DE102014103412A1

DE102014103412A1 - Fahrzeug-Rad mit einstellbarem Reifendruck

Info

Publication number: DE102014103412A1
Application number: DE102014103412.0A
Authority: DE
Inventors: Detlef Aufdermauer; Jon Chidlow
Original assignee: Volkswagen AG; Bentley Motors Ltd
Current assignee: Volkswagen AG; Bentley Motors Ltd
Priority date: 2014-03-13
Filing date: 2014-03-13
Publication date: 2015-09-17
Anticipated expiration: 2034-03-14
Also published as: DE102014103412B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug-Rad (12) mit einer Lauffläche (20) zum Abrollen auf einem Fahruntergrund (14) sowie einer ersten Luftkammer (32), in der sich ein Gas befindet, das durch seinen Gasdruck (G) beim Abrollen des Rades (12) einer Verformung der Lauffläche (20) entgegenwirkt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei dem Rad (12) Mittel zum Erhöhen des Reifendruckes (G) bereitzustellen. Das Rad (12) weist hierzu eine mit der ersten Luftkammer (32) über eine Ventileinrichtung (44) gekoppelte zweite Luftkammer (38) auf, wobei sich die erste Luftkammer (32) zwischen der Lauffläche (20) und der zweiten Luftkammer (38) erstreckt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Rad für ein Fahrzeug. Das Rad weist eine Lauffläche zum Abrollen auf einem Fahruntergrund sowie eine erste Luftkammer auf. In dieser ersten Luftkammer kann sich ein Gas befinden, dessen Gasdruck bewirkt, dass sich das Rad beim Abrollen der Lauffläche in einer vorgegebenen Weise verformt. Dieser Gasdruck wird herkömmlich als Reifendruck bezeichnet.
Bei einem Kraftfahrzeug kann es für eine Offroad-Fahrt, beispielsweise durch Sand oder anderen nachgiebigen Untergrund, erforderlich sein, Luft aus den Reifen der Räder des Kraftfahrzeugs abzulassen und hierdurch den Reifendruck erheblich zu senken. Nach einer solchen Offroad-Fahrt, wenn das Kraftfahrzeug zurück auf die Straße geführt wird, muss der Luftdruck für die Weiterfahrt auf der Straße wieder erhöht werden. Hierzu ist dann aber zum einen ein mobiler Kompressor erforderlich und zum anderen benötigt es in der Regel eine unerwünscht lange Zeitdauer, bei kleinen Kompressoren üblicherweise mehr als dreißig Minuten, bis die üblichen vier Reifen wieder den gewünschten Gasdruck aufweisen. Bei Regen oder anderen ungünstigen Wetter- und Umgebungs-Verhältnissen kann dieser Vorgang sogar noch zusätzlich erschwert sein.
Aus der DE 100 01 348 A1 ist hierzu ein System zur Befüllung der Reifen während der Fahrt bekannt, welches einen im Kraftfahrzeug angeordneten Kompressor umfasst, der über Druckleitungen und rotierende Dichtungen mit den Reifen verbunden ist. Eine elektromechanische Reifendruckregelanlage stellt dann einen Solldruck in dem Reifen mittels des Kompressors ein.
Aus der DE 103 36 330 B3 ist bekannt, dass auch für Bremsvorgänge eine Druckveränderung in einem Reifen günstig sein kann, um eine verbesserte Längsverzögerung des Kraftfahrzeugs zu erhalten. Hierzu wird eine bevorstehende oder bestehende fahrdynamisch kritische Situation erkannt und in Abhängigkeit von der erkannten Situation der Reifendruck variiert.
In der DE 10 2010 040 539 A1 ist ein Kraftfahrzeug mit einer Reifendruckregelanlage beschrieben, welche den Reifendruck in Abhängigkeit von einer Eigenschaft eines voraussichtlich durchfahrenen Fahrwegs einstellt, um hierdurch beispielsweise die Rollreibung oder die Bodendruckverteilung an den Fahrweg anzupassen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Rad für ein Fahrzeug Mittel zum Erhöhen des Reifendruckes bereitzustellen.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche gegeben.
Die Erfindung geht von dem eingangs beschriebenen Rad für ein Fahrzeug aus, das heißt das Rad weist eine Lauffläche zum Abrollen auf einem Fahruntergrund sowie eine erste Luftkammer auf, in der ein Gas mit einem Gasdruck angeordnet oder eingeschlossen ist, wobei das Gas beim Abrollen des Rades einer Verformung der Lauffläche entgegenwirkt, wie es auch bei herkömmlichen Rädern der Fall ist. Der Gasdruck des Gases stellt den bekannte Reifendruck dar. Erfindungsgemäß weist das Rad nun eine mit der ersten Luftkammer über eine Ventileinrichtung gekoppelte zweite Luftkammer auf. Im Zusammenhang mit der Erfindung ist unter einer Luftkammer ein Hohlraum zu verstehen, der durch eine Kammerwand oder mehrere Kammerwände gasdicht abgeschlossen ist. Die zweite Luftkammer ist dabei bezüglich der Lauffläche aber radial innenliegend angeordnet. Das heißt mit anderen Worten, die erste Luftkammer erstreckt sich zwischen der Lauffläche und der zweiten Luftkammer. Mit dem Begriff „zwischen“ ist hierbei insbesondere gemeint, dass von der bestimmungsgemäßen Rotationsachse des Rades aus radial nach außen gesehen zunächst die zweite Luftkammer, dann zumindest ein Teil der ersten Luftkammer, insbesondere ein Teil von deren Hohlraum für das Gas, und dann die das Rad radial nach außen hin abgrenzende Lauffläche angeordnet ist.
Die zweite Luftkammer kann nun ein Gasreservoir mit Hochdruck speichern, wobei der Hochdruck größer als der Gasdruck ist. Mit anderen Worten können in den beiden Luftkammern unterschiedliche Gasdrücke bereitgestellt sein. Bei dem Gas kann es sich um Luft oder auch ein anderes, speziell zum Befüllen der ersten und/oder der zweiten Luftkammer bereitgestelltes Gas handeln. Da sich zwischen der zweiten Luftkammer und der Lauffläche immer noch der Hohlraum der ersten Luftkammer befindet, wirkt weiterhin auf die Lauffläche der Gasdruck der ersten Luftkammer. Mit anderen Worten wird die Lauffläche nicht durch den Hochdruck hart oder steif. Um nun den Gasdruck in der ersten Luftkammer zu erhöhen, kann aus der zweiten Luftkammer das Gasreservoir oder ein Teil davon über die Ventileinrichtung in die erste Luftkammer geleitet werden.
