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Einrichtung zur Regelung des Luftdruckes von Fahrzeugreifen
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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Regelung des Luftdruckes
von Fahrzeugreifen, insbesondere für Sutzfahrzeuge, bei der zur Betätigung eines
dem Reifen zugeordneten mitrotierenden Rückschlagventiles über eine im Bereich der
Radnabe vorgesehene Drehabdichtung in bestimmten Zeitabständen Druckluft zum Zweck
der Ventilbetätigung sowohl beim Füllvorgang als auch beim Entlüften zugeführt wird.
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Reifendruckregelvorrichtungen dieser Art sind bekannt (DE-PS 1 108
100). Bei diesen bekannten Bauarten ist ein Zeitschaltwerk vorgesehen, das in bestimmten
Abständen nacheinander über Elektromagnete den Reifeninnenraum aller Fahrzeugreifen
an eine Druckversorgungsleitung anlegt, in der über eine zusätzliche Druckregelungseinrichtung
der in dem Reifen gewünschte Luftdruck herrscht. Von der jeweiligen Druckversorgungsleitung
wird die Luft über eine in der habe eingebaute Drehabdichtung dem Reifeninnenraum
über ein Rückschlagventil zugeführt, das von einem mit einer Drosselbohrung versehenen
Kolben beaufschlagbar ist, sobald Druck in der Versorgungsleitung ansteht. Das Hückschlagventil
wird bei diesen Bauarten stets geöffnet, auch wenn der Druck in der Versorgungsleitung
niedriger sein sollte als der Reifeninnendruck. Zu diesem Zweck ist der das eigentliche
Rückschlagventil beaufschlagende Steuerkolben auf der der Versorgungsleitung zugewandten
Seite
mit einer größeren Kolbenfläche versehen. Bei diesen Bauarten kann daher abhängig
von der Luftdruckregelung in der Versorgungsleitung der Druck in allen Reifen in
gewünschter Weise angehoben oder abgesenkt werden.
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Beim Erhöhen des Druckes in den Reifen, aber insbesondere beim Absenken
des Reifendruckes ergeben sich bei den bekannten Bauarten insofern Schwierigkeiten,
als der Auffüllvorgang bzw. der Druckabsenkvorgang in seiner Zeitdauer bestimmt
wird von der Größe der Druckdifferenz in der Versorgungsleitung und im Reifeninneren.
Der Keifeninnenraum muß nämlich konstruktionsbedingt über eine Drosselbohrung im
Betätigungskolben für das Rückschlagventil in die Versorgungsieitung entlüften,
was insbesondere dann, wenn der Reifendruck nicht mehr wesentlich höher ist als
der Versorgungsdruck, einen Zeitraum von 10 bis 20 hinuten in Anspruch nehmen kann,
der für manche Einsatzzwecke zu groß ist. 8 hat sich beispielsweise gezeigt, daß
zutzfahrzeuge, wie beispielsweise Baufahrzeuge, die im Gelände ohnehin schon mit
einem niedrigen Reifendruck von beispielsweise 1 atü arbeiten, dennoch in bestimmten,
insbesondere sandigem Gelände steckenbleiben, wenn der Reifendruck nicht noch weiter,
beispielsweise auf 0,7 atü erniedrigt wird. Bs ist in diesen Fällen nicht zumutbar,
Entlüftungszeiten in der oben angegebenen Größenordnung in Kauf zu nehmen, weil
der Einsatz des Fahrzeuges während dieser Zeit nicht möglich ist.
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Es sind zwar auch Reifenfüll- und Xeifendruckregelungsvorrichtungen
für Kraftfahrzeuge bekannt (DE-AS 1 084 598), bei denen den einzelnen Reifen keine
Xückschlagventile zugeordnet sind, so daß durch Betätigen von Schaltern, die elektropneumatischen
Ventilen zugeordnet sind, welche für jeden Reifen die Druckluftzufuhr freigeben
oder die Entlüftung ermöglichen, eine schnellere Be- und Entlüftung möglich erscheint.
