DE10350876A1 - Pumpeinrichtung zur Konstanthaltung des Luftdruckes eines Reifens - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Pumpeneinrichtung zur Konstanthaltung des Luftdruckes eines Reifens (1), mit einem Stator (12) und einer um die Längsachse des Stators (12) drehbaren Felge (4), mit einer dem Stator (12) zugeordneten und in Bezug auf die Rotationsachse (15) der Felge (4) schrägen Scheibe (9), mit einem an der Scheibe (9) anliegenden und mit der Felge (4) verbundenen sowie axial vorgespannten Kolben (11), der durch die Anlage an der Scheibe (9) bei Rotation der Felge (4) eine erzwungene und im Wesentlichen parallel zu der Rotationsachse (15) der Felge (4) verlaufende Hubbewegung ausführt, wobei der Kolben (11) in einem Zylinder geführt ist, der über einen Druckschlauch (3) und ein Ventil (2) mit dem Reifen (1) drucktechnisch verbunden ist. DOLLAR A Um eine solche Pumpeneinrichtung über einen großen Raddrehzahlbereich nutzen zu können und diese dennoch konstruktiv einfach auszulegen, ist zudem vorgesehen, dass der Stator (12) drehbeweglich in Bezug zur Felge (4) gelagert und mit einem exzentrisch befestigten Ausgleichsgewicht (10) verbunden ist, durch welches eine Kraft auf den Stator (12) derart ausübbar ist, dass dieser Stator (12) und die Felge (4) bei einer Rotation der Felge (4) eine Drehbewegung zueinander ausführen.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Pumpeneinrichtung zur Konstanthaltung des Luftdruckes eines Reifens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
• Eine solche Pumpeneinrichtung ist bereits aus der JP 11-72003 bekannt. Bei dieser Pumpeneinrichtung ist ein Stator fest mit der Radachse verbunden und bildet eine schräge Fläche, an der ein fest mit einer Felge verbundener Kolben anliegt. Bei Rotation der Felge um die Radachse führt der Kolben eine erzwungene und im wesentlichen parallel zu der Rotationsachse verlaufende Hubbewegung aus. Nachteilig bei dieser Pumpeneinrichtung ist aber, dass wegen des feststehenden Stators die Pumpeneinrichtung für den gesamten Geschwindigkeitsbereich, also bei gewöhnlichen Fahrzeugen von 0 km/h bis ca. 200 km/h, und damit für sehr unterschiedliche Fördervolumina ausgelegt werden muss.
• Aus der US 5,947,696 ist eine Pumpeneinrichtung bekannt, bei dem ein Radialkolben über einen Kurbeltrieb mit einem Pendel verbunden ist. Bei diesem Antrieb handelt es sich um einen kinematisch sehr komplizierten Aufbau, der zudem Unwuchtprobleme aufwerfen kann.
• Vor diesem Hintergrund ist es daher die Aufgabe an die Erfindung, eine Pumpeneinrichtung zu schaffen, die einen einfachen konstruktiven Aufbau hat und für einen möglichst großen Geschwindigkeitsbereich problemlos genutzt werden kann.
• Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruchs, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind.
• Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei einer in einem Rad integrierten Pumpeinrichtung durch eine drehbewegliche Lagerung des Stators sowie der Verbindung des Stators mit einem Ausgleichsgewicht von der Raddrehzahl abweichende Rotationsgeschwindigkeiten zwischen Stator und Felge realisierbar sind. Dabei wird von dem Ausgleichsgewicht bei der Rotation der Felge eine Kraft auf den Stator ausgeübt, so dass der Stator und die Felge eine Drehbewegung zueinander ausführen.
• Grundsätzlich lässt die Konstruktion auch eine von der Raddrehzahl unabhängige Rotation zwischen der Felge und dem Stator zu. Dies ist insbesondere bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten beziehungsweise bei hohen Raddrehzahlen von Vorteil, da bei diesen der Stator aufgrund der dann auftretenden erhöhten Reibkräfte gewollt mitdrehen kann. Auf diese Weise ergibt sich eine geringere Rotationsgeschwindigkeit zwischen Stator und Felge als dies bei einem mit der Radachse fest verbundenen Stator der Fall wäre.
• Ferner ist die erfindungsgemäße Konstruktion im wesentlichen unabhängig von Fahrbahnunebenheiten und besitzt eine sehr geringe Unwucht.
• Das Ausgleichsgewicht kann vorzugsweise durch eine schwerkraftbedingt herabhängende Masse gebildet sein, wobei die Schwerkraft hier nach Art eines Pendels dazu genutzt wird, den Stator in einer vorbestimmten Lage zu halten.
• Das Ausgleichsgewicht kann aber auch zusätzlich oder alternativ durch Trägheitskräfte eine Kraft auf den Stator ausüben, die der Rotationsbewegung der Felge entgegenwirkt und schließlich zu einer Relativbewegung von Stator und Felge zueinander führt oder diese unterstützt.
