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Einrichtung zum Füllen von Reifen
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung gemäß Oberbegriff
des Anspruches 1 zum Füllen pneumatischer Reifen verschiedener Größen in der Weise,
daß zunächst ein Reifen bis zu einem bestimmten Überdruck gefüllt und dann der Druck
auf die gewünschte Größe abgelassen wird.
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Besonders bei großen Reifen für Lastkraftwagen usw. ist es erwünscht,
das Füllen der Reifen in einem gesteuerten, automatischen Verfahren zu bewirken,
und es ist aus
Sicherheitsgründen offiziell erforderlich, daß die
Reifen bis zu einem Überdruck gefüllt und dann der Druck auf die endgültige Größe
abgelassen wird. In der Praxis ist es natürloch wichtig, daß das Füllen so schnell
wie möglich aUsgeführt wird. Der Schnelligkeit wirkt jedoch die Tatsache entgegen,
daß der tatsächliche Reifendruck während des Füllvorganges praktisch nicht ständig
gemessen werden kann, da ein Druckmesser, der einfach nur an die Fülleitung oder
den Füllschlauch angeschlossen ist, nicht notwendig den Reifendruck aufnimmt, sondern
vielmehr den Fülldruck vor dem engen Lufteinlaß des Reifens. Eine genaue Messung
des Reifendruckes erfordert eine Abtrennung des Reifens von der Druckluftquelle;
danach kann der Reifendruck gesondert gemessen werden.
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Die bekannte Einrichtung ist so ausgeführt, daß sie nach diesem Prinzip
arbeitet. Die Dauer der Meßperioden wird so gewählt, daß gewährleistet ist, daß
der Druck im Reifen Zeit hat, sich über den ganzen Weg zum Druckmesser auszubreiten,
um damit eine genaue Messung des Druckes zu gewährleisten.
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Die Dauer der Füllperioden wird als Kompromiß zwischen sehr langen
Perioden gewählt, die zu einer entsprechend starken Füllung führen würden, wenn
der Füllvorgang nur einige Male für die Meßperioden unterbrochen wird und ziemlich
kurzen Perioden, die natürlich nur zu einer geringen Reifenfüllung führen, aber
jedoch auch zu einer hohen Genauigkeit mit Bezug auf die Erreichung des gewünschten
Reifendruckes. Gemäß diesem Kompromiß wird eine erforderliche, brauchbare Genauigkeit
für einen annehmbaren Gesamtumfang an Fülldrücken erreicht oder vielmehr ein Füllungsausmaß,
das durch die Benutzer akzeptiert werden muß.
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Es ist der Zweck der Erfindung, eine Einrichtung der obenerwähnten
Art zu schaffen, die gesteuert werden kann, um den erwähnten Kompromiß auf einfache
Weise zu optimieren. Die
Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß
für einen Reifen mit geringfügig erhöhtem Volumen eine vorgegebene Füllge-Genauigkeit
erzielbar ist bei Benutzung eines geringfügig erhöhten Durchschnittsmaßes an Füllung,
und daß eine solche Vergrößerung oder Anpassung bewirkt werden kann, indem der vorgesehene
Zeitgeber veranlaßt wird, die Länge der Füllperioden gemäß der Größe oder des Volumens
des gerade zu füllenden Reifens zu differenzieren.
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Entsprechend diesem Zweck ist die erfindungsgemäße Einrichtung mit
einer Auswählvorrichtung versehen, die zur Eingabe des Volumens des zu füllenden
Reifens dient und betriebsweise mit dem Zeitgeber so verbunden ist, daß der Zeitgeber
dafür sorgt, daß die Länge der Füllperioden veränderlich eingestellt werden kann,
im wesentlichen gemäß dem eingegebenen Volumen des Reifens.
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Es ist für die Auswählvorrichtung nicht erforderlich, irgendeine Anderung
der Länge der Meßperioden zu veranlassen, da die optimale Länge dieser Perioden
fast eine apparate Konstante ist und davon abhängt, wie der Reifendruck sich nach
dem Druckmesser zu ausbreitet.
