DE112008001428T5

DE112008001428T5 - Radfeste Pumpe für sich selbst aufblasende Reifen

Info

Publication number: DE112008001428T5
Application number: DE112008001428T
Authority: DE
Inventors: Stephen J Bol
Original assignee: Bol Stephen J Muskegon
Current assignee: Bol Stephen J Muskegon
Priority date: 2007-05-21
Filing date: 2008-05-20
Publication date: 2010-04-29
Also published as: WO2008144694A1; US7748422B2; US20080289739A1

Abstract

Reifenanordnung umfassend:
ein Rad (29), das oberhalb einer Kontaktfläche (4) um eine Drehachse drehbar ist,
einen auf dem Rad (29) montierten Reifen (26), der beim Kontakt mit der Kontaktfläche (4) verformt wird, wobei der Reifen (26) mindestens teilweise eine Reifenkammer begrenzt zum Halten von Luft mit einem Druck, der über dem Druck der Umgebungsluft liegt, und
eine von dem Rad (29) gehaltene Luftpumpe (25) mit
ersten und zweiten hin und her bewegbaren Elementen (21, 5), die für eine Hin- und Herbewegung relativ zueinander gekoppelt sind, wobei die Hin- und Herbewegung zwischen einem Ansaughub, bei dem das erste und das zweite Element zusammengeführt werden, und einem Kompressionshub erfolgt, bei dem das erste und das zweite Element sich voneinander entfernen,
einer Kammer (11) variablen Volumens, die von dem ersten und dem zweiten Element begrenzt wird und wahlweise mit der Umgebungsluft und der Reifenkammer in Fluidverbindung bringbar ist...

Description

Es gibt zahlreiche Datenquellen, die belegen, dass Fahrzeuge und Lastwagen auf der Straße Reifendrücke haben, die deutlich unter jenen liegen, die von den Fahrzeugherstellern empfohlen werden. Ein niedriger Reifendruck hat viele Nachteile. Reifen mit niedrigem Druck erzeugen mehr Hitze und können versagen, was bei hoher Geschwindigkeit wahrscheinlicher und gefährlich ist. Außerdem ist niedriger Reifendruck unsicher, da er die Handhabung des Fahrzeuges, auch beim Abbiegen und Bremsen nachteilig beeinflusst. Es hat sich auch gezeigt, dass niedriger Reifendruck die Reifen-Lebensdauer verkürzt und den Kraftstoffverbrauch erhöht.
Die Bedeutung eines geeigneten Reifendruckes hat zur verbreiteten Verwendung von Reifendrucküberwachungseinrichtungen geführt, die den Fahrer informieren, wenn ein Reifen einen unter einem bestimmten Schwellwert liegenden Druck zeigt. Diese Systeme sind nützlich für das Aufzeigen des Reifendruckproblems, sie lösen es jedoch nicht. Zeit, Arbeit und eine Reifenaufpumpausrüstung werden benötigt, um Luft in den Reifen zu bringen. Andere Systeme, die insbesondere bei Militärfahrzeugen und kommerziell genutzten Fahrzeugen genutzt werden, halten den geeigneten Reifendruck über die gesamte Zeit, sind jedoch teuer und erfordern spezielle Achsen- und/oder Nabenkomponenten.
Die erfindungsgemäße Lösung, wie sie im Anspruch 1 beschrieben ist, versucht hier, Abhilfe zu schaffen.
Eine Luftpumpe, die an einem Rad angeordnet ist, pumpt Umgebungsluft in eine Reifenkammer, um den Reifen bei der Drehung des Rades automatisch aufzupumpen. Die Luftpumpe umfasst ganz allgemein einen Zylinder und einen Kolben, die sich relativ zueinander hin- und herbewegen, um einen Ansaughub und einen Kompressionshub auszuführen. Beim Ansaughub wird Umgebungsluft in eine Kammer variablen Volumens gesaugt. Die Druckluft innerhalb des Reifens wirkt auf den Zylinder, um den Kompressionshub auszuführen, der Umgebungsluft aus der Kammer variablen Volumens in die Reifenkammer presst, um so den Reifen aufzupumpen.
Die folgende Beschreibung erläutert in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht der Pumpe gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
1A ist eine Seitenansicht gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
2 zeigt die Pumpe montiert an einem Rad mit den Zonen der Pumpenbetätigung,
3 ist ein Querschnitt durch die Pumpe gemäß 1 entlang der durch eine Entlastungsventilanordnung verlaufende Linie 3-3 in 1, wobei die Pumpe sich in einer Stellung zwischen der dem vollständigen Ansaughub und der dem vollständigen Kompressionshub entsprechenden Stellungen befindet,
3A eine Detailansicht des in 3 dargestellten Pumpenquerschnitts,
3B einen Querschnitt der in 1 dargestellten Pumpe durch die Überdruckventilanordnung in einer dem vollständigen Ansaughub entsprechenden Stellung,
4 einen Querschnitt durch die in 1 dargestellte Pumpe entlang einer durch die Luftansauganordnung verlaufenden Linie 4-4 in 1,
4A einen Querschnitt durch die in 1 dargestellte Pumpe gemäß 4, jedoch in einer dem vollen Kompressionshub entsprechenden Stellung,
5 einen Querschnitt durch die in 1 dargestellte Pumpe, die mit einer Unterstützungsfeder für niedrige Geschwindigkeit versehen ist,
6 eine Grafische Darstellung der Wirkung einer mechanischen Feder/Gasfeder/für eine Luftkompression erforderlichen Feder,
7 eine alternative Ausführungsform der in 1 dargestellten Pumpe mit einem Knickelement, dargestellt in geknicktem Zustand,
8 eine alternative Ausführungsform der in 1 dargestellten Pumpe mit einer Hochgeschwindigkeitssperre des Sperrklinkentyps,
9 eine alternative Ausführungsform der in 1 dargestellten Pumpe mit einer Hochgeschwindigkeitssperre des Reibungstyps,
10 eine perspektivische Ansicht der Pumpe gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
11 einen Längsschnitt durch die in 10 dargestellte Pumpe, welche die obere Hälfte der Pumpe zeigt und den Luftströmungsweg während des Ansaughubes illustriert,
12 einen Längsschnitt durch die in 10 dargestellte Pumpe in der dem vollen Ansaughub entsprechenden Position,
13 einen Längsschnitt durch die in 10 dargestellte Pumpe, welcher den Luftströmungsweg während des Kompressionshubes illustriert,
13A einen Längsschnitt durch die in 10 dargestellte Pumpe, welche die dem vollen Kompressionshub entsprechende Stellung zeigt,
14 einen Querschnitt durch die in 10 dargestellte Pumpe, welche den Luftströmungsweg bei Ansprechen des Überdruckventils zeigt,
15 eine alternative Ausführungsform der in 10 dargestellten Pumpe mit einer Geschwindigkeitssperre des Ratschen- oder Sperrklinkentyps,
16 eine alternative Ausführungsform der in 10 dargestellten Pumpe mit einer Geschwindigkeitssperre des Reibungstyps,
17 eine alternative Ausführungsform einer Pumpe, die eine niedrige Bauart hat und innerhalb des Reifens angeordnet ist,
18 eine alternative Ausführungsform einer Pumpe, die über einen Bogenbereich schwenkbar ist, um den lokalen Verschleiß des Reifens zu verringern, und
19 eine alternative Ausführungsform einer Pumpe, welche die Verwendung der Reifenseitenwände für die Kraftausübung zeigt.
