Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Sensor zur Ermittlung von Druck und Temperatur der Luft in einem Fahrzeugreifen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der WO 87/035 45 ist es bekannt, eine Membrandose/ die einen elektrischen Kontakt trägt, in ein Isolierstoffgehäuse einzusetzen, das in eine Gewindebohrung einer Radfelge eingeschraubt wird. Damit wird die Membrandose von der Radfelge thermisch entkoppelt, so daß sie die Temperatur der Reifenluft annimmt und der Referenzdruck in der Membrandose durch die Felgentemperatur nicht beeinflußt wird. Durch die Ankopplung der Membrandose an die Temperatur der Reifen¬ luft wird bei der Reifendrucküberwachung eine temperaturabhängige Änderung des Reifendruckes durch eine entsprechende Änderung des Referenzdruckes in der Membrandose kompensiert, so daß bei zu gerin¬ gem Reifendruck mit dem elektrischen Kontakt ein Schaltvorgang und damit ein Warnsignal ausgelöst wird, welches drahtlos von dem um¬ laufenden Sensor auf eine fahrzeugfeste Auswerteschaltung übertragen wird.

Bei Halbleiter-Sensoren, welche den absoluten Luftdruck im Reifen und die Temperatur unabhängig voneinander messen, ist es aus der WO 87/00128 bekannt, die Halbleiter-Sensoren auf einer Isolier- stoffplatte anzuordnen, die in der Mitte eines metallischen Sensor¬ gehäuses aufgenommen ist. Das Gehäuse ist in einer entsprechenden Öffnung der Radfelge einzusetzen. Dabei wird die Temperatur der Fel¬ ge auf das Sensorgehäuse übertragen und gelangt teils durch Wärme¬ leitung über die Isolierstoffplatte, teils durch Wärmestrahlung zu den Sensoren. Da die Temperatur der Radfelge durch die Nähe der Bremse, aber auch durch den Fahrtwind erheblich von der Temperatur im Reifen abweichen kann, werden durch diese thermische Kopplung der Sensoren mit der Radfelge verfälschte Werte ermittelt, welche einen Fehlalarm auslösen können und in kritischen Fällen sogar einen er¬ forderlichen Alarm unterdrücken.

Mit der vorliegenden Lösung wird angestrebt, den thermischen Sensor einerseits von der Radfelge möglichst gut thermisch zu entkoppeln und andererseits ihn möglichst eng an die Temperatur der Reifenluft anzukoppeln.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Sensor mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß es durch die die Temperatur-Sensorelemente umgeben¬ de Reifenluft möglich ist, eine gute thermische Ankopplung des Tem¬ peratursensors an die Temperatur der Reifenluft zu bekommen. Dadurch ist die im Reifen vorhandene Masse des Reifenfüllgases zu überwa¬ chen, indem unabhängig voneinander der Reifendruck und die Füllgas¬ temperatur laufend gemessen werden. Als weiterer Vorteil ist

anzusehen, daß mit der erfindungsgemäßen Lösung der thermische Wi¬ derstand des Temperatursensors zum Reifenfüllgas um einige Größen¬ ordnungen geringer ist als der zur Felge. Dadurch führen die starken Temperaturunterschiede, die zwischen Radfelge und Reifenluft auf¬ treten können, nicht mehr wie bisher zur Verfälschung der Meßergeb¬ nisse des Sensors. So ist es möglich, aus der genauen Temperatur¬ messung mit der elektronischen Schaltung im Sensor eine Korrektur des Reifendruck-Meßwertes in der Weise vorzunehmen, daß kontinuier¬ lich die Masse des Reifenfüllgases überwacht wird und bei zu gerin¬ ger Füllung des Reifens ein Warnsignal ausgelöst wird.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor¬ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale möglich. Dabei ist es zur Ankopplung der Rei¬ fenlufttemperatur an den Temperatursensor besonders vorteilhaft, wenn die Folie mit dem Temperatursensor über einen Durchbruch bzw. über eine zentrale Öffnung auf der Innenseite einer die Gehäuse¬ öffnung zum Reifen hin abschließende Abdeckkappe gespannt ist, an der eine besonders gute Verwirbelung der Reifenluft während der Fahrt stattfindet. Um eine Beschädigung der Folie mit dem Tempera¬ tursensor bei der Montage oder Demontage des Reifens zu verhindern, wird die Folie zweckmäßigerweise zwischen zwei die Schutzkappe bil¬ dende Formbleche eingespannt, welche mit einer nach außen gewölbten Ringwulst versehen sind, durch die die zentrale Öffnung mit der Folie eingefaßt ist. Die Folie selbst kann dabei in vorteilhafter Weise aus einer Grundfolie mit den Leiterbahnen und einem oder meh¬ reren Temperatur-Sensorelementen sowie aus einer Deckfolie zum Schutz gegen die Reifenatmosphäre und gegen geringe mechanische Be¬ lastungen bestehen.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge¬ stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Sen¬ sor in einer Radfelge in vergrößerter Darstellung und Figur 2 die Ansicht des Drucksensors von oben, ebenfalls in vergrößerter Dar¬ stellung.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