• An dem Ausgleichsgewicht kann ferner eine radial nach außen bewegbare Masse angeordnet sein, welche bei hohen Rotationsgeschwindigkeiten und dadurch bedingtem Mitdrehen des Ausgleichsgewichtes aufgrund der Fliehkraft radial nach außen bewegt wird, so dass das von dem Ausgleichsgewicht auf den Stator ausgeübte Rückstellmoment erhöht wird und das Ausgleichsgewicht seine ursprünglich vorgesehene lotrechte Lage wieder einnimmt.
• Es kann aber auch vorgesehen sein, dass das Ausgleichsgewicht selbst unter Fliehkrafteinfluss radial nach außen bewegbar ist. Vorzugsweise ist für beide Varianten eine Rückstellfeder an einem radial ausgerichteten Ausgleichsgewichthalter befestigt, die das Ausgleichsgewicht beziehungsweise die radial nach außen bewegbare Masse bei nachlassender Fliehkraft in ihre Ausgangsposition zurückbringt.
• Erfindungsgemäß wird weiter vorgeschlagen, wenigstens einen weiteren Kolben vorzusehen, der bei einer Drehbewegung des Rades beziehungsweise der Felge eine phasenverschobene Hubbewegung ausführt. Dies wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass der weitere Kolben in Umfangsrichtung beabstandet zu dem ersten Kolben angeordnet ist. Damit wird ein gleichmäßigerer Druckaufbau erreicht und die Kolben können bei gleichem Fördervolumen der gesamten Pumpeneinrichtung kleiner ausgelegt werden, so dass eine möglicherweise vorhandene Unwucht weiter reduziert wird. Ferner gleichen sich die Kolbenmassen vorzugsweise wenigstens teilweise gegeneinander aus.
• Eine Unwucht ist weiter reduzierbar oder vermeidbar, wenn die Kolben äquidistant von der Radachse und/oder diametral gegenüberliegend angeordnet und/oder gleichmäßig über den Umfang verteilt sind.
• Zur Verdeutlichung Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung beigefügt. In dieser zeigen
• 1 ein Fahrzeugreifen mit einer efrindungsgemäßen Pumpeneinrichtung, und
• 2 eine Detailzeichnung der Pumpeneinrichtung.
• Demnach zeigt 1 einen Reifen 1, der auf einer Felge 4 angeordnet und über ein Ventil 2 sowie einen Druckschlauch 3 mit einer koaxial zur Radachse angeordneten Pumpeneinrichtung zur Konstanthaltung des Luftdruckes drucktechnisch verbunden ist. In dem Druckschlauch 3 befindet sich ein Druckregelventil 5, über welches der Druck weiter reguliert werden kann. Mittels der Pumpeneinrichtung wird wie noch erläutert wird bei der Rotation des Reifens 1 dieser selbsttätig mit einem erhöhten Luftdruck be aufschlagt, so dass ein vorgegebener Solldruck nicht unterschritten wird. Der Solldruck in dem Reifen 1 kann durch die Auslegung des Ventils 4 oder des Druckregelventils 5 beeinflusst werden. Die Pumpeneinrichtung ist zudem über einen Halter 6 fest mit der Felge 4 verbunden und durch ein Gehäuse 8 gegen Umwelteinflüsse geschützt.
• In 2 ist die Pumpeneinrichtung im Detail dargestellt. An dem Halter 6 ist das Rotorgehäuse 7 befestigt, welches mit der Felge 4 mitdreht. In dem Rotorgehäuse 7 ist ein Stator 12 drehbeweglich gelagert und mit einer schrägen Scheibe 9 sowie einem endseitig angeordneten Ausgleichsgewicht 10 fest verbunden.
• Das Ausgleichsgewicht 10 hängt nach Art eines Pendels nach unten und hält damit die schräge Scheibe 9 in ihrer Sollposition. In dem Rotorgehäuse 7 sind zwei im wesentlichen parallel zu der Rotationsachse 15 angeordnete Zylinder vorgesehen, in denen Kolben 11, 14 geführt sind.
• Die Kolben 11, 14 sind entweder durch nicht dargestellte Federn oder durch ein im Zylinder befindliches Fluid axial vorgespannt und liegen damit an einer Stirnseite der schrägen Scheibe 9 an. Bei einer Rotation des Rotorgehäuses 7 gegenüber dem Stator 12 führen die Kolben 11, 14 daher eine Hubbewegung parallel zu der Rotationsachse 15 aus.
• Wegen dieser gewählten Anordnung der Zylinder ist eine sehr geringe Unwucht gegeben, die durch eine Positionierung der Zylinder z.B. diametral gegenüberliegend, äquidistant zur Radachse sowie einer entsprechenden Wahl der Massenverhältnisse weiter reduziert werden kann.
• Die Druckluft wird über Luftansaugöffnungen 12 angesaugt und über nicht dargestellte Ventile in den Druckschlauch 3 abgegeben, über welchen diese schließlich in den Reifen 1 gelangt.
• Der Stator 12 sowie die schräge Scheibe 9 werden bei geringer und vorzugsweise mittlerer Felgendrehzahl durch das als Pendel ausgebildete Ausgleichsgewicht 10 in der genannten Ausgangsposition gehalten. Bei zunehmender Drehzahl der Felge 4 wird der Stator 12 ab dem Überschreiten einer bestimmten Reibkraft ebenfalls zu einer Rotation angeregt. Dies ist insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten wünschenswert, um die Förderleistung der Pumpeneinrichtung zu begrenzen.
• Alternativ wäre dazu ist es auch möglich, das Ausgleichsgewicht 10 allein durch dessen Trägheitskraft mit reduzierter Drehzahl hinter dem Rotorgehäuse 7 hinterherlaufen zu lassen.

