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Dokumentenidentifikation DE102006011358B4 04.09.2008
Titel Reifenventil
Anmelder Nitschke, Herbert, 89522 Heidenheim, DE;
Steck, Peter, 89564 Nattheim, DE
Erfinder Nitschke, Herbert, 89522 Heidenheim, DE;
Steck, Peter, 89564 Nattheim, DE
Vertreter Patentanwälte PETRA & KOLLEGEN, 85570 Markt Schwaben
DE-Anmeldedatum 09.03.2006
DE-Aktenzeichen 102006011358
Offenlegungstag 15.02.2007
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 04.09.2008
Veröffentlichungstag im Patentblatt 04.09.2008
IPC-Hauptklasse B60C 23/04(2006.01)A, F, I, 20060309, B, H, DE

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Ventil für Fahrzeugreifen mit integrierter Elektronikeinheit zur Messung physikalischer Parameter, insbesondere zur Reifendrucküberwachung.

Sowohl als Komfort- als auch als Sicherheitsausstattung haben in den letzten Jahren Ventile für Fahrzeugreifen mit integrierter Reifendrucküberwachung allgemeines Interesse gefunden. In der Regel sind derartige Ventile mit einer Elektronikeinheit ausgestattet, die einerseits die zur Reifendrucküberwachung notwendige Sensorfunktionalität und andererseits eine zumindest rudimentäre Kommunikationsfunktionalität zeigt, um den aktuell im Reifeninneren herrschenden Reifendruck sowohl messen als auch an beispielsweise Diagnose- oder Überwachungsgeräte im Fahrzeuginneren übermitteln zu können. Beispielhaft seien in diesem Zusammenhang als allgemeiner Stand der Technik die internationale Patentanmeldungen WO 02/20287 A1, WO 02/081236 A1 sowie die deutsche Patentschrift DE 43 03 583 C2 genannt. Darüber hinaus ist in der europäischen Patentanmeldung EP 1 428 693 A2 ein Ventil für einen Fahrzeugreifen offenbart, bei dem in einen felgenseitigen Kopf des Gummikörpers des Ventils eine Elektronikeinheit integriert, ist. Dabei ist die Elektronikeinheit als kreisringförmiges Modul mit Zusatzmodulen realisiert. Diese in der genannten Schrift vorgeschlagene Lösung weist jedoch diverse Nachteile auf. So ist einerseits die Herstellung und Integration der Elektronikeinheit in den Gummikörper des Ventils komplex und andererseits die Fixierung der Elektronikeinheit, problematisch; bei der Verwendung in einem Standardkraftfahrzeug ist davon auszugehen, dass Zentrifugalbeschleunigungen im Bereich von ca. 2000 g auftreten und dass durch diese Kräfte die wenig gesicherte Elektronikeinheit aus dem Gummikörper herausgerissen werden kann. Ähnliche Nachteile weist auch die Vorrichtung aus der JP 2005186658 AA auf. Hier wird ein Ventil beschrieben, das eine Außenhaut aus Harz aufweist, rohrförmig verschmolzen und an einer Felge durchdringend befestigt ist. In dieser Außenhaut ist eine Spulenantenne und ein Sensor eingeschmolzen.

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ventil für einen Fahrzeugreifen zu schaffen, das einerseits leicht herstellbar und andererseits gegenüber den Anforderungen im Alltagsbetrieb robust ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch das Ventil mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 9. Die Unteransprüche beziehen sich auf vorteilhafte Varianten und Weiterbildungen der Erfindung.