Die Erfindung weist den Vorteil auf, dass in der zweiten Luftkammer unabhängig von einem gerade gewünschten Reifendruck, das heißt dem Gasdruck in der ersten Luftkammer, ein Gasreservoir mit einem Hochdruck bereitgestellt werden kann, so dass zum Erhöhen des Gasdrucks in der ersten Luftkammer bereits ein ausreichend komprimiertes Gas in der zweiten Luftkammer bereitsteht und hierdurch also keine Kompressionsleistung im Moment des Auffüllens oder Befüllens der ersten Luftkammer beispielsweise mittels eines mobilen Kompressors erbracht werden muss. Die erste Luftkammer lässt sich somit verhältnismäßig schnell auf einen gewünschten Solldruckwert bringen. Durch die zweite Luftkammer sind somit Mittel zum Erhöhen des Luftdrucks bereitgestellt, die ohne eine zusätzliche Pumpenkomponente auskommen, weil sie ein Hochdruck-Gasreservoir umfassen. Bevorzugt beträgt das Volumen der zweiten Luftkammer mindestens 10%, insbesondere mindestens 30%, bevorzugt mindestens 50% der ersten Luftkammer.
In vorteilhafter Weise wird die erste Luftkammer durch herkömmliche Mittel bereitgestellt, also insbesondere durch einen die Lauffläche aufweisenden, auf einer Felge des Rades angeordneten Reifen. Die zweite Luftkammer kann durch einen in dem Reifen und/oder der Felge angeordneten Hohlkörper bereitgestellt sein. Beispielsweise kann also eine Gaspatrone aus Metall an der Felge befestigt oder in diese integriert sein. Die Kammerwände der zweiten Luftkammer können gemäß einer Ausführungsform flexibel und/oder elastisch ausgestaltet sein, das heißt der Hohlkörper kann auch beispielsweise als Schlauch oder Ballon beispielsweise in dem Reifen bereitgestellt sein. Bevorzugt ist der Hohlkörper ringförmig ausgestaltet und umringt hierbei die Felge. Hierdurch wird eine Unwucht vermieden, indem die Masse des Hohlkörpers rotationssymmetrisch um die bestimmungsgemäße Rotationsachse des Rades verteilt angeordnet ist.
Ein besonderer Vorteil ergibt sich, wenn der Hohlkörper auf einer Felgenschulter und/oder einem Felgenbett der Felge angeordnet ist, also innerhalb des Reifens, und hierbei zwischen der Felge und der Lauffläche des Reifens. Mit anderen Worten weisen die erste Luftkammer und die zweite Luftkammer eine gemeinsame Kammerwand auf. Der Hohlkörper liegt hier bevorzugt bereichsweise an einer Seitenwand des Reifens an und drückt hierdurch den Reifen gegen die Felge. Dies steigert den Halt des Reifens an der Felge. Mit anderen Worten befindet sich gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ein innerer Reifen, der die zweite Luftkammer bildet, in einem äußeren Reifen, der die erste Luftkammer darstellt. Der äußere Reifen wird bevorzugt durch die Felge und den Innenhochdruckspeicher (d.h. den inneren Reifen) eingeklemmt und damit sicher gehalten, weil er nicht von der Felge rutschen kann, z.B. bei einer steilen Kurvenfahrt mit hoher Geschwindigkeit. Zusätzlich gibt es einen ästhetische Vorteil (was insbesondere bei Luxusfahrzeugen wichtig sein kann), da alle zusätzlichen Baugruppen im Standard-Rad enthalten sind. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass im Stand der Technik der ideale Reifendruck auf der Grundlage eines großen Reifenhohlraum ermittelt werden muss. Mit der erfindungsgemäßen Ausführungsform gibt es nur einen kleineren äußeren Hohlraum (dessen Wandung mit der Lauffläche flexibel ist und durch den Reifendruck optimiert einstellt werden muss) und einen dazu verhältnismäßig steif bewandeten inneren Hohlraum, nämlich die zweite Luftkammer. Von einer dynamischen Performance-Sicht aus kann dieser Zwei-Kammer-Reifen wegen des geringeren Freiheitsgrads leichter zu optimieren sein, wenn es darum geht, den Reifendruck zu kalibrieren.
Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung überragt der Hohlkörper die Felge radial nach außen hin. Mit anderen Worten ist ein Durchmesser des Hohlkörpers oder eine Außenabmessung oder ein Außenumfang größer als derjenige der Felge. Hierdurch ergibt sich eine Notlaufeigenschaft des Hohlkörpers, das heißt auch bei einer beschädigten ersten Luftkammer, wenn das Gas aus der erste Luftkammer entweicht, setzt nicht die Felge auf den Fahruntergrund auf, sondern der Hohlkörper.
Gemäß einer anderen Weiterbildung weist die Ventileinrichtung ein Dreiwegeventil auf, welches zusätzlich zu einem Kanal, welcher die erste und die zweite Luftkammer miteinander verbindet, einen Kanal aufweist, der dazu ausgestaltet ist, einen Gasstrom zwischen einer Pumpeinrichtung des Rades und/oder einer Umgebung des Rades einerseits und der zweiten Luftkammer andererseits zu führen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass über die Ventileinrichtung die zweite Luftkammer mit Gas aufgefüllt werden kann, wobei hierzu eine Pumpeinrichtung des Rades und/oder auch eine externe Kompressoreinrichtung genutzt werden kann, die beispielsweise bei einem Tankstelleaufenthalt an den Kanal angeschlossen werden kann. Die erste Luftkammer bleibt bei einem Dreiwegeventil dabei verschlossen.
Zum Erhöhen des Gasdrucks in der ersten Luftkammer kann vorgesehen sein, dass ein Benutzer die Ventileinrichtung manuell betätigt und hierdurch die zweite Luftkammer hin zur ersten Luftkammer öffnet. Bevorzugt weist die Ventileinrichtung aber einen Aktor auf, der dazu ausgelegt ist, die Ventileinrichtung in Abhängigkeit von einem Steuersignal zwischen einer Offenstellung und einer Geschlossenstellung umzuschalten, wobei das Gasventil in der Offenstellung zumindest in eine Richtung, das heißt für einen Gasstrom aus der zweiten Luftkammer in die erste Luftkammer durchlässig ist und in der Geschlossenstellung die zweite Luftkammer verschließt. Ist die zweite Luftkammer mit einem Gasreservoir unter Hochdruck befüllt, so kann durch Wechseln von der Geschlossenstellung in die Offenstellung Gas des Gasreservoirs in die erste Luftkammer entweichen, wodurch dann der Gasdruck in der ersten Luftkammer steigt. Der Aktor kann z.B. einen Elektromotor und/oder ein Piezoelement und/oder ein pneumatisches Element aufweisen. Das Steuersignal kann drahtgebunden oder drahtlos an die Ventileinrichtung übertragen werden. Das Steuersignal kann beispielsweise durch eine Fernbedienung erzeugt werden, die beispielsweise portabel ausgestaltet sein kann, so dass sie ein Benutzer mit sich führen kann, oder die Fernbedienung kann in dem Fahrzeug installiert sein.