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Die Reifen sind gewöhnlich nicht mit einer Anzeige ihres Volumens
versehen, sondern mit Angaben über Durchmesser und Breite, und das Volumen kann
auf dieser Grundlage berechnet werden. Gemäß der Erfindung ist es daher möglich,
die Auswähivorrichtung mit einer Einheit zum Berechnen des Volumens zu kombinieren
und dann sich auf eine Eingabe von Reifendurchmesser und Breite zu beschränken.
Daher kann die Auswählvorrichtung mit zwei Wählerknöpfen ausgestattet sein, die
mit Skalen für den Jifendurchmesser und die Reifenbreite zusammenwirken. Danach
ist nur sehr wenig Übung erforderlich, um die Auswähivorrichtung genau einzustellen.
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Der Hauptteil der gesamten Füllzeit bezieht sich auf das Auffüllen
bis zu einem vorbestimmten Überdruck, während das nachfolgende Ablassen des Druckes
schneller ausgeführt wird. Es könnte deshalb annehmbar sein, daß das Ablassen während
kurz dauernder Ablaßzeiten zwischen den Meßperioden bewirkt wird, um damit den Genauigkeitsanforderungen
von Reifen kleiner Größe mit Bezug auf den schließlichen Reifendruck zu genügen,
während dann bei größeren Reifen der Druck mit noch höherer Genauigkeit abgelassen
werden könnte. Wenn jedoch eine solche erhöhte Genauigkeit nicht benötigt wird,
ist es wichtiger, eine Beschleunigung des Vorganges auch in seiner letzten Phase
zu erreichen, und gemäß der Erfindung ist es daher äußerst vorteilhaft, wenn die
Auswählvorrichtung nicht nur die Füllperioden, sondern auch die entsprechenden Ablaßperioden
steuert.
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Weitere Vorzüge und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen
sowie aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, in denen die Erfindung
beispielsweise erläutert und dargestellt ist. Es zeigen: Fig. 1 vereinfacht eine
übliche Füllvorrichtung, Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung einer
Einrichtuno nach der Erfindung und Fig. 3 eine Draufsicht auf eine darin benutzte
Wählvorrichtung.
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die in Fiq. 1 dargestellte Einrichtung ist in einem Gehäuse 2 enthalten
und weist ein Kontaktmanometer 4, einen Einlaß 6 für Druckluft und einen Auslaß
8 auf, an den ein Schlauch 10 anschließt, mit dem Druckluft einem Lastwagenreifen
12 durch ein Üentilnippel 14 üblicher Bauart zugeführt werden kann.
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or dem Fü vorgang wird ein Einlaßventil-Einsatz vom Nippel 14 entfernt,
um das Füllen und ein späteres Ablassen des
Reifens mit hoher Geschwindigkeit
zu ermöglichen. Der Ventileinsatz kann nach dem Füllen wieder montiert werden, ohne
daß dadurch ein merklicher Verlust an Reifendruck verursacht wird, wie an sich bekannt
ist.
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Die Einrichtung enthält zwei durch Solenoide betätigte Schaltventile
16 und 18 und eine elektrische Steuereinheit 20, die sowohl mit den Solenoidventilen
als auch mit dem Manometer 4 verbunden ist, das zwei einstellbare Kontaktelemente
22 und 24 enthält, die Steuereinheit 20 enthält oder ist angeschlossen an einen
Zeitgeber 26 für die Wiederholungszeit.
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Jedes der Solenoidventile enthält einen Grundstutzen B, der mit Bezug
auf das Ventil 18 mit dem Auslaß 8 verbunden ist, und jedes Ventil enthält zwei
Ventilstutzen I, II bzw.
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II, IV, die durch Schalten der Ventile mit den entsprechenden Grundstutzen
B verbunden werden können. Der Stutzen 8 des Ventils 16 ist mit dem Ventilstutzen
III des Ventils 18 und der Ventilstutzen II ist mit dem Manometer 4 über ein Rohr
28 verbunden. Der StutzenIV ist entweder offen oder mit einem Ablaßrohr 30 verbunden.
