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Die Erfindung betrifft ein Luftreifenrad, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Die gesteuerte oder automatische Regelung des Luftdrucks im Reifen von Fahrzeugen ist seit Langem bekannt.
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Beispielsweise können Fahrer von Lastwagen für das Unterfahren von höhenbegrenzten Brücken den Luftdruck der Reifen des Lastwagens kurzfristig absenken, um so ein Absenken der Maximalhöhe des Lastwagens beispielsweise um 10 oder gar 20 cm und so ein Unterfahren der Brücke zu ermöglichen. Gerade bei Zwillingsbereifung ist das manuelle Absenken und dann erneute Aufpumpen der Reifen jedoch ausgesprochen mühselig und zeitraubend.
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Um das Aufpumpen der Reifen zu beschleunigen, sind motorisch betriebene Luftpumpen bekannt, die an sich üblicherweise an das Ventil des Reifens angeschlossen werden.
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Ferner ist es auch seit mehr als 50 Jahren bekannt, den Reifen über ein Zentralventil zu befüllen, das achsensymmetrisch angeordnet ist und damit eine automatische Luftdruckregelung im Reifen ermöglicht. Eine beispielhafte Patentveröffentlichung in diesem Zusammenhang ist die
DE 921 130 B .
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In der Folge sind zahlreiche Modifikationen vorgeschlagen worden, um die Reifenluftdruckregelung für Fahrzeuge zu verbessern. So sind hier zwei Lösungen aus den frühen 60er Jahren genannt, nämlich die
DE 1 084 598 B und die
DE 1 108 100 B .
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Bei diesen Lösungen wird typischerweise die Luftzuführung zentral über die Achse oder Welle des Rades vorgenommen, und von der Nabe des Rades führt dann ein Verbindungsschlauch oder eine Verbindungsleitung zum Reifen.
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Diese Leitung kann entweder an der Außenseite – vergleiche die
DE 1 084 598 B – oder an der Innenseite – vergleiche die
DE 1 108 100 B – des Rades vorgesehen sein. Im ersten Fall ist sie Beschädigungen ausgesetzt, gerade wenn mit den Rädern ein unwirtliches Gelände durchfahren wird, und im zweiten Fall ist die Luftzuführung schlecht zugänglich, was die Wartung erschwert.
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Es sind zahlreiche weitere Lösungen für die Druckregelung in Reifen von Fahrzeugen vorgeschlagen worden. Ein besonderes Augenmerk wurde auch auf die Luftdruckregelung bei Traktoren gelegt. Für die bodenschonende Bearbeitung in einem Traktor sollte der Innendruck 0,5 bis 0,9 bar betragen, während der Traktor bei Straßenbetrieb einen Luftdruck von deutlich mehr als einem bar haben sollte. Die
DE 3 004 875 zeigt die Verwendung eines nicht-kompressiblen Fluids, nämlich Wasser, im Reifen von Traktoren.
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Um die Umlauf-Luftdurchführung durch die Achse oder Welle des Rades zu vermeiden, ist es aus der
GB 2 258 195 A bekannt geworden, die Pumpe zentral an der Nabe des Rades zu realisieren. Die Luftzuführung zum Reifen erfolgt dann über eine Leitung, die an der Fahrzeuginnenseite der Felge nach außen zum Reifen hin verläuft. Auch in diesem sind die Leitungen Beschädigungen ausgesetzt, ebenso wie die Pumpe selbst und insbesondere auch die dort vorhandene Steuerelektronik.
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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein leicht bedienbares, geschütztes und robustes Luftreifenrad gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 zu schaffen, das besonders für die Luftdruckabsenkung für die Bodenbearbeitung bei Traktoren geeignet ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, eine Druckänderungsvorrichtung zu realisieren, die leitungsfrei Luft von einer ersten zu einer zweiten Kammer des Reifens leitet. Es entstehen keine Luftverluste, die zugeführte Luft bleibt sauber, auch ohne dass Filter eingesetzt werden, und die Druckänderungsvorrichtung lässt sich geschützt montieren.
