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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radventileinrichtung zur Anpassung des Ist-Reifendrucks mindestens eines Reifens eines Rads eines Fahrzeugs an einen Soll-Reifendruck, mit einem sich mit dem Rad drehenden Gehäuse, umfassend einen Eingangsanschluss, zur Einspeisung von Druckluft, um den Ist-Reifendruck an den Soll-Reifendruck anzupassen, einem mit dem Innenraum des Reifens in Verbindung stehenden, mit dem Ist-Reifendruck belasteten Reifenanschluss, einer mit der Atmosphäre durch ihre Mündung strömungsverbundenen Ablassleitung zum Ablassen von Luft im Innenraum des Reifens an die Umwelt.
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Das Einsatzgebiet der Erfindung erstreckt sich auf Kraftfahrzeuge, insbesondere Geländewagen. Fahrzeuge, die unter wesentlich unterschiedlichen Straßenverhältnissen wie befestigte Straßen, Gelände, Sand, oder Sumpf eingesetzt werden, benötigen eine Anpassung des Reifendrucks auch während der Fahrt an die unterschiedlichen Betriebsverhältnisse. Hierzu dient eine Vorrichtung zur Anpassung des Ist-Reifendrucks wenigstens eines Reifens eines Rades einer Achse eines Fahrzeugs an einen aktuellen Soll-Reifendruck, insbesondere während der Fahrt, beinhaltend eine chassisseitige Zentraleinrichtung, welche entweder den aktuellen Soll-Reifendruck in einen mit dem Rad oder der Achse mitdrehenden Eingangsanschluss eines Gehäuses der achs- oder radbezogenen pneumatischen Radventileinrichtung einsteuert, um den Ist-Reifendruck an den Soll-Reifendruck anzupassen, oder diesen Eingangsanschluss entlüftet, wenn der Ist-Reifendruck dem Soll-Reifendruck entspricht.
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Zusätzlich besitzt eine solche Radventileinrichtung bei manchen Ausführungsformen des Weiteren eine an die Umwelt nach außen mündende Ablassleitung, um den Reifendruck als zusätzliche Funktion direkt an der Radventileinrichtung abzulassen. Durch Anlegen eines Steuerdrucks an den Eingangsanschluss kann auch ein Ablassen von Druck beziehungsweise Luft aus dem Reifeninnenraum ausgelöst werden. Der Soll-Reifendruck ist in dem Fall ein Druck unterhalb des Ist-Reifendrucks. Die Entlüftung kann ausschließlich über die Ablassleitung geschehen, oder zusätzlich oder ausschließlich über eine andere Vorrichtung.
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Durch die außen offene Mündung der Ablassleitung kann es insbesondere bei Fahrten über nicht befestigtes Gelände wie beispielsweise auch durch Sümpfe oder Gewässer mit Eintauchtiefen bis zu einer Tiefe von beispielsweise zwei Metern dazu kommen, dass Material, wie Flüssigkeit oder Partikel, beispielsweise Kiesel, Staub oder andere Materialien, durch die Mündung in die Ablassleitung und den daran angeordneten Ventilinnenraum eindringen, und diese verstopfen oder anders beeinträchtigen.
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Aus der
WO 2013/038107 A1 geht eine Radventileinrichtung hervor, bei der die nach außen mündende Ablassleitung auf der Innenseite mit einer Kammer verbunden ist, die durch das Anliegen eines Ventilkörpers an einem Ventilsitz begrenzt ist. Durch Eindringen von Partikeln in diese Kammer kann es passieren, dass der bewegliche Ventilkörper an einer luftdichten Anlage an dem Ventilsitz gehindert wird. Solche Partikel können durch die ungeschützte Mündung der Ablassleitung ungehindert in die Kammer eidringen, sofern nicht gerade ein Ablassen von Luft stattfindet.
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Aus der
US 2004/0020534 A1 geht eine Radventileinrichtung hervor, bei der in der an die Ablassleitung grenzenden Kammer neben einem kugelförmigen oder konischen Ventilstempel mit zugehörigem Ventilsitz auch eine Druckfeder enthalten ist, die ebenfalls durch eindringende Partikel oder auch beispielsweise durch eingedrungenes und anschließend gefrorenes Wasser in ihrer Funktionstüchtigkeit beeinträchtigt werden kann. Auch bei der hier beschriebenen Vorrichtung ist kein Schutz für das Auslassventil vorgesehen, welcher über den Reifendruck beziehungsweise den aus dessen Ablassen resultierenden Luftstrom hinausgeht.