In Figur 1 ist ein Sensor zur Ermittlung von Druck und Temperatur der Luft in einem Fahrzeugreifen mit 10 bezeichnet. Der Sensor 10 ist in eine Radfelge 11 eingesetzt, um entsprechende Meßwerte draht¬ los an einer im Fahrzeug in Radnähe fest angeordnete, nicht darge¬ stellte Aufnahmespule zu übertragen, die mit einer Auswerteschaltung verbunden ist. Zur Messung des Reifendruckes sind im äußeren Bereich einer Isolierstoffplatte 12 des Sensors 10 voneinander unabhängig arbeitende Halbleiter-Sensoren in Form von Sensorelementen 13 ange¬ ordnet, welche den absoluten Druck der Reifenluft kontinuierlich messen. Die Sensorelemente 13 sind mit ihren Anschlüssen 14 über nicht erkennbare Leiterbahnen der Isolierstoffplatte 12 im zentralen Bereich der Isolierstoffplatte mit Anschlußleitern 15 kontaktiert, die in einer druckdichten Glasdurchführung 16 in einer Bohrung des Sensorgehäuses 17 aufgenommen sind. Am Boden des Sensorsgehäuses 17 ist ein kegelstumpfförmiger Kragen 18 angeformt, der am oberen, die Anschlußleiter 15 umfassenden Ende mit einem Halter 19 die Isolier¬ stoffplatte 12 in ihren zentralen Bereich trägt. Der Hohlraum zwi¬ schen der Durchführung 16 und dem Kragen 18 und dem Halter 19 wird mit einem Gießharz 20 ausgefüllt, das durch eine Bohrung 21 in

der Mitte der Isolierplatte 12 eingefüllt wird und auch noch die Lötstellen 22 zwischen Anschlußleitern 15 und Leiterbahnen der Iso¬ lierstoffplatte 12 mit einbettet. Das metallische Sensorgehäuse 17 ist mit einem Gewindeansatz 23 versehen, der durch eine Bohrung 24 der Radfelge 11 von außen nach innen hindurchragt, wobei das Sensor¬ gehäuse 17 mit einer Ringschulter 25 über einen Dichtring 26 an der außenliegenden Felgenseite angelegt wird. Der Dichtring 26 wird da¬ bei in einer Ringnut 27 in der Schulter 25 des Sensorgehäuses 17 geführt. Auf der Innenseite der Radfelge 11 ist eine kronenförmige Mutter 28 auf den Gewindeansatz 23 des Sensorgehäuses 17 aufge¬ schraubt, die mit einer Ringschulter 29 über einen Isolierstoffring 30 in der Felgenbohrung 24 festgespannt ist. Der Isolierstoffring 30 ist in einem Ansatz 31 der Felgenbohrung 24 eingelegt, um das Sen¬ sorgehäuse 17 von der Radfelge 11 thermisch zu entkoppeln. An der Außenseite des Sensorgehäuses 17 ist eine Platine 32 befestigt, wel¬ che eine elektronische Schaltung zur Aufbereitung und Umformung der Sensorsignale trägt und die über Anschlüsse 33 mit den aus der Durchführung 16 vorstehenden Enden der Anschlußleiter 15 kontaktiert ist.

Wie aus Figur 1 erkennbar ist, befindet sich die Isolierstoffplatte 12 mit den Sensorelementen 13 für den Reifendruck in einer zum Rei¬ feninneren hin gerichteten Gehäuseöffnung 34, die von einer mit Durchbrüchen 35 versehenen Abdeckkappe 36 zum Reifen hin abgeschlos¬ sen ist. Die Abdeckkappe 36 ist außen in einem Isolierstoffring 37 aufgenommen, der auf einer Ringschulter 38 am Gewindeansatz 23 des Sensorgehäuses 17 aufliegt und dort mit einem Bördelring 39 fest¬ geklemmt ist. Dabei bewirkt der Isolierstoffring 37, daß die Abdeck¬ kappe 36 vom Sensorgehäuse 17 thermisch abgekoppelt wird.

