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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Druckregelungsvorrichtung für den Reifendruck
bei einem luftgefüllten
Reifen eines Fahrzeugs und einen solchen Reifen.
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Der
Reifenluftdruck oder Reifendruck ist ein wesentlicher Faktor für die Sicherheit
des Fahrverhaltens eines Fahrzeugs, wie eines Pkw, und darüber hinaus
auch für
den Fahrkomfort von Bedeutung. Die regelmäßige Kontrolle des Reifendrucks
ist somit unerlässlich,
jedoch wird ein Reifendruckverlust in der Praxis meist erst sehr
spät wahrgenommen.
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Aus
dem Stand der Technik sind Vorrichtungen und Verfahren zur Reifendruckkontrolle
bekannt, die nach unterschiedlichen Prinzipien arbeiten und einem
Fahrzeugführer
den aktuellen Reifendruck signalisieren.
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Weiterhin
ist bekannt, den schleichenden Druckverlust im Reifen durch Zuführen spezieller gasförmige Medien
(neben der regelmäßig im Reifen vorhandenen
Luft) zu verhindern beziehungsweise zu verzögern.
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Aus
der
DE 103 60 730
A1 ist ein System zur Regelung einer Befüllung eines
Reifens bekannt, bei dem eine Ventileinrich tung mit einem elektrisch
betätigten
Kompressor zusammenwirkt, durch den der Reifen in Abhängigkeit
von Druckluftdaten, die durch einen Drucksensor bestimmt werden,
nach Maßgabe eines
Steuergeräts
hinsichtlich des Reifendruck reguliert wird. Hierbei ist insbesondere
die relativ aufwändige
und damit kostenintensive Ausgestaltung des Systems als nachteilig
anzusehen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Druckregelungsvorrichtung
der eingangs genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, dass die
Regelung des Reifendrucks in möglichst
einfacher und kostengünstiger
Weise ermöglicht
ist.
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Die
Aufgabe wird einerseits gelöst
durch eine Druckregelungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1.
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Erfindungsgemäß ist eine
Druckregelungsvorrichtung für
den Reifendruck bei einem luftgefüllten Reifen eines Fahrzeugs
dadurch gekennzeichnet, dass in den Reifen ein flexibler Luftkanal
integriert ist, der sich im Wesentlichen entlang eines Umfangs des
Reifens erstreckt und der einen mit der Umgebung kommunizierenden
Einlass sowie einen mit einem Innenraum des Reifens kommunizierenden
Auslass aufweist.
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Andererseits
wird die Aufgabe gelöst
durch einen Reifen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5.
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Erfindungsgemäß zeichnet
sich ein Reifen für
ein Fahrzeug dadurch aus, dass er eine erfindungsgemäße Druckregelungsvorrichtung
aufweist.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen, deren
Wortlaut hiermit durch ausdrückliche
Bezugnahme in die Beschreibung aufgenommen wird, um unnötige Textwiederholungen
zu vermeiden.
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Die
vorliegende Erfindung ermöglicht
eine automatische Reifendruckregelung durch eine im Reifen befindliche
Druckregelungsvorrichtung. Diese arbeitet nach dem Prinzip einer
im Reifen integrierten Kreiselpumpe und fördert konstant beziehungsweise kontinuierlich
Druck in den Reifen. Erfindungsgemäß wird hierzu ein Schlauch
oder ein flexibler, das heißt verformbarer
Kanal in den Reifen integriert, der über seinen Einlass Luft an
der Außenwand
Reifens aus der Umgebung ansaugt und diese anschließend über seinen
Auslass in den Reifen pumpt. Dabei wird der Effekt genutzt, dass
der Reifen während
seiner Abrollbewegung an der Reifenaufstandsfläche, das heißt dort,
wo der Reifen die Fahrbahn berührt,
gepresst und verformt wird, was einen Durchgang der Luft im Kanal
verhindert. Das Prinzip ähnelt
somit denjenigen einer Schlauch-Kreiselpumpe.
