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VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht den Vorteil der provisorischen US-Patentanmeldung Serien-Nr.
62/281,237 , eingereicht am 21. Januar 2016, auf die hierin in ihrer Gesamtheit Bezug genommen wird.
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HINTERGRUND
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Ventilvorrichtung, insbesondere auf eine Ventilvorrichtung für Räder, die in einem Reifenbefüllungssystem verwendet wird. Fahrzeugreifenbefüllungssysteme bieten die Vielseitigkeit, den Reifendruck bei stehendem oder fahrendem Fahrzeug anzupassen.
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Bestimmte Fahrzeugarten, wie beispielsweise, jedoch nicht ausschließlich, Nutzfahrzeuge und Off-Highway-Fahrzeuge, erfordern, dass der Reifendruck von Räderanordnungen regelmäßig angepasst wird, damit diese eine optimale Leistung erzielen. Der Reifendruck einer oder mehrerer Räderanordnung(en), die in Fluidkommunikation mit einem Reifenbefüllungssystem ist/sind, kann zum Beispiel manuell und/oder automatisch gesenkt werden, um die Bodenhaftung der Reifen zu erhöhen, oder erhöht werden, um den Rollwiderstand zu reduzieren und um die Kraftstoffeffizienz und die Lebensdauer der Reifen des Fahrzeugs zu erhöhen. Außerdem verbessern Reifenbefüllungssysteme die Wendigkeit eines Fahrzeugs auf verschiedenen Geländearten und reduzieren dessen Wartungsanforderungen.
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Damit bestimmte Fahrzeuge ihre optimale Leistung erzielen, muss die Reifentemperatur der Räderanordnung regelmäßig kontrolliert werden. Eine Reifentemperatur, die über einem vorher festgelegten Wert liegt, kann auf eine unerwünschte Reifenqualität oder einen beanstandbaren Reifenzustand hindeuten. Außerdem kann durch das Erkennen der Überhitzung eines Reifens eine kurz bevorstehende Reifenpanne vorhergesagt werden.
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Bei bestimmten Anwendungen ist es wünschenswert, den Reifendruck vor dem Anpassen des Reifendrucks einer Räderanordnung zu bestimmen. Herkömmliche Systeme können einen Drucksensor zum Bestimmen des Reifendrucks aufweisen. Allerdings kann sich der Drucksensor in herkömmlichen Systemen an einer zentralen Stelle des Fahrzeugs befinden. Die Stelle des herkömmlichen Drucksensors erfordert eine Druckbeaufschlagung der Luftdichtungen im Reifenbefüllungssystem, um den Reifendruck zu messen. Durch häufiges Druckbeaufschlagen der Luftdichtungen eines Reifenbefüllungssystems entsteht zusätzlicher Verschleiß der Luftdichtungen, was zu einem Versagen der Luftdichtungen und des Reifenbefüllungssystems führen kann.
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Daher wäre es von Vorteil, eine Vorrichtung zu entwickeln, die die genannten Probleme behebt.
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In der Druckschrift
DE 202007017617 U1 wird eine Reifendruckregelanlage für ein Kraftfahrzeug beschrieben, welche eine einen Stator und einen Rotor aufweisende Drehdurchführung zum Übertragen von Druckluft, zugeführt von einer fahrzeugseitig angeordneten Druckluftquelle, an das drehbar gelagerte, den Reifen tragende Rad, eine den Rotor der Drehdurchführung mit dem Reifen verbindende Luftleitung sowie einen mit seinen Signalen eine fahrzeugseitig angeordnete Steuereinrichtung beaufschlagenden Drucksensor umfasst. Die Reifendruckregelanlage zeichnet sich dadurch aus, dass der Drucksensor als Teil einer Drucksensoreinheit dem drehbar gelagerten Rad sowie der Drehdurchführung eine berührungslos ausgelegt arbeitende Energieübertragungseinheit zum Übertragen von für den Betrieb des Drucksensors benötigter elektrischer Energie an den Drucksensor zugeordnet sind. Die Energieübertragungseinheit zum Übertragen der Energie verfügt über zumindest ein Antennenpaar, von welchen beiden Antennen eines Antennenpaares eine Antenne statorseitig und die andere Antenne rotorseitig und die Antennen bezüglich des den Rotor von dem Stator trennenden Bewegungsspaltes einander gegenüberliegend angeordnet sind.
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In der Druckschrift
WO 1989008031 A1 wird ein Gerät zum Steuern eines Luftdrucks in den Reifen eines Fahrzeugs beschrieben. Der Luftdruck in den Reifen eines Fahrzeugs kann vorteilhaft eingestellt werden, indem an jedem Rad eine elektrische Messschaltung zur Messung des Reifendrucks angeordnet ist. Die elektrischen Messkreise sind über einen zwischen Rad und Achse angeordneten Transformator mit einem achsseitig angeordneten Signalempfänger verbunden, so dass die an den Rädern angeordneten Steuerventile in Abhängigkeit von den jeweils gemessenen Ist-Werten des Reifendrucks durch ein Steuergerät ansteuerbar sind. Die Betätigung der an den Rädern angeordneten Steuerventile erfolgt elektromagnetisch durch von der Achse zum Rad übertragene Steuersignale des Transformators.
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In der Druckschrift
JP 2009-255613 A werden ein Reifendrucksensor und ein diesen enthaltendes Reifendrucküberwachungssystem beschrieben. Der Reifendrucksensor und das diesen enthaltende Reifendrucküberwachungssystem ermöglichen eine Ladung, auch wenn die Reifen nicht gedreht werden, wenn ein Fahrzeug geparkt oder gestoppt ist. Der Reifendrucksensor, der in einen Ventilschaft zum Füllen von Luft in einen Reifen integriert ist, um den Luftdruck des Reifens zu erfassen, umfasst ein Gebläse, das drehbar im Ventilschaft installiert ist, einen Generator zum Erzeugen von Energie durch die Rotationskraft des Gebläses und eine Speicherbatterie zum Speichern der vom Generator erzeugten Energie. Die Energie wird von der Speicherbatterie geliefert und der Reifendrucksensor wird dadurch angetrieben.
