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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Druckregulierung von Reifen und insbesondere eine Verdichteranordnung zur Druckmittelversorgung eines Reifens eines auf einer Radnabe montierbaren Fahrzeugrads.
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Zur Befüllung eines Fahrzeugreifens mit einem Druckmittel, wie etwa Druckluft, ist es bekannt, ein Reifenventil am Fahrzeugrad vorzusehen, über welches das Druckmittel in den Reifen eingebracht werden kann. Bei Fahrzeugen, wie Personenkraftwagen, Lastkraftwagen oder Nutzfahrzeugen, sind Reifenventile üblicherweise im Bereich einer Felge, auf der der Reifen montiert ist, so angeordnet, dass sie von außen leicht zugänglich sind. An das Reifenventil kann eine fahrzeugexterne Druckmittelquelle angeschlossen werden, etwa mittels einer Schlauchleitung, um so den Reifendruck auf manuelle Weise kontrollieren und gegebenenfalls korrigieren zu können.
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Ferner sind fahrzeugseitige Druckmittelversorgungssysteme bekannt, die es gestatten, die Druckmittelbefüllung eines Fahrzeugreifens autonom vorzunehmen. Hierzu werden von einer zentralen, fahrzeugseitig bereitgestellten Druckmittelquelle, beispielsweise einem Kompressor oder einem Druckspeicher, Druckmittelleitungen bis zu den Rädern geführt und dort an die Reifenventile angeschlossen. Beim Übergang vom Fahrzeuggestell auf die Räder werden sogenannte Drehdurchführungen realisiert, die eine Druckmittelbefüllung auch während der Fahrt, d. h. bei sich drehenden Rädern, ermöglichen. Auf diese Weise kann der Reifendruck z. B. an veränderte Beladungsverhältnisse, Fahrbahnoberflächen und Umgebungstemperaturen angepasst werden.
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Ein grundsätzlicher Nachteil derartiger Systeme besteht jedoch darin, dass lange Druckmittelleitungswege überbrückt werden müssen, was allgemein zu einem hohen baulichen und wartungstechnischen Aufwand führt. Schwierig gestaltet sich zudem eine zuverlässige und langfristig funktionsfähige Realisierung der Drehdurchführungen die einer dauerhaften Beanspruchung durch die sich während der Fahrt drehenden Räder ausgesetzt sind.
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Die Druckschrift
JP 2009-078788 A betrifft eine Pumpe mit einer Fail-Safe-Struktur, die dazu geeignet ist, einen Reifendruck schnell anzupassen. Die Pumpe weist dabei einen ersten rotierenden Körper, der auf einer Nabe befestigt ist, einen zweiten rotierenden Körper, der rotierbar relativ zu dem ersten rotierenden Körper gehalten wird, und ein Bremselement auf, das die Rotation des zweiten rotierenden Körpers derart bremst, dass eine Relativrotation zwischen dem ersten rotierenden Körper und dem zweiten rotierenden Körper verursacht wird, wodurch eine Pumpfunktion ausgeführt wird.
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Die Druckschrift
DE 37 40 179 A1 betrifft einen Mehrbalg-Luftverdichter. Dabei ist eine motorisch angetriebene Dauerbetriebs-Vorrichtung offenbart, wobei mehrere hin- und hergehende Balgeinheiten winkelmäßig beabstandet um die Drehachse einer Taumelscheibe angeordnet sind. Jeder Balg ist am einen Ende gehäusefixiert, und sein anderes Ende wird von der Taumelscheibe in Axialrichtung angetrieben. Während die Balgeinheiten phasenversetzt aufeinanderfolgend hin- und hergehen, wird Luft in eine Ventil-/Verteilereinheit angesaugt bzw. aus ihr ausgestoßen; die Ventil-/Verteilereinheit leitet Luft zu und von Austritts- und Eintrittsanschlüssen durch einheitlich miteinander ausgebildete Klappen-Absperrorgane. Am Ausgang wird ein gleichmäßiger Strom nichtkontaminierter Druckluft erhalten.
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Die Druckschrift
WO 2015/063679 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Druckmittelversorgung eines Reifens, die derartige Nachteile grundsätzlich überwinden kann, indem radseitig eine mit dem Fahrzeugrad rotierende Pumpe bereitgestellt wird, die bei Unterschreiten eines vorbestimmten Reifendrucks über eine mittels eines Kupplungskolbens betätigbare Kupplung aktivierbar ist, um den Reifen mit Druckmittel zu versorgen. Auch diese Vorrichtung ist jedoch in konstruktiver Hinsicht nur vergleichsweise aufwendig zu realisieren.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Lösung anzugeben mit der eine Druckmittelbefüllung eines Fahrzeugreifens autonom während der Fahrt vorgenommen werden kann und die baulich auf einfache und zuverlässige Weise realisiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Demnach ist insbesondere eine Verdichteranordnung zur Druckmittelversorgung eines Reifens eines auf einer Radnabe montierbaren Fahrzeugrads angegeben, wobei die Radnabe drehbar an einer eine axiale Richtung festlegenden Radaufhängung lagerbar ist. Die Verdichteranordnung zeichnet sich dadurch aus, dass sie zumindest einen Kompressionsraum definiert und einen Antrieb umfasst, der dazu eingerichtet ist, durch ein Zusammenwirken einer radaufhängungsfest gehaltenen Komponente mit einem nabenseitigen Verdichterbauteil eine hin- und hergehende Linearbewegung des Verdichterbauteils in der axialen Richtung zu erzeugen, wobei die Linearbewegung des Verdichterbauteils eine Volumenveränderung des zumindest einen Kompressionsraums bewirkt, mit der in den Reifen zu leitendes Druckmittel unter Druck gesetzt wird. Im weiteren Sinne kann die Erfindung somit ein System zur Druckmittelversorgung eines Reifens mit einem Fahrzeugrad einer Verdichteranordnung und einer Radnabe betreffen.
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Der zumindest eine Kompressionsraum der Verdichteranordnung ist nabenseitig angeordnet und unterliegt während der Fahrt – zusammen mit der Radnabe – einer Rotationsbewegung relativ zur Radaufhängung. Der eigentliche Kompressionsvorgang findet deshalb nabenseitig statt und ermöglicht es bei einem auf der Radnabe montierten Fahrzeugrad, eine autarke Druckmittelversorgung für den Reifen unmittelbar am Fahrzeugrad und somit auch während der Fahrt vorzunehmen. Unter nabenseitigen Komponenten sind solche Komponenten zu verstehen, die unmittelbar oder mittelbar mit der Radnabe verbunden sind, so dass sie sich bei einer Rotationsbewegung der Radnabe zusammen mit der Radnabe relativ zur Radaufhängung drehen. Die Radaufhängung ist fahrzeugfest und kann beispielsweise einen Radträger oder einen Achsstummel einer Fahrzeugachse umfassen.