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Aus der
EP 0 511 135 A1 geht ferner eine Radventileinrichtung hervor, bei der neben einer Feder und einem Stempel auch eine elastische Membran in der Kammer enthalten ist, die an die nach außen mündende Ablassleitung grenzt. Hier ist neben mechanischer Einflüsse durch die Partikel, wie Verschleiß, insbesondere Perforation, der Membran auch beispielsweise mit der Bildung einer Eisschicht auf der Membran durch das Eindringen von Flüssigkeit zu rechnen, wodurch das Material der Membran langfristig ebenfalls spröde oder brüchig werden kann.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Radventileinrichtung, die ein Ablassen von Luft während der Fahrt zulässt, hinsichtlich ihrer Betriebssicherheit insbesondere bei einem Off-Road-Betrieb zu verbessern.
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Die Aufgabe wird ausgehend von einer Radventileinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
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Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass eine die Mündung der Ablassleitung wasserdicht abdeckende Mündungsschutzkappe mindestens ein luftdurchlässiges, hydrophobes Entlüftungselement mit einer an die Umwelt grenzenden Außenfläche und einer mit der Ablassleitung strömungsverbundenen Innenfläche aufweist, zum Schutz vor Eindringen festen und flüssigen Materials aus der Umwelt.
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Vorzugsweise besteht das Entlüftungselement dabei zumindest teilweise aus einem Polymer, vorzugsweise Polytetrafluorethylen (PTFE). Poröses PTFE besitzt die Materialeigenschaft, dass Luft und andere Gase relativ ungehindert durch das Material dringen können, während Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, je nach Porendurchmesser des porösen PTFE beispielsweise bereits bei Materialstärken im Millimeterbereich gegen einen Flüssigkeitsdruck beispielsweise im Bereich über 1 bar zurückgehalten werden können. Der statische Druck durch Eintauchtiefen in Wasser beispielsweise im Bereich von im Off-Road-Betrieb möglichen zwei Metern liegt mit etwa 0,2 bar weit darunter. Während das Abhalten von festem, flüssigem und gasförmigem Material gleichzeitig trivial ist, bietet poröses PTFE also insbesondere stark hydrophobe Eigenschaften in Verbindung mit hoher Luftströmungsdurchlässigkeit. Durch die Abdeckung der Mündung der Ablassleitung durch eine Mündungsschutzkappe mit porösem PTFE wird sichergestellt, dass jeder Materialfluss aus und insbesondere in die Ablassleitung durch diese Mündungsschutzkappe und somit durch ihren einzigen materialdurchlässigen Teil stattfindet, welcher wiederum so beschaffen ist, dass Festkörper und Flüssigkeiten zurückgehalten werden, dass aber die Funktion des der Radventileinrichtung, während der Fahrt Luft nach außen abzulassen, weitgehend unbeeinträchtigt ist.
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Bevorzugterweise besitzt das Entlüftungselement eine Querschnittsfläche senkrecht zur Flussrichtung des durchströmenden Luftstroms von 4 cm2 bis 16 cm2, weiter bevorzugt 6 cm2 bis 14 cm2, besonders bevorzugt 8 cm2 bis 12 cm2. Bei einer Fläche im Bereich von beispielsweise 8 cm2 bis 12 cm2 ist es durch poröses PTFE möglich beispielsweise einen 450 Liter fassenden Reifen mit einem Reifendruck von 9 bar innerhalb von 5 Minuten bis unter 1 bar zu entleeren, oder einen 1.300 Liter umfassenden Reifen unter einem Reifendruck von 1,6 bar in 3 Minuten bis auf 0,6 bar zu entleeren. Auch andere beispielsweise an die Reifengröße und / oder die Reifendruckstufengröße angepasste Innenflächen können bevorzugt sein.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das mindestens eine Entlüftungselement als Scheibe, insbesondere als Kreisscheibe ausgebildet. Da die Mündung einer Ablassleitung typischerweise ebenfalls im Querschnitt kreisförmig geformt ist, ist es hier besonders einfach, durch Anbringen des Entlüftungselementes, direkt oder durch beispielsweise einen Dichtring abgedichtet, auf dem die Mündung umgebenden Gehäuse diese Mündung abzudichten.
