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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Radnabe für eine Reifendruckeinstellvorrichtung für ein Fahrzeug.
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Stand der Technik
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Ein Fahrzeug kann eine Reifendruckregelanlage aufweisen, um einen Reifendruck auf einen gewünschten Wert einzustellen. Dabei kann beispielsweise über einen Kompressor im Fahrzeug Druckluft erzeugt werden, die über Druckleitungen zu Reifen des Fahrzeugs geleitet wird. Die Druckleitungen weisen pro Rad eine Drehdurchführung auf, um die Druckluft von einem nicht drehbaren Teil der Druckluftleitung auf einen drehbaren, mit dem Rad gekoppelten Teil der Druckluftleitung zu übertragen.
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Die Druckluftleitungen stellen eine dauerhafte Verbindung zwischen den Reifen und dem Fahrzeug her. Zwischen einem Regelventil am Fahrzeug und dem Reifen herrscht in der Druckluftleitung der gleiche Druck, wie im Reifen. So kann der Reifendruck vom Fahrzeug aus erfasst werden und über das Regelventil durch Zuführen von Druckluft oder Ablassen von Luft aus dem Reifen eingestellt werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund wird mit dem hier vorgestellten Ansatz eine Radnabe für ein Fahrzeug vorgestellt.
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Vorteile der Erfindung
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können in vorteilhafter Weise ermöglichen, auf die Druckluftleitung im Fahrzeug und die Drehdurchführung für die Druckluft zu verzichten. Dadurch entfällt pro Rad eine möglicherweise undichte Stelle. Zusätzlich kann Bauraum im Fahrzeug eingespart werden, der herkömmlicherweise durch den Kompressor belegt wird. Weiterhin kann der Reifendruck aufgrund sehr kurzer Leitungen sehr schnell geändert werden.
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Es wird eine Radnabe für ein Fahrzeug vorgeschlagen, wobei die Radnabe eine Übertragungseinrichtung zum Übertragen zumindest eines elektrischen Signals zwischen einem drehbaren Teil der Radnabe und einem nichtdrehbaren Teil der Radnabe aufweist.
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Ideen zu Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können unter anderem als auf den nachfolgend beschriebenen Gedanken und Erkenntnissen beruhend angesehen werden.
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Eine Radnabe kann eine Lagereinrichtung aufweisen, die zwischen dem drehbaren Teil und dem nichtdrehbaren Teil angeordnet ist. Die Lagereinrichtung kann zumindest zwei Wälzlager und/oder ein Gleitlager aufweisen. Ein Wälzlager kann beispielsweise ein Kugellager sein. Die Radnabe stellt Schnittstellen zu einer nichtdrehbaren Achse des Rads und zu einer mit dem Rad drehbaren Felge des Rads bereit. Eine Bremseinrichtung kann Bestandteil der Nabe sein. Die Bremseinrichtung kann beispielsweise eine mit dem Rad drehbare Bremsscheibe einer Scheibenbremse oder eine Trommel einer Trommelbremse sein.
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Eine Übertragungseinrichtung stellt einen direkten elektrisch leitenden Kontakt zum Übertragen des elektrischen Signals bereit. Das elektrische Signal kann beispielsweise ein elektrischer Stromfluss zum Antreiben einer elektrischen Komponente am Rad sein. Die elektrische Komponente kann beispielsweise eine Reifendruckeinstellvorrichtung sein. Das elektrische Signal kann alternativ oder ergänzend ein Steuersignal zum Ansteuern der elektrischen Komponente sein.
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Ebenso kann das elektrische Signal ein Sensorsignal zumindest eines Sensors am Rad sein.
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Die Übertragungseinrichtung kann zumindest ein Wälzlager der Radnabe umfassen. Eine drehbare Seite des Wälzlagers kann von dem drehbaren Teil der Radnabe elektrisch isoliert sein. Eine nichtdrehbare Seite des Wälzlagers kann von dem nichtdrehbaren Teil der Radnabe elektrisch isoliert sein. Beide Seiten des Wälzlagers können je einen Anschluss für ein elektrisches Potenzial aufweisen. Das Wälzlager kann einen Innenring und einen Außenring aufweisen. Je nach Anwendungsfall kann der Innenring oder der Außenring mechanisch mit dem drehbaren Teil der Radnabe gekoppelt sein.
