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Ventilkappe mit Luftdruckanzeige Die Erfindung betrifft eine Ventilkappe
mit ständiger Luftdruckanzeige, insbesondere zur Verwendung an Lufteinfüllventilen
von Fahrzeugreifen u.dgl.
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Solche Ventile sind üblicherweise in einem Ventilnippel angeordnet,
der mit dem Reifenschlauch verbunden ist, oder, bei schlauchlosen Reifen, unmittelbar
mit dem Innenraum des Reifens in Verbindung steht. Im Inneren des Nippels verläuft
längsaxial eine federbelastete Ventilnadel; wenn diese Ventilnadel längsaxial nach
innen gegen den Federwiderstand gedrückt wird, öffnet sich das Ventil, und die Luft
kann je nach Bedarf hineingedrückt oder herausgelassen werden.
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Diese bekannten Ventilnippel besitzen an ihrem offenen Endteil ein
Gewinde, auf welches eine Ventilkappe aufgeschraubt wird, um Staub, Schmutz, Wasser
u.dgl. vom Ventil fernzuhalten.
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Sowohl für die Verkehrssicherheit als auch für die Lebensdauer der
Fahrzeugreifen ist es von entscheidender Bedeutung, daß die Reifen stets den jeweils
optimalen Luftdruck aufweisen.
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Dieser optimale Luftdruck ist für jeden Reifen- und Fahrzeugtyp vorgeschrieben.
Die Lufteinfülung soll grundsätzlich am Anfang einer Fahrt, d.h. bei kalten Reifen,
erfolgen und möglichst auf 0.1 b genau abgestimmt sein. Die durch Rollwiderstand
und Sonneneinstrahlung hervorgerufene Temperaturerhöhung während der Fahrt bedingt
zwar eine entsprechende Druckerhöhung, die jedoch gleichmäßig an allen Reifen erfolgt.
Entscheidend ist, daß heide Vorderreifen für sich stets einen gleichen Druck aufweisen,
und daß die Hinterreifen
ebenfalls einen gleichen Druck besitzen.
Weicht z.B. der Luftdruck in dem rechten Vorderreifen um nur 0.2 bis 0.3 b von dem
Luftdruck in dem linken Vorderreifen ab, stellt sich eine unterschiedliche Abnutzung
ein, die mit der Zeit auch die Lenkung beeinflußt; bei größeren Druckunterschieden
werden die Lenkeigenschaften des Fahrzeugs unmittelbar in Frage gestellt.
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Es ist somit von großer Bedeutung, daß der Fahrer vor Beginn einer
jeden Fahrt - und bei längeren Fahrten auch während einer Fahrtunterbrechung - sich
vergewissert, ob der Luftdruck seiner Reifen in Ordnung ist. Zu diesem Zweck sind
an den Zwillingsreifen einiger Schwerlastkraftwagen je ein Manometer auf jeden Ventilnippel
aufgeschraubt, so daß der Fahrer auch unterwegs in jeder Pause den Reifendruck kontrollieren
kann.
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Eine solche Einrichtung ist jedoch für Personenwagen zu teuer, und
die Manometer wären wegen des hier recht engen Raumes Beschädigungen ausgesetzt.
Es sind ferner kleine Einfachmanometer bekannt, die der Fahrer nach Abschrauben
der Ventilkappen einzeln aufstecken kann und in dieser Weise den Luftdruck jedes.
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einzelnen Reifens prüfen. Da diese Prozedur jedoch umständlich und
zeitraubend ist, werden solche Aufsteckmanometer nur von wenigen Kraftfahrern benutzt.
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Angesichts der Bedeutung der Luftdruckkontrolle in bezug auf Verkehrssicherheit
und Reifenverschleiß erscheint es dringend notwendig, eine ständige Kontrolleinrichtung
zu schaffen, mittels welcher der Fahrer sich jederzeit mit einem Blick - also ohne
irgendwelche Geräte irgendwo anbringen und wieder abnehmen zu müssen - über den
Stand des jeweiligen Reifendrucks informieren kann, wobei diese Information zweckmäßigerweise
auf die einfache Feststellung "gut", "zuviel" oder "zuwenig" beschränkt sein kann.
