Die Erfindung betrifft eine neue, gezielt steuerbare Reifendruckregelungs-Anlage, bei welcher die Innenräume der Reifen von Kraftfahrzeugen jeweils über ein geöffnetes Reifenventil und über radachs-konforme Drehverbindungen und Druckluftleitungen mit einer Vorrichtung zur aktiven Regelung des Reifendruckes verbunden sind.
Reifendruck-Kontroll- und -Regelungsanlagen, welche für die Versorgung der Reifen eines Kraftfahrzeuges mit dem jeweils für den Reifentyp, das Fahrzeug und die Fahrbahnverhältnisse abgestimmten Druck mit Druckluft Sorge tragen, sind beispielsweise für Autobusse in Ländern, in welchen Beschädigungen der Reifen und dann infolge davon Druckverluste an denselben häufig sind oder auch infolge der Hitze zu starke Druckerhöhungen in Reifen auftreten, bekannt.
Diese Anlagen sind an sich sehr vorteilhaft und eben als fixe Einbauten in grösseren Fahrzeugen bekannt.
Dieselben umfassen eine Drucklufterzeugungseinrichtung, wie z.B. einen Druckluftkompressor, auf bestimmte Werte einstellbare Luftdruck-Regelventile und DruckluftLeitungen zu den Rädern hin, wobei zumindest die nach aussen hin freiliegenden Teile der Druckluftzuführung im Bereich der Räder und zu der Radachse mit den Drehdurchführungen aus einem rigiden Material, beispielsweise aus Stahl gefertigt sind.
Die Flexibilität für die Auf- und Abbewegung der gefederten Räder während der Fahrt und insbesondere der Lenkbarkeit derselben sind durch entsprechende elastische Luftleitungen gewährleistet.
Zu erwähnen ist, dass die Entwicklung auch zu mobilen, tragbaren Reifendruckregelungsanlagen geführt hat, welche in beliebige Kraftfahrzeuge einbaubar sind, wozu insbesondere auf die EP 0 353 512 verwiesen sei.
Ziel der Reifendruckregelungs-Anlage gemäss der Erfindung ist es,
eine besonders flexibel einsetzbare, tragbare, mobile Anlage zu schaffen, welche zur Prüfung und Kontrolle des FahrBeschleunigungs- und -Bremsverhaltens verschiedener Reifen, des Verhaltens der Reifen in Abhängigkeit von unterschiedlichen Umweltbedingungen, wie insbesondere Hitze und Kälte, von der Untergrunds- bzw. Fahrbahnqualität, von der Belastung des Fahrzeugs usw. dient, und zwar soll sie umfassend für den Einsatz in allen gängigen Typen von Kraftfahrzeugen, also insbesondere von Personenkraftwagen bis hin zu leichten Nutzfahrzeugen geeignet sein.
Sie soll keinerlei aufwändigen Um- und Einbauten im Fahrzeug erforderlich machen, soll in jeden Kraftfahrzeugtyp rasch einbaubar sein und, was sehr wichtig ist, sie soll gleichzeitig hohe Sicherheit, auch bei extremen Umwelt- und Fahrverhältnissen, wie bei extremen Fahrbahnbedingungen, Kurvenfahrten, Brems- und Beschleunigungsverhältnissen gewährleisten. Gegenstand der Erfindung ist somit eine mobile Reifendruckregelungs-Anlage der eingangs genannten Art, welche die dem Kennzeichen des Anspruches 1 zu entnehmenden Merkmale aufweist.
Auf die einzelnen Komponenten der neuen mobilen Reifendruckregelungs-Anlage und deren Aufbau soll nun näher eingegangen werden.
Einen ganz wesentlichen Aspekt der erfindungsgemässen Anlage stellen die, auch im Extrembetrieb eine sichere und dichte, leckfreie Luftverbindung von der Versorgungs- und Steuerungseinrichtung der Anlage bis zu den rotierenden und sich gleichzeitig während der Fahrt in verschiedenen Richtungen und Lagen unentwegt bewegenden Reifen dar.
Für die vom Fahrzeug unabhängige Druckluftversorgung stehen, meist in Pannenköfferchen untergebrachte, mit Fahrzeugstrom versorgbare, also z.B. am Zigarettenanzünder anschliessbare Pannen-Reparatureinrichtungen zur Verfügung, die jedenfalls immer in unmittelbarer Nähe eines beschädigten und mit Luft nachzufüllenden Reifen positioniert werden können, sodass sich hier die Frage von eventuell mangelnder Luftmengenzuführungskapazität nicht stellt.
Für ein mobiles Reifendruckregelungssystem, im Fall von Fahrzeugen mit immerhin vier Reifen, die womöglich gleichzeitig mit Druckluft zu versorgen sind, und das vom Fahrzeuginneren aus und somit jeweils womöglich über mehrere Meter, ist die Frage des inneren Querschnitts sowie der Flexibilität und damit auch der Materialqualität der Luftführungsleitungen von wesentlicher Bedeutung: Die Druckluft-Zuführungsleitungen dürfen weder zu voluminös noch zu steif sein, noch darf deren Innendurchmesser zu klein sein, wobei in diesem Fall die zu fördernde Luftmenge pro Zeiteinheit zu gering ist, um einen raschen Anstieg oder Wechsel des Luftdrucks im Reifen zu erreichen. Es wurde bei der Suche nach dem Optimum der Luftmengenführung die Förderleistung eines 12 Volt-Luftkompressors einer üblichen Reifenreparaturanlage bei verschiedenen Schlauchquerschnitten untersucht.
