-
Die Erfindung betrifft eine Reifenfüllvorrichtung zum Befüllen von Fahrzeugreifen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.
-
Ein derartig ausgebildetes Lager ist beispielsweise aus
EP 1 671 816 A1 bekannt. Über eine Bohrung im feststehenden äußeren Teil des Lagers kann Druckluft in das Innere des Lagers eingebracht werden. Über einen oder mehrere radiale Kanäle im bewegten Teil des Lagers gelangt die Luft anschließend ins Innere einer Nabe. Dabei wird über zwei Dichtungen, die in der Regel verhindern, dass Verschmutzungen in das Innere des Lagers gelangen oder das Schmiermittel aus dem Inneren des Lagers nach außen dringt, ein Luftverlust verhindert. Die Dichtung dieses Lagers wird also als Dichtung für eine Drehdurchführung genutzt.
-
In der Regel erfolgt der Kontakt der Fahrzeuge zur Fahrbahn über Reifen, die mit einem Füllmedium gefüllt sind. Als Füllmedium wird gewöhnlich Luft verwendet, aber auch andere Medien wie z. B. Stickstoff sind denkbar. Eine absolute Dichtheit der Reifen ist in der Regel nicht zu gewährleisten, so daß vielfach ein schleichender Druckverlust erfolgt. Dies führt dazu, daß der Reifen seine Führungsaufgaben schlechter wahrnehmen kann, und zu einem erhöhten Verschleiß des Reifens. Aus Sicherheitsgründen ist deshalb ein Nachfüllen der Reifen mit Füllmedium von Zeit zu Zeit ratsam.
-
Vorteilhaft ist auch, den Reifenfülldruck an äußere Bedingungen, wie z. B. den Beladungszustand des Fahrzeuges oder den Untergrund, anpassen zu können. Besonders auf weichem Untergrund wie Schnee, Sand oder Matsch verbessert ein reduzierter Reifendruck die Haftung. Dagegen ist auf festem Untergrund und bei höheren Geschwindigkeiten ein erhöhter Reifendruck vorteilhaft. Dabei ist es wünschenswert, den Reifendruck nicht nur bei stehendem Fahrzeug, sondern auch während der Fahrt einstellen zu können.
-
Aus
DE 34 23 318 A1 ist eine Druckversorgungseinrichtung für eine Reifendruckregelanlage bekannt, wobei innerhalb der Felge eine Pumpe vorgesehen ist, die über Nocken, die an der Achse angeordnet sind, betätigt wird. Bei Druckabfall im Reifen wird über die Pumpe dem Reifen entsprechend Luft zugeführt.
-
Dieses System hat die Nachteile, daß es aus einer Vielzahl einzelner Elemente besteht und daß durch die Anordnung der Elemente in der Felge die ungefederten Massen erhöht werden.
-
Um diese Nachteile zu vermeiden, sind Versuche unternommen worden, die Druckquelle ortsfest im Fahrzeug anzuordnen und das Füllmedium über Zuleitungen und entsprechende Drehdurchführungen ins Reifeninnere einzuleiten. Eine solche Lösung bietet sich besonders bei Fahrzeugen an, die bereits über einen Druckspeicher verfügen, beispielsweise Busse oder Fahrzeuge mit Luftfederung. Eine Druckquelle läßt sich aber auch ohne großen Aufwand in einem Fahrzeug unterbringen.
-
Als problematisch hat sich dabei die Drehdurchführung herausgestellt. Bei hohen Drehzahlen zuverlässig dichtende und dabei auch noch verschleißfeste Drehdurchführungen herzustellen ist aufwendig und teuer.
-
DE 10 2005 003 651 A1 offenbart ein Lager-Nabe-Aggregat, das die Einleitung von Druckluft in den Luftreifen eines nicht angetriebenen Rades eines Motorfahrzeugs ermöglicht. Dabei weist die Nabe eine axiale Durchgangsbohrung auf, durch die Druckluft in einen mittig angeordneten Hohlraum geleitet werden kann, der über einen Kanal mit dem Inneren eines Reifens in Verbindung steht. Im Kanal kann ein Rückschlagventil angeordnet werden. Damit keine Druckluft aus dem Hohlraum entweichen kann, ist eine zusätzliche Dichtung zwischen dem feststehenden Teil der Nabe und dem rotierenden Teil angeordnet.
-
Aus
JP 2000255228 A ist eine Vorrichtung zum Einstellen eines Reifendrucks bekannt, wobei Druckluft über eine Druckleitung durch eine Öffnung in ein Radlager eingeleitet und durch eine Öffnung wieder herausgeführt wird. Dabei ist neben der Dichtung, die das Lager nach außen abgrenzt und abdichtet, noch eine weitere Dichtung vorgesehen, die offensichtlich verhindern soll, dass Schmiermittel in die Luftkanäle gelangen kann. Die Druckluft wird durch Kanäle weiter in einen offenen Raum geführt, und gelangt von dort durch einen Felgendeckel und Kanäle in das Innere eines Reifens. Im Felgendeckel ist eine Ventileinheit angeordnet, die bei Anliegen eines Überdrucks in der Druckleitung öffnet, so dass Luft durch die Kanäle in das Innere des Reifens gelangen kann. Um Luft aus dem Reifen ablassen zu können, muss in der Leitung ein Unterdruck erzeugt werden. Dadurch werden die Kanäle über die Ventileinheit mit einem Ausgang verbunden, so dass Druckmittel aus dem Reifen durch den Ausgang ins Freie strömen kann. Die Ventileinheit benötigt zum Ausführen der drei Funktionen Absperren, Füllen und Entleeren entsprechend Druckpegel in drei verschiedenen Höhen.