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Alternativ kann die Übertragungseinrichtung zumindest zwei Wälzlager der Radnabe umfassen. Dabei kann die drehbare Seite des ersten Wälzlagers von dem drehbaren Teil der Radnabe elektrisch isoliert sein und einen Anschluss für ein erstes elektrisches Potenzial aufweisen. Die nichtdrehbare Seite des zweiten Wälzlagers kann von dem nichtdrehbaren Teil der Radnabe elektrisch isoliert sein und einen Anschluss für ein zweites elektrisches Potenzial aufweisen.
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Zwischen dem Wälzlager und dem drehbaren Teil und/oder dem nichtdrehbaren Teil kann ein elektrisch isolierendes Material angeordnet sein. Beispielsweise kann ein ringförmiges Kunststoffteil beziehungsweise Keramikteil zur Isolation verwendet werden. Ein Anschluss kann ein Stecker beziehungsweise eine Buchse sein. Der Anschluss kann ebenso ein Gewinde sein. Ebenso kann eine Leitung stoffschlüssig mit dem entsprechenden Teil des Wälzlagers verbunden sein.
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Das Wälzlager kann einen elektrisch leitenden Schmierstoff aufweisen. Der Schmierstoff kann beispielsweise elektrisch leitende Partikel beigemengt haben. Ebenso kann eine Trägersubstanz des Schmierstoffs elektrisch leitend sein.
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Die Übertragungseinrichtung kann eine Schleifringeinrichtung aus zumindest einem Schleifring und zumindest einem Schleifer aufweisen. Eine drehbare Seite der Schleifringeinrichtung kann von dem drehbaren Teil der Radnabe elektrisch isoliert sein. Eine nichtdrehbare Seite der Schleifringeinrichtung kann von dem nichtdrehbaren Teil der Radnabe elektrisch isoliert sein. Beide Seiten der Schleifringeinrichtung können je einen Anschluss für ein elektrisches Potenzial aufweisen.
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Alternativ kann die Übertragungseinrichtung eine Schleifringeinrichtung aus je zumindest zwei Schleifringen und zumindest zwei Schleifern aufweisen. Die drehbare Seite der ersten Schleifringeinrichtung kann von dem drehbaren Teil der Radnabe elektrisch isoliert sein und einen Anschluss für ein erstes elektrisches Potenzial aufweisen. Die nichtdrehbare Seite der zweiten Schleifringeinrichtung kann von dem nichtdrehbaren Teil der Radnabe elektrisch isoliert sein und einen Anschluss für ein zweites elektrisches Potenzial aufweisen.
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Zwischen der Schleifringeinrichtung und dem drehbaren Teil und/oder dem nichtdrehbaren Teil kann ein elektrisch isolierendes Material angeordnet sein. Beispielsweise kann ein ringförmiges Kunststoffteil beziehungsweise Keramikteil zur Isolation verwendet werden. Ein Anschluss kann ein Stecker beziehungsweise eine Buchse sein. Der Anschluss kann ebenso ein Gewinde sein. Ebenso kann eine Leitung stoffschlüssig mit dem entsprechenden Teil der Schleifringeinrichtung verbunden sein.
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Der Schleifer kann als Kohlebürste ausgebildet sein. Eine Kohlebürste kann leicht austauschbar sein. Durch eine Kohlebürste kann ein guter elektrisch leitender Kontakt zwischen dem Schleifer und dem Schleifring hergestellt werden.
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Die Übertragungseinrichtung kann zumindest ein Spulenpaar zum induktiven Übertragen des elektrischen Signals aufweisen. Eine erste Spule des Spulenpaars kann mit dem drehbaren Teil der Radnabe gekoppelt sein und einen Anschluss für das erste elektrische Potenzial aufweisen. Eine zweite Spule des Spulenpaars kann mit dem nichtdrehbaren Teil der Radnabe gekoppelt sein und einen Anschluss für das zweite elektrische Potenzial aufweisen. Eine induktive Übertragung kann berührungslos erfolgen. Beispielsweise können die Spulen koaxial zur Rotationsachse des Rads angeordnet sein. Die Spulen können axial versetzt zueinander angeordnet sein. Die Spulen können gleich groß sein. Ebenso können die Spulen in einer gemeinsamen radialen Ebene angeordnet sein. Dann können die Spulen unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Über induktiv zusammenwirkende Spulen können sowohl elektrische Leistung, als auch Informationen übertragen werden.
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Die Übertragungseinrichtung kann zumindest eine Kontaktfeder zum Herstellen eines elektrisch leitenden Kontakts zu einer mit dem drehbaren Teil der Radnabe verbindbaren Felge aufweisen. Eine Kontaktfeder kann elastisch verformbar sein. Die Kontaktfeder kann einen sicheren elektrisch leitenden Kontakt zu einer entsprechenden Kontaktfläche der Felge herstellen. Die Kontaktfeder kann beispielsweise eine konische Schraubenfeder sein, die bis auf die Dicke ihres Drahts zusammengedrückt werden kann.
