DE102016221816A1 - Fahrzeugrad sowie Verfahren zum Druckanpassen in einem Fahrzeugrad - Google Patents

Fahrzeugrad sowie Verfahren zum Druckanpassen in einem Fahrzeugrad Download PDF

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Matthias Strzelczyk
Christoph Berger
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugrad (1) mit einer Felge (2), einem auf die Felge (2) aufgezogenen Reifen (3), wobei die Felge (2) und der Reifen (3) ein Reifenvolumen (V1) einschließen, sowie einem mit dem Reifenvolumen (V1) verbundenes Speichervolumen (VS),wobei zwischen dem Reifenvolumen (V1) und dem Speichervolumen (VS) im Betrieb des Fahrzeugrades (1) eine Strömungsverbindung (15) ausbildbar ist zum Anpassen eines im Reifenvolumen (V1) vorherrschenden Reifendruckes (pR).Erfindungsgemäß ist vorgesehen, das Speichervolumen (VS) mit mehreren Pumpenvolumina (V2) zu verbinden zum Ausbilden eines auffüllbaren, zentralen Speichervolumens (VS), wobei zwischen den mehreren Pumpenvolumina (V2) und dem Speichervolumen (VS) jeweils unabhängig voneinander eine Strömungsverbindung (12) ausbildbar ist zum unabhängigen Auffüllen des Speichervolumens (VS) mit einem in dem jeweiligen Pumpenvolumen (V2) vorherrschenden Pumpendruck (pP), und wobei das jeweilige Pumpenvolumen (V2) stufenlos veränderbar ist zum stufenlosen Einstellen eines Pumpendruckes (pP) im jeweiligen Pumpenvolumen (V2) und zum stufenlosen Einstellen eines Speicherdruckes (pS) im Speichervolumen (VS) bei ausgebildeter Strömungsverbindung (12) zwischen dem jeweiligen Pumpenvolumen (V2) und dem Speichervolumen (VS).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugrad sowie ein Verfahren zum Druckanpassen in einem Fahrzeugrad.
  • Fahrzeugräder weisen eine Felge und ein darauf aufgezogenen Reifen auf, zwischen denen ein Reifenvolumen eingeschlossen wird. In dem Reifenvolumen herrscht im Betrieb des Fahrzeugrades ein vorab festgelegter Reifendruck. Über den Reifendruck wird ein Fahrverhalten des Fahrzeugrades bestimmt, wobei der Reifendruck sich während der Fahrt aufgrund von beispielsweise thermischen Effekten verändern kann. Weiterhin kann der Reifendruck durch Diffusion über einen längeren Zeitraum oder durch eine Beschädigung des Reifens über kurze Zeit abfallen. Durch derartige Veränderungen können sich im laufenden Betrieb des Fahrzeugrades Beeinträchtigungen des Fahrverhaltens, insbesondere eines Rollwiderstandes, ergeben. Ein zu geringer Reifendruck wird meist erst nach einem längeren Zeitraum beispielsweise bei einer routinemäßigen Kontrolle festgestellt.
  • Gemäß DE 10 2008 054 214 A1 ist vorgesehen, in einer Felge eines schlauchlosen Fahrzeugrades, insbesondere in einem Speichenbereich, eine zweite Luftkammer und somit ein festes Speichervolumen bereitzustellen, das in bestimmten Betriebszuständen mit einer ein Reifenvolumen ausbildenden ersten Luftkammer, die zwischen dem Fahrzeugreifen und der Felge ausgebildet wird, in Strömungsverbindung steht. Die Strömungsverbindung kann über ein dauerhaft öffnendes Ventil ausgebildet werden, beispielsweise in Form eines Drosselventils, oder aber über ein schaltbares Ventil, das entweder aktiv geschaltet wird oder aber selbsttätig beispielsweise in Abhängigkeit einer wirkenden Zentrifugalkraft und somit in Abhängigkeit einer Geschwindigkeit des Fahrzeugrades. Somit kann je nach Strömungsverbindung ein Gesamtvolumen, das aus dem Reifenvolumen und dem Speichervolumen gebildet wird, vergrößert werden, um den Reifendruck der Situation anzupassen. Nachteilig hierbei ist, dass das Reifenvolumen nicht stufenlos angepasst werden kann sondern lediglich um das festgelegte, Speichervolumen und ggf. durch weitere in der Felge angeordnete feste Luftkammern.
