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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Druckluftversorgung in einem eine Mehrzahl von Radanordnungen aufweisenden Fahrzeug, vorzugsweise Nutzfahrzeug, welches mit mindestens einem über das elektrische Bordnetz mit elektrischer Antriebsenergie versorgten Luftkompressor und an jeder Radanordnung mit einem Druckluftverbraucher versehen ist, der zu seiner Versorgung mit Druckluft an den Luftkompressor angeschlossen ist.
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Nutzfahrzeuge weisen in der Regel ein elektrisches Bordnetz mit 24 Volt Betriebsspannung auf. Ein solches Bordnetz bietet zwar Leistungsreserven gegenüber einem 12-Volt-Netz, hat jedoch auch Belastungsgrenzen. Diese können überschritten werden, wenn zu viele elektrische Verbraucher zugleich in Betrieb sind. Zu diesen Verbrauchern zählen z. B. Luftkompressoren als Teile von Reifenbefüllvorrichtungen. Denn zur Sicherstellung eines jederzeit ausreichenden Luftdrucks in den Fahrzeugreifen sind bordeigene Reifenbefüllsysteme bekannt, die den Luftdruck in den einzelnen Fahrzeugreifen überwachen und ein fehlendes Luftvolumen, gegebenenfalls auch während der Fahrt, durch Druckluft ersetzen. Dies erfolgt über die elektrisch angetriebenen Luftkompressoren. Bei Nutzfahrzeugen kann daher die Belastungsgrenze des elektrischen Bordnetzes bereits dann überschritten werden, wenn über die Luftkompressoren Druckluft gleichzeitig in alle Reifenventile nachgefördert wird, d. h. zu viele Druckluftverbraucher gleichzeitig versorgt werden.
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Die Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung einer Lösung, bei der die Überlastung des elektrischen Bordnetzes des Fahrzeuges aufgrund zu vieler gleichzeitig betriebener Druckluftverbraucher vermieden wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Druckluftversorgung mit den eingangs angegebenen Merkmalen eine Steuerung vorgeschlagen, welche zu jeder Radanordnung deren Druckluftversorgung in Abhängigkeit von der Druckluftversorgung in mindestens einer anderen der Radanordnungen entweder sperrt oder freigibt.
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Unter Anwendung eines solchen Verfahrens lässt sich eine Überlastung des fahrzeugeigenen elektrischen Bordnetzes durch zu viele gleichzeitig, also parallel betriebene Druckluftverbraucher verhindern. Hierzu ist die Steuerung der Druckluftverbraucher in der Weise ausgebildet, dass sie zu jeder Radanordnung des Fahrzeugs deren Druckluftversorgung in Abhängigkeit von der Druckluftversorgung in mindestens einer anderen der Radanordnungen entweder sperrt oder freigibt.
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Mit einer Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass die Steuerung für aufeinanderfolgende Zeitintervalle die Druckluftversorgung mindestens einer Radanordnung freigibt und zugleich die Druckluftversorgung mindestens einer anderen Radanordnung sperrt, wobei die Radanordnung, deren Druckluftversorgung freigegeben ist, von Zeitintervall zu Zeitintervall wechselt. Vorzugsweise sind diese Zeitintervalle gleich lang.
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Bei einer anderen Ausgestaltung des Verfahrens ist die Steuerung dazu ausgebildet, die Druckluftversorgung mindestens einer Radanordnung soweit und solange nicht freizugeben, wie für mindestens eine andere Radanordnung
- – eine Freigabe besteht
- – und/oder eine im Vergleich höhere Priorität gilt, wobei die Prioritätskriterien als Bestandteil der Steuerung eingestellt sind.
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Mit einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Druckluftverbraucher die Fahrzeugreifen des Fahrzeugs sind. In diesem Fall sind die Prioritätskriterien
- – das Maß des Unterschreitens des für den Fahrzeugreifen vorgeschriebenen Mindest-Reifendrucks, oder
- – der Gradient während des Unterschreitens des für den Fahrzeugreifen vorgeschriebenen Mindest-Reifendrucks, oder
- – der aktuelle Betriebszustand der Achse, an der sich die Radanordnung befindet, als angehobene und daher passive Liftachse oder als aktive, d. h. auf der Fahrbahn abgestützte Fahrzeugachse.