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In der Druckschrift
US 2012/0067116 A1 wird ein Rad beschrieben, welches mit einem Reifen und einer elektrischen Vorrichtung ausgestattet ist, die mit Strom versorgt werden muss, um zu funktionieren. Die Vorrichtung umfasst ein System zur Umwandlung des Druckunterschieds zwischen dem unter Druck stehenden Gas im Inneren des Reifens und der freien Luft außerhalb des Reifens in elektrische Energie, die zur Versorgung der elektrischen Vorrichtung verwendet wird.
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In der Druckschrift
EP 0520271 A1 werden eine kontinuierlich arbeitende Druckmessmethode für Reifen mit Signalübertragung und eine Vorrichtung zur Realisierung der Methode beschrieben. Die Sensor-Sender-Einheit an der Radfelge misst ständig den Luftdruck eines Reifen. Wenn dieser Luftdruck über die vorgesehenen Sicherheitsgrenzen steigt oder sinkt, wird der eingebaute Radiosender durch die mit einer aus dem Reifen fliessenden, kleinen Menge Luft erzeugte Energie zur Aussendung eines Signals angeregt. Dieses wird vom Empfänger in der Fahrkabine empfangen und in entsprechende optische und akustische Alarmsignale für den Fahrer umgesetzt.
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In der Druckschrift
US 2004/0007302 A1 wird ein von einem Flüssigkeitsschwungrad angetriebenes Generatorsystem offenbart, das elektrischen Strom erzeugt, um ein Reifendruckwartungs- und -überwachungssystem zu betreiben. Ein Fahrzeugrad mit einem Reifen und einer Felge. Ein abgedichteter Schlauch, der Flüssigkeit enthält, ist um die Felge herum befestigt. Wenn die Felge beschleunigt oder abbremst, bewegt sich die Flüssigkeit in dem Schlauch innerhalb des Schlauches. Die sich drehende Turbine treibt einen elektrischen Generator an, der durch Induktion einen elektrischen Strom erzeugt. In bestimmten Konfigurationen treibt die sich drehende Turbine ein Zahnrad an, um eine mechanische Pumpe anzutreiben. Der elektrische Generator oder die mechanische Pumpe kann verwendet werden, um dem Reifen Luftdruck zuzuführen, wenn ein Sensor einen niedrigen Luftdruck anzeigt.
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In der Druckschrift
DE 10 2006 032 007 A1 wird ein Energieumwandler-Modul beschrieben, das eine Turbine zur Umwandlung der Strömungsenergie eines Fluids in Rotationsenergie und einen Generator zur Umwandlung der Rotationsenergie in elektrische Energie aufweist, wobei das Energieumwandler-Modul als Energiequelle für eine Strahlung erzeugende Einheit vorgesehen ist. Alternativ kann das Energieumwandler-Modul als Durchflusssensor dienen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung für ein zentrales Reifenbefüllungssystem bereitzustellen, das die nach dem Stand der Technik auftretenden Probleme löst, wartungsarm ist und einen vereinfachten Betrieb ermöglicht.
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Zur Lösung der Aufgabe stellt die vorliegende Offenbarung eine Anordnung für ein zentrales Reifenbefüllungssystem einschließlich eines Gehäuses mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende bereit. Das Gehäuse definiert eine Fluidleitung, die durch das erste und das zweite Ende verläuft. Die Anordnung umfasst außerdem einen oder mehrere Sensor(en) mit einem Teil, das in der Fluidleitung angeordnet ist. Eine Stromquelle ist in elektrischer Kommunikation mit dem Sensor. Die Anordnung umfasst außerdem ein Gerät für kinetische Energie, das in elektrischer Kommunikation mit der Stromquelle ist. Das Gerät für kinetische Energie umfasst dabei eine um das Gehäuse herum angeordnete ringförmige Leiterplatte, wobei die Leiterplatte eine mindestens teilweise um sie herum angeordnete Leiterbahnspule umfasst, die in elektrischer Verbindung mit der Stromquelle steht, ein um die Leiterplatte und den mindestens einen Sensor herum angeordnetes Sensorgehäuse, ein mindestens teilweise um die Leiterbahnspule angeordnetes und mit einer Innenfläche des Sensorgehäuses gekoppeltes Führungselement und einen verschiebbar mit dem Führungselement gekoppelten Magnet zur Rotation um die Leiterbahnspule herum.
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Figurenliste
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Die beigefügten Zeichnungen sind hierin als Teil der Patentschrift integriert. Die hierin beschriebenen Zeichnungen stellen Ausführungsformen der hierin offenbarten Materie dar und veranschaulichen ausgewählte Prinzipien und Lehren der vorliegenden Offenbarung. Allerdings veranschaulichen die Zeichnungen nicht alle möglichen Umsetzungen der hierin offenbarten Materie und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keinster Weise einschränken.