  • Aufgabe der Erfindung ist daher, ein Fahrzeugrad bereitzustellen, dessen Fahrverhalten im Betrieb des Fahrzeugreifens in einfacher und sicherer Weise an eine aktuelle Fahrsituation angepasst werden kann. Weiterhin ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Druckanpassen in einem Fahrzeugrad bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Fahrzeugrad nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren nach Anspruch 18 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Erfindungsgemäß ist demnach vorgesehen, in einem Fahrzeugrad mit einem durch einen Reifen und eine Felge ausgebildeten Reifenvolumen, in dem ein bestimmter Reifendruck vorherrscht, ein zentrales Speichervolumen anzuordnen, in dem Gas, beispielsweise Luft, mit einem gewissen Speicherdruck gespeichert werden kann. Das Speichervolumen ist dazu erfindungsgemäß mit mehreren Pumpenvolumina verbunden, wobei zwischen den mehreren Pumpenvolumina und dem Speichervolumen jeweils unabhängig voneinander eine Strömungsverbindung ausbildbar ist.
  • Die mehreren Pumpenvolumina werden durch mehrere am Fahrzeugrad angeordnete Felgenpumpen definiert, mit denen das Speichervolumen aufgeladen bzw. aufgefüllt werden kann. Ist demnach eine Strömungsverbindung zwischen dem jeweiligen Pumpenvolumen und dem Speichervolumen ausgebildet, wird der Speicherdruck im Speichervolumen an den Pumpendruck der jeweiligen Felgenpumpe bzw. des jeweiligen Pumpenvolumens angeglichen, so dass Gas mit einem bestimmten Speicherdruck im Speichervolumen gespeichert werden kann.
  • Durch das Ausbilden eines zentralen Speichervolumens kann vorteilhafterweise erreicht werden, dass das von den einzelnen Felgenpumpen bzw. Pumpenvolumina bereitgestellte Gas zentral gespeichert werden kann, wobei das zentrale Speichervolumen von jedem Pumpenvolumen einzeln und unabhängig voneinander aufgefüllt werden kann. Dadurch ist lediglich eine Verbindung zum Reifenvolumen nötig, um den Reifendruck zu verändern, d.h. es ist nicht jedes der mehreren Pumpenvolumina separat mit dem Reifenvolumen zu verbinden. Dadurch kann die Gefahr eines Druckverlustes im Reifenvolumen aufgrund von Beschädigungen in der zum Reifenvolumen führenden Druckleitung minimiert werden. Zudem ist lediglich eine zentrale Steuerung zum Ausbilden der Strömungsverbindung zwischen dem Speichervolumen und dem Reifenvolumen nötig.
  • Da die Pumpenvolumina zum Aufladen des Speichervolumens im Fahrzeugrad angeordnet sind, kann das Bereitstellen eines zusätzlichen Gases zum Erhöhen des Reifendruckes entfallen. Dadurch kann die Zuverlässigkeit erhöht werden, da ein Verlegen von Gasleitungen durch die Nabe entfällt.
  • Somit können beispielsweise durch Diffusion verursachte Druckverluste im Reifenvolumen unter Verwendung eines zentralen Speichervolumens ausgeglichen werden, indem eine Strömungsverbindung zwischen dem Speichervolumen und dem Reifenvolumen ausgebildet wird, sobald ein Druckverlust auftritt. Weiterhin kann je nach Fahrsituation der Reifendruck gezielt angepasst werden, so dass Reifeneigenschaften, insbesondere der Rollwiderstand, in Abhängigkeit der Fahrsituation als auch die Haltbarkeit des Fahrzeugrades optimiert werden können. Weiterhin kann auch ein Druckverlust bei einer Beschädigung des Reifens ausgeglichen oder zumindest verringert werden, indem nach Feststellen einer Beschädigung des Reifens, beispielsweise durch einen Reifenzustandssensor, die Strömungsverbindung zwischen dem Speichervolumen und dem Reifenvolumen ausgebildet wird.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist somit zwischen den mehreren Pumpenvolumina und dem Reifenvolumen eine Strömungsverbindung lediglich über das Speichervolumen ausbildbar, um die Anzahl der Druckleitungen zum Reifenvolumen zu minimieren und einen sicheren Betrieb zu gewährleisten.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung sind die mehreren Pumpenvolumina jeweils in einem Zylinderkörper ausgebildet, wobei in jedem Zylinderkörper ein beweglicher Kolben angeordnet ist. Durch eine Bewegung des Kolbens kann das jeweilige Pumpenvolumen stufenlos verstellt, d.h. vergrößert oder verkleinert werden, um einen im jeweiligen Pumpenvolumen vorherrschenden Pumpendruck einzustellen.
