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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befüllen mindestens eines Reifens, insbesondere von mindestens einem Reifen eines zentralen Reifenbefüllungssystems (central tire inflation systems, CTIS), und ein entsprechendes zentrales Reifenbefüllungssystem. Ein zentrales Reifenbefüllungssystem ist ein System zum Bereitstellen einer Steuerung des Luftdrucks in den Reifen eines Fahrzeugs, insbesondere zum Verbessern der Leistung auf verschiedenen Oberflächen. Zum Beispiel kann der Druck eines Fahrzeugreifens gesenkt werden, um eine zusätzliche Bodenhaftung für das Fahrzeug bereitzustellen, wenn das Fahrzeug auf weichem Gelände, wie etwa Sand oder Schlamm, fährt, oder der Reifendruck kann erhöht werden, um den Rollwiderstand des Fahrzeugs zu verringern, wenn das Fahrzeug auf einer Asphaltstraße fä h rt.
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Reifenbefüllungssysteme umfassen typischerweise eine Hauptfluidleitung zum Aufblasen und Entleeren der Reifen, ein Radventil und ein Kanalventil für jeden Reifen zum Steuern der Vorgänge des Aufblasens und Entleerens des jeweiligen Fahrzeugreifens, und einen Drucksensor und einen Temperatursensor, die an der Hauptfluidleitung bereitgestellt sind. Zentrale Reifenbefüllungssysteme können an Fahrzeugen wie etwa Lastkraftwagen oder an Arbeitsmaschinen wie etwa Traktoren, Radladern, Kippern, Radbaggern oder dergleichen installiert sein.
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Bei bestehenden CTIS ist der Drucksensor an der Hauptfluidleitung angeordnet. Daher basiert eine Reifenfüllsteuerung auf einer Reifendruckschätzung während eines Füllvorgangs, da ein aktueller Druck in den einzelnen Reifen nicht direkt von dem Drucksensor abgelesen werden kann. Folglich wird der Druck für jeden Reifen individuell geschätzt. Die Schätzung basiert auf verschiedenen Eingaben, einschließlich einer Temperatur, die von dem Temperatursensor bereitgestellt wird, der Teil des CTIS ist. Sobald der geschätzte Druck gleich einem Zieldruck ist, wird ein Ist-Druck gemessen. Dieses Verfahren wird als „Druckprüfung“ bezeichnet.
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Die Schätzung des Reifendrucks und der Vergleich des geschätzten Reifens mit dem realen Reifendruck über die Ventilsteuerung erhöht die Gesamtfüllzeit. Ferner erhöht der Temperatursensor des CTIS die Kosten und verringert die Zuverlässigkeit.
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Basierend auf dem Stand der Technik ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Befüllen mindestens eines Reifens eines zentralen Reifenbefüllungssystems und/oder eines entsprechenden Reifenbefüllungssystems bereitzustellen.
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Dieses Problem kann durch ein Verfahren gelöst werden, das die Merkmale des Anspruchs 1 und/oder ein zentrales Reifenbefüllungssystem gemäß einem Unteranspruch beinhaltet. Ausführungsbeispiele und/oder vorteilhafte Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Gegenwärtig wird also ein Verfahren zum Befüllen mindestens eines Reifens vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
- - Bereitstellen eines zentralen Reifenbefüllungssystems mit mindestens einem Reifen, der mit einem Druckanschluss verbunden ist, um einen Luftdruck über eine Druckluftleitung anzulegen,
- - Empfangen einer Umgebungslufttemperatur und eines Zieldrucks für den mindestens einen Reifen und Berechnen einer Reifenfüllrate auf Grundlage der Umgebungslufttemperatur und des Zieldrucks,
- - Schätzen eines geschätzten Drucks des mindestens einen Reifens auf Grundlage der Reifenfüllrate,
- - Befüllen des mindestens einen Reifens mit der berechneten Reifenfüllrate, bis der geschätzte Druck einen vorbestimmten Prozentsatz des Zieldrucks erreicht,
- - Messen eines Drucks des mindestens einen Reifens und Berechnen eines Korrekturfaktors auf Grundlage eines Verhältnisses zwischen dem gemessenen Druck und dem geschätzten Druck,
- - Korrigieren der Reifenfüllrate anhand des Korrekturfaktors,
- - Befüllen des mindestens einen Reifens mit der korrigierten Reifenfüllrate, bis der Zieldruck erreicht ist.