Die Erfindung hat zum Ziel, eine solche einfache Kontrolleinrichtung zu gestalten.
Dieses Erfindungsziel wird dadurch erreicht, daß die auf einen handelsüblichen Ventilnippel
aufschraubbare Ventilkappe zumindest
teilweise aus glasklarem transparentem
Kunststoff besteht und einen zylindrischen Raum aufweist, in welchem ein schwarzer
oder farbiger Trennkörper längsaxial verschiebbar und/oder dehnbar angeordnet ist
und den Zylinderraum in einen äußeren, luftdicht abgeschlossenen Raumteil und einen
inneren, über mindestens einen engen Luftkanal ständig mit dem Reifeninnenraum verbundenen
Raumteil aufteilt, wobei die jeweilige Lage des verschieblichenoder dehnbaren Trennkörpers
eine Funktion des Reifendrucks darstellt, indem der Trennkörper vom Luftdruck des
Reifens gegen die in dem äußeren Raumteil hermetisch eingeschlossene und somit als
pneumatische Feder wirkende Luft herangedrückt wird. Der Trennkörper ist vorzugsweise
als ein im Zylinderraum längsaxial verschiebbarer Anzeigekolben gestaltet und ist
gegen den äußeren Raumteil hin mit einer Ausnehmung versehen, in welche ein am Oberteil
der Ventilkappe ausgebildetw Stoppstift hineinragt. In dem äußeren, hermetisch abgeschlossenen
Raumteil kann ein Luftunterdruck herrschen, wobei eine den Anzeigekolben belastende
Rückholfeder auf den Kolben einwirkt.
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In einer anderen Ausführungsform der Erfindung dient als Trennkörper
eine am Zylindermantel des inneren Teils des Zylinderraumes rundum luftdicht befestigte
schwarze oder farbige Membrane. Um die eingeschlossene Luft aufzufangen, wenn die
Membrane vom Reifendruck voll aufgebläht ist, kann die Ventilkappe mindestens eine
Luftkaverne enthalten, die in den äusseren Teil des Zylinderraumes einmündet. Außer
der hier beschriebene Membrane kann in dem äußeren Raumteil eine weitere, am Oberteil
des Zylindermantels rundum luftdicht befestigte Membrane angeordnet sein, welche
auf der inneren Membrane aufliegt. Um die den optimalen Luftdruck anzeigende mittlere
Stellung der Trennkörper zu verdeutlichen, kann man am Umfang der Ventilkappe entsprechende
Markierungen vorsehen.
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Vorzugsweise ist ein Teilstück der Ventilkappe glasklar
transparent,
während der Rest undurchsichtig gestaltet ist, wobei die Abgrenzung zwischen dem
transparenten und dem undurchsichtigen Teil als Markierung für die Druckanzeige
dient. In einer besonders bevorzugten Ausführungeform weist die Ventilkappe unmittelbar
über dem oberen Gewindegang der Verschraubung eine vorbereitete Abbruchrille auf.
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Anhand der Zeichnungen wird in der Folge ein Ausführungsbeispiel dargestellt
und erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Ventileinsatz mit Ventilnippel, auf welchen
eine erfindungsgemäße Ventilkappe mit vertikalem Anzeigezylinder und Anzeigekolben
aufgeschraubt ist, in einer Seitenansicht und teilweise im Schnitt, Figur 2 eine
erfindungsgemäße Ventilkappe mitquerliegender Anzeigezylinderbohrung, Anzeigekolben
und Rückholfeder, in einer Seitenansicht und im Schnitt, Figur 3 eine Ventilkappe
wie auf Fig. 1, jedoch mit Anzeigemembrane statt Anzeigekolben, Figur 4 einen Schnitt
X-X durch die Ventilkappe Fig. 3, verschiedene Kavernenformen zeigend, Figur 5 eine
Ventilkappe -wieFig. 3, jedoch mit zwei gegeneinander ausgerichteten Membranen,
in einer Seitenansicht und im Schnitt, Figur 6 den Schnitt Fig. 5, jedoch mit einem
düsenförmigen Anzeigeraum,
Figur 7 die Ventilkappe Fig. 1 in einer
Gesamtansicht, mit transparentem Anzeigeraum, Figur 8 die Ventilkappe Fig. 7 mit
einer anderen Gestaltung der Anzeige und Figur 9 die Ventilkappe Fig. 3 in einer
Gesamtansicht, mit transparentem Anzeigeteil.
