DE10223257A1

DE10223257A1 - Automatische Reifendruckregelung und Luftfederung

Info

Publication number: DE10223257A1
Application number: DE10223257A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dodt
Original assignee: VOLKE ENTWICKLUNGSRING GmbH
Current assignee: VOLKE ENTWICKLUNGSRING GmbH
Priority date: 2002-05-24
Filing date: 2002-05-24
Publication date: 2003-12-18

Abstract

Automatische Reifendruckregelung und Luftfederung für Fahrzeuge, bestehend aus Reifen (15), Luftfedern (8), Ventilen (9, 16), Druckleitungen, Druckspeichern (11, 17), Drucksensor (7) und Druckerzeuger (3), wobei ein Reifendruckregelungssystem mit einem Luftfedersystem kombiniert ist, wobei drei Umschalter (14, 18, 20) mit einem Drucksensor (7), einem Luftspeicher (11, 17) und einem Druckerzeuger (3) in der Weise verbunden sind, dass beide oder jeweils eines der beiden Systeme mit dem Druckerzeuger und/oder mit dem Druckspeicher (11, 17) oder beide Systeme untereinander über Druckleitungen in Verbindung stehen, so dass druckerzeugende, speichernde, pressende und regelnde Komponenten für beide Regelungen nur einmal vorhanden sein müssen und der vorhandene Betriebsdruck durch beide Systeme nutzbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine automatische Reifendruckregelung und Luftfederung entsprechend den Merkmalen des ersten Patentanspruches.
Die Erfindung ist überall dort anwendbar, wo der Reifendruck von Kraftfahrzeugen automatisch geregelt werden soll und eine Luftfederung vorhanden ist.
Um bei Kraftfahrzeugen den Treibstoffverbrauch und die Reifenabnutzung zu verringern, ist es erforderlich, für einen ausreichenden Innendruck der Reifen zu sorgen. Dazu sind Reifendruckregelsysteme in Kraftfahrzeugen bekannt, die automatisch dafür Sorge tragen, dass der Luftdruck des Fahrzeuges an die Beladung und die Fahrbahnbeschaffenheit angeglichen wird. Neben den aufgezählten Vorteilen werden durch diese Maßnahmen Pannen durch Unfälle aufgrund zu geringen Luftdruckes vermieden und schleichende Luftverluste in den betreffenden Reifen ausgeglichen. Weiterhin weisen Reifendruckregelsysteme den Vorteil auf, dass das Wechseln eines schadhaften Reifens an einem dafür bestimmten Ort erfolgen kann. Bei Personenwagen ist zusätzlich zu den Vorteilen, die bei Nutzfahrzeugen auftreten, ein Komfortgewinn zu erwarten, da der Reifendruck weder geprüft noch nachgefüllt werden muss und entsprechend der gefahrenen Geschwindigkeit nachgeregelt wird.
Zur Reifendruckregelung von Kraftfahrzeugen sind unterschiedliche Lösungen bekannt. Als einfachste Lösung wird Luft durch ein luftdichtes Radlager in die einzelnen Reifen gepumpt, wobei die Luft durch einen Verdichter am Fahrzeug aus der Umgebungsluft aufgebaut wird.
Aus DE 198 47 322 A1 sind eine Einrichtung und ein Verfahren zum automatischen Befüllen von Luftreifen mit einem vorwählbaren Luftdruck bekannt, wobei ein Luftdruck eingestellt werden kann, der über ein mathematisches Optimierungsverfahren ausgewählt wird.
Die bisherigen Lösungen haben den Nachteil, dass eine lange Förderdauer benötigt wird, um den erforderlichen Luftdruck aufzubauen, woraus sich ein Sicherheitsrisiko dann ergibt, wenn nach einer Stadtfahrt mit abgesenktem Luftdruck bei Auffahrt auf eine Autobahn in kürzester Zeit der Hochgeschwindigkeitsluftdruck bereitgestellt werden muss. Weiterhin entsteht eine hohe Laufzeit des Kompressors, wenn sich die Bedingungen für das Fahrzeug häufig ändern.
Um den Luftdruck in Reifen zu regeln, ist es weiterhin bekannt, einen Luftspeicher am Fahrzeug anzuordnen und mit dessen Hilfe über Ventile und Regeleinrichtungen in den Reifen einen vorgegebenen Luftdruck einzustellen.