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Weil die Linearbewegung des Verdichterbauteils in der axialen Richtung der Radaufhängung erfolgt, werden Unwuchten am Fahrzeugrad, die aus einem während der Fahrt stattfindenden Betrieb der Verdichteranordnung resultieren, gering gehalten.
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Bei mehrrädrigen Fahrzeugen kann durch Verwendung der erfindungsgemäßen Verdichteranordnung ein dezentrales Druckmittelversorgungssystem realisiert werden bei dem jedes Fahrzeugrad seine eigene Druckmittelversorgungseinrichtung umfasst. Die bei den eingangs genannten Druckmittelversorgungssystemen fahrzeugseitig bereitzustellenden, langen Druckmittelleitungswege können auf diese Weise vermieden werden. Zudem kann auf die nur schwer zuverlässig und langfristig funktionsfähig realisierbaren Drehdurchführungen beim Übergang vom Fahrzeuggestell auf die drehbaren Fahrzeugräder verzichtet werden. Die erfindungsgemäße Verdichteranordnung ermöglicht eine grundlegende Veränderung bekannter Druckmittelversorgungssysteme weg von einer zentralen Architektur hin zu einer dezentralen Architektur, die im Wesentlichen auf der Idee basiert, den Kompressionsvorgang unmittelbar an der Radnabe bzw. am Fahrzeugrad vorzunehmen.
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Erfindungsgemäß wird der für den Kompressionsvorgang notwendige Antrieb der Verdichteranordnung durch das Zusammenwirken der radaufhängungsfest gehaltenen Komponente mit dem nabenseitigen Verdichterbauteil realisiert. In einer ersten Variante eines solchen Antriebs kann die während der Fahrt stattfindende Relativbewegung der Radnabe gegenüber der Radaufhängung ausgenutzt werden. Da das Verdichterbauteil nabenseitig angeordnet ist, rotiert dieses während der Fahrt mit der Radnabe um die Radaufhängung. Der Antrieb kann eine Transformationseinrichtung umfassen, die bei einer Rotation der Radnabe um die Radaufhängung aus einer Rotationsbewegung des Verdichterbauteils die Linearbewegung des Verdichterbauteils erzeugt.
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Die Verdichteranordnung kann einen vorzugsweise ringförmigen Zylinder umfassen, wobei das Verdichterbauteil ein in dem Zylinder aufgenommener, vorzugsweise ringförmiger Kolben ist, so dass der Kompressionsraum zwischen dem Zylinder und dem Kolben gebildet ist. Ein ringförmiger Zylinder kann auch als Ringzylinder und ein ringförmiger Kolben kann auch als Ringkolben bezeichnet werden. Eine solche Verdichteranordnung kann dann auch als Ringkolbenverdichter bezeichnet werden. Der Ringzylinder und der Ringkolben können rotationssymmetrisch ausgebildet und koaxial zueinander um die von der Radaufhängung festgelegte Längsachse angeordnet sein, um durch die Verdichteranordnung verursachte Unwuchten am Fahrzeugrad während der Fahrt gering zuhalten. Es versteht sich, dass die Verdichteranordnung anstelle eines ringförmigen Kolbens beispielsweise auch einen zylindrischen Kolben umfassen kann, der in einem zylindrischen Raum aufgenommen ist. Durch die mittels der Transformationseinrichtung während der Fahrt erzeugte Linearbewegung des Kolbens in dem Zylinder kann ein Druckmittel, etwa Druckluft, in dem Kompressionsraum unter Druck gesetzt werden und im weiteren Verlauf dem Reifen über eine kurze Druckmittelleitung zugeführt werden.
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An der Stirnseite des Kolbens kann eine Dichtung angeordnet sein, die den Kolben gegenüber dem Zylinder abdichtet. An dem Kolben bzw. der Dichtung kann ferner zumindest ein Druckmitteleinlass gebildet sein, über den bei einem Saughub des Kolbens Druckmittel in den Kompressionsraum gelangen kann. Ein Druckmitteleinlass kann dazu z. B. mit einem Flatterventil versehen sein, welches bei einem Saughub des Kolbens den Einlass von Druckmittel in den Kompressionsraum gewährt und sich bei einem Druckhub des Kolbens schließt, sodass in dem Kompressionsraum vorhandenes Druckmittel unter Druck gesetzt werden kann. Wenn bei einem Ringkolben mehrere Druckmitteleinlässe vorgesehen sind, so können diese an dem Ringkolben bzw. der Dichtung in Umfangsrichtung verteilt angeordnet sein.
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An dem Zylinder kann ferner zumindest ein Druckmittelauslass gebildet sein, über den das bei einem Druckhub des Kolbens unter Druck gesetzte Druckmittel aus dem Kompressionsraum in eine zu dem Reifen führende Druckmittelleitung eingeleitet werden kann. Der Druckmittelauslass kann mit einem Rückschlagventil versehen sein, das verhindert, dass unter Druck gesetztes Druckmittel aus der Druckmittelleitung zurück in den Kompressionsraum strömt. Wenn bei einem Ringzylinder mehrere Druckmittelauslässe vorgesehen sind, so können diese an dem Ringzylinder in Umfangsrichtung verteilt angeordnet sein.
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Die Verdichteranordnung kann als separate Baugruppe bereitgestellt sein, die von der Radnabe unabhängig ist. Der Zylinder kann daher ein separates Bauteil sein, welches zusammen mit den übrigen Bauteilen der Verdichteranordnung als Baugruppe an der Radnabe montierbar ist. Gemäß einer anderen Ausgestaltung kann der Zylinder als vorzugsweise ringförmige Ausnehmung in der Radnabe gebildet sein beispielsweise an einer Innenseite oder einer Außenseite der Radnabe. In diesem Fall bildet die Radnabe einen Teil der Verdichteranordnung.
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Um die Linearbewegung des Kolbens bei einer Rotation der Radnabe um die durch die Radaufhängung festgelegte Achse zu erzeugen, kann der Kolben umfangsseitig eine sinusförmige Umfangsnut aufweisen und die Transformationseinrichtung kann wenigstens ein radaufhängungsfest haltbares Eingriffselement umfassen, das in die sinusförmige Umfangsnut eingreift, um bei einer Rotation der Radnabe relativ zur Radaufhängung die Rotationsbewegung des Kolbens mit einer Linearbewegung des Kolbens zu überlagern bzw. mit anderen Worten – um dem rotierenden Kolben die gewünschte Linearbewegung aufzuprägen. Das oben genannte Zusammenwirken der radaufhängungsfesten Komponente mit dem nabenseitigen Verdichterbauteil wird in diesem Fall zwischen dem wenigstens einen Eingriffselement und dem Kolben realisiert. Das wenigstens eine Eingriffselement kann an einem vorzugsweise ringförmigen Eingriffselementträger angeordnet sein, der seinerseits rotationssymmetrisch um die durch die Radaufhängung festgelegte Längsachse angeordnet ist. Die sinusförmige Umfangsnut kann bei einem Ringkolben sowohl außenumfangsseitig als auch innenumfangsseitig am Kolben angeordnet sein.