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Der handelsübliche Ventileinsatz 1 ist mit der ringförmigen Sicke
2 in der Felge (nicht gezeichnet) eingeklemmt. Er besteht aus einem im Wesentlichen
konischen Gummikörper mit einer längsaxialen Bohrung, in welcher das Ventil 3 mit
Ventilnippel 4 angeordnet ist. Der Ventilnippel 4 weist ein Gewinde 5 für die Ventilkappe
6 auf. An dem mittleren Teil der Ventilkappe 6 ist längsaxial ein Auflagestift 7
ausgebildet, welcher auf der Ventilnadel 8 aufliegt und diese bei aufgeschraubter
Ventilkappe ständig in der Offenstellung hält. In dem äußeren Teil der Ventilkappe
6 befindet sich eine Zylinderbohrung 9 mit einem längsaxial verschieblichen Anzeigekolben
10, dessen Kolbenenden je eine becherförmige Ausnehmung 11,12 besitzen.Die ventilseitige
Ausnehmung 12 bildet zugleich einen ventilseitigen Luftraum 12, der über einen engen
Luftkanal 13 mit dem Luftraum 14 des Ventils 3 verbunden ist. In die ventilferne
Ausnehmung 11 des Anzeigekolbens 10 ragt ein Stoppstift 15 hinein und begrenzt die
Bewegung des Anzeigekolbens nach außen hin. Ein entsprechender Stützstift 16 fängt
den Anzeigekolben in dessen ventilnächster Stellung auf.
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Der Luftraum 17 zwischen dem Anzeigekolben 10 und dem ventilfernen
Ende der Ventilkappe 6 ist hermetisch eingeschlossen.
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Diese Kontrolleinrichtung wirkt wie folgt : im Luftraum 14 des Ventils
3 herrscht derselbe Luftdruck wie im Reifen. Dieser
Luftdruck verpflanzt
sich durch den Kanal 13 in den Raum 12 und drückt den Anzeigekolben 10 nach oben.
Da der ventilferne-Luftraum 17 hermetisch abgeschlossen ist, wird die hier eingeschlossene
Luft zusammengedrückt und wirkt wie eine pneumatische Feder, welche die Kolbenbewegung
umsomehr hemmt, je weiter nach oben der Anzeigekolben verschoben wird. Die Verschiebung
des Anzeigekolbens 10 ist somit eine Funktion des Reifendrucks. Um diese Funktion
sichtbar und meßbar zu machen, ist die Ventilkappe 6 zumindest an ihrem Oberteil
aus glasklarem Kunststoff gefertigt, während der Anzeigekolben schwarz oder farbig
erscheint. Die dem vorgeschriebenen Luftdruck entsprechende Position des Anzeigekolbens
10 ist durch einen Strich oder eine Sicke 18 am Umfang der Ventilkappe markiert.
Der Fahrer braucht nur die Ventilkappen 6 zu betrachten, um sofort und ohne weitere
Überlegung festzustellen, ob seine Reifen den vorgeschriebenen Luftdruck aufweisen.
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Diese Anzeige kann in verschiedener Weise optisch erfolgen.
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Anstelle eines Markierungsstrichs 18 kann man die Ventilkappe bis
zu dieser Höhe undurchsichtig und von da an glasklartransparent gestalten, während
der Anzeigekolben 10 an seinem oberen Teil grün und an dem unteren Teil rot gefärbt
ist.