Hierfür wurde mit dem Kompressor die Luft eines Volumens von 40 Liter von 0 auf 2,5 bar komprimiert, wobei jede Prüfung mit einem anderen SchlauchInnendurchmesser durchgeführt wurde. Für diese Untersuchungen wurde ein Funktionsprüfstand für Luftkompressoren im eigenen Prüflabor eingesetzt. Aus den Ergebnissen war deutlich zu erkennen, dass ein zu kleiner Leitungsquerschnitt die Förderzeit merklich erhöht, wogegen ab einem bestimmten Schlauch-Innendurchmesser die Förderleistung nicht mehr steigt und etwa gleich bleibt. Die Verwendung eines Schlauches mit einem Innendurchmesser von 4 mm bis höchstens 6 mm hat sich als durchaus ausreichend und faktisch optimal erwiesen.
Die engste Stelle in der Luftleitung des neuen mobilen Luftregelungskonzeptes ist der Ventileinsatz im Reifen selbst.
Die Ventileinsätze im Reifen sind normmässig gefertigt und weisen in betätigtem Zustand einen Durchströmungsquerschnitt von ca. 3,2 mm<2>auf. Für die angestrebte mobile Reifenluftdruckregelung ist verständlicherweise weiters auch das Entlüften der Reifen von Bedeutung. Um beim Entlüften den vollen Volumenstrom nützen zu können, muss also auch dafür die Leitung einen Mindest-Innendurchmesser aufweisen, weil sonst der Luftdurchfluss verzögert wird. Hierbei stellte sich heraus, dass der oben genannte Innendurchmesser der Luftführungsleitungen von 4 bis 6 mm durchaus günstig ist.
Nach Definition des Luftquerschnitts stellt sich die Frage, welche Schlaucharten am günstigsten einzusetzen sind: Vom Kompressor weg bis zu den Steuer- bzw.
Schaltelementen kann mit einem an sich bewährten Gewebeschlauch aus dem handelsüblichen Pannen-Set problemlos das Auslangen gefunden werden. Die bei der Komprimierung auftretende hohe Temperatur von bis zu 150[deg.]C am Kompressorauslauf erfordert einen temperaturbeständigen Schlauch. Mit einem handelsüblichen Gewebeschlauch konnte diese Anforderung problemlos erfüllt werden. Durch seine Eignung für rauen Einsatz sowie seine Widerstandsfähigkeit gegen aggressive Flüssigkeiten, konnte diese Art von Schläuchen auch für die Luftleitung vom Reifenventil zur Drehdurchführung am Rad Einsatz finden.
Die geringen Anforderungen an die Luftleitungen innerhalb der Steuerungs- und Regelungsanlage selbst erlauben die Verwendung gängiger Pneumatikschläuche aus Polyamid, welche einfach über Steckanschlüsse montiert und aneinander geschlossen werden können.
Da die langen Luftdurchleitungen der eben mobilen Reifendruckregelungs-Anlage gemäss der Erfindung an unterschiedlichsten Karosserietypen angebracht werden müssen, ist eine hohe Flexibilität derselben erforderlich. Dies konnte mit einem verschleissfesten PolyurethanSpiralschlauch gut umgesetzt werden. Die gute Dehnbarkeit und Rücksprungkraft solcher Schläuche ermöglicht die Verwendung gleichbleibender Leitungslängen, was beim Montieren der neuen Prüf- und Regelungsanlage komfortabel ist. Den Vorteil der Dehnbarkeit ist auch für den Anschluss an die Drehdurchführung am Rad gegeben. Dadurch können Stösse von der Fahrbahn, welche das Rad zum Ausfedern bringen, sowie Lenkeinschläge u. dgl. problemlos kompensiert werden.
Um eine dichte Luftverbindung zwischen Luftführungsleitung und dem während des Fahrens rotierendem Reifen zu ermöglichen, ist der Einsatz einer Drehdurchführung unumgänglich, es ist also ein drehbarer Luftanschluss erforderlich, der bei der Drehzahl entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit seine Funktion bei jeder Geschwindigkeit voll erfüllt. Es fiel die Wahl auf eine doppelt gelagerte Drehdurchführung mit maximaler Drehzahl von 3000 U/min, was einer Fahrzeuggeschwindigkeit von über 280 km/Std. entspricht. Druckbereich, Durchfluss und Temperaturbeständigkeit entsprachen, wie sich zeigte, ebenfalls den Anforderungen, das etwas höhere Gewicht dieser Art von Drehdurchführung stört nicht weiter.
Anstelle der soeben beschriebenen Standardausführung kann auch eine kostspieligere staub- und wasserdichte Version der Drehdurchführung für Tests unter Extrembedingungen zum Einsatz gelangen.
Weiterhin galt es, eine sichere Befestigung der Drehdurchführung, und zwar mittig bzw. koaxial auf dem Rad bzw. auf der Radfelge, zu erzielen. Angestrebt wurde eine Befestigungsmöglichkeit, die auf alle üblichen Personen- und Nutzfahrzeug-Radtypen anwendbar ist. Dabei haben sich zwei Lösungsansätze ergeben. a) Befestigung des Radadapters an der Radfelge b) Befestigung an den Radschraubenköpfen bzw. Radschraubenmuttern. a) Es wurde als Adapter eine Aluminiumscheibe angefertigt, auf welche dann die Drehdurchführung montiert wurde. Dann wurden an der Scheibe mehrere gleich lange elastische Gurte befestigt, die an den freien Enden Haken aufwiesen.