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Dieses Verfahren hat unter anderem den Vorteil, dass auf einen Temperatursensor im CTIS verzichtet werden kann.
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Das zuvor beschriebene Verfahren (das gegebenenfalls weitere Schritte beinhaltet, die in der folgenden Beschreibung beschrieben werden) kann durch eine Steuervorrichtung durchgeführt werden, die Teil eines zentralen Reifenbefüllungssystems ist.
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Die Umgebungstemperatur kann von einer elektronischen Steuereinheit, wie etwa einer Fahrzeugsteuereinheit oder einer Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlage (HVAC), empfangen werden. Diese Komponenten umfassen typischerweise einen Umgebungstemperatursensor. Die Umgebungslufttemperatur kann über CAN oder über andere Kommunikationstechnologien kommuniziert werden.
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Alternativ kann die empfangene Umgebungstemperatur als ein vorbestimmter Wert angenommen werden. Die empfangene Umgebungstemperatur kann als mindestens 10 °C, vorzugsweise mindestens 15 °C, noch weiter bevorzugt mindestens 18 °C angenommen werden. Die empfangene Umgebungstemperatur kann als höchstens 40 °C, vorzugsweise höchstens 30 °C, weiter bevorzugt höchstens 25 °C angenommen werden. Zum Beispiel kann die empfangene Umgebungstemperatur als 20°C angenommen werden.
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Der vorbestimmte Prozentsatz des Zieldrucks kann einstellbar sein. Zum Beispiel kann in einer Ausführungsform der vorbestimmte Prozentsatz des Zieldrucks mindestens 50 %, vorzugsweise mindestens 60 %, weiter bevorzugt mindestens 70 % und/oder der vorbestimmte Prozentsatz des Zieldrucks höchstens 95 %, vorzugsweise höchstens 90 %, weiter bevorzugt höchstens 85 % betragen. Der vorgegebene Prozentsatz kann jedoch außerhalb dieser Bereiche liegen.
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Vorteilhafterweise weist das zentrale Reifenbefüllungssystem mindestens zwei Reifen, vorzugsweise mindestens vier Reifen, auf, die mit der Druckluftleitung verbunden sind.
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In einer Ausführungsform sind ein erstes Radventil und ein Zufuhrventil entlang der Druckluftleitung angeordnet. Das erste Radventil kann zwischen dem Druckanschluss und einem ersten Reifen des mindestens einen Reifens angeordnet sein, wobei das Zufuhrventil zwischen dem Druckanschluss und dem ersten Radventil angeordnet ist.
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Das erste Radventil und das Zufuhrventil können wahlweise geöffnet oder geschlossen werden.
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Das erste Radventil kann dafür ausgelegt sein, die Prozesse des Befüllens und des Entleerens des ersten Fahrzeugreifens zu steuern. Das Zufuhrventil kann geöffnet oder geschlossen werden, um den ersten Reifen selektiv fluidisch mit dem Druckanschluss zu verbinden.
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Insbesondere werden das Zufuhrventil und das erste Radventil zum Befüllen des ersten Reifens mit der berechneten Reifenfüllrate geöffnet und das Zufuhrventil geschlossen, um das Befüllen des ersten Reifens zu unterbrechen, wenn der geschätzte Druck den vorbestimmten Prozentsatz des Zieldrucks erreicht.
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Vorzugsweise ist entlang der Druckluftleitung ein zweites Radventil angeordnet, wobei das zweite Radventil zwischen dem Druckanschluss und einem zweiten Reifen des mindestens einen Reifens angeordnet ist. Insbesondere wird das zweite Radventil zum Befüllen des zweiten Reifens mit der berechneten Reifenfüllrate geöffnet und das Zufuhrventil geschlossen, um das Befüllen des ersten Reifens und des zweiten Reifens zu unterbrechen, wenn der geschätzte Druck den vorbestimmten Prozentsatz des Zieldrucks erreicht.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist entlang der Druckluftleitung ein erstes Kanalventil angeordnet, wobei das erste Kanalventil zwischen dem Druckanschluss und dem ersten Reifen, vorzugsweise zwischen einem Zufuhrventil und einem ersten Radventil, angeordnet ist. Vorteilhafterweise kann das erste Kanalventil zum Befüllen des ersten Reifens mit der berechneten Reifenfüllrate geöffnet werden.
