DE4400467C2 - Vorrichtung zur Überwachung des Reifendrucks von Fahrzeugreifen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Bei einer bekannten Vorrichtung (DE 27 07 407 A1) ist der Druckmesser im wesentlichen von einem an der Felge des Fahrzeugrades befestigten ösenartigen Gehäuse gebildet, welches aus einem nicht-ferromagnetischen Material besteht und mit seinem einen Ende mit dem Innenraum des Reifens in Verbindung steht und an seinem anderen, über die Außenfläche der Felge vorstehenden Ende durch eine napfförmig ausgebildete Membran abgeschlossen ist. An dieser Membrane ist im Inneren des Gehäuses ein Permanentmagnet vorgesehen, der durch eine Rückholfeder in eine Ausgangsstellung vorgespannt ist.

Als Sensor ist ein mit dem Permanentmagnet zusammenwirkender Reed-Kontakt vorgesehen. Dieser ist so angeordnet, daß bei in der Ausgangsstellung befindlichem Permanentmagneten, d. h. bei niedrigem Reifendruck die Magnetlinien über die Kontaktlamellen des Reed-Kontaktes verlaufen und diesen schließen, während bei höherem Druck die Kontaktlamellen außerhalb des Magnetfeldes des Permanentmagneten liegen, der Reed-Kontakt also geöffnet ist.

Bei einer anderen bekannten Vorrichtung der gattungsbildenden Art (DE 30 18 246 A1) ist an einer das drucksensible Element des Druckmessers bildenden Membran ebenfalls ein Magnet vorgesehen, der mit einem induktiven Sensorelement zusammenwirkt, wobei der Abstand, den der Permanentmagnet beim Vorbeibewegen an dem induktiven Sensorelement aufweist, vom Reifendruck abhängig ist.

Nachteilig ist bei diesen bekannten Vorrichtungen u. a., daß sie keine genaue und reproduzierbare Aussage ermöglichen, insbesondere auch am Übergang zwischen dem noch zulässigen Reifendruck und einem nicht mehr zulässigen Reifendruck.

Bekannt ist weiterhin ein Warnsystem für niedrigen Reifendruck (DE 25 56 047 A1), bei dem für die jeweilige Felge ein Niederdruck-Luftschalter vorgesehen ist, der bei Absinken des Reifendrucks auf einen Wert, der unter einem Bezugsdruck liegt, über eine Druckluftleitung ein Betätigungselement aktiviert, welches in der Nähe der Achse einer Fahrzeugnabe vorgesehen ist und einen Permanentmagneten aufweist, der sich bei nicht aktiviertem Betätigungsglied innerhalb eines eine magnetische Abschirmung bewirkenden Gehäuses aus ferromagnetischem Material befindet und bei aktiviertem Zustand des Betätigungsgliedes aus einer Gehäuseöffnung vorsteht, so daß dann durch den Permanentmagneten ein an einem feststehenden Teil der Fahrzeugachse vorgesehenes Sensorelement angesteuert wird. Diese bekannte Vorrichtung ist insbesondere durch den jeweils verwendeten Niederdruck- Luftschalter, der dort für die Berücksichtigung des Referenzdruckes und damit für das Festlegen desjenigen Druckes notwendig ist, an welchem die Vorrichtung aktiviert wird, sehr aufwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung gemäß der DE-30 18 246 A1 so auszubilden, daß sie auch am Übergangsbereich zwischen einem noch zulässigen Reifendruck und einem nicht mehr zulässigen Reifendruck eine möglichst eindeutige und reproduzierbare Aussage liefert, und zwar bei gleichzeitiger Möglichkeit, ein und dieselbe Vorrichtung auch für unterschiedliche, vorgeschriebene Reifendrücke zu verwenden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Vorrichtung entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ausgebildet.

Die Erfindung zeichnet sich durch eine einfache Bauweise bei hoher Betriebssicherheit aus.