Diese Haken wurden dann in Lüftungslöcher der Radfelge eingehängt. Die Befestigung eines solchen Radadapters war zwar an sich sehr einfach und konnte mit wenigen Handgriffen erledigt werden. Ein wesentlicher Nachteil war aber, dass diese Art von Adapter mit nur einer Art des Aufbaus nicht an allen Radtypen befestigt werden konnte. Nach mehreren Tests und Probefahrten wurde dieses Konzept nicht mehr weiterverfolgt. b) Die Radschrauben sind immer rotationssymmetrisch zur Radmitte angeordnet, es gibt Varianten mit 3, 4, 5, 6, 8 oder 10 Radschrauben pro Rad. Die Schraubenkreisdurchmesser variieren zwischen 95 mm und 165 mm. Schlüsselweiten der Radmuttern gibt es in den Abstufungen SW 15, 17, 19, 21 und 24 und sie sind in der Regel sechskantig.
Die erfindungsgemäss vorteilhafter Weise einzusetzende Befestigungsvariante eignet sich für alle Radtypen von Personenkraftfahrzeugen sowie leichten Nutzfahrzeugen, wobei Folgendes vorgesehen ist: Eine dreiarmige Halteklammer, die an die Form des Sechskants der Radmuttern angepasst ist, wird über die Rad-Schraubenmutter gesteckt. Dann wird eine Spannkappe über diese Halteklammer bzw. über das Spannelement geschoben, und mittels eines Schraub-Fortsatzes werden diese beiden Teile zusammengeschraubt. Die Halteklammer verformt sich dabei elastisch und drückt letzten Endes fest auf die Radschrauben-Mutter, womit, wie sich zeigte, eine hochstabil kraftschlüssige Verbindung gebildet wird.
Die Spannschrauben für die Radmutternklammer-Spannklammern weisen an ihren freien Enden jeweils eine Innen-Schraubverbindung auf.
Nach dem Anbringen der soeben beschriebenen Spannelemente an den RadschraubenMuttern wird auf denselben dann die Adapterscheibe montiert. Diese Scheibe bzw. deren Durchsetzungen ist bzw. sind so ausgeführt, dass sie die Lochkreise und RadschraubenAnordnungen aller üblichen Kraftfahrzeuge abdeckt bzw. abdecken. Das System funktioniert bei allen Radtypen, jedoch ist selbstverständlich auch auf die Schlüsselweite der Radmuttern zu achten. Die Spannelemente sind für alle gängigen Radmuttern-Schlüsselweiten erhältlich. Radadapterscheiben der bevorzugt einzusetzenden Art finden an sich auch Anwendung bei Montage von Schneeketten und sind serienmässig erhältlich.
Bei sachgemässer Montage dieses neuen Radadapters ist derselbe hochbetriebssicher.
Die Montagezeit ist ebenfalls kurz. Auf der nun zentriert auf dem Rad angebrachten Radadapterscheibe kann - nun ebenfalls zentriert - die Drehdurchführung aufgeschraubt werden. Die Luftleitung vom Radventil zur Drehdurchführung wird vorteilhaft über einen Holländeranschluss auf der Ventilseite und eine Reduzierung an der Drehdurchführungsseite mit einem Gewebeschlauch sichergestellt. Von dem drehbaren Winkelsteckanschluss an der Drehdurchführung geht dann der Luftführungs-Spiralschlauch zur Anzeige- und Regelungseinrichtung der neuen Reifendruckregelungsanlage.
Direkte Luftleitungsverbindungen von den Drehdurchführungen an den Rädern zur Steuerung der neuen Luftregelungsanlage würden die Fahrzeugtüren und somit den Einstieg in das zu prüfende Fahrzeug erschweren, was ein Umleiten der Luftschläuche über bestimmte Stellen am Fahrzeug günstig erscheinen lässt.
Da am zu prüfenden Fahrzeug keine Änderungen vorgenommen werden dürfen, bleibt praktisch nur die Möglichkeit, die Luftleitungen durch ein Fenster in das Fahrzeuginnere zu der sich dort befindlichen Steuerung zu führen, was die Befestigung der Schläuche an der Karosserie und/oder an den Fenstern erfordert. Auch hier wurden zwei Varianten getestet, und zwar eine Befestigung an der Karosserie mittels Magnetscheibe, die wegen zu geringer Haftung ausscheiden musste, und ein üblicher Vakuumspanner:
Im Bereich der Hebe- und Befestigungstechnik werden schon seit Langem Saugereinheiten eingesetzt. Dabei wird Unterdruck zwischen der Saugereinheit und einem zu haltenden Gegenstand erzeugt, wodurch die Teile sehr fest aneinander haften.
Mittels dieser Technik zielte man bei der neuen mobilen Reifendruckregel- und Prüfeinrichtung auf eine zuverlässige Befestigung der Luftleitungen am Fahrzeug. Eine derartige Saugereinheit ermöglicht eine gute und schnelle Montage und Demontage an beliebigen glatten flachen Stellen am Fahrzeug. Zugkräfte und Schubkräfte von bis zu 300 N können mit einem Vakuumspanner aufgenommen werden. Zur Weiterleitung der Luft wurde ein Scheibenadapter mit günstig verlaufenden Luftführungen und Steckanschlüssen an der Saugereinheit installiert. Die Saugbefestigung ist einfach zu handhaben, betriebssicher, sie ist leicht und in einem realen Fall mit 55 mm Durchmesser auch klein genug.
