DE102004021161A1

DE102004021161A1 - Drehdurchführung einer Reifendruckregelung

Info

Publication number: DE102004021161A1
Application number: DE102004021161A
Authority: DE
Inventors: Rainer Seibold; Oliver Buck
Original assignee: Kessler and Co GmbH and Co KG
Current assignee: Kessler and Co GmbH and Co KG
Priority date: 2004-04-29
Filing date: 2004-04-29
Publication date: 2005-11-24
Anticipated expiration: 2024-04-30
Also published as: DE102004021161B4

Abstract

Zwischen einer achsseitigen Ringfläche und einer nabenseitigen Ringfläche ist ein axialer Ringspalt vorhanden, der über eine Mündung in der nabenseitigen Ringfläche mit einem radseitigen Luftkanal und über eine Mündung in der achsseitigen Ringfläche mit einem fahrzeugseitigen Luftkanal kommuniziert. Dieser Ringspalt ist nach außen durch schaltbare Dichtringe absperrbar, die an radialen Spalten angeordnet sind, welche den vorgenannten axialen Ringspalt an dessen Enden fortsetzen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Drehdurchführung zur Durchfuhr von Druckluft zwischen einem Reifen eines Fahrzeugrades und einem relativ zur Radachse undrehbaren, stationären fahrzeugseitigen Teil einer Reifendruckregelung, mit einem zwischen einer radseitigen Ringfläche und einer am vorgenannten fahrzeugseitigen Teil ausgebildeten fahrzeugseitigen Ringfläche verbleibenden, zur Radachse konzentrischen Ringspalt, der über eine Mündung in der fahrzeugseitigen Ringfläche mit einem fahrzeugseitigen Luftkanal sowie über eine Mündung in der radseitigen Ringfläche mit einem radseitigen Luftkanal kommuniziert und mittels axial beweglicher, schaltbarer Dichtringe beidseitig der Mündungen unter Bildung eines mit den Mündungen verbundenen Ringraumes nach außen absperrbar ist.

Eine solche Drehdurchführung ist aus der DE 199 50 191 C1 sowie der dazu parallelen EP 1 095 799 A1 bekannt. Gemäß diesen Druckschriften ist zwischen dem Rad bzw. einem Radnabenteil und einem fahrzeugseitigen Achskörper ein ringförmiger Radialspalt zwischen einer radseitigen radialen Ringfläche und einer achskörperseitigen radialen Ringfläche vorge sehen. In der achskörperseitigen radialen Ringfläche sind radial außerhalb und radial innerhalb der Mündungen der Luftkanäle zum radialen Ringspalt hin offene ringförmige Axialnuten ausgebildet, in denen die nach Art von Ringkolben ausgebildeten schaltbaren Dichtringe axial verschiebbar geführt sind. Die Ringnuten sind auf der vom radialen Ringspalt abgewandten Stirnseite der Dichtringe mit Fluidleitungen verbunden, über die ein Druckfluid, insbesondere Druckluft, in die Ringnuten eingeleitet werden kann, derart, dass die ringkolbenartigen Dichtringe dichtend gegen die radseitige radiale Ringfläche angedrückt werden können. Immer wenn dem Reifen Druckluft zugeführt werden soll, werden die Dichtringe durch Druckbeaufschlagung gegen die radseitige radiale Ringfläche angedrückt, so dass der radiale Ringspalt zwischen Achskörper und Rad bzw. Radnabe an seinem radial inneren Rand sowie an seinem radial äußeren Rand unter Bildung eines ringscheibenförmigen Ringraumes nach außen abgesperrt wird. Solange dagegen der Reifendruck im Sollbereich verbleibt, werden die ringkolbenartigen Dichtringe vom Druck entlastet, so dass sie von den radseitigen radialen Ringfläche abheben können und keinerlei Verschleiß durch Reibung auf der vorgenannten Ringfläche unterliegen.

