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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Druckluftversorgung für einen Reifen eines Kraftfahrzeugs, mit einer Druckluftführung von einer fahrzeugseitigen Druckluftquelle durch eine Radachse oder Radnabe und eine Radfelge in den Reifen nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.
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Solche Anordnungen zur Druckluftversorgung von Rädern von Kraftfahrzeugen, mittels derer ein Reifenluftdruck während der Fahrt veränderbar ist, sind in der noch nicht veröffentlichten internationalen Patentanmeldung der Anmelderin mit dem Aktenzeichen
PCT/EP2015/069944 beschrieben.
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Das Verändern des Reifenluftdrucks in einem Kraftfahrzeug kann sich sowohl positiv auf den Fahrkomfort, als auch auf den Energieverbrauch des Kraftfahrzeugs auswirken. Ein entsprechend niedriger Reifenluftdruck führt beispielsweise zu einer weichen Federung im Reifen und somit zu einer komfortableren Fahrt. Ein entsprechend hoher Reifenluftdruck reduziert den Rollwiderstand. Dies wiederum reduziert den Energieverbrauch des Kraftfahrzeugs und verbessert dadurch die CO2-Bilanz.
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Druckluftversorgungseinrichtungen zur Reifendruckänderung enthalten pneumatisch angesteuerte Steuerventile. Diese befinden sich üblicherweise in Reifennähe, zum Beispiel in der Radfelge und dichten den Reifen ab, das heißt, der Luftdruck in jedem Reifen wird durch ein solches Steuerventil aufrechterhalten. Deshalb müssen die Steuerventile qualitativ hochwertig ausgebildet sein, damit eine Druckluft-Leckagemenge gegen null geht. Denn es soll kein ungewollter Druckzustand im Reifen entstehen.
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Dafür eine zuverlässige und preiswerte Lösung bereitzustellen ist Aufgabe der Erfindung. Diese wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ein Verfahren zur Anwendung der Erfindung und eine weitere Ausgestaltung der Erfindung beschreiben die abhängigen Ansprüche.
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Nach der Erfindung ist eine Einrichtung zur Druckluftversorgung für einen Reifen eines Kraftfahrzeugs, mit einer Druckluftführung von einer fahrzeugseitigen Druckluftquelle durch eine Radachse oder Radnabe und eine Radfelge in den Reifen, wobei die Druckluftführung ein pneumatisches Steuerventil enthält, dadurch gekennzeichnet, dass in die Druckluftführung in der Felge ein in Richtung Druckluftquelle automatisch schließendes, gesteuertes Ruckschlagventil eingebaut ist, das durch Mittel zu dessen Ansteuerung geöffnet werden kann.
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Hierdurch kann der Reifen generell über ein herkömmliches Reifenventil abgedichtet sein. Nur im Befüll- oder Entlüftungsvorgang wird dieses Ventil zwangsgeöffnet. Da im Befüll- oder Entlüftungsvorgang Leckagen zulässig sind, kann das Dichtkonzept des Steuerventils einfacher und daher preiswerter gestaltet werden. Außerdem kann bei einer Fehlfunktion des Steuerventils durch Drucklosschalten das Reifenventil geschlossen werden, wodurch vorteilhafterweise keine unerwünschte Änderung des Reifenfülldrucks eintreten kann.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Einrichtung zur Druckluftversorgung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittel zur Ansteuerung des Rückschlagventils wenigstens ein Geberstift ist, der mit Druckluft aus der Druckluftführung beaufschlagt wird. Eine solche Ansteuerung ist einfach aufgebaut und bei zuverlässiger Funktion preiswert herzustellen.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Einrichtung zur Druckluftversorgung sind dadurch gekennzeichnet, dass das pneumatische Steuerventil in der Druckluftführung wenigstens in eine Schaltstellung zum Befüllen des Reifens mit Luft aus der Druckluftführung und in eine Schaltstellung zum Ablassen von Luft aus dem Reifen gebracht werden kann. Alternativ dazu, bei anderer pneumatischer Ansteuerung, kann das pneumatische Steuerventil in der Druckluftführung als Schaltstellung wenigstens in eine Schließ- und eine Offenstellung besitzen. Bei beiden Ansteuerungen ist es möglich, dass das pneumatische Steuerventil in der Druckluftführung in Abhängigkeit von einem gegenwärtigen Reifenluftdruck in seine jeweilige Schaltstellung gebracht wird.