- 1 stellt eine schematische Ansicht eines Reifenbefüllungssystems gemäß einer Ausführungsform der hierin offenbarten Materie dar; und
- 2 stellt eine vergrößerte Draufsicht eines Teils des Reifenbefüllungssystems aus 1 dar;
- 3 stellt einen Teil der in 1 veranschaulichten integrierten Sensorvorrichtung dar;
- 4 stellt einen Querschnitt eines Teils der integrierten Sensorvorrichtung dar, gemäß einer Ausführungsform der hierin offenbarten Materie;
- 5 stellt einen Querschnitt des Teils der in 4 veranschaulichten integrierten Sensorvorrichtung dar; und
- 6 stellt einen weiteren Querschnitt eines Teils der integrierten Sensorvorrichtung dar, gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform, welche jedoch nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Es ist davon auszugehen, dass die Erfindung verschiedene alternative Ausrichtungen und Schrittabfolgen umfassen kann, außer dann, wenn dies ausdrücklich anders angegeben ist. Es ist auch davon auszugehen, dass die spezifischen in den beigefügten Zeichnungen veranschaulichten und in der nachfolgenden Patentschrift beschriebenen Anordnungen und Verfahren lediglich beispielhafte Ausführungsformen der in den angehängten Ansprüchen definierten erfindungsgemäßen Konzepte sind. Folglich werden spezifische Maß- und Richtungsangaben oder andere physische Merkmale der offenbarten Ausführungsformen nicht als einschränkend betrachtet, es sei denn, es wird in den Ansprüchen ausdrücklich anders angegeben. Außerdem können ähnliche Elemente in verschiedenen Ausführungsformen in diesem Abschnitt der Anmeldung allgemein mit ähnlichen Referenzziffern bezeichnet werden, dies muss jedoch nicht zwingend der Fall sein.
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Ausführungsformen eines Reifenbefüllungssystems 12 werden nachstehend beschrieben. Das Reifenbefüllungssystem 12 kann ein zentrales Reifenbefüllungssystem („CTIS“ - „central tire inflation system“) für ein Nutzfahrzeug sein. Außerdem kann das hierin beschriebene Reifenbefüllungssystem 12 sowohl in leichten als auch in schweren Nutzfahrzeugen, und für PKWs und Off-Highway-Fahrzeuge Anwendung finden. Für einen Durchschnittsfachmann wird zu erkennen sein, dass das Reifenbefüllungssystem 12 auch im Industrie-, Lokomotiv-, Militär-, Agrikultur- und Raumfahrtbereich Anwendung finden kann.
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Das Reifenbefüllungssystem 12 wird unter Bezugnahme auf ein unter Druck stehendes Fluid beschrieben werden. In bestimmten Ausführungsformen kann das unter Druck stehende Fluid des Reifenbefüllungssystems 12 Luft sein. In dieser Offenbarung können die Begriffe unter Druck stehendes Fluid und Luft austauschbar verwendet werden; unter Druck stehende Fluide, die nicht Luft sind, können jedoch ebenfalls in dem Reifenbefüllungssystem 12 verwendet werden. In einer Ausführungsform kann es sein, dass das Reifenbefüllungssystem 12 nur die Fähigkeit besitzt, einen oder mehrere Reifendruck(e) zu erhöhen. Allerdings kann es in einer Ausführungsform sein, dass das Reifenbefüllungssystem 12 die Fähigkeit besitzt, einen oder mehrere Reifendruck(e) zu erhöhen und zu senken.
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Eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Reifenbefüllungssystems 12 wird in 1 veranschaulicht. Das Reifenbefüllungssystem 12 kann eine Steuereinheit 14 umfassen. Die Steuereinheit 14 kann einen Drucksensor 16 zum Messen des Fluiddrucks in einem Teil des Reifenbefüllungssystems 12 umfassen. In einer Ausführungsform umfasst die Steuereinheit 14 auch mehrere Ventilanordnungen 18, 20, 22, 24, die Magnetventile sein können, und eine erste Fluidleitung 26 zum Steuern des Durchflusses und zum Leiten des unter Druck stehenden Fluids durch die Steuereinheit 14 hindurch.
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Für entsprechende Fachleute wird zu erkennen sein, dass die Steuereinheit 14 eine mechatronische Steuereinheit („MCU“ - „mechatronic control unit“) oder eine pneumatische Steuereinheit („PCU“ - „pneumatic control unit“) umfassen kann, jedoch nicht beschränkt darauf ist.
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Die Steuereinheit 14 umfasst außerdem ein elektronisches Steuerteil 28. Das elektronische Steuerteil kann Eingangssignale von dem Drucksensor 16, einem Netzteil 30 und einem oder mehreren zusätzlichen Sensor(en) (nicht abgebildet) wie beispielsweise einem Lastsensor und einem Geschwindigkeitssensor empfangen. Das elektronische Steuerteil 28 kann auch Eingangssignale von einem Bedienersteuergerät 32 empfangen. Außerdem kann das elektronische Steuerteil 28 Eingabesignale von einer integrierten Sensorvorrichtung 8 empfangen. Das elektronische Steuerteil 28 kann einen Mikroprozessor 34 umfassen, der unter der Steuerung eines Satzes an Programmierbefehlen betrieben wird, die auch als Software bezeichnet werden können. Das elektronische Steuerteil 28 kann einen Speicher (nicht abgebildet) umfassen, in dem Programmierbefehle gespeichert werden. Der Speicher kann auch Identifikationscodes, Reifendruckdatensätze und/oder Benutzereingaben über einen längeren Zeitraum hinweg speichern.
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Das elektronische Steuerteil 28 kann Signale zu den Ventilanordnungen 18, 20, 22, 24 ausgeben, um die Ventilanordnungen 18, 20, 22, 24 zu öffnen oder zu schließen. Das elektronische Steuerteil 28 kann außerdem Signale zu einem Displaygerät (nicht dargestellt) ausgeben. Das Displaygerät kann als Teil des Bedienersteuergeräts 32 mit inbegriffen sein oder es kann in einem freistehenden Gerät mit inbegriffen sein.