  • Damit kann eine einfache Felgenpumpe aufgebaut werden, die platzsparend im Fahrzeugrad verbaut werden kann und die zum Auffüllen des Speichervolumens verwendet werden kann. Vorzugsweise ist eine derartige Felgenpumpe an oder in einer Speiche des Fahrzeugrades angeordnet, beispielsweise in einem Speichen-Innenraum der Speiche, so dass der Platzbedarf und der Montageaufwand minimiert werden können.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung ist vorgesehen, dass im jeweiligen Zylinderkörper oder im Kolben ein vorzugsweise elektrisch steuerbares oder selbstregulierendes Einlassventil angeordnet ist, das bei nicht-ausgebildeter Strömungsverbindung zwischen dem Speichervolumen und dem jeweiligen Pumpenvolumen ein Belüften des Pumpenvolumens ermöglicht und dadurch dafür sorgt, dass der Kolben bei nicht ausgebildeter Strömungsverbindung zwischen dem Speichervolumen und dem jeweiligen Pumpenvolumen in seine Ursprungsstellung zurückkehren kann.
  • Zum Verstellen des Kolbens im Betrieb des Fahrzeugreifens und somit zum Aufbauen eines Pumpendruckes ist gemäß einer vorteilhaften Ausführung vorgesehen, dass der Kolben derartig im jeweiligen Zylinderkörper aufgenommen ist, dass der Kolben in Abhängigkeit einer wirkenden Zentrifugalkraft im jeweiligen Zylinderkörper beweglich ist. Dadurch kann vorteilhafterweise ein selbstregulierendes Verändern des jeweiligen Pumpenvolumens in Abhängigkeit einer Geschwindigkeit des Fahrzeugrades stattfinden. Dadurch kann im Betrieb des Fahrzeugrades automatisch das Speichervolumen aufgefüllt werden, sobald der Pumpendruck aufgrund einer entsprechenden hohen Geschwindigkeit angestiegen ist.
  • Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann der Kolben auch mit einem elektrisch und/oder einem elektropneumatisch und/oder einem elektromagnetisch gesteuerten Kolbenantrieb in Wirkverbindung stehen, um vorteilhafterweise ein elektrisch gesteuertes Bewegen des Kolbens im jeweiligen Zylinderkörper bewirken zu können. Somit kann beispielsweise auch im Stillstand oder bei niedrigen Geschwindigkeiten ein Pumpendruck verändert werden und somit das Speichervolumen auch dann aufgefüllt werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist das zentrale Speichervolumen zumindest teilweise in einer Nabe des Fahrzeugrades oder in oder an der Speiche des Fahrzeugrades angeordnet. Dadurch kann das Speichervolumen vorteilhafterweise in einer zentralen Position angeordnet werden, in der ohnehin ein Hohlraum vorhanden ist, so dass der Montageaufwand und auch der Platzbedarf gering gehalten werden können.
  • Zum Ausbilden der Strömungsverbindung zwischen den einzelnen Volumina kann zwischen dem Speichervolumen und dem Pumpenvolumen ein erstes Auslassventil angeordnet sein, um die Strömungsverbindung zwischen dem Speichervolumen und dem Pumpenvolumen auszubilden, und zwischen dem Speichervolumen und dem Reifenvolumen ein zweites Auslassventil, um die Strömungsverbindung zwischen dem Speichervolumen und dem Reifenvolumen auszubilden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird das Pumpenvolumen lediglich dann über das erste Auslassventil mit dem Speichervolumen strömungsverbunden, falls der im Pumpenvolumen vorherrschende Pumpendruck größer ist als der im Speichervolumen vorherrschende Speicherdruck, um ein Verringern des Speicherdruckes zu vermeiden und somit die Strömungsverbindung lediglich zum Auffüllen auszubilden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird das Reifenvolumen weiterhin lediglich dann über das zweite Auslassventil mit dem Speichervolumen strömungsverbunden, falls der im Speichervolumen vorherrschende Speicherdruck größer ist als der Reifendruck oder ein Öffnungsdruck und/oder geringer als ein Maximaldruck.
  • Dadurch kann vorteilhafterweise das Befüllen aber auch das Entlüften des Reifenvolumens, beispielsweise in Abhängigkeit der Fahrsituation, gesteuert werden, indem lediglich dann eine Verbindung zum Speichervolumen ermöglicht wird, wenn im Speichervolumen ein bestimmter Druck vorherrscht. Um den Reifendruck nicht zu stark zu erhöhen, kann ab einem Maximaldruck im Speichervolumen das Ausbilden eine Strömungsverbindung verhindert werden.
  • Zum Ausbilden der Strömungsverbindung kann das erste Auslassventil und/oder das zweite Auslassventil als ein selbstregulierendes Auslassventil, beispielsweise ein Pilotventil oder ein Rückschlagventil, oder als ein elektrisch steuerbares Ventil, beispielsweise Magnetventil, ausgebildet sein. D.h. es kann eine selbstregulierende Anpassung der jeweiligen Drücke stattfinden oder aber auch eine elektrisch gesteuerte Anpassung.