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Erfindungsgemäß ist insofern ein geschlossenes System vorgesehen, das trotz der Verwendung einer Druckänderungsvorrichtung wie einer Pumpe im Reifen des Rades oder an der Felge des Rades montiert und aufgenommen ist. In einer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, die Pumpe und das Ventil innerhalb des Reifens, also auf der radial auswärtigen Seite der Felge anzuordnen und den Akkumulator radial einwärts hiervon, also außen an der Felge. Bei dieser Ausführungsform muss die Felge lediglich durch elektrische Leitungen durchtreten sein.
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In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, auch die Pumpe und das Ventil der Druckänderungsvorrichtung radial einwärts des Reifens, jedoch knapp innerhalb dieses, also dort an der Felge dem Reifen gegenüberliegend, anzubringen. Bei dieser Ausführungsform erstrecken sich Schlauch- oder Rohrleitungen zwischen Pumpe und Ventil einerseits und den beiden Kammern andererseits durch die Felge hindurch, wobei es sich versteht, dass für eine ausreichende Abdichtung Sorge getragen wird. Es versteht sich, dass bei dieser Lösung ein leichterer Austausch etwaiger schadhafter Teile möglich ist.
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Sowohl die Druckerfassung als auch die Steuerung der Pumpe kann bevorzugt berührungslos erfolgen, beispielsweise über Transponder.
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Erfindungsgemäß besonders bevorzugt ist es, wenn die erste Kammer in einem Schlauch vorgesehen ist, dessen Durchmesser etwa einem Fünftel der Reifenbreite entspricht. Vier oder fünf Wendeln lassen sich die Felge unmittelbar umgebend zwischen den Felgenwülsten einbringen. Die Montage des Reifens ist durch eine derart realisierte Kammer – im Gegensatz zum Stand der Technik – keineswegs beeinträchtigt, denn durch den geringen Durchmesser des wendelförmigen Innenschlauchs lässt sich dieser ohne Weiteres auch nachträglich zwischen Felgenhorn und Reifen einschieben. Durch Luftdruckbeaufschlagung nimmt die zweite Kammer dann gleichsam automatisch die erwünschte Form an.
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Erfindungsgemäß besonders bevorzugt ist es, wenn die genaue Ausrichtung der Schlauchwendel über Klammern fixiert wird, die gleichmäßig im Reifen verteilt sind und die Schlauchwendel übergreifen. Die Klammern können beispielsweise aus etwas festerem Elastomer oder dergleichen bestehen. Sie beeinträchtigen auch nicht die Notlaufeigenschaften des Reifens, die durch die zweite Kammer mit den flach nebeneinanderliegenden Wendelgängen des Innenschlauchs gegeben ist.
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Es versteht sich, dass die Klammern auch so ausgebildet sein können, dass sie die Aufnahme des Schlauchs von der Felge beabstandet in dem Reifen ermöglichen. Diese Lösung ist für die Montage des Reifens auf der Felge ausgesprochen günstig. Die Klammern sind an der Felge befestigt, bevorzugt über elastische Halterungen, die auch für die Bereitstellung der Notlaufeigenschaften komprimierbar sind.
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Erfindungsgemäß besonders günstig ist es, dass zur Absenkung des Luftdrucks im Reifen, beziehungsweise genauer gesagt in der ersten Kammer des Reifens, die Pumpe als Druckänderungsvorrichtung kurz eingeschaltet wird. Sie pumpt Luft von der ersten Kammer in die zweite Kammer. Die zweite Kammer ist im Wesentlichen druckfest, so dass sie durch Druckerhöhung innen ihr Volumen nicht ändert. Der Druck in der ersten Kammer sinkt dadurch in dem gewünschten Maße ab.
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Für das erneute Absenken des Drucks in der zweiten Kammer und damit für das Erhöhen des Drucks in der ersten Kammer ist es lediglich erforderlich, die Druckluft aus der zweiten Kammer in die erste Kammer entweichen zu lassen. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass ein Ventil geöffnet wird. Es versteht sich, dass die Druckänderung zwischen den beiden Kammern in beliebiger anderer geeigneter Weise vorgenommen werden kann, beispielsweise durch eine mechanische Kompressionsvorrichtung, die die zweite Kammer komprimiert und damit ihr Volumen reduziert, so dass der Druck in der ersten Kammer absinkt.