Weiterer Vorteil dieses Systems ist die Fähigkeit sicherzustellen, dass die Reifen zu allen Zeiten, insbesondere während der Fahrt, einen optimalen Druck in der ersten Luftkammer aufweisen, durch die das Abrollverhalten bestimmt wird. Kleine Abweichungen des Reifendrucks vom optimalen Druckwert werden kontinuierlich ausgeglichen. Dies Verbessert die Kraftstoffökonomie und/oder die Sicherheit, je nach gewähltem Optimierungskriterium für den optimalen Druckwert. Zusätzlich kann sichergestellt werden, dass der Reifen mit optimalen Druck zu jeder Zeit während der Fahrt kontinuierlich angepasst wird, insbesondere durch eigenständiges Aufzublasen, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit signifikant erhöht wird. Die Fähigkeit, den Reifendruck in der ersten Luftkammer auch während der Fahrt des Fahrzeugs zu regulieren, d.h. pro-aktiv auf einem vorbestimmten, z.B. in Bezug auf den Kraftstoffverbrauch optimalen Solldruckwert zu halten, ergibt einen Kosten-Vorteil, zum Beispiel bei kommerziellen Lkw-Flotten. Schätzungen ergaben hier eine 10% Einsparung. Indem bei einem Reifen nahezu immer ein optimale Reifendruck eingestellt sein kann, sind auch der Verschleiß und die Ausfallwahrscheinlichkeit deutlich geringer, was insbesondere bei großen Baumaschinen, wie z. B. Baggern, hohe Folgekosten vermeidet, die entstehen, wenn durch den Ausfall einer Baumaschine Bautätigkeiten unterbrochen werden müssen.
Das Steuersignal kann auch durch ein Reifendruckregelsystem des Rades selbst erzeugt werden. Hierzu sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass das Rad mit einem elektronische Druckregelsystem aufweist, welches dazu ausgelegt ist, den Gasdruck in der ersten Luftkammer mittels eines in der zweiten Luftkammer mit einem im Vergleich zum Gasdruck höheren oder größeren Druck, also einem Hochdruck, gespeicherten Gasreservoirs auf einen Solldruckwert durch Erzeugen des Steuersignals zu regulieren. Der Solldruckwert wird gemäß einem vorbestimmten Optimierungskriterium vorgegeben. Das Optimierungskriterium ist insbesondere belastungsbezogen (geringe Materialbelastung), verschleißbezogen, komfortbezogen, sicherheitsbezogen, wirtschaftlichkeitsbezogen oder funktionsbezogen (z.B. Off-Road-Fahrt/ On-Road-Fahrt / High-Speed-Fahrt) oder auch auf eine Kombination dieser Optimierungsaspekte bezogen. Der Solldruckwert wird hierbei bevorzugt geschwindigkeitsabhängig und/oder fahrmodusabhängig und/oder bedienungsabhängig vorgegeben. Mit geschwindigkeitsabhängig ist hierbei gemeint, dass der Solldruckwert in Abhängigkeit von einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs, an welchem das Rad montiert ist, und/oder von einer Rollgeschwindigkeit des Rades vorgegeben wird. Hierdurch wird vorteilhafterweise der Solldruckwert auf einen für die jeweilige Fahrgeschwindigkeit optimalen Wert eingestellt, der beispielsweise für eine Fahrt bei höherer Geschwindigkeit höher sein kann, als bei einer Fahrt mit niedrigerer Geschwindigkeit. Beispielsweise kann für eine Fahrt für eine Geschwindigkeit von weniger als 70 km/h ein Solldruckwert von beispielsweise 2,5 bar und für eine Fahrgeschwindigkeit größer als 70 km/h ein Solldruckwert größer als 2,5 bar, beispielsweise 3,0 bar, vorgegeben sein. Ein fahrmodusabhängiger Solldruckwert kann sich beispielsweise ergeben, wenn man einen Onroad-Fahrmodus für Fahrten auf Asphalt oder einem anderen festen Untergrund, sowie einen Offroad-Fahrmodus (Solldruckwert von weniger als z. B. 2,0 bar, insbesondere weniger als 1,5 bar) für eine Fahrt durch Sand oder anderem nachgiebigen Untergrund vorsieht. Bedienungsabhängig meint hier, dass ein Benutzer durch eine Bedienhandlung eine Veränderung des Solldruckwerts bewirkt, beispielsweise durch Drücken einer Taste.
Das Druckregelsystem ist bevorzugt auch dazu ausgelegt zum Verringern des Gasdrucks in der ersten Luftkammer mittels eines weiteren Steuersignals die Ventileinrichtung in eine Auslassstellung zu bringen, in welcher die erste Luftkammer zu einer Umgebung des Rades hin offen ist. Dann kann Gas aus der ersten Luftkammer in die Umgebung entweichen. Durch diese Ausführungsform sind somit Mittel zum Erhöhen, Verringern und Optimieren des Luftdrucks bereitgestellt, die ohne eine zusätzliche Pumpenkomponente auskommen, die direkt den Reifendruck einstellen müsste.
Zum Befüllen der zweiten Luftkammer, das heißt zum Einbringen und/oder Aufstocken des Gasreservoirs, kann vorgesehen sein, dass das Rad in der beschriebenen Weise mit einem externen Kompressor oder einem externen Reservoir gekoppelt wird, so dass ein Gasstrom in die zweite Luftkammer strömt. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist aber eine Fülleinrichtung in dem Rad selbst bereitgestellt. Die Fülleinrichtung ist dazu ausgelegt, die zweite Luftkammer mit einem das Gasreservoir darstellenden Gas zu füllen.
Die Fülleinrichtung kann hierbei unterschiedlich ausgestaltet sein, wodurch sich weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben. Eine Ausführungsform sieht einen motorisch angetriebenen Kompressor vor, der beispielsweise an einer Felge des Rades befestigt sein kann. Zusätzlich oder alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass die Fülleinrichtung ein durch das Abrollen mechanisch angetriebenes Pumpsystem aufweist. Beispielsweise können in Seitenwänden eines Reifens des Rades Kavitäten oder Hohlräume integriert sein, welche bei einer Walkbewegung des Reifens während des Abrollens zusammengedrückt werden und hierdurch ihr Volumen ändern, wodurch das in den Kavitäten befindliche Gas komprimiert wird. Die Kavitäten können über ein jeweiliges Ventil mit der zweiten Luftkammer gekoppelt sein, über welches das komprimierte Gas in die zweite Luftkammer gepresst wird. Im weiteren Verlauf des Abrollens kann jede Kavität dann expandieren und hierbei Luft beispielsweise aus der Umgebung über ein jeweiliges weiters Ventil einsaugen. Die Ventile können beispielsweise jeweils durch eine Membran gebildet sein. Bei einer weiteren Ausführungsform ist zusätzlich oder alternativ eine chemische Gaserzeugung vorgesehen. Beispielsweise kann also ein Tank oder Vorratsbehälter mit einer oder mehreren Chemikalien bereitgestellt sein, die zur Reaktion gebracht werden, welche ein Gas erzeugt, das in der zweiten Luftkammer als Gasreservoir gespeichert wird. Es kann eine mechanische Pumpeinrichtung vorgesehen sein, die beispielsweise eine Relativbewegung des Reifens bezüglich des Fahrzeugrumpfes oder Fahrzeug-Chassis nutzt, um eine mechanische Kraft auf einen am Rad angeordneten Pumpmechanismus zu dessen Antrieb auszuüben. Es kann auch eine strömungsbasierte Pumpeinrichtung vorgesehen sein, bei welcher z.B. in einem Rohr und/oder mittels eines Luftleitelements bei der Rollbewegung des Rades ein Staudruck erzeugt wird, der groß genug ist, um gestaute Umgebungsluft gegen den Hochdruck der zweiten Kammer in diese hineinzupressen. So ergibt sich ein Abgriff von Luft aus der Umgebung durch das rollende Rad, zum Beispiel durch einen aerodynamischen Spoiler, der entweder Luft in das Rad schiebt oder, wie eine Windmühle, eine Welle einer Pumpe oder eine auf einer Nabe montierten exzentrischen Nocke antreibt, die mit jeder Umdrehung eine kleine Menge an Luft in die zweite Luftkammer drückt. So wird das innere Reservoir auch "wieder aufgeladen", das heißt auch dort während der Fahrt der Druck regeneriert, so dass die manuelle Befüllung z.B. bei einer Kraftstoffstation unnötig wird.