1 und 1A zeigen eine erste Ausführungsform einer Pumpe 25 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Pumpe 25 hält automatisch einen vorgegebenen Reifendruck für einen umlaufenden Reifen 26 eines Fahrzeuges allein durch das Fahren des Fahrzeuges. Die Pumpe 25 kann ein autonomes System sein, was bedeutet, dass sie keine Wechselwirkung mit dem Fahrzeug benötigt (auch wenn eine Elektronik hinzugefügt werden kann, um eine solche Wechselwirkung zu ermöglichen). Ein Fahrzeug braucht nicht modifiziert zu werden, um ein Rad mit dieser Pumpe 25 zu verwenden. Dies macht den Einsatz der Pumpe bei existierenden oder neuen Fahrzeugen einfach.
Gemäß den 2 und 3 wird die Pumpe 25 an einem Fahrzeug 29 befestigt, indem man ein Pumpengehäuse 21 in einen Adapter 30 schraubt, der an dem Rad 29 angelötet ist oder einen integralen Bestandteil des Rades 29 bildet. Ein O-Ring 31 dichtet die Schraubverbindung ab. Die Befestigung der Pumpe ist nicht auf das vorstehend beschriebene Verfahren beschränkt, da die meisten Schottbefestigungsarten zur Befestigung der Pumpe 25 an dem Rad 29 verwendete werden können. Die Pumpe 25 kann befestigt werden, indem man ein Gummiprofil ähnlich einem Ventilschaft eines schlauchlosen Reifens an dem Pumpengehäuse 21 anformt und dieses durch ein Loch in dem Rad 29 zieht.
Die 4 und 4A zeigen einen Querschnitt durch die Pumpe 25, der durch einen Frischlufteinlass 32 verläuft, wie dies durch die Linie 4-4 in 1 angezeigt ist. Die Pumpe 25 befindet sich in der Darstellung der 4 in einer mittleren Hubposition und in der 4A in einer dem vollen Kompressionshub entsprechenden Stellung. Die Pumpe 25 umfasst ein Pumpengehäuse 21, das mehrere Kammern enthält: eine Hauptkammer 50, eine Überdruckkammer 48 und eine Ansaugkammer 51. Die Hauptkammer 50 enthält einen Kolben 5, der in der Kammer 50 gleitend aufgenommen wird. Die Innenfläche des Kolbens 5 ist an einer Kolbenstange 10 befestigt, die sich durch das offene Ende des Gehäuses 21 nach außen erstreckt. Eine Kolbendichtung 19, die als ringförmige Lippendichtung mit becherförmigem Querschnitt dargestellt ist, ist um den Kolben 5 herum angeordnet und dichtet die Grenzfläche zwischen dem Kolben 5, der Kolbenstange 10 und der Hauptkammer 50 des Pumpengehäuses 21 ab. Die Grenzfläche zwischen dem Kolben 5 und der Hauptkammer 50 weist eine Toleranz auf, um einen kleinen Spalt zu schaffen, durch den Luft gepresst werden kann. Die Kolbendichtung 19 dichtet den Spalt zwischen den Kolben 5 und der Hauptkammer 50 ab. Unter einem geeigneten Druck jedoch kann sich die Kolbendichtung 19 verformen und läßt Luft durch den Spalt durchtreten, so dass sie als Einwegventil wirkt.
Die Kolbenstange 10 ist an einem zusammenklappbaren Knickelement 9 befestigt, das sich in gerader Linie von der Kolbenstange 10 aus erstreckt und als Verlängerung der Kolbenstange 10 dient. An dem entgegengesetzten Ende des Knickelementes 9 ist ein scheibenförmiger Fuß 7 angeordnet. Ein Flansch 54 und eine Stangendichtung 23 umgeben die Kolbenstange 10, um diese gegenüber dem offenen Ende der Hauptkammer 50 abzudichten.
Eine weitere Dichtung in Form eines ringförmigen Basis- oder Klappenventils 6 ist an der Grenzfläche zwischen der Kolbenstange 10, dem offenen Ende der Hauptkammer 50 und dem oberen Rand des Flansches 54 angeordnet. Der von der Hauptkammer 50, dem Kolben 5, der Kolbenstange 10 und dem Klappenventil 6 begrenzte Raum bildet eine Kompressionskammer 11. Bei einem geeigneten Druck wird das Klappenventil 6 ausgelenkt, um die Ventilfunktion auszuüben. Im nicht ausgelenkten Zustand übt das Klappenventil 6 eine Dichtfunktion aus.
Die Ansaugkammer 51 ist innerhalb des Pumpengehäuses 21 eingeschlossen und umfasst ein Einlassventil 17 und einen Einlassfilter 18, welcher der Umgebungsluft ausgesetzt ist und am oberen Ende der Ansaugkammer 51 angeordnet ist. Der von der Ansaugkammer 51, dem Einlassventil 17, dem Flansch 54 und dem Klappen- oder Basisventil 6 begrenzte Raum bildet einen Bereich, der ein Puffervolumen 12 für die Luft bildet. Der Boden der Ansaugkammer 51 ist zum Flansch 54 und zum Basisventil 6 hin offen und verbindet so das Puffervolumen 12 und die Kompressionskammer 11 für einen Fluidstrom.
In den 3, 3A und 3B ist ein Detailschnitt durch die Pumpe 25 im Bereich der Überdruckventilanordnung 33 dargestellt. Die Pumpe 25 ist in 3 in einer mittleren Hubposition und in der 3B in einer dem vollen Ansaughub entsprechenden Position (Position am Ende des Ansaughubes) dargestellt. Die Überdruckventilanordnung 33 umfasst einen Überdruckkolben 15, eine Überdruckfeder 16 und einen Einstellkolben 13 mit einer Überdrucköffnung 14 und ist der Druckluft des Reifens 26 durch ein Loch 52 ausgesetzt, das sich durch den Adapter 30 und das Pumpengehäuse 21 hindurch erstreckt. Der Einstellkolben 13 ist in dem oberen Ende des Pumpengehäuses 21 oberhalb des Überdruckkolbens 15 angeordnet. Der Einstellkolben 13 und der Überdruckkolben 15 sind gegenüber der Überdruckkammer 48 durch O-Ringe abgedichtet. In dem Boden der Überdruckkammer 48 sind ein oder mehrere Durchbrechungen ausgebildet, die durch ein Rückschlagventil 24 verschlossen sind, welches eine Fluidverbindung zwischen dem Überdruckventil und dem Puffervolumen 12 bildet.
Das Pumpengehäuse 21 wird durch einen Deckel 55 verschlossen. Der Deckel 55 umgibt den Flansch 54, durch welchen die Kolbenstange 10 hindurchtritt und schließt das offene Ende des Pumpengehäuses 21 dicht ab.
Die Arbeitsweise der Pumpe kann erläutert werden, indem man die Pumpe in drei Zonen relativ zur Kontaktfläche 4 des Reifens betrachtet, wie dies in 2 dargestellt ist. In Zone 1 der 2 befindet sich die Pumpe 25 an einer Position des Rades 29 vor der Kontaktfläche 4. In Zone 1 hat die Pumpe 25 ihren Zyklus vollendet und befindet sich in einer Ruhestellung mit dem Kolben 5 in Kontakt mit dem Basisventil 6. Wenn der Reifen 26 sich weiterdreht, tritt die Pumpe 25 in die Zone 2 ein, wobei der Fuß 7 die Innenfläche 8 des Reifens 26 gegenüber der Kontaktfläche 4 berührt und den Kolben 5 über das Knickelement 9 und die Kolbenstange 10 von dem Basisventil 6 abhebt. Dieser Hub hält über die Zone 2 der 2 hin an. Er stellt den Ansaughub dar. Wenn sich der Kolben 5 von dem Basisventil 6 entfernt, wird Luft aus dem Puffervolumen 12 durch das Basisventil 6 in die Luftkompressionskammer 11 gezogen (s. die Luftstrompfeile in 3A).