In den eingangs angegebenen Druckschriften wird auch auf eine beispielsweise in der EP 0 377 561 B1 dargestellte Reifendruckregelung verwiesen, bei der die Drehdurchführung einen zur Radachse koaxialen, zwischen einer Innenzylinderfläche und einer Außenzylinderfläche erstreckten ringförmigen Axialspalt aufweist, der an seinen axialen Enden durch stän dig wirksame Dichtringe nach außen unter Bildung eines ringhülsenartigen Ringraumes dicht abgeschlossen wird und über Mündungen in den vorgenannten Zylinderflächen mit rad- und fahrzeugseitigen Luftkanälen kommuniziert.

In den Zeilen 5 bis 11 der Spalte 3 der eingangs erwähnten DE 199 50 191 C1 sowie den Zeilen 37 bis 43 der Spalte 3 der oben genannten EP 1 095 799 A1 wird sinngemäß ausgeführt, dass bei einer Konstruktion der in der EP 0 377 561 B1 beschriebenen Art ständig wirksame und damit verschleißanfällige Berührungsdichtungen zwingend erforderlich seien, während bei Anordnungen gemäß den beiden eingangs aufgeführten Druckschriften die Dichtringe nur dann wirksam geschaltet werden müssten, wenn der Reifendruck tatsächlich reguliert werden solle.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Drehdurchführung mit axialem Ringspalt und gleichwohl schaltbaren Dichtringen zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß ausgehend von einer Drehdurchführung der eingangs angegebenen Art dadurch gelöst, dass die Mündungen an zueinander konzentrischen, einander axial überlappenden Innen- und Außenringflächen und die schaltbaren Dichtringe zwischen axial voneinander beabstandeten, einander radial überlappenden weiteren Ringflächen angeordnet sind, an die die Innen- und Außenringflächen axial beidseitig der Mündungen dicht anschließen.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, zwei zur Radachse konzentrische, voneinander axial beabstandete radiale Ringspalte, die auf voneinander abgewandten Stirnseiten eines rad- oder fahrzeugseitigen Teiles und zwischen einander zugewandten fahrzeugseitigen oder radseitigen Stirnflächen angeordnet sind, durch einen zwischen rad- und fahrzeugseitigen Teilen ausgebildeten ringförmigen Axialspalt zu verbinden. Dementsprechend setzt sich der axiale Ringspalt, dessen Wandungen die Mündungen der Luftkanäle aufweisen, an seinen Stirnenden in ringförmige Radialschlitze fort, die ohne weiteres durch axial verschiebbare, schaltbare Dichtringe absperrbar sind, so dass zwischen den Wandungen des Axialspaltes eine dicht geschlossene Ringkammer gebildet wird.

Der besondere Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die Drehdurchführung mit geringer radialer Höhe ausgebildet sein kann und damit ohne weiteres innerhalb eines Ringraumes installierbar ist, welcher regelmäßig axial zwischen den Radlagern und radial zwischen fahrzeugseitiger Achse und radseitiger Nabe zur Verfügung steht.

Die miteinander verbundenen axialen und radialen Ringspalte können ohne weiteres mit zwischen Radnabe und Radachse anzuordnenden Buchsen und Ringen hergestellt werden, die sich leicht zwischen Achse und Radnabe einsetzen bzw. montieren lassen.

Im übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche und die nachfolgende Erläuterung der Zeichnung verwiesen, anhand der eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung näher beschrieben wird.

Schutz wird nicht nur für die in den Anmeldungsunterlagen ausdrücklich angegebenen oder dargestellten Merkmalskombinationen sondern prinzipiell für beliebige Unterkombinationen dieser Merkmale beansprucht.

