DE102008062066A1

DE102008062066A1 - Reifendruchregelsystem und Verfahren zur Reifendruckregelung

Info

Publication number: DE102008062066A1
Application number: DE102008062066A
Authority: DE
Inventors: Michael Herges; Martin Mederer; Markus Stöhr
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 2008-12-12
Filing date: 2008-12-12
Publication date: 2010-06-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Reifendruckregelsystem (1) und ein Reifendruckregelverfahren für Fahrzeuge mit pneumatischen Reifen (2). Dazu weist das Reifendruckregelsystem (1) einen Reifendrucksensor und ein Reifenventil (7) auf. Ferner weist das Reifendruckregelsystem (1) einen Druckverteiler (5) mit Schaltventilen (6, 8, 9) auf. Ein Steuer- und Regelgerät (10) steht mit einer Mitteldruckzuleitung (11) in Wirkverbindung. Das Reifendruckregelsystem (1) ist für einen mehrachsigen Lastkraftfahrzeughänger vorgesehen und weist pro Achse (3, 4) ein zentrales Reifendrucksteuerventil (26) auf. Der Druckverteiler (5) führt dabei in Zusammenwirken mit dem zentralen Reifendrucksteuerventil (26) einen abzulassenden Reifendruck der Bereifung dem Energiemanagement des Fahrzeugs zu.

Description

Die Erfindung betrifft ein Reifendruckregelsystem und ein Reifendruckregelverfahren insbesondere für Fahrzeuge mit pneumatischen Reifen. Dazu weist das Reifendruckregelsystem mindestens einen Reifendrucksensor und mindestens ein Reifenventil auf. Ferner weist das Reifendruckregelsystem einen Druckverteiler mit Schaltventilen auf. Darüber hinaus steht ein Steuer- und Regelgerät mit einer Mitteldruckzuleitung in Wirkverbindung.
Aus der Druckschrift EP 1 236 588 ist ein Verfahren und ein System zur Reifendrucküberwachung für mit Antiblockierschutzsystemen ausgerüsteten Fahrzeugen mit Zwillingsreifen bekannt. Dieses Reifendrucküberwachungssystem weist neben den für das ABS notwendigen Antiblockiersensoren, die in jedem Reifen angeordnet sind, um rotationsabhängige Größen zu erfassen, zusätzlich ein Reifendruckmesssystem auf, das den absoluten Reifenfülldruck der Räder wenigstens einer Achse misst. Diese Messung bewirkt jedoch keine Reifendruckregelung, sondern löst lediglich ein Warnsignal aus, wenn der gemessene Reifenfülldruck einen vorgegebenen Solldruck unterschreitet. Mit einem derartigen Warnsignal wird der Führer des Fahrzeugs lediglich darauf aufmerksam gemacht, dass er an der nächstmöglichen Station halten muss, um stationär den Reifendruck dem Solldruck anzupassen. Das bekannte Verfahren und System hat den Nachteil, dass bei fahrendem Fahrzeug ein Nachregeln des Reifendrucks nicht möglich ist.
Ein Reifendruckregelsystem ist aus der Druckschrift DE 33 00 457 C2 bekannt. Bei diesem bekannten Druckregelsystem wird in Abhängigkeit von einem Drucksollwertgeber der Reifendruck eines Fahrzeugs über einen Absperrhahn, der mit den Reifen verbunden ist, erhöht, wenn der Drucksollwertgeber einen höheren Druck für die Reifen vorgibt. Über ein Druckablassventil wird überschüssiger Rei fendruck an die Umgebung abgelassen, wenn der Drucksollwertgeber einen Solldruck vorgibt, der geringer als der Druck in den Reifen ist.
Dabei richtet sich der Drucksollwertgeber sowohl nach dem Beladungszustand des Fahrzeugs, der mit einem Lastsensor erfasst wird, als auch nach der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, die über den Geschwindigkeitssensor erfasst wird, und nach der Reifentemperatur, die durch einen Temperatursensor erfasst wird. Die Sensorsignale werden einer elektronischen Steuervorrichtung zur Verfügung gestellt, mit der die Sensoren in Wirkverbindung stehen. Das Reifendruckregelsystem wird von einem eigenen Hochdruckkompressor versorgt, der einen entsprechenden Hochdruckvorratsbehälter und einen Zusatzvorratsbehälter belädt. Obgleich nicht explizit in der Patentschrift erwähnt oder beansprucht könnte ein derartiges Reifendruckregelsystem auch während der Fahrt den Reifendruck nachregeln.
Ein Nachteil der bekannten Reifendruckregeleinrichtung besteht darin, dass überschüssiger Reifendruck bei der Anpassung des Reifendruckes an einen vorgegebenen Drucksollwert nutzlos in die Umgebung abgegeben wird. Die in dem Reifen gespeicherte Energie geht somit bei dem bekannten Reifendruckregelsystem vollständig verloren.
Ein weiterer Nachteil ist, dass das bekannte Reifendruckregelsystem für Lastkraftwagen einen eigenen Kompressor zur Druckerzeugung für die Reifendruckregelung vorsieht, obgleich Lastkraftwagen für eine Mehrzahl von Steuerfunktionen wie Bremsbetätigung, Bremsverstärker, Lenkverstärker, Stoßdämpfer usw. bereits über Druckkompressoren zumindest im Mitteldruckbereich und über entsprechende Mitteldruckzuleitungen verfügen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Reifendruckregelsystem und ein Reifendruckregelverfahren zu schaffen, das überschüssigen Reifendruck für das Energiemanagement des Fahrzeugs zurückgewinnt. Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung, ein zuverlässiges Reifendruckregelverfahren anzugeben, das die Rückgewinnung überschüssiger Druckenergie aus dem Fahrzeugreifen sicherstellt. Au ßerdem ist es Aufgabe der Erfindung, die Anzahl der Komponenten für die Reifendruckregelung von Lastkraftfahrzeughängern auf ein Minimum zu reduzieren, ohne die Sicherheit der Fahrzeuge zu beeinträchtigen.
Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Erfindungsgemäß wird ein Reifendruckregelsystem und ein Reifendruckregelverfahren für Fahrzeuge mit pneumatischen Reifen geschaffen. Dazu weist das Reifendruckregelsystem einen Reifendrucksensor und ein Reifenventil auf. Ferner weist das Reifendruckregelsystem einen Druckverteiler mit Schaltventilen auf. Ein Steuer- und Regelgerät steht mit einer Mitteldruckzuleitung in Wirkverbindung. Das Reifendruckregelsystem ist für einen mehrachsigen Lastkraftfahrzeughänger vorgesehen und weist pro Achse ein zentrales Reifendrucksteuerventil auf. Der Druckverteiler führt dabei in Zusammenwirken mit dem zentralen Reifendrucksteuerventil einen abzulassenden Reifendruck der Bereifung dem Energiemanagement des Fahrzeugs zu.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Reifendruckregelsystems gegenüber dem Stand der Technik ist es, dass dieses Reifendruckregelsystem eine höhere Integrationsfähigkeit in bestehende Druckmanagement- und Steuersysteme aufweist, indem eine Mitteldruckzuleitung, die in dem Fahrzeug bereits vorhanden ist, ein erstes Druckniveau liefert, von dem aus eine Drucknachverstärkungspumpe den erforderlichen Hochdruck für die Reifen des Fahrzeugs liefert. Dabei wird vorausgesetzt, dass das Mitteldruckniveau ausreicht, um als Systemdruck des Fahrzeugs eine Bremsbetätigung, eine Bremsverstärkung, eine Lenkverstärkung, eine Stoßdämpferversorgung oder eine Luftfederversorgung eines Fahrzeugs sicherzustellen.