So ist aus PCT/EP 99/00613 eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Einstellen des Reifendruckes an einem Kraftfahrzeug bekannt, bei dem ein Speicher am Fahrzeug angeordnet ist und über diesen Luftdruckänderungen in den Reifen möglich sind, ohne dass für alle Luftdruckerhöhungen in den Reifen ein Kompressor am Fahrzeug eingesetzt werden muss.
Aus dem Stand der Technik ist es weiterhin bekannt, Fahrzeuge, insbesondere Pkw, mit einer Luftfederung zu versehen. So ist in ATZ-Automobiltechnische Zeitschrift 102 (2000) 9, Seite 730 die Luftfederung eines Pkw beschrieben.
Dabei ist ist bekannt, die benötigte Druckluft der Atmosphäre zu entnehmen und durch einen Kompressor zu verdichten, was zusätzlichen Bauraum und Energie für den Kompressor und den Speicher erfordert.
Aus DE 100 38 366 A1 ist ein Verfahren zum Auffüllen einer Luftfeder einer Niveauregelungsanlage über einen Lufttrockner bekannt, wobei während eines Auffüllvorganges der Luftfeder mittels einer Luftquelle Luftdruck über einen Lufttrockner solange in die Luftfeder überführt wird, bis der Fahrzeugaufbau im Bereich der Luftfeder ein Soll-Niveau erreicht hat. Für den Aufbau des erforderlichen Luftdruckes dient ein Druckerzeuger. Für einen derartigen Druckerzeuger wird zusätzliche Energie benötigt. Weiterhin wird durch den Einbau dieses Aggregates ein höheres Fahrzeuggewicht erreicht. Aus DE 199 40 198 C1 ist ein Verfahren zur Regelung eines Systems enthaltend eine Luftfeder und einen dazu parallel geschalteten regulierbaren Stossdämpfer bekannt, wobei auf einen Luftspeicher zurückgegriffen wird. Aus DE 199 40 122 A1 geht ein Niveauregelsystem mit einem Druckspeicher für ein Fahrzeug mit Luftfedern hervor, bei dem ebenfalls ein Luftdruckspeicher zum Auffüllen der Luftfedern dient. Um Bauraum und Kostenersparnisse zu erreichen, wird das Reserverad des Fahrzeuges als Luftspeicher genutzt.
Um das zu vermeiden, sind geschlossene und teilgeschlossene Systeme bekannt. Bei diesen Lösungen muss lediglich die Luft durch einen Drucklufterzeuger ersetzt werden, die dem System durch Undichtheiten entweicht.
Kraftfahrzeuge mit einer automatischen Reifendruckregelung und Luftfederung sind nicht bekannt.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Regelung zu entwickeln, die es erlaubt, einen Luftspeicher und einen Druckerzeuger wahlweise und vorteilhaft für eine automatische Reifendruckregelung und Luftfederung zu nutzen.
Diese Aufgabe wird durch eine automatische Reifendruckregelung und Luftfederung entsprechend den Merkmalen des ersten Patentanspruches gelöst.
Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.
Die erfindungsgemäße Lösung sieht vor, dass ein Reifendruckregelungssystem mit einem Luftfedersystem kombiniert wird und für beide Systeme Druckerzeuger und Druckspeicher angeordnet sind und über Umschalter dafür sorgen, dass sowohl die Reifen als auch die Luftfedern immer den Luftdruck aufweisen, der den Fahrbedingungen entspricht. Dazu kann wahlweise die Luft von den Reifen und/oder den Luftfedern in den Luftspeicher entweichen oder aus diesem entnommen werden oder Luft zwischen Reifen und Luftfeder oder Luftfeder und Reifen gepumpt werden. Sofern mehr Druck im System benötigt wird, ist es jeder Zeit möglich, durch einen Kompressor Luft für die Reifen oder die Luftfedern zu erzeugen. Um die entsprechenden Aggregate so miteinander zu verbinden, dass der Druckluftbedarf entsprechend geregelt wird, sind drei Umschalter im System angeordnet. Bei den Umschaltern kann es sich in vorteilhafter Weise um drei/zwei Wege Magnetventile handeln. Wichtig für die Funktion der Regelung ist es, dass nach jedem Reifen und jeder Luftdruckfeder ein Ventil angeordnet ist, wodurch der Luftdruck in dem entsprechenden Aggregat aufrechterhalten wird.
Wesentlich und vorteilhaft für die erfindungsgemäße Lösung ist, dass druckerzeugende, speichernde, pressende und regelnde Komponenten für beide Regelungen nur einmal vorhanden sein müssen und der vorhandene bzw. aufgebaute Betriebsdruck sowohl durch die Reifendruck- als auch durch die Luftfederregelung nutzbar ist.