Der Prüfingenieur bzw.
Bediener der neuen Reifendruckregelungs-Anlage muss befähigt sein, jederzeit jeden der zu überprüfenden Reifen einzeln und unabhängig von den anderen Reifen zu befüllen oder zu entlüften sowie den momentan in jedem der Reifen herrschenden Reifendruck angezeigt zu bekommen: Die Steuerung befindet sich vorteilhafter Weise in einer Steuerungskonsole, die zusammen mit dem Druckluft-Kompressor in einem Aluminiumkoffer untergebracht ist.
Für den Betrieb der neuen Anlage werden einfach die flexiblen Luftleitungen von den Rädern kommend in entsprechende Steckanschlüsse am Koffer gesteckt. Über die Magnetventile für jede der Luftführungsleitungen zu den Reifen wird die Luft vom Kompressor zu den genannten Anschlüssen und von den Anschlüssen zu Auslassventilen für eine gewünschte Verringerung des Reifenluftdrucks geführt.
Mit dem Koffer ist eine Bedienungs- und Anzeige- und Steuerungs-Konsole verbunden, lässt sich aus demselben entnehmen und benützerfreundlich im Fahrzeug, z.B. an der Windschutzscheibe anbringen. Der Bediener hat nun die Möglichkeit, von den Anzeigegeräten der Konsole den momentanen Druck jedes der Reifen abzulesen.
Zum Befüllen und Entlüften der Reifen ist für jeden derselben ein Druck-Wahlschalter an der Konsole vorhanden.
Ein Steuergerät im Koffer gibt die Signale zum Öffnen und Schliessen der jedem Schalter zugeordneten Magnetventile jeweils abhängig von den Eingangssignalen, welche von der Steuerungs-Konsole bzw. von deren Schaltern kommen. Der Kompressor wird nur beim Befüllvorgang gestartet. Als Energieversorgungsanlage dient vorteilhafter Weise die 12 VoltAutobatterie. Wie bei den Reifenpannen-Sets erfolgt die Spannungsversorgung über den Zigarettenanzünder im Fahrzeug. Das Verarbeiten der Eingangssignale erfolgt am einfachsten und komfortabelsten mittels eines handelsüblichen Steuergeräts.
Für die reifen-individuelle Einstellung des Reifenluftdrucks haben sich Magnetventile besonders bewährt.
Bei der Wahl der Ventile war zu beachten, dass dieselben direkt gesteuert sind, damit auch bei geringeren Betriebsdrücken Luft durchströmen kann. Bei Auslegung der Steuerung der neuen Anlage fand ein bewährter Typ, nämlich 3/2-Magnetventil EVT317, die schon in der fix eingebauten automatischen Reifendruckregelung eingesetzt wurden, Einsatz.
Um den Kompressor bzw. die Kompressoren von dem Druck der Reifen bei Nichtbefüllung zu entlasten, sind gleich nach den Gewebeschläuchen die Kompressor-Rückschlagventile installiert.
Was nun die dem Bediener zur Verfügung stehende Steuerungs-Konsole betrifft, so ist hierzu
Folgendes näher auszuführen: Die dort eingebauten Drucksensoren zur Messung des Luftdrucks sollen neben der üblichen 12 Volt-Bordnetzbedienung einen Druckbereich von bis zu
7 bar abdecken und der Reifeninnendruck ist dort digital auf 1/100 bar ablesbar.
Als Sicherheitsmassnahme soll bei plötzlichem Druckverlust, beispielsweise bei Schlauchriss oder einem Grossleck, ein Warnsignal für den Bediener ausgegeben werden. Hierfür ist es vorteilhaft, wenn der Druckschalter programmierbar ist, und bei Erreichung bzw. Überschreitung eingegebener Druckgrenzwerte liefert er Signale an das Steuergerät. Für eine akustische Warnung kann in einfacher Weise ein Summer in das Gehäuse der Bedienkonsole eingebaut werden.
Das Befüllen und Entlüften der Reifen erfolgt mittels Wahlschaltern an der Bedienkonsole. Der Wahlschalter hat drei Stellungen: Entsprechend geschaltet, wird z.B. der Reifen bei einer linken Stellung des Schalters befüllt, bei dessen rechter Stellung entlüftet und in der Mittelstellung fliesst keine Luft.
Wie schon oben erwähnt, wird jeder der Reifen jeweils über das 3/2-Magnetventil befüllt und entlüftet.
Wenn der Bediener den Wahlschalter auf "Befüllen" stellt, schaltet sich der Kompressor automatisch ein und gleichzeitig öffnet das jeweilige Magnetventil für die Befüllung. Umgekehrt funktioniert das Entlüften: Die Luft entweicht dann über den Luftfilter am Entlüftungsventil. Die Schaltvorgänge laufen im Steuergerät ab, die Eingänge bekommen beim Befüllen vom jeweiligen Wahlschalter ein Signal und der Kompressor läuft an. Für das Entlüften der Reifen ist das Steuergerät nicht erforderlich. Dies funktioniert direkt über die Magnetventile. Wenn der am Druckschalter einprogrammierte Grenzdruckwert erreicht ist, kommt ein Signal ins Steuergerät und der Summer wird aktiviert. Ergänzt kann die Konsole noch durch Temperatursensoren werden, welche im Fall einer zu hohen Kompressortemperatur auf einen zweiten, kühlen Kompressor umschaltet.