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Vorzugsweise wird, um zu verhindern, dass sich das Entlüftungselement vor allem bei den hohen Luftströmen und somit der hohen Druckbeaufschlagung während des Ablassens von Reifendruck von dem Gehäuse löst, vorgeschlagen, dass die Mündungsschutzkappe einen Rahmen umfasst, der fest an dem Gehäuse angebracht ist und der auf der Innenseite, also gehäuseseitig, zumindest mittelbar, also beispielsweise über einen Dichtring oder über direkte Anlage, das Entlüftungselement einfasst. Die feste Verbindung von dem Rahmen mit dem Gehäuse kann hierbei beispielsweise lösbar, wie durch Verschraubung oder auch unlösbar, wie durch Schweißen oder Kleben oder durch Fertigung aus einem Material, beispielsweise im Spritzgussverfahren, stattfinden.
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Eine Verbesserung der Erfindung sieht vor, dass in der Mündungsschutzkappe ein Gitter eingefasst oder darin integriert ist, das durch die Mündungsschutzkappe mindestens gegen Krafteinwirkung von aus der Ablassleitung herausströmender Luft fixiert ist, und an dem das Entlüftungselement flächig anliegt, so dass durch Druckbeaufschlagung hervorgerufenen Verformungen des Entlüftungselementes durch die abstützende Wirkung des Gitters vorgebeugt wird. Das Gitter kann beispielsweise einstückig mit dem Rahmen ausgebildet sein oder beispielsweise separat daran anliegen.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Entlüftungselement zylinderförmig, insbesondere in Form eines Hohlkreiszylinders ausgebildet ist und vorzugsweise senkrecht auf der Mündungsöffnung steht und diese mit einem Rand einschließt. Diese Form ist insbesondere beispielsweise gegenüber einer am Rand eingefassten flachen Scheibe weniger anfällig für mechanische Verformung durch von innen homogen anliegende Druckbeaufschlagung. Bei dieser Ausführungsform ist es also nicht erforderlich, wenn auch möglich, das Entlüftungselement zusätzlich durch eine mechanisch stabile Vorrichtung, wie ein Gitter, zu stützen.
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Eine Verbesserung dieser Ausführungsform sieht vor, dass die Mündungsschutzkappe neben dem zylinderförmigen Entlüftungselement einen darauf angebrachten wasserdichten Deckel umfasst, der die Mündung zusammen mit dem Entlüftungselement abdichtet.
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Zur Erhöhung der Stabilität und der Abdichtungswirkung wird weiterhin vorgeschlagen, das Entlüftungselement an beiden axialen Enden in der Form seiner Ränder angepassten Einfassungselementen einzufassen, die beispielsweise aus Ausnehmungen mit Dichtringen bestehen können. Solche Einfassungselemente können beispielsweise im Deckel und direkt im Gehäuse oder in einem auf dem Gehäuse befestigten Rahmen vorgesehen sein.
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Diese Erfindung wird weiter dadurch verbessert, dass ein Verbindungsmittel vorgesehen ist, das den Deckel mechanisch fest an dem Gehäuse fixiert, so dass die Mündungsschutzkappe auch hohen Druckbeaufschlagungen standhalten kann, und nicht beispielsweise durch die Reißfestigkeit des Entlüftungselementes oder dessen Befestigung beschränkt ist.
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Gemäß einer hierauf bezogenen verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass der Deckel eine Ausnehmung vorweist, in die ein Verbindungsmittel eingesetzt werden kann, welches wiederum in einem Verbindungsmittelaufnahmeelement an dem Gehäuse verankerbar ist, so dass dieses Verbindungsmittel, beispielsweise eine Senkschraube, durch die Ausnehmung, beispielsweise eine sich konisch zum Gehäuse hin verjüngende Öffnung, von außen in das Verbindungsmittelaufnahmeelement, beispielsweise eine Gewindeborhung, einsetzbar und verankerbar und auch wieder lösbar ist. Vorteilhaft hieran ist neben der Möglichkeit eines Eingriffes durch einen Benutzer von außen auch die Möglichkeit, den Deckel durch das Verbindungselement mit einer einstellbaren Kraft in Richtung des Gehäuses zu beaufschlagen, die beispielsweise höher ist, als die beim Ablassen von Luft auftretende vom Gehäuse wegweisende Kraft, um die Stabilität der Mündungsschutzkappe zu erhöhen.