Es zeigt
1 einen Axialschnitt einer fahrzeugseitigen Hohlachse, auch Achstrichter genannt, und einer ausschnittsweise dargestellten Radnabe sowie zwischengeschalteter Drehdurchführung und
2 einen gegenüber 1 abgewandelten Querschnitt eines schaltbaren Dichtrings.
Auf einer drehfest angeordneten, von einer Antriebswelle 1 eines nicht näher dargestellten Radnabengetriebes durchsetzten Hohlachse 2, auch Achstrichter genannt, ist gemäß 1 mittels axial voneinander beabstandeter Kegelrollenlager 3 eine mit dem vorgenannten Radnabengetriebe antriebsverbundene Radnabe 4 drehgelagert.
Die Radnabe 4 haltert ein nicht näher dargestelltes Fahrzeugrad mit einem ebenfalls nicht dargestellten luftgefüllten Reifen, der über ein fernsteuerbares Ventil mit einem radnabenseitigen Luftkanal 5 verbindbar ist, welcher seiner seits über eine zwischen Radnabe 4 und Hohlachse 2 angeordnete Drehdurchführung 6 mit einem achsseitigen Luftkanal 7 und damit mit einer fahrzeugseitigen Druckluftquelle verbindbar ist.
Auf einem kreiszylindrischen Abschnitt der Außenumfangsfläche der Hohlachse 2 ist axial zwischen den Kegelrollenlagern 3 eine Buchse 8 angeordnet, die mittels eines Zylinderstiftes 9 drehfest gehalten wird. Dieser Zylinderstift 9 ist in einer axialen Sackbohrung eines auf der Hohlachse 2 drehfest angeordneten Getriebegehäuseteiles 10 axial verschiebbar geführt und mittels einer Schraubendruckfeder 11 gegen die Buchse 8 gespannt, wobei das von der Feder 11 abgewandte Ende des Stiftes 9 in einer axialen Sackbohrung der Buchse 8 aufgenommen wird.
Auf der Innenumfangsfläche der Buchse 8 sind in entsprechenden buchsenseitigen Ringnuten Dichtringe 12 aufgenommen, durch die auf der Innenumfangsfläche der Buchse 8 angeordnete Ringnuten 13 bis 15 gegeneinander abgedichtet werden.
Die Ringnut 13 kommuniziert mit einer in der Außenumfangsfläche der Hohlachse 2 angeordneten Mündung des achsseitigen Luftkanals 7 und ist im übrigen mit einer in der Buchse 8 angeordneten Radialbohrung 16 verbunden, die eine Mündung auf der von der Innenumfangsfläche der Radnabe 4 radial beabstandeten Außenumfangsfläche des Mittelabschnittes der Buchse 8 aufweist.
Die Ringnut 14 kommuniziert mit der Mündung eines weiteren radnabenseitigen Luftkanals 17 und ist im übrigen über radiale und axiale Sackbohrungen, die in der Buchse 8 angeordnet und nach außen durch Verschlussstopfen 18 dicht abgesperrt sind, mit einer den axialen Mittelabschnitt der Buchse 8 durchsetzenden Axialbohrung 19 verbunden, die mit an den radialen Stirnseiten des axialen Mittelabschnittes der Buchse 8 angeordneten axialen Ringnuten kommuniziert. In diesen Ringnuten sind O-Ringe 20 sowie Gleitringe 21 axial verschiebbar aufgenommen, deren Zweck weiter unten erläutert wird.
Die Ringnuten 15 auf der Innenumfangsfläche der Buchse 8 kommunizieren mit nicht dargestellten Entlüftungsleitungen, die in der Hohlachse 2 angeordnet und mit der Atmosphäre verbunden sind. Im übrigen sind die Ringnuten 15 mit Entlüftungsbohrungen 22 verbunden, die die Buchse 8 an ihren axialen Endabschnitten radial durchsetzen. Diese Endabschnitte besitzen einen gegenüber dem axialen Mittelabschnitt der Buchse 8 deutlich verminderten Durchmesser.
Auf der der Buchse 8 zugewandten Innenumfangsfläche der Radnabe 4 sind mit den Gleitringen 21 zusammenwirkende Gegengleitringe 23 angeordnet, die an der Innenumfangsfläche der Radnabe 4 jeweils durch einen der Dichtringe 12 abgedichtet sind, die in entsprechenden Außenumfangsnuten der Gegengleitringe 23 aufgenommen sind. Der in 1 rechte Gegengleitring 23 ist axial an einer Ringstufe der Radnabe 4 abgestützt, der in 1 linke Gegengleitring 23 wird axial durch einen Federring 24 abgestützt, der in eine Innenumfangsnut der Radnabe 4 eingesetzt ist.