Nach diesen Ausführungen zum Bau und zur Einsatzweise der erfindungsgemässen Anlage soll noch kurz auf die verschiedenen, Ausführungsvarianten der neuen Anlage eingegangen werden:
Die Ansprüche 2 bis 4 betreffen eine vorteilhafte flexible Ausbildung der Druckluftführungsleitungen der neuen Anlage sowie deren Unterbringungsmöglichkeiten.
Der Anspruch 5 befasst sich mit einer sicherheitstechnisch bewährten und gleichzeitig robusten Lösung der Adaption der Drehdurchführung an die verschiedenen Typen und Arten der Montage an Rädern und Felgen.
Der Anspruch 6 gibt optimale Innendurchmesserbereiche der insgesamt jeweils mehrere Meter langen Luftführungsleitungen an.
Der Anspruch 7 nennt ein bevorzugtes Material für die Luftführungs-Schläuche von den Drehdurchführungen zu den Reifenventilen und vom Kompressor zu den Druckluftanschlüssen für die Leitungen zu den
Drehdurchführungen.
Den Ansprüchen 8 und 9 sind jeweils bevorzugte Materialien für die Schläuche innerhalb des Druckluft-Erzeugungskoffers mit der Druckluftsteuerungs- und Anzeigekonsole zu entnehmen.
Der Anspruch 10 gibt einerseits die bevorzugte Form der langen Luftführungsschläuche von der Druckluftwelle zu den Drehdurchführungen und ein besonders bevorzugtes Material an, aus welchem dieselben gebildet sind. Was die Befestigung der Luftführungsleitungen der mobilen Reifendruckregelungs-Anlage vom Wagen-Innenraum, in welchem sich die Steuerungskonsole und der Kompressor befindet, zu den Drehdurchführungen an den Rädern betrifft, so geben hierüber die Ansprüche 11 und 12 näher Auskunft.
Schliesslich betrifft der Anspruch 13 die Verwendung der neuen, hochflexibel anwendbaren Anlage zur Testung des Verhaltens von Fahrzeugen und Fahrzeugreifen durch reifenindividuelle Variierung des Druckes in den Reifen während der Fahrt mit einem Kraftfahrzeug.
Anhand der Zeichnung wird die neue mobile Reifendruckregelungsanlage gemäss der Erfindung näher erläutert.
Es zeigen die Fig. 1 einen PKW, der mit der erfindungsgemässen Reifendruckregelungs-Anlage ausgestattet ist, die Fig. 2 und 2b die Spannelemente für die Befestigung der Radadapterscheiben mit den Drehdurchführungen an einem der Räder eines PKWs, die Fig. 3 die Radadapterscheibe für die Führung der Druckluft von der feststehenden Seite zur sich mit dem Rad mitdrehenden Seite und die Fig. 4 den Druckluftversorgungskasten mit der Steuerungskonsole.
Die in der Fig.
1 gezeigte neue mobile Reifendruckregelungs-Anlage 100 umfasst einen im Innenraum 90 des PKW 9 untergebrachten Koffer 50 mit Kompressor und Magnetventilen für die Drucklufterzeugung und die Luftdruckregelung, welcher mit einer Druckregelungs-, und Anzeige-Konsole 80 über eine elektrische Verbindung 46 in Verbindung steht.
Von den Anschlüssen des Koffers 50 führen durch eines der Fenster 91 des PKW 9 hier vier flexible Luftführungsschläuche 32 heraus und setzen sich an der Aussenseite AS des PKW 9 jeweils über Druckluft-Durch- und -Weiterführungen 71 auf an der Karosserieoberfläche angenapften Saugnäpfen an lösbar befestigten Vakuumspannern 7 zu den Vorder- und Hinterrädern 6, mit den während der Fahrt des PKW 9 hinsichtlich Reifendruck zu regelnden und zu prüfenden Reifen 2.
Die freien Enden der Luftführungsschläuche 32 sind bevorzugter Weise über spiralige Schlauchstücke an der nicht drehenden Seite NS der Drehverbindungen 3 der auf den Rädern 6 bzw. deren Felgen 63 konzentrisch montierten Radadapter-Scheiben 61 über Steckanschlüsse angeschlossen. Von deren sich mit den Rädern 6 bzw. deren Felgen 63 mitdrehenden Seite DS gehen dann die Gewebe-Druckschläuche 31 aus, welche an die jeweils von den Ventilkörpern befreiten Reifenventile 21 angeschlossen sind, über welche die Druckluft letztlich aus dem Drucklufterzeugungs-Koffer 50 mit der Bedien- und Druckanzeige-Konsole 80 im PKW 9 mit dem Inneren der Fahrzeug reifen 2 in Verbindung steht.
Die Fig. 2a und 2b zeigen im Verein mit der Fig. 3 - bei sonst gleichbleibenden Bezugszeichenbedeutungen - näher eine bevorzugte Ausführungsform der zugspannzangen-artigen Muttern bzw.
Schraubenkopf-Halteklammern 65 und deren Befestigung auf den Köpfen 621 der Schrauben 62 für die Befestigung der Felgen 63 der Räder 6.