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In einer Ausgestaltung kann die Transformationseinrichtung auch mehrere radaufhängungsfest haltbare Eingriffselemente umfassen, die umfangsseitig verteilt an dem Eingriffselementträger angeordnet sind und die in die sinusförmige Umfangsnut des Kolbens eingreifen. Beispielsweise können die Eingriffselemente jeweils um eine ganze (bzw. um ein Vielfaches einer ganzen) Sinusschwingung entlang der Nut voneinander beabstandet angeordnet sein. Auf diese Weise kann eine stabile und passgenaue Führung des Kolbens in dem Zylinder gewährleistet und ein Verkanten des Kolbens gegenüber der Längsachse verhindert werden.
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Damit die Verdichteranordnung während der Fahrt nicht dauerhaft angetrieben wird sondern lediglich dann, wenn tatsächlich eine Druckregulierung des Reifens gewünscht ist, kann die Transformationseinrichtung eine Kupplungseinrichtung umfassen, mittels welcher einerseits das wenigstens eine Eingriffselement einkuppelbar ist, um eine radaufhängungsfeste Verbindung für das wenigstens eine Eingriffselement herzustellen, und mittels welcher andererseits das wenigstens eine Eingriffselement auskuppelbar ist, um die radaufhängungsfeste Verbindung für das wenigstens eine Eingriffselement zu lösen. Wenn das wenigstens eine Eingriffselement ausgekuppelt ist, kann es zusammen mit dem Kolben bzw. der Radnabe als Ganzes um die Radaufhängung rotieren, so dass die Rotationsbewegung des Kolbens nicht mit der Linearbewegung überlagert wird und die Verdichteranordnung somit nicht angetrieben wird.
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In einer nicht beanspruchten Ausgestaltung kann die Kupplungseinrichtung elektromagnetisch betätigbar sein. In diesem Fall kann die Kupplungseinrichtung kann ein radaufhängungsfestes, vorzugsweise ringförmiges Kupplungselement und ein nabenseitiges, mit dem wenigstens einen Eingriffselement verbundenes, vorzugsweise ringförmiges Kupplungselement umfassen, wobei durch Energiezuführung in das radaufhängungsfeste Kupplungselement eine zwischen dem radaufhängungsfesten und dem nabenseitigen Kupplungselement wirkende, elektromagnetische Kraft erzeugbar ist, die die beiden Kupplungselemente gegeneinander drückt, um eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem wenigstens einen Eingriffselement und dem radaufhängungsfesten Kupplungselement herzustellen.
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In einer anderen Ausgestaltung kann die Kupplungseinrichtung druckmittelgesteuert betätigbar sein. Die Kupplungseinrichtung kann in diesem Fall ein radaufhängungsfestes, vorzugsweise ringförmiges Kupplungselement, ein nabenseitiges, mit dem wenigstens einen Eingriffselement verbundenes, vorzugsweise ringförmiges Kupplungselement und einen mit dem radaufhängungsfesten oder dem nabenseitigen Kupplungselement zusammenwirkenden, vorzugsweise ringförmigen Balg umfassen, der im aufgeblähten Zustand die beiden Kupplungselemente gegeneinander drückt, um eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem wenigstens einen Eingriffselement und dem radaufhängungsfesten Kupplungselement herzustellen, und der im nicht aufgeblähten Zustand die kraftschlüssige Verbindung zwischen dem radaufhängungsfesten Kupplungselement und dem nabenseitigen Kupplungselement aufhebt.
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Bei beiden Ausgestaltungen der Kupplungseinrichtung kann das nabenseitige Kupplungselement mit dem wenigstens einen Eingriffselement über den Eingriffselementträger verbunden sein. Ebenso wie der Eingriffselementträger können sowohl das radaufhängungsfeste als auch das nabenseitige Kupplungselement rotationssymmetrisch ausgebildet und koaxial zueinander zur Längsachse der Radaufhängung angeordnet sein. Es versteht sich, dass anstelle eines ringförmigen Eingriffselementträgers, Balgs bzw. radaufhängungsfesten oder nabenseitigen Kupplungselements auch ein scheibenförmiger Eingriffselementträger, Balg bzw. radaufhängungsfestes oder nabenseitiges Kupplungselement verwendet werden kann. Das radaufhängungsfeste Kupplungselement kann beispielsweise über eine auf einem Achsstummel einer Fahrzeugachse befestigte, sich radial erstreckende Achsstummelkappe mit der Radaufhängung fest verbunden sein.
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Bei einer druckmittelgesteuert betätigbaren Kupplungseinrichtung kann der Balg über eine Druckmittelleitung mit Druckmittel aus dem Reifen des Fahrzeugrads befüllbar sein. In der Druckmittelleitung kann ein Ventil vorgesehen sein, an welchem das Druckmittel aus dein Reifen mit dem Reifendruck anliegt und welches bei Unterschreiten eines Reifendruckschwellenwerts öffnet, um den Balg mit dem Druckmittel zu befüllen und in den aufgeblähten Zustand zu versetzen. Zur Steuerung des Ventils kann die Verdichteranordnung eine elektronische Steuerungseinrichtung umfassen, die entsprechende Schaltsignale an das Ventil übermittelt. Mit der Steuerungseinrichtung kann ein Reifendrucksensor zur Überwachung des Reifeninnendrucks verbunden sein, wobei die Steuerungseinrichtung bei Unterschreiten des Reifendruckschwellenwerts ein Schaltsignal zum Öffnen des Ventils erzeugt. Sowohl das Ventil als auch der Reifendrucksensor können in einem Zentralbereich um die Längsachse der Radaufhängung angeordnet sein, um etwaige Unwuchten am Fahrzeugrad während der Fahrt gering zu halten.
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Um die für die elektronische Steuerungseinrichtung sowie den Reifendrucksensor oder die oben genannte, elektromagnetisch betätigbare Kupplungseinrichtung notwendige elektrische Energie bereitzustellen, kann die Verdichteranordnung eine Generatoranordnung zur Erzeugung elektrischer Energie umfassen, die bei einer Rotation der Radnabe um die Radaufhängung elektrische Energie erzeugt. Die Generatoranordnung kann einen nabenseitigen Rotor und einen mit diesem zusammenwirkenden, radaufhängungsfesten Stator umfassen. Ferner kann eine Energiespeichereinheit vorgesehen sein, die von der Generatoranordnung erzeugte elektrische Energie zwischenspeichert, um eine vom Betrieb der Generatoranordnung unabhängige Versorgung der genannten Verbrauchskomponenten mit elektrischer Energie bereitzustellen.