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Damit
die innerhalb des Reifens befindliche Luft in keiner Stellung des
Reifens entweichen kann, sieht eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Druckregelungsvorrichtung
vor, dass die Länge
des Kanals derart bemessen ist, dass sich Einlass und Auslass des
Kanals im Vergleich zu einer entsprechenden Abmessung der Reifenaufstandsfläche in einem
geringeren Abstand voneinander befinden. Mit anderen Worten: Die
Reifenaufstandsfläche
ist länger
als der Abstand zwischen Kanal-Einlass und Kanal-Auslass. Alternativ
ist auch möglich,
dass sich der Kanal-Einlass und Kanal-Auslass überlappen, das heißt dass
die Länge
des Kanals den Außenumfangs
des Reifens übersteigt.
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Mittels
eines vorzugsweise einstell- beziehungsweise steuerbaren Überdruckventils,
das öffnet,
wenn der Reifeninnendruck aufgrund der Pumpwirkung des Kanals einen
vorbestimmten Wert übersteigt,
lässt sich
der Reifendruck regulieren und konstant halten.
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Im
Zuge einer entsprechenden Weiterbildung der vorliegenden Erfindung
kann der Luftdruck im Reifen demnach durch Vorsehen eines (entsprechend
dimensionierten) Überdruckventils
quasi beliebig angepasst werden. Auf diese Weise ergibt sich im Betrieb
automatisch immer der richtige definierte Reifenluftdruck, der außerdem an
unterschiedliche Beladungszustände
des Fahrzeugs angepasst werden kann. Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit nicht
lediglich eine Reifendruckkontrolle, sondern löst das Problem des optimalen
Reifenluftdrucks direkt.
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Durch
die Integration einer Kreiselpumpe in den Reifen ergibt sich zudem
keine optische Beeinträchtigung
des Fahrzeugs, wie dies bei einer äußeren Luftspeisung der Fall
ist. Des Weiteren sind keine aufwändigen Zusatzgeräte, wie
ein Kompressor, ein Drucksensor oder dergleichen, erforderlich.
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Darüber hinaus
ist bei Verwendung der vorliegenden Erfindung auch ohne zusätzliches
Druckmesswerten eine genaue Einstellung des Luftdrucks möglich, was
zum Beispiel in Ländern
von Vorteil ist, in denen an Tankstellen nur selten Druckmessgeräte vorhanden
sind (z.B. USA).
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Weitere
Vorteile und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung ergeben sich
aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der
Zeichnung. Aus den einzelnen Ausführungsbeispielen zu entnehmende
Merkmale können einzeln
oder in Kombination bei Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung
verwirklicht sein. Es zeigt:
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1 eine
Darstellung eines Reifens mit einer erfindungsgemäßen Druckregelungsvorrichtung in
einem ersten Betriebszustand;
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2 eine
Darstellung des Reifens des Reifens aus 1 mit einer
erfindungsgemäßen Druckregelungsvorrichtung
in einem zweiten Betriebszustand; und
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3 eine
weitere Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Druckregelungsvorrichtung;
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1 zeigt
schematisch einen Reifen 1 für ein nicht dargestelltes Fahrzeug
mit einer erfindungsgemäßen Druckregelungsvorrichtung
in einem Radialschnitt. Die Druckregelungsvorrichtung weist einen flexiblen
Kanal oder Schlauch 2 auf, der im Innern des Reifens 1 entlang
einer Außenumfangsfläche 3 (Lauffläche) des
Reifens 1 angeordnet ist. Der Kanal 2 weist einen
Einlass 4 und einen Auslass 5 auf. Der Einlass 4 steht
an der Außenumfangsfläche 3 des Reifens 1 mit
der Umgebung (Umgebungsdruck) 6 in Verbindung. Der Auslass 5 kommuniziert
mit dem Innenraum 7 des Reifens 1, der mit Luft
gefüllt
ist, die unter einem bestimmten Reifeninnendruck (oder kurz: Reifendruck)
steht. Der Reifen 1 ist auf einer Felge 8 angeordnet,
die außerdem
ein Ventil 9 aufweist, auf dessen Funktion weiter unten
noch genauer eingegangen wird.
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Der
Reifen 1 läuft
beziehungsweise rollt mit Drehrichtung D auf einer Fahrbahn 10 ab,
wobei der Reifen 1 insbesondere an der Stelle seines Kontakts mit
der Fahrbahn 10 verformt wird und eine Reifenaufstandsfläche 11 bildet.
Ein entlang des Reifenumfangs bestimmter Abstand d zwischen dem
Einlass 4 und dem Auslass 5 ist nach dem gezeigten
Ausführungsbeispiel
kleiner als eine entsprechende Erstreckung L der Aufstandsfläche 11.