-
Aus
DE 36 19 603 A1 ist eine Einrichtung zur Druckeinstellung in einem Fahrzeugreifen bekannt, wobei Druckluft von einer Druckluftquelle durch einen Luftkanal, der in einer beweglichen Kolbenstange angeordnet ist, in einen Hohlraum zwischen einem felgenfesten Bauteil und der Lageranordnung eingebracht werden kann. Im felgenfesten Bauteil ist ein Ventil angeordnet, durch das die Druckluft aus dem Hohlraum über eine Leitung ins Innere eines Reifens gelangen kann. Zum Füllen eines Reifens wird der Druckkanal mit Druck beaufschlagt, wobei sich dadurch die Kolbenstange in Richtung des Ventils bewegt und dieses dadurch öffnet, so dass die Druckluft aus dem Luftkanal schließlich ins Innere des Reifens gelangen kann. Am ventilseitigen Ende der Kolbenstange ist eine Dichtung vorgesehen, die die Verbindung zwischen der Kolbenstange und dem felgenfesten Bauteil während des Füllvorgangs abdichtet.
-
Aus
EP 0 265 296 B1 ist eine Drehdurchführung zum Einleiten von Druckluft von einer in einem Fahrzeug ortsfest angeordneten Quelle in das Innere eines Reifens bekannt, wobei die Druckluft zunächst in eine ortsfeste Druckleitung eingeleitet wird und von dort in einen Zwischendurchgang gelangt, der mit einer Felge drehfest verbunden ist. Zwischen Zwischendurchgang und der Druckleitung sind Dichtungselemente vorgesehen, die ein Entweichen der Druckluft verhindern sollen. Im Inneren der Felge ist ein Rückschlagventil angeordnet, das den Zwischendurchgang mit einem Kanal verbindet, der ins Innere des Reifens führt.
-
Aus
DE 32 47 371 A1 ist eine Anlage zur Änderung des Reifendrucks in Kraftfahrzeugen bekannt, wobei Druckluft von einer Druckluftquelle zu einem Schaltventil geführt wird und von dort über eine Drehdurchführung, ein Steuerventil und ein Rückschlagventil in das Innere eines Reifens gelangt. Auf die Ausbildung der Drehdurchführung wird dabei nicht näher eingegangen. Das Steuerventil wird mit Hilfe des anliegenden Luftdrucks gesteuert, der durch das Schaltventil und ein Absperrventil beeinflusst werden kann. Durch Druckbeaufschlagung des Steuerventils öffnet das Ventil, so dass ein Druckausgleich zum Reifen stattfinden kann. Wird das Steuerventil druckentlastet, schließt es, so dass aus dem Reifeninneren keine Luft entweicht. Auch hier werden Druckpegel in mindestens drei verschiedenen Höhen benötigt, damit die drei Funktionen Absperren, Füllen und Entleeren ausgeführt werden können.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach aufgebaute und zuverlässige Reifenfüllvorrichtung bereitzustellen.
-
Diese Aufgabe wird durch eine Reifenfüllvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
-
Die Radlager eines Fahrzeuges werden durch Dichtringe vor Umwelteinflüssen geschützt. Diese Dichtungen halten auch Schmiermittel in den Lagern fest. Es hat sich gezeigt, daß das Dichtvermögen dieser ohnehin vorhandenen Dichtringe völlig ausreichend sein kann, um als Dichtung für die Drehdurchführung des Füllmediums sowohl im Stand als auch bei hohen Drehzahlen zu dienen. Bei Ausführungen mit rotierenden Achsen werden die gesamten Lagergehäuse als Drehdurchführung für die Zuleitung des Füllmediums eingesetzt. Zum Füllen der Reifen wird der Lagerraum unter Druck gesetzt. Dieser ist in der Regel mit Fett gefüllt. Bei nicht rotierenden Achsen erfolgt die fahrzeugseitige Abdichtung durch eine Radlagerdichtung. Auf zusätzliche Drehverbindungen kann völlig verzichtet werden, wodurch sich der Aufbau der Reifenfüllvorrichtung stark vereinfacht. Dadurch ergibt sich eine höhere Zuverlässigkeit bei geringeren Herstellungskosten. Über das druckgesteuerte Ventil, das zwischen einer Sperrstellung und einer Durchlassstellung bewegbar ist und dabei als druckgesteuertes Flip-Flop ausgebildet ist, wird die Verbindung zum Reifeninneren hergestellt. Das Ventil schaltet beim Übergang von ”drucklos” zu ”Druck vorhanden” um und verbleibt in dieser Stellung, bis der nächste Übergang von ”drucklos” zu ”Druck vorhanden” erfolgt. Das Ventil lässt sich damit über die Versorgungsleitung steuern.