Durch die Verstellung des Permanentmagneten an dem drucksensiblen Element ist es möglich, die Vorrichtung auf unterschiedliche Reifendrücke einzustellen, wobei ein das Ansprechen des Sensorelementes bewirkendes Magnetfeld des Permanentmagneten in jedem Fall erst dann vorliegt, wenn der Permanentmagnet durch die Öffnung über das Gehäuse oder Gehäuseteil aus ferromagnetischem Material vorsteht. Das Sensorelement ist bevorzugt ein induktives Sensorelement. Die Vorrichtung ist weiterhin bevorzugt so ausgebildet, daß die Wirkungskopplung zwischen dem Permanentmagneten und dem Sensorelement bei höherem Reifendruck größer ist als bei niedrigerem Reifendruck.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in sehr vereinfachter Darstellung und im Schnitt die Achse eines Kraftfahrzeugs zusammen mit einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bestehend aus dem Sensor und dem Druckmesser;

Fig. 2 und 3 in vergrößerter Einzeldarstellung den Druckmesser, jeweils zusammen mit dem ortsfesten Sensor bei unterschiedlichen Betriebszuständen des Druckmessers.

In den Figuren ist 1 ein Rad (Fahrzeugrad) beispielsweise einer Hinterachse eines Lastkraftwagens. Dieses Rad 1 besteht üblicherweise im wesentlichen aus der Felge 2 und aus dem auf dieser Felge 2 vorgesehenen Fahrzeugreifen (Reifen) 3.

An der Felge 2 ist ein Drucksensor oder Druckmesser 4 vorgesehen. Bei der dargestellten Ausführungsform befindet sich dieser Druckmesser 4 an der der Fahrzeugmitte zugewandten Innenseite der Felge 2 und ist dort auf einen rohrförmigen Nippel 5 aufgeschraubt, der über die Außenfläche der Felge 2 vorsteht und in gleicher Weise ausgebildet ist wie diejenigen Nippel 5 die zum Befüllen von Fahrzeugreifen 3 mit Druckluft dienen und in denen hierfür in der Regel jeweils ein ent­ sprechendes Ventil vorgesehen ist.

An einem ortsfesten, d. h. mit dem Rad 1 nicht mitdrehenden Teil der Fahrzeugachse, beispielsweise an einer Platine 6 der Fahrzeugbremse ist mittels eines Halters 7 ein Sensor 8 befestigt, und zwar derart, daß dieser mit einem aktiven Teil oder Sensorelement 8′ einer Bewegungsbahn benachbart liegt, auf der sich das der Felge 2 entfernt liegende Ende des im wesentlichen zylinderformigen Druckmessers 4 bei umlaufendem Rad 1 bewegt.

Wie nachfolgend noch näher beschrieben wird, ist der Druck­ messer 4 so ausgebildet, daß er dann, wenn der Innendruck des Fahrzeugreifens 3 innerhalb eines vorgegebenen Druckbereichs und über einem vorgegebenen Schwellwert liegt, außerhalb seines Gehäuses 23 ein Magnetfeld erzeugt, und zwar derart, daß bei jedem Umlauf des Rades 1 in dem induktiven Sensorelement 8′ des Sensors 8 durch den sich vorbeibewegenden Druckmesser 4 ein elektrischer Impuls induziert wird. Dieser wird dann über eine Meßleitung 9 an eine Anzeige- und Auswertelektronik (Elektronik) 10 geleitet, die gleichzeitig über eine Signalleitung 11 auch ein das Fahren oder Stehen des Fahrzeugs anzeigendes Kon­ trollsignal erhält.

Liegt der Reifendruck also innerhalb der zulässigen Grenz­ werte und liefert der Druckmesser 4 daher bei sich bewegendem Fahrzeug die im Sensor 8 induzierten elektrischen Impulse an der Meßleitung 9, so wird von der Elektronik 10 der ordnungs­ gemäße Zustand des Rades 1 festgestellt und ggf. dieser ordnungsgemäße Zustand an einer Anzeige dem Fahrzeugführer angezeigt.

Der Druckmesser 4 ist weiterhin so ausgebildet, daß er dann, wenn der Druck des Fahrzeugreifens 3 unterhalb des vorgegebe­ nen Grenz- oder Schwellwertes liegt, das Magnetfeld außerhalb des Gehäuses 23 nicht mehr vorhanden oder zumindest wesentlich reduziert ist, so daß bei sich bewegendem Fahrzeug auch die elektrischen Impulse auf der Meßleitung 9 fehlen, die Elektronik 10 also einen nicht ordnungsgemäßen Reifendruck feststellt und die Abgabe ein entsprechendes Alarm-Signal veranlaßt.