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Im Folgenden ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und die darin wiedergegebenen Einzelheiten näher erläutert. Es zeigen:
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1 in einem Teilschnitt eine Radanordnung eines Fahrzeugs einschließlich einer an der Radnabe der Radanordnung angeordneten, elektrisch angetriebenen Reifenbefüllvorrichtung;
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2a eine schematische Gesamtdarstellung der Druckluftverbraucher aufweisenden Radanordnungen des Fahrzeugs, sowie Mittel zur Steuerung der Druckluftversorgung der Druckluftverbraucher;
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2b in einer zweiten Variante eine schematische Gesamtdarstellung der Druckluftverbraucher aufweisenden Radanordnungen des Fahrzeugs, sowie Mittel zur Steuerung der Druckluftversorgung der Druckluftverbraucher, und
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2c in einer dritten Variante eine schematische Gesamtdarstellung der Druckluftverbraucher aufweisenden Radanordnungen des Fahrzeugs, sowie Mittel zur Steuerung der Druckluftversorgung der Druckluftverbraucher.
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Die im Folgenden beschriebene Druckluftversorgung in einem Fahrzeug mit einer Mehrzahl von Radanordnungen 1 kommt vor allem bei mehrachsigen Nutzfahrzeugen und Nutzfahrzeuganhängern zum Einsatz. Diese Fahrzeuge verfügen über Druckluftsysteme. So kann zum Beispiel Druckluft das Betätigungsmedium für die pneumatische Bremse sein, mit der jede der Radanordnungen 1 des Fahrzeugs versehen ist. Ein anderes Beispiel für Druckluftverbraucher sind luftgefüllte Federbälge 4 einer Fahrzeugluftfederung, mit denen ebenfalls alle Radanordnungen 1 des Fahrzeugs jeweils versehen sind. Der Luftdruck in den Federbälgen 4 ist laufend an die jeweiligen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs anzupassen, wozu Druckluft bei Bedarf in die Federbälge 4 nachgefüllt werden muss.
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Die 1 zeigt eine linke oder rechte Radanordnung 1 des Nutzfahrzeugs. Ist das Fahrzeug ein zwei- oder dreiachsiger Nutzfahrzeuganhänger, beträgt die Anzahl solcher Radanordnungen 1 vier bzw. sechs.
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Bestandteil der Radanordnung 1 ist eine Radnabe 5, die auf einem Achsschenkel 2 der Fahrzeugachse über eine Drehlagerung 3, welche hier aus zwei Wälzlagern besteht, drehbar abgestützt ist. Die Radnabe 5 ist mit einem Nabenflansch 6 versehen, an dem mittels mehrerer Radbolzen 7 das Fahrzeugrad 10 der Radanordnung 1 befestigt ist. Das Fahrzeugrad 10 besteht in üblicher Weise aus der Radfelge sowie dem mit Luft befüllten Fahrzeugreifen 8. Dieser ist mit einem konventionellen Reifenventil bzw. Reifenbefüllventil versehen, welches sich wie üblich auf der fahrzeugäußeren Seite der Felge des Fahrzeugrades 10 befindet. Der Fahrzeugreifen 8 ist ein Druckluftverbraucher, da aus dem Reifen entwichene Luft durch Druckluft ersetzt werden muss.
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Weiterer Bestandteil der Radanordnung 1 ist, wenngleich auf der Zeichnung nicht wiedergegeben, eine druckluftbetriebene Radbremse, deren Bremstrommel (im Fall einer Trommelbremse) oder Bremsscheibe (im Fall einer Scheibenbremse) ebenfalls auf der Radnabe 5 befestigt ist, z. B. mittels der Radbolzen 7.