Das Puffervolumen 12 wird in Abhängigkeit des Luftdrucks (PSIG) in dem Reifen aus einer von zwei Quellen aufgefüllt. Wenn der Luftdruck in dem Reifen 26 über dem in der Überdruckventilanordnung eingestellten Druck liegt (die Überdruckventilanordnung besteht aus dem Einstellkolben 13 mit einer Überdrucköffnung 14, dem Überdruckkolben 15 und der Überdruckfeder 16), so wirkt der Luftdruck innerhalb des Reifens 26 auf den Überdruckkolben 15, um die Überdruckfeder 16 zusammenzupressen und einen Luftstrom durch die Überdrucköffnung 14 zuzulassen, um so Luft in das Puffervolumen 12 einzuführen (s. die Luftstrompfeile in 3). Wenn die Überdrucköffnung 14 offen ist, rezirkuliert die Pumpe 25 Luft innerhalb des Reifens 26, so dass der Reifendruck nicht infolge von in den Reifen 26 gepumpter Umgebungsluft ansteigt. Die Rückseite des Überdruckkolbens 15 kann gegenüber der Atmosphäre belüftet sein oder, wie in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel dargestellt, mit dem Puffervolumen 12 über ein Rückschlagventil 24 in Verbindung stehen. Bei der letzteren Anordnung wird der Druck auf der Rückseite des Überdruckkolbens 15 auf einen geringfügig unter dem Atmosphärendruck liegenden Wert gezogen. Der an der Überdruckventilanordnung eingestellte Druck kann durch Einschrauben oder Herausschrauben des Einstellkolbens 13 eingestellt werden.
Wenn der Luftdruck in dem Reifen unterhalb des an der Überdruckventilanordnung eingestellten Druckes liegt, wird Luft in das Puffervolumen 12 durch das Einlassventil 17 und den Einlassfilter 18 für die frische Luft gezogen (s. Luftstrompfeile in 4).
Wenn der Druck in dem Reifen 26 größer ist als der eingestellte Druck, füllt die offene Überdrucköffnung 14 das Puffervolumen 12 mit Druckluft. Während des Ansaughubes ist der Druck der in die Kompressionskammer 11 fließenden Luft annähernd gleich dem Reifendruck auf der Rückseite des Kolbens 5. Die zur Ausführung des Ansaughubes bei offener Überdrucköffnung 14 benötigte Kraft ist ein Bruchteil der Kraft, die erforderlich ist, wenn die (einen sehr viel niedrigeren Druck aufweisende) Luft durch das Einlassventil 17 aufgrund einer geschlossenen Überdrucköffnung 14 gezogen wird. Die geringe erforderliche Kraft während des Ansaughubes reduziert den Kontaktdruck zwischen dem Fuß 7 und der Innenoberfläche 8 des Reifens 26 erheblich. Dies reduziert den Verschleiß der Komponenten der Pumpe 25 und des Reifens 26 unter dem Fuß 7 sowohl an der Innenseite 8 als auch an der Kontaktfläche 4 des Reifens 26.
Eine weitere Drehung des Reifens bringt die Pumpe in Zone 3, wo der Kolben 5 sich zurück in Richtung auf einen Kontakt mit dem Basisventil 6 bewegt. Dies ist der Kompressionshub. Während des Kompressionshubes entweicht die in der Kompressionskammer 11 komprimierte Luft durch die Kolbendichtung 19, die als Einwegventil wirkt, auf die Rückseite des Kolbens 5. Die Rückseite des Kolbens 5 verbindet das Reifenvolumen 26 durch das Loch 20 in der Kolbenstange 10 und zusätzliche Wege in dem Knickelement 9 mit dem Reifenvolumen 26 (s. Luftstrompfeile in 4).
Während der Luftdruck innerhalb des Reifens 26 die primäre Kraft für den Kompressionshub ist, kommt die Gesamtkraft zum Komprimieren der Luft aus mehreren Quellen. Zunächst ist die Fläche unterhalb des Kolbens 5 in der Kompressionskammer 11 gleich der wirksamen Fläche auf der Rückseite des Kolbens 5. Daher würde an dem Punkt, an dem der Luftdruck in der Kompressionskammer 11 gleich dem Luftdruck in dem Reifen 26 ist, der Kolben 5 stehen bleiben, wenn keine zusätzliche Kraft vorgesehen wäre, um die Reibungsverluste und Wirkungsverluste des Systems zu überwinden. Eine zusätzliche Kraftquelle rührt von dem Trägheitsmoment der Kolbenanordnung 5 her, das durch die Beschleunigung des Kolbens 5 in dem ersten Teil des Kompressionshubes herrührt, wenn der Druck auf der Rückseite des Kolbens größer ist als der Druck auf der Seite der Kompressionskammer 11. Eine weitere Kraftquelle rührt von der Zentrifugalkraft her, der die Kolbenmasse unterliegt, da sich das Pumpengehäuse 21 in Richtung des Radius der Radkrümmung erstreckt. Wie in 5 dargestellt, kann im Falle von Fahrzeugen mit niedriger Geschwindigkeit, mit langsam rotierenden Rädern, bei denen die Trägheitskräfte vernachlässigbar sind, eine mechanische Feder 22 zu der Anordnung hinzugefügt sein, um die erforderliche zusätzliche Kraft zu erhalten.
Die Tatsache, dass der Luftdruck auf der Rückseite des Kolbens 5 als primäre Kraftquelle für die Kompression der Luft genutzt wird, hat einige Vorteile. Zum einen ist die Kraft unabhängig von der Masse der bewegten Anordnung (welche den Kolben 5, die Kolbestange 10, das Knickelement 9 und den Fuß 7 umfasst). Dies bedeutet, dass die bewegte Anordnung als leichtgewichtige Anordnung ausgeführt sein kann ungleich den auf einer Zentrifugalkraft basierenden Systemen, die mehr Masse für die Erzeugung einer höheren Kraft benötigen. Mehr Masse erhöht das Radgewicht und die Probleme bei der Radauswuchtung.
Ein weiterer Vorteil der Verwendung des Luftdruckes als primäre Kraftquelle liegt darin, dass die Kraftkurve für den gesamten Ansaughub und Kompressionshub flach bleibt. Das Volumen in dem Reifen 26 ist mehrere tausend mal größer als das Volumen, das von dem Kompressionskolben 5 während des Ansaugens bewegt wird. Dieses enorme Verhältnis des bewegten Volumens zu dem Reifenvolumen erzeugt eine im Wesentlichen flache Kraftkurve über den gesamten Hub des Kompressionskolbens 5, wie die Kurven in dem Diagramm der 6 zeigen.