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Zur Reifenfülldruckregelung mit einer solchen Einrichtung eignet sich besonders ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Luftdruckaufbau im Reifen über eine Steuerventilleitung erfolgt, indem der Geberstift über eine Bypassleitung mit Druckluft aus dem Radachsen oder Radnabenbereich beaufschlagt wird und die Druckluft aufgrund eines Druckgefälles zum Reifenfülldruck in den Reifen einströmt. Der Luftdruckabbau im Reifen erfolgt dann entsprechend vorteilhafterweise über eine Steuerventilleitung, indem der Geberstift über eine Bypassleitung mit Druckluft aus dem Radachsen- oder Radnabenbereich beaufschlagt wird und die Druckluft aufgrund eines Druckgefälles vom Reifenfülldruck zum Druck im Radachsen- oder Radnabenbereich aus einem Geberstiftrückstellfederraum im Steuerventilgehäuse in die Umgebung abströmt.
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Mittels eines Steuergeräts gesteuert umfasst ein bevorzugtes Verfahren zur Reifenfülldruckregelung dann wenigstens folgende Schritte:
Das Bereitstellen der Druckluftführung von der fahrzeugseitigen Druckluftquelle in den Reifen des Fahrzeugs, durch die der Reifen mit Luft aus der Druckluftführung befüllbar ist. Das Messen eines Ist-Drucks im Reifen mit einem Sensor im Reifen oder in der Druckluftführung. Ein drahtloses Übertragen des gemessenen Ist-Drucks an ein Steuergerät in einem gefederten Bereich des Kraftfahrzeugs und ein Ansteuern des Steuerventils in Abhängigkeit des übertragenen Ist-Drucks, in eine Schaltstellung zum Befüllen des Reifens oder in eine Schaltstellung zum Ablassen der Druckluft aus dem Reifen.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind dadurch gekennzeichnet, dass ein Verändern des Drucks in der Druckluftführung in Abhängigkeit vom übertragenen Ist-Druck und pneumatisches Ansteuern des Steuerventils mittels des veränderten Drucks die Schaltstellung bewirkt. Dabei kann das Steuerventil in Abhängigkeit vom übertragenen Ist-Druck in eine Schaltstellung zum Befüllen des Reifens oder in eine Schaltstellung zum Ablassen der Druckluft aus dem Reifen angesteuert werden. Besonders günstig ist es, wenn die Schaltstellung zum Befüllen des Reifens durch einen niedrigeren Druck in der Druckluftführung und die Schaltstellung zum Ablassen der Druckluft aus dem Reifen durch einen im Vergleich dazu höheren Druck in der Druckluftführung erreicht wird und wenn das Steuergerät den übertragenen Ist-Druck mit einem Soll-Druck vergleicht und das Steuerventil entsprechend ansteuert.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels und den Figuren. Es zeigen:
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1 eine erfindungsgemäße Druckluftversorgungseinrichtung für einen Fahrzeugrufen in einem Teilschnitt,
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2 aus 1 vergrößert und um 180 Winkelgrad verdreht dargestellt, den Steuerventilbereich am äußeren Ende der Radnabe, innerhalb der und ohne die Felge, im Querschnitt des Geberstifts mit Druckluftführung.
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1 zeigt eine Felge 1 eines Kraftfahrzeugrades, das mittels einer Radnabe 2 über ein Radlager 3 an nicht gezeichneten weiteren Teilen einer Radaufhängung nach dem Stand der Technik drehbar gelagert ist. Die Felge 1 besitzt mehrere Speichen 4 und in ihrer Mitte ist in einem Nabenbereich des Rades, am äußeren Ende der Radnabe 2 ein nicht gezeichnetes Steuerventil in einem mit der Radnabe 2 luftdicht verbundenen Steuerventilgehäuse 5 platziert. Die Feige 1, auf der ein nicht gezeichneter Reifen montiert ist, ist neben einer Bremsscheibe 7 über Radschrauben 6 an der das Radlager 3 tragenden Radnabe 2 befestigt. in wenigstens einer Speiche 4 der Felge 1 verläuft ein letzter Abschnitt 10' einer Druckluftführung 10, von einer Steuerventilleitung 22 im Steuerventilgehäuse 5 bis hin zu einem Luftaustritt 11 aus der Felge 1 in den Reifen.