  • Vorteilhafterweise weist das Fahrzeugrad weiterhin ein beschädigungsausgleichendes System auf, das ausgebildet ist, einen Druckverlust im Reifenvolumen bei einer Beschädigung des Reifens zu unterbinden oder zumindest stark einzuschränken oder einen Druckverlust im Reifenvolumen bei einer Beschädigung des Reifens zumindest abzufangen.
  • Vorteilhafterweise kann ein beschädigungsausgleichendes System mit einem zentralen Speichervolumen kombiniert werden, um im Falle einer Beschädigung des Reifens Gas mit einem bestimmten Speicherdruck zur Verfügung zu haben. Dadurch können Druckverluste im Reifendruck, dies sich in dem Zeitraum einstellen, bis das beschädigungsausgleichendes System wirkungsvoll eingreift, ausgeglichen werden. Aber auch dann, wenn das beschädigungsausgleichende System nicht voll wirkt, kann durch das Speichervolumen erreicht werden, dass mit einem beschädigten Reifen auch im Betrieb des Fahrzeugrades ein zum Fahren bis zum nächsten sicheren Haltepunkt ausreichender Reifendruck im Reifen erhalten bleibt. Dadurch kann die Reichweite einer Beschädigung des Reifens verlängert werden.
  • Das beschädigungsausgleichende System kann dazu beispielsweise als eine selbstabdichtende Schicht zum selbständigen Abdichten einer Beschädigung im Reifen ausgeführt sein. D.h. nach einer Beschädigung wird dafür gesorgt, dass die Beschädigung abgedichtet wird. Der bis zur vollständigen Abdichtung auftretende Druckverlust wird durch das Speichervolumen ausgeglichen.
  • Ergänzend oder alternativ kann auch eine verstärkte Seitenwandung des Reifens vorgesehen sein, um den Reifen bei einem auftretenden Druckverlust im Reifenvolumen zu stärken. Weiterhin kann auch eine schallabsorbierende Schicht aufgenommen sein.
  • Zum Bewirken des Druckausgleiches im Falle einer Beschädigung kann ein Reifenzustandssensor vorgesehen sein, mit dem eine Beschädigung des Reifens festgestellt werden kann. Sobald dies der Fall ist, kann die Strömungsverbindung zwischen dem Speichervolumen und dem Reifenvolumen ausgebildet werden, um den Druckverlust auszugleichen oder zumindest zu minimieren.
  • Anhand von Ausführungsbeispielen soll die Erfindung im Folgenden näher erläutert werden. Es zeigen:
    • 1 ein Fahrzeugrad mit einer elektrisch geregelten Kolbenverstellung; und
    • 2 ein Fahrzeugrad mit einer selbstregulierenden Kolbenverstellung.
  • Gemäß 1 ist ein Fahrzeugrad 1 mit einer Felge 2 und einem darauf aufgezogenen Reifen 3, einer Nabe 4 sowie drei zwischen der Nabe 4 und der Felge 2 angeordnete Speichen 5. Über die Nabe 4 wird das Fahrzeugrad 1 in allseits bekannter Weise gelagert, sodass sich das Fahrzeugrad 1 während des Betriebs drehen kann. Zwischen dem Reifen 3 und der Felge 2 wird ein gegenüber einem Außenbereich abgedichtetes Reifenvolumen V1 ausgebildet, in dem ein bestimmter Reifendruck pR vorherrscht.
  • Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die Speichen 5 in etwa hohlzylindrisch ausgeführt, wobei in einem Speichen-Innenraum 6 ein in einem Zylinderkörper 8 gelagerter Kolben 7 angeordnet ist, der im Zylinderkörper 8 hin und her bewegt werden kann. Der Kolben 7 definiert im Zylinderkörper 8 ein in einer radialen Richtung R ausgedehntes Pumpenvolumen V2, das gegenüber dem restlichen Zylinderkörper 8 hermetisch ist, wenn ein Einlassventil 10 im Kolben 7 geschlossen ist. Demnach gelangt ein in dem Pumpenvolumen V2 befindliches Gas - beispielsweise Luft - mit einem Pumpendruck pP im Zylinderkörper 8 nicht in den Bereich zwischen dem Kolben 7 und der Nabe 4.