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Die Steuereinheit 14 kommuniziert über einen Fluidversorgungskreis 38 selektiv mit der Fluidversorgung 36. Der Drucksensor 16 misst den Druck der Fluidversorgung 36 über den Fluidversorgungskreis 38 und die erste Fluidleitung 26. Die Steuereinheit 14 kann außerdem eine Steuerventilanordnung 24 umfassen. Die Steuerventilanordnung 24 kann mit einer Düse ausgestattet sein, die kleiner ist als die Düse der Versorgungsventilanordnung 22 und die verwendet wird, um Fluid von der Fluidversorgung 36 zu einem Fluidsteuerkreis 40 zu leiten.
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Die Fluidversorgung 36 wird in Kombination mit der Steuereinheit 14 dazu verwendet, den Reifendruck zu überprüfen und, falls nötig oder gewünscht, den Reifendruck zu erhöhen und/oder zu senken. Die Fluidversorgung 36 kann einen am Fahrzeug befestigten Kompressor 42 umfassen. In einer Ausführungsform umfasst die Fluidversorgung 36 außerdem einen Vorratsbehälter 44, wie beispielsweise einen Nasstank. Der Kompressor 42 ist über eine Versorgungsleitung 46 mit dem Vorratsbehälter 44 in Fluidkommunikation. Der Kompressor 42 versorgt den Vorratsbehälter 44 mit unter Druck stehendem Fluid, damit es darin gespeichert werden kann. Unter Druck stehendes Fluid von der Fluidversorgung 36 wird dem Fluidversorgungskreis 38 über den Vorratsbehälter 44 bereitgestellt. In bestimmten Ausführungsformen wird ein Trockner 48 zum Entfernen von Wasser von der Fluidversorgung 36 bereitgestellt. Ein Filter (nicht dargestellt) kann ebenfalls in den Fluidversorgungskreis 38 oder die Versorgungsleitung 46 eingefügt werden.
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Die Steuereinheit 14 ist auch selektiv in Fluidkommunikation mit dem Fluidsteuerkreis 40. Der Fluidsteuerkreis 40 wird verwendet, um eine Fluidkommunikation zwischen der Steuereinheit 14 und einem oder mehreren Reifen 50, 52 bereitzustellen. In einer Ausführungsform wird die Fluidkommunikation zwischen der Steuereinheit 14 und dem Fluidsteuerkreis 40 durch Öffnen oder Schließen einer Kanalventilanordnung 18 gesteuert.
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Jeder Reifen 50, 52 enthält bei einem bestimmten Druck, der nachstehend als Reifendruck bezeichnet werden kann, Fluid. In einer Ausführungsform entspricht der Reifendruck einem Zielreifendruck. Nachdem der Zielreifendruck ausgewählt wurde, ist er in der Steuereinheit 14 einprogrammiert. Wenn festgestellt wird, dass der Reifendruck unter dem Zielreifendruck liegt, kann der Reifendruck erhöht werden. Wenn festgestellt wird, dass der Reifendruck über dem Zielreifendruck liegt, kann der Reifendruck gesenkt werden.
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Das Reifenbefüllungssystem 12 und die integrierte Sensorvorrichtung 8 werden unter Bezugnahme auf den Reifendruck des Reifens 50 beschrieben. Allerdings kann das Reifenbefüllungssystem 12 zu bestimmten Zeitpunkten in Fluidkommunikation mit mehreren Reifen sein.
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Wie in 1 gezeigt, umfasst der Fluidsteuerkreis 40 eine integrierte Sensorvorrichtung 8. Der Fluidsteuerkreis 40 wird hierin unter Bezugnahme auf eine integrierte Sensorvorrichtung 8 beschrieben. Allerdings sollte beachtet werden, dass der Fluidsteuerkreis 40 mehrere integrierte Sensorvorrichtungen 8, 8A umfassen kann. Die integrierte Sensorvorrichtung 8 kann zum Beispiel dem Reifen 50 zugeordnet sein und eine zweite integrierte Sensorvorrichtung 8A kann dem Reifen 52 zugeordnet sein. In einer Ausführungsform sind die integrierte Sensorvorrichtung 8 und die integrierte Sensorvorrichtung 8A ähnlich konfiguriert. In einer Ausführungsform weisen die integrierte Sensorvorrichtung 8 und die integrierte Sensorvorrichtung 8A jedoch jeweils einen individuellen Identifikationscode auf. Der Fluidsteuerkreis 40 kann ebenfalls eine oder mehrere Fluidleitung(en) 54, 56 und eine oder mehrere drehbare Anordnung(en) 58, 58A umfassen. In bestimmten Ausführungsformen umfassen die eine oder die mehreren drehbaren Anordnung(en) 58, 58A eine oder mehrere Luftdichtung(en).
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Bezugnehmend nun auf 2 erstreckt sich ein Reifenschaft 60 aus dem Reifen 50 heraus. Der Reifenschaft 60 umfasst ein oder mehrere hohle(s) zylindrische(s) Teil(e) 62. In einer Ausführungsform weist jedes zylindrische Teil 62 eine allgemein glatte Außenfläche mit konstantem Durchmesser auf. Ein Gewindeteil kann in der Nähe eines ersten Endes 64 der Reifenstange 60 bereitgestellt sein. Die integrierte Sensorvorrichtung 8 kann mit der Reifenstange 60 am ersten Ende 64 der Reifenstange ineinandergreifen. Wenn ein Gewindeteil an der Reifenstange 60 bereitgestellt ist, kann die integrierte Sensorvorrichtung 8 ergänzende Gewinde umfassen, um mit der Reifenstange 60 ineinanderzugreifen.
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Eine Fluidleitung erstreckt sich durch einen oder mehrere zylindrische Teil(e) 62 der Reifenstange. Die Fluidleitung wird verwendet, um unter Druck stehendes Fluid zu und aus dem Reifen 50 zu leiten. Am ersten Ende 64 ist der Reifenschaft 60 in Fluidkommunikation mit der integrierten Sensorvorrichtung 8. Am zweiten Ende ist der Reifenschaft 60 in Fluidkommunikation mit dem Reifen 50.