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Zusätzlich oder alternativ kann ein zweites Kanalventil entlang der Druckluftleitung angeordnet sein. Das zweite Kanalventil kann zwischen dem Druckanschluss und dem zweiten Reifen, vorzugsweise zwischen einem Zufuhrventil und dem zweiten Radventil, angeordnet sein. Vorteilhafterweise kann das zweite Kanalventil zum Befüllen des zweiten Reifens mit der berechneten Reifenfüllrate geöffnet werden.
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Vorzugsweise werden das erste und das zweite Kanalventil offen gehalten, wenn das Zufuhrventil geschlossen wird, um das Befüllen des ersten Reifens und des zweiten Reifens zu unterbrechen. Dies kann zu einer Zeitersparnis führen, die erforderlich ist, um die Kanalventile zu steuern und/oder sie während des Füllvorgangs zu öffnen und/oder zu schließen, so dass insgesamt weniger Zeit für das Befüllen benötigt wird.
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Zusätzlich oder alternativ werden das erste und das zweite Radventil offen gehalten, wenn das Zufuhrventil geschlossen wird, um das Befüllen des ersten Reifens und des zweiten Reifens zu unterbrechen. Dies kann zu einer Zeitersparnis führen, die erforderlich ist, um die Radventile zu steuern und/oder sie während des Füllvorgangs zu öffnen und/oder zu schließen, so dass insgesamt weniger Zeit für das Befüllen benötigt wird.
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Das Zufuhrventil kann den Druckanschluss selektiv fluidisch mit dem ersten Kanalventil verbinden oder den Druckanschluss parallel mit dem ersten Kanalventil und dem zweiten Kanalventil verbinden.
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In einer Ausführungsform umfasst das zentrale Reifenbefüllungssystem eine gemeinsame Leitung, und der erste Reifen und der zweite Reifen sind jeweils über einen Drehverteiler, vorzugsweise über jeweils das erste Kanalventil und das zweite Kanalventil, mit der gemeinsamen Leitung verbunden.
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In einer Ausführungsform ist mindestens ein Drucksensor zum Messen des Drucks des ersten und/oder des zweiten Reifens zwischen dem ersten Radventil und dem Zufuhrventil und/oder zwischen dem zweiten Radventil und dem Zufuhrventil angeordnet. Insbesondere kann mindestens ein Drucksensor an der gemeinsamen Leitung angeordnet sein. Dadurch kann mit dem mindestens einen Drucksensor der Druck eines oder mehrerer mit der gemeinsamen Leitung fluidisch verbundenen Reifen gemessen werden.
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In einer Ausführungsform wird der geschätzte Druck des ersten Reifens und des zweiten Reifens individuell geschätzt.
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In einer Ausführungsform weisen der erste Reifen und der zweite Reifen das gleiche Volumen auf und sind vorzugsweise auf einer Achse eines Fahrzeugs angeordnet. Dies kann dazu führen, dass der Zieldruck des ersten Reifens und des zweiten Reifens gleich ist. Es könnte jedoch andere Gründe für gleiche Zieldrücke geben. Somit können die Zieldrücke von mindestens zwei Reifen, zum Beispiel des ersten Reifens und des zweiten Reifens, gleich sein. Dies kann vorteilhaft sein, da ein geschätzter Druck der mindestens zwei Reifen gleichzeitig geschätzt werden kann. Zusätzlich oder alternativ kann ein Ist-Druck in den mindestens zwei Reifen gleichzeitig gemessen werden.