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Die Kontaktfeder kann von dem drehbaren Teil der Radnabe elektrisch isoliert sein. Die Kontaktfeder kann in einem Isolator angeordnet sein. Die passende Kontaktfläche der Felge kann kleiner als der Isolator sein.
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Die Radnabe kann zumindest eine in den drehbaren Teil integrierte elektrische Leitung aufweisen. Die elektrische Leitung kann elektrisch von dem drehbaren Teil isoliert sein. die elektrische Leitung kann ein isolierter Draht sein, der von der Übertragungseinrichtung zu der Kontaktfeder führt. Der elektrische Leiter und seine Isolation können in einer Bohrung durch den drehbaren Teil angeordnet sein.
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Figurenliste
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Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei weder die Zeichnungen noch die Beschreibung als die Erfindung einschränkend auszulegen sind.
- 1 zeigt eine Schnittdarstellung eines Rads eines Fahrzeugs mit einer Reifendruckeinstellvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2 zeigt eine Schnittdarstellung eines Rads eines Fahrzeugs mit einer Reifendruckeinstellvorrichtung mit einer Speichereinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 3 zeigt eine Darstellung einer Übertragungseinrichtung für eine Reifendruckeinstellvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
- 4 zeigt eine Schnittdarstellung eines Rads eines Fahrzeugs mit einer Reifendruckeinstellvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den Figuren gleiche oder gleichwirkende Merkmale.
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Eine Reifendruckregelanlage dient zur Kontrolle und Steuerung des Reifeninnendrucks bei luftbereiften Kraftfahrzeugen. Besonders häufig sind derartige Systeme in Geländefahrzeugen verbaut. Durch die Druckregelung kann die Traktion des Fahrzeuges im schwergängigen Gelände verbessert werden. So können unter anderem einige moderne LKW den Reifendruck aus dem Fahrzeuginneren steuern, um den Reifendruck des Fahrzeuges auch während der Fahrt dem Untergrund anzupassen und ihm somit eine bessere Geländegängigkeit und Bodenhaftung zu geben. Bekannte Beispiele sind die Tatra-LKW T 813, T 815 und Nachfolger. Beim Mercedes-Benz Unimog z.B. nennt sich das System „tirecontrol“, beim US-amerikanischen Geländewagen Hummer H1 „Central Tire Inflation System“ (CTIS). Auch für herkömmliche Traktoren sind solche Systeme als Nachrüstsatz erhältlich.
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Vom richtigen Druck hängt sowohl die Fahrtsicherheit & Effizienz, als auch die Lebensdauer von Reifen ab.
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Bei ca. 40 % aller Verkehrsunfälle wird ein zu geringer Reifendruck festgestellt. Ist der Reifendruck zu niedrig erhitzt sich der Reifen und kann vorzeitig verschleißen, weil das Gummi brüchig und spröde wird. Schon 0,4 Bar weniger Reifendruck verringern die Lebensdauer um rund 30%, bei 0,6 Bar sind es sogar schon 45%. Der Reifen kann bei zu niedrigem Druck von außen nicht sichtbar innen geschädigt werden, was zu Unfällen (zum Beispiel verursacht durch Reifenplatzen) führen kann.
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Weiterhin steigt der Rollwiderstand bei zu geringem Reifendruck an und damit der Kraftstoffverbrauch. Bei nur 0,2 Bar Minderdruck macht das einen Mehrverbrauch von 1% aus, bei 0,6 Bar bereits 4%.
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Ferner beeinflusst der Reifendruck den Bremsweg. Beispielsweise beträgt der Bremsweg bei einer Geschwindigkeit von 100 km/h und richtigem Reifendruck 52 Meter. Bei zu geringem Druck können es bis zu 57 Meter werden. Das erhöht die Gefahr von Unfällen.
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Zusätzlich erhöht ein richtig eingestellter Reifendruck den Fahrkomfort.
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Der Reifendruck kann bei Fahrten durchs Gelände für eine bessere Geländegängigkeit angepasst werden. Wenn das Auto beladen ist, sollte der Reifendruck angepasst werden. Auch Temperaturschwankungen ändern den Reifendruck dramatisch, hierbei treten Druckänderungen von ca. 0.1bar pro 10°c auf.