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Es versteht sich, dass eine druckmittelgesteuerte betätigbare Kupplungseinrichtung auch unabhängig von der oben konkret beschriebenen Anwendung in bzw. mit einem Ringkolbenverdichter verwendet werden kann.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird daher eine weitere Verdichteranordnung zur Druckmittelversorgung eines Reifens eines auf einer Radnabe montierbaren Fahrzeugrads vorgeschlagen, wobei die Radnabe drehbar an einer Radaufhängung lagerbar ist. Die Verdichteranordnung umfasst einen Antrieb, der dazu eingerichtet ist, die Verdichteranordnung durch ein bei einer Rotation der Radnabe um die Radaufhängung hervorgerufenes Zusammenwirken einer radaufhängungsfest gehaltenen Komponente mit einem nabenseitigen Verdichterbauteil anzutreiben, um in den Reifen zu leitendes Druckmittel unter Druck zu setzen, und eine Kupplungseinrichtung, die durch Druckmittel aus dem Reifen des Fahrzeugrads steuerbar und dazu eingerichtet ist, den Antrieb wahlweise zu aktivieren oder zu deaktivieren. Die Verdichteranordnung zeichnet sich dadurch aus, dass die Kupplungseinrichtung zur Betätigung der Kupplungseinrichtung einen mit einem radaufhängungsfesten Kupplungselement oder einem nabenseitigen Kupplungselement zusammenwirkenden Balg umfasst, der dazu eingerichtet ist, einen aufgeblähten Zustand und einen nicht aufgeblähten Zustand einzunehmen, wobei in einem dieser Zustände die beiden Kupplungselemente gegeneinander gedrückt sind, um eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den beiden Kupplungselementen herzustellen und somit den Antrieb zu aktivieren, und wobei in dem entsprechend anderen dieser Zustände die kraftschlüssige Verbindung zwischen den beiden Kupplungselementen aufgehoben ist, um den Antrieb zu deaktivieren.
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Die Erfinder wenden sich damit von einer konventionellen Kupplungsbetätigung mittels eines Kolbenbetätigers ab, obwohl Kolbenbetätiger allgemein im KfZ-Bereich für fluidisch betätigte Kupplungen etabliert sind und auch die eingangs genannte
WO 2015/063679 A1 diese Kolbentechnik einsetzt. Die Erfinder haben erkannt, dass mittels des Balgs eine einfachere Konstruktion bei geringerem Gewicht erreicht wird, ohne dass darunter die geforderte Funktionalität leidet.
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Es versteht sich, dass die Verdichteranordnung gemäß dem zweiten Aspekt alle oben hinsichtlich der Verdichteranordnung des ersten Aspekts beschriebenen Merkmale umfassen kann. Insbesondere können der Balg und die beiden Kupplungselemente ringförmig ausgebildet sein. Ebenso kann der Balg über eine Druckmittelleitung mit Druckmittel aus dem Reifen des Fahrzeugrads befüllbar sein. Ferner kann in der Druckmittelleitung ein Ventil vorgesehen sein, an welchem das Druckmittel aus dem Reifen anliegt und welches bei Unterschreiten des Reifendruckschwellenwerts öffnet, um den Balg mit dem Druckmittel zu befüllen und in den aufgeblähten Zustand zu versetzen.
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Bevorzugt drückt der Balg im aufgeblähten Zustand die beiden Kupplungselemente gegeneinander, um eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den beiden Kupplungselementen herzustellen und somit den Antrieb zu aktivieren, und hebt im nicht aufgeblähten Zustand die kraftschlüssige Verbindung zwischen den beiden Kupplungselementen auf, um den Antrieb zu deaktivieren.
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In den oben beschriebenen Antriebsvarianten der Verdichteranordnung gemäß dem ersten und dem zweiten Aspekt wird die während der Fahrt stattfindende Relativbewegung der Radnabe gegenüber der Radaufhängung dazu ausgenutzt, um den Antrieb der Verdichteranordnung zu realisieren. Es versteht sich, dass in diesem Fall der Kompressionsvorgang zur Druckmittelbereitstellung für den Reifen lediglich während der Fahrt erfolgen kann.
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In einer anderen Variante des Antriebs der Verdichteranordnung kann das Zusammenwirken der radaufhängungsfesten Komponente mit dem nabenseitigen Verdichterbauteil auch dadurch realisiert werden, dass der Antrieb eine elektromagnetische Spule umfasst und das Verdichterbauteil ein Anker ist, der durch eine durch Energiezuführung in die Spule erzeugte elektromagnetische Kraft in der axialen Richtung hin- und herbewegbar ist. Die elektromagnetische Spule kann radaufhängungsfest gehalten sein und der Anker kann nabenseitig angeordnet sein.
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Da es einer Relativbewegung der Radnabe gegenüber der Radaufhängung bei dieser Antriebsvariante nicht bedarf, kann der Kompressionsvorgang zur Druckmitterbereitstellung für den Reifen auch bei Fahrzeugstillstand erfolgen. Die zur Energiezuführung in die Spule erforderliche elektrische Energie kann beispielsweise durch eine fahrzeugseitig vorhandene Energiequelle, etwa durch die Hauptbatterie eines Fahrzeugs, bereitgestellt werden. Ist die Spule radaufhängungsfest angeordnet, können entsprechende Zuleitungen ohne Probleme von der Energiequelle bis zur Spule verlegt werden.
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In einer Ausgestaltung der zweiten Antriebsvariante kann der zumindest eine Kompressionsraum – wie oben für die erste Antriebsvariante beschrieben durch einen in einem vorzugsweise ringförmigen Zylinder aufgenommenen, vorzugsweise ringförmigen Kolben gebildet sein, wobei in diesem Fall die Linearbewegung des Kolbens durch den von der Spule angetriebenen Anker bewirkt wird. Der Kolben kann zu diesem Zweck auf geeignete Weise mit dem Anker gekoppelt sein.
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In einer anderen Ausgestaltung kann der zumindest eine Kompressionsraum durch zumindest einen Balg gebildet sein, der zwischen dem Anker und einem Gegenstück so angeordnet ist, dass die hin- und hergehende Linearbewegung des Ankers einen Pumpvorgang des zumindest einen Balgs bewirkt. Eine solche Verdichteranordnung kann auch als Balgpumpenverdichter bezeichnet werden. Der zumindest eine Balg kann aus einem Material hergestellt sein, das nach der beim Komprimieren stattfindenden Verformung schnell in seine Ursprungsform zurückkehrt, um für den nächsten Komprimierungsvorgang zur Verfügung zu stehen.
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Die Spule, der Anker und das Gegenstück können ringförmig ausgestaltet und koaxial zueinander – vorzugsweise zu der Längsachse der Radaufhängung – angeordnet sein. Wenn lediglich ein Balg vorgesehen ist, so kann dieser ringförmig gestaltet und ebenso koaxial angeordnet sein. In einer anderen Ausgestaltung kann die Verdichteranordnung mehrere Bälge umfassen, die zwischen dem Anker und dem Gegenstück ringförmig verteilt angeordnet sind. In diesem Fall bildet jeder Balg einen separaten Kompressionsraum.