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Ein Reifenventil (nicht abgebildet) kann innerhalb der Fluidleitung der Reifenstange 60 aufgenommen werden. Das Reifenventil kann als Rückschlagventil funktionieren, das sich öffnet, wenn der Druck im Fluidsteuerkreis 40 (siehe 1) höher ist als der Reifendruck. In einer Ausführungsform kann das Reifenventil ein Schrader-Ventil sein. In einigen Ausführungsformen wird das Reifenventil vor dem Koppeln der integrierten Sensorvorrichtung 8 mit der Reifenstange 60 von der Reifenstange 60 entfernt. In Ausführungsformen, in denen das Reifenventil nicht entfernt wird, kann die integrierte Sensorvorrichtung 8 ein Element umfassen, um das Reifenventil zu betätigen, sodass der Reifen, und das darin enthaltene unter Druck stehende Fluid, in kontinuierlicher Fluidkommunikation mit der integrierten Sensorvorrichtung 8 sind.
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Die integrierte Sensorvorrichtung 8 umfasst eine Anordnung 100. In einer Ausführungsform ist die Anordnung 100 wie in
WO 2015103018 A1 beschrieben gestaltet, auf deren gesamte Offenbarung hierin Bezug genommen wird.
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Wie in
WO 2015103018 A1 beschrieben, kann die Anordnung 100 ein erstes Ventilgehäuse 105 und ein zweites Ventilgehäuse 110 umfassen. In einer Ausführungsform können das erste und das zweite Ventilgehäuse 105, 110 einheitlich und integral sein; in einer anderen Ausführungsform können das erste und das zweite Ventilgehäuse 105, 110 als getrennte Komponenten bereitgestellt werden, die miteinander gekoppelt sind. Das erste und das zweite Ventilgehäuse 105, 110 kann aus einem metallischen Material hergestellt sein oder aus anderen Materialien, die Fachleuten bekannt sind, gebildet sein.
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Wie in 3 veranschaulicht, umfasst das erste Ventilgehäuse 105 ein erstes Ende 115, das mit einem Schlauch 120 gekoppelt ist. Ein zweites Ende 125 des ersten Gehäuses umfasst ein Deckelteil 130, das mit dem zweiten Ventilgehäuse 110 gekoppelt ist. In bestimmten Ausführungsformen ist das zweite Ventilgehäuse 110 über einen Gewindeanschluss mit dem Deckelteil 130 gekoppelt. In einer Ausführungsform ist ein Außendurchmesser des ersten Endes 115 des ersten Gehäuses größer als ein Außendurchmesser des Deckelteils 130.
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Der Schlauch 120 ist über eine Perforation 107 im ersten Ventilgehäuse 105 in Fluidkommunikation mit einer Ventilanordnung 135, die nachstehend auch als „Deckelperforation 107“ bezeichnet werden kann. An einem entgegengesetzten Ende ist der Schlauch 120 in Fluidkommunikation mit dem verbleibenden Teil des Fluidsteuerkreises 40.
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Das Deckelteil 130 des ersten Gehäuses und das zweite Ventilgehäuse 110 werden als Teile der Ventilanordnung 135 bereitgestellt. Die Ventilanordnung 135 umfasst auch ein innerhalb des zweiten Ventilgehäuses 110 angeordnetes Wechselventil 140. Ein Vorspannelement 145 ist zwischen dem Deckelteil 130 des ersten Gehäuses und dem Wechselventil 140 angeordnet.
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Das Wechselventil 140 der Ventilanordnung wird durch das Vorspannelement 145 vorgespannt und lässt sich, wie in
WO 2015103018 A1 beschrieben, von einer geschlossenen Position in eine offene Position bewegen und umgekehrt. Die Ventilanordnung 135 wird verwendet, um eine Fluidkommunikation mit dem Reifen 50 zu erlauben oder zu verhindern. Das Wechselventill 40 der Ventilanordnung umfasst ein Dichtungselement 150, das den Deckelteil 130 des ersten Gehäuses abdichtend kontaktiert, wenn sich die Ventilanordnung 135 in einer geschlossenen Position befindet.
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In einer Ausführungsform umfasst das zweite Ventilgehäuse 110 ferner eine ringförmige radiale Auskragung 155 und ein Stangenteil 160. Die Innenfläche des zweiten Ventilgehäuses 110 und die ringförmige radiale Auskragung 155 definieren eine Kammer 165. Die ringförmige radiale Auskragung 155 ist senkrecht zu der Innenfläche des zweiten Ventilgehäuses 110. Die ringförmige radiale Auskragung 155 definiert eine Perforation 170, die nachstehend auch als die „Basisperforation 170“ bezeichnet werden kann. Die Basisperforation 170 erstreckt sich durch die ringförmige radiale Auskragung 155 hindurch und setzt die Kammer 165 in Kommunikation mit dem Stangenteil 160.
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Die Basisperforation 170 ist so geformt, dass sie Druckverlusten, die auftreten, wenn Fluid durch eine Düsenverengung fließt, entgegenwirkt, und sie ist so geformt, dass eine relative Durchflussmenge der Flüssigkeit, die in die Kammer 165 oder den Stangenteil 160 eintritt, eingestellt wird.