Zu der Erfindung gehört auch ein Fahrzeug, das durch zumindest ein Rad gekennzeichnet ist, welches eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rades darstellt. Bevorzugt weist das Fahrzeug vier Räder auf, die jeweils eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rades darstellen. Das Fahrzeug ist insbesondere als ein Kraftfahrzeug ausgestaltet, wie beispielsweise als ein Kraftwagen, insbesondere ein Lastkraftwagen oder ein Personenkraftwagen oder ein Baufahrzeug oder eine andere Bau- oder Arbeitsmaschine. Das erfindungsgemäße Fahrzeug kann aber auch als Anhänger oder als Flugzeug ausgestaltet sein. Die Erfindung ist auf alle Verkehrsträger anwendbar, die pneumatische Reifen, z.B. luftgefüllte Reifen, aufweisen, insbesondere dort, wo Sicherheit und Wirtschaftlichkeit wichtig sind (z. B. Militär, Flugzeuge, Landwirtschaft, Bergbau, Nutzfahrzeuge).
Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Fahrzeugs sieht vor, dass das Fahrzeug eine von dem zumindest einen Rad beabstandet z.B. in einem Steuergerät angeordnete Steuereinrichtung aufweist, die dazu eingerichtet ist, die jeweilige Ventilvorrichtung jedes Rades zu steuern und hierdurch den Gasdruck auf einen geschwindigkeitsabhängig und/oder fahrmodusabhängig und/oder bedienungsabhängig vorgegebenen Solldruckwert einzustellen. Die geschwindigkeits- und/oder fahrmodusabhängige Solldruckwertvorgabe entspricht dabei der bereits beschriebenen Methode. Indem die Steuereinrichtung in dem Fahrzeug und vom Rad beabstandet angeordnet ist, ist es möglich, dass der Fahrer des Fahrzeugs beispielsweise während einer Fahrt, wenn das Fahrzeug also rollt, einen für die momentane oder aktuelle Fahrsituation besonders günstigen Reifendruck in der ersten Luftkammer jedes Rades bereitgestellt bekommt. Das Einstellen des Gasdruckes in der ersten Luftkammer kann auch bedienungsabhängig erfolgen, das heißt der Benutzer kann über eine Bedieneinrichtung des Fahrzeugs eine Veränderung des Solldruckwertes auslösen, so dass die Steuereinrichtung den entsprechenden Gasdruck in den Reifen einstellt.
Natürlich kann das Fahrzeug auch einen mobilen Kompressor aufweisen, wie er eingangs beschrieben worden ist und mit dem die zweite Luftkammer nachgefüllt werden kann.
Zu der Erfindung gehört schließlich auch ein Verfahren zum Einstellen eines vorgegebenen Solldruckwerts eines Gasdruckes eines Gases in einer ersten Luftkammer eines Rads. Bei dem Verfahren wird in der beschriebenen Weise in einer zweiten Luftkammer des Rades ein Gasreservoir mit einem im Vergleich zum Gasdruck der ersten Luftkammer höheren Hochdruck in dem Rad bereitgestellt und zum Erhöhen des Gasdrucks zumindest ein Teil des Gasreservoirs aus der zweiten Luftkammer der ersten Luftkammer zugeführt und zum Verringern des Gasdrucks zumindest ein Teil des Gases aus der ersten Luftkammer in eine Umgebung des Rades abgeführt.
Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Rades beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.
Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs und
2 eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rads, wie es bei dem Fahrzeug von 1 bereitgestellt sein kann.
Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen aber die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
In 1 ist ein Kraftfahrzeug 10 dargestellt, bei dem es sich beispielsweise um einen Lastkraftwagen oder einen Personenkraftwagen, wie beispielweise einen SUV (Sport Utility Vehicle), handeln kann. Das Kraftfahrzeug 10 kann in an sich bekannter Weise vier Räder 12 aufweisen, die um eine jeweilige Rotationsachse rotierbar gelagert sind und mittels welchen das Kraftfahrzeug 10 über einen Fahruntergrund 14, beispielsweise eine Straße oder sandiges Gelände, rollen kann. Die Räder 12 können alle in derselben Weise ausgestaltet sein, weshalb in 1 lediglich ein gemeinsames Bezugszeichen 12 für die Räder vergeben ist. Jedes Rad 12 kann eine Felge 16 und einen Reifen 18 mit einer Lauffläche 20 aufweisen. Die Felge 16 kann aus Metall gebildet sein, der Reifen 18 beispielsweise aus Kautschuk oder einem anderen flexiblen Material. Die Lauffläche 20 kann in bekannter Weise ein Profil aufweisen.
Bei dem Kraftfahrzeug 10 ist es möglich, mit geringem Aufwand einen Reifendruck in jedem Reifen 18 einzustellen, so dass eine Nachgiebigkeit oder eine Flexibilität des Reifens 18 beim Anrollen auf dem Fahruntergrund 14 mit geringem Aufwand verändert werden kann. Bei einem hohen Reifendruck verformt sich die Lauffläche 20 beim Abrollen weniger als mit einem niedrigeren Reifendruck, das heißt eine Verformung z.B. durch Walken oder durch das Gewicht des Chassis des Kraftfahrzeugs 10 ist umso geringer, je größer der Reifendruck ist.