Es versteht sich, daß bei mehreren Fahrzeugrädern 1 oder bei mehreren Gruppen von Fahrzeugrädern 1 (beispielsweise bei über eine den Reifendruck ausgleichende Druckleitung verbun­ denen Zwillingsrädern oder -reifen) jeweils eine von wenig­ stens einem Druckmesser 4 und wenigstens einem Sensor 8 gebildete Vorrichtung zur Überwachung des Reifendruckes vorgesehen ist, wobei dann beispielsweise der Sensor 8 jeder dieser Vorrichtungen über eine eigene Meßleitung 9 mit der Elektronik 10 verbunden ist.

Dadurch, daß ein ausreichender Reifendruck durch das Vor­ handensein des Magnetfeldes an dem jeweiligen Druckmesser 4 und ein nicht ausreichender Reifendruck durch das Fehlen dieses Magnetfeldes oder durch ein unzureichendes großes Magnetfeld angezeigt werden, ist das Überwachungssystem weitestgehend störungssicher und besitzt eine hohe Betriebs­ sicherheit.

Die Fig. 2 und 3 zeigen im Detail die Ausbildung des Druckmessers 4. Dieser besteht aus einem inneren Zylinder 12, der einen kreiszylinderförmigen Innen- und Außenquerschnitt aufweist und an einem Ende offen und am anderen Ende durch einen Wandabschnitt 13 verschlossen ist. An der dem Zylinder 12 abgewandten Seite des Wandabschnittes 13 ist achsgleich mit der Längsachse L des Zylinders 12 bzw. des Druckmessers 4 eine mit einem Innengewinde 14 versehene kreiszylinderförmige Buchse oder Hülse 15 angeformt, mit der der Druckmesser 4 zum Befestigen an der betreffenden Felge 2 auf das Außengewinde des dortigen Nippels 5 aufschraubbar ist. Der Wandabschnitt 13 besitzt in der Mitte eine durchgehende Bohrung 16, die den Innenraum der Buchse 15 mit dem Innenraum des Zylinders 12 verbindet.

Im Zylinder 12 ist in Richtung der Zylinder-Längsachse L ein Stößel 17 verschiebbar geführt, der an seinem dem Wandab­ schnitt 13 zugewandten Ende einen Kolben 18 mit einer Ring- oder Kolbendichtung 19 aufweist. Zwischen dem Kolben 18 und dem Wandabschnitt 13 ist ein Druckraum 12′ gebildet, der durch die Bohrung 16 mit dem Innenraum des Reifens 3 in Verbindung steht. In einer achsgleich mit der Längsachse L angeordneten, mit einem Innengewinde 20 versehenen und an der dem Kolben 18 abgewandten Ende des Stößels 17 offenen Bohrung 21 ist in diesem Stößel 17 in Richtung der Längsachse L verstellbar ein zylinderförmiger Permanentmagnet 22 angeord­ net, der das "erste Sensorelement" bildet, und mit einem Außen­ gewinde in das Innengewinde 20 eingreift und hierdurch relativ zum Stößel 17 in Richtung der Längsachse L verstell­ bar ist und mit einer von dieser Verstellung abhängigen Länge über die dem Kolben 18 abgewandte Seite des Stößels 17 vorsteht. Weiterhin ist die Ausbildung so getroffen, daß in der Stellung des Stößels 17, in der der Kolben 18 dem Wandabschnitt 13 unmittelbar benachbart liegt, sowohl der Stößel 17 als auch der Permanentmagnet 22 über die dem Wandabschnitt 13 abgewandte Seite des Zylinders 12 vorstehen.

Mit 23 ist ein zylinder- oder hülsenartiges Gehäuseteil bezeichnet, welches achsgleich mit der Längsachse L angeord­ net ist, den Zylinder 12 außen umschließt, d. h. auf diesen Zylinder 12 aufgeschoben ist und weiterhin auch an der dem Wandabschnitt 13 abgewandten Seite des Zylinders 12 einen Gehäuseinnenraum 24 nach außen hin verschließt, in welchen der über den Zylinder 12 wegstehende Teil des Stößels 17 oder der über den Stößel 17 wegstehende Teil des Permanentmagneten 22 hineinreicht und der in der nachstehend noch näher beschriebenen Weise einen Bewegungsraum für den Stößel 17 und den Permanentmagneten 22 bildet.