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Wenn der Fahrer den Anzeigekolben nicht sieht, weiß er, daß der Luftdruck
zu niedrig ist. Sieht er den grünen Kolbenteil, ist der Luftdruck in Ordnung, kommt
aber der rote Kolbenteil zum Vorschein, ist der Druck zu hoch. Solche Anzeigeformen
sind auf Figuren 7 und 8 dargestellt.
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Um zu vermeiden, daß der Ventilkappe 6 durch äußere Einwirkung (Steinschlag,
Unfall u.s.w.) so verformt werden könnte, daß das Ventil auch nach der Beschädigung
geöffnet bliebe (indem der Auflagestift 7 auch nach Verletzung der Ventilkappe die
Ventilnadel 8 in die Offenstellung festhält), ist die Ventilkappe etwa in der Höhe
der Oberkante des Gewindes 5 mit liner rundum verlaufenden Abbruchsicke 19 versehen,
an welcher der
Oberteil der Ventilkappe mitsamt Auflagestift 7 sofort
abbricht, wenn entsprechende Stoßkräfte an der Ventilkappe angreifen.
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Der hier beschriebene Erfindungsgedanke kann auch in anderen Ausführungsformen
verwirklicht werden. Fig. 2 zeigt eine Ventilkappe 6 mit einer querliegenden Zylinderbohrung
91, in welcher ein Anzeigekolben 101 längsaxial verschieblich angeordnet ist. Die
Verbindung zwischen dem Zylinderraum 121 und dem Ventilluftraum 141 erfolgt über
einen Luftkanal 131. Der Anzeigekolben 101 ist von einer Druckfeder 20 belastet,
die als Rückholfeder auf den Kolben einwirkt; diese Maßnahme ist insbesondere geboten,
wenn der Zylinderraum 171 mit Unterdruck versehen ist. Auch die Einrichtung Fig.
1 kann mit einer solchen Rückholfeder ausgerüstet sein (nicht gezeichnet).
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Eine weitere Ausführungsform ist auf Fig. 3 dargestellt. Hier ist
der Anzeigekolben durch eine becherförmige Membrane 21 ersetzt, die den Zylinderraum
9 in einen äußeren Raumteil 17 und einen inneren Raumteil 12 aufteilt. In den Wänden
des äußeren Raumteils 17 ist mindestens eine Kaverne 22 ausgebildet, in welcher
die bei der Aufblähung der Membrane zusammengedrückte, hermetisch eingeschlossene
Luft sammeln kann. Ausser am Oberteil der Ventilkappe können weitere Kavernen 221,
222,223 in den Seitenwänden angeordnet sein, vgl. den Schnitt Fig. 4.
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Die durch den Luftkanal 13 in den inneren Raumteil 12 - also in den
Raum der becherförmigen Membrane 21 - eindringende Reifendruckluft bläht die Membrane
auf, vgl. die gestrichelte Linie 21' auf Fig. 3. Die jeweilige Ausdehnung der Membrane
zeigt den Stand des Reifendrucks an. Da der Oberteil der Ventilkappe aus glasklar-transparentem
Kunststoff gefertigt und die Membrane farbig oder schwarz ist, kann der Fahrer die
Ausdehnung der Membrane im Verhältnis zu einer Markierung 18 oder zu der Oberkante
des nicht-transparenten Kappenteils 23 (Fig. 9) ablesen.
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Fig. 5 zeigt die Anordnung von zwei aufeinander anliegenden becherförmigen
Membranen 21,24, wobei die Membrane 21 den inneren Luftraum des Anzeigezylinders
ddrstellt, während die Membrane 24 die Luft des äußeren Luftraums hermetisch dicht
umschließt. Die gemeinsame Anlagefläche 25, an welcher die beiden Membrane 21,24
aufeinander anliegen, bildet hier die Anzeige des Reifendrucks. Auf Fig. 6 ist ein
düsenförmiger Anzeigeraum dargestellt, der den Vorteil bietet, den Anzeigeweg der
doppelten Anlagefläche 25 um die Normalstellung herum länger zu gestalten. Die doppelte
Anlagefläche 25 kann dadurch scharf erkennbar gemacht werden, daß die beiden Membrane
21, 25 verschiedene Farben aufweisen.