  • In dem Bereich zwischen dem Kolben 7 und der Nabe 4 ist gemäß dem Ausführungsbeispiel in 1 im Zylinderkörper 8 ein Kolbenantrieb 9 angeordnet, der bewirkt, dass sich der Kolben 7 im Zylinderkörper 8 in radialer Richtung R hin und her bewegt. Durch den Kolbenantrieb 9 ist es somit möglich, das Pumpenvolumen V2 über die Stellung des Kolbens 7 stufenlos zu verkleinern oder zu vergrößern, so dass der Pumpendruck pP im Pumpenvolumen V2 variiert werden kann, d.h. es wird eine Art Felgenpumpe bereitgestellt. Diese stufenlose Veränderung ist hierbei auch im Betrieb des Fahrzeugrades 1 über eine entsprechende Ansteuerung des Kolbenantriebs 9 möglich, wobei der Kolbenantrieb 9 dazu beispielsweise als ein elektrisch, elektromagnetisch oder elektropneumatisch gesteuerter Mechanismus beispielsweise mit einem Motor ausgeführt sein kann.
  • Gemäß dem Ausführungsbeispiel in 2 ist zur Verstellung des Kolbens 7 kein Kolbenantrieb 9 vorgesehen. Vielmehr wird der Kolben 7 durch eine im Betrieb des Fahrzeugreifens 1 wirkende Zentrifugalkraft FZ im Zylinderkörper 8 in radialer Richtung R bewegt, so dass eine Volumenänderung des Pumpenvolumens V2 in Abhängigkeit der aktuell wirkenden Zentrifugalkraft FZ, d.h. selbstregulierend, bewirkt wird. Bei einer hohen Geschwindigkeit des Fahrzeugrades 1 wird der Kolben 7 radial gegen eine Feder 11 nach außen gedrückt, wodurch sich das Pumpenvolumen V2 verkleinert. Dadurch steigt der Pumpendruck pP. Im Stillstand des Fahrzeugrades 1 bzw. bei geringen Geschwindigkeiten und somit geringerer Zentrifugalkraft FZ wird der Kolben 7 durch die Feder 11 in seine Ursprungsstellung zurückgezogen. Das Zurückziehen kann aber auch ohne Feder 11 geschehen, da der Kolben 7 bei geringen Geschwindigkeiten durch die Schwerkraft wieder radial in Richtung der Nabe 4 fällt. Die Feder 11 unterstützt das Zurückziehen lediglich.
  • Das Einlassventil 10 bewirkt in beiden Fällen, dass bei einem Zurückstellen des Kolbens 7 in Richtung der Nabe 4 Gas in das Pumpenvolumen V2 nachströmen kann und somit das System bzw. das Pumpenvolumen V2, falls nötig, wieder mit Gas aufgefüllt werden kann, wobei der Bereich des Zylinderkörpers 8 zwischen dem Kolben 7 und der Nabe 4 dazu nicht hermetisch ausgeführt ist. Das Einlassventil 10 kann auch seitlich im Zylinderkörper 8 vorgesehen sein, um für ein Nachströmen von Gas in das Pumpenvolumen V2 zu sorgen.
  • Das im Pumpenvolumen V2 befindliche Gas kann über eine erste Druckluftleitung 13 in ein Speichervolumen VS eingelassen werden, so dass sich im Speichervolumen VS ein Speicherdruck pS einstellt, der in etwa an den im Pumpenvolumen V2 vorherrschenden Pumpendruck pP angeglichen ist, wenn ein das Pumpenvolumen V2 mit der ersten Druckluftleitung 13 strömungsverbindendes erstes Auslassventil 12 geöffnet ist. Über das erste Auslassventil 12 kann hierbei gesteuert werden, ob das im Pumpenvolumen V2 befindliche Gas in das Speichervolumen VS eingelassen werden soll oder nicht. Das erste Auslassventil 12 kann alternativ auch an einer beliebigen Stelle in der ersten Druckluftleitung 13 oder zwischen der ersten Druckluftleitung 13 und dem Speichervolumen VS angeordnet sein.
  • Ein derartiger Aufbau ist in jeder Speiche 5 des Fahrzeugrades 1 identisch vorgesehen, so dass im Speichen-Innenraum 6 jeweils ein stufenlos veränderliches Pumpenvolumen V2 bereitgestellt wird, das über die erste Druckluftleitung 13 jeweils mit dem Speichervolumen VS verbunden ist. In den Figuren sind die Bezugszeichen der Übersichtlichkeit halber lediglich für eine Speiche 5 gezeigt.
  • Somit wird ein zentral angeordnetes Speichervolumen VS bereitgestellt, das von jeder Speiche 5 ausgehend separat und unabhängig voneinander befüllt werden kann. Das Speichervolumen VS kann auch an einer beliebigen anderen Stelle am Fahrzeugrad 1 angeordnet sein, beispielsweise auch seitlich der Speichen 5 oder am Felgenrücken.