-
Vorteilhafterweise weist ein feststehender Lagerzapfen oder eine rotierende Achse einen axialen Hohlraum auf, der als Leitung für das Füllmedium ausgebildet ist. Über einen solchen Hohlraum kann eine zuverlässige Verbindung zur Felgennabe hergestellt werden, wobei auf zusätzliche Elemente, wie z. B. Verbindungsschläuche, verzichtet werden kann. Dadurch wird der Aufbau der Reifenfüllvorrichtung weiter vereinfacht.
-
Dabei ist besonders bevorzugt, daß der axiale Hohlraum bei feststehenden Lagerzapfen mit einer flexiblen Versorgungsleitung und bei rotierenden Achsen über eine radiale Bohrung mit einem Lagerraum verbunden ist. Eine flexible Versorgungsleitung gleicht in einfacher Weise die Weglängenunterschiede aus, die durch die Federbewegungen der Radträger hervorgerufen werden. Die nicht angetriebene Achse führt in der Regel keine Rotationsbewegung aus, so daß der Anschluß der Versorgungsleitung an den axialen Hohlraum in der Achse auf einfache Art und Weise erfolgen kann. Bei der rotierenden Achse erfolgt die Verbindung des axialen Hohlraums mit dem Lagerraum über eine radiale Bohrung. Damit ist die Felgennabe auf einfache Weise mit dem Inneren des Lagerraums verbunden. Dabei kann auf zusätzliche Elemente verzichtet werden, wodurch mögliche Störstellen vermieden werden und die Zuverlässigkeit erhöht wird.
-
Vorteilhafterweise ist der Lagerraum der rotierenden Achse mit der flexiblen Versorgungsleitung verbunden. Auch hierbei wird durch die Flexibilität der Versorgungsleitung die Federbewegung ausgeglichen. Die Versorgungsleitung wird am stationären Lagergehäuse angeschlossen, wobei ohne großen Aufwand eine zuverlässige, ausreichend dichte Verbindung gewährleistet ist.
-
Bevorzugterweise weist die Reifenfüllvorrichtung einen Felgendeckel auf, der als Dichtelement ausgebildet ist. Dadurch kann die Zufuhr des Füllmediums durch die Felgennabe erfolgen. Die Abdichtung nach innen erfolgt durch die Lagerdichtung, die Abdichtung nach außen durch den festsitzenden Felgendeckel. Die Anzahl der verwendeten Elemente wird dabei gering gehalten. Zusätzliche Leitungen, die den axialen Hohlraum mit der Zuführung zum Reifeninneren verbinden, sind nicht notwendig. Die Felge kann in herkömmlicher Weise und in beliebiger Stellung mit dem Radträger verschraubt werden.
-
Vorteilhafterweise weist die Reifenfüllvorrichtung eine Dichtung auf, die zwischen Felge und Radträger angeordnet ist. Damit wird die Auflagefläche zwischen Felge und Radträger zuverlässig abgedichtet und Druckverluste aus der Felgennabe verhindert.
-
Besonders vorteilhaft ist dabei, daß die Felge eine hohl gehaltene Speiche aufweist. Die Zuleitung, durch die das Füllmedium in das Reifeninnere gelangt, erfolgt dann durch diese hohl gehaltene Speiche. Damit wird eine einfache, störunanfällige Verbindung bereitgestellt.
-
Bevorzugterweise ist ein Ventil in einer Zuleitung zum Reifeninneren angeordnet. Durch dieses Ventil erfolgt eine quasi statische Abdichtung der Reifen. Dadurch wird eine gute Dichtigkeit gewährleistet. Bei dieser Ausführungsform ist es auch nicht notwendig, die Lagerdichtung ständig mit Druck zu beaufschlagen. Vielmehr ist es völlig ausreichend, die Lagerdichtung nur während des Füllvorganges und eventuell beim Entleeren unter Druck zu setzen. Der Verschleiß der Lagerdichtungen wird dadurch verringert. Eventuelle leichte Druckverluste durch die Radlagerdichtungen sind dann ebenfalls vernachlässigbar.
-
Dabei ist besonders vorteilhaft, daß das Ventil als Rückschlagventil ausgebildet ist. Ein solches Ventil braucht keine zusätzlichen Steuerleitungen, sondern wird einfach vom anliegenden Druck aufgesteuert. Sinkt der Druck in der Versorgungsleitung unter das Druckniveau im Reifeninneren, bewegt sich das Rückschlagventil automatisch in Sperrstellung. Das Rückschlagventil läßt damit nur das Füllen der Reifen zu. Ein ungewollter Druckverlust wird also zuverlässig verhindert.
-
Vorteilhafterweise weist die Reifenfüllvorrichtung eine Einrichtung zum Entleeren der Reifen auf. Zur Anpassung an unterschiedliche Situationen ist es günstig, wenn der Reifendruck verringert werden kann, beispielsweise beim Einsatz des Fahrzeuges abseits befestigter Straßen.