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von drei Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
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1 ein Schema einer Vorrichtung zur Reifendruckanpassung während der Fahrt, und
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2 einen schematisierten Querschnitt durch eine Radventileinrichtung mit einem scheibenförmigen Entlüftungselement, und
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3 einen schematisierten Querschnitt durch eine Radventileinrichtung mit zylinderförmigem Entlüftungselement.
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1 stellt den Aufbau einer Vorrichtung dar, mit der der Reifendruck eines Reifens 27 eines Fahrzeugs auch während der Fahrt, beispielsweise um sich den Bedingungen des wechselnden Geländes anzupassen, eingestellt werden kann. Eine Druckluftquelle 25 ist über ein Druckluftventil 26 mit einem statischen Anschluss einer Drehdurchführung 28 verbunden, deren rotierender Anschluss mit einem Eingangsanschluss 3 einer Radventileinrichtung 1 verbunden ist. Diese rotiert zusammen mit dem Reifen 27 und ist sowohl mechanisch mit dessen Felge als auch pneumatisch über einen Reifenanschluss 5 mit dessen Reifeninnenraum verbunden. Darüber hinaus besitzt die Radventileinrichtung 1 eine Ablassleitung 6, die über ein Entlüftungselement 9 mit der Umgebung 7 verbunden ist, um Luft aus dem Reifen 27 dahin abzulassen.
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Gemäß 2 weist die erfindungsgemäße Radventileinrichtung 1 ein Gehäuse 2 auf, welches an der nicht dargestellten Felge des Reifens angebracht ist. An dem Eingangsanschluss 3 wird durch die Druckluftquelle 25 und das Druckluftventil 26 ein Soll-Reifendruck vorgegeben, welcher über einen hier nicht dargestellten Mechanismus 4, der im Stand der Technik verschiedenartig realisiert ist, über einen Reifenanschluss 5 in den Reifeninnenraum eingespeist wird. Auch kann über den Eingangsanschluss 3 ein Steuerdruck angelegt werden, um Ablassen von Luft aus dem Reifen 27 durch den Mechanismus 4 zu veranlassen. Ferner ist an der Radventileinrichtung 1 eine Ablassleitung 6 mit Mündung 8 vorgesehen, über die Luft aus dem Reifeninnenraum an die Umwelt 7 entweichen kann.
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Die Mündung 8 dieser Ablassleitung 6 wird abgedeckt durch ein Entlüftungselement 9, das aus porösem PTFE gefertigt ist, und das durch ein Dichtelement in Form eines Dichtrings 10 an dem Gehäuse 2 anliegt. Auf der dem Gehäuse 2 abweisenden Seite des Entlüftungselementes liegt ein Gitter 11 an, welches in diesem Ausführungsbeispiel auch an dem bündig mit dem Entlüftungselement 9 abschließenden Gehäuse 2 anliegt. Das Gitter 11 und somit auch das Entlüftungselement 9 wird durch einen Rahmen 12 eingespannt, welcher durch angedeutete Schraubverbindungen 13a, 13b an dem Gehäuse 2 mittelbar über dem Gitter 11 fest angebracht ist. Die Konstruktion aus Dichtring 10, Entlüftungselement 9, Gitter 11, Rahmen 12 und Verschraubungen 13a, 13b bildet eine Mündungsschutzkappe 22.
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Wird nun der Reifeninnenraum über den Reifenanschluss 5 und die Ablassleitung 6 entlüftet, so tritt die Luft durch das Entlüftungselement 9 hindurch, ohne dieses mechanisch zu verformen, aufgrund der stabilisierenden Wirkung des Gitters 11. Ein Eindringen von flüssigem oder festem Material in die Ablassleitung 6 wird durch das Entlüftungselement 9 in Verbindung mit dem Dichtring 10 effektiv verhindert. Ein Auswechseln des Entlüftungselementes 9 ist von außen ohne Weiteres durch Lösen der Schraubverbindungen 13 möglich.