Fig. 2 zeigt den Druckmesser 4 im nicht aktivierten Zustand, d. h. der Kolben 18 liegt gegen den Wandabschnitt 13 an, und zwar durch die Wirkung einer Druckfeder 25, die im Inneren des Gehäuseteils 23 vorgesehen ist und sich mit einem Ende gegen eine dem Wandabschnitt 13 abgewandte Fläche des Kolbens 18 und mit dem anderen Ende gegen die Innenfläche eines Wandabschnittes 26 abstützt, der das Gehäuseteil 23 an der dem Zylinder 12 bzw. dem Wandabschnitt 13 entfernt liegenden Seite abschließt. Im nicht aktivierten Zustand des Druck­ messers 4 befindet sich der Permanentmagnet 22 auch mit seinem dem Wandabschnitt 26 zugewandten Ende innerhalb des Gehäuseraumes 24 mit Abstand von der Ebene des Wandabschnit­ tes 26.

Im Wandabschnitt 26 ist achsgleich mit der Längsachse L eine Bohrung oder Öffnung 27 vorgesehen, durch die der Permanent­ magnet 22 bei aktiviertem Druckmesser 4 aus dem Gehäuseinnen­ raum 24 nach außen vorsteht, und zwar in einen Raum 28, der von einer Schutzkappe (Verschlußkappe, Verschlußelement) 29 gebildet ist, die auf das dem Wandabschnitt 13 bzw. der Buchse 15 abgewandte Ende des Gehäuseteils 23 aufgeschoben und dort in geeigneter Weise, beispielsweise durch Klemmsitz, gehalten ist. Die Verschluß­ kappe 29 besitzt innen Abstandhalter 30, die gegen die Außenfläche des Wandabschnittes 26 anliegen und dadurch die Abmessung des Raumes 28 in Richtung der Längsachse L genau festlegen.

Das Gehäuseteil 23 ist aus ferromagnetischem Material, beispielsweise aus Stahlblech hergestellt und besitzt an seiner Umfangswandung einen Absatz, mit dem das Gehäuseteil 23 sich am offenen Rand des Zylinders 12 abstützt. Durch einen umgebördelten, den Wandabschnitt 13 hintergreifenden Rand 32 ist das Gehäuseteil 23 am Zylinder 12 gehalten.

Der Zylinder 12 ist vorzugsweise einstückig mit dem Wandab­ schnitt 13 und der Buchse 15 aus Metall, beispielsweise aus Messing oder aus korrosionsfestem Stahl gefertigt. Für die Herstellung des Stößels 17 eignet sich ebenfalls ein korro­ sionsbeständiges Metall, beispielsweise Messing oder aber ein Kunststoff. Das Verschlußelement 29 ist aus einem nicht ferromagnetischen Material hergestellt, beispielsweise aus Kunststoff, bevorzugt aus transparentem Kunststoff.

Der Permanentmagnet 22 besitzt an seiner dem Wandabschnitt 13 abgewandten Stirnseite einen Schlitz 33 für ein Werkzeug (Schraubenzieher). Ein ähnlicher Schlitz 34 ist an der dem Wandabschnitt 13 zugewandten Seite des Kolbens 18 vorgesehen.

Die Federkonstante für die Druckfeder 25 ist so gewählt, daß bei entsprechender Einstellung des Permanentmagneten 22 dieser in dem gesamten zulässigen Druckbereich für den Reifendruck durch die Öffnung 27 in den Raum 28 vorsteht und erst bei Unterschreiten eines gerade noch zulässigen Reifen­ druckes (Grenzwert) sich innerhalb des Gehäuseraumes 24 befindet. Die maximale Länge, mit der der Permanentmagnet 22 durch die Öffnung 27 vorsteht, ist durch die axiale Länge der Abstandhalter 30 bzw. dadurch vorgegeben, daß das Verschluß­ element 29 einen Anschlag für die dem Wandabschnitt 13 abgewandte Stirnseite des Permanentmagneten 22 bildet.