-
Dabei ist besonders vorteilhaft, daß die Reifenfüllvorrichtung für das Entleeren eine Fernsteuereinrichtung aufweist. Die Ventilsteuerung und der Ventilantrieb können dann außerhalb der Felge angeordnet sein.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform ist innerhalb des axialen Hohlraums eine Schubstange angeordnet, die mit einem Ventil zum Entleeren des Reifens in Wirkverbindung steht, wobei die Betätigung des Ventils über einen pneumatischen Antrieb oder einen elektrischen Antrieb oder einen elektromagnetischen Antrieb oder einen hydraulischen Antrieb erfolgt. Das Ventil kann dabei beispielsweise als handelsübliches Autoreifenventil ausgebildet sein. Die Übertragung der Antriebsbewegung des Antriebes zum Öffnen des Ventils erfolgt über die Schubstange.
-
Dabei ist besonders vorteilhaft, daß das Ventil mit einem Felgendeckel verbunden ist, wobei über entsprechende Kanäle eine Verbindung zum Reifeninneren besteht und das Ventil auf der Rotationsachse der Felge angeordnet ist. Das Ventil darf dabei in den Lagerzapfen hineinragen. Die im axialen Hohlraum angeordnete Schubstange drückt zum Öffnen des Ventils auf den mittig im Ventil angeordneten Ventilstößel. Bei der nicht rotierenden Achse existiert dabei zwischen der Schubstange und dem rotierenden Ventilstößel eine Relativwinkelgeschwindigkeit. Durch die Anordnung des Ventils auf der Rotationsachse ist die Berührungsfläche nahezu punktförmig im Drehzentrum, wodurch praktisch keine Abnutzung und auch keine nennenswerte Erwärmung stattfindet.
-
Vorteilhafterweise ist der Lagerraum in zwei pneumatische Kammern unterteilt, wobei die erste Kammer mit der Versorgungsleitung und die zweite Kammer mit einer Steuerleitung verbunden ist, wobei durch den Druck in der zweiten Kammer der pneumatische Antrieb steuerbar ist. Um den Lagerraum in zwei pneumatische Kammern zu unterteilen, kann beispielsweise ein doppelt wirkender Dichtring verwendet werden. Über eine radiale Bohrung ist die zweite Kammer mit dem pneumatischen Antrieb verbunden, der innerhalb der rotierenden Achse angeordnet ist. Die zweite Kammer dient dann als Drehdurchführung für den Betriebsdruck des pneumatischen Antriebs.
-
Bevorzugterweise ist zum Entweichen des Füllmediums die gleiche Leitung vorgesehen, wie für die Zufuhr des Füllmediums. Dadurch wird die Anzahl nötiger Anschlüsse minimiert. Wird die Steuerleitung unter Druck gesetzt, wird dadurch der pneumatische Antrieb betätigt und die Schubstange drückt auf den Ventilstößel und öffnet damit das Ventil. Das Entweichen des Füllmediums erfolgt über die dann drucklose Versorgungsleitung. Auf diese Weise läßt sich sowohl das stehende als auch das rotierende Rad entleeren.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Reifenfüllvorrichtung nur eine Versorgungsleitung auf, die gleichzeitig als Zuleitung, Steuerleitung und Ableitung verwendbar ist. Durch die Verwendung nur einer einzigen Leitung wird der Aufbau der Reifenfüllvorrichtung weitestgehend vereinfacht. Besonders interessant wird sie dadurch auch für Nachrüstlösungen.
-
Vorteilhafterweise ist die Stellung des Ventils von der Druckbeaufschlagung der Felgennabe abhängig. Dieser Druck wird durch die Versorgungsleitung beeinflußt.
-
Vorzugsweise ist zwischen dem Ventil und dem Reifeninneren eine Drosselstelle angeordnet. Diese kann z. B. durch eine Engstelle gebildet sein. Durch die Drosselstelle wird sichergestellt, daß auch bei gut gefüllten Reifen und während des Entleerens nur ein geringer Druck auf der vom Reifeninneren abgewandten Seite der Drosselstelle herrscht. Damit ist ein zuverlässiges Schalten des Ventils gewährleistet.
-
Vorzugsweise ist parallel zur Drosselstelle ein Rückschlagventil angeordnet. Das Rückschlagventil wird dabei durch den Druck im Reifeninneren und einer Feder in Sperrichtung belastet. Dadurch kann das Füllmedium die Drosselstelle umgehen, wodurch der Füllvorgang beschleunigt wird. Beim Entleeren sperrt das Rückschlagventil, so daß das Füllmedium durch die Drosselstelle geleitet wird.
-
Bevorzugterweise ist das Rückschlagventil parallel zur Drosselstelle und zum Ventil angeordnet. Das Füllmedium kann dann unabhängig von der Schaltstellung des Ventils zugeführt werden. Dadurch ist ein schnelles Befüllen möglich.
-
Vorteilhafterweise ist ein Ausgang des Ventils über eine Leitung mit dem Freien verbunden. Dadurch kann auf die Drosselstelle verzichtet werden, wodurch der Entleervorgang beschleunigt wird. Der Steuereingang steht dabei im Kontakt mit dem Felgeninneren, so daß die Schaltstellung des Ventils weiterhin durch die Druckbeaufschlagung des Felgeninneren gesteuert wird. Das Befüllen erfolgt dann über das Rückschlagventil, welches parallel zum druckgesteuerten Ventil angeordnet ist.