Die Verwendung des Luftdruckes in dem Reifen als Rückstellkraft für den Kompressionskolben 5 hat auch den Vorteil, dass stets eine gleich große und entgegengesetzte Kraft aufgewendet wird, um die Luft in der Kompressionskammer 11 auf einen Druck zu komprimieren, der gleich dem des Reifendruckes ist, unabhängig davon, wie groß der aktuelle Druck in dem Reifen 26 gerade ist. Vorbekannte Lösungen, die mechanische Federn zur Speicherung der für den Kompressionshub benötigten Energie verwenden, haben den Nachteil, dass die Feder auf den höchsten Druck ausgelegt sein muss, bei dem der Reifen 26 arbeitet. Für kommerzielle Anwendungen, bei denen ein Hersteller ein einziges Pumpenmodell für einen Druckbereich entwickeln wollte, bedeutete dies, dass das Pumpenmodell eine Feder benötigt, die groß genug ist, um den höchsten in diesem Bereich auftretenden Druck zu überwinden. Eine unnötig große Feder jedoch würde die Baugröße, die einwirkende Kraft, das Geräusch und die Kosten steigern. Die mechanische Feder hat eine begrenzte Lebensdauer, insbesondere wenn sie wirkungsvoll und bei hoher Materialbelastung eingesetzt wird. Schließlich erhöht die mechanische Feder die Federkraft, wenn die Auslenkung entsprechend der Datenlinie B der 6 ansteigt. Dies bedeutet, dass die Kraft, die zum Zusammenpressen der Feder erforderlich ist, linear mit der Auslenkung ansteigt. Dies steht im Gegensatz zu dem, was für einen Luftkompressionskolben erforderlich ist. In der Praxis erfordert eine Kolbenluftpumpe eine Kraft ähnlich der Datenlinie C der 6, der zufolge die höchste Kraft bei dem kleinsten Hub benötigt wird (wenn der Kolben 5 am nächsten an dem Basisventil 6 ist).
Die Pumpe 25 hat den Vorteil, dass sie eine Pumpe mit variabler Auslenkung ist. Da die Hublänge des Kolbens 5 durch den Betrag der Auslenkung des Reifens 26 bestimmt wird, hat ein Reifen 26 mit niedrigem Luftdruck eine größere Auslenkung als ein Reifen mit dem gewünschten Druck bei derselben Reifenbelastung. Dies ist vorteilhaft, da der Reifen 26 mit geringem Druck stärker ausgelenkt wird und damit den Kompressionskolben 5 weiter bewegt, wodurch der Reifendruck schneller erhöht wird.
Das Basisventil 6 hat drei Funktionen. Es wirkt als Dichtung zwischen dem Zylinder und dem Ansauggehäuse. Es wirkt als Ansaugventil und es wirkt als Dämpfer, um den Aufprall des Kolbens 5 zu reduzieren, wenn der Kolben 5 das Basisventil 6 am Ende des Kompressionshubes kontaktiert.
Die bevorzugte Ausführungsform zeigt ein Luftpuffervolumen 12, das vier signifikante Funktionen hat. Die erste Funktion ist, als Verbindungsöffnung zur Verbindung des Frischlufteinlassventils 17 und der Überdrucköffnung 14 mit dem Basisventil 6 zu wirken. Ferner wirkt das Volumen 12 als Puffer. Der Ansaughub erfolgt bei hohen Raddrehzahlen sehr schnell, was bedeutet, dass ein relativ hohes Luftvolumen schnell bewegt werden muss. Die Ansaug- und Überdruckventile können kleiner sein, da sie zusätzliche Zeit außerhalb des für den Ansaughub zur Verfügung stehenden Zeitintervalls haben um das Puffervolumen 12 aufzuladen. Drittens schützt das Puffervolumen 12 den Reifen 26 vor einem Luftverlust im Falle eines Lecks oder einer Fehlfunktion der Überdruckventilanordnung, des Basisventils 6, der Kolbendichtung 19 oder der Kolbenstangendichtung 23. Wenn eine dieser Kombinationen ein Luftleck hat, ent weicht Luft in das Puffervolumen 12, wo sie vor dem Entweichen in die Atmosphäre durch das Einlassventil 17 für die Frischluft gestoppt wird. Dies erhöht die Arbeitssicherheit der Pumpe. Schließlich erlaubt das Pumpenvolumen 12 der Pumpe 25 das Umpumpen von Luft. Dies erhöht die Lebensdauer des Filters 18, da die Luft nur durch den Filter gezogen wird, wenn das Luftvolumen des Reifens 26 aufgefüllt werden muss.
Durch Verwendung eines Einlass- oder Ansaugfilters, der aus einem wasserdichten/atmungsfähigen Material wie das unter dem Handelsnamen Goretex bekannte Material hergestellt ist, kann der Filter eine Doppelfunktion ausüben, indem er flüssiges Wasser abhält, was die Menge an in den Reifen 26 eingezogener Feuchtigkeit erheblich reduziert und gleichzeitig ein Eintauchen des Rades 29 und der Pumpe 25 in Wasser erlaubt, während auf der anderen Seite Kontaminationen in der Luft ausgefiltert werden. Der Einlassfilter 18 kann auch um den Pumpenkopf herumgewickelt sein, um eine möglichst große Zugangsfläche für die Atmosphäre zu bieten und so weit wie möglich zu verhindern, dass der Filter durch Teilchen verstopft wird, insbesondere durch eine konstant aus einer Richtung wirkende Teilchenquelle.
Wie in 7 dargestellt, überträgt das Knickelement 9 die Kraft von dem ausgelenkten Reifen 26 auf den Kompressionskolben 5. Auch wenn das Knickelement 9 hier als hohles Rohr aus Gummi oder Polyurethan dargestellt ist, kann es jeden beliebigen Querschnitt oder auch einen variierenden Querschnitt haben oder auch aus anderen Materialien wie beispielsweise Federstahl hergestellt sein. Das Knickelement 9 ist so ausgebildet, dass es den Kräften standhalten kann, die zum Aufblasen des Reifens 26 auf einen vorgegebenen Druck erforderlich sind. Im Falle von Kräften, die denen zum Aufpumpen des Reifens 26 erforderlichen Druck überschreiten, kann das Knickelement 9 in der vorgesehenen Weise einknicken und zusammenklappen. Dieses Merkmal schützt die Pumpe und den Reifen 26 unter Bedingungen, unter denen die Reifenauslenkung 26 die Hublänge des Kolbens 5 überschreitet, wie beispielsweise beim Fahren mit einem sehr gering aufgepumpten oder platten Reifen, wenn der Reifen an ein Hindernis wie beispielsweise Randstein stößt, wenn das Fahrzeug überladen ist oder wenn der Reifen während eines harten Einschlagens nach außen gedrückt wird. Im Gegensatz zu dem Stand der Technik (wie beispielsweise in der US 5,975,174 beschrieben) der eine Feder mit einer vorgegebenen Federkonstante verwendet, verwendet die Erfindung ein Knickelement 9, das bis zum Erreichen des Knickpunktes eine hohe Steifigkeit hat.
Die Pumpe 25 kann durch Mittel ergänzt werden, welche die Pumpe 25 bei höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten inaktivieren. Üblicherweise legen Fahrzeuge, die mit Schnellstraßengeschwindigkeit fahren, mehr Kilometer pro Jahr zurück und benötigen daher keine Pumpen 25, die permanent arbeiten. Wenn die Pumpe 25 inaktiv ist, verschleißen die Pumpenkomponenten 25 und der Reifen 26 nicht, wodurch die Lebensdauer beider verlängert wird.