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In
der 1 ist ein erster Betriebzustand der erfindungsgemäßen Druckregelungsvorrichtung schematisch
dargestellt: über
den Einlass 4 ist der gesamte Kanal 2 mit Luft
gefüllt.
Durch die Verformung des Reifens 1, welche für die Ausbildung
der Aufstandsfläche 10 verantwortlich
ist, wird der flexible Kanal 2 oberhalb des Auslasses 5 abgeklemmt,
so dass keine Luft aus den Reifeninnenraum 7 entweichen
kann. Ein zweiter Betriebzustand der erfindungsgemäßen Druckregelungsvorrichtung
ergibt sich bei weiterer (Dreh-)Bewegung des Reifens 1 in Richtung
des Pfeils D und ist in der nachfolgenden 2 dargestellt.
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2 zeigt
schematisch einen zweiten Betriebzustand des Reifens 1 aus 1.
Aufgrund der erfolgten Drehbewegung D des Reifens 1 ist
der flexible Kanal 2 nunmehr unterhalb seines Einlasses 4 abgeklemmt,
so dass keine Luft durch diesen in die Umgebung 6 entweichen
kann. Ein weiteres Abrollen des Reifens 1 in Richtung des
Pfeils D bewirkt auf diese Weise, dass kontinuierlich Luft aus dem
Kanal 2 über
den Auslass 5 in den Reifeninnenraum 7 gepumpt
wird. Die erfindungsgemäße Druckregelungsvorrichtung
funktioniert somit nach dem Prinzip einer Schlauchpumpe, bei der
durch Drehung eines Rotors jeweils ein Teil eines Schlauches abgeklemmt
und das in dem Schlauch befindlichen Medium (Luft oder Flüssigkeit)
in Richtung eines Schlauchausgangs geschoben wird. Durch die oben
beschriebene relative Abmessung von Aufstandsfläche 11 und dem Abstand
zwischen Kanal-Einlass 4 und Kanal-Auslass 5,
L > d, ist gewährleistet,
dass in keiner Stellung des Reifens 1 Luft aus dem Reifen 1 entweichen
kann.
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Alternativ
zu der Ausgestaltung gemäß den 1 und 2 ist
es auch möglich,
den Kanal 2 derart auszubilden, dass der Einlass 4 und
der Auslass 5 überlappen,
das heißt
der Kanal 2 ist länger
als ein vollständiger
Außenumfang
des Reifens 1.
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Durch
den vorstehend anhand der 1 und 2 beschriebenen
Mechanismus pumpt der Kanal 2 bei jeder Umdrehung des Reifens 1 Luft
in den Reifeninnenraum 7, wodurch dort ein Überdruck
entsteht. Um diesen beziehungsweise den Reifendruck zu regulieren,
ist das Ventil 9 als Überdruckventil
ausgebildet, welches beim Entstehen eines zu starken Überdrucks
in dem Reifeninnenraum 7 öffnet und so den Reifendruck
reguliert beziehungsweise konstant hält. Dies ist in der nachfolgenden 3 nochmals genauer
dargestellt.
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3 zeigt
den Reifen 1 der 1 und 2 in
einer teilweisen Querschnittansicht. Wie aus 3 ersichtlich,
ist der flexible Kanal 2 mittig unterhalb der Lauffläche des
Reifens 1 entlang dessen Umfang angeordnet. Wie die insbesondere
aus der vergrößerten Darstellung
im rechten Teil von 3 ergibt, sorgt das (Überdruck-)Ventil 9 für einen
Druckausgleich zwischen dem Reifeninnenraum 7 und der Umgebung 6,
wenn der Reifeninnendruck aufgrund der Pumpwirkung des Kanals 2 zu
stark ansteigt. Wie der Darstellung in 3 weiterhin
zu entnehmen ist, kann das Ventil 9 über eine Steuerleitung 12 mit
einer (nicht gezeigten) Steuereinheit verbunden sein, so dass eine
automatische, insbesondere von außen zugängliche Einstellmöglichkeit
des Ventil 9 gegeben ist, durch die der Reifeninnendruck
automatisch angepasst werden kann, beispielsweise an einen Beladungszustand
des Fahrzeugs.