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Nach fahrzeuginnen ist die Radlagerung 3 durch eine Schleifdichtung 11 gegen Staub und Schmutz geschützt. Nach fahrzeugaußen erfolgt der Schutz der Radlagerung 5 über eine Abdeckung 15, welche von außen auf die Radnabe 5 aufgesetzt ist. An der kappenförmig gestalteten Abdeckung 15 befindet sich ein Kompressorgehäuse 21 mit einem darin angeordneten Luftkompressor 20. Der Luftkompressor 20 ist über das 24-Volt-Bordnetz des Fahrzeugs elektrisch angetrieben und dazu ausgebildet, Luft zu komprimieren und diese Druckluft über eine Luftzuleitung 25 zu dem Reifenbefüllventil 12 des Fahrzeugreifens zu fördern, um so ein mittels eines Sensors 24 erfasstes Druckdefizit in dem Reifen auszugleichen, gegebenenfalls auch während der Fahrt, d. h. bei drehendem Fahrzeugrad 10. Baugleiche Reifenbefüllsysteme und Drucksensoren 24 befinden sich auch an den anderen Radanordnungen 1 des Fahrzeugs.
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Die Luftzuleitung 25 ist vorzugsweise ein flexibler, druckfester Druckschlauch, welcher aus dem Kompressorgehäuse 21 herausgeführt ist. Zwecks Ansaugen zu komprimierender Luft aus der Umgebung ist das Kompressorgehäuse 21 mit einer Luftansaugöffnung 26 versehen.
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Auf das Kompressorgehäuse 21 ist von fahrzeugaußen eine Kappe 30 aufgesetzt. Zwischen der Innenwandung 33 der Kappe 30 und der Umfangsfläche 34 des Kompressorgehäuses 21 ist ein nur zu der Radnabe 5 hin offener Ringspalt 32 angeordnet, in dem sich die Luftansaugöffnung 26 befindet. Angesaugte Umgebungsluft kann daher nur auf dem Umweg durch den Ringspalt 32 hindurch zu der Luftansaugöffnung 26 gelangen. Zur Filterung der in den Ringspalt 32 eintretenden Umgebungsluft dient eine Dichtung 40.
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Das Ende der Luftzuleitung 25 bildet ein Adapter 50. Dieser ist mit einem Innengewinde versehen, mit dem der Adapter 50 druckdicht mit dem Außengewinde des konventionell gestalteten Reifenbefüllventil des Fahrzeugrades verschraubt ist.
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Der elektrische Antrieb des Luftkompressors 20 erfolgt unter Nutzung der Leistung des vorhandenen elektrischen Bordnetzes des Fahrzeugs. Für den elektrischen Antrieb weist zumindest eine elektrische Zuleitung 46 dieses Antriebs eine als Schleifkontakt ausgebildete Verbindung 45 auf. Diese Verbindung ist hier zentral am Achsschenkel 2 der Achse und damit auf der Nabenachse angeordnet. Die weitere bzw. zweite elektrische Zuleitung des Antriebs kann entweder ebenfalls über einen Schleifkontakt realisiert sein, oder aber die metalllisch leitenden Teile der Radnabe bzw. der Radlagerung übernehmen die Funktion des Stromleiters.
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Bei einem Anhängerfahrzeug ist das elektrische Bordnetz ein für das Zug- und das Anhängerfahrzeug gemeinsames Bordnetz mit 24 Volt Betriebsspannung. Ein 24 Volt Bordnetz bietet zwar Reserven gegenüber einem 12 Volt Netz, hat jedoch auch Belastungsgrenzen. Diese können überschritten werden, wenn zu viele Druckluftverbraucher parallel versorgt werden, etwa indem die Luftkompressoren 20 Druckluft gleichzeitig in alle oder in die meisten der Fahrzeugreifen 8 nachfördern. Wie sich dies vermeiden lässt, wird nachfolgend anhand der 2a, 2b und 2c beschrieben.
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Die 2a zeigt in schematischer Draufsicht das aus drei hintereinander an einem Fahrzeugchassis 54 angeordneten Fahrzeugachsen bestehende Fahrwerk eines Nutzfahrzeuganhängers. Zu jeder Radanordnung 1 gehört mindestens ein Druckluftverbraucher 8. Dies ist hier der jeweilige Fahrzeugreifen, welcher im Falle eines Luftverlustes über die beschriebene Luftbefüllvorrichtung mit Druckluft versorgt wird. Die elektrische Antriebsleistung hierfür gelangt über die Kabel 46 zu den Luftkompressoren 20.