Diese Halteklammern 65 sind gebildet mit über die Sechseckschraubköpfe 621 der Felgenschrauben stülpbaren "mehrlappigen", hier dreilappigen Haltehülsen 651 , über welche die
The invention relates to a new, specifically controllable tire pressure control system in which the interiors of the tires of motor vehicles are each connected via an open tire valve and radachs-compliant rotary joints and compressed air lines with a device for active control of the tire pressure.
Tire pressure monitoring and control systems, which provide for supplying the tires of a motor vehicle with the respectively matched for the type of tire, the vehicle and the road conditions pressure with compressed air, for example, for buses in countries where damage to the tires and then of which pressure losses are common to the same or occur too high pressure increases in tires due to the heat known.
These systems are very advantageous in and just known as fixed installations in larger vehicles.
They include a compressed air generating device, such as e.g. an air compressor, adjustable to certain values air pressure control valves and compressed air lines to the wheels out, at least the exposed to the outside parts of the compressed air supply in the wheels and the wheel axle with the rotary unions are made of a rigid material, such as steel.
The flexibility for the up and down movement of the sprung wheels while driving and in particular the steerability thereof are ensured by appropriate elastic air lines.
It should be mentioned that the development has also led to mobile, portable tire pressure control systems which can be installed in any motor vehicle, to which reference should be made in particular to EP 0 353 512.
The aim of the tire pressure regulating system according to the invention is
a particularly flexible, portable, mobile plant, which is used to test and control the driving acceleration and braking behavior of different tires, the behavior of the tires depending on different environmental conditions, in particular heat and cold, of the subgrade or road surface quality, is used by the load of the vehicle, etc., and that it should be fully suitable for use in all common types of motor vehicles, ie in particular of passenger cars to light commercial vehicles.
It should make no complicated conversions and installations in the vehicle required, should be installed quickly in each type of vehicle and, very importantly, at the same time high safety, even in extreme environmental and driving conditions, such as extreme road conditions, cornering, braking and ensure acceleration ratios. The invention thus relates to a mobile tire pressure control system of the type mentioned, which has the features of the characterizing part of claim 1.
The individual components of the new mobile tire pressure regulation system and their structure will now be discussed in greater detail.
A very important aspect of the inventive system are the, even in extreme operation a safe and tight, leak-free air connection from the supply and control device of the system to the rotating and at the same time while driving in different directions and layers continuously moving tire.
For the independent of the vehicle compressed air supply are, usually accommodated in Pannenkökchen, supplied with vehicle power, so for example. at the cigarette lighter connectable breakdown repair facilities available, which can always be positioned in the immediate vicinity of a damaged and refilled with air tires, so here is the question of possibly lack of air supply capacity is not.
For a mobile tire pressure control system, in the case of vehicles with as many as four tires that are possibly to be supplied with compressed air at the same time, and possibly over several meters, the question of the internal cross section and the flexibility and thus also the material quality The compressed air supply lines must be neither too bulky nor too stiff, nor may their inner diameter be too small, in which case the amount of air to be delivered per unit time is too low to a rapid increase or change in air pressure Reaching the tires. In the search for the optimum of the air volume guide, the delivery rate of a 12 volt air compressor of a conventional tire repair system was examined for different tube cross sections.
For this purpose, the air of a volume of 40 liters was compressed from 0 to 2.5 bar with the compressor, whereby each test was carried out with a different hose inside diameter. For these investigations, a functional test bench for air compressors was used in our own test laboratory. From the results it could be clearly seen that a too small line cross section significantly increases the conveying time, whereas from a certain hose inner diameter the flow rate does not rise any more and remains about the same. The use of a tube with an inner diameter of 4 mm to a maximum of 6 mm has proven to be quite sufficient and virtually optimal.
The narrowest point in the air line of the new mobile air control concept is the valve insert in the tire itself.
The valve inserts in the tire are manufactured as standard and have a flow cross-section of approx. 3.2 mm <2> when actuated. Understandably, venting the tires is also important for the targeted mobile tire pressure regulation. In order to be able to use the full volume flow when venting, so also for the line must have a minimum inner diameter, because otherwise the air flow is delayed. It turned out that the above-mentioned inner diameter of the air ducts of 4 to 6 mm is quite favorable.
After defining the air cross-section, the question arises, which types of hose are best used: From the compressor away to the control or
Switching elements can be found with a proven in itself fabric hose from the standard breakdown set easily Auslangen. The high temperature of up to 150 ° C at the compressor outlet, which occurs during compression, requires a temperature-resistant hose. With a commercially available fabric hose this requirement could be met easily. Due to its suitability for rough use and its resistance to aggressive fluids, this type of hoses could also be used for the air line from the tire valve to the rotary feedthrough on the wheel.
The low demands on the air lines within the control and regulation system itself allow the use of common pneumatic polyamide tubes, which can be easily mounted via plug-in connections and closed to each other.
Since the long air passages of just mobile tire pressure control system according to the invention must be attached to a variety of body types, high flexibility of the same is required. This could be implemented well with a wear-resistant polyurethane spiral hose. The good extensibility and return force of such hoses allows the use of consistent cable lengths, which is comfortable when mounting the new testing and control system. The advantage of the extensibility is also given for the connection to the rotary feedthrough on the wheel. This can shocks from the road, which bring the wheel to rebound, as well as steering angle u. Like. Be easily compensated.