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Auch sonst kann die Schnellanzeige des Reifendrucks in verschiedener
Weise sichtbar gemacht werden. Fig. 7 zeigt eine Anzeige in Sinne der Ausführungsform
Fig. 1. Hier ist der Teil 26 der Wentilkappe 6 glasklar transparent, während der
Rest der Ventilkappe aus nicht-transparentem Kunststoff besteht. Der Anzeigekolben
10 ist schwarz oder farbig und hebt sich in dem glasklaren Kappenteil 26 deutlich
ab. Wenn die Oberkante des Anzeigekolbens den Anzeigestrich 18 erreicht, ist der
Luftdruck vorschriftsmäßig.
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Die Ventilkappe Fig. 8 ist mit einem kürzeren glasklar-transparenten
kappenteil 26' ausgerüstet, während der Rest der Kappe nicht-transparent ist. Hier
erfolgt die Anzeige, indem der schwarze oder farbige Anzeigekolben 10 über dem Rand
des nicht-transparenten Kappenteils gerade sichtbar wird. In derselben Weise erkennt
man die Anzeige auf Fig. 9, wo die Anzeigemembrane 21 (schwarz oder farbig) aus
dem nicht-transparenten Teil der Ventilkappe emportaucht.
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Diese Art der Anzeige kann noch weiter entwickelt und verfeinert werden.
Der Anzeigekolben kann mehrere Farben aufweisen, z.B. oben grün, in der Mitte schwarz
und unten rot. Wenn
nur grün sichtbar ist, herrscht Überdruck im
Reifen, während schwarz den vorschriftsmäßigen Druck und rot Unterdruck anzeigen.
In ähnlicher Weise kann man eine differenzierte Anzeige gestalten, indem jeder Farbstreifen
einerDruckdifferenz 0.1 b entspricht. Dieselbe Einrichtung kann sinngemäß auch an
Membranen zur Verwendung kommen.
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Schließlich kann man die Ventilkappe 6 mit einem weiteren Gewinde
ausrüsten, über welches der transparente Oberteil 26 weiter von der Ventilbasis
weg bzw. näher an sie heran geschraubt werden kann (nicht gezeichnet). In dieser
an sich bekannten Weise kann die Anzeige für verschiedene Normaldrücke eingerichtet
werden, wobei allerdings Feststellmittel (Sicherungssplinte o.dgl.) vorgesehen werden
müssen, um ein Losrütteln während der Fahrt zu verhindern. Die in den Ausführungsbeispielen
beschriebenen einfachen Ventilkappen 6, die nur für jeweils eine einzige oder höchstens
zwei Normaldruckstufen eingerichtet sind, weisen demgegenüber freilich den grossen
Vorteil der Einfachheit und Narrensicherheit auf. Es empfiehlt sich daher, die Ventilkappe
in einer Reihe von Typen herzustellen, indem jeder Typus einem bestimmten Normalreifendruck
entspricht, bei Personenkraftwagen z.B. von etwa 1.5 b an mit Stufen 0.1 oder 0.2
b bis 2.5 b. Bei Lastkraftwagen können diese Stufen entsprechend größer werden,
beispielsweise je nach Größe und Art des Fahrzeugs 0.25 bis 0.5 b.
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Die vorliegende Erfindung bringt einen wesentlichen technischen und
wirtschaftlichen Fortschritt sowie einen großen Beitrag zur Verkehrssicherheit.
Diese Vorteile werden mit einfachen technischen Mitteln erreicht, wie aus den Ausführungsbeispielen
deutlich hervorgeht.
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9 Ansprüche