Dieser Systemdruck reicht jedoch nicht aus, um moderne Hochdruckreifen eines Fahrzeugs zu versorgen. Dazu sind Drucknachverstärkungspumpen in Form von Boostern erforderlich. Allerdings erlauben Sicherheitsstandards nicht, einen derar tigen Hochdruck von einem Zugfahrzeug über herkömmliche Luftdruckkupplungen an Lastkraftfahrzeughänger zu übertragen. Somit müssen auch an den Lastkraftfahrzeughänger, insbesondere wenn diese mehrachsig und mit Zwillingsbereifung versehen sind, entsprechende Drucknachverstärkungspumpen vorgesehen werden. Dabei ist es von Vorteil, die erlaubten ankuppelbaren Mitteldruckzuleitungen einer Zugmaschine zu nutzen.
Die Druckluft in derartigen Mitteldruckzuleitungen ist nämlich bereits aufbereitet, so dass für die Reifendruckversorgung des Lastkraftfahrzeughängers keine Luftfiltersysteme erforderlich sind, welche die dem Druckversorgungssystem zugeführte Umgebungsluft filtert, bevor sie durch einen Kompressor verdichtet wird. Auf eine derartige Luftfiltereinheit kann also bei dem erfindungsgemäßen Druckregelungssystem für Lastkraftfahrzeughänger verzichtet werden, da das erfindungsgemäße Reifendruckregelsystem auf im Zugfahrzeug vorhandene Mitteldruckzuleitungen zurückgreift. Dies ist kostengünstig, da lediglich ein Nachrüstsatz für das erfindungsgemäße Reifendruckregelsystem zur Versorgung der Hochdruckreifen des Lastkraftfahrzeughängers während der Fahrt erforderlich wird.
Ferner hat das erfindungsgemäße Reifendruckregelsystem den Vorteil, dass es die hochreine, trockene und hochverdichtete Luft der Reifen zurückgewinnt, indem bei überschüssigem Reifendruck dieser der Mitteldruckzuleitung zugeführt wird und damit dem Energiemanagement des Fahrzeugs nicht verloren geht. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Reifendruckregelsystems für Lastkraftfahrzeughänger besteht darin, dass es nicht wie im Stand der Technik für die Reifen Absperrhähne vorsieht, sondern vielmehr ständig offene Reifenventile, die mit einem zentralen Reifendrucksteuerventil zusammenwirken.
Ein derartiges zentrales Reifendrucksteuerventil kann über Druckflanken gesteuert werden und öffnet bei einem Druckimpuls in der Hochdruckzuleitung und schließt bei einem steilen Abfall der Druckflanke auf Umgebungsdruck, während es bei einer moderaten Abfallflanke über ein Drosselventil die Offenposition beibehält und den überschüssigen Reifendruck beim Ablassen des Druckes der Mitteldruckzuleitung zuführt.
Somit weist die vorliegende Erfindung mit dem Reifendrucksteuerventil ein Bauelement auf, das in dieser Ausführungsform und Funktion nicht aus dem oben zitierten Stand der Technik hervorgeht.
Der Vorteil dieses zentralen Reifendrucksteuerventils besteht darin, dass es nur eine Eingangsseite und eine Ausgangsseite aufweist. Die Ausgangsseite steht über eine mitrotierende Hochdruckleitung mit dem Hochdruckreifen in Verbindung, während über die Eingangsseite Steuerimpulse in Form von Druckflanken eine Offenposition, eine Halteposition und eine Schließposition des zentralen Reifendrucksteuerventils ermöglichen, die bei den aus dem Stand der Technik bekannten Absperrventilen nicht vorhanden sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Reifendruckregelsystem anstelle eines aus dem Stand der Technik bekannten Hochdruckkompressors lediglich eine Drucknachverstärkungspumpe auf, die in vorteilhafter Weise den im Energiemanagementsystem eines Fahrzeugs zur Verfügung stehenden Mitteldruck nutzt. Dieser Mitteldruck, der maximal über Druckluftkupplungen zwischen Fahrzeugen oder zwischen Zugmaschinen und Fahrzeuganhängern übertragen werden darf, wird lediglich zu einem höheren Reifendruckniveau transformiert.
Um den erzeugten Hochdruck zu speichern, kann das Reifendruckregelsystem zusätzlich zu den in einem Fahrzeug bereits vorhandenen Mitteldruckspeicherbehältern einen Hochdruckspeicherbehälter für den Lastkraftfahrzeughänger aufweisen, aus dessen Druckvolumen ein Druckverteiler gespeist werden kann, mit dem das zentrale Reifendrucksteuerventil mit Druckeinstiegsflanken und Druckabstiegsflanken versorgt wird.
Das zentrale Reifendrucksteuerventil nimmt vorzugsweise eine Offenstellung ein, wenn auf der Eingangsseite des Reifendrucksteuerventils eine Druckeinstiegsflanke eines Hochdruckimpulses von dem Druckverteiler angeboten wird. Bei einer gedrosselten Druckabstiegsflanke des Druckverteilers auf einen Mitteldruck der Mitteldruckzuleitung behält das Reifendrucksteuerventil die Offenstellung bei, so dass überschüssiger Reifendruck in die Mitteldruckzuleitung rückgeführt werden kann. Bei einer steilen Druckabstiegsflanke des Druckverteilers auf Umgebungsdruck nimmt das Reifendrucksteuerventil eine Schließstellung ein, aus der es nur durch einen Hochdruckimpuls mit Druckanstiegsflanke erneut in eine Offenstellung übergehen kann.
Ferner weist das Reifendruckregelsystem einen Druckverteiler mit drei Schaltventilen auf, die mit einem Steuer- und Regelgerät in Wirkverbindung stehen. Über eine pneumatische Kupplung ist das Reifendruckregelsystem mit einer Druckzuleitung verbunden. Die drei Schaltventile des Druckverteilers weisen mindestens vier Schaltstellungen auf. Bei einer ersten Schaltstellung ist der Reifendruck konstant und das zentrale Reifendrucksteuerventil geschlossen. Bei einer zweiten Schaltstellung ist das Reifendrucksteuerventil offen und der Reifendruck erhöht sich. Bei einer dritten Schaltstellung wird Druckluft aus dem Hochdruckreifen abgelassen und das zentrale Reifendrucksteuerventil bleibt offen. Bei einer vierten Schaltstellung geht das Reifendrucksteuerventil in eine Schließposition zurück.
Auf eine Luftfiltereinheit kann bei dem erfindungsgemäßen Reifendruckregelsystem für Lastkraftfahrzeughänger verzichtet werden, da das Reifendruckregelsystem auf eine im Zugfahrzeug vorhandene Druckluftleitung zurückgreift, was kostengünstiger ist, zumal lediglich ein Nachrüstsatz für das erfindungsgemäße Reifendruckregelsystem erforderlich wird, um den Reifendruck der Hochdruckreifen eines Lastkraftfahrzeughängers den jeweiligen Gegebenheiten anzupassen, wie der Beladung des Fahrzeugs, der Beschaffenheit des Fahrweges, der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und/oder den vorherrschenden Temperaturen, insbesondere den Reifentemperaturen in Bezug auf die Temperatur der Fahrstrecke.
Um einen Notlauf der Reifen unabhängig von dem Druck in der Druckzuleitung zu gewährleisten, kann das Reifendruckregelsystem einen zusätzlichen Druckbehälter zur Zwischenspeicherung des Reifendruckes aufweisen, damit das zentrale Reifendrucksteuerventil im Notfall für begrenzte Zeit mit Druckeinstiegsflanken und/oder Druckabstiegsflanken von dem zusätzlichen Druckbehälter versorgt werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können das zentrale Reifendrucksteuerventil und der zentrale Reifendrucksensor stationär in Bezug auf Drehdurchführungen zu den Hochdruckreifen angeordnet sein. Dabei kann jeder der Anhängerreifen mit einer Drehdurchführung ausgestattet sein, die von einer zentralen Druckleitung mit Luftdruck für die Anhängerreifen versorgt wird. In dieser Ausführungsform der Erfindung erfüllt der zentrale Reifendrucksensor eine zentrale Funktion und bildet den Mittelwert über die anliegende Zwillingsbereifung. Das hat den Vorteil, dass die Reifen alle gleichmäßig mit Luftdruck versorgt werden, eine Vielzahl von Komponenten eingespart werden können und das Reifendruckregelsystem zuverlässiger arbeiten kann.