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Erfindungsgemäß besonders günstig ist es, dass durch die Realisierung eines geschlossenen Systems nicht nur keine Verunreinigungen zu befürchten sind. Innenliegende und außenliegende Leitungen entfallen vollständig, so dass Beschädigungen und Abdichtungsprobleme ebenfalls komplett entfallen.
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Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigen:
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1 eine schematische perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Luftreifenrads in einer Ausführungsform, das teilweise aufgebrochen dargestellt ist;
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2 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Luftreifenrads, im Querschnitt betrachtet, in der Ausführungsform gemäß 1;
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3 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Luftreifenrads als Blockschaltbild.
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Die in 1 dargestellte Ausführungsform des Luftreifenrads 10 weist einen Reifen 12 auf, der in an sich bekannter Weise auf einer Felge 14 montiert ist. Der Reifen 12 weist zwei umlaufende Kammern auf, nämlich eine äußere erste Kammer 16 und eine innere zweite Kammer 18. Die zweite Kammer 18 ist durch eine Wand 20 von der ersten Kammer 16 getrennt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die zweite Kammer 18 nach der Art eines gewendelt eingelegten Schlauchs 22 ausgebildet, so dass die Wand 20 schlauchförmig ist. Sie besteht im dargeführten Ausführungsbeispiel beispielsweise aus einem Stück Feuerwehrschlauch, das viermal um die Felge 14 gewickelt ist.
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Feuerwehrschläuche sind relativ druckfest und stabil, so dass sie bei Druckerhöhung im Inneren der Kammer 18 praktisch keine Volumenänderung erfahren.
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Erfindungsgemäß ist eine Druckerhöhungsvorrichtung 24 vorgesehen, die an die erste Kammer 16 und auch an die zweite Kammer 18 angeschlossen ist. Die Druckerhöhungsvorrichtung weist eine Pumpe 26 auf, und ein Ventil 28. Auch wenn die Darstellung gemäß 1 den Eindruck erweckt, die Druckerhöhungsvorrichtung 24 sei an der Felge, außerhalb des Reifens befestigt, versteht es sich, dass sie tatsächlich innerhalb des Reifens angeordnet ist, an einer Stelle, an der der Schlauch 22 endet. Dort ist sie an den Schlauch 22 angeschlossen, während das andere Ende des Schlauchs 22 kurzerhand verschlossen ist. Die Druckerhöhungsvorrichtung 24 ist ferner in Strömungsverbindung mit der Kammer 16. Die Druckseite der Pumpe 26 ist mit dem Schlauchanschluss verbunden, und beim Einschalten der Elektropumpe 26 erhöht sich der Druck im Inneren der zweiten Kammer 18, also in dem Schlauch 22, während er in der ersten Kammer 16 absinkt.
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Die Druckabsenkung kann in beliebiger geeigneter Weise erfolgen, beispielsweise auf einen Druck von 0,7 bar, um dem betreffenden Fahrzeug die gewünschten Fahreigenschaften zu verleihen, beispielsweise bei Ausbildung des Fahrzeugs als Traktor eine Schonung des überfahrenen Ackerbodens.
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Um den Druck in der ersten Kammer 16 wieder zu erhöhen und den Druck in der zweiten Kammer 18 abzusenken, wird das Ventil 28 geöffnet, das die Pumpe 26 im Grunde überbrückt. Hierdurch erfolgt in an sich bekannter Weise ein Druckausgleich, und beide Kammern 16 und 18 nehmen einen mittleren Innendruck an.
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Die Pumpe 26 ist bevorzugt akkubetrieben. Hierzu ist ein Akkumulator 30 ebenfalls im Reifen angeordnet, und zwar an einer Stelle, die der Pumpe 26 gegenüberliegt. Bevorzugt ist die Steuerelektronik, die hier nicht dargestellt ist, ebenfalls im Bereich der Pumpe 26 angeordnet, so dass nahezu ein Gewichtsausgleich zwischen der Druckerhöhungsvorrichtung 24 und dem Akkumulator 30 entsteht, der die Erzeugung einer Unwucht – gerade bei langsam fahrenden Traktoren – sicher verhindert.