Bei
solchen Bauarten steht å jedoch die Zuleitung zu den Rädern und insbesondere die
Drehabdichtung unter ständigem Druck, so daß Leckverluste nicht oder nur mit sehr
großem Aufwand vermieden werden können. Auch der übrige Aufwand zur Verwirklichung
solcher Regelanlagen ist zu groß, so daß Einrichtungen der eingangs erwähnten Bauart
mit den einzelnen Reifen zugeordneten mitrotierenden Rückschlagventilen zweckmäßiger
sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei solchen Einrichtungen
ohne zu großen Bauaufwand eine Möglichkeit zu schaffen, den Reif endruck schnell
erhöhen und insbesondere auch schnell absenken zu können, auch wenn die Differenz
des neueinzustellenden Druckes gegenüber dem Reifendruck nur sehr gering ist.
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Die Erfindung besteht bei einer Einrichtung der eingangs genannten
Art darin, daß das Rückschlagventil als Drosselrückschlagventil ausgebildet ist
und einem Druckspeicher vorgeschaltet ist, der ein zum Reifeninnenraum führendes
AbfluB-ventil steuert, das an einem an der Druckzuführung angeschlossenen und mit
dem Drosselrückschlagventil verbundenen Abzweigstück anliegt. Durch diese Ausgestaltung
können kurzzeitige Druckluftimpulse dazu ausgenutzt werden, das Abschlußventil für
den Reifen über den während der kurzen Druckluft phase aufgeladenen Druckspeicher
eine bestimmte Zeit lang offen zu halten, so daß dann trotz der Anordnung eines
mitrotierenden und dem Reifen zugeorndeten Ventiles, beispielsweise beim Entlüftungsvorgang
ein Ablassen der Reif enluft gegenüber Umgebungsdruck möglich ist. Die Ausbildung
des jedem Reifen zugeordneten Ventiles als ein nach Erhalt eines Steuerimpulses
zeitabhängig arbeitendes Ventil gibt im Gegensatz zum Bekannten die Möglichkeit,
große Druckdifferenzen zum Anpassen des Reifendruckes an die gewünschte Höhe aus
zunützen,
weil das Ventil selbst nicht mehr durch den gewünschten
neuen Enddruck in der Offenstellung gehalten werden muß.
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Es hat sich gezeigt, daß mit der neuen Einrichtung auch ein Absenken
des Reifendruckes von beispielsweise 1 atü auf 0,7 atü in kürzester Zeit möglich
ist.
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Es ist sehr vorteilhaft, wenn das Abzweigstück über ein fest am Fahrzeug
angeordnetes, steuerbares Wegeventil beaufschlagbar ist, das mit Anschlüssen für
die zum Reifen führende Leitung und sowohl mit einem Druckluft und einem an Umgebungsdruck
anliegenden Anschluß als auch mit einem tießanschluß versehen ist. Dieses Wegeventil
kann vorteilhaft über ein elektrisches Steuergerät schaltbar sein, das Impulse zum
intermittierenden Umschalten des Wegenventils in Be- und ntlüftungsstellung und
in die heßstellung abgibt, wobei zweckmäßig die Ausgestaltung so gewählt wird, daß
ein intermittierendes Hin- und Herpendeln des -Wegeventiles zwischen der jeweils
gewählten Be- oder i:£ritltiftungsstellung und der iießstellung erfolgt. Dadurch
kann ein intermittierender Vergleich des jeweils anstehenden Reif endruckes mit
dem gewunschten Wert erfolgen, so daß das Aufpumpen oder das Ablassen des Reif endruckes
in Abhängigkeit von diesen gemessenen Werten über das Wegeventil beendet werden
kann.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich auch, wenn das Abzweigstück
mit einem Leitungsteil versehen ist, der in der irt einer Venturi-Düse ausgebildet
und an einer Seite der Verengung am Drosselrückschlagventil und an der anderen Seite
an der Druckzuführung angeschlossen ist und wenn koaxial in dieses Leitungsteil
von der zum Drosselrückschlagventil herkonienden Seite das Ende eines Verbindungsrohres
zum Abschlußventil am Reifen hsreinragt. Diese Ausgestaltung bringt nämlich den
Vorteil mit sich, daß beim Ablassen des Reifens kein Rückstau in der Steuerleitung
zum Drosselrückschlagventil auftritt, der
dazu führen könnte, daß
die Offnungszeit des Abschlußventiles in unbeabsichtigter Weise verlängert wird.