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Bisherige Reifendruckregelanlagen sind sehr teuer, komplex und schwer. Außerdem ist es bei höheren Geschwindigkeiten fast unmöglich die Dichtigkeit an der Radnabe zu halten, weil die Übertragung des Drucks zwischen Kompressor und Rad durch eine drehende Dichtung geführt wird und Druckverluste an dieser Stelle unvermeidbar sind.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt eine Schnittdarstellung eines Rads 100 eines Fahrzeugs mit einer Reifendruckeinstellvorrichtung 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Reifendruckeinstellvorrichtung 102 ist eine Komponente einer Reifendruckregelanlage 104 des Fahrzeugs, die dazu ausgebildet ist zumindest an zwei Rädern 100 des Fahrzeugs den Reifendruck einzustellen. Insbesondere weist die Reifendruckregelanlage 104 für jedes Rad 100 des Fahrzeugs eine eigene Reifendruckeinstellvorrichtung 102 auf.
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Die Reifendruckeinstellvorrichtung 102 am einzelnen Rad 100 weist eine drehfest mit dem Rad 100 verbundene Pumpe 106 auf. Die Pumpe 106 ist dazu ausgebildet, Umgebungsluft durch eine Ansaugleitung und einen Filter 108 anzusaugen und zu komprimieren, um einen Reifendruck eines Reifens 110 des Rads 100 zu erhöhen. Die Ansaugleitung ist hier zu einem Ventilloch einer Felge 112 des Rads 100 geführt. Der Filter 108 ist an einem offenen Ende der Ansaugleitung angeordnet.
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Die Pumpe 106 ist in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel im Bereich eines Felgenbetts der Felge 112 angeordnet. Die durch die beabstandet zu einer Rotationsachse 114 des Rads 100 angeordnete Masse der Pumpe 106 verursachte Unwucht ist durch ein diametral gegenüberliegend angeordnetes Gegengewicht 116 ausgewuchtet. Das Gegengewicht ist hier ebenfalls im Bereich des Felgenbetts angeordnet.
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In einem Ausführungsbeispiel weist die Reifendruckeinstellvorrichtung 102 im Gehäuse der Pumpe 106 einen Drucksensor 118 auf. Der Drucksensor 118 stellt einen aktuellen Istwert 120 des Reifendrucks für ein Steuergerät 122 der Reifendruckregelanlage 104 bereit. Das Steuergerät 122 ist hier zentral im Fahrzeug angeordnet. Teilkomponenten des Steuergeräts 122 können auch an die Reifendruckeinstellvorrichtung 102 angegliedert sein. Unter Verwendung des Istwerts 120 und eines Sollwerts für den Reifendruck werden von dem Steuergerät 122 Steuersignale 124 für die Reifendruckeinstellvorrichtung 102 bereitgestellt. Die Pumpe 106 wird durch die Steuersignale 124 angesteuert.
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In einem Ausführungsbeispiel weist die Reifendruckeinstellvorrichtung 102 ein in das Gehäuse integriertes Ablassventil 126 auf. Unter Verwendung des Ablassventils 126 kann Luft aus dem Reifen 110 in die Umgebung abgelassen werden, um den Reifendruck zu verringern. Die Luft kann über die Ansaugleitung der Pumpe 106 abgelassen werden. Der Filter 108 kann beim Ablassen von Luft als Schalldämpfer wirken. Das Ablassventil 126 wird ebenfalls über die Steuersignale 124 des Steuergeräts 122 angesteuert.
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Die Reifendruckeinstellvorrichtung 102 ist hier elektrisch betrieben. Um elektrische Energie zum Betreiben der Pumpe 106, des Ablassventils 126 und des Drucksensors 118 von einem feststehenden Teil 128 einer Radnabe 130 des Rads 100 zu einem drehbaren Teil 132 der Radnabe 130 zu übertragen, weist die Reifendruckeinstellvorrichtung 102 eine Übertragungseinrichtung 134 auf. Die Reifendruckeinstellvorrichtung 102 ist über zumindest eine drehfest mit dem Rad 100 verbundene elektrische Leitung 136 mit der Übertragungseinrichtung 134 verbunden. Hier überbrückt die Leitung 136 eine zwischen der Radnabe 130 und der Felge 112 angeordnete Bremsscheibe des Rads 100.