Der Abstandsraum zwischen dem Innenumfang der Gegengleitringe 23 und dem Außenumfang der axialen Endbereiche der Buchse 8 kann durch Ringdichtungen 25 abgesperrt werden, die so angeordnet sind, dass die Entlüftungsbohrungen 22 axial zwischen den Ringdichtungen 25 und den zugewandten Stirnseiten des Mittelabschnittes der Buchse 8 liegen.
Die Anordnung der 1 funktioniert wie folgt:
Wenn dem an den radnabenseitigen Luftkanal 5 angeschlossenen Reifen Luft zugeführt werden soll, wird zunächst der achsseitige Luftkanal 17 unter Druck gesetzt, beispielsweise dadurch, dass er mit einer nicht dargestellten pneumatischen Druckquelle verbunden wird. Damit werden die O-Ringe 20 auf ihrer von den Gleitringen 21 abgewandten Seite mit Druckmedium beaufschlagt und gegen die Gleitringe 21 geschoben, derart, dass die Gleitringe 21 gegen die zugewandten Stirnseiten der Gegengleitringe 23 angedrückt werden. Damit werden die Radialschlitze zwischen den Stirnseiten des Mittelabschnittes der Buchse 8 und den jeweils gegenüberliegenden Stirnseiten der Gegengleitringe 23 abgesperrt. Gleichzeitig wird damit der zylindrische Ringraum zwischen der Außenumfangsfläche des axialen Mittelabschnittes der Buchse 8 und der axial zwischen den Gegengleitringen 23 erstreckten Innenumfangsfläche der Radnabe 4 nach außen abgesperrt.
Zur Abdichtung des vorgenannten Ringraumes genügt es, wenn die Gleitringe 21, die in der Regel aus einem vergleichsweise steifen und vorzugsweise auch reibungsarmem Material wie z.B. PTFE (Polytetrafluoräthylen) bestehen, lediglich mit den Gegengleitringen 23 und den O-Ringen 20 dichtend zusammenwirken. Dagegen können die die O-Ringe 20 sowie die Gleitringe 21 aufnehmenden Axialnuten in den Stirnseiten des axialen Mittelabschnittes der Buchse 8 allein durch die O-Ringe abgedichtet werden, die aus einem vergleichsweise leicht verformbaren Material bestehen und dementsprechend unter dem im Luftkanal 17 und in der damit kommunizierenden Axialbohrung 19 anstehenden Druck unter mehr oder weniger großer Quetschung gegen die Flanken der vorgenannten Axialnuten angedrückt werden.
Nachfolgend wird der achsseitige Luftkanal 7 mit einer Druckluftquelle verbunden, so dass die Druckluft über die Radialbohrung 16 der Buchse 8 und über den Ringraum zwischen Buchse 8 und Radnabe 4 in den radnabenseitigen Luftkanal 5 und damit zum Reifen übertragen wird.
Sobald dem Reifen hinreichend Luft zugeführt wurde, können die achsseitigen Kanäle 7 und 17 wieder vom Druck entlastet werden, wobei die Druckentlastung des Kanales 17 dazu führt, dass die Gleitringe 21 nicht mehr oder nur noch mit verschwindender Kraft an den Gegengleitringen 23 anliegen und dementsprechend nicht verschleißen können.
Sollten Undichtigkeiten am Dichtringsatz der Drehdurchführung bzw. an den Gleitringen 21 sowie den Gegengleitringen 23 oder zwischen den Gleitringen 21 sowie den O-Ringen 20 oder an den O-Ringen 20 auftreten, so wird bei der Druckübertragung austretende Druckluft über die Entlüftungsbohrungen 22 und die Ringnuten 15 zu den Entlüftungsleitungen (nicht dargestellt) in der Hohlachse 2 und damit in die Atmosphäre abgeführt.
Abweichend von der Darstellung in 1 können die O-Ringe 20 und die Gleitringe 21 gemäß 2 jeweils durch einen einzigen Dichtring ersetzt werden, der als durch U-Feder 26 unterstützter Nutring 27 ausgebildet ist und beispielsweise aus PTFE bestehen kann.