Eine vorteilhafte Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass die Druckleitung der Reifen mit Ventilen und die Druckleitungen der Druckfedern, die ebenfalls mit Ventilen versehen sind, in einem gemeinsamen Umschalten enden. Dieser Umschalter verbindet entweder die Reifen oder die Luftfederung über eine Druckleitung mit einem weiteren Umschalter der über Druckleitungen eine Verbindung zu einem weiteren Umschalter und einem Ansaugfilter mit einem nachgeschalteten Rückschlagventil herstellt. An einer anderen Stelle ist der Umschalter über eine Leitung mit Drucksensoren zu einem druckerzeugenden System und einem weiteren Umschalter verbunden. Dieser weitere Umschalter schafft eine wahlweise Verbindung des Umschalters zwischen dem Luftspeicher oder dem Druckerzeuger.
Eine weitere vorteilhafte Lösung wird durch eine Schaltung erreicht, bei der die Druckleitungen der Reifen mit ihren Ventilen in dem einen Umschalter und die Druckleitungen der Luftfedern mit Ventilen in einem anderen Umschalter enden. Beide Umschalter sind mit einem dritten Umschalter, einem Drucksensor und einem Druckerzeuger verbunden, wobei über die Kombination von jeweils zwei Umschaltern regelbar ist, welches der beiden Systeme mit dem Druckspeicher oder mit dem Druckerzeuger verbunden ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass als Druckerzeuger ein Kompressor mit vorgeschaltetem Ansaugfilter und einem Rückschlagventil und einem nachgeschalteten Auslassventil und einem Lufttrockner angeordnet sind. Das hat den Vorteil, dass das Entweichen von Luft aus dem System verhindert wird und das Gesamtsystem frei von Feuchtigkeit bleibt.
Eine weitere vorteilhafte Lösung besteht darin, dass zwischen dem Ansaugfilter und dem Lufttrockner parallel zum Kompressor eine Beipassleitung mit einem Ventil angeordnet ist. Dadurch ist es möglich, Luft unter Umgehung des Kompressors in das System abzulassen. Alle in der Anlage befindlichen Ventile können in vorteilhafter Weise als Magnetventile ausgebildet sein.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass zwischen zwei Einlassventilen vor dem Kompressor eine Druckleitung zum Umschalter angeordnet ist. Vorteilhaft ist es weiterhin, nach dem Druckspeicher ein Ventil anzuordnen. In vorteilhafter Weise kann auch das Reserverad eines Kraftfahrzeuges als Druckspeicher ausgebildet sein.
Zur Anordnung des Drucksensors sind verschiedene Möglichkeiten denkbar. Er kann zwischen dem Umschalter und dem Kompressor oder aber auch zwischen zwei Umschaltern angeordnet sein. Mit dem Drucksensor ist der Druck in jedem einzelnen Reifen, jeder Feder oder dem Speicher messbar.
Im Folgenden wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel und drei Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen:
Fig. 1 Verknüpfung eines geschlossenen Systems zur Reifendruckregelung mit einem geschlossenen Luftfedersystem, wobei beide Systeme mit einem Umschalter nacheinander mit den Luftzuführungen zu verbinden sind
Fig. 2 Verknüpfung eines geschlossenen Systems zur Reifendruckregelung mit einem geschlossenen Luftfedersystem, wobei jedes System mit einem eigenen Umschalter mit Luftzuführungsmöglichkeiten und dem jeweils anderen System zu verbinden ist
Fig. 3 Verknüpfung eines Systems zur Reifendruckregelung mit einem Luftfedersystem mit einer zusätzlichen Luftablassschaltung
Fig. 4 und 5 Vorteilhafte Anordnungen des Drucksensors im System von Fig. 1