In order to allow a tight air connection between the air duct and the rotating while driving tire, the use of a rotary feedthrough is inevitable, so it is a rotatable air connection is required, which fully fulfills its function at any speed at the speed corresponding to the vehicle speed. The choice fell on a double-bearing rotary union with a maximum speed of 3000 rpm, which meant a vehicle speed of more than 280 km / h. equivalent. Pressure range, flow rate and temperature resistance also proved to meet the requirements, the slightly higher weight of this type of rotary union does not interfere further.
Instead of the standard design just described, a more costly dustproof and watertight version of the rotary union can also be used for tests under extreme conditions.
It was also important to achieve a secure attachment of the rotary feedthrough, namely centrally or coaxially on the wheel or on the wheel rim. The aim was a mounting option that is applicable to all common passenger and commercial vehicle wheel types. Two solutions have been found. a) Attachment of the wheel adapter to the wheel rim b) Attachment to the wheel screw heads or wheel nuts. a) It was made as an adapter aluminum disc on which then the rotary feedthrough was mounted. Then several equally long elastic straps were attached to the disc, which had hooks at the free ends.
These hooks were then hung in ventilation holes of the wheel rim. The attachment of such a wheel adapter was indeed very easy and could be done in a few simple steps. A major disadvantage, however, was that this type of adapter with only one type of construction could not be attached to all types of wheels. After several tests and test drives, this concept was no longer pursued. b) The wheel bolts are always arranged rotationally symmetrical to the wheel center, there are variants with 3, 4, 5, 6, 8 or 10 wheel bolts per wheel. The screw circle diameters vary between 95 mm and 165 mm. Wrench sizes of the wheel nuts are available in grades SW 15, 17, 19, 21 and 24 and are usually hexagonal.
The fastening variant to be used according to the invention in an advantageous manner is suitable for all wheel types of passenger vehicles and light commercial vehicles, the following being provided: A three-armed retaining clip, which is adapted to the shape of the hexagon of the wheel nuts, is inserted over the wheel nut. Then a clamping cap is pushed over this retaining clip or over the clamping element, and by means of a screw-extension these two parts are screwed together. The retaining clip deforms elastic and ultimately presses firmly on the wheel nut, which, as it turned out, a highly stable non-positive connection is formed.
The clamping screws for the wheel nut clamp clamping clips have at their free ends in each case an internal screw connection.
After attaching the just described clamping elements to the RadschraubenMuttern then the adapter disc is mounted on the same. This disc or its enforcements is or are designed so that it covers or cover the bolt and bolt assemblies of all conventional motor vehicles. The system works on all types of bicycles, but of course you also have to pay attention to the spanner size of the wheel nuts. The clamping elements are available for all common wheel nut spanner sizes. Radadapterscheiben the preferred type to be used also find application in mounting snow chains and are available as standard.
If installed correctly, this new wheel adapter will be highly reliable.
The assembly time is also short. Now centered on the wheel adapter plate, which is now centered on the wheel, the rotary feedthrough can be screwed on. The air line from the wheel valve to the rotary feedthrough is advantageously ensured by a hollander connection on the valve side and a reduction at the rotary feedthrough side with a fabric hose. The air duct spiral hose then goes from the rotatable elbow plug connection to the rotary feedthrough to the display and control unit of the new tire pressure control system.
Direct air line connections from the rotary unions on the wheels to control the new air control system would complicate the vehicle doors and thus the entry into the vehicle to be tested, which makes it easier to redirect the air hoses over certain points on the vehicle.
Since no changes may be made to the vehicle to be tested, there is practically only the possibility of guiding the air ducts through a window into the vehicle interior to the controller located there, which requires the attachment of the hoses to the body and / or windows. Again, two variants were tested, namely an attachment to the body by means of magnetic disk, which had to be eliminated because of too low adhesion, and a conventional vacuum clamp:
In the field of lifting and fastening technology, suction units have been used for a long time. In this case, negative pressure is generated between the suction unit and an object to be held, whereby the parts adhere very firmly to each other.
By means of this technology, the new mobile tire pressure regulating and testing device was aimed at a reliable attachment of the air ducts to the vehicle. Such a suction unit allows a good and fast assembly and disassembly on any smooth flat spots on the vehicle. Tensile forces and shear forces of up to 300 N can be absorbed with a vacuum clamp. For the forwarding of the air a disk adapter with favorably running air ducts and plug connections was installed at the suction unit. The suction attachment is easy to handle, reliable, it is light and in a real case with 55 mm diameter, even small enough.
The test engineer or
The operator of the new tire pressure control system must be able to fill or deflate each of the tires to be checked individually and independently of the other tires at any time, as well as to display the tire pressure currently prevailing in each of the tires: The controller is advantageously located in a control console , which is housed together with the compressed air compressor in an aluminum case.
For the operation of the new system simply the flexible air ducts coming from the wheels are plugged into corresponding plug connections on the suitcase. Via the solenoid valves for each of the air ducts to the tires, the air from the compressor is directed to said ports and from the ports to exhaust valves for a desired reduction in tire air pressure.
An operating and display and control console is connected to the case, can be removed therefrom and is easy to use in the vehicle, e.g. attach to the windshield. The operator now has the option of reading from the display devices of the console the instantaneous pressure of each of the tires.
For filling and bleeding the tires, there is a pressure selector switch on the console for each of them.