Jeder Reifen 18 kann zum Einstellen seines Reifendruckes ein Reifendruck-Füllsystem 22 aufweisen, das entweder autark oder in Zusammenwirken mit einer Steuereinrichtung 24 den Reifendruck im Reifen 18 einstellt. Bei einer Ausführungsform kann das Füllsystem 22 manuell von einem Benutzer im Stillstand des Kraftfahrzeugs 10 betätigt werden. Bei einer anderen Ausführungsform wird der Reifendruck von dem Füllsystem 22 automatisch beispielsweise geschwindigkeits- und/oder fahrmodusabhängig eingestellt. Bei einer anderen Ausführungsform empfängt das Füllsystem 22 Steuerbefehle von der Steuereinrichtung 24, durch welche ein Solldruckwert für den Reifendruck vorgegeben wird, der dann durch das Füllsystem 22 eingeregelt wird. Die Steuereinrichtung 24 kann beispielsweise durch ein Steuergerät des Kraftfahrzeugs 10 bereitgestellt sein. Eine Datenübertragung und/oder Steuersignalübertragung kann beispielsweise, wie in 1 gezeigt, drahtlos über eine jeweilige Kommunikationseinrichtung 26 erfolgen, die beispielsweise auf einer RFID-Technologie (RFID – Radio-Frequency Identification) oder NFC-Technologie (NFC – Near-Field Communication) basieren kann. In dem Kraftfahrzeug 10 kann auch eine Bedieneinrichtung 28 bereitgestellt sein, über welche ein (nicht dargestellter) Benutzer des Kraftfahrzeugs 10 einen Fahrmodus einstellen kann, beispielsweise einen Geländemodus und/oder einen Straßenmodus und/oder einen Schnellfahrmodus, wobei der Reifendruck beim Geländemodus am kleinsten und beim Schnellfahrmodus am größten ist. Eine jeweilige Stromversorgung für den Betrieb des Füllsystems 22 kann beispielsweise durch eine Batterie oder ein Bordnetz des Kraftfahrzeugs bereitgestellt sein, wobei in letzterem Fall elektrische Energie hierzu über Schleifringe oder induktiv auf jedes Rad 12 übertragen werden kann oder im jeweiligen Rad 12 erzeugt werden kann, z.B. durch mechanisches Antreiben einer elektrischen Maschine im Generatorbetrieb, z.B. eines Nabendynamos, oder durch Erzeugen von elektrischen Impulsen mittels eines Piezoelements, das durch die Rollbewegung der Reifens wiederholt gedrückt wird.
Durch das Füllsystem 22 kann beispielsweise eine Ventileinrichtung in dem jeweiligen Rad 12 gesteuert werden. Dies ist im Folgenden in Zusammenhang mit 2 näher erläutert.
2 zeigt einen Querschnitt durch ein einzelnes Rad 12. Ein Verlauf des Querschnitts ist in 1 durch eine Schnittlinie II-II veranschaulicht.
In 2 ist die Felge 16 dargestellt, auf welcher der Reifen 18 montiert ist. Der Reifen 18 grenzt mit seiner Lauffläche 20 und Seitenwänden 30 eine erste Luftkammer 32 ab, das heißt die Lauffläche 20 und die Seitenwände 30 umschließen einen Hohlraum, in welchem sich ein Gas, beispielsweise Luft, befindet, dessen Gasdruck G den Reifendruck darstellt. In dem gezeigten Beispiel ist des Weiteren in dem Reifen 18 ein Hohlkörper 34 angeordnet, bei dem es sich um einen umlaufend auf einer Felgenschulter 36 der Felge 16 angeordneten Schlauch beispielsweise aus einem flexiblen und/oder elastischen Material, z.B. mit Gummi oder Kautschuk, handeln kann. Der Hohlkörper 34 ist radial innenliegend angeordnet, so dass sich die erste Luftkammer 32 zwischen der Lauffläche 20 und dem Hohlkörper 34 befindet. Mit anderen Worten ist der Hohlkörper 34 in Bezug auf die bestimmungsgemäße Rotationsachse A des Rades 12 und ausgehend von der Rotationsachse A in einer radialen Richtung R radial innen liegend angeordnet, indem der Hohlkörper 34 einen geringeren Abstand zur Rotationsachse A aufweist, als die erste Luftkammer 32 und die Lauffläche 20 das Rad 12 in die radiale Richtung R nach außen hin begrenzt. Der Hohlkörper 34 weist insbesondere eine torusförmige Grundform auf, das heißt er ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch als Torus ausgestaltet und ist rotationssymmetrisch um die Rotationsachse A angeordnet.
Der Hohlkörper 34 bildet eine zweite Luftkammer 38, in welcher ein Gasreservoir mit einem Hochdruck H gespeichert sein kann, wobei der Hochdruck H ein Gasdruck größer als der Gasdruck G ist. In der zweiten Luftkammer 38 kann beispielsweise ein Gas vom selben Typ wie das Gas in der ersten Luftkammer 32 gespeichert sein. Der Hohlkörper 34 kann bereichsweise gegen Anlagebereiche 40 der Seitenwände 30 drücken, so dass wiederum die Seitenwände 30 gegen Randbereiche 42 der Felge 16 gedrückt werden. Die Seitenwände 30 sitzen hierdurch besonders fest an der Felge 16.
Der Reifen 12 kann des Weiteren eine Ventileinrichtung 44, beispielsweise ein Dreiwegeventil, aufweisen. Auch eine Fülleinrichtung 46 kann bereitgestellt sein, die beispielsweise eine oder mehrere Kavitäten 48 umfassen kann, die in den Seitenwänden 30 ausgebildet sein können. Die Fülleinrichtung 46 kann über einen Kanal 50 mit der Ventileinrichtung 44 verbunden sein, so dass ein Gas von der Fülleinrichtung 46 durch den Kanal 50 in die zweite Luftkammer 38 geleitet werden kann. Über die Ventileinrichtung 44 sind auch die zweite Luftkammer 38 und die erste Luftkammer 32 durch einen Kanal verbunden. Es kann auch ein Auslasskanal 52 bereitgestellt sein, über welchen Gas aus der ersten Luftkammer 32 über die Ventileinrichtung 44 in eine Umgebung U des Rads 12, das heißt in die Umgebungsluft, ausgelassen werden kann.
Die Ventileinrichtung 44 kann manuell bedienbar sein, so dass sie das Füllsystem 22 alleine realisiert. Die Ventileinrichtung 44 kann auch einen (nicht dargestellten) Aktor, beispielsweise ein Piezoelement oder einen Elektromotor, aufweisen, wobei der Aktor durch ein Steuersignal steuerbar ausgestaltet sein und das Steuersignal von einer (nicht dargestellten) Elektronik des Füllsystems 22 in der im Folgenden beschriebenen Weise erzeugt werden kann.
Das Luftreservoir oder allgemein Gasreservoir in der zweiten Luftkammer 38 wird dafür genutzt, in dem Rad 12 bei Bedarf den aktuellen Reifendruck, das heißt den Gasdruck G, anzupassen. Die Füllung des Reservoirs in der zweiten Luftkammer 38 kann bequem an einer Servicestation oder, als weitere Ausbaustufe, onboard über beispielsweise die Pumpeinrichtung 46, erfolgen. Bei Bedarf ist es somit möglich (zum Beispiel nach den beschriebenen Offroad-Fahrten), den Gasdruck G innerhalb einer verhältnismäßig kurzen Zeit, beispielweise weniger als einer Minute, wieder zu vergrößern, indem Gas aus der zweiten Luftkammer 38 in die erste Luftkammer 32 über die Ventileinrichtung 44 eingeleitet wird. Bei entsprechender Ausführung des Luftreservoirs können bei einem Reifenschaden die Notlaufeigenschaften verbessert und die Beschädigung der Felge 16 reduziert werden. Hierzu kann vorgesehen sein, dass der Hohlkörper 34 die Felge 16 in radialer Richtung R überragt.