-
Bevorzugterweise ist das Ventil in der Felge angeordnet. Dadurch ist der technische Aufwand der Reifenfüllvorrichtung hauptsächlich in der Felge enthalten. Wie bei den anderen Ausführungsformen auch, erfolgt der Anbau der Räder in gewohnter, einfacher Weise. Zu beachten ist lediglich die korrekte Montage des Nabendeckels.
-
Vorteilhafterweise ist das Ventil an der rotierenden Achse angeordnet, wobei die Verbindung zur Felge durch eine geeignete Schlauchverbindung hergestellt ist. Zu diesem Zweck kann die Achswelle in Längsrichtung komplett hohlgebohrt sein. Die Schlauchverbindung wird dann durch die hohle Welle gelegt, während der Steueranschluß des Pneumatikventils mit dem Hohlraum selbst verbunden wird, womit eine Verbindung zur Versorgungsleitung hergestellt ist. Ein dritter, noch freier Anschluß des Pneumatikventils wird entweder ebenfalls mit dem Hohlraum verbunden, oder aber er bleibt frei, dann wird das Füllmedium beim Ablassen aus dem Reifen direkt ins Freie geleitet. Auch ist das Ventil dann zuverlässig vor thermischer Belastung, etwa durch die Radbremsen, geschützt. Gleichzeitig werden die Radmassen gering gehalten. Die Anordnung des Ventils an anderen, mit dem Rad rotierenden Elementen, wie z. B. dem Antriebsstrang, ist natürlich ebenso möglich.
-
Bevorzugterweise ist in den Kanälen, über die das Füllmedium entweichen kann, ein Drucksicherungsventil eingebaut. Dadurch kann verhindert werden, daß der Reifen beim Entleeren oder bei einem Versagen des Ventils völlig drucklos wird. Das Drucksicherungsventil kann. dabei so gestaltet sein, daß der Mindestdruck einstellbar ist.
-
Bevorzugterweise ist die Reifenfüllvorrichtung mit einem Steuergerät eines Drucküberwachungssystem verbunden. Der Fahrer wird dadurch über Abweichungen vom Solldruck informiert und kann diesen wieder herstellen. Auch ist es dabei denkbar, den aktuellen Istdruck anzeigen zu lassen, so daß eine gezielte Anpassung des Drucks möglich ist.
-
Dabei ist besonders bevorzugt, daß durch das Steuergerät eine automatische Beeinflussung des Reifendrucks erfolgt. Dadurch wird z. B. die Fahrsicherheit erhöht, da gewährleistet wird, daß alle Reifen immer einen ausreichenden Reifendruck aufweisen.
-
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren beschrieben. Gleiche Teile sind dabei mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung einer Reifenfüllvorrichtung bei einer nicht rotierenden Achse,
-
2 eine schematische Darstellung der Reifenfüllvorrichtung bei einer anderen Lagerungsart, typisch für rotierende Achsen,
-
3 eine schematische Darstellung der Reifenfüllvorrichtung einer dritten Ausführungsform,
-
4 eine schematische Darstellung der Reifenfüllvorrichtung in einer vierten Ausführungsform,
-
4a eine schematische Darstellung der Reifenfüllvorrichtung nach 4, wobei das Füllmedium beim Entleeren direkt ins Freie geleitet wird,
-
5 eine schematische Darstellung der Reifenfüllvorrichtung in einer fünften Ausführungsform,
-
6 einen Druckverlauf während eines Füllvorganges bei der Reifenfüllvorrichtung nach 4 oder nach 4a,
-
7 einen Druckverlauf während eines Entleervorganges bei der Reifenfüllvorrichtung nach 4, 4a und 5,
-
8 einen Druckverlauf während eines Füllvorganges bei der Reifenfüllvorrichtung nach 5 oder nach 4, und
-
9 eine schematische Darstellung eines Drucküberwachungssystems in Verbindung mit einer Reifenfüllvorrichtung.
-
In 1 ist eine Reifenfüllvorrichtung in Verbindung mit einer nicht rotierenden Achse 1 dargestellt. Die dort gezeigte Radlagerung ist dabei typisch für nicht angetriebene Achsen. Eine Felge 2 ist in nicht näher dargestellter Weise mit einem Radträger 3 verbunden. Die Auflagefläche der Felge 2 am Radträger 3 ist mit einer Dichtung 4 versehen, um eine Felgennabe 5 fahrzeugseitig abzudichten und damit die Wirkung der Reifenfüllvorrichtung zu erhöhen. Der Radträger 3 ist über ein Radlagerpaar 6 mit der nicht rotierenden Achse 1 verbunden. Ein Lagerzapfen 7 ist mit einem axialen Hohlraum 8 versehen, der über eine Bohrung 9 mit einer Versorgungsleitung 10 verbunden ist. Durch die Versorgungsleitung 10 gelangt ein Füllmedium von einer nicht dargestellten Druckquelle in die Felgennabe 5. Diese ist durch eine Lagerdichtung 11 nach innen und durch einen Felgendeckel 12 nach außen hin abgedichtet. Aus der Felgennabe 5 gelangt das Füllmedium durch eine hohl gehaltene Speiche 13 ins Reifeninnere 14 eines nicht dargestellten Reifens. Innerhalb der hohl gehaltenen Speiche 13 ist ein Rückschlagventil 15 angeordnet, das ein Rückströmen des Füllmediums aus dem Reifeninneren 14 verhindert. Die Abdichtung des Reifeninneren erfolgt also durch dieses Rückschlagventil 15, die Felgennabe 5 wird nur während des Füllvorganges mit Druck beaufschlagt. Damit ist eine gute Abdichtung gewährleistet.