Claims

Drehdurchführung (6) zur Durchfuhr von Druckluft zwischen einem Reifen eines Fahrzeugrades und einem relativ zur Radachse undrehbaren, stationären fahrzeugseitigen Teil einer Reifendruckregelung, mit einem zwischen einer radseitigen Ringfläche und einer am vorgenannten fahrzeugseitigen Teil ausgebildeten fahrzeugseitigen Ringfläche verbleibenden, zur Radachse konzentrischen Ringspalt, der über eine Mündung in der fahrzeugseitigen Ringfläche mit einem fahrzeugseitigen Luftkanal (7) sowie über eine Mündung in der radseitigen Ringfläche mit einem radseitigen Luftkanal (5) kommuniziert und mittels axial beweglicher, schaltbarer Dichtringe (20, 21, 27) beidseitig der Mündungen unter Bildung eines mit den Mündungen verbundenen Ringraumes nach außen absperrbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Mündungen an zueinander konzentrischen, einander axial überlappenden Innen- und Außenringflächen und die schaltbaren Dichtringe (20, 21, 27) zwischen axial voneinander beabstandeten, einander radial überlappenden weiteren Ringflächen angeordnet sind, an die die Innen- und Außenringflächen axial beidseitig der Mündungen dicht anschließen.
Drehdurchführung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Anordnung radial zwischen einer Achse (2) und einer Radnabe (4) sowie axial zwischen Drehlagern (3) der Radnabe (4).
Drehdurchführung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass radial zwischen einer Achse (2) und einer Radnabe (4) auf der Achse eine Buchse (8) angeordnet ist, die einen Radialkanal (16) aufweist, der den in der Achse (2) angeordneten fahrzeugseitigen Luftkanal (7) mit einer Mündung an der Außenumfangsfläche der Buchse (8) verbindet, und dass an den Stirnseiten der Buchse (8) die axial beweglichen, schaltbaren Dichtringe (20, 21, 27) angeordnet sind und mit zugewandten radialen Stirnseiten von Gegenringen (23) zusammenwirken, die ihrerseits an einer die Buchse (8) mit radialem Abstand umschließenden Innenumfangsfläche der Nabe (4) angeordnet sind.
Drehdurchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die axial beweglichen, schaltbaren Dichtringe (20, 21, 27) an der Buchse (8) auf deren Stirnseiten in ringförmigen, zur Achse (2) konzentrischen Axialnuten aufgenommen sind, die über Bohrungen in der Buchse (8) mit einem weiteren fahrzeugseitigen Luftkanal (17), der in der Achse (2) angeordnet ist, verbunden sind.
Drehdurchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (8) auf der Achse (2) undrehbar gehalten ist.
Drehdurchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (8) auf ihrem Innenumfang eine in Umfangsrichtung erstreckte Ringnut (13) aufweist, die mit dem in der Achse (2) angeordneten fahrzeugseitigen Luftkanal (7) und einer Mündung an der Außenumfangsfläche der Buchse (8) kommuniziert.
Drehdurchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (8) an ihrer Innenumfangsfläche eine weitere in Umfangsrichtung erstreckte Ringnut (14) aufweist, die mit einem weiteren, in der Achse (2) angeordneten fahrzeugseitigen Luftkanal (17) sowie mit buchsenseitigen Luftkanälen (19) zur Betätigung der schaltbaren Dichtringe (20, 21, 27) kommuniziert.