A control device in the case gives the signals for opening and closing the solenoid valves associated with each switch depending on the input signals coming from the control console or their switches. The compressor is only started during the filling process. As a power supply system is advantageously the 12 volt car battery. As with the flat tire sets, the voltage is supplied via the cigarette lighter in the vehicle. The processing of the input signals is most easily and conveniently by means of a commercially available control unit.
For the tire-individual adjustment of the tire air pressure solenoid valves have proven particularly useful.
When selecting the valves, it was important to note that they are directly controlled so that air can flow through even at lower operating pressures. When designing the control of the new system, a proven type, namely EVT317 3/2 solenoid valve, which was already used in the automatic tire pressure regulation, was used.
To relieve the compressor or compressors from the pressure of the tires when not filling, the compressor check valves are installed immediately after the fabric hoses.
As for the control console available to the operator, so is this
Explain the following in more detail: The pressure sensors installed there for measuring the air pressure should, in addition to the usual 12 volt on-board electrical system operation, have a pressure range of up to
Cover 7 bar and the tire pressure is there digitally readable at 1/100 bar.
As a safety measure, a warning signal should be issued to the operator in the event of sudden pressure loss, for example in the event of a hose break or a major leak. For this purpose, it is advantageous if the pressure switch is programmable, and when reaching or exceeding entered pressure limits, it delivers signals to the control unit. For an acoustic warning, a buzzer can be easily installed in the housing of the control panel.
Filling and bleeding the tires is done by means of selector switches on the control panel. The selector switch has three positions: switched accordingly, e.g. the tire is filled in a left position of the switch vented in its right position and in the center position does not flow air.
As mentioned above, each of the tires is filled and vented via the 3/2 solenoid valve.
If the operator sets the selector switch to "fill", the compressor will automatically switch on and simultaneously open the respective solenoid valve for filling. Conversely, venting works: The air then escapes through the air filter on the vent valve. The switching processes take place in the control unit, the inputs receive a signal from the respective selector switch during filling and the compressor starts. The control unit is not required for bleeding the tires. This works directly via the solenoid valves. When the limit pressure value programmed on the pressure switch is reached, a signal is sent to the control unit and the buzzer is activated. The console can also be supplemented by temperature sensors, which switch over to a second, cool compressor in the event of an excessively high compressor temperature.
After these comments on the construction and use of the inventive system will be briefly discussed on the different, variant embodiments of the new system:
The claims 2 to 4 relate to an advantageous flexible design of the compressed air ducts of the new system and their accommodation options.
The claim 5 deals with a safety-proven and at the same time robust solution of the adaptation of the rotary feedthrough to the various types and types of mounting on wheels and rims.
The claim 6 indicates optimal inner diameter ranges of the total of several meters long air ducts.
The claim 7 calls a preferred material for the air duct hoses from the rotary unions to the tire valves and the compressor to the compressed air connections for the lines to the
Rotary unions.
Claims 8 and 9, respectively, disclose preferred materials for the hoses within the compressed air generating box with the compressed air control and display console.
Claim 10 gives on the one hand the preferred form of the long air ducts from the compressed air shaft to the rotary unions and a particularly preferred material from which they are formed. As regards the attachment of the air ducts of the mobile tire pressure regulating system from the car interior, in which the control console and the compressor is located, to the rotary unions on the wheels, claims 11 and 12 provide more details.
Finally, claim 13 relates to the use of the new, highly flexible applicable system for testing the behavior of vehicles and vehicle tires by tire-individual variation of the pressure in the tires while driving with a motor vehicle.
With reference to the drawing, the new mobile tire pressure control system according to the invention is explained in detail.
1, a car, which is equipped with the inventive tire pressure control system, Figs. 2 and 2b, the clamping elements for the attachment of Radadapterscheiben with the rotary joints on one of the wheels of a car, Fig. 3, the Radadapterscheibe for Guide the compressed air from the fixed side to the side rotating with the wheel and Fig. 4 the compressed air supply box with the control console.
The in Fig.
The new mobile tire pressure regulating system 100 shown in FIG. 1 includes a suitcase 50 with a compressor and solenoid valves for generating compressed air and regulating air pressure, which is connected to a pressure regulating and display console 80 via an electrical connection 46.
Of the terminals of the case 50 lead through one of the windows 91 of the car 9 here four flexible air ducts 32 out and put on the outside of the car AS 9 each via compressed air passageways and redirectors 71 on suction on the body surface suction cups attached to releasably Vacuum tensioners 7 to the front and rear wheels 6, with the tires to be controlled during the ride of the car 9 in terms of tire pressure and to be tested. 2
The free ends of the air ducts 32 are preferably connected via spiral hose pieces on the non-rotating side NS of the rotary joints 3 of the wheel 6 and the wheels 63 concentrically mounted wheel adapter disks 61 via plug connections. From which with the wheels 6 or their rims 63 co-rotating side DS then go out the tissue pressure hoses 31, which are connected to the respectively freed from the valve bodies tire valves 21, via which the compressed air ultimately from the compressed air generation case 50 with Control and pressure display console 80 in the car 9 with the interior of the vehicle tire 2 is in communication.
2a and 2b show in conjunction with FIG. 3 - with otherwise identical reference numerals meaning - closer a preferred embodiment of the tension collet-like nuts or
Screw head retaining clips 65 and their attachment to the heads 621 of the screws 62 for fixing the rims 63 of the wheels. 6
These retaining clips 65 are formed with "multi-lobed", here trilobal holding sleeves 651, which can be turned over the hexagonal screw heads 621 of the rim bolts 651, over which the