Das Bereitstellen des Hohlkörpers 34 stellt eine einfache, robuste und kostengünstige Lösung dar, bei welcher auf ein aufwendiges Onboard-Füllsystem verzichtet werden kann, welches eine ausreichend große Kompressionsleistung bringt, um in derselben Zeit den Gasdruck G vergrößern zu können. Der Hohlkörper 34 kann in einer konventionellen Montage des Rades 12 in der Felge installiert werden. Es ist sogar eine nachrüstbare Lösung bereitstellbar. Durch das Überragen der Felge 16 durch den Hohlkörper 34 ist auch eine Notlaufeigenschaft bei einer Reifenbeschädigung verbessert.
Die einfachste Lösung ist ein Luftreservoir mit einem manuell zu betätigenden Ventil der Ventileinrichtung 44, um Luft aus der zweiten Luftkammer 38 in den Reifen 18, das heißt die erste Luftkammer 32, entweichen zu lassen und damit den Luftdruck in der ersten Luftkammer 32 zu erhöhen. Die weiteren Ausbaustufen sind eine Fernbedienung, eine automatische Luftdruckanpassung und eine Kombination von automatischer Luftdruckanpassung in Verbindung mit einem Onboard-Füllsystem, wie beispielsweise der Pumpeinrichtung 46 oder einem (nicht dargestellten) an der Felge 16 befestigten Kompressor oder in dem Kraftfahrzeug angeordneten Kompressor, der über Schläuche und/oder Rohre mit dem Rad verbunden ist.
Bei dem Rad 12 können die Felge 16 und der Reifen 18 in aus dem Stand der Technik bekannter Weise ausgestaltet sein. Zum Bereitstellen einer erfindungsgemäßen Ausführungsform des Rades 12 ist dann ein zusätzliches Druckreservoir in Form des Hohlkörpers 34 bereitzustellen, in welchem unter Hochdruck beispielsweise Luft gespeichert wird. Des Weiteren ist die Ventileinrichtung 44, beispielsweise ein Dreiwegeventil, bereitzustellen, um hierdurch das Vergrößern und Verringern des Gasdrucks G in der ersten Luftkammer 32 zu ermöglichen. In der Ventileinrichtung 44 kann auch eine entsprechende Elektronik des Füllsystems 22 bereitgestellt sein, wodurch auch eine in dem Rad 12 integrierte Reifendruckregelung realisiert werden kann. In der Ventileinrichtung 44 ist bevorzugt auch eine Pumpeinrichtung 46 bereitgestellt, die in der beschriebenen Weise beispielsweise eine mechanisch betriebene Pumpe sein kann, die beispielsweise durch eine Verformung des Reifens 18 bei einer Walkbewegung angetriebenen wird. Mit der Pumpeinrichtung 46 wird der Hochdruck H in der zweiten Luftkammer 38 nachgeführt. Die Pumpeneinrichtung 46 kann, wie in 2 gezeigt, in den Reifen 18 integriert sein, sie kann aber auch an einer anderen Stelle des Rades 12 angeordnet sein, beispielsweise der Felge 16.
Wenn das Rad 12 an dem Kraftfahrzeug 10 montiert ist und der Reifendruck einen normalen Betriebsdruckwert für den täglichen Gebrauch aufweist, beispielsweise in einem Bereich von 2,2 bis 2,7 bar, insbesondere 2,5 bar, kann der folgende Steuerzyklus für den Reifendruck realisiert werden. Sobald das Kraftfahrzeug 10 mit einer höheren Fahrgeschwindigkeit fährt, beispielsweise mit einer Geschwindigkeit größer als 70 km/h, kann stufenweise oder kontinuierlich durch beispielsweise das Füllsystem 22 in an sich bekannter Weise der Reifendruck sensiert werden und mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit der Reifendruck auf einen für die Fahrgeschwindigkeit vorbestimmten optimalen Reifendruck erhöht werden. Bei einer Autobahnfahrt mit einer Geschwindigkeit von mehr als 100 km/h kann beispielsweise ein Reifendruck von 3,0 bar vorgesehen sein. Das Füllsystem 22 kann dann die Ventileinrichtung 44 entsprechend ansteuern, um ein Überströmen von Luft aus der zweiten Luftkammer 38 in die erste Luftkammer 32 zu bewirken, so dass sich der Reifendruck auf den vorgegebenen Solldruckwert erhöht, also in dem Beispiel auf 3,0 bar.
Hierdurch verringert sich der Gasdruck in der zweiten Luftkammer 38. Während das Kraftfahrzeug 10 weiterfährt, wird durch die Pumpeinrichtung 46 der Gasdruck in der zweiten Luftkammer 38 auf einen vorbestimmten Hochdrucksollwert vergrößert.
Falls das Kraftfahrzeug 10 nun eine noch schnellere Fahrt oder auch eine Fahrt beispielsweise durch Gelände oder eine andere, das Rad 12 mehr als bei einer Straßenfahrt beanspruchenden Weise betrieben wird, kann dies ebenfalls wieder durch die Elektronik des Füllsystems 22 detektiert werden. Der beschriebene Regelzyklus kann nun wiederholt werden, wobei dann noch mehr Luft von der zweiten Luftkammer 38 in die erste Luftkammer 32 entlassen wird, damit der Reifendruck einen für die neue Fahrsituation vorgegebenen höheren Solldruckwert erreicht. Die Pumpeinrichtung 46 kann dann wieder den Hochdruck H in der zweiten Luftkammer 38 erhöhen.
Falls das Kraftfahrzeug 10 dann wieder langsamer fährt, kann in einem einfacheren Regelzyklus der Reifendruck, das heißt der Gasdruck G, verringert werden. Falls die durchschnittliche Fahrgeschwindigkeit für eine vorbestimmte Zeitdauer abnimmt, das heißt geringer als in der vorangegangen Fahrtsituation ist, oder falls beispielsweise durch ein Positionsbestimmungssystem, wie beispielsweise ein GPS (Global Positioning System) und/oder ein Navigationssystem erkannt wird, dass die aktuelle Fahrroute durch ein Areal führt, in welchem eine geringere durchschnittliche Fahrgeschwindigkeit benötigt ist, wie beispielsweise in einer Stadt oder einem Straßenabschnitt mit einer Geschwindigkeitsbegrenzung, so wird durch das Füllsystem 22 die Ventileinrichtung 44 dahingehend angesteuert, dass Luft aus der ersten Luftkammer 32 in die Umgebung U entweicht, so dass sich der Reifendruck verringert und hierdurch eine komfortablere Fahreigenschaft des Reifens 18 erreicht wird, da dieser nun mehr federt als bei hohem Reifendruck. Bei diesem Regelvorgang verringert sich der Gasdruck in der zweiten Luftkammer 38 nicht signifikant.