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Der Einlaß 6 für Druckluft ist mit dem Ventilstutzen I verbunden und
das Ventil 16 verbindet in seiner betriebsfreien S#tellung seinen Stutzen 8 mit
dem Stutzen II, wodurch der Lufteinlaß am Stutzen I geschlossen gehalten wird.
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Die Einrichtung wird dadurch in Betrieb gesetzt, daß ein nicht dargestellter
Schalter betätigt wird. Dadurch veranlaßt die Steuereinheit 20 das Ventil 16, die
Stellung B-I einzunehmen und das Ventil 18 zur Einnahme der Stellung Bw Mittels
des Wiederholungszeitgebers 26 werden die Ventile in diesen Stellungen während z.
8. 10 Sekunden gehalten, wodurch Druckluft dem Reifen 12 zugeführt wird. Danach
veranlaßt
der Zeitgeber 26 das Ventil 16, in die Stellung 8 während einer Zeitspanne von 2
bis 3 Sekunden zu schalten.
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Während dieser kurzen Zeitspanne, in der die Druckluftzuführung abgeschaltet
ist, findet in dem isolierten Raum, der aus dem Reifen 12, dem Schlauch 10, den
Verbindungsventildurchgängen und dem Planometerrohr 28 besteht, ein Druckausgleich
statt, so daß das Manometer am Ende dieser Zeitspanne den tatsächlichen Druck im
Reifen anzeigt. Anschließend findet ein Umschalten auf eine Füllperiode von 10 Sekunden
und eine meßperiode von zwei bis drei Sekunden statt und so weiter. In Fig. 1 zeigt
das Manometer einen Zwischendruck des Reifens an, wie er nach einer Füllperiode
etwa in der Mitte des Füllvorganges vorhanden ist.
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Der Reifen sollte bis zu einem Uberdruck gefüllt werden, der durch
die Einstellung des Kontaktelementes 24 des Manometers bestimmt wird. Vorher muß
der Manometer-Zeiger das Kontaktelement 22 passieren, das den gewünschten endgültigen
Druck des Reifens angibt, aber die Steuereinheit 20 ist so eingerichtet, daß sie
auf die Betätigung des Konraktelementes 22 während der Aufwärtsbewegung des Zeigers
nicht anspricht.
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Wenn durch diese abwechselnden Füll- und Meßvorgänge der Einrichtung
der Reifen den vorbestimmten Überdruck erreicht hat, löst das Kontaktelement 24
die Steuereinheit 20 aus, so da3 das Ventil 16 veranlaßt wird, nachfolgend andauernd
in seine Stellung B-II umzuschalten, ähnlich wie vorher das Ventil 18 in der Stellung
8-111 festgelegen hat.
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Hierauf veranlaßt die Steuereinheit 20 ein Umschalten des Ventils
13 mittels des Zeitgebers 26, so daß es die Stellung 6-IV während z. 8. zehn Sekunden
einnimmt und dadurch ein Ablassen des eifendruckes durch den Lüftungsstutzen 30
bewirkt. Danach wird das Ventil 18 in die Stellung B-III
während
z. 8. zwei bis drei Sekunden umgeschaltet, wodurch das Manometer 4 den Reifendruck
als nunmehr etwas verringert anzeigt. Danach folgt eine neue Ablaß-Phase und eine
Meß-Phase usw., bis der Manometer-Zeiger das Kontaktelement 22 betätigt. Diese Betätigung
veranlaßt, daß das Ventil 18 in seiner Stellung B-III gesperrt wird, und die Steuereinheit
20 kann ein Ton- oder Lichtsignal erzeugen, das die Beendigung des Füllvorganges
anzeigt. Mittels des Manometers kann gewährleistet werden, daß der gewünschte Enddruck
erreicht ist, so daß danach der Schlauch 10 vom Reifen abgenommen und der Ventileinsatz
wieder in den Nippel 14 eingesetzt werden kann.
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Die Einrichtung gemäß Fig. 1 gehört allgemein zum Stand der Technik,
kann aber in einfacher Weise nach der Erfindung ergänzt werden, wie die folgende
Beschreibung der Einrichtung der Fig. 2 zeigt.
