.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Neben der Konstruktion der DE-OS 22 48 081, von der die Erfindung ausgeht, sind bereits unter Einbeziehung eines Referenzdruckes arbeitende Anzeigevorrichtungen für abnehmenden Reifendruck bekannt.

Solche Vorrichtungen sind jedoch als auf das Reifenventil aufschraubbare Ventilklappen ausgebildet (vgl. DE 35 46 338 C1) der, unabhängig vom Reifenfüllventil, in eine spezielle Gewindebohrung der Radfelge einschraubbar (vgl. DE 35 43 866 A1).

Im ersten Falle wird zur Anzeige einer Verminderung des Reifeninnendruckes die zwei Teilräume voneinander trennende Membran benutzt, indem diese sich durch Auswölben einem stirnseitigen Sichtfenster nähert, was jedoch visuelle, insbesondere bei Verschmutzung, nur schlecht oder gar nicht erkennbar ist.

In letzterem Falle wirkt die auf eine Druckminderung in der Reifenluftkammer ansprechende, elektrisch leitende Membran mit einem Kontaktstift zusammen, an dem sie bei ausreichendem Luftdruck im Reifen zur Schließung eines Stromkreises anliegt und der bei Abfallen eines Referenzdruckes zur Auslösung eines Alarmsignales unterbrochen wird.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Reifenfüllventiles mit abgenommen dargestellter Ventilklappe im Längsschnitt gezeigt.

Das Ventilgehäuse des Reifenfüllventiles ist als Ganzes mit 10 bezeichnet. Es umfaßt einen elastomeren Gehäusemantel 12 sowie einen aus Metall bestehenden Manteleinsatz 14.

Das Ventilgehäuse 10 ist mit seinem Gehäusemantel 12 beispielsweise in eine Bohrung einer nicht gezeigen Radfelge abgedichtet einsetzbar, sofern mit seiner Hilfe ein schlauchloser, Radreifen gefüllt werden soll. Der Gehäusemantel 12 kann jedoch auch derart ausgebildet sein, daß sich das Reifenfüllventil in eine Öffnung eines Reifen-Luftschlauches einvulkanisieren läßt.

An das zugängliche Stirnende des Manteleinsatzes 14 ist zentral ein mit einem Außengewinde versehener Gehäuseanschlußnippel 16 angeformt. Zu diesem koaxial ist in der Stirnwand 18 des Manteleinsatzes 14 ein sich nach außen konisch verjügender Ventilsitz 20 eingearbeitet, der den Gehäuseanschlußnippel (Anschlußnippel) 16 mit einer in den Manteleinsatz 14 eingearbeiteten Druckkammer 22 verbindet.

Der Ventilsitz 20 und ein in diesen formschlüssig eingreifender, gegen die Wirkung einer Rückstellfeder 24 axial verstellbarer Ventilkörper 26 bilden zusammen ein Rückschlagventil 28.

In der gegenüberliegenden Stirnwand 30 des Manteleinsatzes 14 ist koaxial zum Rückschlagventil 28 ein als Ganzes mit 32 bezeichnetes Schließventil angeordnet. Es ist durch einen sich konisch nach innen verjüngenden Ventilsitz 34 und einen in diesen formschlüssig eingreifenden Schließkörper 36 gebildet, an dem sich ein vorzugsweise durch eine Tellerfeder 38 gebildetes Vorspannglied abstützt, das ständig versucht, den Schließkörper 36 in seiner Schließstellung zu halten. Hierzu ruht die Tellerfeder 38 an einer inneren Stirnfläche 40 der Druckkammer 22 auf.

Die Druckkammer 22 ist in zwei Teilräume 42 und 44 unterteilt, die durch eine Membran 46 voneinander getrennt sind. Der eine Teilraum 42 ist über den Gehäuseeinsatz 14 radial durchsetzende Kanäle 48 mit einem Ringkanal 50 des Gehäusemantels 12 verbunden, der seinerseits durch sich in Richtung seines Hinterendes erstreckende Verbindungskanäle 52 mit einer Reifenluftkammer in Verbindung steht.

Mit 54 ist ein vorzugsweise rotationssymmetrisches, beispielsweise zylindrisches und am Umfang eine Signalfarbe tragendes Anzeigeglied bezeichnet, das in seiner Ausgangsstellung dargestellt ist, in der es sich innerhalb des Gehäuseanschlußnippels 16 befindet, wobei dessen äußere Stirnfläche 56 im wesentlichen mit der Nippelkante (Rand) 57 abschließt.

Durch das Anzeigeglied 54 sind Rückschlagventil 28 und Schließventil 32 zu öffnen, um sowohl Druckluft über den einen Teilraum 42 der Reifenluftkammer zuzuführen als auch eine Verbindung der Reifenluftkammer mit dem anderen Teilraum 44 herzustellen.

Zu diesem Zweck sind der Ventilkörper 26 unmittelbar durch das Anzeigeglied 54 und der Schließkörper 36 durch einen das Anzeigeglied 54 tragenden Betätigungsstößel 58 ihre Offenstellung steuerbar, der sowohl den Ventilkörper 26 des Rückschlagventils 28 als auch die Membran 46 abgedichtet durchsetzt.