Bei einem Off-Road-Einsatz des Fahrzeugs lässt der Sensor den Luftdruck in der äußeren Luftkammer des Reifens auf 1.0 bar absinken. Nach dem Off-Road-Einsatz verwendet der Sensor das Ventil, um Luft (sehr schnell) vom inneren Reservoir zur äußeren Reifenluftkammer gelangen zu lassen und stellt somit schnell und einfach den erforderlichen On-Road-Reifendruck wieder her. Dies führt natürlich zu einer signifikanteren Entleerung des inneren Reservoirs als lediglich geschwindigkeitsabhängige Feineinstellungen des Reifendrucks. Deshalb dauert es in diesem Fall etwas länger, bis die mechanische Membran den hohen Druck des inneren Reservoirs wieder aufgebaut hat.
Angesichts dieser Funktionen und einer Radelektronik, die kalibriert wurde sowohl für die Rad-/Reifenkombination, an der sie angebracht wurde, als auch für das Fahrzeug, in das sie eingebaut wird, ist das komplette Reifendrucküberwachungssystem nicht mehr notwendig und kann aus dem Fahrzeug entfernt werden.
Die Reifen werden dann schlichtweg zu Komponenten, die „montiert und dann vergessen“ werden und keinerlei Wartung bedürfen. Dennoch wird ihr optimaler Reifendruck automatisch stets aufrechterhalten. Die einzige Ausnahme hiervon wäre eine Fehlfunktion der Radelektronik, worauf der Fahrer dann hingewiesen werden müsste. Es ist vorgesehen, dass dies erfolgen würde mittels einer Radiofrequenzreaktion auf eine vorhandene Fahrzeugfunktion (zum Beispiel würde ein Mayday-Signal von einer Keyless-Entry-Antenne empfangen werden).
Diese Weiterbildung ist ein neuartiger Lösungsansatz, kosteneffizienter und praktikabler im Hinblick auf die Implementierung. Sie zielt im Wesentlichen eher auf die Aufrechterhaltung der Sicherheit eines Reifens ab als darauf, zu reagieren und den Fahrer zu warnen, wenn er an Sicherheit eingebüßt hat. Anders als bei früheren manuellen Systemen wird dies nicht mehr so sehr in regelmäßigen Abständen manuell reguliert als vielmehr permanent automatisch überwacht. Dies reduziert die Komplexität und den Komponentenbedarf früherer Implementierungen und erleichtert das Aufgeben bestehender Fahrzeugsysteme und Komponenten, namentlich des Reifendrucküberwachungssystems und des Ersatzrads.
Ihre Implementierung beinhaltet einige vollkommen neue Charakteristika und stellt somit einen bedeutenden Schritt nach vorne dar:
Sie erfordert vor allem keine elektrische Pumpe und bedient sich aktuell verfügbarer Technologien, um die automatische Kontrolle des Reifendrucks zu ermöglichen. Im Wesentlichen passen sich diese Reifen, einmal montiert, auf effiziente Weise automatisch selbst an alle Fahrbedingungen an und weisen somit stets, ohne menschlichen Eingriff, den optimalen Reifendruck auf.
Des Weiteren vollzieht sich diese Selbstanpassung – aus zwei Gründen – rechtzeitig:
Da die Luft erstens in jedem Fahrzyklenszenario effizient von Bereichen mit höherem Druck zu Bereichen mit niedrigerem Druck geleitet wird, ist sie nicht durch die Geschwindigkeit der (elektrischen) Pumpe beschränkt; da zweitens das innere Reservoir einen gewissen Bereich der konventionellen Reifenluftkammer einnimmt, ist das Luftvolumen, das hin zu und weg von dieser Kammer strömen muss, reduziert.
Es ist weiterhin vorgesehen, dass ein Ersatzreifen aus folgenden Gründen nicht mehr benötigt wird:
Da erstens das innere Reservoir stets den optimalen Reifendruck aufweist, ist die Versagenswahrscheinlichkeit aufgrund zu niedrigen Luftdrucks/Überhitzung erheblich reduziert/ganz ausgeschlossen.
Zweitens bieten die physikalischen Eigenschaften des inneren Reservoirs dem Reifenwulst eine mechanische Stützwirkung – dieser wird nun faktisch gehalten zwischen dem äußeren Stahl des Rads und dem inneren Material des (Hochdruck-)Reservoirs. In diesem Fall ist die Wahrscheinlichkeit, dass sich der Reifen löst, ebenfalls deutlich reduziert/ausgeschlossen.
Mit Bezug auf drittens den noch verbleibenden Versagensmodus, d.h. Durchstich des äußeren Reifens: mit Ausnahme hochdramatischer Reifenpannen bleibt das innere Reservoir intakt, während nur der Druck in der äußeren Reifenluftkammer verloren geht. Dies stellt eine Art designspezifische „Notlaufkapazität“ zur Verfügung, ist doch festzustellen, dass das innere Reservoir den äußeren Reifen physisch abstützt. Sollte sich der äußere Reifen auflösen, ist das innere Reservoir dennoch stabil und ragt über die Stahlfelgen hinaus und stellt eine wenn auch nur sehr eingeschränkte Notlaufkapazität zur Verfügung.
Schließlich ist vorgesehen, dass diese Rad- und Reifeneinheiten tatsächlich wartungsfrei werden, sobald sie vollumfänglich validiert und etabliert sind.
Damit ist auch ein zusätzliches Reifendrucküberwachungssystem nicht mehr notwendig.
Mehrere verschiedene Ausführungsformen des Hochdruckreservoirs sind vorgesehen, von denen drei Beispiele im Folgenden beschrieben werden.
Mit standardmäßiger Radausführung:

a) ein Balg aus verstärktem Material, dazu ausgelegt, das innere Reservoir im voll aufgepumpten Zustand auf die 2 gezeigte Form zu begrenzen;
b) eine Ausführung mit Gummi-Mischung, ähnlich einem herkömmlichen Reifen, mit steifem Außenumfang, aber dünnwandigem/faltbarem Innenumfang; oder mit modifiziertem Raddesign:
c) ein echter schlauchloser Reifen, der das innere Reservoir auf genau dieselbe Art und Weise bereitstellt, wie eine herkömmliche Reifenluftkammer bereitgestellt wird, nur mit geringerem Gesamtumfang.