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In der neuen Ausführungsform nach Fig. 2 sind die Schaltventile 16
und 13 ersetzt durch drei gesonderte, einfache Solenoid-Sentile 32, 34 und 36; die
übrigen Bezugszeichen entsprecnen denen der Fig. 1. Das Ventil 32 ist ein Zuleitungsventil,
das während der Füllperioden offen ist, während der die Ventile 34 und 36 geschlossen
sind. In den Meßzeiten während des Füllvorganges ist das Ventil 34 offen und ermöglicht
einen Zugang zum Manometer, während die Ventile 32 und 36 geschlossen sind. Daher
dient die Steuereinheit 20 dazu, abwechselnd die Ventile 32 und 34 zu öffnen und
zu schließen, während das Ablaßventil 36 während der Füll-Phase geschlossen gehalten
wird, Während der Ablaß-Phase hält dio Steuereinheit das Einsatzventil 32 geschlossen
und veranlaßt abwechselnd die Öffnung und Schließung der Ventile 34 und 36.
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Fig. 2 zeigt ein Paar drehbarer Knöpfe 38 und 40 mit zugehörigen
Skalen.
Diese Knöpfe gehören zu Potentiometern, die mit dem Zeitgeber 26 durch eine Rechnereinheit
42 verbunden sind; das hat den Zweck, bei einer oder mehreren der erwähnteh Zeitspanneneine
Anpassung der Dauer zu ermöglichen. Die Skalen beziehen sich auf Durchmesser- und
Breitengrößen der Reifen, so daß das Volumen eines bestimmten Reifentyps leicht
eingegeben werden kann, indem die Knöpfe entsprechend gestellt werden, so daß die
Rechnereinheit 42 einen Ausgangswert liefert, der das Reifenvolumen darstellt. Der
Rechner-Ausgangswert wird dem Zeitgeber 26 zugeführt, wodurch dieser anlaßt wird,
die Länge der Füllperioden und der Ablaßperioden in Abstimmung mit den Reifenvolumen
zu verändern. Natürlich muß der Zeitgeber so gebaut sein, daß er entsprechend reagiert,
aber es wird an dieser Stelle nicht für erforderlich gehalten, den Bau des Zeitgebers
ausführlicher zu beschreiben.
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In Fig. 3 ist ein Beispiel für einen Skalensatz dargestellt, der in
Verbindung mit den Drehknöpfen 38 und 40 benutzt werden kann. Die Zahlen auf den
Skalen entsprechen den international allgemein verwendeten Bezeichnungen für Reifentypen,
die an den Seiten der Reifen angegeben sind.
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Vor dem Füllen des Reifens werden die zwei Drehknöpfe 38 und 40 eingestellt,
so daß sie auf die Zahlen der Skalen zeigen, die denen entsprechen, die auf dem
Reifen stehen.
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Dis Einrichtung sorgt dann für eine sichere und genaue Füllung mit
geringstem Zeitaufwand.
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Die in Fig. 1 gezeigte Einrichtung kann entsprechend mit Mitteln ausgestattet
werden, mit denen das Volumen der zu füllenden Reifen eingegeben wird und mit zusätzlichen
Steuermitteln, um entsprechend die Schaltvorgänge der ventile 16 und 18 an die Erfordernisse
anzupassen, mit denen gemäß dem vorgegebenen Reifenvolumen der Füllvorgang am schnellsten
ausgeführt wird.
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Es ist äußerst wichtig, daß die Skalen der Wählerknöpfe 38 und 40,
Fig. 3, entsprechend den Angaben für Breite und Durchmesser aufgestellt werden,
da diese Parameter unmittelbar an den Reifen abgelesen werden können. Der Durchmesser
bezieht sich auf den Randdurchmesser des Rades, während die "Breite" als Standardangabe
sich nicht auf die geometrische Breite des Reifens, sondern auf das UmFang-Querschnittmaß
des Reifens bezieht, und diese beiden Angaben und Werte haben sich als brauchbar
erwiesen, um ziemlich genau das Volumen des Reifens anzugeben. In der Praxis hat
es sich als ausreichend erwiesen, die Werte durch entsprechende Einstellungen der
Knöpfe 38 und 40 gegenüber den Skalen, siehe Fig. 3, zu imitieren, wodurch die zucehörigen
Potentiometern, wenn in Reihe verbunden, eine Gesamtstrecke darstellen, die für
das Reifenvolumen kennzeichnend ist. Dieser Gesamtwiderstand wird benutzt, um den
Zeitgeber 26 zur Einstellung der zyklischen Öffnungszeit des Einlaßventils 32 in
einer einfachen, linearen Weise zu veranlassen, um damit den Zweck der Erfindung
zu erfüllen. Daher kann in der Praxis der Rechner 42" einfach durch eine Reihenverbindung
der Potentiometer 38 und 40 gebildet werden.