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Mehrere Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Verdichteranordnung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten, schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1a, 1b, 1c eine Schnittansicht eines auf einer Radnabe befestigten Fahrzeugrads mit einem nabeninnenseitig angeordneten Ringkolbenverdichter sowie zugehörige Detailansichten;
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2a, 2b 2c eine perspektivische Explosionsansicht eines außenseitig auf einer Radnabe angeordneten Ringkolbenverdichters, sowie eine zugehörige Schnittansicht und eine perspektivische Detailansicht;
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3 eine Schnittansicht eines Ringkolbenverdichters mit einer im Vergleich zu den 2a, 2b und 2c alternativen Kupplungseinrichtung;
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4 eine Schnittansicht eines Ringkolbenverdichters mit einem doppelt wirkenden Ringkolben; und
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5a, 5b eine perspektivische Explosionsansicht und eine zusammengesetzte Ansicht eines Balgpumpenverdichters.
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In der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen werden gleiche Bezugszeichen verwendet, um gleiche oder gleichwirkende Elemente zu bezeichnen.
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Die 1a zeigt eine Schnittansicht eines Fahrzeugrads 10, dessen Felge 12 mittels mehrerer Radbolzen 14 an einer Radnabe 16 befestigt ist, die ihrerseits mittels eines oder mehrerer Kugellager 18 an einer Radaufhängung 20 drehbar gelagert ist. Die hier dargestellte Radaufhängung 20 umfasst einen Radträger und legt eine axiale Richtung entlang einer Längsachse 22 fest. An der zum Fahrzeug gewandten Innenseite der Radnabe 16 ist eine Verdichteranordnung 24 angeordnet, die zur Druckmittelversorgung eines auf der Feige 12 montierten (hier nicht dargestellten) Reifens geeignet ist.
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Die 1b zeigt eine vergrößerte Detailansicht des Bereichs der Radnabe 16, in welcher die Verdichteranordnung 24 zu sehen ist. Die Verdichteranordnung 24 ist im dargestellten Beispiel ein Ringkolbenverdichter, dessen Ringzylinder 26 als ringförmige Ausnehmung in der Radnabe 16, genauer an der zum Fahrzeug gewandten Innenseite der Radnabe 16, ausgebildet ist. Der Ringzylinder 26 bildet somit einen ringförmigen Hohlraum, in dem ein in der axialen Richtung der Längsachse 22 beweglicher Ringkolben 28 aufgenommen ist. Zwischen dem Ringzylinder 26 und dem Ringkolben 28 ist ein Kompressionsraum gebildet. Durch eine hin- und hergehende Linearbewegung des Ringkolbens 28 in dem Ringzylinder 26 kann Druckmittel, z. B. Luft, in dem Kompressionsraum unter Druck gesetzt werden und im weiteren Verlauf dem Reifen über eine (hier nicht dargestellte) Druckmittelleitung zugeführt werden. Der Ringzylinder 26 und der Ringkolben 28 sind koaxial zueinander um die von der Radaufhängung 20 festgelegte Längsachse 22 angeordnet, um durch Kompressionsvorgänge verursachte Unwuchten am Fahrzeugrad 10 möglichst gering zu halten.
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Um die Verdichteranordnung 24 anzutreiben, ist eine Transformationseinrichtung vorgesehen, die bei einer Rotation der Radnabe 16 um die Radaufhängung 20 aus einer Rotationsbewegung des Ringkolbens 28 die Linearbewegung des Ringkolbens 28 erzeugt. Die Transformationseinrichtung ist in der Detailansicht der 1c vergrößert dargestellt. Wie dort zu sehen ist, umfasst die Transformationseinrichtung in Umfangsrichtung verteilt angeordnete, radaufhängungsfest haltbare Eingriffselemente 30, die im gezeigten Beispiel kugelförmig gestaltet sind und die in eine am Ringkolben 28 außenumfangsseitig vorhandene, sinusförmige Umfangsnut 32 eingreifen. Ein beispielhafter sinusförmiger Verlauf einer derartigen Nut ist mit dem Bezugszeichen 48 in der 2a veranschaulicht (man beachte jedoch den Unterschied, dass die in der 2a gezeigte sinusförmige Umfangsnut 48 innenumfangsseitig am Ringkolben angeordnet ist und nicht außenumfangsseitig).
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Die Eingriffselemente 30 sind mit einem ringförmigen, nabenseitigen Kupplungselement 34 verbunden, das Teil einer Kupplungseinrichtung ist. Die Kupplungseinrichtung umfasst ferner ein ringförmiges, radaufhängungsfestes Kupplungselement 36, welchem elektrische Energie zugeführt werden kann, um eine elektromagnetische Kraft zu erzeugen, die das nabenseitige Kupplungselement 34 an das radaufhängungsfeste Kupplungselement 36 heranzieht, um eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den beiden Kupplungselementen 34 und 36 herzustellen. Das bei einer Rotation der Radnabe 16 um die Radaufhängung 20 zunächst mit der Radnabe 16 rotierende Kupplungselement 34 kann auf diese Weise abgebremst und festgehalten werden, um die mit ihm verbundenen Eingriffselemente 30 radaufhängungsfest zu halten. Die Eingriffselemente 30 werden auf diese Weise eingekuppelt.
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Da der Ringkolben 28 auch bei eingekuppelten Eingriffselementen 30 weiter zusammen mit der Radnabe 16 rotiert, führt das Eingreifen der radaufhängungsfest gehaltenen Eingriffselemente 30 in die sinusförmig umlaufenden Nut 32 des Ringkolbens 28 dazu, dass der Rotationsbewegung des Ringkolbens 28 eine hin- und hergehende Linearbewegung des Ringkolbens 28 überlagert wird. In dem Kompressionsraum vorhandenes Druckmittel wird auf diese Weise unter Druck gesetzt und kann aus dem Kompressionsraum zum Reifen geleitet werden. Sobald die Energiezuführung in das radaufhängungsfeste Kupplungselement 36 beendet wird und die dadurch erzeugte elektromagnetische Kraft schwindet bzw. wegfällt, werden die Eingriffselemente 30 durch Aufheben der kraftschlüssigen Verbindung zwischen den beiden Kupplungselementen 34 und 36 wieder ausgekuppelt, so dass der Kompressionsvorgang endet.
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Bei der in den 1a 1b und 1c dargestellten Variante eines Ringkolbenverdichters ist die Verdichteranordnung 24 an der zum Fahrzeug gewandten Innenseite der Radnabe 16 angeordnet. Eine derartige Anordnung ist insbesondere für Personenkraftwagen geeignet, bei denen im Bereich der Radnabe im Allgemeinen nur ein sehr begrenzter Bauraum zur Anbringung weiterer Bauteile zur Verfügung steht. Bei anderen Fahrzeugklassen, beispielsweise bei Lkw-Trailern, kann es aufgrund großzügigerer Bauraumverhältnisse möglich sein, die Verdichteranordnung auch an der Außenseite der Radnabe 16 anzubringen. Eine solche Variante eines Ringkolbenverdichters ist in den 2a, 2b und 2c gezeigt.