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Die vorliegende Offenbarung betrifft ferner ein zentrales Reifenbefüllungssystem, das mindestens einen Reifen beinhaltet, der mit einem Druckanschluss verbunden ist, um einen Luftdruck über eine Druckluftleitung anzulegen. Das zentrale Reifenbefüllungssystem kann eine Steuervorrichtung beinhalten, die dazu konfiguriert ist, die folgenden Schritte durchzuführen:
- - Empfangen einer Umgebungslufttemperatur und eines Zieldrucks für den mindestens einen Reifen und Berechnen einer Reifenfüllrate auf Grundlage der Umgebungslufttemperatur und des Zieldrucks,
- - Schätzen eines geschätzten Drucks des mindestens einen Reifens auf Grundlage der Reifenfüllrate,
- - Befüllen des mindestens einen Reifens mit der berechneten Reifenfüllrate, bis der geschätzte Druck einen vorbestimmten Prozentsatz des Zieldrucks erreicht,
- - Messen eines Drucks des mindestens einen Reifens und Berechnen eines Korrekturfaktors auf Grundlage eines Verhältnisses zwischen dem gemessenen Druck und dem geschätzten Druck,
- - Korrigieren der Reifenfüllrate anhand des Korrekturfaktors,
- - Befüllen des mindestens einen Reifens mit der korrigierten Reifenfüllrate, bis der Zieldruck erreicht ist.
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Eine Ausführungsform des vorliegend vorgeschlagenen Verfahrens und eine Ausführungsform des vorliegend vorgeschlagenen Reifenbefüllungssystems werden in der folgenden ausführlichen Beschreibung beschrieben und sind in den beigefügten Zeichnungen abgebildet, in denen:
- 1 schematisch ein Ablaufdiagramm zeigt, das ein Verfahren zum Befüllen mindestens eines Reifens eines Reifenbefüllungssystems veranschaulicht,
- 2 schematisch eine erste Konfiguration des Reifenbefüllungssystems zeigt,
- 3 schematisch eine zweite Konfiguration des Reifenbefüllungssystems zeigt,
- 4 schematisch die zweite Konfiguration (4 (a)) und eine dritte Konfiguration (4 (b)) des Reifenbefüllungssystems zeigt.
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In 1 veranschaulicht ein Ablaufdiagramm ein beispielhaftes Verfahren zum Befüllen von mindestens einem Reifen. Es wird ein zentrales Reifenbefüllungssystem mit mindestens einem Reifen, der mit einem Druckanschluss verbunden ist, um einen Luftdruck über eine Druckluftleitung anzulegen, bereitgestellt. Vorzugsweise ist jeder Reifen über ein Kanalventil mit der Druckluftleitung verbunden.
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In einem ersten Schritt befindet sich das Reifenbefüllungssystem in einer Ruhekonfiguration I. Wenn eine Anforderung zum Füllen des mindestens einen Reifens empfangen wird, wird eine Reifenfüllrate auf Grundlage einer Umgebungslufttemperatur und eines Zieldrucks berechnet. Auf Grundlage der berechneten Reifenfüllrate wird ein geschätzter Druck des mindestens einen Reifens geschätzt.
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In einer zweiten Konfiguration 11 wird der mindestens eine Reifen mit der berechneten Reifenfüllrate befüllt, bis der geschätzte Druck einen vorbestimmten Prozentsatz des Zieldrucks erreicht. In dem dargestellten Beispiel beträgt der vorbestimmte Prozentsatz 90 %. Wenn der mindestens eine Reifen 90 % des Zieldrucks erreicht hat, wird das Befüllen gestoppt und das System in eine dritte Schnellprüfkonfiguration III überführt.
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In der dritten Konfiguration III wird ein Ist-Druck des mindestens einen Reifens gemessen und ein Korrekturfaktor auf Grundlage eines Verhältnisses zwischen dem gemessenen Druck und dem geschätzten Druck berechnet. Die zum Befüllen des mindestens einen Reifens bis zu 90 % verwendete Reifenfüllrate wird unter Verwendung des Korrekturfaktors korrigiert.
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In einer vierten Konfiguration IV wird der mindestens eine Reifen auf Grundlage der Berechnung mit der korrigierten Reifenfüllrate befüllt, bis der Zieldruck erreicht ist.
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Somit wird, wenn angenommen wird, dass der mindestens eine Reifen den Zieldruck erreicht hat, das Befüllen gestoppt und das System erneut in die dritte Schnellprüfkonfiguration III überführt.