Zur Überwachung der im Reifen vorhandenen Masse des Füllgases ist mindestens ein Temperatursensorelement 40 auf einer Isolierstoffolie 41 aufgebracht, welche über eine zentrale Öffnung 42 der Abdeckappe 36 gespannt ist. Die Sensorelemente 40 zur Temperaturmessung sind über nicht gezeigte Leiterbahnen der Folie 41 und Anschlußleiter 15 mit der elektronischen Schaltung auf der Platine 32 des Sensors 10 verbunden. Die Isolierstoffolie 41 mit den Temperatur-Sensorelemen¬ ten 40 ist durch den Isolierstoffring 37 sowohl von der Temperatur des Sensorgehäuses 17 als auch von der Temperatur der Radfelge 11 entkoppelt.

Aus Figur 1 ist ferner erkennbar, daß die Isolierstoffolie 41 zwi¬ schen zwei die Abeckkappe 36 bildenden Formblechen 36a und 36b ein¬ gespannt ist. Die Sensorelemente 40 zur Temperaturmessung sind dabei aus Dünnschichtwiderständen (Nickel, Platin oder dgl.) hergestellt und mit den Leiterbahnen der Isolierstoffolie 41 kontaktiert. Aus Figur 2 ist gestrichelt angedeutet, daß die Isolierstoffolie 41 durch mehrere um die zentrale Öffnung 42 herum angeordnete Nietver¬ bindungen 43 zwischen den Formblechen 36a und 36b eingespannt ist. Ein seitlich weggeführter Streifen 44 der Isolierstoffolie 41 der die nicht erkennbaren Leiterbahnen zum Anschluß der Temperatur-Sen¬ sorelemente 40 trägt, wird gemäß Figur 1 in seinem Endbereich über die Anschlußleiter 15 auf der Isolierstoffplatte 12 fixiert. Die zentrale Öffnung 42 der Formbleche 36a und 36b mit der darin einge¬ spannten, die Temperatur-Sensorelemente 40 tragenden Isolierstoffo¬ lie 41 ist von einer nach außen gewölbten Ringwulst 45 der Abdeck¬ kappe 36 umgeben, so daß sie bei der Montage oder Demontage des Rei¬ fens gegen mechanische Beschädigung geschützt ist. Aus Figur 2 ist erkennbar, daß für eine gute Luftverwirbelung z.B. vier am Umfang verteilte Löcher als Durchbrüche 35 im Bereich der Ringwulst 45 der Abdeckkappe 36 eingebracht sind.

Um die Temperatur-Sensorelemente 40 gegen geringe mechanische Bean¬ spruchungen sowie gegen die Reifenatmosphäre zu schützen, ist es zweckmäßig, wenn die Isolierstoffolie 41 aus einer Grundfolie be¬ steht, welche die Leiterbahnen sowie die Dünnschichtwiderstände der Sensorelemente 40 trägt, die zusätzlich zum Reifeninneren hin mit einer Deckfolie überzogen ist.

Mit der vorgeschlagenen Anordnung der Temperatur-Sensorelemente ist es möglich, sowohl den Druck p als auch die Temperatur T des Reifen¬ füllgases mit ausreichender Genauigkeit zu messen, so daß die all¬ gemeine Gasgleichung gilt:

p x V = m x R x T. (R = Gaskonstante )

Unter der Voraussetzung eines konstanten Reifenvolumens V ergibt sich die Masse m des Reifenfüllgases nach der Gleichung m = const. x p/T, indem beispielsweise die elektronische Schaltung auf der Platine 32 aus den Meßwerten der Temperatur- und Druck-Sen¬ sorelemente 13 und 40 einen Wert für die Masse m des Reifenfüllgases ermittelt und drahtlos auf die Auswerteschaltung im Fahrzeug über¬ trägt. Der dort ermittelte Wert wird mit einem Grenzwert verglichen und bei einer Unterschreitung des Grenzwertes wird ein Alarm ausge¬ löst. Ebenso kann der übertragene Wert als temperaturunabhängiger Reifendruck zur Anzeige gebracht werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Sensor 10 zur Reifendrucküberwachung ist es gelungen, einerseits eine gute thermische Ankopplung an das Rei¬ fenfüllgas und andererseits eine ausreichend robuste mechanische Ausführung zu finden, welche auch den erschwerten Betriebsbedin¬ gungen und Anforderungen von sicherheitsrelevanten Einrichtungen in Kraftfahrzeugen genügt.