Die Pumpe 25 kann inaktiviert werden durch einen Sperrmechanismus nach Art einer Ratsche, wie dies in 8 dargestellt ist. Hier wird ein Gegengewicht 35 gegen den Kolben 5 gezogen, wenn die Trägheitskraft hoch genug ist, um die Kraft einer Druckfeder 36 zu überwinden. Diese Bewegung bringt einen Zahn an einem das Gegengewicht 35 tragenden Schwenkarm in Eingriff mit Zähnen 38 an der Kolbenstange 10, wodurch die Kolbenstange 10 in ihrer dem maximalen Ansaughub entsprechenden Stellung gesperrt wird.
Gemäß 9 kann alternativ eine Geschwindigkeitsgetriggerte Sperre mit einem Reibungsmechanismus anstelle des Ratschen- oder Sperrklinkenmechanismus der 8 vorgesehen sein. Die Sperre nach 9 umfasst eine Ku gel 39, die auf eine Trägheitskraft anspricht, um die Kraft einer Druckfeder zu überwinden, so dass die Kugel 9 eine geneigte Ebene an einem Hebel 41 herunterrollt. Die Kugel 39 und der Hebel 41 drücken dann gegen die Wand der Kolbenstange 10, wie dies durch die punktiert dargestellte Kugel 39 wiedergegeben wird, wodurch die Kolbenstange 10 in der dem maximalen Ansaughub entsprechenden Stellung gesperrt wird. Das Sperren der Kolbenstange in dieser Position verhindert, dass der Fuß 7 die Innenfläche 8 des Reifens 26 berührt.
Die 10 bis 16 zeigen eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform der Pumpe 25, wobei gleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen wie bei der ersten Ausführungsform vermehrt um die Zahl 100 bezeichnet sind.
Gemäß 10 umfasst die Pumpe 125 die folgenden koaxialen Komponenten: Ein Pumpengehäuse 21, eine Kolbenstange 110, einen Zylinder 104 und ein Knickelement 109. Der Zylinder 104 umschließt einen Kolben 105, der in dem Zylinder 104 verschiebbar aufgenommen ist. Gemäß 11 ist der obere Endabschnitt des Kolbens 105 in dem unteren Ende der hohlen Kolbenstange 110 befestigt. Eine als Beispiel zu nennende Art der Befestigung ist eine Schraubverbindung. Der Kolben 105 ist in seiner Mitte hohl und umfasst eine Mehrzahl von Kanälen 134, die eine Strömungsverbindung zwischen dem Innenraum des Kolbens 105 und einer äußeren Schulter 147 des Kolbens 105 herstellen. Eine Kolbendichtung 119 ist in einer Vertiefung 148 um den Kolben 105 herum angeordnet und dichtet die Grenzfläche zwischen dem Kolben 105 und dem Zylinder 104 ab.
Das obere Ende des Zylinders 104 enthält eine Öffnung, durch die sich ein oberes Ende der Kolbenstange 110 erstreckt. Eine Kolbenstangendichtung 123, beispielsweise ein O-Ring, ist in dem oberen Ende des Zylinders 104 angeord net und umgibt den Umfang der Kolbenstange 110, wodurch die Kolbenstange 110 gegenüber dem Zylinder 104 abgedichtet wird. Eine weitere Dichtung, ein Basisventil 106, liegt über der Schulter 147 des Kolbens 105 und dichtet die Kolbenstange 110 gegenüber dem Kolben 105 ab.
Der von dem Zylinder 104, der Kolbenstange 110 und dem Basisventil 106 begrenzte Raum definiert eine Kompressionskammer 111. Ferner bildet das Luftvolumen, das innerhalb der hohlen Kolbenstange enthalten ist, eine Puffervolumen 112 für die Luft.
Das untere offene Ende des Zylinders 104 ist an einem zusammenklappbaren Knickelement 109 befestigt, das sich linear von dem Zylinder 104 ausgehend erstreckt und als eine Verlängerung des Zylinders 104 dient. Mit dem entgegengesetzten Ende des Knickelementes 109 ist ein Fuß 107 verbunden.
Das Pumpengehäuse 121 ist mit dem oberen Ende einer Stange 168 verbunden. Das obere Ende der Stange 168 ist geschlossen und enthält ein zentrales Loch, durch welches ein Überdruckfederstift 132 eingesetzt ist. Ein Schaft 144 des Überdruckfederstiftes 132 erstreckt sich abwärts in die Stange 110 hinein, während ein hohler Kopf 143 des Überdruckfederstiftes 132 außerhalb des geschlossenen Endes der Stange 168 liegt. Die obere Hälfte des Schaftes 144 des Überdruckfederstiftes 132 ist ebenfalls hohl und enthält eine Mehrzahl von Durchtrittsöffnungen 174. Die untere Hälfte des Schaftes 144 ist massiv. Eine Überdruckfeder 116 ist in der hohlen Kolbenstange 110 eingeschlossen und umgibt den Überdruckfederstift 132. Das untere Ende der Überdruckfeder 116 wird durch einen Federrückhalter 133 festgehalten, der mit dem Schaft 144 des Überdruckfederstiftes 132 verbunden ist. Der Federrückhalter 133 kann mit dem Überdruckfederstift 132 verschraubt sein, um eine Einstellung der Überdruckfederlänge und damit einen Überdruckwert einzustellen.
Das obere Ende des Pumpengehäuses 121 ist durch einen Membranhalter 169 verschlossen. Zwischen dem Membranhalter 169 und dem oberen Ende der Stange 168 befinden sich ein Überdruckkolben 115, eine Membranringscheibe 170 und eine Überdruckmembran 171. Der Überdruckkolben 115 ist auf den Kopf 143 des Überdruckfederstiftes 132 aufgepresst. Der Überdruckkolben 115 hat eine Mehrzahl von Durchtrittslöchern in seinem oberen Abschnitt, durch die Luft strömen kann. Durch ein Loch in dem Überdruckkolben 115 ist ein Ansaugventil 117 für den Eintritt von Frischluft gesteckt, das zwischen dem Überdruckkolben 115 und dem Kopf 143 des Überdruckfederstiftes 132 angeordnet ist. Ein Beispiel eines Ventils, das für das Ansaugventil 117 verwendet werden kann, ist ein Tellerventil.
Die Überdruckmembran 171 ist zwischen dem oberen Ende der Stange 168 und dem Überdruckkolben 115 und dem Kopf 143 des Überdruckfederstiftes 132 angeordnet und dichtet diese Komponenten zusammen ab. Die Membranringschreibe 170 ist oberhalb des äußeren Umfanges der Überdruckmembran 171 angeordnet, wobei die beiden Komponenten sandwichartig zwischen einer Schulter in dem Pumpengehäuse 121 und dem Membranhalter 169 vorgesehen sind.
Der Membranhalter 169 hat eine ringförmige Aussparung 145 und eine Mehrzahl von Durchtrittslöchern 175, die seine Oberfläche durchdringen. Ein Filter 118 umgibt den Membranhalter 169 und liegt innerhalb der ringförmigen Aussparung 145. Eine Mehrzahl von horizontalen Kanälen 146 erstreckt sich von der Aussparung 145 durch das offene Zentrum des Membranhalters 169. Die Durchtrittslöcher 175, der Filter 118 und die Kanäle 146 ermöglichen eine Fluidverbindung zwischen der Umgebung (Atmosphärenluft) und dem Innenraum des Membranhalters 169.