Der auf die Montage bezogene Herstellungsprozess ist für jede der oben genannten Optionen in etwa gleich, könnte aber auch an das jeweilige Design angepasst werden. Er ist wie folgt vorgesehen:

– standardmäßige Räder und Reifen können wie gewohnt hergestellt werden,
– das innere Reservoir kann auf die Stahlfelge gezogen werden,
– Verbindungen zum Ventil und zur mechanischen Membran können hergestellt werden,
– der Reifen kann dann wie gewohnt montiert werden (er wird über die Radfelge und das innere Reservoir geschoben),
– das innere Reservoir kann z.B. auf 3.0 bar aufgepumpt werden,
– die Form/Kontur des aufgepumpten Reservoirs sorgt dafür, dass es sicher in der Vertiefung sitzt,
– dies kann den Reifen zwischen Rad und innerem Reservoir festklemmen,
– das innere Reservoir kann dann bis zu vollem Druck aufgepumpt werden, beispielsweise auf einen Hochdruck von mehr als 8 bar, mehr als 10 bar oder mehr als 12 bar,
– der äußere Reifen kann dann aufgepumpt werden bis zum entsprechenden statischen Druck.

Diese einzelne Radanordnung wird dann wie üblich der Fahrzeug-Montagelinie oder dem Kraftfahrzeug in der Werkstatt zugeführt.
Allgemein ist durch die Erfindung ist bei einem Rad eine zweite Luftkammer eingeführt, die zur Speicherung von höherem Druck als in der ersten Luftkammer ausgelegt ist. Die zweite Luftkammer kann verwendet werden, um die erste Luftkammer schnell aufzublasen, ohne einen Kompressor. Die zweite Luftkammer ist bevorzugt in der ersten Luftkammer eines Standard-Reifens angeordnet. Hierdurch hat es keinen Einfluss auf die Auswuchtung des Rades. Die zweite Luftkammer drückt hierbei bevorzugt den Standard-Reifen gegen den Felgenrand. Die zweite Luftkammer stellt bevorzugt auch eine Notlauffunktionalität bereit. Weitere, vorteilhafte Merkmale ergeben sich durch die folgenden Ansprüche.
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

DE 10001348 A1 [0003]
DE 10336330 B3 [0004]
DE 102010040539 A1 [0005]

Claims

Rad (12) für ein Kraftfahrzeug (10), mit einer Lauffläche (20) zum Abrollen auf einem Fahruntergrund (14) sowie mit einer ersten Luftkammer (32), in der ein Gas mit einem Gasdruck (G) beim Abrollen des Rades (12) einer Verformung der Lauffläche (20) entgegenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass das Rad (12) eine mit der ersten Luftkammer (32) über eine Ventileinrichtung (44) gekoppelte zweite Luftkammer (38) aufweist, wobei sich die erste Luftkammer (32) zwischen der Lauffläche (20) und der zweiten Luftkammer (38) erstreckt.
Rad (12) nach Anspruch 1, wobei die erste Luftkammer (32) durch einen die Lauffläche (20) aufweisenden, auf einer Felge (16) des Rades (12) angeordneten Reifen (18) und die zweite Luftkammer (38) durch einen in dem Reifen (18) und/oder der Felge (16) angeordneten Hohlkörper (34) bereitgestellt ist.
Rad (12) nach Anspruch 2, wobei der Hohlkörper (34) auf einer Felgenschulter (36) und/oder einem Felgenbett der Felge (16) angeordnet ist und bereichsweise an einer Seitenwand (30) des Reifens (18) anliegt und hierdurch den Reifen (18) gegen die Felge (16) drückt.
Rad (12) nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Hohlkörper (34) die Felge (16) radial nach außen hin überragt.
Rad (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ventileinrichtung (44) ein Dreiwegeventil aufweist, welches einen Kanal (50) aufweist, der dazu ausgestaltet ist, einen Gasstrom zwischen einer Fülleinrichtung (46) des Rades (12) und/oder einer Umgebung (U) des Rades (12) einerseits und der zweiten Luftkammer (38) andererseits zu führen.
Rad (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ventileinrichtung (44) einen Aktor aufweist, der dazu ausgelegt ist, die Ventileinrichtung (44) in Abhängigkeit von einem Steuersignal zwischen einer Offenstellung und einer Geschlossenstellung umzuschalten, wobei die Ventileinrichtung (44) in der Offenstellung zumindest für einen Gasstrom aus der zweiten Luftkammer (38) in die erste Luftkammer (32) durchlässig ist und in der Geschlossenstellung die zweite Luftkammer (38) verschließt.
Rad (12) nach Anspruch 6, wobei das Rad (12) ein elektronisches Druckregelsystem (22) aufweist, welches dazu ausgelegt ist, den Gasdruck (G) in der ersten Luftkammer (32) mittels eines in der zweiten Luftkammer (38) mit einem im Vergleich zum Gasdruck (G) größeren Hochdruck (H) gespeicherten Gasreservoir auf einen Solldruckwert durch Erzeugen des Steuersignals zu regulieren, wobei der Solldruckwert gemäß einem vorbestimmten Optimierungskriterium vorgegeben ist.
Rad (12) nach Anspruch 7, wobei das Druckregelsystem (22) dazu ausgelegt ist, zum Verringern des Gasdrucks (G) in der ersten Luftkammer (32) mittels eines weiteren Steuersignals die Ventileinrichtung (44) in eine Auslassstellung zu bringen, in welcher die erste Luftkammer (32) zu einer Umgebung (U) des Rades (12) hin durchlässig ist.
Rad (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Fülleinrichtung (46) bereitgestellt ist, die dazu ausgelegt ist, die zweite Luftkammer (38) mit einem ein Gasreservoir darstellenden Gas zu füllen, wobei die Fülleinrichtung (46) bevorzugt einen motorisch angetriebenen Kompressor und/oder ein durch das Abrollen mechanisch angetriebenes Pumpsystem (48) und/oder eine chemische Gaserzeugung und/oder eine mechanische Pumpeinrichtung und/oder strömungsbasierte Pumpeinrichtung umfasst.
Kraftfahrzeug (10) mit zumindest einem Rad (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Kraftfahrzeug (10) nach Anspruch 10, wobei das Kraftfahrzeug (10) eine von dem zumindest einen Rad (12) beabstandet angeordnete Steuereinrichtung (24) aufweist, die dazu eingerichtet ist, die jeweilige Ventileinrichtung (44) jedes Rades (12) zu steuern und hierdurch den Gasdruck (G) auf einen geschwindigkeitsabhängig und/oder fahrmodusabhängig und/oder bedienungsabhängig vorgegebenen Solldruckwert einzustellen.
Verfahren zum Einstellen eines vorgegebenen Solldruckwerts eines Gasdrucks (G) eines Gases in einer ersten Luftkammer (32) eines Rads (12), wobei bei dem Verfahren in einer zweiten Luftkammer (38) des Rads (12) ein Gasreservoirs mit einem im Vergleich zum Gasdruck (G) größeren Hochdruck (H) in dem Rad (12) bereitgestellt wird und zum Erhöhen des Gasdrucks (G) zumindest ein Teil des Gasreservoirs aus der zweiten Luftkammer (38) in die erste Luftkammer (32) zugeführt wird und zum Verringern des Gasdrucks (G) zumindest ein Teil des Gases aus der ersten Luftkammer (32) in eine Umgebung (U) des Rades (12) abgeführt wird.