1

Reifen

2

Ventil

3

Druckschlauch

4

Felge

5

Druckregelventil

6

Halter

7

Rotorgehäuse

8

Gehäuse

9

Scheibe

10

Ausgleichsgewicht

11

Kolben

12

Stator

13

Luftansaugöffnung

14

Kolben

15

Rotationsachse

Claims (8)

1. Pumpeneinrichtung zur Konstanthaltung des Luftdruckes eines Reifens (1), mit einem Stator (12) und einer um die Längsachse des Stators (12) drehbaren Felge (4), mit einer dem Stator (12) zugeordneten und in bezug auf die Rotationsachse (15) der Felge (4) schrägen Scheibe (9), mit einem an der Scheibe (9) anliegenden und mit der Felge (4) verbunden sowie axial vorgespannten Kolben (11), der durch die Anlage an der Scheibe (9) bei Rotation der Felge (4) eine erzwungene und im wesentlichen parallel zu der Rotationsachse (15) der Felge (4) verlaufende Hubbewegung ausführt, wobei der Kolben (11) in einem Zylinder geführt ist, der über einen Druckschlauch (3) und ein Ventil (2) mit dem Reifen (1) drucktechnisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (12) drehbeweglich in bezug zur Felge (4) gelagert und mit einem exzentrisch befestigten Ausgleichsgewicht (10) verbunden ist, durch welches eine Kraft auf den Stator (12) derart ausübbar ist, dass dieser Stator (12) und die Felge (4) bei einer Rotation der Felge (4) eine Drehbewegung zueinander ausführen.
2. Pumpeneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsgewicht (10) eine schwerkraftbedingt herabhängende Masse ist.
3. Pumpeneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsgewicht (10) bei einer Rotation der Felge (4) trägheitsbedingt die Relativbewegung zwischen Stator (9) und Felge (4) bewirkt.
4. Pumpeneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsgewicht (10) eine unter Fliehkrafteinwirkung radial nach außen bewegbare Masse umfasst oder selbst als solche ausgebildet ist.
5. Pumpeneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine in Richtung zur Rotationsachse der Felge (4) wirkende Rückstellfeder an einem Halter für das Ausgleichsgewicht (10) oder die radial bewegliche Masse angeordnet ist.
6. Pumpeneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein in Umfangsrichtung zu dem ersten Kolben (11) beabstandeter zweiter Kolben (14) vorgesehen ist, wobei mit dem zweiten Kolben (14) eine phasenverschobene Hubbewegung ausführbar ist.
7. Pumpeneinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kolben (11) und der zweite Kolben (14) in bezug zur Drehachse des Reifens (1) in Radialrichtung äquidistant und/oder diametral gegenüberliegend angeordnet sind.
8. Pumpeneinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben (11, 14) in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet sind.