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Alternativ kann die Reifendruckeinstellvorrichtung 102 eine Energieernteeinrichtung aufweisen. Die Energieernteeinrichtung kann beispielsweise während der Fahrt des Fahrzeugs mechanische Energie in elektrische Energie umwandeln, diese optional speichern und bei Bedarf bereitstellen.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Felge 112, die Bremsscheibe und die Radnabe 130 über ein erstes elektrisch leitend gestaltetes Radlager 138 der Übertragungseinrichtung 134 mit der auf Masse 140 liegenden Achse des Rads 100 beziehungsweise dem Minuspol verbunden. Der Pluspol wird über ein zweites elektrisch leitend gestaltetes Radlager 138 der Übertragungseinrichtung 134 übertragen. Das zweite elektrisch leitend gestaltete Radlager 138 ist durch Isolatoren 142 sowohl von dem feststehenden Teil 132 der Radnabe 130 als auch von dem drehbaren Teil 128 der Radnabe 130 elektrisch isoliert. Die Radlager 138 können beispielsweise mit einem elektrisch leitenden Schmierstoff geschmiert sein, um die elektrische Leitfähigkeit zu verbessern. Ebenso können die Radlager 138 berührende beziehungsweise schleifende Dichtungen aufweisen, über die der elektrisch leitende Kontakt hergestellt ist. Der drehbare Außenring des zweiten Radlagers 138 ist über die elektrisch von der Radnabe 130 und der Felge 112 isoliert verlaufende Leitung 136 mit der Reifendruckeinstellvorrichtung 102 verbunden. Der feststehende Innenring des zweiten Radlagers 138 ist über eine elektrische Leitung 136 mit dem Steuergerät 122 der Reifendruckregelanlage 104 des Fahrzeugs beziehungsweise mit einer Energiequelle verbunden.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel werden über die Übertragungseinrichtung 134 ferner die Steuersignale 124 für die Pumpe 106 und das Ablassventil 126 und der Istwert 120 des Drucksensors 118 übertragen. Die Übertragung über elektrische Leitungen ist wenig störanfällig und somit sicher verfügbar.
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Alternativ oder ergänzend können die Steuersignale 124 und der Istwert 120 auch drahtlos übertragen werden.
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Unter Verwendung der Reifendruckeinstellvorrichtung 102 kann der Reifendruck des Rads schnell eingestellt werden. Dazu wird ein Sollwert für den Reifendruck vorgegeben und an eine aktuelle Fahrsituation des Fahrzeugs angepasst. Die Reifendruckeinstellvorrichtung 102 wird unter Verwendung der Steuersignale 124 angesteuert und der Reifendruck unter Verwendung der Pumpe 106 und/oder des Ablassventils 126 dem Sollwert nachgeführt, bis der Istwert 120 innerhalb einer Drucktoleranz um den Sollwert liegt.
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Wenn aufgrund der Fahrsituation eine Wahrscheinlichkeit für einen Bremsvorgang größer als ein Schwellenwert geschätzt wird, wird der Sollwert auf einen Bremsdruckwert gesetzt und der Reifendruck wird insbesondere unter Verwendung des Ablassventils 126 schnell auf den Bremsdruckwert eingestellt. Wenn der Reifendruck auf den Bremsdruckwert eingestellt ist, weist das Rad 100 eine große Bodenhaftung auf und der Bremsvorgang kann mit einem geringen Bremsweg ausgeführt werden. Sinkt die Wahrscheinlichkeit für den Bremsvorgang wieder unter den Schwellenwert, wird der Sollwert wieder auf einen Rolldruckwert gesetzt und der Reifendruck insbesondere unter Verwendung der Pumpe 106 entsprechend eingestellt. Wenn der Reifendruck auf den Rolldruckwert eingestellt ist, weist das Fahrzeug einen geringen Verbrauch auf.
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Ebenso kann der Sollwert auf einen Komfortdruckwert gesetzt werden, um beispielsweise auf unebenem Untergrund durch einen verringerten Reifendruck eine erhöhte Dämpfungswirkung zu erzielen und einen Fahrkomfort zu erhöhen. Wenn der Untergrund als eben erkannt wird, kann der Sollwert wieder auf den Rolldruckwert gesetzt werden und der Reifendruck entsprechend nachgeführt werden.
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Durch die Pumpe 106 kann auch ein Luftverlust des Reifens 110 bis zu einer gewissen Verlustrate ausgeglichen werden. So kann eine Verfügbarkeit des Fahrzeugs erhöht werden. Das Fahrzeug kann dann ohne Einschränkung bis zu einer Werkstatt fahren.
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Bei weichem Untergrund, wie beispielsweise Sand, kann der Reifendruck abgesenkt werden, sodass eine Kontaktfläche des Reifens 110 zum Untergrund vergrößert wird. Dadurch kann eine Einsinktiefe der Räder 100 verringert werden.