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3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Radventileinrichtung 1 mit einem ähnlich aufgebauten Gehäuse 2 mit Eingangs- und Reifenanschluss 3, 5 sowie einer Ablassleitung 6. Der Schutz des inneren, nicht näher dargestellten Mechanismus 4 zur Regelung des Ist-Reifendrucks wird hier durch eine Mündungsschutzkappe 22 umfassend ein hohlzylinderförmiges Entlüftungselement 9 aus porösem PTFE in Verbindung mit einem beispielsweise aus Kunststoff oder einer metallischen Legierung gefertigten Deckel 14 gewährleistet.
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Der gehäuseseitige ringförmige Rand des hohlzylinderförmigen Entlüftungselementes 9 ist in einem, in dem Gehäuse 2 ausgebildeten, Einfassungselement 15a an einen Dichtring 16a anliegend eingefasst. Der dem Gehäuse abweisende Rand des Entlüftungselementes 9 ist in einem in dem Deckel 14 ausgebildeten Einfassungselement 15b an einen weiteren Dichtring 16b anliegend eingefasst. Zur Fixierung des Deckels 14 auch gegen beispielsweise starke Luftströmungen aus der Mündung 8 der Ablassleitung 6 ist der Deckel 14 mithilfe eines Verbindungsmittels 17 in Form einer Senkkopfschraube fixiert. Dieses Verbindungsmittel 17 ist in eine konisch zum Gehäuse 2 hin zusammenlaufende Ausnehmung 18 in dem Deckel 14 eingelassen, und in ein Verbindungsmittelaufnahmeelement 19 in Form eines Stiftes 20 mit Gewindebohrung 21, welcher fest mit dem Gehäuse verbunden ist, eingeschraubt. Ein weiterer Dichtring 16c zwischen dem Deckel 14 und dem Verbindungsmittelaufnahmeelement 19 sorgt dafür, dass die Mündung 8 und die Ablassleitung 6, und insbesondere der innere, im Detail nicht dargestellte Mechanismus 4, gegen Einflüsse wie Flüssigkeiten oder Partikel aus der Umwelt geschützt ist.
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Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die vorstehenden aufgeführten Ausführungsbeispiele. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervor denkbar, welche vom Schutzbereich der nachfolgende Ansprüche mit umfasst sind. So ist es beispielsweise möglich, dass der Rahmen im ersten Ausführungsbeispiel oder der Deckel im zweiten Ausführungsbeispiel unlösbar, beispielsweise durch Verschweißen, mit dem Gehäuse verbunden ist. Auch ist denkbar, dass auch im Deckel mindestens ein Entlüftungselement eingelassen ist, um den effektiven Entlüftungsquerschnitt zu erhöhen und somit die Dauer der Entlüftung zu verringern. Des Weiteren kann statt eines Verbindungsmittels in Form einer Schraube auch ein Verbindungsmittel mit beispielsweise einem Schnappmechanismus eingesetzt werden. Auch kann die Radventileinrichtung, insbesondere das Entlüftungselement, anders als Kreisscheibe oder Hohlzylinder mit kreisrundem Querschnitt ausgebildet sein, beispielsweise als polygonförmige Scheibe oder beispielsweise als hohlquaderförmiger Zylinder.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Radventileinrichtung
- 2
- Gehäuse
- 3
- Eingangsanschluss
- 4
- Mechanismus
- 5
- Reifenanschluss
- 6
- Ablassleitung
- 7
- Umwelt
- 8
- Mündung
- 9
- Entlüftungselement
- 10
- Dichtring
- 11
- Gitter
- 12
- Rahmen
- 13a, 13b
- Schraubverbindungen
- 14
- Deckel
- 15a, 15b
- Einfassungselemente
- 16a, 16b, 16c
- Dichtringe
- 17
- Verbindungsmittel
- 18
- Ausnehmung
- 19
- Verbindungsmittelaufnahmeelement
- 20
- Stift
- 21
- Gewindebohrung
- 22
- Mündungsschutzkappe
- 23
- Außenfläche von 9
- 24
- Innenfläche von 9
- 25
- Druckluftquelle
- 26
- Druckluftventil
- 27
- Reifen
- 28
- Drehdurchführung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2013/038107 A1 [0005]
- US 2004/0020534 A1 [0006]
- EP 0511135 A1 [0007]
