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Die Erfindung betrifft eine Druckluftversorgungsvorrichtung für einen Fahrzeugreifen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrzeugrad mit einer solchen Druckluftversorgungsvorrichtung.
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Fahrzeugreifen sind üblicherweise als Luftreifen ausgebildet, die unter Druck stehende Luft enthalten und ein Fahrzeuggewicht, insbesondere eine Radlast, tragen und Bodenunebenheiten ausgleichen. Aufgrund von Diffusionsvorgängen im Betrieb des Fahrzeugs können Druckverluste im Fahrzeugreifen entstehen, wobei die enthaltene Luft allmählich aus dem Fahrzeugreifen entweicht. Zur automatischen Druckluftregulierung des Fahrzeugreifens, bei dem Diffusionsvorgänge automatisch ausgleichbar sind, kann eine Druckluftversorgungsvorrichtung verwendet werden, die einen Kompressor mit einer Antriebseinheit umfasst, die permanent mit dem Fahrzeugreifen verbunden sind. Als Antriebseinheit wird beispielsweise ein Elektromotor verwendet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Druckluftversorgungsvorrichtung für einen Fahrzeugreifen sowie ein Fahrzeugrad mit einer solchen Druckluftversorgungsvorrichtung anzugeben.
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Hinsichtlich der Druckluftversorgungsvorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Hinsichtlich des Fahrzeugrades wird die Aufgabe erfindungsgemäß mit den in Anspruch 3 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Eine Druckluftversorgungsvorrichtung für einen Fahrzeugreifen zur automatischen Reifendruckluftregulierung umfasst einen Kompressor, aufweisend einen Zylinder und einen darin geführten Kolben zur Komprimierung von Luft und ein Kompressorgehäuse, wobei der Zylinder einen Druckluftausgang aufweist, welcher mittels einer Druckluftleitung mit einem vom Fahrzeugreifen und einer Felge begrenzten Innenraum strömungstechnisch verbindbar ist. Des Weiteren umfasst die Druckluftversorgungsvorrichtung eine mit dem Kompressor gekoppelte Antriebseinheit, die im Kompressorgehäuse angeordnet ist.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Antriebseinheit ein drehbar gelagertes Schwungrad umfasst, wobei das Schwungrad ein exzentrisch zu einer Drehachse des Schwungrads angeordnetes Verbindungselement aufweist, welches mit dem Kolben des Kompressors über eine Kolbenstange mechanisch gekoppelt ist, so dass bei einem Drehzahlunterschied zwischen dem Schwungrad und dem Kompressorgehäuse der Kolben mittels des Schwungrads antreibbar ist.
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Ein Drehzahlunterschied zwischen dem Schwungrad und dem Kompressorgehäuse ergibt sich insbesondere bei einer Fahrzeugverzögerung oder -beschleunigung. Da das Schwungrad gegenüber dem Fahrzeugrad frei drehbar gelagert ist und aufgrund seiner Massenträgheit Rotationsenergie speichern kann, erfolgt eine relative Drehbewegung des Schwungrads gegenüber dem Kompressorgehäuse, welches drehfest mit dem Fahrzeugrad verbunden ist.
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Die derart ausgebildete Druckluftversorgungsvorrichtung ermöglicht somit eine automatische Reifendruckregulierung mit einer autarken Energieversorgung des Kompressors, da eine Antriebskraft für den Kompressor mittels des Schwungrads rein mechanisch erzeugt wird. Die Druckluftversorgungsvorrichtung ist somit kosteneffizient im Betrieb und erhöht einen Komfort für einen Nutzer, da ein manuelles Regulieren eines Reifendrucks seitens des Nutzers nicht erforderlich ist. Des Weiteren werden mittels der Druckluftversorgungsvorrichtung ein Verschleiß des Fahrzeugreifens minimiert und ein Kraftstoffverbrauch stabilisiert. Fehlermeldungen aufgrund von Druckverlusten im Fahrzeugreifen sind nicht mehr erforderlich.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
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1 schematisch eine Druckluftversorgungsvorrichtung in Vorderansicht,
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2 schematisch die Druckluftversorgungsvorrichtung gemäß 1 in Seitenansicht und
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3 schematisch ein Fahrzeugrad mit der Druckluftversorgungsvorrichtung gemäß den 1 und 2 in Vorderansicht.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt schematisch eine Druckluftversorgungsvorrichtung 1 in Vorderansicht. 2 zeigt die Druckluftversorgungsvorrichtung 1 in einer Seitenansicht. Die Druckluftversorgungsvorrichtung 1 umfasst dabei einen Kompressor 2 und eine Antriebseinheit 3.