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In einer Ausführungsform weist die Basisperforation 170 einen variablen Durchmesser auf, der allgemein eine Sanduhrform aufweisen kann. In einer Ausführungsform, wie in 3 veranschaulicht, umfasst eine Innenfläche des Stangenteils 160 eine darin geformte Rille 180, um mit einem Filter (nicht dargestellt) und/oder einem Dichtungselement (nicht dargestellt) ineinanderzugreifen. Das Dichtungselement stellt eine Dichtung zwischen der Anordnung 100 und einem dritten Gehäuse 200 (siehe 2 und 4-6) bereit. In einer Ausführungsform kann das Dichtungselement eine ringförmige Gleitringdichtung sein. In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Innenfläche des Stangenteils 160 ein Gewindeteil (nicht dargestellt), um mit einem ergänzenden Gewindeteil, das auf dem dritten Gehäuse 200 gebildet ist, ineinanderzugreifen. In weiteren Ausführungsformen können das zweite Ventilgehäuse 110 und das dritte Gehäuse 200 auf einheitliche Art und Weise gebildet sein.
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Wie in 2 und 6 veranschaulicht, ist das dritte Gehäuse 200 mit dem zweiten Ventilgehäuse 110 und der Reifenstange 60 ausgerichtet. Das dritte Gehäuse 200 ist auch mit der Reifenstange 60 gekoppelt. Wie in 4-6 veranschaulicht, umfasst das dritte Gehäuse 200 eine Fluidleitung 202, um eine Fluidkommunikation mit der Reifenstange 60 herzustellen. Die Fluidleitung 202 des dritten Gehäuses 200 ist in Fluidkommunikation mit der Fluidleitung, die sich durch den Reifenschaft 60 hindurch erstreckt. In Ausführungsformen, in denen das Reifenventil nicht von der Reifenstange 60 entfernt wurde, kann die integrierte Sensorvorrichtung 8 ein Element (nicht dargestellt) umfassen, um das Reifenventil zu betätigen, sodass der Reifen und das darin enthaltene unter Druck stehende Fluid, in kontinuierlicher Fluidkommunikation mit der integrierten Sensorvorrichtung 8 sind. Deshalb ist die Fluidleitung 202 des dritten Gehäuses 200 in kontinuierlicher Fluidkommunikation mit dem unter Druck stehenden Fluid, das in dem Reifen 50 enthalten ist.
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Ein Drucksensor 205 und ein Temperatursensor 210 sind mit der Fluidleitung 202 des dritten Gehäuses 200 in Fluidkommunikation. Der Drucksensor 205 und der Temperatursensor 210 können innerhalb des dritten Gehäuses 200 angeordnet sein, um eine Fluidkommunikation zwischen dem Druck- und dem Temperatursensor 205, 210 und der Fluidleitung 202 des dritten Gehäuses 200 zu ermöglichen. Alternativ können der Druck- und der Temperatursensor getrennt voneinander eingekapselt sein (nicht dargestellt), wobei die getrennte Einkapselung Fluidkommunikation zwischen dem Druck- und dem Temperatursensor 205, 210 und der Fluidleitung 202 des dritten Gehäuses 200 erlaubt.
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Im Fachgebiet bekannte Drucksensoren und Temperatursensoren, die für die Verwendung in einem pneumatischen System geeignet sind, können in der integrierten Sensorvorrichtung 8 verwendet werden. Der Drucksensor 205 und der Temperatursensor 210 können als voneinander getrennte Teile einer Sensoranordnung bereitgestellt sein. Der Drucksensor 205 misst den Druck des unter Druck stehenden Fluids in der Fluidleitung 202 des dritten Gehäuses 200. Der Temperatursensor 210 misst die Temperatur des unter Druck stehenden Fluids in der Fluidleitung 202 des dritten Gehäuses 200.
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Wie in 4 veranschaulicht, können der Drucksensor und der Temperatursensor 205, 210 in einer Ausführungsform einen Teil 205A, 210A aufweisen, der in Fluidkommunikation mit der Fluidleitung 202 des dritten Gehäuses ist. Der Teil 205A, 210A ragt aus der Wand des dritten Gehäuses 200 heraus. In einer Ausführungsform kann eine Dichtung 225, die um jeden Teil 205A, 210A herum angeordnet ist, verwendet werden, um das Druckniveau der Fluidleitung 202 aufrechtzuerhalten.
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Das Platzieren des Druck- und des Temperatursensors 205, 210 an einem Ende des dritten Gehäuses 200, das an den Reifenschaft 60 angrenzt, erhöht die Genauigkeit der Messungen der Sensoren 205, 210. Das Erhöhen der Genauigkeit der Messungen der Sensoren 205, 210 reduziert die benötige Sensorkalibrierung und damit die Möglichkeit, dass die Sensoren 205, 210 ungenaue Informationen produzieren. Das direkte Platzieren eines Sensorteils 205A, 210A in den Fluidfluss beseitigt auch das Risiko, dass sich ein Vakuum um die Sensoren herum entwickelt, was die Genauigkeit der Messungen der Sensoren 205, 210 beeinträchtigen würde.
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Der Druck- und der Temperatursensor 205, 210 können in elektrischer Verbindung mit einer Leiterplatte 230 stehen. Die Leiterplatte 230 kann einen ringförmigen Stator umfassen, der um das dritte Gehäuse 200 herum angeordnet ist.
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Nach der Druckmessung stellt der Drucksensor 205 dem elektronischen Steuerteil 28 ein Signal bereit, das dem Druck des unter Druck stehenden Fluids in der Fluidleitung des dritten Gehäuses 200 entspricht. Da die Fluidleitung 202 des dritten Gehäuses 200 über die Fluidleitung, die sich durch den Reifenschaft 60 hindurch erstreckt, in kontinuierlicher Fluidkommunikation mit der im Reifen 50 enthaltenen unter Druck stehenden Flüssigkeit ist, entspricht der Druck des unter Druck stehenden Fluids in der Fluidleitung 202 des dritten Gehäuses 200 dem Reifendruck entweder vollkommen oder weitgehend. Folglich ist das Signal, das dem elektronischen Steuerteil 28 bereitgestellt wird, indikativ für den Reifendruck.