Die Fig. 1 zeigt die vorteilhafte Ausgestaltung der erfinderischen Lösung, bei der vier Fahrzeugräder 15 mit Drehdurchführung und Luftanschluss versehen sind, wobei der Luftanschluss an Magnetventile 16 für jedes Fahrzeugrad mündet. Diese Magnetventile 16 sind als 2/2 Wege Ventile ausgeführt. Alle Magnetventile 16 sind durch eine Leitung miteinander verbunden, die in ein Magnetventil 18 münden, welches auch auf vier Luftfedern 8 umschaltbar ist. Diese vier Luftfedern 8 sind ebenfalls durch ein Magnetventil 9 mit einer Leitung verbunden, die alle vier Luftfedern 8 miteinander verbindet und in das Magnetventil 18 mündet. Vom Magnetventil 18, welches als 3/2 Wege Ventil ausgebildet ist, führt eine abführende Druckleitung zu einem weiteren Magnetventil 20, welches ebenfalls als 3/2 Wege Ventil ausgebildet ist. Dieses Ventil 20 soll regeln, ob eine Befüllung oder eine Entlüftung der Fahrzeugreifen 15 oder der Luftfedern 8 erfolgen soll. Dazu ist das Magnetventil 20 mit einem Drucksensor 7 und dem Druckerzeuger 3 sowie einem weiteren Ventil 14 verbunden und andererseits über ein weiteres Magnetventil 14 mit dem Druckspeicher 11, 17. Der Druckspeicher ist im vorliegenden Fall als Reserverad 17 oder als Luftspeicher 11 ausgebildet, wobei hinter dem Speicher ein Ventil 10 angeordnet ist. Dadurch wird verhindert, dass Überdruck Luft dann ins System zurückströmt, wenn diese dort nicht benötigt wird. Alternativ kann auch der Drucksensor 7, wie unter 4 gezeigt, an der vom Kompressoreinlass 2 führenden Leitung angeordnet sein.
Die Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsvariante, bei der vier Reifen 15 mit ihren Magnetventilen 16 und einer gemeinsamen Leitung mit einem weiteren Magnetventil 19 verbunden sind, wobei dieses Ventil ebenfalls 3/2 Wege Ventil darstellt. Parallel dazu sind vier Luftfedern 8 mit ihren Magnetventilen 9 und einer Druckleitung mit einem anderen Magnetventil 13 verbunden, welches ebenfalls ein 3/2 Wege Ventil darstellt. Sowohl das Magnetventil 13 als auch das Magnetventil 19 regeln die Befüllung/Entlüftung der Reifen 15 oder Luftfedern 8, wobei durch ein weiteres Magnetventil 14 im Zusammenhang mit dem Drucksensor 7 entschieden wird, ob die Druckluft eines Kompressors 3 oder die Druckluft des Speichers 11, 17 für die Druckregelung genutzt wird. Der Drucksensor 7 ist zwischen beiden Umschaltern 13, 14 und dem Kompressor 3 angeordnet.
Weitere Ausführungsvarianten für die Anordnung des Drucksensors 7 zeigen die Fig. 4 und 5. Mit dem Drucksensor 7 in den verschiedenen Anordnungen, die in den Fig. 1, 4 und 5 gezeigt sind, kann der Druck in jedem einzelnen Reifen 15, jeder Feder 8 und dem Speicher 11, 17 bestimmt werden.
Die Fig. 3 zeigt eine analoge Regelung, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist. Allerdings ist parallel zum Kompressor 3 eine Luftablassschaltung mit einem Ventil 5 angeordnet, welche zwischen Auslassventil 4 des Kompressors 3 und dem Rückschlagventil 12 für ein geschlossenes System mündet. Liste der verwendeten Bezugszeichen 1 Ansaugfilter für Kompressor
2 Einlassventil Kompressor
3 Kompressor
4 Auslassventil Kompressor
5 Luftablass-Magnetventil, als Beispiel dargestellt: 2/2 Wege Ventil
6 Lufttrockner
7 Drucksensor
8 Luftfeder
9 Magnetventil für Luftfeder, 2/2 Wege Ventil
10 Magnetventil für Luftspeicher, 2/2 Wege Ventil
11 Luftspeicher
12 Rückschlagventil für geschlossenes System
13 Magnetventil Befüllung/Entlüftung Luftfeder, als Beispiel dargestellt: 3/2 Wege Ventil
14 Magnetventil Befüllung/Entlüftung Speicher, als Beispiel dargestellt: 3/2 Wege Ventil
15 Fahrzeugrad mit Drehdurchführung und Luftanschluss
16 Magnetventil für Fahrzeugrad, 2/2 Wege Ventil
17 Reserverad als Druckluftspeicher
18 Magnetventil zur Umschaltung Reifen/Luftfeder, als Beispiel dargestellt: 3/2 Wege Ventil
19 Magnetventil Befüllung/Entlüftung Fahrzeugreifen, als Beispiel dargestellt: 3/2 Wege Ventil
20 Magnetventil Befüllung/Entlüftung von wahlweise Fahrzeugreifen oder Luftfeder, als Beispiel dargestellt: 3/2 Wege Ventil