  • Über eine zweite Druckluftleitung 14 ist das Speichervolumen VS mit dem Reifenvolumen V1 verbunden, so dass das im Speichervolumen VS befindliche gespeicherte Gas mit dem Speicherdruck pS in den Reifen 3 eingelassen werden kann, um den Reifendruck pR in Richtung des Speicherdruckes pS angleichen zu können. Gesteuert wird das Einlassen mit einem zweiten Auslassventil 15, das in seiner geöffneten Stellung das Speichervolumen VS mit dem Reifenvolumen V1 verbindet.
  • Zusammenfassend kann somit beispielsweise während der Fahrt je nach Ausführungsform ein Pumpendruck pP im Pumpenvolumen V2 erhöht werden und über die entsprechende Stellung des ersten Auslassventils 12 das Gas mit dem Pumpendruck pP in das Speichervolumen VS eingelassen werden bis das erste Auslassventil 12 wieder geschlossen wird. Tritt beispielsweise aufgrund von Diffusionsverlusten oder einer Beschädigung des Reifens 3 ein Druckverlust dp im Reifenvolumen V1 auf oder wird für bestimmte Fahrsituation ein höherer Reifendruck pR im Reifenvolumen V1 benötigt, kann das zweite Auslassventil 15 vorzugsweise bei geschlossenem ersten Auslassventil 12 geöffnet werden, so dass das Gas aus dem Speichervolumen VS in das Reifenvolumen V1 einströmen kann. Um bei geschlossenem ersten Auslassventil 12 ein Zurückstellen des Kolbens 7 zu ermöglichen, wird das Einlassventil 10 geöffnet.
  • Das Einlassventil 10 sowie das erste und das zweite Auslassventil 12, 15 sind beispielsweise als Pilotventile, Rückschlagventile oder als elektrisch steuerbare Magnetventile mit angeschlossener Druckluftkontrolle ausgeführt. Dadurch kann erreicht werden, dass das jeweilige Auslassventil 12, 15 erst ab einem bestimmten Öffnungsdruck vorzugsweise auch selbstregulierend öffnet bzw. das Einlassventil 10 beispielsweise elektrisch gesteuert erst dann öffnet, wenn der Kolben 7 zurückgestellt werden soll. Beispielsweise kann das erste Auslassventil 12 als Pilotventil oder Rückschlagventil oder elektrisch steuerbares Magnetventil geöffnet werden, wenn der Pumpendruck pP größer ist als der Speicherdruck pS, um das Speichervolumen VS aufzufüllen. Das zweite Auslassventil 15 als Pilotventil oder elektrisch steuerbares Magnetventil öffnet, wenn der Speicherdruck pS größer ist als der Reifendruck pR bzw. wenn durch die Luftdruckkontrolle festgestellt wurde, dass der Reifendruck pR im Reifenvolumen V1 unter einen Öffnungsdruck pO gesunken ist. Überschreitet der Reifendruck pR infolge dessen einen maximal zugelassenen Maximal-Druck pM kann das zweite Auslassventil 15 wieder geschlossen werden.
  • Somit werden die entsprechenden Ventile 10, 12, 15 elektrisch oder druckgesteuert bzw. selbstregulierend immer nur dann geöffnet, wenn dies nötig ist, wobei dies auch im Betrieb des Fahrzeugrades 1 während der Fahrt stattfinden kann.
  • Als weitere Anwendung kann das zweite Auslassventil 15 auch dann geöffnet werden, wenn eine Beschädigung des Reifens 3 erkannt wurde, beispielsweise durch einen Reifenzustandssensor 16. Wird eine Beschädigung am Reifen 3 erkannt, der zu einem Druckverlust dp im Reifenvolumen V1 führt, kann das zweite Auslassventil 15 entsprechend geöffnet werden. Der Reifen 3 ist dazu vorzugsweise mit einem beschädigungsausgleichenden System 17, 18 ausgestattet, das erlaubt, den Druckverlust dp zu unterbinden oder zumindest stark einzuschränken bzw. den Druckverlust dp abzufangen.
  • Demnach kann für den Fall, dass der Reifen 3 beispielsweise durch einen Nagel beschädigt wird, die Beschädigung beispielsweise durch eine selbstabdichtende Schicht 17 wieder nahezu verschlossen werden, so dass der Druckverlust dp unterbunden oder zumindest stark vermindert werden kann. Ergänzend oder alternativ kann eine verstärkte Seitenwand 18 vorgesehen sein, die dafür sorgt, dass der Reifen 3 bei einem starken Druckverlust dp nicht zwischen der Straße und der Felge eingeklemmt wird, sondern vielmehr stehen bleibt und somit eine Weiterfahrt unter Beibehaltung der Kontrolle über das Fahrzeug ermöglicht.