In einer weiteren Ausführungsform eines derartigen Reifendruckregelsystems ist es möglich, den Hochdruckbehälter separat von dem Druckverteiler anzuordnen, was den Vorteil hat, dass die Druckluft nicht nur für die Reifendruckregulierung eingesetzt werden kann, sondern dass ebenfalls andere Verbraucher an den Druckbehälter angeschlossen werden können.
Dazu kann der Druckverteiler auf verschiedene Weise angesteuert werden, indem er vorgesteuerte Schaltventile aufweist, die pneumatisch betrieben werden. Andererseits ist es auch möglich, Schaltventile in dem Druckverteiler einzusetzen, die über Schaltimpulse elektromechanisch einstellbar sind. Dabei werden dem Druckverteiler entsprechende Schaltimpulse zugeführt. Sowohl in der pneumatischen als auch in der elektromechanischen Steuerung der Schaltventile des Druckverteilers kann sichergestellt werden, dass immer nur ein einziges von drei Schaltventilen, die erforderlich sind, um das Reifendrucksteuerventil anzusteuern, in einer Offenposition ist.
Um dieses zu gewährleisten, weist das Steuer- und Regelgerät eine CPU in Form einer zentralen Mikroprozessoreinheit auf, die den Druckverteiler steuert und mit dem Reifendrucksensor sowie mit Drucküberwachungssensoren der Druckzulei tung zusammenwirkt. Dadurch kann sichergestellt werden, dass immer ein optimaler Reifendruck in den Fahrzeugreifen ansteht, unabhängig davon, ob eine zentrale Steuerung stationär erfolgt oder die Reifendrucksteuerventile und/oder die Drucksensoren mitrotierend in den Rädern des Fahrzeugs angeordnet sind. Dabei kann das Steuer- und Regelgerät Bestandteil eines Fahrzeugführungsrechners, einer Luftfilterungssteuerung, eines bestehenden Luftaufbereitungsgerätes oder einer Lichtsteuerung des Fahrzeugs sein. Dieses erhöht die Integrationsfähigkeit des Reifendruckregelsystems gemäß der Erfindung in ein vorhandenes Fahrzeugsteuersystem. Auch ist es möglich, dass das Steuer- und Regelgerät für den Reifendruck Bestandteil eines Bremssteuergerätes des Fahrzeugs ist, wie es bekanntermaßen als ABS System in den meisten heute üblichen Fahrzeugen angeordnet ist.
Ein Verfahren zur Reifendruckregelung weist nachfolgende Verfahrensschritte auf. Zunächst wird der Reifendruck auch bei fahrendem Fahrzeug gemessen und mit einer Tabelle, die den optimalen Reifendruck in Abhängigkeit von der Straßenbeschaffenheit, der Fahrzeuggeschwindigkeit, dem Beladungszustand des Fahrzeugs und der Außentemperatur sowie der extrapolierten Reifen- und Fahrbahntemperatur vorsieht, verglichen. Je nach der Differenz zwischen Ist-Reifendruck und dem optimalen Sollreifendruck wird der Reifendruck anschließend erhöht oder vermindert bis eine Übereinstimmung zwischen Ist- und Sollreifendruck erreicht ist. Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass die gereinigte und getrocknete Druckluft des Fahrzeugs auch für die Reifendruckregelung während der Fahrt genutzt werden kann.
Bis zum Ausgleich zwischen Ist-Reifendruck und dem optimalen Reifendruck wird ein Reifendrucksteuerventil über einen Druckverteiler in eine Offenposition geschaltet und bei Erreichen des optimalen Reifendruckes wird das Reifendrucksteuerventil in seine Schließposition geschaltet. In der Offenposition des Reifendrucksteuerventils wird der Reifendruck entweder erhöht, indem ein Schaltventil eines Druckverteilers einen Reifen oder einen Reifensatz mit einer Druckzuleitung verbindet, oder vermindert, indem ein Schaltventil des Druckverteilers einen Reifen oder einen Reifensatz über ein Drosselventil mit der Umgebung verbindet.
Darüber hinaus wird das Reifendrucksteuerventil bei einer steilen Abfallflanke des Druckes am Einlass des Reifendrucksteuerventils auf Umgebungsdruck in seine Schließposition gebracht, indem ein kurzzeitiges Anlegen des Umgebungsdruckes an das Reifendrucksteuerventil erfolgt. Danach wird dieses Schaltventil, das die Verbindung zur Umgebungsluft herstellt, um eine derartige Schaltflanke zu erzeugen, wieder in eine Schließposition gebracht, um den Ausgangszustand des Druckverteilers zu erreichen.
Zur Messung des Ist-Reifendruckes kann ein zentraler stationärer Reifendrucksensor in einer zentralen Druckzuleitung für die Fahrzeugreifen installiert sein. Andererseits ist es auch möglich, zur Messung des Ist-Reifendruckes an jedem der Fahrzeugreifen einen mitrotierenden Reifendrucksensor zu installieren. Für das Verfahren von Bedeutung ist eine Reifendrucktabelle, die den optimalen Reifendruck in Abhängigkeit von der Straßenbeschaffenheit, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Außentemperatur und der extrapolierten Reifen- und Fahrbahntemperatur sowie in Abhängigkeit von der Beladung des Fahrzeugs vorsieht. Eine derartige komplexe Tabelle für den optimalen Reifendruck kann in einer zentralen Recheneinheit des Fahrzeugs gespeichert werden, wobei diese zentrale Recheneinheit des Fahrzeugs in einem eigenen Steuer- und Regelgerät für den Reifendruck oder in einem Führungsrechner für das gesamte Fahrzeug eingebaut sein kann.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
1 zeigt eine schematische Skizze eines Reifendruckregelsystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 zeigt eine schematische Teilansicht des Reifendruckregelsystems gemäß 1 mit einem zentralen Druckverteiler und Schaltventilen in Schließpositionen;
3 zeigt eine schematische Teilansicht des Reifendruckregelsystems gemäß 1 beim Erhöhen des Reifendruckes;
4 zeigt eine schematische Teilansicht des Reifendruckregelsystems gemäß 1 beim Vermindern des Reifendruckes;
5 zeigt eine schematische Teilansicht des Reifendruckregelsystems gemäß 1 beim Schließen des Reifendrucksteuerventils;
6 zeigt ein schematisches Diagramm unterschiedlicher Reifendruckregelphasen des Reifendruckregelsystems.
7 zeigt ein schematisches Diagramm von Druckflanken zur Steuerung des Reifendrucksteuerventils;
8 zeigt ein schematisches Diagramm von Druckflanken zur Steuerung des Reifendruckes;
9A bis 9C zeigen schematische Querschnitte durch Reifendrucksteuerventile;
9A zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Reifendrucksteuerventil, das über Druckflanken gesteuert werden kann und dazu eine bistabile Tellerfeder aufweist;
9B zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Reifendrucksteuerventil, bei dem die Bistabilität des Ventilkolbens durch einen Permanentmagneten erreicht wird;
9C zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein weiteres Reifendrucksteuerventil, bei dem die Bistabilität des Ventilkolbens durch zwei unterschiedliche Schraubenfedern erreicht wird.