Zur abgedichteten Durchdringung des Ventilkörpers 26 durch den Betätigungsstößel 58 umschließt die Membran 46 diesen in dem einen Teilraum 42 schlauchartig, wobei beide Teile dort miteinander fest verbunden sind.

Im Bereich des Ventilkörpers 26 ist das schlauchartige Membranteilstück 46′ bei 47 in etwa birnenförmig aufgeweitet, wobei es mit dem Endstück seiner Aufweitung 47 in eine stirnseitige, konische Vertiefung des Ventilkörpers 26 flächig abdichtend eingreift.

Der Betätigungsstößel 58 ist im Ventilkörper 26 aixal verstellbar geführt. Ebenso ist er in einem mit der Tellerfeder 38 zusammenwirkenden Abstützkopf 36′ des Schließkörpers 36 axial verschiebbar geführt. Dabei ist das Anzeigeglied 54 samt Betätigungsstößel 58, vom Ventilkörper 26 und Schließkörper 36 unabhängig, um eine Strecke a axial verstellbar, bevor der Ventilkörper 26 und der Schließkörper 36 gemeinsam in ihre Offenstellung gesteuert werden.

Die birnenförmige Aufweitung 47 des schlauchartigen Membran­ teilstückes 46′ ermöglicht dabei in vorteilhafter Weise axiale Stößelbewegungen bei wirksamer Abdichtung des einen Teilraumes 42 gegenüber der Atmosphäre, wobei durch das schlauchartige Mem­ branteilstück 46′ die durch den Reifeninnendruck beaufschlagte Wirkfläche der Membran 46 so klein wie möglich gehalten wurde und sich dadurch die Membran 46 durch eine geringe axiale Steifigkeit auszeichnet.

Vorzugsweise ist das Reifenfüllventil mit einer als Ganzes als 62 bezeichneten, mittels eines Gewindeeinsatzes 64 auf den Ge­ häuseanschlußnippel 16 aufschraubbaren Ventilklappe aus durchsichtigem Material, wie Plexiglas, ausgestattet, die den Ge­ häuseanschlußnippel 16 überragt.

Sie ist innen mit einem Dichtungsring 66 ausgestattet, der sich an die Nippelringkante 57 abdichtend anlegt, so daß trotz eines sich eventuell einstellenden Lecks im Rückschlagventil 28 oder in der Stößeldurchführung seines Ventilkörpers 26 die Reifen­ druckanzeige gewährleistet bleibt.

Das Reifenfüllventil arbeitet folgendermaßen:

Zum Befüllen des Reifens eines Fahrzeugrades ist an den Gehäu­ seanschlußnippel 16 der Anschlußkopf eines Reifenbefüllungsgerätes anzusetzen. Dabei werden zunächst nur das Anzeigeglied 54 und der Betätigungsstößel 58 zeichnungsgemäß axial nach unten verstellt. Nach Zurücklegen der Verstellstrecke a werden über das Anzeigeglied 54 der Ventilkörper 26 und gleichzeitig über den Betätigungsstößel 58 der Schließkörper 36 in ihren Offenstellung mitgenommen. Dabei strömt Druckluft in den einen Teilraum 42 und gleichzeitig über die Kanäle 48, 50 und 52 auch in die Reifenluftkammer und von dort in den anderen Teilraum 44 ein. Entsprechend umgekehrt erfolgt die Luftführung bei einer gewünschten Druckverminderung.

Dabei stellt sich zwischen dem Luftdruck des anderen Teilraumes 44, im folgenden Referenzdruck genannt, und dem Luftdruck in der Reifenluftkammer sowie im einem Teilraum 42 stets ein Gleichgewicht ein.

Ist in der Reifenluftkammer ein gewünschter Reifensolldruck erreicht, ist durch Abheben des Anschlußkopfes des Reifenbefüllgerätes vom Gehäuseanschlußnippel 16 die weitere Druck­ luftzufuhr zu unterbrechen, wobei das Anzeigeglied 54 freigegeben und durch die Rückstellfeder 24 den im einen Teilraum 42 anstehenden Luftdruck der Ventilkörper 26 in die Schließstellung zurückgesteuert wird.

Gleichzeitig wird der Schließkörper 36 durch die Tellerfeder 38 in seine Schließstellung zurückbewegt, die auch ein ungewolltes Öffnen des anderen Teilraumes 44 bei abfallendem Reifendruck verhindert.

Nach Wiederverschließen des anderen Teilraumes 44 ist in diesem der dem Reifensolldruck entsprechende Referenzdruck abgspeichert.

Steigt nun der Reifeninnendruck durch Erwärmen des Fahrzeugrades, beispielsweise bei Fahrt oder Sonneneinstrahlung, an, oder nimmt der Reifendruck infolge niedriger Umgebungstemperaturen ab, so verändert sich der Luftdruck im einen Teilraum 42 entsprechend. Der Referenzdruck im anderen Teilraum 44 ändert sich ebenfalls entsprechend, da die Stirnwand 30 einen guten Wärmeübergang zum Reifeninneren bietet. Dadurch sind der Luftduck im einen Teilraum 42 sowie der Referenzdruck im anderen Teilraum 44 gleich.