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Der Kompressor 2 ist hierbei als ein Kolbenverdichter ausgebildet und umfasst einen in einem Zylinder 2.1 geführten Kolben 2.2, welcher mittels einer als Pleuel wirkenden Kolbenstange 2.3 antreibbar ist. Eine Bewegung des Kolbens 2.2 im Zylinder 2.1 erfolgt axial, wie es im vorliegenden Ausführungsbeispiel mittels eines Doppelpfeils gezeigt ist. Der Zylinder 2.1 weist einen Druckluftausgang, z. B. ein Ventil, auf, an welchem eine Druckluftleitung 2.4 angeschlossen ist. Die Druckluftleitung 2.4 führt eine mittels des Kompressors 2 verdichtete Luft, insbesondere ein Druckluft oder ein anderes verdichtetes Gas, zu einem Innenraum, welcher von einem in 3 gezeigten Fahrzeugreifen 4.1 und einer Felge 4.2 eines Fahrzeugrads 4 begrenzt wird, wobei die Druckluftleitung 2.4 mittels eines Druckluftanschlusses 2.5 mit dem Fahrzeugreifen 4.1 strömungstechnisch verbindbar ist. Die Druckluftleitung 2.4 ist weiterhin mit einem Druckregelventil 2.6 gekoppelt, mittels welchem ein Druck der in der Druckluftleitung 2.4 geführten Luft auf einen vorgegeben Wert einstellbar ist.
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Des Weiteren ist der Kompressor 2 in einem Kompressorgehäuse 2.7 angeordnet, in welchem auch die Antriebseinheit 3 angeordnet ist. Das Kompressorgehäuse 2.7 ist beispielsweise rund und geschlossen ausgebildet. Die Antriebseinheit 3 umfasst ein frei drehbares Schwungrad 3.1, welches auf einer Welle 3.1.1 gelagert ist und um eine Drehachse D drehbar ist, die mittels der Welle 3.1.1 gebildet wird. In der gezeigten Vorderansicht der Druckluftversorgungsvorrichtung 1 verdeckt das Schwungrad 3.1 den Kompressor 2, wie es näher in der in 2 gezeigten Seitenansicht der Druckluftversorgungsvorrichtung 1 dargestellt ist. Somit ist in 1 eine Vorderseite des Schwungrads 3.1 gezeigt. Eine Rückseite des Schwungrads 3.1 ist dem Kompressor 2 zugewandt.
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Das Schwungrad 3.1 umfasst weiterhin eine Verbindungselement 3.1.2, welches exzentrisch zur Drehachse D auf der Rückseite des Schwungrads 3.1 angeordnet ist. Das Verbindungselement 3.1.2 ist als Bolzen ausgebildet und ragt von der Rückseite des Schwungrads 3.1 senkrecht von der Oberfläche in Richtung des Kompressors 2 ab. Über das Verbindungselement 3.1.2 ist die Antriebseinheit 3 mechanisch mit dem Kompressor 2 gekoppelt. Insbesondere ist das Schwungrad 3.1 über das Verbindungselement 3.1.2 mechanisch mit der Kolbenstange 2.3 gekoppelt, wobei das Verbindungselement 3.1.2 eine Kurbelwelle oder einen Kurbelzapfen darstellt, welcher den Drehbewegungen des Schwungrads 3.1 folgt. Die Kolbenstange 2.3 bildet das Pleuel oder die Pleuelstange zur Umsetzung der Drehbewegung des Schwungrads 3.1 in eine axiale Bewegung des Kolbens 2.2. Dies erfolgt jedoch nur dann, wenn im Betrieb des Fahrzeugs ein Drehzahlunterschied zwischen dem Kompressorgehäuse 2.7 und dem Schwungrad 3.1 auftritt.