Das erfindungsgemäße Ventil zeigt einen Ventilkörper sowie einen auf den Ventilkörper aufvulkanisierten Gummikörper. Dabei ist das felgenseitige Ende des Ventils gegenüber Standardventilen etwas verlängert, insbesondere als Kopf ausgebildet, wobei der Kopf des Gummikörpers eine Ausnehmung aufweist, in der eine Elektronikeinheit zur Messung physikalischer Parameter, insbesondere zur Reifendrucküberwachung, angeordnet ist. Die Ausnehmung ist zur Richtung des Reifeninneren hin geöffnet und die Elektronikeinheit ist einstückig ausgebildet. Dabei liegt ein Vorteil der Ausbildung der Elektronikeinheit als einstückiger Körper darin, dass sich ein derartiger Körper leicht fertigen und insbesondere auf einfache Weise in die Ausnehmung im felgenseitigen Kopf des Gummikörpers integrieren lässt. Hierdurch ergeben sich wesentliche Vorteile bei der Produktion des erfindungsgemäßen Ventils; die Elektronikeinheit kann auf einfache Weise nach dem Aufvulkanisieren des Gummikörpers auf den Ventilkörper in die Ausnehmung eingedrückt werden. Damit ergibt sich der weitere Vorteil, dass die Elektronikeinheit erst nach dem Aufvulkanisieren des Gummikörpers auf den Ventilkörper integriert wird und damit den erheblichen thermischen und auch mechanischen Belastungen eines Vulkanisierprozesses nicht ausgesetzt ist, wodurch sich die Ausfallwahrscheinlichkeit der Elektronikeinheit erheblich verringert.

Die Ausnehmung kann dabei unterschiedlich geformt sein, insbesondere als einfache geometrische Form wie z. B. kubisch, quaderförmig, kugelförmig oder in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung zylindrisch.

Mittels der Elektronikeinheit können alternativ oder zusätzlich verschiedene physikalische Parameter wie bspw. Temperatur, Beschleunigung o. ä. ermittelt werden.

Um einen sicheren Halt der Elektronikeinheit in dem felgenseitigen Kopf des Gummikörpers zu gewährleisten, hat es sich bewährt, zusätzliche Mittel zur Fixierung der Elektronikeinheit in der Ausnehmung vorzusehen. Dabei kann insbesondere ein im Bereich des Reifeninneren weisenden Ende des felgenseitigen Kopfs umlaufender Federring vorteilhaft verwendet werden. Diese Federring verengt den Querschnitt des offenen Teils des felgenseitigen Kopfes des Gummikörpers und verhindert damit wirkungsvoll auch bei hohen Geschwindigkeiten ein eventuell durch die auftretenden Zentrifugalkräfte hervorgerufenes Austreten der Elektronikeinheit aus dem felgenseitigen Kopf des Gummikörpers.

Eine ähnliche Wirkung wird durch die Verwendung von Kabelbindern oder auch Schlauchklemmen erzielt.

Zur Befüllung bzw. Entlüftung des Reifens können ein oder mehrere Be- und Entlüftungskanäle dienen, die vorzugsweise entlang der Ausnehmung zwischen felgenseitigem Kopf des Gummikörpers und der Elektronikeinheit verlaufen. Damit strömt die ein- bzw. austretende Luft an der Elektronikeinheit vorbei; die kompakte Bauweise der Elektronikeinheit als einstückiger, ggf. im wesentlichen zylinderförmiger Körper ist in diesem Fall besonders vorteilhaft.

Darüber hinaus lassen sich die Be- und Entlüftungskanäle aufgrund ihrer Anordnung zwischen der Elektronikeinheit und dem felgenseitigen Kopf des Gummikörpers besonders einfach fertigen.

Die beschriebene Bauart des erfindungsgemäßen Ventils erlaubt es insbesondere, das Ventil – wie weit verbreitet – als sogenanntes Snap-in-Ventil zu gestalten, das mit den üblicherweise in Reifenwerkstätten vorhandenen Werkzeugen auf einfache Weise durch das entsprechende Loch in der Felge von innen nach außen angezogen werden kann.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand dreier Figuren beispielhaft erläutert werden.

Es zeigen:

1 eine Vorrichtung zum Herstellen des erfindungsgemäßen Ventils mit Ventilkörper und aufvulkanisiertem Gummikörper;

2 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Ventil, und

3 einen Querschnitt durch den felgenseitigen Kopf des Gummikörpers ohne Elektronikeinheit.