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Würden sämtliche Luftkompressoren 20 zugleich Luft in ihre Fahrzeugreifen 8 füllen, wäre das 24-Volt-Netz des Fahrzeugs überfordert. Daher ist das Fahrzeug mit einer Steuerung 55 versehen, welche für aufeinanderfolgende Zeitintervalle die Druckluftversorgung jeweils einer Radanordnung 1 freigibt und zugleich die Druckluftversorgung der anderen Radanordnungen 1 sperrt, wobei die Radanordnung, deren Druckluftversorgung jeweils freigegeben ist, von Zeitintervall zu Zeitintervall wechselt.
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So kann z. B. die Steuerung 55 so ausgebildet sein, dass für ein Zeitintervall von zehn Minuten nur die Druckluftversorgung der vorne rechts angeordneten Radanordnung freigegeben ist, hingegen die Druckluftversorgung aller anderen Radanordnungen gesperrt ist. Für die darauffolgenden nächsten zehn Minuten ist z. B. die vorne links angeordnete Radanordnung freigeschaltet etc. etc. Innerhalb einer Stunde ist daher bei einem Fahrzeug mit drei Achsen und sechs Radanordnungen 1 jede dieser Radanordnungen für zehn Minuten zur Druckluftversorgung freigeschaltet.
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In 2b ist eine andere Variante wiedergegeben. Bei dieser Variante erfolgt über Signalleitungen 60 eine Kommunikation der elektronischen Steuereinheit 55 mit den einzelnen Radanordnungen. Gemäß 2c kann die erforderliche Signalverbindung auch eine Funkverbindung sein.
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Besteht an einer Radanordnung 1 Bedarf für die Versorgung des Druckluftverbrauchers mit Druckluft, erfolgt mittels der Steuerung 55 eine Koordination mit einem etwaigen Bedarf an Druckluftversorgung in den übrigen Radanordnungen. Ein solcher Bedarf wird an jeder Radanordnung 1 mittels dortiger Sensiermittel und insbesondere der Drucksensoren 24 im Reifen erfasst, und der elektronischen Steuereinheit 55 gemeldet, die dann die einzelnen Druckversorgungen entweder sperrt oder freigibt. So wird verhindert, dass zeitgleich elektrische Energie zur Versorgung aller Druckluftverbraucher aus dem Bordnetz benötigt wird.
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Das Sperren bzw. Freigeben erfolgt anhand von Prioritätskriterien, die in der Steuereinheit 55 abgelegt bzw. gespeichert sind. Diese Kriterien können im Fall einer Reifenbefüllvorrichtung z. B. sein:
- – der Reifen mit niederstem Druck zuerst (Hauptkriterium)
- – der Gradient des Reifendrucks (optionales Nebenkriterium)
- – der Gradient der Reifentemperatur (optionales Nebenkriterium)
- – die Kompressor-Temperatur und/oder der Gradient der Kompressor-Temperatur (optionales Nebenkriterium)
- – die Stromentnahme aus dem Bordnetz (optionales Nebenkriterium)
- – die maximal zulässige Einschaltdauer des Kompressors (optionales Nebenkriterium)
- – die Befülldauer der Reifen (optionales Nebenkriterium)
- – die Befüllvorgänge je Reifen innerhalb einer definierten Zeit (optionales Nebenkriterium).
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Radanordnung
- 2
- Achsschenkel
- 3
- Drehlagerung
- 4
- Federbalg
- 5
- Radnabe
- 6
- Nabenflansch
- 7
- Radbolzen
- 8
- Fahrzeugreifen, Druckluftverbraucher
- 10
- Fahrzeugrad
- 11
- Schleifdichtung
- 12
- Reifenventil
- 15
- Abdeckung
- 20
- Luftkompressor
- 21
- Kompressorgehäuse
- 24
- Sensor, Drucksensor
- 25
- Luftzuleitung
- 26
- Luftansaugöffnung
- 30
- Kappe
- 32
- Ringspalt
- 33
- Innenwandung
- 34
- Umfang des Kompressorgehäuses
- 40
- Dichtung
- 45
- Verbindung, Schleifkontakt
- 46
- elektrische Zuleitung, Kabel
- 50
- Adapter
- 54
- Fahrzeugchassis
- 55
- Steuerung
- 60
- Signalleitungen