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Ein derartiger Drehzahlunterschied tritt insbesondere dann auf, wenn das Fahrzeug verzögert oder beschleunigt. Es ist bekannt, dass das Schwungrad 3.1 Rotationsenergie aufgrund seiner Massenträgheit speichert. Somit tritt bei Änderung einer Drehzahl des Fahrzeugrads 4 ein Drehzahlunterschied zwischen dem Schwungrad 3.1 und dem Fahrzeugrad 4 auf. Da das Kompressorgehäuse 2.7 drehfest mit dem Fahrzeugrad 4 gekoppelt ist und das Schwungrad 3.1 gegenüber dem Fahrzeugrad 4 frei drehbar gelagert ist, tritt insbesondere zwischen dem Schwungrad 3.1 und dem Kompressorgehäuse 2.7 ein Drehzahlunterschied auf. Das Schwungrad 3.1 dreht sich somit relativ zum Kompressorgehäuse 2.7. Bei dieser relativen Drehbewegung des Schwungrads 3.1 schlägt das Verbindungselement 3.1.2 an der Kolbenstange 2.3 an, so dass die Drehbewegung des Schwungrads 3.1 in eine axiale Bewegung des Kolbens 2.2 umgesetzt wird. Mittels des Schwungrads 3.1 kann der Kompressor 2 somit autark mit Energie versorgt werden.
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Mittel der axialen Kolbenbewegung wird Luft angesaugt und im Zylinder 2.1 komprimiert. Hierbei ist ein Luftbedarf sehr gering, so dass ein Bauraum zur Anordnung der Druckluftversorgungsvorrichtung 1 ebenfalls gering ist. Diese komprimierte Luft wird anschließend über den Druckluftausgang in die Druckluftleitung 2.4 geleitet, welche mit dem Druckregelventil 2.6 gekoppelt ist. Das Druckregelventil 2.6 regelt den Druck der komprimierten Luft auf einen voreingestellten Wert und leitet die komprimierte Luft über einen weiteren Abschnitt der Druckluftleitung 2.4 zum Druckluftanschluss 2.5, welcher mit dem Fahrzeugreifen 4.1 verbunden ist, so dass die komprimierte Luft in den Fahrzeugreifen 4.1 strömt bis der Druckverlust ausgeglichen ist. Da der Kompressor 2 im Betrieb des Fahrzeugs bei jedem auftretenden Drehzahlunterschied angetrieben wird, kann ein vorgegebener Reifendruck zu jedem Zeitpunkt automatisch sichergestellt werden, ohne dass ein manuelles Eingreifen eines Nutzers erforderlich ist. Damit ist die Druckluftversorgungsvorrichtung 1 weitestgehend wartungsfrei und eine Fahrzeugsicherheit kann gegenüber dem Stand der Technik erhöht werden.
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3 zeigt schematisch ein Fahrzeugrad 4 in Vorderansicht.
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Das Fahrzeugrad 4 umfasst den Fahrzeugreifen 4.1, welcher auf einer Felge 4.2 aufgenommen ist. Die Felge 4.2 ist über eine Radschüssel 4.3 mit einer Radnabe 4.4 verbunden. Beispielsweise ist im Bereich der Radnabe 4.4 die zuvor beschriebene Druckluftversorgungsvorrichtung 1 angeordnet. Die Druckluftversorgungsvorrichtung 1 kann jedoch auch an einer anderen geeigneten Stelle am Fahrzeugrad 4 angeordnet sein. Vorzugsweise ist die Druckluftversorgungsvorrichtung 1 von einem nicht gezeigten Zierteil, insbesondere von einer Radzierblende, verdeckt, am Fahrzeugrad 4 angeordnet.
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Des Weiteren ist bevorzugt für jedes Fahrzeugrad 4 eines Fahrzeugs, insbesondere für jedes Hauptfahrzeugrad des Fahrzeugs, eine Druckluftversorgungsvorrichtung 1 vorgesehen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Druckluftversorgungsvorrichtung
- 2
- Kompressor
- 2.1
- Zylinder
- 2.2
- Kolben
- 2.3
- Kolbenstange
- 2.4
- Druckluftleitung
- 2.5
- Druckluftanschluss
- 2.6
- Druckregelventil
- 2.7
- Kompressorgehäuse
- 3
- Antriebseinheit
- 3.1
- Schwungrad
- 3.1.1
- Welle
- 3.1.2
- Verbindungselement
- 4
- Fahrzeugrad
- 4.1
- Fahrzeugreifen
- 4.2
- Felge
- 4.3
- Radschüssel
- 4.4
- Radnabe
- D
- Drehachse