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In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung anhand von einem
Ausführungsbeispiel dargestellt, das in den nachfolgenden Beschreibung erläutert
wird. Es zeigen Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Einrichtung
zur Regelung des Reif endruckes von Fahrzeugen, Fig. 2 eine vergrößerte Detaildarstellung
eines Schnittes durch das in der erfindungsgemäßen Einrichtung verwendete Abzweigstück
in der Luftzuführung am Reifen, Fig. 3 eine schematische Darstellung der zeitlichen
Folge der Steuersignale für das in der erfindungsgemäßen Einrichtung vorgesehene
Wegeventil beim Befüllen der Reifen und Fig. 4 die Darstellung der Zeitfunktionen
der Steuersignale gemäß Fig. 3 jedoch beim Entlüften der Reifen.
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In der Fig. 1 ist ein Ventil 1 gezeigt, das als 4/3-Wegeventil ausgebildet
ist und über ein elektrisches Steuergerät 2 mit Hilfe der beiden Elektromagneten
3 und 4 in die schematisch angedeuteten Stellungen gebracht werden kann. In einer
dieser Stellungen, die mit a gekennzeichnet ist, wird dabei bei Betätigung des Elektromagneten
3 das Wegeventil 1 in die ihrer Funktion nach mit a bezeichnete Stellung gebracht,
in der eine Verbindung von dem Druckluftanschluß 5, der mit einer nicht dargestellten
Druckquelle in Verbindung steht, über den Steuerweg 6 der Stellung a zu einem Leitungsteil
7 gelangt,
der einmal mit einem Meßgerät 8 und zum anderen über
eine Drehabdichtung 9 an dem Leitungsteil 10 anliegt, der über ein Abzweigstück
11 und ein Abschlußventil 12 zu einer Verbindungsleitung 13 führt, die mit dem Innenraum
14 des Reifens 15 verbunden ist. Die hinter der Drehabdichtung 9 schematisch angedeuteten
Leitungsteile 10 bis 15 sind dabei rotierend jeweils auf dem zugeordneten Rad angeordnet.
Am Leitungsteil 7 können in analoger Weise Verbindungsleitungen und Drehabdichtungen
zu den anderen Rädern des Fahrzeuges angeschlossen sein.
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Von der Abzweigung 11 führt eine Steuerleitung 16 zu einem Drosselrückschlagventil
17, das einem Druckspeicher 18 vorgeschaltet ist, der über die Leitung 19 mit dem
rechten Steuerraum 20 des Abschlußventiles 12 verbunden ist. Auch der Luftspeicher
18 und das Drosselrückschlagventil 17 sind dem jeweiligen Rad zugeordnet. Das Volumen
des Luftspeichers wird zusammen mit dem Drosselquerschnitt des Drosselrückschlagventiles
17 so ausgelegt, daß bei einer kurzfristigen, vom Wegeventil 1 her gesteuerten Druckluftbeaufschlagung
das Abschlußventil 12 in die in Eig. 1 gezeigte Üffnungsstellung gebracht wird,
in der die Verbindung von der eitung 13 zum Leitungsteil 10 frei ist und in dieser
Stellung eine gewisse Zeit lang gehalten wird, bis nach dem Wegfall des anstehenden
Druckes im Leitungsteil 10 durch Umsteuerung des Ventiles 1 der Druck im Speicherraum
18 so weit abgesunken ist, daß der Schieber 21 des Abschlußventiles 12 durch die
Wirkung der Rückstellfeder 22 in seine rechte Endlage geschoben wird, in der die
Verbindung zwischen dem Leitungsteil 13 und dem Leitungsteil 10 geschlossen ist.