-
Zum Entleeren ist exakt auf der Rotationsachse der Felge 2 ein Ventil 16 am Felgendeckel 12 angeordnet und zwar derart, daß es in den axialen Hohlraum 8 hineinragt, ohne den Lagerzapfen 7 zu berühren. Über entsprechende Kanäle 17 ist das Ventil 16 mit seiner dem Felgendeckel 12 zugewandten Seite unter Umgehung des Rückschlagventils 15 mit dem Reifeninneren 14 verbunden. Innerhalb des axialen Hohlraums 8 ist eine Schubstange 18 angeordnet, die in Wirkverbindung mit einem Ventilstößel 19 des Ventils 16 steht. Die Schubstange 18 wird durch einen pneumatischen Antrieb 20 entgegen der Kraft einer Feder 21 bewegt. Die Versorgung des pneumatischen Antriebs 20 erfolgt über eine flexible Steuerleitung 22.
-
Zum Entleeren des Reifens wird der pneumatische Antrieb 20 derart betätigt, daß die Schubstange 18 auf den Ventilstößel 19 des Ventils 16 drückt und dieses dadurch öffnet. Das Füllmedium kann nun durch die Kanäle 17 und den Felgendeckel 12 das Rückschlagventil 15 umgehen und gelangt in den axialen Hohlraum 8. Von dort entweicht das Füllmedium über die radiale Bohrung 9 und die in diesem Moment drucklose Versorgungsleitung 10. Dabei ist es denkbar, das Füllmedium in einem nicht näher dargestellten Vorratstank zu speichern. Im einfachsten Fall wird es ins Freie geleitet.
-
Eine andere Art der Lagerung, wie sie häufig in Verbindung mit rotierenden Achsen vorgefunden wird, ist in 2 dargestellt. Eine rotierende Achse 23 ist über ein Achslagerpaar 24 mit einem schematisch dargestellten Fahrzeuggestell 25 verbunden. An der rotierenden Achse 23 wird der Radträger 3 formschlüssig befestigt. Das Achslagerpaar 24 ist durch zwei Dichtringe 26 und 26a abgegrenzt. Dazwischen ist ein Lagerraum 27 ausgebildet, der gewöhnlich mit Fett gefüllt ist. Der Lagerraum 27 ist über eine radiale Bohrung 28 mit einem axialen Hohlraum 8 innerhalb der rotierenden Achse 23 verbunden. Durch die Versorgungsleitung 10 wird das Füllmedium zum Füllen des Reifens in den Lagerraum 27 eingeleitet. Über die radiale Bohrung 28 und den axialen Hohlraum 8 gelangt das Füllmedium von dort in die Felgennabe 5 und weiter durch die hohl gehaltene Speiche 13 ins Felgeninnere 14. Ein Zurückströmen des Füllmediums aus dem Reifeninneren 14 wird durch das Rückschlagventil 15 verhindert. Die Versorgungsleitung 10 und damit der Lagerraum 27 und die Felgennabe 5 stehen nur während des Füllvorganges unter Druck. Nur in dieser relativ kurzen Zeit werden die Lagerdichtungen 26, 26a durch den Fülldruck belastet. Der zusätzliche Verschleiß der Lagerdichtungen 26, 26a ist durch die kurze Zeit, in der sie mit Druck belastet werden, sehr gering. Auch sind die Anforderungen an die Dichtigkeit der Lagerdichtungen 26, 26a nicht sehr hoch, da kleine Verluste durch einen Überschuß an Füllmedium ausgeglichen werden können und die eigentliche Abdichtung des Reifeninneren 14 durch das Rückschlagventil 15 erfolgt.
-
Die in 3 dargestellte Ausführungsform geht aus von der Ausführungsform in 2. Zusätzlich ist eine Möglichkeit zum Entleeren des Reifens dargestellt. Das Entleeren erfolgt dabei nach dem gleichen Prinzip wie bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel.
-
Der Lagerraum 27 ist durch eine doppelseitige Dichtung 29 in zwei pneumatische Kammern 30, 31 unterteilt. An der Kammer 30 ist die Versorgungsleitung 10, an der Kammer 31 die Steuerleitung 22 angeschlossen. Innerhalb des axialen Hohlraums 8 ist eine Schubstange 18 angeordnet, die durch einen ebenfalls innerhalb der rotierenden Achse 23 angeordneten pneumatischen Antrieb 20 entgegen der Kraft einer Feder 21 angetrieben werden kann. Über eine radiale Bohrung 32 wird der pneumatische Antrieb 20 mit der Lagerkammer 31 verbunden und kann so über die Steuerleitung 22 mit Druck beaufschlagt werden. Die Verbindung der Lagerkammer 30 mit der Felgennabe 5 erfolgt aus Symmetriegründen über zwei axiale Bohrungen 33, 34 und zwei radiale Bohrungen 35, 36. Ebenso ist denkbar, das Füllmedium anstatt durch die zwei axialen Bohrungen 33, 34 durch den axialen Hohlraum 8 in die Felgennabe 5 zu leiten.