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In der dritten Konfiguration III wird der Ist-Druck des mindestens einen Reifens gemessen. Wenn der Ist-Druck nicht gleich dem Zieldruck ist, wird ein Korrekturfaktor auf Grundlage des Verhältnisses zwischen dem gemessenen Druck und dem geschätzten Druck berechnet. Die zum Befüllen des mindestens einen Reifens bis zu 90 % verwendete Reifenfüllrate wird unter Verwendung des Korrekturfaktors korrigiert und der mindestens eine Reifen wird auf Grundlage der korrigierten Füllrate befüllt.
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Solange der Ist-Druck nicht dem Zieldruck entspricht, können die Schritte III und IV wiederholt werden. Vorteilhafterweise werden die Schritte III und IV nur einmal durchgeführt.
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Wenn der Ist-Druck gleich dem Zieldruck ist (oder zumindest nahe dem Zieldruck innerhalb festgelegter Toleranzwerte), wird das System in eine Endkonfiguration V überführt. Vorzugsweise ist die Endkonfiguration V gleich der Ruhekonfiguration I.
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2 zeigt schematisch eine erste Konfiguration des Reifenbefüllungssystems 100. Eine Steuervorrichtung (nicht gezeigt) ist dazu konfiguriert, die in 1 beschriebenen Verfahrensschritte durchzuführen. Vier Reifen 11, 12, 13, 14 sind jeweils über ein Radventil 111, 121, 131, 141, einen Drehverteiler 112, 122, 132, 142 und ein Kanalventil 113, 123, 133, 143 wahlweise fluidisch mit einer gemeinsamen Leitung 4 verbunden. Die Reifen 11, 12, 13, 14 enthalten typischerweise Luft mit einem bestimmten Druck, der im folgenden als Reifendruck bezeichnet wird. Vorzugsweise sind die Reifen 11 und 12 auf der gleichen Achse angeordnet und weisen das gleiche Volumen und den gleichen Zieldruck auf. Vorzugsweise sind die Reifen 13 und 14 auf der gleichen Achse angeordnet und weisen das gleiche Volumen und den gleichen Zieldruck auf.
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Ein Zufuhrventil 2 bringt zum Liefern von Druckluft einen Druckanschluss 3 mit der gemeinsamen Leitung 4 selektiv in Fluidverbindung. Genauer gesagt sind das Zufuhrventil 2 und die Kanalventile 113, 123, 133, 143 fluidisch in Reihe zwischen dem Druckanschluss 3 und den Reifen 11, 12, 13, 14 verbunden.
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Das heißt, das Zufuhrventil 2 und das erste Kanalventil 113 sind in Reihe zwischen dem Druckanschluss 3 und dem ersten Reifen 11 geschaltet, das Zufuhrventil 23 und das zweite Kanalventil 123 sind fluidisch in Reihe zwischen dem Druckanschluss 3 und dem zweiten Reifen verbunden usw.
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Das Zufuhrventil 2 weist eine Öffnungsstellung 21 und eine Schließstellung 22 auf. Wenn das Zufuhrventil 2 in seine Öffnungsstellung 21 geschaltet ist, verbindet das Zufuhrventil 2 den Druckanschluss 3 fluidisch mit der gemeinsamen Leitung 4 und mit den Kanalventilen 113, 123, 133, 143. Und wenn das Zufuhrventil 2 in seine Schließstellung 22 geschaltet ist, trennt das Zufuhrventil 2 den Druckanschluss 3 fluidisch von der gemeinsamen Leitung 4 und von den Kanalventilen 113, 123, 133, 143.
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Jedes der Kanalventile 113, 123, 133, 143 kann konfiguriert sein, um selektiv in eine von einer ersten Steuerposition 113', 123', 133 ', 143' und einer zweiten Steuerposition 113", 123", 133", 143" gebracht zu werden. Beispielsweise verbinden die Kanalventile 113, 123, 133, 143 in ihrer ersten Steuerposition 113', 123', 133', 143' die erste gemeinsame Leitung 4 und das Zufuhrventil 203 fluidisch mit den Reifen 11, 12, 13, 14 und trennen die jeweiligen Reifen 11, 12, 13, 14 fluidisch von einer zweiten gemeinsamen Leitung 5. Andererseits trennen die Kanalventile 113, 123, 133, 143 in ihrer zweiten Steuerposition 113", 123", 133", 143" jeweils die erste gemeinsame Leitung 4 und das Zufuhrventil 2 fluidisch von den Reifen 11, 12, 13, 14 und verbinden die jeweiligen Reifen 11, 12, 13, 14 fluidisch mit der zweiten gemeinsamen Leitung 5. Die zweite gemeinsame Leitung 5 ist mit einem Tankanschluss 6 verbunden.