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Das Wegeventil 1 weist noch zwei weitere chaltstellungen auf, nämlich
die Stellung 0 und die Stellung b. In der Stellung 0 wird über den Steuerweg 23
eine Verbindung zwischen dem Leitungsteil
7 und der Umgebungsluft
hergestellt. In dieser Stellung kann der Reifen 15 entlüftet werden. In der Stellung
b sind alle Außenanschlüsse des Wegeventiles 1 abgeschlossen, so daß über das Meßgerät
8 der Druck im Reifen 15 gemessen werden kann. Das Steuergerät 2 ist mit Tasten
24 und 25 versehen, von denen die Taste 24 beispielsweise zum Füllen des Reifens
und die Taste 25 zum Entleeren des Reifens betätigt werden muß.
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In der Fig. 2 ist ein Teilschnitt durch das Abzweigungsstück 11 gezeigt.
Es wird daraus ersicatlich, daß im abzweigungsstück 11 ein Leitungsteil 2G vorgesehen
ist, der in der Art einer Venturi-Düse ausgebildet ist, die die Verbindung zwischen
dem Leitungsteil 10 und der Steuerleitung 16 herstellt.
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Von der Seite der Steuerleitung 16 her, die vom Drosselrückschlagxentil
17 kommt, ragt in den Leitungsteil 26, und zwar in den verengten bereich das freie
Ende eines Kohres 27 herein, das an den Leitungsteil 13a angeschlossen ist, der
vor dem Abschlußventil 12 und in den durch das Abßchlu3ventil 12 absperrbare Leitungsteil
13 übergeht. Durch die Ausgestaltung des Leitungsteiles 26 als Venturi-Düse wird
beim Entlüften des Reifens erreicht, daß aufgrund der zwischen dem Rohrende 27 und
dem Leitungsteil 26 auftretenden Ejektorwirkung ein Rückstau in der Steuerleitung
16 vermieden wird, der dazu führen würde, den Abf luis des Druckmediums vom Speicher
18 über die Drossel zu behindern, so daß die Öffnungseit des Abschlußventiles 12
dadurch beeinflußt werden könnte.
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Das elektrische Steuergerät 2 ist so ausgelegt, daß es je nach Betätigung
der Tasten 24 oder 25 an die Elektromagnete 3 und 4 die aus Fig. 3 ersichtlichen
Steuerimpulse abgibt. Es ist daraus zu sehen, daß der Elektromagnet 3, dessen Erregung
mit der Impulsdarstellung 28 gekennzeichnet sein soll, ausgehend von einem unerregten
Ausgangs zustand an der Stelle 29 einen
Steuerimpuls erhält, der
das Wegeventil 1 in die Stellung a bringt. Dadurch gelangt Druckluft von der Leitung
5 über den Leitungsteil 7 und die Drehabdichtung 9 zu dem betreffenden Rad oder
zu allen Rädern und über die Abzweigung 11 in die Steuerleitung 16, wo der DruckstoR
das Rückschlagventil aufdrückt und den Luft speicher 18 auffüllt. Dadurch wird über
die Steuerleitung 19 der Druckraum 20 druckbeaufschlagt und das Abschlußventil 12
wird in die in Fig. 1 gezeigte Stellung geschoben. Der Innenraum 14 des Reifens
wird daher mit Druckluft aufgefüllt.
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Zum Zeitpunkt 30 (siehe Fig. 3) fällt die Erregung des Elektromagneten
3 weg, während gleichzeitig der Elektromagnet 4 erregt wird, der das Wegeventil
1 in die Stellung b bringt, in der über die kurze Zeitspanne bis zum Zeitpunkt 31
über das heBBerät 8 der erreichte Druck im Reifeninnenraum 14 gemessen werden kann.