1 zeigt einen Querschnitt durch eine zur Herstellung des erfindungsgemäßen Ventils verwendete Vulkanisationsvorrichtung. Die Vulkanisationsvorrichtung zeigt eine Kavitätenplatte 3, in der als Negativ ein Teil der späteren Außenform des aufvulkanisierten Gummikörpers 13 des Ventils ausgebildet ist, eine Transferplatte 2, in der Formen für weitere Teile des erfindungsgemäßen Ventils vorgesehen sind, sowie eine Kolbenplatte 1, durch die die zu vulkanisierende Gummimasse in die Ausnehmungen in der Kavitätenplatte 3 und der Transferplatte 2 gedrückt werden kann. Dabei ist in der Transferplatte 2 ein Kern 9 vorgesehen, der dazu dient, die Ausnehmung zur Aufnahme der Elektronikeinheit im felgenseitigen Kopf des erfindungsgemäßen Ventils abzuformen.

Die Rippen 17a und 17b, die auf dem Kern 9 ausgebildet sind, dienen dazu, die Be- bzw. Entlüftungskanäle entlang der später eingesetzten Elektronikeinheit zu realisieren. In der Transferplatte 2 ist im Bereich des felgenseitigen Kopfes des Ventils eine umlaufende Rippe 14 realisiert, die dazu dient, in das felgenseitige Kopfende des Gummikörpers eine umlaufende Nut zur Aufnahme beispielsweise eines Federringes einzuformen.

Durch den Abdichtstift 16, der durch eine Verschraubung fest mit dem Kern 9 verbunden ist, wird gewährleistet, dass beim Aufvulkanisieren des Gummikörpers auf den Ventilkörper Gummimasse in das Innere des Ventils gelangt; darüber hinaus zeigt der Abdichtstift 16 in dem dem späteren Felgensitz korrespondierenden Bereich des Gummikörpers eine kragenförmige umlaufende Ausbuchtung 18, durch die beim Vulkanisiervorgang ein Hohlraum im Bereich des späteren Felgensitzes geschaffen wird, der es ermöglicht, das Ventil in eine Felge einzuziehen, ohne den Ventilkörper zu schädigen, da das umgebende Material in den Hohlraum ausweichen kann und somit Druckbelastungen auf den Ventilkörper wirksam vermieden werden.

Durch die Schulter des Kerns 9 in Richtung des späteren Reifeninneren wird erreicht, dass die Elektronikeinheit zusätzlich einen besseren Halt in der Ausnehmung findet.

Ferner ist in der Transferplatte 2 eine konische Bohrung 6 angeordnet, durch die die Gummimasse zu den in der Transferplatte 2 und der Kavitätenplatte 3 gebildeten Hohlräumen bzw. Kavitäten fließen kann. Dabei ist die konische Bohrung 6 so ausführt, dass die Bohrung zur Kavitätenplatte 3 hin größer wird. Hierdurch wird erreicht, dass beim Entfernen der Kavitätenplatte 3 nach dem Aushärten der Gummimasse der verbleibende Gummimasse möglichst abgewandt vom Rest des Ventils reißt. Die Wirkung dieser Konizität der Bohrung wird dadurch verstärkt, dass in die Kavitätenplatte 3 der Schwalbenschwanz 7 eingearbeitet ist, durch den der Anspritznippel in der Kavitätenplatte 3 gehalten wird. Auf der der Bohrung 6 gegenüberliegenden Seite der Transferplatte 2 ist zur Entlüftung der Kavität eine weitere konische Bohrung 8 angebracht, die nach außen führt. Darüber hinaus werden die Hohlräume in der Kavitätenplatte 3 durch kleine Kanäle 11 mit einem Durchmesser von wenigen hundertstel Millimetern im Bereich des Gewindes des als Metallkörper ausgebildeten Ventilkörpers 10 entlüftet. Der Ventilkörper ist dabei mittels eines Presssitzes 12 in der Weise in die Kavitätenplatte 3 eingepresst, dass durch die Kanäle 11 zwar Luft, jedoch keine Gummimasse entweichen kann. Im Betrieb der Vorrichtung befindet sich zwischen der Transferplatte 2 und der Kavitätenplatte 3 ständig eine Gummischicht 5, das durch ein Spritzaggregat, das die Gummimasse durch die Einspritzbohrung 15 in der Kolbenplatte 1 in die Transferplatte 2 bringt, auf konstanter Stärke gehalten.