  • Der im Zeitraum nach der Beschädigung auftretende Druckverlust dp kann über das Speichervolumen pS wieder aufgefüllt werden, indem das zweite Auslassventil 15 nach Erkennen einer Beschädigung durch den Reifenzustandssensor 16 entsprechend angesteuert wird.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Fahrzeugrad
    2
    Felge
    3
    Reifen
    4
    Nabe
    5
    Speichen
    6
    Speichen-Innenraum
    7
    Kolben
    8
    Zylinderkörper
    9
    Kolbenantrieb
    10
    Einlassventil
    11
    Feder
    12
    erstes Auslassventil
    13
    erste Druckluftleitung
    14
    zweite Druckluftleitung
    15
    zweites Auslassventil
    16
    Reifenzustandssensor
    17
    selbstabdichtende Schicht
    18
    verstärkte Seitenwand
    dp
    Druckverlust
    pO
    Öffnungsdruck
    pM
    Maximaldruck
    pP
    Pumpendruck
    pR
    Reifendruck
    pS
    Speicherdruck
    R
    radiale Richtung
    V1
    Reifenvolumen
    V2
    Pumpenvolumen
    VS
    Speichervolumen
    FZ
    Zentrifugalkraft
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102008054214 A1 [0003]

Claims (18)

  1. Fahrzeugrad (1) mit einer Felge (2), einem auf die Felge (2) aufgezogenen Reifen (3), wobei die Felge (2) und der Reifen (3) ein Reifenvolumen (V1) einschließen, sowie einem mit dem Reifenvolumen (V1) verbundenes Speichervolumen (VS), wobei zwischen dem Reifenvolumen (V1) und dem Speichervolumen (VS) im Betrieb des Fahrzeugrades (1) eine Strömungsverbindung (15) ausbildbar ist zum Anpassen eines im Reifenvolumen (V1) vorherrschenden Reifendruckes (pR), dadurch gekennzeichnet, dass das Speichervolumen (VS) mit mehreren Pumpenvolumina (V2) verbunden ist zum Ausbilden eines auffüllbaren, zentralen Speichervolumens (VS), wobei zwischen den mehreren Pumpenvolumina (V2) und dem Speichervolumen (VS) jeweils unabhängig voneinander eine Strömungsverbindung (12) ausbildbar ist zum unabhängigen Auffüllen des Speichervolumens (VS) mit einem in dem jeweiligen Pumpenvolumen (V2) vorherrschenden Pumpendruck (pP), und wobei das jeweilige Pumpenvolumen (V2) stufenlos veränderbar ist zum stufenlosen Einstellen eines Pumpendruckes (pP) im jeweiligen Pumpenvolumen (V2) und zum stufenlosen Einstellen eines Speicherdruckes (pS) im Speichervolumen (VS) bei ausgebildeter Strömungsverbindung (12) zwischen dem jeweiligen Pumpenvolumen (V2) und dem Speichervolumen (VS).
  2. Fahrzeugrad (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Strömungsverbindung (12, 15) zwischen den mehreren Pumpenvolumina (V2) und dem Reifenvolumen (V1) lediglich über das Speichervolumen (VS) ausbildbar ist.
  3. Fahrzeugrad (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Pumpenvolumina (V2) jeweils in einem Zylinderkörper (8) ausgebildet sind und in dem jeweiligen Zylinderkörper (8) ein beweglicher Kolben (7) angeordnet ist, wobei durch eine Bewegung des Kolbens (7) das jeweilige Pumpenvolumen (V2) stufenlos veränderbar ist zum Ausbilden einer Felgenpumpe.
  4. Fahrzeugrad (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im jeweiligen Zylinderkörper (8) oder im Kolben (7) ein vorzugsweise elektrisch steuerbares oder selbstregulierendes Einlassventil (10) vorgesehen ist zum Belüften des Pumpenvolumens (V2) bei nicht-ausgebildeter Strömungsverbindung (12) zwischen dem Speichervolumen (VS) und dem jeweiligen Pumpenvolumen (V2) zum Ermöglichen einer Rückstellung des Kolbens (7) in seine Ursprungsstellung bei nicht ausgebildeter Strömungsverbindung (12) zwischen dem Speichervolumen (VS) und dem jeweiligen Pumpenvolumen (V2).
  5. Fahrzeugrad (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (7) derartig im jeweiligen Zylinderkörper (8) aufgenommen ist, dass der Kolben (7) in Abhängigkeit einer wirkenden Zentrifugalkraft (ZF) im jeweiligen Zylinderkörper (8) beweglich ist zum selbstregulierenden Verändern des jeweiligen Pumpenvolumens (V2) in Abhängigkeit einer Geschwindigkeit des Fahrzeugrades (1).