Das Abschlußventil 12 bleibt während dieser Zeitspanne offen, weil der Druck im
Luftspeicher 18 ausreicht, um das Abschlußventil 12 offen zu halten. Die Zeitspanne
für das flossen des Druckes muß dabei so auf die Zeitspanne, während der das Abschlußventil
12 offen gehalten wird, abgestimmt sein, daß während der ganzen fleßphase die Verbindung
zum Reifeninnenraum 14 offenbleibt. Ist dieser Meßvorgang zum Zeitpunkt 31 beendet,
wird der Elektromagnet 4 entregt und der Elektromagnet 3 wieder erregt, so daß während
der Zeitspanne bis zum Zeitpunkt 32 der Reifen erneut befüllt werden kann. Die dann
einsetzende Meßphase dient zur Uberprüfung, ob der gewünschte Enddruck schon erreicht
ist. Ist das nicht der Fall, so wird noch einmal eine Bcfüllungsphase bewirkt. Ist
der Druck erreicht, eo werden beide Elektromagneten 3 und 4 entregt, so daß das
Wegeventil 1 aufgrund der Wirkung der beiden Rückstellfedern 33 und 34 in die Stellung
0 geht, in der der Verbindungsweg 23 zur Atmosphäre freigegeben wird. In dieser
Phase kann noch eine gewisse flruckluftmenge aus
dem Reifen 15
abströmen, bis das Abschlußventil 12 aufgrund des Absinkens des Druckes im Raum
18 schließt. Das Zeitintervall für den Druckabfall im Luftspeicher 18 kann entsprechend
kurz gewählt werden, so daß kein nennenswerter Druckabfall im Reifen 15 zu erwarten
ist, vor allem dann nicht, wenn der Reifen, wie das bei Nutzfahrzeugen der Fall
ist, ein großes Volumen aufweist. Es ist natürlich auch möglich, den Reifen vor
dem Abschalten geringfügig höher aufzupumpen, so daß dann beim Schließen des Abschlußventiles
12 der gewünschte Druck erreicht ist.
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Beim Entlüften werden die aus Fig. 4 ersichtlichen Steuersignale abgegeben,
wobei ausgehend von einem Au.gangszustand zunächst der Elektromagnet 3 zum Zeitpunkt
35 einen kurzen Steuerimpuls erhält, der über die entsprechende Verschiebung des
Wegeventiles 1 einen Druckluft impuls in der Leitung 7 so wie in den Leitungen 10
und in der Steuerleitung 16 bewirkt.
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Durch diesen Druckimpuls wird das Speichervolumen aufgefüllt und das
Abschlußventil 12 geht in die in E'ig. 1 gezeigte bffnungsstellung und wird in dieser
stellung gehalten. Lach diesem bteuerimpuls 35 wird der Elektromagnet 4 im Zeitpunkt
36 erregt, so daß das Ventil 1 die Stellung b einnimmt, in der der Reifendruck gemessen
wird. Im Zeitpunkt 37 wird die Erregung des Magneten 4 für die kurze Meßphase aufgehoben,
so daß zwischen dem Zeitpunkt 37 und dem Zeitpunkt 38 der Reifen 15 entlüftet werden
kann, weil das Ventil 1 die Stellung 0 einnimmt.
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Abhängig von der Zeitdauer, in der der Speicherraum 18 über das Drosselrückschlagventil
17 seinen Druck abbaut, wird dem Esgnetventil 3 kurz vor Erreitnen des Zeitpunktes
38 ein weiterer Impuls 35 gegeben, so daß dadurch für eine weitere Zeitspanne, wie
sie zwischen den beiden Impulsen 35 besteht, das Abschlußventil 12 offengehalten
wird. Es erfolgt dann wieder eine Meßphase und anschließend eine Entlüftungsphase
bis der gewünschte Reifenenddruck erreicht ist.
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Der Vorteil der gezeigten Einrichtung besteht vor allen Dingen darin,
dai3 beim Auffüllen des heifendruckes, aber insbesondere beim Entlüften keine engen
Strömurisquerschnitte passiert werden müssen. Die Leitungen 13, 13a, 10, 7 und 23
lassen sich in ihre iiuerschnitten leicht so dimensionieren, daß ein sehr schnelles
Auffüllen und auch ein sehr schnelles Entlüften des Reifens ermöglicht wird, auch
wenn nur geringe Druckunterschiede zwischen den im Reifen vorhandenen Druck und
dem gewünschten neuen Druck bestehen. Durch die Erfindung wird es somit möglich,
die Reifendruckeinstellung von utzfahrzeugen sehr viel feinfühlier als bisher und
vor allen Dingen sehr viel schneller durchführen zu können.