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Die 2a zeigt eine perspektivische Explosionsansicht einer außenseitig auf einer Radnabe 16 angeordneten Ringkolbenverdichteranordnung 38. Wiederum ist die Radnabe 16 an einer Radaufhängung 20 drehbar gelagert, wobei die Radaufhängung 20 einen an der Außenseite der Radnabe 16 in axialer Richtung über die Radnabe 16 hinausstehenden Achsstummel 40 umfasst. Die hier gezeigte Verdichteranordnung 38 ist als separate Baugruppe bereitgestellt, die als solche an der Außenseite der Radnabe 16 montierbar ist.
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Die Verdichteranordnung 38 umfasst einen Ringzylinder 42 zur Aufnahme eines Ringkolbens 44. Eine Dichtung 46 kann an der von der Radnabe 16 abgewandten Stirnseite des Ringkolbens 44 angeordnet sein, um den Ringkolben 44 gegenüber dem Ringzylinder 42 abzudichten. Der Ringkolben 44 umfasst innenumfangsseitig eine sinusförmige Umfangsnut 48, in die auf einem Eingriffselementträger 50 umfangsseitig verteilt angeordnete Eingriffselemente 52 eingreifen können. Um den Eingriffselementträger 50 bzw. die Eingriffselemente 52 ein- oder auszukuppeln, umfasst die Verdichteranordnung 38 ein mit einer scheibenförmigen Achsstummelkappe 54 verbindbares, radaufhängungsseitiges Kupplungselement 56 sowie ein nabenseitiges, mit dem Eingriffselementträger 50 verbindbares Kupplungselement 58. Die Achsstummelkappe 54 ist mit dem Achsstummel 40 fest verbindbar. Ferner ist ein ringförmiger Balg 60 vorgesehen, der im aufgeblähten Zustand die beiden Kupplungselemente 56 und 58 gegeneinander drückt, um eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den beiden Kupplungselementen 56 und 58 herzustellen. Schließlich umfasst die Verdichteranordnung 38 einen Nabenanschlussring 62, der zur Verbindung der vorstehend genannten, nabenseitigen Komponenten mit der Radnabe 16 vorgesehen ist. Wie in der 2a zu sehen ist, sind alle genannten Komponenten koaxial zueinander um die Längsachse 22 der Radaufhängung 20 angeordnet.
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Die in der 2a nur mit geringem Detailgrad dargestellte Verdichteranordnung 38 ist in den beiden nachfolgenden 2b und 2c detaillierter dargestellt. Die 2b zeigt eine Schnittansicht der Ringkolbenverdichteranordnung 38 im zusammengebauten Zustand und die 2c eine entsprechende perspektivische Detailansicht. Im Folgenden wird auf beide 2b und 2c gleichzeitig Bezug genommen. Aus Übersichtlichkeitsgründen ist die Verdichteranordnung 38 in beiden Figuren ohne die Radnabe 16 und die Radaufhängung 20 dargestellt.
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Wie in der 2b zu sehen ist, ist an der Achsstummelkappe 54 innenseitig eine Passfeder 63 vorgesehen, die in eine korrespondierende Ausnehmung an dem Achsstummel 40 der Radaufhängung 20 eingepasst werden kann, um eine Verdrehsicherung für die Achsstummelkappe 54 bereitzustellen. Das radaufhängungsfeste Kupplungselement 56 ist am radial äußeren Ende der Achsstummelkappe 54 befestigt und wird somit radiaufhängungsfest gehalten. Dem radaufhängungsfesten Kupplungselement 56 axial gegenüberliegend ist das nabenseitige Kupplungselement 58 angeordnet, welches im ausgekuppelten Zustand von dem radaufhängungsfesten Kupplungselement 56 beabstandet ist. Das nabenseitige Kupplungselement 58 ist seinerseits mit dem Eingriffselementträger 50 verbunden, der umfangsseitig verteilt angeordnete, hier beispielshaft als radial hervorstehende Stifte ausgebildete Eingriffselemente 52 aufweist. Die Stifte stehen im gezeigten Beispiel unmittelbar mit der sinusförmigen Umfangsnut 48 des Ringkolbens 44 in Gleitkontakt. Es versteht sich jedoch, dass auf die Stifte auch Lagerringe oder Kugellager aufgesetzt sein können, die bei der Bewegung der Stifte entlang der sinusförmigen Umfangsnut 48 abrollen und somit die zwischen den Stiften und dem Ringkolben 44 auftretenden Reibungskräfte verringern, indem statt einer Gleitreibung nun eine Rollreibung stattfindet. Der Ringkolben 44 begrenzt zusammen mit dem Ringzylinder 42 einen Kompressionsraum 64, wobei zur Abdichtung gegenüber dem Ringzylinder 42 an der Stirnseite des Ringkolbens 44 die ringförmige Dichtung 46 angebracht ist.
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Im ausgekuppelten Zustand der Eingriffselemente 52 drehen sich bei einer Rotation der Radnabe 16 um die Radaufhängung 20 alle nabenseitigen Komponenten der Verdichteranordnung 38 zusammen mit der Radnabe 16, insbesondere auch das nabenseitige Kupplungselement 58 und der mit diesem verbundene Eingriffselementträger 50 mit seinen Eingriffselementen 52. In diesem Zustand kommt es zu keiner Relativbewegung zwischen den Eingriffselementen 52 und dem Ringkolben 44 und daher zu keiner Überlagerung der Rotationsbewegung des Ringkolbens 44 mit einer Linearbewegung.
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Um die Eingriffselemente 52 einzukuppeln und die für den Antrieb der Verdichteranordnung 38 notwendige Relativbewegung zwischen den Eingriffselementen 52 und dem Ringkolben 44 zu erzeugen, kann der ringförmige Balg 60, der im Beispiel der 2b und 2c von einem Kupplungsträger 65 gehalten ist, mit Druckmittel befüllt werden, um den Balg 60 in einen aufgeblähten Zustand zu versetzen. Beim Aufblähen nimmt der Umfang des ringförmigen Balgs 60 zu, so dass das nabenseitige Kupplungselement 58 gegen das radaufhängungsfeste Kupplungselement 56 gedrückt wird und eine kraftschlüssige Verbindung zwischen beiden Kupplungselementen 56 und 58 herstellt. Das bei einer Rotation der Radnabe 16 um die Radaufhängung 20 zunächst mit der Radnabe 16 rotierende nabenseitige Kupplungselement 58 kann auf diese Weise abgebremst und stillgesetzt werden, um die mit dem nabenseitigen Kupplungselement 58 über den Eingriffselementträger 50 verbundenen Eingriffselemente 52 radaufhängungsfest zu halten. Die Eingriffselemente 52 werden auf diese Weise eingekuppelt. Da durch das Einkuppeln lediglich der Verbund aus dem nabenseitigen Kupplungselement 58 und dem Eingriffselementträger 50 mit seinen Eingriffselementen 52 abgebremst und radaufhängungsfest gehalten werden soll, nicht jedoch die übrigen nabenseitigen Komponenten, etwa der Ringzylinder 42 oder der ringförmige Balg 60, sind entsprechende Lagerungen bzw. Spielräume vorgesehen, die es den übrigen nabenseitigen Komponenten erlauben, sich relativ zu dem genannten, radaufhängungsfest gehaltenen Verbund weiter mit der Radnabe 16 zu drehen. In den 2b und 2c sind entsprechende Lagerungen lediglich angedeutet.