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In einer Ausführungsform ist der Drucksensor 205 ein drahtloser Sensor. Wenn der Drucksensor 205 ein drahtloser Drucksensor ist, wird das Signal, das durch den Drucksensor 205 bereitgestellt wird, an das elektronische Steuerteil 28 übermittelt, ohne dass der Drucksensor 205 und das elektronische Steuerteil 28 dabei durch eine Leitung verbunden sind. Das Signal, das an das elektronische Steuerteil 28 übermittelt wird, kann in Form einer oder mehrerer Funkwellen erfolgen. In dieser Ausführungsform kann der Drucksensor 205 mit einem Funksender in Kommunikation sein. Wie in 5 gezeigt, kann die Leiterplatte 230 eine Leiterbahnantenne 235 zum Übermitteln des durch den Drucksensor 205 bereitgestellten Signals umfassen. In einer Ausführungsform kann das Signal, das an das elektronische Steuerteil 28 übermittelt wird, in Form von Wi-Fi-Funkwellen erfolgen. Wenn das Signal, das an das elektronische Steuerteil 28 übermittelt wird, in Form von Wi-Fi-Funkwellen erfolgt, können der Drucksensor 205 und das elektronische Steuerteil 28 in Peer-to-Peer-Kommunikation miteinander stehen, oder über einen Wireless Access Point oder Hub (nicht dargestellt) miteinander kommunizieren.
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Nach der Temperaturmessung stellt der Temperatursensor 210 dem elektronischen Steuerteil 28 ein Signal bereit, das der Temperatur des unter Druck stehenden Fluids in der Fluidleitung des dritten Gehäuses 200 entspricht. Da die Fluidleitung 202 des dritten Gehäuses 200 über die Fluidleitung, die sich durch den Reifenschaft 60 hindurch erstreckt, in kontinuierlicher Fluidkommunikation mit dem unter Druck stehenden Fluid ist, das in dem Reifen 50 enthalten ist, entspricht die Temperatur des unter Druck stehenden Fluids in der Fluidleitung des dritten Gehäuses 200 entweder vollkommen oder weitgehend der Temperatur des im Reifen 50 aufgenommenen unter Druck stehenden Fluids. Folglich ist das Signal, das dem elektronischen Steuerteil 28 bereitgestellt wird, indikativ für die Temperatur des unter Druck stehenden Fluids, das im Reifen 50 enthalten ist.
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In einer Ausführungsform ist der Temperatursensor 210 ein drahtloser Sensor. Wenn der Temperatursensor 210 ein drahtloser Sensor ist, wird das Signal, das durch den Temperatursensor 210 bereitgestellt wird, an das elektronische Steuerteil 28 übermittelt, ohne dass der Temperatursensor 210 und das elektronische Steuerteil 28 dabei durch eine Leitung verbunden sind. Das Signal, das an das elektronische Steuerteil 28 übermittelt wird, kann in Form einer oder mehrerer Funkwellen erfolgen. In dieser Ausführungsform kann der Temperatursensor 210 mit einem Funksender in Kommunikation sein. Wie in 5 gezeigt, kann die Leiterplatte 230 eine Leiterbahnantenne 240 zum Übermitteln des durch den Temperatursensor 210 bereitgestellten Signals umfassen. In einer Ausführungsform kann das Signal, das an das elektronische Steuerteil 28 übermittelt wird, kann in Form von Wi-Fi-Funkwellen erfolgen. Wenn das Signal, das an das elektronische Steuerteil 28 übermittelt wird, in Form von Wi-Fi-Funkwellen erfolgt, können der Temperatursensor 210 und das elektronische Steuerteil 28 in Peer-to-Peer-Kommunikation miteinander stehen, oder über einen Wireless Access Point oder Hub (nicht dargestellt) miteinander kommunizieren.
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Wie in 2, 4 und 5 veranschaulicht, umfasst die integrierte Sensorvorrichtung 8 in einer Ausführungsform eine Stromquelle 245, um dem Drucksensor 205 und dem Temperatursensor 210 Strom bereitzustellen. In einer Ausführungsform ist die Stromquelle angrenzend an den Druck- und den Temperatursensor 205, 210 bereitgestellt.
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In einer Ausführungsform, in der die Stromquelle 245 eine elektrische Batterie umfasst, kann in der integrierten Sensorvorrichtung 8 ein Zugang 215 zu der Stromquelle 245 bereitgestellt sein, um es zu ermöglichen, dass die elektrische Batterie bei Bedarf repariert oder ersetzt werden kann. In einer Ausführungsform speichert die Stromquelle 245 Energie, die anschließend bei Bedarf dem Druck- und dem Temperatursensor 205, 210 bereitgestellt werden kann. In einer Ausführungsform ist die Stromquelle 245 ein Kondensator. Die durch die Stromquelle 245 bereitgestellte Energie kann auch verwendet werden, um die Signale von dem Druck- und dem Temperatursensor 205, 210 dem elektronischen Steuerteil 28 bereitzustellen.
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Wenn die Stromquelle 245 eine elektrische Batterie oder ein Kondensator ist, kann die von der Stromquelle 245 gespeicherte und bereitgestellte Energie durch Wiederaufladen aufrechterhalten werden. Die Stromquelle 245 kann durch die Verwendung von kinetischer Energie wiederaufgeladen werden. In einer derartigen Ausführungsform umfasst die integrierte Sensorvorrichtung 8 ein Gerät für kinetische Energie 220. Das Gerät für kinetische Energie 220 wird in elektrischer Verbindung mit der Stromquelle 245 bereitgestellt. Das Gerät für kinetische Energie 220 empfängt mechanische Energie und wandelt die mechanische Energie in elektrische Energie um. Die von dem Gerät für kinetische Energie 220 erzeugte elektrische Energie wird anschließend an die Stromquelle 245 weitergeleitet, damit sie gespeichert und/oder verwendet werden kann. In einer Ausführungsform empfängt das Gerät für kinetische Energie 220 dank der Rotation des Reifens 50 mechanische Energie. In einer weiteren Ausführungsform empfängt das Gerät für kinetische Energie 220 von dem Strom an unter Druck stehender Luft, der durch die integrierte Sensorvorrichtung 8 verläuft, mechanische Energie.