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Mit anderen Worten zeigt 1 einen Teil einer vollautomatischen Reifendruckregelanlage 104 mit schneller Druckregelung.
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Bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen kann der variable Reifendruck den Fahrtkomfort erhöhen. Eine Reifendruckerhöhung auf der Autobahn kann die Reichweite erhöhen. Bei hochautomatisierten Fahrzeugen kann das Auto durch das selbstregelnde Reifendrucksystem wartungsunabhängiger sein und eine erhöhte Sicherheit gewährleisten.
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Durch die hier vorgestellte Reifendruckeinstellvorrichtung 102 kann der Reifendruck in den einzelnen Rädern 100 so eingestellt werden, dass maximaler Fahrkomfort mit minimalem Verbrauch erreicht wird. Bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen ergibt sich eine höhere Reichweite.
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Die vorgestellte Reifendruckregelanlage 104 schließt den Druckverlust aus, weil die drehende Dichtung in der Konstruktion fehlt. Die vorgeschlagene Reifendruckregelanlage 104 erlaubt eine sehr schnelle Druckregelung in den Reifen 110.
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Der für den Pumpenantrieb benötigte elektrische Strom wird in 1 durch die Kugellager durchgeleitet. Insbesondere wird der Strom durch elektrisch leitendes Kugellagerschmierfett übertragen. Dabei ist eines der Kugellager mittels zumindest eines zwischen der Achse und Innen- und/oder Außenring des Kugellagers eingesetzten elektrischen Isolators von der Achse elektrisch isoliert. Durch diesen Pfad wird die Versorgungsspannung (+) durchgeleitet. Das zweite Kugellager leitet die elektrische Masse (-) für die Versorgung der Luftpumpe über die Radnabe 130, die Bremsscheibe und anschließend die Felge 112 durch. Die Luftpumpe beinhaltet einen Drucksensor 118 und Ventile und ist in der Lage, den Druck im Reifen 110 aufzubauen und bei Bedarf abzulassen. Der Auslass nach Außen beinhaltet einen Filter, 108 der die Luftpumpe gegen Verunreinigungen schützt. Die Luftpumpe kann beispielsweise über zusätzlich in das Drehzahlsensorkabel 144 eingebaute Leitungen durch das ESP-Steuergerät versorgt werden. Das Drucksensorsignal kann ebenso über diese Leitungen an das ESP-Steuergerät geschickt werden. Auf der Gegenüberseite der Felge 112 ist als Auswuchtgewicht für die Luftpumpe ein Gegengewicht 116 platziert.
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2 zeigt eine Schnittdarstellung eines Rads 100 eines Fahrzeugs mit einer Reifendruckeinstellvorrichtung 102 mit einem Druckspeicher 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Rad 100 entspricht dabei im Wesentlichen dem Rad in 1. Im Gegensatz dazu weist die Reifendruckeinstellvorrichtung 102 hier den Druckspeicher 200 zum Speichern eines Druckpotenzials auf. Der Speicher 200 weist ein Ventil 202 zum schnellen Einstellen des Reifendrucks auf.
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Hier ist der Druckspeicher 200 im Bereich des Felgenbetts angeordnet. Der Druckspeicher 200 weist zumindest einen Behälter auf. Hier ist der Behälter ringförmig um das Felgenbett umlaufend ausgeführt. So verursacht der Behälter keine Unwucht am Rad 100.
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Der Druckspeicher 200 kann auch einen Notvorrat an komprimiertem Gas beinhalten, der bei einer Reifenpanne verwendet werden kann, um den Reifen wieder aufzublasen, nachdem Reifendichtmittel eingefüllt worden ist. Das Reifendichtmittel kann alternativ auch in den Notvorrat integriert sein.
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In einem Ausführungsbeispiel weist die Reifendruckeinstellvorrichtung 102 einen Überdruckbehälter 204 mit einem Auslassventil 206 zum Erhöhen des Reifendrucks auf. Der Überdruckbehälter 204 ist dazu ausgebildet, ein Überdruckpotenzial bezogen auf den Reifendruck zu speichern. Über das Auslassventil 206 kann Druck aus dem Überdruckbehälter 204 schnell in den Reifen 110 abgelassen werden.
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In einem Ausführungsbeispiel weist die Reifendruckeinstellvorrichtung 102 einen Unterdruckbehälter 208 mit einem Einlassventil 210 zum Verringern des Reifendrucks auf. Der Unterdruckbehälter 208 ist dazu ausgebildet, ein Unterdruckpotenzial bezogen auf den Reifendruck zu speichern. Über das Einlassventil 210 kann Druck schnell aus dem Reifen 110 in den Unterdruckbehälter 208 abgelassen werden.