Zur Abformung des erfindungsgemäßen Ventils wird die Gummimasse in der Transferplatte 2 auf ca. 80°C vorgewärmt und nachfolgend in der Kavitätenplatte 3 auf ca. 170°C erhitzt. Durch Druck auf die Kolbenplatte 1 verringert sich die Stärke der Gummischicht 5 zwischen der Kolbenplatte 1 und der Kavitätenplatte 3 und die Gummimasse fließt über die konische Bohrung 6 in die Hohlräume in der Kavitätenplatte 3 und der Transferplatte 2. Nach einer Heizzeit von ca. 2 bis 5 Minuten kann die Form geöffnet werden. Mittels eines Auswerferstiftes 4 kann das fertig aufvulkanisierte Ventil dann aus der Form entnommen werden. Der besondere Vorteil der Erfindung besteht dabei darin, dass durch die einfache Konstruktion der Ausnehmung für die Elektronikeinheit ermöglicht wird, das, den gesamten Gummikörper einschließlich der Ausnehmung für die Elektronikeinheit in einem einzigen Vulkanisierungsvorgang herzustellen, was gegenüber dem Verfahren nach dem Stand der Technik eine erhebliche Kostenersparnis bewirkt. Darüber hinaus ist die in 3 dargestellte Vulkanisierungsform aufgrund ihrer einfachen Geometrie günstig herzustellen.

2 zeigt einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Ventil mit der im felgenseitigen Kopf des auf den Metallkörper 10 aufvulkanisierten Gummikörpers 13angeordneten Elektronikeinheit 19, die durch den Federring 20 gesichert ist. Entlang der Elektronikeinheit 19 verläuft der Be- und Entlüftungskanal 21, der das Befüllen und Entlüften des Reifeninneren ermöglicht. Der Hohlraum 22 dient dazu, dem umgebenden Material beim Einziehen des Ventils in die Fahrzeugfelge ein Ausweichen zu ermöglichen und damit einerseits das Einziehen des Ventils zu erleichtern und andererseits Beschädigungen des Ventils zu vermeiden. Der in den Metallkörper 10 eingesetzte Ventileinsatz 23 mit dem Ventilkanal 25 wird vor Beschädigung und eindringender Verschmutzung durch die Ventilkappe 24 geschützt.

3 zeigt einen Querschnitt durch das erfindungsgemäße Ventil entlang der in 2 durch die Pfeile III hervorgehobenen gestrichelten Linie. In dem dargestellten Querschnitt verlaufen ausgehend vom Ventilkanal 25 die radialen Anteile der vier um jeweils 90° versetzten Be -und Entlüftungskanäle 21 bis in den Bereich des Gummikörpers 13, von wo aus sie sich in radialer Richtung weiter in Richtung des Reifeninneren bis an das Ende des felgenseitigen Kopfes des Gummikörpers erstrecken.


Anspruch[de]
Ventil für einen Fahrzeugreifen mit einem Ventil körper, einem auf den Ventilkörper aufvulkanisierten Gummikörper mit einem felgenseitigen Kopf des Gummikörpers, wobei der Kopf des Gummikörpers eine in Richtung zum Reifeninneren hin geöffnete Ausnehmung zur Aufnahme einer Elektronikeinheit, zur Messung physikalischer Parameter aufweist, wobei die Ausnehmung eine einfache geometrische Form zeigt, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Be- und Entlüftungskanal zum Befüllen bzw. Entlüften des Reifens entlang der Ausnehmung ausgeformt in dem Gummikörper verläuft. Ventil nach Anspruch 1, wobei der Querschnitt der geöffneten Ausnehmung verengt ist. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung eine im wesentlichen zylindrische Form hat. Ventil nach Anspruch 3 und 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein im wesentlichen parallel zur Zylinderachse verlaufender Be- und Entlüftungskanal auf der Zylindermantelfläche vorhanden ist. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Ventil um ein Snap-in-Ventil handelt. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronikeinheit so ausgebildet ist, dass mit ihr der Reifendruck überwacht werden kann. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung einen um eine eingesetzte Elektronikeinheit herumragenden und diese fixierenden Abschnitt aufweist.






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