1 zeigt eine schematische Skizze eines Reifendruckregelsystems 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung für einen zwei achsigen Lastkraftfahrzeug anhänger 17 mit Zwillingsbereifung. Von dem Lastkraftfahrzeuganhänger 17 sind lediglich die Zwillingsreifenachsen 3 und 4 gezeigt, die auf einer Fahrbahnoberseite 49 abrollen. Je nach Beschaffenheit der Fahrbahnoberseite 49 ist es von Vorteil, den Reifendruck der Zwillingsreifen 2 während der Fahrt zu vermindern oder zu erhöhen. So wird gegenüber einer asphaltierten Straße beim Wechsel auf eine Fahrbahnoberseite 49 mit weichen, sandigen oder schotterartigen Schichten der Reifendruck während der Fahrt vermindert und Luftdruck aus der Zwillingsbereifung abgelassen und dem Energiemanagement wieder zugeführt, was die nachfolgenden Figuren verdeutlichen.
Zur Verminderung oder Erhöhung des Reifendruckes ist jeder Zwillingsreifen mit einem Reifenventil 7, das lediglich eine Drosselöffnung darstellt, ausgestattet, so dass Druckluft in beiden Richtungen das Reifenventil 7 passieren kann. Eine mitrotierende Hochdruckleitung 18 versorgt die Zwillingsbereifung auf beiden Seiten einer stationären Achse 3 bzw. 4 mit Druckluft, die wegen der Sicherheitsstandards nicht über eine Druckluftkupplung zum Zugfahrzeug mit dem für Hochdruckreifen erforderlichen Luftdruck geliefert werden darf.
Zwischen den stationären Achsen 3 bzw. 4 und den mitrotierenden Hochdruckleitungen 18 ist eine Drehdurchführung 21 für die Druckluftversorgung angeordnet. Dabei können auch die stationären Achshohlrohre der Zwillingsreifenachsen 3 und 4 als Hochdruckleitung ausgebildet oder jeweils eine Hochdruckleitung koaxial innerhalb der Achshohlrohre angeordnet sein, wodurch diese vor Beschädigungen geschützt ist. Eine koaxiale Zentrierung einer Hochdruckleitung in den Zwillingsreifenachsen 3 und 4 erleichtert die Zentrierung der Drehdurchführung aufgrund der koaxialen Anordnung für die Hochdruckversorgung.
Diese Ausführungsform der Erfindung ermöglicht für eine Gruppe von Reifen, wie die Zwillingsreifen 2, zentral über ein zentrales Reifendrucksteuerventil 26 für die Zwillingsachse 3 und über ein zentrales Reifendrucksteuerventil 26' für die Zwillingsachse 4 den Druck in den Zwillingsreifen 2 bzw. 2' den Rand- und Anfangsbedingungen des Fahrbetriebes anzupassen. Dabei werden Bezugszeichen der Komponenten für die Zwillingsachse 4 mit einem Apostroph versehen, um zu kennzeichnen, dass diese Komponenten nicht gemeinsam für beide Zwillingsachsen 3 bzw. 4 eingesetzt werden, jedoch gleicher Bauart sein können. Außerdem kann der Reifendruck zentral von einem zentralen Reifendrucksensor 27 bzw. 27' überwacht werden. Dazu sind in einem gemeinsamen Gehäuse 20 für jede Zwillingsreifenachse 3 bzw. 4 jeweils ein zentrales Reifendrucksteuerventil 26 bzw. 26' und ein zentraler Reifendrucksensor 27 bzw. 27' zusammen mit einem elektromechanisch betriebenen Druckverteiler 5 bzw. 5' angeordnet.
Die Druckversorgung dieses Reifendruckregelsystems 1 erfolgt über eine Druckkupplung 33, die beispielsweise den Lastkraftfahrzeughänger 17 pneumatisch mit dem Druckluftsystem eines Zugfahrzeugs verbindet. Andererseits ist es auch möglich, dass das Reifendruckregelsystem 1 für einen Fahrzeughänger zusätzlich einen Druckbehälter 22 aufweist, dessen Druck über einen Drucksensor 29 erfasst werden kann. Dieser Druckbehälter 22 kann über ein Rückschlagventil 23 und die pneumatische Kupplung 33 mit der Zugmaschine verbunden sein. Die einzelnen Betriebszustände dieses Reifendruckregelsystems 1 werden mit den nachfolgenden Figuren näher erläutert.
2 zeigt eine schematische Teilansicht des Reifendruckregelsystems 1 gemäß 1 mit einem zentralen Druckverteiler 5 und Schaltventilen 6, 8 und 9 in Schließpositionen. Von den Zwillingsachsen ist in dieser Teilansicht lediglich ein Hochdruckreifen 2 mit dem Reifenventil 7 in Form eines Drosselventils gezeigt. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in 1 werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert.
Jeder mitrotierende Teil einer einzelnen Zwillingsachse 3 wird über eine Drehdurchführung 21 zum stationären Teil der Zwillingsachse mit einem Reifendruck versehen, der an die Beladung des Fahrzeugs, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, die Beschaffenheit der Fahrbahn, die Umgebungstemperatur und die Reifentemperatur optimal angepasst ist. Dazu ist in einem Steuer- und Regelgerät 10, das mit einer entsprechenden Sensorik ausgestattet ist, eine Wertetabelle gespeichert, die den unterschiedlichen Messdaten der Sensorik einen optimalen Reifendruck zuordnet.
Der zentrale Reifendrucksensor für jede Hochdruckzuleitung 46 misst für die Reifen 2 einer Achse 3 bzw. 4 den Ist-Reifendruck, der über eine Verbindung 19 den Ist-Wert an das Steuer- und Regelgerät 10 überträgt. Diese Verbindung 19 kann als drahtgebundene Verbindung mit dem stationär angeordneten Steuer- und Regelgerät 10 in Wirkverbindung stehen oder über eine drahtlose Verbindungsstrecke als Funkverbindung die Ist-Werte des Reifendruckes von dem zentralen Reifendrucksensor 27 auf das Steuer- und Regelgerät 10 übertragen. Die drahtlose Verbindung ist besonders dann von Vorteil, wenn das Steuer- und Regelgerät integraler Bestandteil einer Führungselektronik des Fahrzeugs wie des Antiblockiersystems (ABS) oder des elektronischen Sicherheits-Programms (ESP) des Zugfahrzeugs ist.
Neben dem zentralen Reifendrucksensor 27 für jede der Zwillingsachsen ist in dem gemeinsamen Gehäuse das zentrale Reifendrucksteuerventil 26 angeordnet, dessen Funktionsweise im einzelnen in den nachfolgenden Figuren und Tabellen erläutert wird. Dieses Reifendrucksteuerventil wird über eine stationäre Druckleitung 46 mit Druckimpulsflanken versorgt, die einzelne Schaltzustände des zentralen Reifendrucksteuerventils 26 auslösen und eine Druckerhöhung, eine Druckverminderung sowie ein Beibehalten des Druckes in dem Zwillingsreifen 2 auch während der Fahrt ermöglichen.
Das zentrale Reifendrucksteuerventil 26 ist in dem gemeinsamen Gehäuse 20 mit dem Druckverteiler 5 pneumatisch verbunden. In dem Druckverteiler 5 sind in dieser Ausführungsform der Erfindung drei Schaltventile 6, 8 und 9 angeordnet, die in 1 in einer Schließstellung sind und elektromechanisch über Steuerleitungen 34, 35 und 36 oder eine drahtlose vorzugsweise Muliplexverbindung mit dem Steuer- und Regelgerät 10 verbunden sind. Im Prinzip können diese Schaltventile 6, 8 und 9 auch über pneumatische oder hydraulische Druckleitungen mittels Druckimpulsen des Steuer- und Regelgerätes 10 geschaltet werden.