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In einem Ausführungsbeispiel weist die Reifendruckeinstellvorrichtung 102 wie in 1 eine Pumpe 106 auf. Unter Verwendung der Pumpe 106 kann das Druckpotenzial im Druckspeicher 200 langsam erzeugt werden.
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In einem Ausführungsbeispiel ist die Pumpe 106 zwischen dem Überdruckbehälter 204 und dem Unterdruckbehälter 208 angeordnet und mit beiden verbunden. So kann die Pumpe 106 Luft aus dem Unterdruckbehälter 208 absaugen und in den Überdruckbehälter 204 pumpen. Dabei entsteht das Druckpotenzial zwischen dem Überdruckbehälter 204 und dem Unterdruckbehälter 208. Der Reifendruck liegt zwischen dem Überdruck im Überdruckbehälter 204 und dem Unterdruck im Unterdruckbehälter 208.
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Wie in 1 können im Gehäuse der Pumpe 106 auch der Drucksensor 118 und das Ablassventil 126 angeordnet sein.
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Mit anderen Worten wird in 2 der gerade benötigte Druck im Reifen 110 über zusätzliche Druckbehälter geregelt. Die Luftpumpe baut permanent in dem Niederdruckbehälter einen maximal möglichen Unterdruck auf. In dem Hochdruckbehälter baut sie den maximalmöglichen Hochdruck auf. Wenn der benötigte Druck in beiden Behältern erreicht ist, geht die Luftpumpe in den Ruhezustand. Das Einlassventil ist mit einem Filter gegen Umweltverschmutzungen versehen. Für den schnellen Druckabbau öffnet sich das Ventil in dem Niederdruckbehälter zusammen mit dem Einlassventil und der Druck im Reifen 110 wird sehr schnell verringert. Für den schnellen Druckaufbau öffnet sich das Ventil im Hochdruckbehälter und der Druck im Reifen 110 wird erhöht.
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Je nach Verwendung kann eine unterschiedliche Anzahl von Druckbehältern verwendet werden. Die Ventile zwischen den Druckbehältern und dem Reifeninneren können direkt an den Druckbehältern platziert sein. Dann werden sie durch eine an der Pumpe 106 vorhandene Steuereinheit elektrisch oder mechanisch betätigt. Wenn die Ventile in der Pumpe 106 angeordnet sind, dann werden sie ebenso über die Steuereinheit angesteuert.
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3 zeigt eine Darstellung einer Übertragungseinrichtung 134 für eine Reifendruckeinstellvorrichtung 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die hier dargestellte Übertragungseinrichtung 134 kann alternativ oder ergänzend zu der in 1 dargestellten Übertragungseinrichtung verwendet werden. Auch diese Übertragungseinrichtung 134 ist dazu ausgebildet, elektrische Signale beziehungsweise elektrische Energie zwischen dem feststehenden Teil 128 der Radnabe 130 und dem drehbaren Teil 132 der Radnabe 130 zu übertragen.
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Die Übertragungseinrichtung 134 weist eine Schleifringeinrichtung 300 auf. Die Schleifringeinrichtung 300 besteht aus zumindest einem Schleifring 302 und zumindest einem auf dem Schleifring schleifenden Schleifer 304. Schleifring 302 und Schleifer 304 führen bei drehendem Rad eine relative Drehbewegung zueinander um die Rotationsachse 114 des Rads aus. Dabei kann jeweils der Schleifring 302 oder der Schleifer 304 mit dem drehbaren Teil 132 oder dem feststehenden Teil 128 verbunden sein.
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In einem Ausführungsbeispiel weist die Schleifringeinrichtung 300 zumindest zwei Schleifringe 302 und zumindest zwei Schleifer 304 auf. Die Schleifringe sind koaxial zueinander angeordnet.
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In einem Ausführungsbeispiel sind Schleifring 302 und Schleifer 304 jeweils elektrisch von der Radnabe 130 isoliert. So ist die Energie- und/oder Signalübertragung elektrisch von der Radnabe 130 getrennt.
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In einem Ausführungsbeispiel ist in den drehbaren Teil 132 zumindest eine elektrisch isolierte Leitung 136 integriert. Die Leitung 136 durchdringt die Radnabe 130 sowie die Bremsscheibe und endet an einer Anlagefläche für die Felge in einer Kontaktfeder 306. Die Kontaktfeder 306 ist elastisch verformbar und stellt einen guten elektrischen Kontakt zu einer Kontaktfläche der Felge zur Verfügung. Von der Kontaktfläche verläuft dann eine weitere elektrische Leitung in beziehungsweise auf der Felge bis zu der Reifenluftdruckregelvorrichtung, wie sie beispielsweise in den 1 und 2 dargestellt ist.