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Ein gewünschter Füllluftdruck im Reifen wird mittels einer Einrichtung zur Druckluftversorgung bereit gestellt, bestehend aus der nur teilweise gezeichneten Druckluftführung 10, von einer nicht gezeichneten fahrzeugseitigen Druckluftquelle, durch die Radnabe 2 und die Felge 1 in den Reifen, wobei die Druckluftführung 10 das nicht gezeichnete pneumatische Steuerventil im Steuerventilgehäuse 5 enthält, das in der Druckluftführung 10 in Abhängigkeit von einem gegenwärtigen Reifenluftdruck, in eine Schaltstellung zum Befüllen des Reifens mit Luft aus der Druckluftführung 10 und in eine Schaltstellung zum Ablassen von Luft aus dem Reifen gebracht werden kann. In die Druckluftführung 10, in der Felge 1, ist ein in Richtung Druckluftquelle automatisch schließendes, gesteuertes Rückschlagventil 9 eingebaut, dessen automatisches Schließen durch ein Mittel zu dessen Ansteuerung, einen Geberstift 21, verhinderbar ist. Der Geberstift 21 ist im Steuerventilgehäuse 5, in der Druckluftführung 10 von der Druckluftquelle ausgehend stromabwärts des Steuerventils und radial beabstandet von diesem, in Radachsenrichtung in Richtung seiner Längsachse, in einer zylindrischen Ausnehmung 12 im Steuerventilgehäuse 5 verschiebbar, eingebaut. Der Geberstift 21 besitzt einen Kolben 13 zur Führung in der zylindrischen Ausnehmung 12 und der Kolben 13 ist zur Verschiebung des Geberstifts 21 mit Druckluft beaufschlagbar. Stiftseitig, eine stiftartige Verlängerung 20 des Geberstifts 21 dient zum Betätigen des Rückschlagventils 9, liegt der Geberstift 21 in der Druckluftführung 10 stromabwärts vor dem Rückschlagventil 9. Auf der dahin gerichteten Seite des Kolbens 13 ist die zylindische Ausnehmung 12 durch einen Kanal 14 im Steuerventilgehäuse 5 zur Umgebung entlüftet, vom Kolben 13 in seiner nicht gezeichneten Endstellung Rückschlagventil 9 offen, verschlossen. Auf der anderen Seite des Kolbens 13 besitzt die zylindrische Ausnehmung 12 im Steuerventilgehäuse 5 über eine Bypassleitung 15 ebenfalls eine Verbindung zur Druckluftführung 10, die allerdings stromaufwärts vor dem Steuerventilgehäuse 5 von der Druckluftführung 10 abzweigt und deren Druckluft den Geberstift 21 mit dem Kolben 13 gegen die Kraft einer Rückstellfeder 16 zum Öffnen des Rückschlagventils 9 unter Schließen der Verbindung der Druckluftführung 10 zur Umgebung verschiebt. So kann das Rückschlagventil 9 in der Art eines herkömmlichen Reifenventils nach dem Stand der Technik ausgebildet sein. Wenn der Geberstift 21 druckbeaufschlagt wird, drückt dieser auf einen Ventilstift 8 (1) und öffnet das bis dahin geschlossene Volumen des Reifens, so dass Druckluft aus diesem abgelassen oder in diesen eingepresst werden kann. Dieses Ablassen oder die Befüllung geschieht über die im Steuerventilgehäuse 5 das Steuerventil und das Rückschlagventil 9 verbindende Steuerventilleitung 22 der Druckluftführung 10. Der Kolben 13 des Geberstifts 21 wird stromabwärts über die Bypassleitung 15 aus dem Radnabenbereich bedruckt und entlässt die Luft stromaufwärts über den Kanal 14 in die Umgebung.