Somit erfolgt durch das Anzeigeglied 54 keine Anzeige einer Druckveränderung im Reifen, und beide Ventile 28 und 32 bleiben geschlossen.

Im Falle eines Druckabfalles im Reifen durch Luftverlust vermindert sich auch der Luftdruck im einen Teilraum 42 entsprechend, mit der Folge, daß sich das Referenzvolumen proportional hierzu ausdehnen kann, wobei die Membran 46 sich entsprechend weit in den einen Teilraum 42 hinein auswölben und dabei den Betätigungsstößel 58 samt Anzeigeglied 54 mitnehmen wird. Dabei taucht dann das Anzeigeglied 54 aus dem Anschlußnippel 16 aus und in die aufgeschraubte Ventilklappe 62 ein, wodurch der Druckverlust gut sichtbar signalisiert wird.

Durch eine entsprechende Skalierung am Umfang des Anzeigegliedes 54 und gegebenenfalls durch die Anordnung einer Bezugsmarke am Ventilklappenumfang läßt sich dabei, bezogen auf diese, auch der aktulle Umfang einer Druckverminderung kenntlich machen.

Claims (7)

1. Reifenfüllventil mit einer Druckanzeigevorrichtung für ein Fahrzeugrad, wobei

• - in dem Ventilgehäuse des Reifenfüllventils ein die Reifenluftkammer und die Atmosphäre voneinander trennendes, über eine Gehäuseanschlußöffnung für ein Reifenbefüllgerät zugängliches Rückschlagventil angeordnet ist, und
• - die Druckanzeigevorrichtung eine hinter dem Rückschlagventil liegende, bei Anschließen des Reifenbefüllgerätes mit der Reifenluftkammer verbundene Druckkammer sowie ein im Ventilgehäuse und zu einem Ventilkörper des Rückschlagventiles koaxial angeordnetes, in Abhängigkeit vom Reifeninnendruck relativ zum Ventilgehäuse in Gehäuseachsrichtung verstellbares Anzeigeglied zur visuellen Druckanzeige aufweist,

dadurch gekennzeichnet,

• - daß der Ventilkörper (26) des Rückschlagventiles (28) durch das von der Gehäuseanschlußöffnung aufgenommene Anzeigeglied (54) bei Anschließen des Reifenbefüllgerätes in die Offenstellung steuerbar ist,
• - daß die Druckkammer (22) in zwei durch eine Membran (46) voneinander getrennte Teilräume (42 und 44) unterteilt ist, von denen der eine Teilraum (42) dem Rückschlagventil (28) benachbart und mit der Reifenluftkammer ständig verbunden ist und der andere Teilraum (44) mit der Reifenluftkammer über ein Schließventil (32) verbindbar ist, dessen vorgespannter Schließkörper (36) über einen Betätigungstößel (58) in die Offenstellung steuerbar ist, wobei dieser durch das Anzeigeglied (54) betätigbar ist und dabei anfänglich einen Leerweg relativ zu dem Ventilkörper (26) und dem Schließkörper (36) ausführt,
• - daß der Betätigungsstößel (58) sowohl den Ventilkörper (26) des Rückschlagventiles (28) als auch den mit der Reifenluftkammer verbundenen anderen Teilraum (44) sowie die Membran (46) abgedichtet durchdringt und mit dieser fest verbunden ist und
• - daß das Anzeigeglied (54) bei Reifensolldruck mit einem Rand (57) der Gehäuseanschlußöffnung im wesentlichen bündig abschließt.

2. Reifenfüllventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigeglied (54) von einem Gehäuseanschlußnippel (16) aufgenommen wird.

3. Reifenfüllventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigeglied (54) rotationssymmetrisch aufgebaut und an seiner Mantelfläche mit einer Signalfarbe versehen ist.

4. Reifenfüllventil nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

• - daß das Ventilgehäuse (10) einen elastomeren Gehäusemantel (12) aufweist, un dem ein das Rückschlagventil (28), das Schließventil (32) und die Druckkammer (22) aufnehmender Gehäuseeinsatz (14) angeordnet ist und
• - daß im Gehäusemantel (12) ein Ringkanal (50) angeordnet ist, der einerseits mit dem zwischen der Membran (46) und dem Rückschlagventil (28) vorgesehenen einen Teilraum (42) und andererseits mit der Reifenluftkammer verbunden ist.

5. Reifenfüllventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (46) den Betätigungsstößel (58) bis zum Ventilkörper (26) des Rückschlagventils (28) in Art eines Schlauches (46′) umschließt, der im Bereich des Ventilkörpers (26) birnenförmig (bei 47) aufgeweitet ist.

6. Reifenfüllventil nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Gehäuseanschlußnippel (16) eine aus durchsichtigem Material, wie Plexiglas, bestehend und eine größere Länge als dieser aufweisende Verschlußklappe (62) druckdicht aufschraubbar ist, in die das Anzeigeglied (54) bei Druckminderung in der Reifenluftklammer eintaucht.