Ebenso wie die Pumpe 25 der ersten Ausführungsform kann die Pumpe 125 an einem Rad oder einer Radfelge 29 (auf 2) durch Einschrauben des Pumpengehäuses 121 in einen nicht dargestellten Adapter befestigt werden, der an dem Rad 29 angelötet ist oder einen integralen Bestandteil des Rades 29 bildet. Ein O-Ring dichtet die Schraubverbindung ab. Die Befestigung der Pumpe 125 ist nicht auf die vorstehend beschriebene Art beschränkt. Vielmehr kann jede geeignete Methode der Befestigung verwendet werden.
In 12 ist der Ansaughub dargestellt, der innerhalb der Zone 2 (2) erfolgt. Der Luftstromweg während des Ansaugens der Pumpe 125 ist dargestellt. Wenn im Betrieb sich der Reifen 26 (2) in die Zone 2 dreht, berührt der Fuß 107 die Innenoberfläche des Reifens 26 gegenüber der Kontaktfläche 4 (2) und hebt den Zylinder 104 über das Knickelement 109 aufwärts in Richtung auf das Pumpengehäuse 121. Wenn sich das geschlossene Ende des Zylinders 104 von dem Kolben 105 fortbewegt, wachst die Fläche in der Kompressionskammer 111 und erzeugt einen Unterdruckbereich. Dadurch wird aus dem Puffervolumen 112 durch das Ansaugventil 117 Luft in die Kompressionskammer 111 gezogen. Während des Ansaugens wird Luft durch die Durchtrittslöcher 175 in den oberen Bereich des Membranhalters 169, den Filter 118, die Kanäle 146 und die Löcher in dem oberen Ende des Überdruckkolbens 115 gezogen. Das Ansaugventil 117 wird abwärts gezogen, so dass Luft durch die Löcher in dem oberen Ende des Überdruckkolbens 115, durch das hohle Zentrum des Überdruckfederstiftes 132, die Löcher 174 und in das Puffervolumen 112 strömen kann.
Während des Ansaugens zieht der Unterdruck in der Kompressionskammer 111 Luft aus dem Puffervolumen 112 an. Die Luft wird durch das offene Zentrum des Kolbens 105 und durch die Kanäle 134 gezogen. Das Ansaugen der Luft zieht das freie Ende des Basisventils 106 von seiner Sitzposition, wodurch die Enden der Kanäle 134 freigegeben werden und Luft in die Kompressionskammer 111 gezogen werden kann.
In den 13 und 13A sind der Kompressionshub, der beim Durchlaufen der Zone 3 erfolgt (2) sowie der Luftstromweg während der Kompression der Pumpe 125 dargestellt. Wenn die Pumpe 125 in die Zone 3 eintritt, ist der Fuß 107 nicht länger in Kontakt mit der Kontaktfläche 4 (2) und kann sich wieder in die voll ausgefahrene Position bewegen. Die Druckluft innerhalb des Reifens 26 (2) wirkt auf den Zylinder 104 ein und zwingt diesen, entlang der Stange 110 in seine voll ausgefahrene Stellung zu gleiten. Während des Kompressionshubes verkleinert sich die Fläche innerhalb der Kompressionskammer 111, wodurch ein höherer Luftdruck innerhalb der Kompressionskammer 111 erzeugt wird. Die Druckluft innerhalb der Kompressionskammer 111 entweicht durch den schmalen Spalt, der zwischen dem Zylinder 104 und dem Basisventil 106 sowie dem Kolben 105 besteht. Die Kolbendichtung 119 ist ein Einwegventil und biegt sich von dem Zylinder 104 weg, so dass Luft an ihr vorbeiströmen kann. Die Luft strömt schnell durch den schmalen Spalt zwischen dem Zylinder 104 und in den offenen Zylinder 104, der in Fluidverbindung mit dem Knickelement 109 steht. Aus dem Knickelement 109 strömt die Druckluft durch eine Vielzahl von Löchern 173 (10) in das Volumen des Reifens 26. Während des Kompressionshubes sind das Ansaugventil 117 und das Basisventil 106 geschlossen.
Ebenso wie bei der Pumpe 25 der ersten Ausführungsform rührt die Kraft, die auf den Zylinder 104 zum Zusammenpressen der Luft einwirkt, von einer Kombination aus der Druckluft innerhalb des Reifens 26, dem Trägheitsmoment des Zylinders 104 und der Zentrifugalkraft aufgrund der Drehung des Reifens 126 her, wobei die von der Druckluft herrührende Kraft als die Hauptkraft wirkt. Die Kraft der Druckluft reicht aus, um den Kompressionshub zu bewirken.
14 zeigt den Luftstrom in der Pumpe 125, wenn der Überdruckgrenzwert erreicht ist. Die Überdruckventilanordnung umfasst den Überdruckkolben 115, die Überdruckfeder 116, den Überdruckfederstift 132, den Federhalter 133, die Überdruckmembran 171 und die Membranringscheibe 170. Der eingestellte Grenzdruck der Überdruckventilanordnung kann dadurch vorgegeben werden, dass die Position des Federhalters 133 auf dem Überdruckfederstift 132 eingestellt wird, wie dies oben beschrieben wurde.
Wenn der Luftdruck in dem Reifen 26 (2) einen Wert oberhalb des an der Überdruckventilanordnung eingestellten Druckes hat, wirkt der Luftdruck innerhalb des Reifens 26 auf die Überdruckmembran 171. Die Druckluft drückt gegen die Überdruckmembran 171, die ihrerseits wieder auf den Überdruckkolben 115 wirkt. Wenn sich die Überdruckmembran 171 verbiegt, werden der Überdruckkolben 115 und der befestigte Kopf 143 des Überdruckfederstift 132 (und damit auch der Überdruckfederstift 132 selbst) aufwärts bewegt. Dies öffnet einen Weg für den Luftstrom zwischen der Überdruckmembran 171 und dem oberen Ende der Stange 168. Die Luft strömt dann durch die Vielzahl von Löchern 174 in dem Überdruckfederstift 132 und in das Puffervolumen 112. Der restliche Luftweg in und aus dem Zylinder 104 folgt dem für den Ansaughub und den Kompressionshub oben beschriebenen Weg.
Es mag wünschenswert sein, die Pumpe 125 bei höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten zu deaktivieren. 15 zeigt die Pumpe 125, die eine Hochgeschwindigkeitssperre des Ratschentyps einschließt. Dies ist ein Beispiel eines Mechanismus, welcher die Pumpe während hoher Geschwindigkeiten in ihrer inaktiven Stellung sperrt. Die Ratschengeschwindigkeitssperre 156 umfasst ein Gegengewicht 157, eine Rückstellfeder 158 und einen Sperrzahn 159. Das Gegengewicht 157 ist an dem Pumpengehäuse 121 mittels der Rückstellfeder 158 angeordnet. Der Zylinder 104 hat Zähne 160, die an der Zylinderumfangsfläche des Zylinders 104 angeordnet sind. Bei hohen Geschwindigkeiten wird das Gegengewicht 157 aufgrund der Zentrifugalkraft ausgelenkt, so dass es die Federkraft der Rückstellfeder 158 überwindet. Dadurch wird das Gegengewicht 157 so verschwenkt, dass der Sperrzahn 159 mit den am Zylinder angeordneten Zähnen 160 in Eingriff tritt. Wenn die Geschwindigkeit sinkt, schwenkt das Gegengewicht 157 wieder in seine ursprüngliche Position zurück, wodurch der Sperrzahn 159 und die am Zylinder vorgesehenen Zähne 160 außer Eingriff kommen und damit die Pumpe 125 entsperren.