Dadurch, daß das Gehäuseteil 23 aus ferromagnetischem Material besteht, ergibt sich im Bereich des dem Wandab­ schnitt 13 abgewandten Endes des Druckmessers 4, mit welchem (Ende) sich dieser Druckmesser 4 bei drehendem Rad 1 an dem Sensor 8 vorbeibewegt, ein Magnetfeld, dessen Größe deutlich davon abhängt, ob der Permanentmagnet 22 durch die Öffnung 27 aus dem Gehäuseinnenraum 24 vorsteht oder sich in diesem Gehäuseinnenraum 24 befindet, d. h. bei durch die Öffnung 27 vorstehendem Permanentmagneten 22 ergibt sich außerhalb des Gehäuseteils 23 ein deutliches Magnetfeld, während bei im Gehäuseteil 24 vollständig aufgenommenem Permanentmagneten 22 dessen Magnetfeld im Gehäuseinnenraum 24 verläuft und von diesem abgeschirmt ist, außerhalb des Gehäuseteils 23 also allenfalls ein magnetisches Streufeld geringer Größe vorliegt.

Wie die Fig. 2 und 3 weiterhin zeigen, ist der Abstand, den der Permanentmagnet 22 von dem Sensor 8 aufweist, bei aktiviertem Druckmesser 4 und bei nicht aktiviertem Druck­ messer sehr unterschiedlich, so daß auch bereits hierdurch vom Reifendruck abhängige unterschiedliche elektrische Signale im Sensor 8 erzeugt werden.

Die Einstellung des Permanentmagneten 22 relativ zum Stößel 17 erfolgt vorzugsweise bei der Herstellung des Druckmessers 4, und zwar mit Hilfe von in die Schlitze 33 und 34 ein­ greifenden Schraubenziehern, wobei der Schlitz 34 durch die Öffnung 16 im Wandabschnitt 13 und der Schlitz 33 durch die Öffnung 27 bei abgenommenem Verschlußelement 29 zugänglich ist.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Überwachung des Reifendrucks von Fahrzeugreifen, mit wenigstens

• - einem an einer Felge (2) eines Fahrzeugrades (1) vorgesehenen Druckmessers (4), der ein mit dem Druck des Fahrzeugreifens (3) beaufschlagbares und durch diesen Druck gegen die Wirkung wenigstens eines Federelementes (25) bewegbares drucksensibles Element (17, 18) aufweist, an welchem ein mit diesem drucksensiblen Element (17, 18) mitbewegbarer Permanentmagnet (22) vorgesehen ist,
• - einem an einem mit dem Fahrzeugrad (1) nicht mitdrehenden Teil einer Fahrzeugachse vorgesehenen Sensor (8) mit einem Sensorelement (8′), welches einer Bewegungsbahn benachbart ist, auf welcher der am Druckmesser (4) vorgesehene Permanentmagnet (22) bei drehendem Fahrzeugrad (1) umläuft, um eine von dem Reifendruck abhängige Wirkungskupplung zwischen dem Permanentmagneten (22) und dem auf diesen Permanentmagneten (22) ansprechenden Sensorelement (8′) zur Erzeugung eines vom Reifendruck abhängigen elektrischen Signals am Sensor (8) zu erhalten,
  dadurch gekennzeichnet, daß
• - der Permanentmagnet (22) in Richtung der Bewegungsachse des drucksensiblen Elementes (17, 18) einstellbar an diesem vorgesehen ist, und
• - ein aus ferromagnetischem Material hergestelltes Gehäuse oder Gehäuseteil (23) mit einer Öffnung (27) vorgesehen ist, wobei der Permanentmagnet (22) bei einem in einem ersten Druckbereich liegenden Reifendruck durch die Öffnung (27) des Gehäuses oder des Gehäuseteils (23) vorsteht (Fig. 3) und bei einem in einem zweiten Druckbereich liegenden Reifendruck von dem Gehäuse oder von dem Gehäuseteil (23) aufgenommen ist (Fig. 2).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement (8′) ein Näherungssensor oder Näherungsschalter ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement (8′) ein induktives Element ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das drucksensible Element eine Membrane oder ein in einem Zylinder (12) geführter Kolben (18) ist, die oder der einen mit dem Reifendruck beaufschlagten Druckraum (12′) begrenzt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß

• - auf das Gehäuse oder das Gehäuseteil (23) aus ferromagnetischem Material im Bereich der Öffnung (27) eine Schutzkappe (29) aufgesetzt ist,
• - die aus einem nicht-ferromagnetischen Material, beispielsweise aus Kunststoff, hergestellt ist, und
• - die der Öffnung (27) gegenüberliegend einen Anschlag für den durch die Öffnung (27) vorstehenden Permanentmagneten (22) bildet.