In dieser Ausführungsform der Erfindung weist der Druckverteiler 5 in dem Gehäuse 20 vier pneumatische Anschlüsse und drei elektrische Anschlüsse auf. Da bei sind die elektrischen Signal- oder Schaltleitungen mit gestrichelten Linien markiert und die pneumatischen Verbindungen mit durchgezogenen Linien dargestellt. Die drei elektrischen Anschlüsse sind drei Steueranschlüsse 42, 43 und 44 der Schaltventile 6, 8 und 9 zu dem Steuer- und Regelgerät 10 hin. Die pneumatischen Anschlüsse weisen einen Mitteldruckanschluss 37 auf, der mit einer im Fahrzeug vorhandenen Druckzuleitung 11 verbunden ist. Außerdem ist als pneumatischer Hochdruckanschluss zur Versorgung der Zwillingsreifen 2 ein Druckanschluss 38 an dem Gehäuse 20 des Druckverteilers 5 vorgesehen, der beispielsweise über eine Hochdruckleitung 48 mit einem Hochdruckbehälter 12 verbunden sein kann. Schließlich weist das gemeinsame Gehäuse einen pneumatischen Anschluss 41 zur Umgebungsluft auf, um steile Druckabstiegsflanken zum Schließen an das zentrale Reifendrucksteuerventil zu legen. Über einen weiteren Druckanschluss 39 ist die Zwillingsbereifung mit dem Druckverteiler 5 verbunden.
Der mittlere Versorgungsdruck in der Druckzuleitung 11, der ausreicht, um beispielsweise Druckluftbremsen zu versorgen, eine Bremsverstärkung oder eine Lenkverstärkung zu bewirken, wird mit einem Drucksensor 30, der über eine Sensorleitung 45 mit dem Steuer- und Regelgerät 10 in Wirkverbindung steht, erfasst. An dieser Mitteldruckleitung 11 ist die Eingangsseite eines Hochdruckkompressors 13 angeschlossen. Der Hochdruckkompressor 13 ist mit seiner Hochdruckseite über ein Rückschlagventil 24 und eine Hochdruckleitung 47 an einen Hochdruckbehälter 12 angeschlossen, in dem der Hochdruck gespeichert wird. Das Rückschlagventil 24 sorgt dafür, dass bei Stillstand des Hochdruckkompressors 13 der Hochdruck in dem Hochdruckbehälter 12 gespeichert bleibt. Der Hochdruckbehälter 12 versorgt über eine Hochdruckleitung 48 und über den pneumatischen Anschluss 38 den Druckverteiler 5. Dabei können die Hochdruckleitungen 47 und 48 bei einem einachsigen Lastkraftwagenhänger eingespart werden, wenn das Hohlrohr der Achse als Hochdruckspeicher dient und das Rückschlagventil 24 am Hochdruckeingang der Achse angeordnet wird. Bei einem zweiachsigen Lastkraftwagenhänger kann jede Achse als Hochdruckbehälter dienen. Dann sind jedoch zwei Rückschlagventile 24, ein Rückschlagventil für jeden Achsspeicher, vorzusehen.
3 zeigt eine schematische Teilansicht des Reifendruckregelsystems gemäß 1 beim Erhöhen des Reifendruckes. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in den vorhergehenden Figuren werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert. Von den drei Schaltventilen 6, 8, 9 des Druckverteilers 5 ist lediglich das Schaltventil 6 auf Durchlass (offen) gestellt, womit nun ein Druckimpuls von dem Druckbehälter 12 an das zentrale Reifendrucksteuerventil 26 gelegt wird. Das Reifendrucksteuerventil 26 schaltet damit in eine Offenstellung und der Zwillingsreifen 2 wird in Pfeilrichtung A aufgepumpt. Das zentrale Reifendrucksteuerventil 26 steht mit seiner Auslassseite über die Drehdurchführung 21 und die mitrotierende Hochdruckleitung 18 mit dem Reifenventil 7 in Wirkverbindung.
Der zentrale, in dem Gehäuse 20 des Druckverteilers angeordnete Reifendrucksensor 27 misst den ansteigenden Luftdruck. Die Zufuhr von Druckluft in den Reifen 2 über die mitrotierende Druckleitung 18 wird so lange fortgesetzt, bis der zentrale Reifendrucksensor 27 das Erreichen des Sollreifendruckes für die Zwillingsreifen einer Lastkraftfahrzeughängerachse 3 bzw. 4 an das Steuer- und Regelgerät 10 über die Signalleitung 19 signalisiert und durch Schließen des Schaltventils 8 und Öffnen des Schaltventils 9 eine steile Druckabstiegsflanke in der stationären Druckleitung 46 erzeugt wird, indem in Pfeilrichtung B der Druck in der mitrotierenden Druckleitung 18 auf den Umgebungsdruck sinken kann. Nach erneutem Schließen des Schaltventils 9 ist der Zustand, wie ihn 1 zeigt, wieder erreicht.
4 zeigt eine schematische Skizze des Reifendruckregelsystems 1 gemäß 1 beim Vermindern des Reifendruckes. Dazu wird zunächst das Schaltventil 6 geöffnet, um einen kurzen Druckimpuls oder eine Druckanstiegsflanke in der stationären Druckleitung 46 zu erzeugen, die bewirkt, dass das zentrale Reifendrucksteuerventil 26 in eine Offenposition übergeht und diese Offenposition beibehält, obgleich anschließend das Schaltventil 6 geschlossen und das Schaltventil 8 eine Offenstellung einnimmt und eine gedrosselte Druckabstiegsflanke erzeugt. Die gedrosselte Druckabstiegsflanke wird durch ein Drosselventil 32 erreicht, über das in Pfeilrichtung C Druckluft aus dem Zwillingsreifen 2 entweicht.
Durch das Drosselventil 32 wird gewährleistet, dass das zentrale Reifendrucksteuerventil 26 seine Offenstellung beibehält und erst schließt, wenn das Schaltventil 8 geschlossen wird. Durch Öffnen des Schaltventils 9 wird eine steile Druckabfallflanke in der Druckleitung 46 erzeugt, indem Druckluft in Pfeilrichtung B an die Umgebung kurzzeitig abgelassen wird. Dieser Betriebszustand verbunden mit einem Schließvorgang des zentralen Reifendrucksteuerventils 26 wird deutlicher in 5 gezeigt.
5 zeigt eine schematische Skizze des Reifendrucksteuersystems 1 gemäß 1 beim Schließen des zentralen Reifendrucksteuerventils 26. Durch den steilen Druckabfall in der stationären Druckzuleitung 46, der dadurch ausgelöst wird, dass das Schaltventil 9 in dem Druckverteiler 5 in einer Offenposition durch das Steuer- und Regelgerät 10 gestellt wird und somit in Pfeilrichtung B Druckluft an die Umgebung entweichen kann, wird das zentrale Reifendrucksteuerventil 26 in eine Schließposition verfahren, so dass kein Luftdruck aus dem Zwillingsreifen 2 entweichen kann. Bevorzugte Beispiele derartiger zentraler Reifendrucksteuerventile 26 werden mit den 8A bis 8C gezeigt.
6 zeigt ein schematisches Diagramm unterschiedlicher Reifendruckregelphasen des Reifendruckregelsystems. Dazu ist auf der Abszisse die Zeit t aufgetragen, beginnend mit der Zeit t₀ und den weiteren Zeitstufen t₁, t₂, t₃, t₄, t₅ und t₆. Auf der Ordinate ist der Druck D aufgetragen, der mit R_D das Niveau des Reifendruckes des auf der rechten Seite des Diagramms schematisch gezeigten Reifens 2 darstellt. Mit H_D wird der Bereich des Hochdruckes gekennzeichnet, wie er in dem auf der rechten Seite des Bildes schematisch gezeigten Hochdruckbehälter 12 in den unterschiedlichen Phasen vorhanden ist. Unterhalb des Reifendruckes ist ein mittlerer Druck M_D vorgesehen, der für die übrigen Versorger eines Fahrzeugs erforderlich ist.