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Hierdurch ist der Reifen generell über ein herkömmliches Reifenventil, das Rückschlagventil 9, abgedichtet. Nur im Befüll- oder Entlüftungsvorgang wird dieses von der stiftartigen Verlängerung 20 des Geberstifts 21 zwangsgeöffnet. Da im Befüll- oder Entlüftungsvorgang Leckagen zulässig sind, kann das Dichtkonzept des Steuerventils im Steuerventilgehäuse 5 einfacher und damit preiswerter gestaltet werden. Außerdem kann bei einer Fehlfunktion des Steuerventils durch Drucklosschalten das Rückschlagventil 9 geschlossen werden, wodurch keine unerwünschte Änderung des Reifenfülldrucks eintreten kann. In 2 ist das Steuerventilgehäuse 5 mit den Druckluftleitungen und dem Geberstift 21 vergrößert dargestellt.
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Die Erfindung umfasst ferner ein Verfahren zur Reifenfülldruckregelung für ein Fahrzeug, umfassend wenigstens die folgenden Schritte: – Bereitstellen einer Druckluftführung 10 von der fahrzeugseitigen Druckluftquelle in den Reifen des Fahrzeugs, durch die der Reifen mit Luft aus der Druckluftführung 10 befüllbar ist, – Messen eines Ist-Drucks im Reifen mit einem nicht gezeichneten Sensor im Reifen oder in der Druckluftführung 10, – der gemessene Ist-Druck wird drahtlos an ein nicht gezeichnetes Steuergerät übertragen. Das Steuergerät befindet sich im gefederten Bereich des Kraftfahrzeugs, beispielsweise innerhalb der Karosserie. In der Druckluftführung, zwischen der Druckluftquelle und dem Reifen, befindet sich das Steuerventil im Steuerventilgehäuse 5. – Es erfolgt ein Ansteuern dieses Steuerventils in Abhängigkeit des übertragenen Ist-Drucks, was das Steuerventil in seine Schaltstellung bringt.
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Es bedarf aufgrund der drahtlosen Übertragung des gemessenen Ist-Drucks keiner kabelgebundenen Verbindung zum Steuergerät. Ferner kann das Steuergerät selbstständig den Ist-Druck im Reifen an einen gewünschten Soll-Druck anpassen. Dies erfolgt durch entsprechende Ansteuerung des Steuerventils in Abhängigkeit des Ist-Drucks. Das Festlegen des Soll-Drucks kann einerseits durch eine Vorgabe des Fahrers erfolgen, andererseits basierend auf Fahrzeugdaten errechnet werden. So kann beispielsweise darauf geschlossen werden, dass eine energiesparende Fahrweise angebracht ist. Dementsprechend wird der Soll-Druck erhöht. Bei der Anforderung an eine komfortablere Fahrt kann der Soll-Druck gesenkt werden, um so die Reifensteifigkeit zu senken.
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Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass das Steuerventil pneumatisch ansteuerbar ist. Das Steuergerät verändert dabei, in Abhängigkeit des übertragenen Ist-Drucks, den Druck in der Druckluftführung 10. Durch Ansteuern des Steuerventils in Abhängigkeit vom übertragenen Ist-Druck ist eine Schaltstellung zum Befüllen des Reifens oder eine Schaltstellung zum Ablassen der Druckluft aus dem Reifen möglich.
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Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass im oder am Reifen nicht nur der Ist-Druck, sondern auch eine Temperatur gemessen wird. Auch diese Temperatur wird vorteilhafterweise drahtlos an das Steuergerät übertragen. Dadurch kann dieses beim Ansteuern des Steuerventils nicht nur den Ist-Druck, sondern auch die Temperatur berücksichtigen.
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Das Befüllen des Reifens wird dann vorteilhafterweise durch einen niedrigeren Druck in der Druckluftführung 10 bewirkt, als das Ablassen der Druckluft aus dem Reifen. Des Weiteren vergleicht das Steuergerät den übertragenen Ist-Druck mit einem Soll-Druck und steuert das Steuerventil entsprechend an.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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