-
Das Füllen des Reifens erfolgt in der bereits in der vorherigen Ausführungsform beschriebenen Weise. Zum Entleeren des Reifens wird der pneumatische Antrieb 20 betätigt, wodurch über die Schubstange 18 der Ventilstößel 19 des auf der Rotationsachse angeordneten Ventils 16 betätigt wird, so daß das Ventil 16 öffnet. Da sich die Schubstange 18 innerhalb der rotierenden Achse 23 befindet und sich mit dieser mit bewegt, existiert keine Relativbewegung zwischen dem Ventilstößel 19 und der Schubstange 18. Deshalb ist es bei der rotierenden Achse nicht notwendig, das Ventil 16 exakt auf der Rotationsachse anzuordnen. Allerdings ist es aus logistischen Gründen durchaus erwünscht, den gleichen Ventildeckel zu verwenden wie bei den nicht rotierenden Achsen. Solange die Steuerleitung 22 mit Druck beaufschlagt ist, ist das Ventil 16 geöffnet und das Füllmedium strömt aus dem Reifeninneren 14 durch die Kanäle 17 und den Felgendeckel 12 in die Felgennabe 5 und von dort durch die axialen Bohrungen 33, 34 und die radialen Bohrungen 35, 36 in die Lagerkammer 30. Über die Versorgungsleitung 10 wird das Füllmedium von dort entweder ins Freie oder in einen nicht näher dargestellten Vorratstank geleitet.
-
In 4 ist eine weitere Lösung zum Entleeren des Reifens dargestellt. Ausgangspunkt ist dabei die in 2 gezeigte Ausführungsform. Zusätzlich ist innerhalb der Felge 2 im Kanal 17 zwischen Felgennabe 5 und Reifeninneren 14 ein Ventil 37 mit zwei Stellungen und in Reihe dazu ein Drucksicherungsventil 38 angeordnet. Das Ventil 37 ist als Pneumatikventil ausgebildet und arbeitet als druckgesteuertes Flip-Flop. Das Füllmedium entweicht während des Entleervorganges über die Versorgungsleitung 10 und gelangt so gegebenenfalls in einen nicht näher dargestellten Vorratstank. Die Versorgungsleitung 10 ist dabei gleichzeitig als Zuleitung, Steuerleitung und Ableitung ausgebildet.
-
In der ersten Stellung des Ventils 37 ist der Kanal 17 gesperrt, so daß ein Entweichen des Füllmediums aus dem Reifeninneren 14 verhindert wird. In der zweiten Stellung wird das Ventil 37 geöffnet, so daß das Füllmedium aus dem Reifen in bereits geschilderter Weise entweichen kann. Das Ventil 37 wird über den Druck in der Versorgungsleitung 10 bzw. in der Felgennabe 5 gesteuert. Beim Übergang von ”drucklos” zu ”Druck vorhanden” schaltet das Ventil 37 in eine neue Stellung, die es bis zum nächsten Übergang von ”drucklos” zu ”Druck vorhanden” beibehält. Das Drucksicherungsventil 38 sorgt dafür, daß der Reifendruck nicht unter einen Minimaldruck abfällt. Gleichzeitig dient es als Drosselstelle. Ist der Druck im Reifeninneren 14 unter einem vorgegebenen Wert, schließt das Drucksicherungsventil 38 und verhindert so das weitere Entweichen des Füllmediums. Damit wird auch bei Funktionsstörung des Ventils 37 oder bei Fehlbedienung durch einen Benutzer ein minimaler Reifenfülldruck gewährleistet. Beispielsweise über die Vorspannung einer Feder 39 läßt sich der Minimaldruck einstellen.
-
Die in 4a dargestellte Ausführungsform ist nahezu identisch mit 4. Der Unterschied besteht darin, daß das Füllmedium beim Entleeren direkt ins Freie geleitet wird. Dafür ist eine Öffnung im Felgendeckel 12 vorgesehen, die über eine Verbindungsleitung mit dem Kanal 17 verbunden ist. Wird dabei auf eine Drosselstelle 40 oder auf das Drucksicherungsventil 38 verzichtet, kann der Reifen besonders schnell entleert werden.
-
In 5 ist eine weiter vereinfachte Ausführungsform der Reifenfüllvorrichtung dargestellt. Die Zufuhr des Füllmediums erfolgt dabei auch durch das Ventil 37. Dadurch ist eine einzige Verbindung zwischen dem Reifeninneren 14 und der Felgennabe 5 ausreichend. Auf ein zusätzliches Rückschlagventil kann dabei verzichtet werden, da dessen Aufgabe vom Ventil 37 übernommen wird. Anstatt eines Drucksicherungsventils 38 ist eine Drosselstelle 40 vorgesehen. Durch die Drosselstelle 40 wird sichergestellt, daß auch bei gut gefüllten Reifen und während des Entleerens in der Felgennabe 5 ein Druckabfall erzeugt werden kann, wie er für zuverlässiges Schalten des Ventils 37 notwendig ist.