Claims

1. Automatische Reifendruckregelung und Luftfederung für Fahrzeuge bestehend aus Reifen, Luftfedern, Ventilen, Druckleitungen, Druckspeichern, Drucksensoren und Druckerzeugern, wobei

- ein Reifendruckregelungssystem mit einem Luftfedersystem kombiniert ist, wobei

- drei Umschalter (13, 14, 18, 19, 20) mit einem Drucksensor (7), einem Luftspeicher (11, 17) und einem Druckerzeuger (3) in der Weise verbunden sind, dass

- beide oder jeweils eines der beiden Systeme mit dem Druckerzeuger (3) und/oder mit dem Druckspeicher (11, 17) oder beide Systeme untereinander über Druckleitungen in Verbindung stehen, so dass

- druckerzeugende (3), speichernde (11, 17), messende (7) und regelnde (13, 14, 18, 19, 20) Komponenten für beide Regelungen nur einmal vorhanden sein müssen und

- der vorhandene Betriebsdruck durch beide Systeme nutzbar ist, indem

- die Luft zwischen Speicher (11, 17) und Reifen (15), Speicher (11, 17) und Luftfeder (8) oder Reifen (15) und Luftfeder (8) mittels eines Kompressors (3) in jeweils jeder gewünschten Richtung befördert wird.

2. Regelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckleitung der Reifen (15) mit Ventilen (9) und die Druckleitungen der Luftfedern (8) und Ventilen (9) in einem gemeinsamen Umschalter (18) enden, der entweder die Reifen (15) oder die Luftfederung (18) über eine Druckleitung mit einem weiteren Umschalter (20) verbindet, der über Druckleitungen eine Verbindung zu einem weiteren Umschalter (14) und einem Ansaugfilter (1) mit einem nachgeschalteten Rückschlagventil (12) herstellt oder den Umschalter (20) über eine Leitung zu einem druckerzeugenden System (1, 2, 3, 4, 6, 12) und einem weiteren Umschalter (14) führt, wobei dieser eine wahlweise Verbindung des Umschalters (20) zwischen dem Luftspeicher (11, 17) oder dem Druckerzeuger (3) herstellt (Fig. 1).

3. Regelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckleitungen der Reifen (15) und Ventilen (9) in einem Umschalter (19) enden und die Druckleitungen der Luftfedern (8) mit Ventilen (9) in einem anderen Umschalter (13) enden, wobei beide Umschalter (13, 19) mit einem dritten Umschalter (14) und einem Druckerzeuger (3) verbunden sind, wobei über die Kombination von jeweils zwei Umschaltern (14, 19) oder (14, 13) regelbar ist, welches der beiden Systeme mit dem Druckspeicher (11, 17) oder dem Druckerzeuger (3) verbunden ist. (Fig. 2)

4. Regelung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Druckerzeuger (3) ein Kompressor mit vorgeschaltetem Ansaugfilter (1) und einem Rückschlagventil (12) und nachgeschaltetem Auslassventil (4) und einem Lufttrockner (6) angeordnet sind.

5. Regelung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ausgangsfilter (1) und dem Lufttrockner (6) parallel zum Kompressor (3) eine Beipassleitung mit einem Ventil (5) angeordnet ist (Fig. 3).

6. Regelung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Umschalter (20) und dem Kompressor (3) ein Drucksensor (7) angeordnet ist. (Fig. 1)

7. Regelung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei Umschaltern (14, 20, 18, 20) ein Drucksensor (7) angeordnet ist. (Fig. 4, 5)

8. Regelung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass alle Ventile (5, 9, 10, 16) als Magnetventile ausgebildet sind.

9. Regelung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei Einlassventilen (2, 12) vor dem Kompressor (3) eine Druckleitung zum Umschalter (13) angeordnet ist.

10. Regelung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschalter (12, 13, 14, 19, 20) als Drei/Zweimagnetventile ausgebildet sind.

11. Regelung nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Druckspeicher (11, 17) ein Ventil (10) angeordnet ist.

12. Regelung nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Reserverad (17) als Druckspeicher ausgebildet ist.