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Bevorzugt ist der Akkumulator an einer Stelle angeordnet, an der das dem Pumpenende gegenüberliegende Ende des Schlauchs 22 endet.
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Bevorzugt weist die Steuervorrichtung für die Pumpe 26 einen Transponder auf, der in galvanischer Trennung und berührungslos eine Steuerung der Pumpe von außen ermöglicht. Dies kann in an sich bekannter Weise beispielsweise durch die anderweitig bekannte RFID-Technik realisiert werden.
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Die Steuerung kann entweder von der Fahrerkabine des Traktors aus erfolgen, oder beispielsweise, indem der Fahrer des Traktors an dem betreffenden Reifen vorbeigeht.
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Der Schlauch 22 erstreckt sich nahe der Felge 14. Er ist an ihr über Klammern 32 gehalten, wobei die Klammern die Schlauchwände 22 übergreifen und jeden Wendelgang einzeln auf der Felge festklemmen. Die Klammern 32 sind bevorzugt aus Elastomer und insofern elastisch, jedoch mit der Felge sicher verankert.
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Im Betrieb ist das Ventil 28 regelmäßig geschlossen. Wenn nun der Reifen 12 – beispielsweise durch das Überfahren eines Nagels – undicht wird, sinkt der Luftdruck in der ersten Kammer 16 ab, meist recht langsam. Der Innendruck in der Kammer 18 bleibt hingegen bestehen, beispielsweise auf einem Druck von 2,1 bar.
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Der Reifen 12 wird durch diese Undichtigkeit in Verbindung mit dem Gewicht des Traktors immer stärker komprimiert, so dass er eine erhebliche Walkarbeit leisten muss. Jedoch ist die innere Kammer 18 unzerstört und hält den Druck aufrecht. Insofern verfügt das erfindungsgemäße Luftreifenrad über ausgesprochen gute Notlaufeigenschaften, die auch nicht durch die Realisierung der Kammern 32 beeinträchtigt werden.
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Die Montage des Reifens 12 auf der Felge 14 erfolgt in an sich bekannter Weise zunächst drucklos. Nach Aufbringen des Reifens 12 auf der Felge wird der Reifenwulst 34 (2) von dem Felgenhorn 36 der Felge nach innen weggedrückt, bis er oberhalb des Tiefbetts 38 der Felge steht. In den so entstehenden Schlitz lässt sich nun der Schlauch 22, der unbefüllt ist, ohne Weiteres einführen. Durch Drehen des Rads 12 wird er in die gewünschte Wendelform gebracht. Anschließend hieran werden die Druckerhöhungsvorrichtung 24 und der Akkumulator 30 an den gewünschten Stellen eingebracht, und der Schlauch 22 wird unter Druck gesetzt, so dass er seine Lage vergleichmäßigt und das Bett der Felge 14 in seiner Breite ausfüllt.
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In der Ausführungsform gemäß 2 ist der äußerste Wendelgang 40 des Schlauchs 22 an dem Reifenwulst 34 abgestützt. Es versteht sich jedoch, dass bei Bedarf auch eine Abstützung an der Felge 14 unmittelbar erfolgen kann.
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Wie ersichtlich ist, ist das Volumen der ersten Kammer 16 gegenüber dem der zweiten Kammer 18 deutlich unterschiedlich. Im dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt das Volumenverhältnis 4:1, wobei jedoch bevorzugt ein Volumenverhältnis von 2:1 gewählt ist.
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3 zeigt ein Diaframm zur Darstellung der Drücke und Volumina der ersten Kammer (Kammer I) und der zweiten Kammer (Kammer II). Volumina sind im Beispiel 450 I und 250 I. Um den Druck in Kammer I auf 0,8 bar abzusenken, wird Luft aus Kammer II in Kammer I gefördert wer, dabei steigt der Druck in Kammer II aud 4,5 oder 4,6 bar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 921130 B [0005]
- DE 1084598 B [0006, 0008]
- DE 1108100 B [0006, 0008]
- DE 3004875 [0009]
- GB 2258195 A [0010]