-
Ein Druckverlauf zum Füllen des Reifens bei der Ausführungsform nach 4a ist in 6 dargestellt. Ausgangsstellung des Ventils 37 ist die Sperrstellung. Soll der Reifen gefüllt werden, wird ein kurzer Druckimpuls auf die Versorgungsleitung 10 gegeben. Das führt dazu, daß das Ventil 37 schaltet und damit das Entweichen des Füllmediums aus dem Reifen zuläßt. Da dies unerwünscht ist, wird durch einen direkt auf den ersten, kurzen Druckimpuls folgenden langen Füllimpuls das Ventil 37 wieder geschlossen und das Füllmedium gelangt durch das Rückschlagventil 15 in das Reifeninnere 14.
-
Ein Druckverlauf, um einen Entleervorgang sowohl bei 4, 4a als auch bei 5 einzuleiten und wieder zu stoppen, ist in 7 dargestellt. Ausgangsstellung des Ventils 37 ist wieder die Sperrstellung. Durch einen kurzen Druckimpuls wird das Ventil 37 geöffnet, der Reifen beginnt sich zu entleeren. Durch einen zweiten Druckimpuls wird das Ventil 37 wieder in die Sperrstellung geschaltet, so daß der Entleervorgang gestoppt wird.
-
Der in 8 dargestellte Druckverlauf zum Füllen des Reifens bei der Ausführungsform nach 5 ist dadurch gekennzeichnet, daß zuerst ein langer Druckimpuls auf die Versorgungsleitung 10 gegeben wird. Gleich zu Beginn des Druckimpulses schaltet das Ventil 37 auf. Ein Entweichen des Füllmediums aus dem Reifen wird verhindert, da der Druck in der Versorgungsleitung höher ist als im Reifeninneren. Es gelangt also zusätzliches Füllmedium durch das Ventil 37 ins Reifeninnere, so daß der Reifendruck steigt. Durch einen zweiten kurzen Druckimpuls wird das Ventil 37 wieder geschlossen.
-
Bei der Ausführungsform nach 4 kann sowohl mit einem Druckverlauf nach 6 als auch mit einem Druckverlauf nach 8 gefüllt werden. Wichtig ist nur, daß zwei Druckimpulse folgen, damit das Ventil 37 wieder in die Sperrstellung zurückschaltet.
-
In 9 ist schematisch ein Drucküberwachungssystem in Verbindung mit einer Reifenfüllvorrichtung dargestellt. Der Reifenistdruck wird mit Hilfe eines Drucksensors 46 im Inneren des Reifens gemessen. Der Drucksensor 46 weist eine Sendeeinrichtung auf, die den Reifenistdruck an einen Empfänger 47 übermittelt. Der Benutzer kann sich den Reifenistdruck auf einer Anzeigeeinheit 48 anzeigen lassen. Gleichzeitig wird der Reifenistdruck an ein Steuergerät 50 übergeben. Im Steuergerät 50 wird der Reifenistdruck mit dem Reifensolldruck verglichen. Der Reifensolldruck kann über ein Eingabegerät 49 vom Benutzer vorgegeben werden. Dabei ist sowohl eine achsweise Eingabe als auch eine individuelle Eingabe für jeden Reifen denkbar. In einer vereinfachten Ausführung kann das Steuergerät 50 auch fest hinterlegte Werte aufweisen. Das Steuergerät 50 steuert in Abhängigkeit vom Soll/Istwert-Vergleich ein 3/2-Wege-Magnetventil 45. Durch das 3/2-Wege-Magnetventil 45 wird die Versorgungsleitung 10 mit der Druckquelle für das Füllmedium verbunden. Das entspannte Füllmedium befindet sich in einem Vorratsbehälter 41, auf den verzichtet werden kann, wenn als Füllmedium Luft verwendet wird. In diesem Falle wird die Luft aus dem Reifeninneren 14 einfach ins Freie gelassen. Zum Füllen wird Luft einfach aus dem Freien angesaugt. Dies ist gestrichelt dargestellt. Mit Hilfe eines Verdichters 42 wird das Füllmedium verdichtet und in einem Druckbehälter 43 gespeichert. Über einen Druckminderer 44 gelangt das Füllmedium aus dem Druckbehälter 43 zum 3/2-Wege-Magnetventil 45. Wird das 3/2-Wege-Magnetventil 45 durch das Steuergerät 50 geöffnet, strömt das Füllmedium durch die Versorgungsleitung 10 ins Reifeninnere 14. Ist die Reifenfüllvorrichtung mit einem Ventil 37 versehen, das als druckgesteuertes Flip-Flop ausgebildet ist, sorgt das Steuergerät 50 durch entsprechende Ansteuerung des 3/2-Wege-Magnetventils für die in den 6 bis 8 dargestellten Druckverläufe zum Füllen bzw. Entleeren.