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Da der Ringkolben 44 bei eingekuppelten Eingriffselementen 52 weiter mit der Radnabe 16 rotiert, führt das radaufhängungsfeste Halten der Eingriffselemente 52 in der sinusförmigen Umfangsnut 48 des Ringkolbens 44 dazu, dass die Rotationsbewegung des Ringkolbens 44 mit einer hin- und hergehenden Linearbewegung überlagert wird (in den 2b und 2c durch Doppelpfeile im Kompressionsraum 64 angedeutet). In dem Kompressionsraum 64 vorhandenes Druckmittel wird auf diese Weise unter Druck gesetzt und kann im weiteren Verlauf über eine (hier nicht dargestellte) Druckmittelleitung dem Reifen zugeführt werden. Sobald Druck wieder aus dem ringförmigen Balg 60 abgelassen wird, verringert sich dessen Umfang, so dass die Eingriffselemente 52 durch Aufheben der kraftschlüssigen Verbindung zwischen den beiden Kupplungselementen 56 und 58 wieder ausgekuppelt werden und sich mit dem Ringkolben 44 drehen, sodass der Kompressionsvorgang endet.
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Zum Aufblähen des ringförmigen Balgs 60 ist eine Druckmittelleitung 70 (siehe 2c) vorgesehen, durch welche der ringförmige Balg 60 mit Druckmittel aus dem Reifen des Fahrzeugrads befüllbar ist. Im Verlauf der Druckmittelleitung 70 ist ein Ventil 72 vorhanden, an welchem das Druckmittel aus dem Reifen anliegt und welches bei Unterschreiten eines Reifendruckschwellenwerts öffnet, um den ringförmigen Balg 60 mit dem Druckmittel zu befüllen und in den aufgeblähten Zustand zu versetzen. Zur Steuerung des Ventils 72 kann eine (hier nicht dargestellte) elektronische Steuerungseinrichtung vorgesehen sein, die von einem (z. B. in dem Ventil 72 integrierten) Reifendrucksensor Messdaten erhält und die entsprechende Schaltsignale an das Ventil 72 übermittelt, um dieses bei Unterschreiten des Reifendruckschwellenwerts zu öffnen. Auch kann das Ventil 72 dazu verwendet werden, um aus dem ringförmigen Balg 60 im aufgeblähten Zustand Druckmittel abzulassen, wenn die Eingriffselemente 52 ausgekuppelt werden sollen.
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Zur Bereitstellung der für die elektronische Steuerungseinrichtung sowie für den Reifendrucksensor notwendigen elektrischen Energie kann die Verdichteranordnung 38 eine (hier nicht dargestellte) Generatoranordnung zur Erzeugung elektrischer Energie umfassen, die bei einer Rotation der Radnabe 16 um die Radaufhängung 20 elektrische Energie erzeugt. Die Generatoranordnung kann einen nabenseitigen Rotor und einen mit diesem zusammenwirkenden, radaufhängungsfesten Stator umfassen, die beispielsweise in dem mit dem Bezugszeichen 74 bezeichneten Bauraum (siehe 2b) angeordnet sein können. Ferner kann eine Energiespeichereinheit vorgesehen sein, die von der Generatoranordnung erzeugte elektrische Energie zwischenspeichert, um eine rotationsunabhängige Versorgung der genannten Verbrauchskomponenten mit elektrischer Energie bereitzustellen.
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Damit das für den Kompressionsvorgang benötigte Druckmittel in den Kompressionsraum gelangen kann, sind am Ringkolben 44 bzw. der Dichtung 46 (hier nicht dargestellte) Druckmitteleinlässe vorgesehen, durch die das Druckmittel bei einem Saughub des Ringkolbens 44 in den Kompressionsraum 64 gelangen kann. Die Druckmitteleinlässe können sich beispielsweise über in dem Ringzylinder 42 gebildete Öffnungen 66 und entsprechende Bohrungen in dem Ringkolben 44 sowie der ringförmigen Dichtung 46 erstrecken, um dann über an der Dichtung 46 in Umfangsrichtung verteilt angeordnete (hier nicht dargestellte) Flatterventile in den Kompressionsraum 64 zu münden. Die Flatterventile gestatten bei einem Saughub des Ringkolbens 44 den Einlass von Druckmittel in den Kompressionsraum 64 und schließen bei einem Druckhub des Ringkolbens 44, damit in dem Kompressionsraum 64 vorhandenes Druckmittel unter Druck gesetzt werden kann.
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Damit das unter Druck gesetzte Druckmittel aus dem Kompressionsraum 64 ausgeleitet werden kann, ist an dem Ringzylinder 42 ein Druckmittelauslass 68 (siehe 2c) vorgesehen, durch den das bei einem Druckhub des Ringkolbens 44 unter Druck gesetzte Druckmittel aus dem Kompressionsraum 64 in eine zu dem Reifen führende (hier nicht dargestellte) Druckmittelleitung geleitet werden kann. Der Druckmittelauslass 68 kann mit einem Rückschlagventil versehen sein, welches verhindert, dass unter Druck gesetztes Druckmittel aus der Druckmittelleitung zurück in den Kompressionsraum 64 strömt.
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Es versteht sich, dass anstelle der oben mit Bezug auf die 2a, 2b und 2b beschriebenen, zur Erzeugung der Linearbewegung des Ringkolbens 44 verwendeten Transformationseinrichtung mit der sinusförmigen Umfangsnut 48 und den Eingriffselementen 52 grundsätzlich auch andere Transformationseinrichtungen denkbar sind. Beispielsweise könnte eine Transformationseinrichtung verwendet werden, bei der die der Radaufhängung 20 zugewandte Stirnseite des Ringkolbens 44 selbst sinusförmig ausgebildet ist. Eine solche sinusförmige Stirnseitenfläche kann beispielsweise dadurch hergestellt werden, dass der Ringkolben 44 entlang der in der 2a dargestellten, sinusförmigen Umfangsnut 48 geschnitten wird. Anstelle des Eingriffselementträgers 50 kann dann ein radaufhängungsfest haltbares Gegenstück mit ebenfalls sinusförmig ausgebildeter Stirnseite verwendet werden, welche mit der sinusförmigen Stirnseite des Ringkolbens passgenau in Eingriff gebracht werden kann. Bei einer Rotation des Ringkolbens relativ zum radaufhängungsfest gehaltener) Gegenstück gleiten die sinusförmigen Stirnseiten dann aufeinander, so dass eine hin- und hergehende Linearbewegung des Ringkolbens in axialer Richtung erzeugt wird. Auch für diesen Fall kann eine geeignete Kupplungseinrichtung vorgesehen sein, um den Ringkolben und das Gegenstück ein- bzw. auszukuppeln.