Dabei weist jeder dieser drei Druckbereiche, nämlich der Mitteldruckbereich M_D, der Reifendruckbereich M_D und der Hochdruckbereich M_D, einen oberen Wert H_DO bzw. R_DO und einen unteren Wert H_DU bzw. R_DU auf. In der Anfangsphase I zwi schen t₀ und t₁ wird angenommen, dass der Hochdruckbehälter 12 noch nicht mit Hochdruck beladen ist und der Reifendruck seinen Sollreifendruck R_DS aufweist. Auch der Mitteldruck M_D ist auf einem mittleren Niveau. In der Phase II zwischen t₁ und t₂ setzt sich das Fahrzeug in Bewegung und die Stoßdämpfer-Hochdruckkompressoren oder die Schwingungsdämpfer-Hochdruckkompressoren steigern aufgrund der Stoßdämpfer bzw. Tilger-Bewegungen den Druck im Hochdruckbehälter 12 bis zu einem maximalen Hochdruck H_DO.
Dabei wird Druckluft aus dem Mitteldruckbehälter 22 verbraucht, so dass der Druck hier leicht sinkt. Außerdem wird angenommen, dass in dieser Phase auch der Reifendruck auf einen Minimalwert von R_DU abnimmt. Wenn der Reifendruck diesen tiefsten Druck erreicht hat und noch kein neuer Sollwert festgelegt ist, so wird in der Phase III zwischen t₂ und t₃ der Reifen 2 mit Hilfe der Hochdruckluft aus dem Hochdruckbehälter 12 aufgepumpt, so dass der Hochdruckbehälter 12 beispielsweise auf seinen minimalen Wert H_DU absinkt.
Da in dieser Phase III der Mitteldruckbehälter 22 nicht belastet wird, bleibt dort der Mitteldruck konstant. In der Phase IV zwischen t₃ und t₄ wird nun angenommen, dass der Reifendruck auf seinem Sollwert liegt und beibehalten werden kann, während durch die Wirkungsweise der Stoß- und Schwingungsdämpfer-Hochdruckkompressoren der Hochdruckbehälter 12 erneut aufgeladen wird und dabei der Druck im Mitteldruckbehälter 22 weiter vermindert wird.
Da der Hochdruckbehälter 12 in Phase IV wieder sein volles Druckvolumen hat, kann in der Phase V nun Druckluft in den Mitteldruckbehälter 22 abgegeben werden, bis auch dieser wieder seinen Sollwert erreicht. Falls es die äußeren Randbedingungen erfordern, kann der Reifendruck auch genauso gut erneut erhöht werden. In der letzten Phase VI wird der Hochdruck in dem Hochdruckbehälter 12 beibehalten, während der Reifendruck in dem Reifen 2 einen Maximalwert einnimmt und zum Zeitpunkt t₅ den höchstzulässigen Druckwert erreicht hat und nun seinen Druck beispielsweise in den Mitteldruckbehälter 22 ableiten kann.
7 zeigt ein schematisches Diagramm von Druckflanken 14 und 16 zur Steuerung des Reifendrucksteuerventils, die mit Hilfe des an dem in 2 gezeigten Druckanschluss 39 des Druckverteilers 5 anstehenden Druckes und in Zusammenwirken mit dem Steuer- und Regelgerät durch unterschiedliche Schaltstellungen der Schaltventile des Druckverteilers realisiert werden können. In dem Diagramm ist auf der Abszisse die Zeit t in den Stufen t₀, t₁ und t₂ aufgetragen. Auf der Ordinate ist der Druck D angezeigt mit dem Normaldruck N_D der Umgebung und dem Versorgungsdruck V_D, der in einer in 1 gezeigten Druckzuleitung 11 zur Verfügung steht.
In diesem Diagramm ist der Reifendruck R_D mit einem Solldruck R_DS, der als optimaler Druck für den Reifen erreicht werden soll, und ein Ist-Reifendruck R_Di verzeichnet, der in 2 den Fall zeigt, dass er zu niedrig ist, beispielsweise wenn das Fahrzeug von einer sandigen Piste auf eine Asphaltfahrbahn überwechselt. Um das in 1 gezeigte Reifendrucksteuerventil in eine Offenstellung zu schalten, wird ein Druckimpuls 25 an den Eingang des Reifendrucksteuerventils angelegt, so dass mit der Anstiegsflanke 14 das Reifendrucksteuerventil öffnet. Im geöffneten Zustand bei der Zeit t₁ wird der Reifen von seinem Ist-Reifendruck über das in 1 gezeigte Reifendrucksteuerventil aufgepumpt, bis zum Zeitpunkt t₂ der Sollwert R_Ds erreicht ist, und das Reifendrucksteuerventil zu schließen ist.
Für den Schließvorgang wird an den Einlass des Reifendrucksteuerventils, über den gerade der Reifen durch die Druckluftzufuhr aufgepumpt wurde, eine Druckabfallflanke 16 angelegt, die bewirkt, dass das Reifendrucksteuerventil schließt und der Reifendruck auf seinem Sollwert R_Ds gehalten wird. Während 2 demgemäß ein Vergrößern des Reifendruckes zeigt, wird mit 3 die Abnahme eines Reifendruckes auf einen niedrigeren Sollwert erläutert.
8 zeigt ein schematisches Diagramm von Druckflanken 14, 15 und 16 zur Steuerung des Reifendruckes. Zur Zeit t = t₀ wird wieder ein Druckimpuls 25 an die Einlassseite des Reifendrucksteuerventils gelegt, der bewirkt, dass das Reifendrucksteuerventil in eine Offenposition geht und mit der Abfallflanke 15 des Luftdruckes in dieser Offenposition verbleibt, da kein schneller Abfall in der mitro tierenden Druckleitung anliegt, sondern die Schaltventile des Druckverteilers, wie er in 1 gezeigt wird, derartige Schaltstellungen einnehmen, dass bei geöffnetem Reifendrucksteuerventil der überschüssige Reifendruck über ein Drosselventil entweichen kann.

Durch eine steile Druckabfallflanke 16 wird bei Erreichen des Sollreifendruckes das Reifendrucksteuerventil in eine Schließposition gebracht. Um diese Ansteuerung des Reifendrucksteuerventils zu gewährleisten, sind die in der nachfolgenden Tabelle 1 aufgezeigten Phasen für das Reifendrucksteuerventil in Form einer Wahrheitstabelle festgehalten. Dabei wird in der linken Spalte der Ist-Reifendruckzustand aufgelistet, in der zweiten Spalte werden die Schließ- und Offenpositionen des zentralen Reifendruckregelventils 26 gezeigt, wobei „zu” die Schließposition symbolisiert und „offen” die Offenposition bezeichnet. Die zugehörigen Schaltstellungen der Ventile 6, 8 und 9 werden in den weiteren Spalten drei, vier und fünf gezeigt. In der sechsten Spalte wird auf die Figuren hingewiesen, in denen die entsprechenden Schaltzustände des Druckverteilers dargestellt sind. Tabelle 1: Wahrheitstabelle

Reifendruck	RDV 4	Ventil 6	Ventil 8	Ventil 9	Figur
o. k. Ausgangsposition	zu	zu	zu	zu	1,2
zu niedrig Aufpumpphase	offen	offen	zu	zu	3
zu hoch Energierückgewinnungsphase	offen	zu	offen	zu	4
o. k. Schließphase	zu	zu	zu	offen	5
o. k.	zu	zu	zu	zu	1,2

Die 9A bis 9C zeigen schematische Querschnitte durch zentrale Reifendrucksteuerventile 50, 60, 70 unterschiedlicher Ausführungsformen, die in dem erfindungsgemäßen Reifendruckregelsystem eingesetzt werden können. 9A zeigt ein Reifendrucksteuerventil 50, das über Druckflanken gesteuert werden kann und dazu eine bistabile Tellerfeder 57, die Bypassöffnungen 56 besitzt, auf weist, wobei ein Ventilkolben 54 durch eine Schließfeder 55 und die Tellerfeder 57 auf einen Ventilsitz 53 gepresst wird. Damit wird eine Einlassöffnung 51 des zentralen Reifendrucksteuerventils 50 durch die Federkräfte von Tellerfeder 57 und Schließfeder 55 in einer Schließposition gehalten. Die Auslassöffnung 52, die zu den Zwillingsreifen einer Achse hin gerichtet ist, wird somit ebenfalls verschlossen gehalten. Da die Tellerfeder 57 ein bistabiles Bauelement ist, das zwei stabile Positionen aufweist, wird bei einer entsprechenden Druckflanke oder einem Druckimpuls an der Einlassöffnung 51 die Tellerfeder 57 in ihre zweite stabile Position verbracht und das zentrale Reifendrucksteuerventil gegen die Kraft von Schließfeder 55 und Tellerfeder 57 geöffnet.