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In einem Ausführungsbeispiel sind die Schleifer 304 als wechselbare Kohlebürsten ausgeführt.
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Mit anderen Worten zeigt 3 ein Energieübertragungsprinzip bei einer vollautomatischen Reifendruckregelanlage. Dabei wird die elektrische Energie über Kohlenbürsten und Kontaktringe und/oder durch Kontaktfedern 306 durch die Radnabe 130 und Bremsscheibe zur Felge übertragen. Zwei vom Steuergerät (ECU) kommende Leitungen sind hier mit zwei Kohlenbürsten verbunden. Über diese Leitungen versorgt die ECU die Reifendruckeinstellvorrichtung. Gleichzeitig bekommt die ECU die Druckmesswerte im Reifen, die mittels eingebautem Drucksensor in der Reifendruckeinstellvorrichtung gemessen werden. Die beiden Kohlenbürsten weisen einen mechanischen Kontakt mit zwei Kontaktringen auf. Die Kontaktringe sind durch eine dielektrische Schicht von der Nabe und/oder Bremsscheibe elektrisch isoliert. Von diesen Kontaktringen verlaufen zwei elektrische Leitungen 136 durch die Bremsscheibe in Richtung Felge. Diese Leitungen 136 weisen ebenfalls eine elektrische Isolation auf. Die Felge besitzt zwei Kontaktflächen, mit welchen die beiden Kontaktfedern 306 kontaktiert werden. Dadurch erhält die in der Felge eingebaute Reifendruckeinstellvorrichtung die benötigte elektrische Verbindung zur ECU.
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4 zeigt eine Schnittdarstellung eines Rads 100 eines Fahrzeugs mit einer Reifendruckeinstellvorrichtung 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Rad 100 entspricht dabei im Wesentlichen dem Rad in 1. Im Gegensatz dazu ist die Pumpe 106 hier im Bereich der Rotationsachse 114 angeordnet. An dieser Position erzeugt die Pumpe 106 keine Unwucht und ein Gegengewicht ist nicht erforderlich. Der Filter 108 kann beispielsweise koaxial zur Rotationsachse angeordnet sein.
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In einem Ausführungsbeispiel ist die Pumpe 106 mit der Radnabe 130 verbunden. Dadurch ist keine wesentliche Änderung an der Felge erforderlich und bei einem Reifenwechsel ist zusätzlich nur ein Luftschlauch 400 anzuschließen.
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In einem Ausführungsbeispiel wird die Pumpe 106 mechanisch angetrieben, wenn das Rad 100 gedreht wird. Dazu ist ein Antrieb der Pumpe 106 mit dem feststehenden Teil 128 der Radnabe 130 verbunden, während die Pumpe 106 selbst mit dem drehbaren Teil 132 gekoppelt ist. Die Pumpe 106 kann so beispielsweise ein Druckpotenzial in einem Druckbehälter wie in 2 aufbauen. Über das Ventil des Druckbehälters kann dann der Reifendruck eingestellt werden. Das Rad 100 kann auch ein Überdruckventil aufweisen, über das Luft abgeblasen wird, wenn der Reifendruck zu groß ist.
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In einem Ausführungsbeispiel ist die Luftpumpe mit Steuereinheit im Nabenbereich in der Mitte der Felge 112 angeordnet. Die Luftpumpe zusammen mit der Steuereinheit ist im Zentrum des Nabenbereichs montiert. Damit sich keine Unwucht während Raddrehens entwickelt, ist die Luftpumpe maximal symmetrisch positioniert. Die elektrische Versorgung und der Datenverkehr finden über zumindest zwei in der Bremsscheibe eingelassene Kontaktfedern wie in 3 statt. Die Luftpumpe verfügt über ein Ein-/Auslassventil mit einem Filter 108 gegen Umweltverunreinigungen. Die Druckregelung findet über mindestens eine Druckluftleitung zwischen der Luftpumpe und einer Einlassöffnung der Felge 112 statt. Diese Druckluftleitung kann als eine in der Felge vorgesehene Hohlraumleitung ausgeführt sein.
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Abschließend ist darauf hinzuweisen, dass Begriffe wie „aufweisend“, „umfassend“, etc. keine anderen Elemente oder Schritte ausschließen und Begriffe wie „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