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Die 3 zeigt ferner eine Schnittansicht eines Ringkolbenverdichters 38 mit einer im Vergleich zu der Ausführungsform der 2a, 2b und 2c alternativen Kupplungseinrichtung. Der Unterschied der hier dargestellten Kupplungseinrichtung zu derjenigen der 2a, 2b und 2c besteht insbesondere darin, dass der ringförmige Balg 60 sich bei einer Rotation der Radnabe 16 um die Achse der Radaufhängung 20 nicht dreht, sondern stets über die Achsstummelkappe 54 radaufhängungsfest gehalten ist. In diesem Fall wirkt der ringförmige Balg 60 mit dem hier beispielhaft als Lamellenkupplungselement dargestellten, radaufhängungsfesten Kupplungselement 56 zusammen, um im aufgeblähten Zustand eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Kupplungselement 56 und dem nabenseitigen Kupplungselement 58 herzustellen, welches wiederum mit Eingriffselementen 52 zum Eingriff in die sinusförmig umlaufende Nut 48 des Ringkolbens 44 verbunden ist. Wie in der 3 zu sehen ist, verläuft die Druckmittelleitung 70 zum Aufblähen des ringförmigen Balgs 60 in diesem Fall zumindest teilweise durch die Achsstummelkappe 54.
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Die 4 zeigt in einer schematischen Schnittansicht eine weitere Variante eines Ringkolbenverdichters 38 mit einem doppelt wirkenden Ringkolben. Bei dieser Variante weist der Verdichter nicht – wie bei den Ausführungsformen der 2a bis 2c und 3 – lediglich einen Kompressionsraum 64 auf, sondern insgesamt zwei Kompressionsräume 64-1 und 64-2, die jeweils zwischen entgegengesetzten Kolbenabschnitten 44-1 bzw. 44-2 des Ringkolbens 44 und zugehörigen Ringzylindern 42-1 bzw. 42-2 gebildet sind. Bei einer Relativbewegung zwischen den Eingriffselementen 52 und dem Ringkolben 44 können dann die Hubbewegungen des Ringkolbens 44 in beide Bewegungsrichtungen für entsprechende Kompressionsvorgänge ausgenutzt und somit das Fördervolumen des Verdichters entsprechend erhöht werden. Es versteht sich, dass entsprechende Dichtungen, Druckmitteleinlässe und Druckmittelauslässe in diesem Fall für jeden der beiden Kompressionsräume 64-1 und 64-2 vorzusehen sind.
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Die 5a zeigt in einer perspektivischen Explosionsansicht eine weitere Variante einer Verdichteranordnung 76, die als Balgpumpenverdichter ausgestaltet ist. Im Gegensatz zu den Ringkolbenverdichtern nach den 1 und 2, bei denen die während der Fahrt stattfindende Relativbewegung der Radnabe 16 zur Radaufhängung 20 ausgenutzt wird, um den Antrieb des Verdichters zu realisieren, wird bei der Balgpumpenverdichteranordnung 76 die durch Energiezuführung in eine radaufhängungsfeste, elektromagnetische Spule auf einen nabenseitigen Anker wirkende, elektromagnetische Kraft zu Antriebszwecken ausgenutzt.
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Im in der 5a gezeigten Beispiel umfasst die Balgpumpenverdichteranordnung 76 eine elektromagnetische Spule 78, die zwei annähernd halbringförmige, innere Spulenteile 80 und zwei annähernd halbringförmige, äußere Spulenteile 82 umfasst, die koaxial zueinander um eine Längsachse 84 angeordnet sind. Zwischen den jeweiligen inneren und äußeren Spulenteilen 80 und 82 ist ein radialer Zwischenraum vorgesehen, in den ein ringförmiger Anker 86 beweglich passt. Durch geeignete Energiezuführung in die Spule 78 kann der Anker 86 durch das von der Spule 78 erzeugte Magnetfeld in axialer Richtung hin- und herbewegt werden.
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Die Kompressionsräume der Verdichteranordnung 76 sind durch Bälge 88 gebildet die zwischen dem Anker 86 und einem nabenseitigen Gegenstück 90 so angeordnet sind, dass die hin- und hergehende Linearbewegung des Ankers 86 komprimierend auf die Bälge 88 einwirkt. An den Bälgen 88 können geeignete (hier nicht dargestellte) Druckmitteleinlässe und -auslässe vorgesehen sein, über die Druckmittel angesaugt und unter Druck gesetztes Druckmittel zum Reifen abgeleitet werden kann. Abhängig von der Materialwahl der Bälge 88 sowie deren Volumen, kann der Pumpvorgang mit einer geeigneten Frequenz ausgeführt werden, um ein zum Befüllen eines Reifens ausreichendes Fördervolumen bereitzustellen. Die Bälge 88 können zu diesem Zweck aus einem Material hergestellt sein, das nach der beim Komprimieren stattfindenden Verformung schnell in seine Ursprungsform zurückkehrt um für den nächsten Komprimierungsschritt bereit zu sein.
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Wie in der 5a zu sehen ist, sind die Spule 78, der Anker 86 und das Gegenstück 90 koaxial zueinander in Bezug auf die Längsachse 84 angeordnet. Die Bälge 88 sind entsprechend zwischen dem Anker 86 und dem Gegenstück 90 in Umfangsrichtung verteilt angeordnet. Sowohl am Anker 86 als auch an Gegenstück 90 sind die Bälge 88 überdeckende Plattenteile angebracht, zwischen denen die Bälge 88 beim Kompressionsvorgang zusammengedrückt werden. Die 5b zeigt die Balgpumpenverdichteranordnung 76 in der zusammengesetzten Form.
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Da es im Gegensatz zu den Ringkolbenverdichtern nach den 1 und 2 einer Relativbewegung der Radnabe 16 zur Radaufhängung 20 für den Antrieb der Verdichteranordnung 76 nicht bedarf, kann bei der Verdichteranordnung 76 der Kompressionsvorgang zur Druckmittelbereitstellung für einen Reifen nicht nur während der Fahrt, sondern auch im Stillstand erfolgen. Die zur Energiezuführung in die Spule 78 erforderliche elektrische Energie kann durch eine fahrzeugseitig vorhandene Energiequelle, etwa durch die Hauptbatterie eines Fahrzeugs, bereitgestellt werden.