Dabei wird die Schließfeder 55 zusammengepresst und die Tellerfeder 57 in ihre zweite stabile Position gepresst. Über die Bypassöffnungen 56 in der Tellerfeder 57 kann nun Druckluft aus der Auslassöffnung 52 in die Zwillingsreifen einer Achse gepumpt werden, wobei in dieser zweiten stabilen Position der Tellerfeder 57 auch ein Überdruck aus den Reifen über die Auslassöffnung 52, den Bypass 56 und die Einlassöffnung 51 abgegeben werden kann, solang an der Einlassöffnung 51 keine steile Druckabstiegsflanke anliegt. In dem Augenblick, in dem eine steile Druckabstiegsflanke an der Einlassöffnung 51 steht, fällt die Tellerfeder 57 in ihre erste stabile Position zurück und das zentrale Reifendrucksteuerventil 50 schließt, indem der Ventilkolben 54 auf den Ventilsitz 53 gepresst wird, wie es in 8A gezeigt wird.
9B zeigt ein zentrales Reifendrucksteuerventil 60, wobei Komponenten mit gleichen Funktionen wie in 9A mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet werden und nicht extra erörtert werden. Die bistabile Position für den Ventilkolben 54 wird diesmal nicht mit einer Tellerfeder erreicht, sondern mit einem Permanentmagneten 67, der nach Anlegen eines Druckimpulses an die Einlassöffnung 51 den Ventilkolben 54 in einer Offenposition hält, wobei die Schließfeder 55 zusammengepresst wird und eine Gegenkraft erzeugt, die jedoch nicht ausreicht, um den Ventilkolben 54 zurück in die Schließposition zu bringen, solang an der Einlassöffnung kein steiler Druckabfall auftritt. Somit kann nicht nur über die Einlassöffnung 51 Druckluft in die Zwillingsreifen einer Achse über die Auslassöffnung 52 gepumpt werden, sondern auch Druckluft aus den Zwillingsreifen über die Auslassöffnung 52 und die Einlassöffnung 51 abgegeben werden.
9C zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein weiteres zentrales Reifendrucksteuerventil 70, bei dem die Bistabilität des Ventilkolbens 54 durch zwei unterschiedliche Schraubenfedern erreicht wird, nämlich der Schließfeder 55, gegen die mit einer schwächeren Federkraft eine Haltefeder 77 drückt. Sobald ein Druckimpuls bzw. eine Druckanstiegsflanke an der Einlassöffnung 51 anliegt, wird der Ventilkolben 54 gegen einen Arretierungssitz 78 gepresst, so dass durch den Bypass 56 entweder Druckluft in Richtung auf die Auslassöffnung 52 in die dort nicht gezeigten Reifen strömen kann oder umgekehrt in Richtung auf die Einlassöffnung 51 aus Reifen abgegeben werden kann, solang keine steile Druckabstiegsflanke an der Einlassöffnung 51 anliegt. Durch das Anlegen einer derartig steilen Druckabstiegsflanke an die Einlassöffnung 51 fällt der Ventilkolben 54 in seine Schließstellung auf dem Ventilsitz 53 zurück.
Verbesserungen des zentralen Reifendrucksteuerventils können durch einen verbesserten Ventilsitz beispielsweise mittels gummielastischen Dichtelementen oder durch Verlegen des Bypass aus dem Ventilkolben oder der aus der Tellerfeder in den Bereich des Ventilgehäuses erfolgen.

1: Reifendruckregelsystem (Ausführungsform)
2: pneumatischer Fahrzeugreifen
3: Zwillingsreifenachse
4: Zwillingsreifenachse
5: Druckverteiler
6: Schaltventil
7: Reifenventil
8: Schaltventil
9: Schaltventil
10: Steuer- und Regelgerät
11: Mitteldruckzuleitung
12: Hochdruckbehälter
13: Drucknachverstärkungspumpe (Hochdruckkompressor)
14: Druckimpulsflanke (Druckanstiegsflanke)
15: Druckimpulsflanke (gedrosselte Druckabstiegsflanke)
16: Druckimpulsflanke (Druckabstiegsflanke)
17: Lastkraftfahrzeughänger
18: mitrotierende Druckleitung
19: Sensorverbindung
20: Gehäuse
21: Drehdurchführung
22: Mitteldruckbehälter
23: Rückschlagventil (für Mitteldruck)
24: Rückschlagventil (für Hochdruck)
25: Hochdruckimpuls
26: zentrales Reifendrucksteuerventil
27: zentraler Reifendrucksensor
28: Drucksensor für Hochdruckbehälter
29: Drucksensor für Mitteldruckbehälter
30: Drucksensor für Mitteldruckzuleitung
31: Hochdruckzuleitung
32: Drosselventil
33: Anhängerkupplung
34: Steuerleitung
35: Steuerleitung
36: Steuerleitung
37: Mitteldruckanschluss
38: Hochdruckanschluss
39: Druckanschluss
41: Druckanschluss zur Umgebung
42: Steueranschluss
43: Steueranschluss
44: Steueranschluss
45: Sensorleitung
46: Hochdruckleitung
47: Hochdruckleitung
48: Hochdruckleitung
49: Fahrbahn
50: Reifendrucksteuerventil (!. Ausführungsform)
51: Einlassöffnung
52: Auslassöffnung
53: Ventilsitz
54: Ventilkolben
55: Schließfeder
56: Bypass
57: bistabile Tellerfeder
60: Reifendrucksteuerventil (2. Ausführungsform)
67: Permanentmagnet
70: Reifendrucksteuerventil (3. Ausführungsform)
77: Haltefeder
78: Arretierungssitz

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 1236588 [0002]
- DE 3300457 C2 [0003]

Claims

Reifendruckregelsystem, insbesondere für Fahrzeuge mit pneumatischen Reifen (2) aufweisend: – zumindest einen Reifendrucksensor, – zumindest ein Reifenventil (7), – zumindest einen Druckverteiler (5) mit Schaltventilen (6, 8, 9), – ein Steuer- und Regelgerät (10), – eine Mitteldruckzuleitung (11); wobei das Reifendruckregelsystem (1) für einen mehrachsigen Lastkraftfahrzeughänger pro Achse (3, 4) ein zentrales Reifendrucksteuerventil (26) aufweist und der Druckverteiler (5) in Zusammenwirken mit dem zentralen Reifendrucksteuerventil (26) einen abzulassenden Reifendruck der Bereifung dem Energiemanagement des Fahrzeugs zuführt.
Reifendruckregelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Reifendruckregelsystem (1) eine Drucknachverstärkungspumpe (13) (zur Nachverstärkung des Mitteldruckes der Mitteldruckzuleitung in einen Hochdruck) aufweist.