  6. Fahrzeugrad (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (7) mit einem elektrisch und/oder elektropneumatisch und/oder elektromagnetisch gesteuerten Kolbenantrieb (9), beispielsweise mit einem Motor, in Wirkverbindung steht, zum elektrisch gesteuerten Bewegen des Kolbens (7) im jeweiligen Zylinderkörper (8).
  7. Fahrzeugrad (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Pumpenvolumen (V2) an oder in einer Speiche (5) des Fahrzeugrades (1) angeordnet ist, beispielsweise in einem Speichen-Innenraum (6) der Speiche (5) des Fahrzeugrades (1).
  8. Fahrzeugrad (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zentrale Speichervolumen (VS) zumindest teilweise in einer Nabe (4) des Fahrzeugrades (1) oder in oder an einer Speiche (5) des Fahrzeugrades (1) oder an einem Felgenrücken angeordnet ist.
  9. Fahrzeugrad (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Speichervolumen (VS) und dem Pumpenvolumen (V2) ein erstes Auslassventil (12) angeordnet ist zum Ausbilden der Strömungsverbindung zwischen dem Speichervolumen (VS) und dem Pumpenvolumen (V2).
  10. Fahrzeugrad (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpenvolumen (V2) lediglich dann über das erste Auslassventil (12) mit dem Speichervolumen (VS) strömungsverbindbar ist, falls der im Pumpenvolumen (V2) vorherrschende Pumpendruck (pP) größer ist als der im Speichervolumen (VS) vorherrschende Speicherdruck (pS).
  11. Fahrzeugrad (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Speichervolumen (VS) und dem Reifenvolumen (V1) ein zweites Auslassventil (15) angeordnet ist zum Ausbilden der Strömungsverbindung zwischen dem Speichervolumen (VS) und dem Reifenvolumen (V1).
  12. Fahrzeugrad (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Reifenvolumen (V1) lediglich dann über das zweite Auslassventil (15) mit dem Speichervolumen (VS) strömungsverbindbar ist, falls der im Speichervolumen (VS) vorherrschende Speicherdruck (pS) größer ist als der Reifendruck (pR) oder ein Öffnungsdruck (pO) und/oder geringer als ein Maximaldruck (pM).
  13. Fahrzeugrad (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Auslassventil (12) und/oder das zweite Auslassventil (15) als ein selbstregulierendes Auslassventil, beispielsweise ein Pilotventil oder ein Rückschlagventil, oder als ein elektrisch steuerbares Ventil, beispielsweise Magnetventil, ausgebildet ist.
  14. Fahrzeugrad (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugrad (1) ein beschädigungsausgleichendes System (17, 18) aufweist, das ausgebildet ist, einen Druckverlust (dp) im Reifenvolumen (V1) bei einer Beschädigung des Reifens (3) zu unterbinden oder zumindest stark einzuschränken oder einen Druckverlust (dp) im Reifenvolumen (V1) bei einer Beschädigung des Reifens (3) zumindest abzufangen.
  15. Fahrzeugrad (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das beschädigungsausgleichende System als eine selbstabdichtende Schicht (17) ausgeführt ist zum selbständigen Abdichten einer Beschädigung im Reifen (3).
  16. Fahrzeugrad (1) nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das beschädigungsausgleichende System durch eine verstärkte Seitenwandung (18) des Reifens (3) ausgebildet ist zum Verstärken des Reifens (3) bei auftretendem Druckverlust (dp) im Reifenvolumen (V1).
  17. Fahrzeugrad (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Fahrzeugrad (1) einen Reifenzustandssensor (16) aufweist zum Feststellen einer Beschädigung des Reifens (3) und die Strömungsverbindung (15) zwischen dem Speichervolumen (VS) und dem Reifenvolumen (V1) bei Feststellen einer Beschädigung des Reifens (3) ausbildbar ist.
  18. Verfahren zum Druckanpassen in einem Fahrzeugrad (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit mindestens den folgenden Schritten: - Feststellen, ob ein Reifenzustandssensor (16) eine Beschädigung des Reifens (3) erkannt hat; - Ausbilden einer Strömungsverbindung zwischen dem Speichervolumen (VS) und dem Reifenvolumen (V1), falls eine Beschädigung des Reifens (3) erkannt wurde, zum Ausgleichen eines Druckverlustes (dp) im Reifenvolumen (V1) aufgrund der Beschädigung des Reifens (3).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110978909A (zh) * 2018-10-30 2020-04-10 胡正斌 一种轮胎自充气装置

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008054214A1 (de) 2008-10-31 2010-05-06 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Schlauchloses Rad

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