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Wie in 2, 4 und 5 veranschaulicht, umfasst das Gerät für kinetische Energie 220 in einer Ausführungsform eine Leiterbahnspule 250 der Leiterplatte 230. Die Leiterbahnspule 250 kann teilweise oder komplett um die Leiterplatte 230 herum angeordnet sein. Das Gerät für kinetische Energie 220 kann ferner einen Magneten 255 umfassen, der um die Leiterbahnspule 250 der Leiterplatte herum drehbar ist. Der Magnet 255 kann mit einem Innenbereich des Sensorgehäuses 260 gekoppelt sein. In einer Ausführungsform umfasst das Sensorgehäuse 260 ein ringförmiges Führungselement 265, das über eine Innenfläche 270 herausragt. In einer Ausführungsform kann das Führungselement 265 eine Schiene umfassen. Der Magnet 255 kann einen Kanal 257 zum Koppeln des Magneten 255 mit dem Führungselement 265 aufweisen. So kann der Magnet 255 auf dem Führungselement 265 gelagert und durch dieses geführt werden, während sich der Magnet 255 um die Leiterbahnspule 250 der Leiterplatte dreht. In dieser Ausführungsform verwendet das Gerät für kinetische Energie 220 elektromagnetische Induktion, um die Stromquelle 245 zu laden.
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In einer weiteren Ausführungsform, wie in 6 veranschaulicht, welche jedoch nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist, sondern hier lediglich zur Verbesserung des Verständnisse der vorliegenden Erfindung erläutert wird, kann das Gerät für kinetische Energie 220 Energie aus der Fluidströmung, die durch die Fluidleitung 202 des dritten Gehäuses verläuft, erzeugen, wenn der Reifendruck erhöht oder gesenkt wird. Das Gerät für kinetische Energie 220 kann einen Rotor 275 und einen Generator 280 umfassen. Der Rotor 275 kann mindestens eine Tragfläche 285 mit einer Rotationsachse, die parallel zu einer Welle 290 ausgerichtet ist, umfassen.
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In Ausführungsformen, in denen ein oder mehrere Drucksensor(en) 205 und Temperatursensor(en) 210 drahtlose Sensoren sind und ein oder mehrere durch den Drucksensor und den Temperatursensor bereitgestellte(s) Signal(e) in Form einer oder mehrerer Funkwellen erfolgen, umfasst das elektronische Steuerteil 28 einen Empfänger 82, der die Fähigkeit besitzt, Hochfrequenzübertragungen zu empfangen. In einer Ausführungsform besitzt der Empfänger 82 die Fähigkeit, Wi-Fi-Funkwellen zu empfangen. Die Signale des Druck-/Temperatursensors 205, 210 können von dem elektronischen Steuerteil 28 decodiert und verwendet werden, um den Reifendruck anzupassen. Die Signale des Druck-/Temperatursensors 205, 210 können außerdem an das Bedienersteuergerät 32 oder an ein anderes Gerät gesendet werden, um Informationen in Bezug auf Reifendruck und -temperatur anzuzeigen. Für entsprechende Fachleute wird zu erkennen sein, dass ein einzigartiger Identifizierungscode in den Signalen kodiert ist. Der einzigartige Identifizierungscode zeigt beispielsweise an, ob die entsprechenden Daten von der integrierten Sensorvorrichtung 8 oder der integrierten Sensorvorrichtung 8A stammen. Die einzigartigen Identifizierungscodes stellen sicher, dass die Steuereinheit 14 über die entsprechende(n) Leitung(en) die erforderlichen Reifendruckanpassungen an der Räderanordnung vornimmt, welche das die Druckanpassung auslösende Signal sendet.
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Trotz der Position des Drucksensors 205 und des Temperatursensors 210 an einer von der Steuereinheit 14 entfernten und fernen Stelle muss unter Druck stehendes Fluid nicht über die drehbare Anordnung 58 an die Steuereinheit 14 übertragen werden, um den Reifendruck und die Temperatur des unter Druck stehenden Fluids im Reifen 50 zu bestimmen. Folglich wird durch das Verwenden der integrierten Sensorvorrichtung 8 und des Reifenbefüllungssystems 12, die hierin beschrieben werden, Verschleiß der Luftdichtungen in der drehbaren Anordnung 58 reduziert.
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Ferner wird dadurch, dass der Drucksensor 205 und der Temperatursensor 210 nicht im Reifen 50 aufgenommen sind, das Warten eines der Sensoren 205, 210 erleichtert. Da der Drucksensor 205 und der Temperatursensor 210 nicht im Reifen 50 aufgenommen sind, müssen die Sensoren außerdem nicht vom Reifen 50 entfernt werden, um neu programmiert zu werden, sollte der Reifen 50 vom Fahrzeug entfernt oder repariert werden müssen.
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Obwohl verschiedene Ausführungsformen der hierin offenbarten Materie oben beschrieben wurden, ist davon auszugehen, dass sie beispielhaft und nicht einschränkend dargestellt wurden. Für entsprechende Fachleute wird es offensichtlich sein, dass die offenbarte Materie in weiteren spezifischen Ausführungsformen enthalten sein kann, ohne dabei von ihrem Sinn oder ihren wesentlichen Merkmalen abzuweichen. Die oben beschriebenen Ausführungsformen sind folglich in jeder Hinsicht als veranschaulichend und nicht als einschränkend zu verstehen.