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Wie erwshnt, sollte auch die Länge der Ablaßperiode durch den Zeitgeber
gemäß dem Reifenvolumen eingestellt werden. Die Genauigkeit des schließlichen Reifendruckes
am Ende des AblaEvorganges, der durch die Einstellung des Manometer-lRontaktes 22
bestimmt wird, ist dann größer als die erforderliche Genauigkeit für den vorhergehenden
Überdruck.
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In einer bevorzugten nçsführungsform sind deshalb die Ablaßperioden
kürzer als die Füllperioden, aber trotz dem proportional zu diesen. Hierdurch ist
die Gesamtgeschwindigkeit des Ablasses geringer als die des Füllens, aber die Ablaß-Phase
ist trotzdem verhältnismäßig kurz,
und eine kurze Verlängerung
im Rahmen der ermittelten verkürzten Ablaß perioden führt zu einer stark erhöhten
und praktisch ausreichenden Genauigkeit mit Bezug auf den schließlichen Reifendruck.
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Eine bevorzugte und sehr einfache Art, zu Ablaßperioden mit proportional
verringerter Dauer zu kommen,beruht auf der Tatsache, daß in der Praxis die Einstellungen
der zwei Potentiometer 38 und 40 nicht sehr stark voneinander variieren, noch nicht
einmal so viel, wie in Fig. 2 dargestellt. Eine bevorzugte Lösung sieht deshalb
vor, daß die Steuereinheit 20 einfach eines der Potentiometer auFgrund der Betätigung
des [ianometerkontaktes 24 kurzscnlie3t. Dadurch fällt der gesamte Potentiometerwiderstand
um angenähert 50 . Infolgedessen veranlaßt der Zeitgeber, daß die nachfolgenden
Ablaßperioden etwa halb so lang wie die vorhergehenden Füllperioden sind, obwohl
sie jeweils eine auf das Reifenvolumen bezogene Länge haben.
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Eine weitere, vorteilhafte Besonderheit der Einrichtung der Fig. 2,
obwohl darin nicht dargestellt, liegt darin, daß die Steuereinheit 20 oder der Zeitgeber
26 so gebaut sind, daß während der Füllphase eine kurze Verzögerung, z. B. von einer
halben bis einer Sekunde zwischen jeder Schließung des Einlaßventils 32 und der
zugehörigen Öffnung des fianometerventils 34 eingeführt wird. Der daraus sich ergebende
Vorteil liegt darin, daß das Manometer dann nicht durch die öffnung des Ventils
34 anfänglich dem vollen Fülldruck ausgesetzt ist, der in dem vorhergehenden Zeitraum
im Füllschlauch 10 vorhanden war. Der Fülldruck kann etwa 12 bis 14 bar sein und
am Ende der Meßperiode, in der er mit dem niedrigeren Reifendruck ausgeglichen worden
ist, kann er trotzdem in den Röhren unmittelbar nach der Schließung des Einlaßventils
vorhanden sein. Aufgrund seiner Trägheit
erreicht das Manometer
4 den Anstieg auf diesen hohen Wert nicht bevor der Schlauchdruck bereits aufgrund
des Ausgleiches abnimmt, aber der Zeiger wird ruckartig beeinflußt, und unter Umständen
kann dies eine falsche Betätioung des Manometerschalters 24 auslösen. Durch die
kurze Pause vor der Öffnung des Ventils 34 wird dagegen gewährleistet, daß das ruckweise
Arbeiten des Zeigers erheblich eingeschränkt wird.
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