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Jedes der Radventile 111, 121, 131, 141 weist eine Öffnungsstellung o und eine Schließstellung c auf. Wenn das Radventil 111 in seine Öffnungsstellung geschaltet ist, verbindet das Radventil 111 den Reifen 11 fluidisch mit den Kanalventilen 113 und mit der gemeinsamen Leitung 4. Wenn das Radventil 121 in seine Öffnungsstellung o geschaltet ist, verbindet das Radventil 121 den Reifen 12 fluidisch mit den Kanalventilen 123 und mit der gemeinsamen Leitung 4. Wenn das Radventil 131 in seine Öffnungsstellung o geschaltet ist, verbindet das Radventil 131 den Reifen 13 fluidisch mit dem Kanalventil 133 und mit der gemeinsamen Leitung 4. Wenn das Radventil 141 in seine Öffnungsstellung o geschaltet ist, verbindet das Radventil 141 den Reifen 14 fluidisch mit den Kanalventilen 143 und mit der gemeinsamen Leitung 4.
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Und wenn das Radventil 111 in seine Schließstellung c geschaltet ist, trennt das Radventil 111 den Reifen 11 fluidisch von der gemeinsamen Leitung 4 und von dem Kanalventil 113. Und wenn das Radventil 121 in seine Schließstellung c geschaltet ist, trennt das Radventil 121 den Reifen 12 fluidisch von der gemeinsamen Leitung 4 und von dem Kanalventil 123. Wenn das Radventil 131 in seine Schließstellung c geschaltet ist, trennt das Radventil 131 den Reifen 13 fluidisch von der gemeinsamen Leitung 4 und von dem Kanalventil 133. Wenn das Radventil 141 in seine Schließstellung c geschaltet ist, trennt das Radventil 141 den Reifen 14 fluidisch von der gemeinsamen Leitung 4 und von dem Kanalventil 143.
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An der gemeinsamen Leitung ist ein Drucksensor 7 zum Messen eines Drucks in der gemeinsamen Leitung angeordnet. An der gemeinsamen Leitung 4 ist optional ein Temperatursensor 8 zum Messen einer Temperatur angeordnet. Ein weiterer Drucksensor 9 kann zwischen dem Druckanschluss 3 und dem Zufuhrventil 2 angeordnet sein.
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In 2 ist eine Ruhekonfiguration des Befüllungssystems dargestellt. Die Radventile 111, 121, 131, 141 befinden sich in einer Schließstellung. Die Kanalventile befinden sich in einer zweiten Steuerposition 113", 123", 133", 143". Das Zufuhrventil befindet sich in einer Öffnungsstellung 21.
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In 3 ist das Befüllungssystems der 1 dargestellt. In 3 befindet sich das System in der zweiten Konfiguration zum Befüllen der Reifen 13 und 14. Die Radventile 131 und 141 werden in die Öffnungsstellung o geschaltet. Die Kanalventile 133 und 143 werden in die erste Steuerposition 133', 143' geschaltet. Das Zufuhrventil 2 und die Radventile 111, 121 und die Kanalventile 113, 123 behalten ihre Position, wie in 2 gezeigt.
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4 zeigt einen Übergang des Befüllungssystems von einer zweiten Konfiguration (Befüllungskonfiguration) zu einer Schnellprüfungskonfiguration (dritte Konfiguration III). In 4(a) ist die zweite Konfiguration II gezeigt, in 4(b) ist die dritte Konfiguration III gezeigt. In der dritten Konfiguration werden die Radventile 131 und 141 und die Kanalventile 133 und 143 offen gehalten. Das Zufuhrventil 2 wird in seine Schließstellung 22 gebracht. Somit kann eine Gesamtfüllzeit verringert werden. Obwohl die in den Figuren dargestellte Vorgehensweise ein Befüllen der Räder 13 und 14 beschreibt, können die Räder 11 und 12 in gleicher Weise aufgeblasen werden. Es ist auch möglich, mehr als zwei Reifen oder nur einen Reifen gleichzeitig zu befüllen.