Reifendruckregelsystem nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Reifendruckregelsystem (1) einen Hochdruckbehälter (12) (zur Speicherung eines Hochdruckvolumens) aufweist.
Reifendruckregelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Schaltstellungen des zentralen Reifendrucksteuerventils (26) mittels Druckimpulsflanken (14, 15, 16) des Druckverteilers (5) einstellbar sind.
Reifendruckregelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zentrale Reifendrucksteuerventil (26) bei einer Druckanstiegsflanke (14) eines Hochdruckimpulses (25) eine Offenstellung aufweist und bei einer gedrosselten Druckabstiegflanke auf einen Mitteldruck der Mitteldruckzuleitung (11) die Offenstellung beibehält und bei einer Druckabstiegsflanke (16) auf Umgebungsdruck eine Schließstellung aufweist.
Reifendruckregelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zentrale Reifendrucksteuerventil (26) und der zentrale Reifendrucksensor (27) stationär in Bezug auf mindestens eine Drehdurchführung (21) angeordnet sind.
Reifendruckregelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reifendruckregelsystem (1) ein zentrales Reifendrucksteuerventil (26) und einen zentralen Reifendrucksensor (27) pro Achse aufweist.
Reifendruckregelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckverteiler (5) drei Schaltventile (6, 8, 9) aufweist, die nachfolgende vier Schaltstellungen einnehmen, – eine erste Schaltstellung, bei welcher der Reifendruck konstant ist und das zentrale Reifendrucksteuerventil (26) geschlossen ist, – eine zweite Schaltstellung, bei welcher sich der Reifendruck erhöht und das zentrale Reifendrucksteuerventil (26) offen ist, – eine dritte Schaltstellung, bei welcher sich der Reifendruck vermindert und das zentrale Reifendrucksteuerventil (26) offen ist, und – eine vierte Schaltstellung bei welcher das zentrale Reifendrucksteuerventil (26) eine Schließposition einnimmt.
Reifendruckregelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckverteiler (5) ein erstes (6), ein zweites (8) und ein drittes Schalt ventil (9) aufweist, wobei in der ersten Schaltstellung des Druckverteilers (5) alle Schaltventile (6, 8, 9) eine Schließposition aufweisen, in der zweiten Schaltstellung des Druckverteilers (5) nur das erste Schaltventil (6) eine Offenstellung zur Druckzuleitung (11) aufweist, in der dritten Schaltstellung nur das zweite Schaltventil (8) eine Offenstellung zu einem Drosselablassventil (32) aufweist und in der vierten Schaltstellung des Druckverteilers (5) nur das dritte Schaltventil (9) eine zeitlich begrenzte Offenposition zum Umgebungsdruck aufweist.
Reifendruckregelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Reifendrucksensor (27) über eine drahtlose Verbindung mit dem Steuer- und Regelgerät (10) in Wirkverbindung steht.
Reifendruckregelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckverteiler (5) und die Drucknachverstärkungspumpe (13) in einem gemeinsamen Gehäuse (20) angeordnet sind.
Reifendruckregelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckverteiler (5) und die Drucknachverstärkungspumpe (13) und der Hochdruckbehälter (12) in einem gemeinsamen Gehäuse (20) angeordnet sind.
Reifendruckregelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltventile (6, 8, 9) des Druckverteilers (5) mit dem Steuer- und Regelgerät (10) und dem Druckbehälter (12, 22) derart in Wirkverbindung stehen, dass Druckimpuisflanken (14, 15, 16) für das zentrale Reifendrucksteuerventil (26) bereitstehen.
Reifendruckregelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Schaltventile (6, 8, 9) des Druckverteilers (5) pneumatisch vorgesteuerte Schaltventile vorgesehen sind.
Reifendruckregelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltventile (6, 8, 9) des Druckverteilers (5) über Schaltimpulse (14, 15, 16), die dem Druckverteiler (5) zugeführt werden, elektromechanisch einstellbar sind.
Reifendruckregelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuer- und Regelgerät (10) eine CPU (zentrale Mikroprozessoreinheit) aufweist, die den Druckverteiler (5) steuert und mit dem Reifendrucksensor (3) sowie mit Drucküberwachungssensoren (28, 30) der Mitteldruckleitung (11) und des Hochdruckbehälters (12) zusammenwirkt.
Reifendruckregelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuer- und Regelgerät (10) Bestandteil eines der bestehenden Fahrzeugsteuergeräte ist.
Reifendruckregelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuer- und Regelgerät (10) Bestandteil eines Fahrzeugführungsrechners ist.
Reifendruckregelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuer- und Regelgerät (10) Bestandteil einer Luftfedersteuerung ist.
Reifendruckregelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuer- und Regelgerät (10) Bestandteil eines bestehenden Luftaufbereitungssystems ist.
Reifendruckregelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuer- und Regelgerät (10) Bestandteil einer Lichtsteuerung des Fahrzeugs ist.
Reifendruckregelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuer- und Regelgerät (10) Bestandteil eines Bremssteuergerätes des Fahrzeugs ist.
Verfahren zur Reifendruckregelung mit folgenden Verfahrensschritten – zunächst wird der Reifendruck auch bei fahrendem Fahrzeug für eine Gruppe von Fahrzeugreifen, insbesondere Zwillingsreifen einer Fahrzeugachse (3, 4), gemessen und mit einer Tabelle, die den optimalen Reifendruck in Abhängigkeit von der Straßenbeschaffenheit, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Außentemperatur und der extrapolierten Reifen- und Fahrbahntemperatur vorsieht, verglichen; – je nach der Differenz zwischen Ist-Reifendruck und dem optimalen Reifendruck wird der Reifendruck anschließend erhöht oder vermindert bis eine Übereinstimmung zwischen Ist- und Sollreifendruck erreicht ist; wobei beim Vermindern des Reifendruckes der überschüssige Druck dem Energiemanagement des Fahrzeugs zugeführt wird.
Verfahren Nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass bis zum Ausgleich zwischen Ist-Reifendruck und dem optimalen Reifendruck ein zentrales Reifendrucksteuerventil (26) über einen Druckverteiler (5) in eine Offenposition geschaltet wird und dass bei Erreichen des optimalen Reifendruckes das zentrale Reifendrucksteuerventil (26) in seine Schließposition geschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass in der Offenposition des zentralen Reifendrucksteuerventils (26) der Reifendruck erhöht wird, indem ein Schaltventil (6) eines Druckverteilers (5) einen Reifen (2) oder einen Reifensatz mit einer Hochdruckzuleitung (31) verbindet.
Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass in der Offenposition des Reifendrucksteuerventils (4) der Reifendruck vermindert wird, indem ein Schaltventil (8) des Druckverteilers (5) die Gruppe von Fahrzeugreifen mit einer Mitteldruckzuleitung (11) über ein Drosselventil (32) verbindet, wodurch der überschüssige Reifendruck dem Energiemanagement des Fahrzeugs zugeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer steilen Abfallflanke (16) des Druckes am Eingang des zentrales Reifendrucksteuerventils (26) das zentrale Reifendrucksteuerventil (26) in seine Schließposition geht, wenn ein kurzzeitiges Anlegen des Umgebungsdruckes an das zentrales Reifendrucksteuerventil (26) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung des Ist-Reifendruckes ein zentraler stationärer Reifendrucksensor (27) in einer zentralen Hochdruckzuleitung für die Fahrzeugreifen (2) installiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Tabelle, die den optimalen Reifendruck in Abhängigkeit von der Straßenbeschaffenheit, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Außentemperatur und der extrapolierten Reifen- und Fahrbahntemperatur vorsieht, in einer zentralen Recheneinheit des Steuer- und Regelgeräts (10) gespeichert wird.