In 16 ist die Pumpe 125 mit einer Geschwindigkeitssperre des Reibungstyps dargestellt. Dies ist ein weiteres Beispiel eines Mechanismus, welcher die Pumpe 125 während hoher Geschwindigkeiten in einer inaktiven Position sperrt. Die Reibungsgeschwindigkeitssperre 162 umfasst ein Rückschlagventil 163 und eine Feder 164. Das Rückschlagventil 163 wird durch ein mittleres Loch in dem Verankerungselement 172 und aufwärts durch das Zentrum des Kolbens 105 gesteckt. Die Feder 164 wird zwischen dem Kopf des Rückschlagventils 163 und dem Kolben 105 eingespannt. Die Seitenwände des Rückschlagventils 163 drücken aufwärts gegen abgewinkelte Platten des Verankerungselementes 172 und halten diese von der Innenwand des Zylinders 104 fern. Bei hohen Geschwindigkeiten überwindet das Rückschlagventil 163 aufgrund der Zentrifugalkraft die Federkraft der Feder 164 und entfernt sich von dem Kolben 105. Dies wiederum gibt die abgewinkelten Platten des Veranke rungselementes 172 frei, so dass sie sich abwärts in Kontakt mit der Wand des Zylinders 104 bewegen können, wodurch eine Reibungssperre erzeugt wird. Wenn die Geschwindigkeit abnimmt, bewegt sich das Rückschlagventil 163 wieder aufwärts in seine ursprüngliche Position, in der die abgewinkelten Wände des Verankerungselementes 172 von der Wand des Zylinders 104 abheben.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können Abänderungen oder Hinzufügungen vorgenommen werden. Im folgenden werden hierfür Beispiele gegeben.
In dem Raum des Filters 18 können lose Kugeln angeordnet sein, um Ablagerungen von Matsch, Schlamm oder anderen Verunreinigungen in dem Ansaugbereich aufzubrechen. Dies hält den Filter wartungsfrei. Die Drehbewegung des Reifens sorgt dafür, dass die Kugeln bei niedrigen Umdrehungen des Rades gegen die Teile des Filterkuchens geschleudert werden.
Die Überdruckanordnung kann einfach durch eine Anordnung mit einer Kugel, einem Sitz und einer Feder ersetzt werden, um die Teilezahl zu reduzieren und die Konstruktion zu vereinfachen.
Eine optionale Form des Stutzes bei starker Verformung des Reifens ist in 17 dargestellt. Die Pumpe 25 ist an dem Radrand schwenkbar gelagert und schwingt mit einer vorbestimmten axialen Kraft nahe der Mitte der Pumpe 25. Dies ermöglicht es, die Pumpe 25 vollständig innerhalb des Reifens einzuschließen.
Eine andere Möglichkeit der schwenkbaren Lagerung der Pumpe 25 sieht vor, den Schwerpunkt zu verlagern und der Schwenkbewegung durch eine Torsionsfeder 27 entgegenzuwirken. Dies bewirkt, dass der Fuß 28 in 18 über einen Bogen schwingt, dessen Größe mit der Drehzahl des Rades variiert. Dies vergrößert den Kontaktbereich an dem Reifen 26. Dies kann den Verschleiß an der Auftreffstelle in dem Reifen an einem bestimmten Fleck verringern.
19 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit ähnlicher Funktion wie bei der bevorzugten Ausführungsform mit dem wesentlichen Unterschied, dass bei dieser Ausführungsform die Reifenseitenwand 42 verwendet wird, um den Pumpenhub der Pumpe 25 zu bewirken.
Während das Ausführungsbeispiel für die Verwendung einer Reifen/Radkombination beschrieben wurde, kann sie aber auch an jeder Vorrichtung eingesetzt werden, die bewegt ist und bei der eine Pumpe benötigt wird, einschließlich von Luftfederanordnungen, Luftfedersystemen oder verschiedenen Anwendungen von Gas- oder Flüssigkeitspumpen.
Die Erfindung wurde in Verbindung mit bestimmten Ausführungsbeispielen beschrieben, wobei die Erfindung aber nicht auf diese beschränkt ist. Vielmehr sind Variationen und Modifikationen innerhalb des Schutzumfangs der vorstehenden Beschreibung und der Zeichnungen möglich, ohne dadurch den wesentlichen Erfindungsgedanken zu verlassen, der durch die folgenden Ansprüche definiert wird.
Zusammenfassung
Eine Luftpumpe, die an einem Rad angeordnet ist, pumpt Umgebungsluft in eine Reifenkammer, um den Reifen bei der Drehung des Rades automatisch aufzupumpen. Die Luftpumpe umfasst ganz allgemein einen Zylinder und einen Kolben, die sich relativ zueinander hin- und herbewegen, um einen Ansaughub und einen Kompressionshub auszuführen. Beim Ansaughub wird Umgebungsluft in eine Kammer variablen Volumens gesaugt. Die Druckluft innerhalb des Reifens wirkt auf den Zylinder, um den Kompressionshub auszuführen, der Umgebungsluft aus der Kammer variablen Volumens in die Reifenkammer presst, um so den Reifen aufzupumpen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 5975174 [0051]

Claims

Reifenanordnung umfassend: ein Rad (29), das oberhalb einer Kontaktfläche (4) um eine Drehachse drehbar ist, einen auf dem Rad (29) montierten Reifen (26), der beim Kontakt mit der Kontaktfläche (4) verformt wird, wobei der Reifen (26) mindestens teilweise eine Reifenkammer begrenzt zum Halten von Luft mit einem Druck, der über dem Druck der Umgebungsluft liegt, und eine von dem Rad (29) gehaltene Luftpumpe (25) mit ersten und zweiten hin und her bewegbaren Elementen (21, 5), die für eine Hin- und Herbewegung relativ zueinander gekoppelt sind, wobei die Hin- und Herbewegung zwischen einem Ansaughub, bei dem das erste und das zweite Element zusammengeführt werden, und einem Kompressionshub erfolgt, bei dem das erste und das zweite Element sich voneinander entfernen, einer Kammer (11) variablen Volumens, die von dem ersten und dem zweiten Element begrenzt wird und wahlweise mit der Umgebungsluft und der Reifenkammer in Fluidverbindung bringbar ist und die so ausgebildet ist, dass ihr Volumen während des Ansaughubes zunimmt, um Umgebungsluft in die variable Kammer (11) zu saugen, und während des Kompressionshubes abnimmt, um die in der variablen Kammer (11) enthaltene Umgebungsluft in die Reifenkammer zu pressen, und einem Luftdruckspannelement, das an dem ersten oder dem zweiten Element (5, 21) gehalten und ausgebildet ist, um infolge der Druckluft in der Reifenkammer den Kompressionshub auszuführen, wobei bei der Drehung des Rades (29) eines der beiden Elemente (5, 21) mit dem verformten Abschnitt des Reifens (26) in Kontakt tritt, um den Ansaughub auszuführen und Umgebungsluft in die variable Kammer (11) zu saugen, und bei einer weiteren Drehung des Rades dieses Element von dem verformten Abschnitt des Reifens freikommt und die Druckluft das Luftdruckspannelement veranlasst, den Kompressionshub auszuführen und Umgebungsluft aus der variablen Kammer (11) in die Reifenkammer zu pressen, um den Reifen aufzupumpen.
Reifenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eines der relativ zueinander hin und her beweglichen Elemente ein Gehäuse (21) ist und das andere Element ein Kolben (5) ist.
Reifenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (5) fest an dem Rad montiert ist und das Gehäuse (21) das Luftdruckspannelement trägt.
Reifenanordnung nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (21) ein zusammendrückbares Element (9) umfasst, das so ausgebildet ist, dass es bei einer vorgegebenen Verformung des Reifens kollabiert.
Reifenanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (5) verschiebbar in dem Gehäuse aufgenommen ist, um die Kammer (11) variablen Volumens zwischen einem Abschnitt des Kolbens (5) und dem Gehäuse (21) zu begrenzen.
Reifenanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (5) einen Kopf und eine Stange (10) umfasst, wobei der Kopf in abdichtendem Kontakt mit dem Gehäuse (21) steht und das Gehäuse eine Dichtung (23) hat, die an der Stange (10) anliegt, um die Kammer (11) variablen Volumens zwischen dem Kopf und der Gehäusedichtung (23) zu begrenzen.
Reifenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Überdruckventilanordnung, die eine Fluidverbindung zwischen der variablen Kammer (11) und der Reifenkammer bildet und so ausgebildet ist, dass sie öffnet, wenn die Druckluft in dem Reifen einen vorgegebenen Druckwert erreicht, um zu verhindern, dass weiter Luft in den Reifen gepumpt wird, wenn die Druckluft den vorgegebenen Druckwert erreicht hat.
Reifenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch ein Rückschlagventil, das eine Fluidverbindung zwischen der variablen Kammer (11) und der Reifenkammer schafft, um einen Luftstrom von der variablen Kammer (11) in die Reifenkammer zu ermöglichen, gleichzeitig aber einen Luftstrom aus der Reifenkammer in die variable Kammer (11) zu verhindern.
Reifenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine Sperrvorrichtung, die mit dem ersten und dem zweiten Element betriebsmäßig koppelbar ist, um deren Relativbewegung zu verhindern.
Reifenanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrvorrichtung eine Zentrifugal-Sperrvorrichtung ist, die auf die von dem rotierenden Rad erzeugte Zentrifugalkraft anspricht und die oben genannte rela tive Hin- und Herbewegung der beiden Elemente bei einer bestimmten Drehzahl des Rades verhindert.
Reifenanordnung umfassend: ein Rad, das oberhalb einer Kontaktfläche um eine Drehachse drehbar ist, einen auf dem Rad montierten Reifen, der beim Kontakt mit der Kontaktfläche verformt wird, wobei der Reifen mindestens teilweise eine Reifenkammer begrenzt zum Halten von Luft mit einem Druck, der über dem Druck der Umgebungsluft liegt, und eine von dem Rad gehaltene Luftpumpe mit einer Luftkammer, die wahlweise mit der Umgebungsluft und der Reifenkammer in Fluidverbindung steht, ersten und zweiten hin und her bewegbaren Elementen, die sich zumindest teilweise in die Reifenkammer erstrecken und für eine relative Hin- und Herbewegung miteinander gekoppelt sind, wobei die Hin- und Herbewegung zwischen einem Ansaughub, bei dem Luft in die Luftkammer eingesaugt wird, und einem Kompressionshub erfolgt, bei dem Luft aus der Luftkammer in die Reifenkammer gepresst wird, und wobei der Ansaughub oder der Kompressionshub durch die Verformung des Reifens ausgeübt wird, welche auf das erste oder das zweite hin und her bewegbare Element einwirkt, und wobei mindestens eines der hin und her bewegbaren Elemente ein zusammendrückbares Element umfasst, das so ausgebildet ist, dass es eine Konfiguration zwischen einem Normalzustand und einem bei einer vorgegebenen Verformung des Reifens auftretenden kollabierten Zustand annehmen kann, um eine Beschädigung des ersten und es zweiten hin und her bewegbaren Elements zu vermeiden.
Reifenanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das zusammendrückbare Element zum Einknicken ausgebildet ist, um so das Zusammendrücken und den Übergang zwischen dem Normalzustand und dem zusammengedrückten Zustand zu bewirken.
Reifenanordnung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das zusammendrückbare Element elastisch ist und aus dem zusammengedrückten Zustand nach der Beseitigung der vorgegebenen Verformung des Reifens in den Normalzustand zurückkehrt.
Reifenanordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das erste der hin und her beweglichen Elemente fest an dem Rad angeordnet und das zweite der hin und her beweglichen Elemente relativ zu dem ersten Element hin und her beweglich ist.
Reifenanordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite der hin und her beweglichen Elemente das zusammendrückbare Element mit umfasst.
Reifenanordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite hin und her bewegliche Element aus elastischem Material hergestellt ist, das ein Arbeiten zwischen dem normalen und dem kollabierten Zustand ermöglicht, um das zusammendrückbare Element zu bilden.
Reifenanordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Element als Gehäuse und das erste Element als Kolben ausgebildet ist.
Pumpe für eine Reifenanordnung, welche ein Rad, das oberhalb einer Kontaktfläche um eine Drehachse drehbar ist, sowie einen an dem Rad montierten Reifen umfasst, der bei Kontakt mit der Kontaktfläche verformbar ist und mindestens teilweise eine Reifenkammer begrenzt, um Luft zu halten, die auf einem gegenüber der Umgebungsluft höheren Druck steht, wobei die Pumpe umfasst: erste und zweite hin und her bewegliche Elemente, die für eine Hin- und Herbewegung relativ zueinander gekoppelt sind zwischen einem Ansaughub, bei dem das erste und das zweite Element zusammengeführt werden, und einem Kompressionshub, bei dem das erste und das zweite Element sich voneinander entfernen, eine Kammer variablen Volumens, die von dem ersten und dem zweiten Element begrenzt wird und wahlweise mit der Umgebungsluft und der Reifenkammer in Fluidverbindung koppelbar ist und die so ausgebildet ist, dass ihr Volumen während des Ansaughubes zunimmt, um Umgebungsluft in die variable Kammer zu saugen und während des Kompressionshubes abnimmt, um die in der variablen Kammer enthaltene Umgebungsluft in die Reifenkammer zu pressen, und ein Luftdruckspannelement, das an dem ersten oder dem zweiten Element gehalten und so ausgebildet ist, dass es auf die Druckluft in der Reifenkammer anspricht, um den Kompressionshub auszuführen, wobei bei der Drehung des Rades eines der beiden Elemente mit dem verformten Abschnitt des Reifens in Kontakt tritt, um den Ansaughub auszuführen und Umgebungsluft in die variable Kammer zu saugen, und bei einer weiteren Drehung des Rades dieses Element von dem verformten Abschnitt des Reifens freikommt und die Druckluft das Druckluftspannelement beaufschlagt, um den Kompressionshub auszuführen und Umgebungsluft aus der variablen Kammer in die Reifenkammer zu pressen, um den Reifen aufzupumpen.
Pumpe nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das erste hin und her bewegliche Element zur Befestigung an dem Rad ausgebildet ist und dass das Luftdruckspannelement von dem zweiten hin und her beweglichen Element getragen wird.
Pumpe nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite hin und her bewegliche Element ein zusammendrückbares Element umfasst, das so ausgebildet ist, dass es bei einer vorgegebenen Verformung des Reifens kollabiert.