DE3631712A1 - Selbsttaetige regelung des luftdrucks in fahrzeugreifen - Google Patents

Description

Die sorgfältige und regelmäßige Überwachung des Luft­ drucks im Fahrzeugreifen ist für die Haltbarkeit und Betriebssicherheit des Reifens und für die Sicherheit des Fahrzeuges und deren Insassen unumgänglich. Die Hersteller der Reifen garantieren für die einwandfreie Funktion ihrer Produkte nur unter der Maßgabe, daß ihre Betriebsvorschriften für die Reifen eingehalten werden. Dazu gehört insbesondere die Einhaltung des vorgeschrie­ benen Luftdrucks.

Bisher war eine solche Kontrolle nur durch Verwendung von Luftdruckmessern möglich, die bei Stillstand des Fahrzeuges an das Ventil angeschlossen werden mußten.

Diese Prüfgeräte bestanden entweder aus Manometern oder aus auf dem Ventil aufgeschraubten Luftdruckmeldern, wobei letztere nur einen groben Anhalt über die Druck­ verhältnisse im Reifen geben konnten. Aber auch diese konnten nur bei Stillstand des Reifens abgelesen wer­ den.

Neuerdings sind auch elektronische Luftdrucksensoren entwickelt worden, die über eine Ringantenne in der Fel­ ge oder sonstigen Hochfrequenzübertragern den Druck an ein Auswertegerät übermitteln, das am Kontrollpult des Fahrzeugs durch Lichtzeichen oder Maßangaben die Ver­ änderung des Luftdrucks im Reifen anzeigt.

Damit ist jedoch dem Fahrzeuglenker wenig geholfen. Er wird zwar gewarnt, daß der Luftdruck sich verändert, kann jedoch während der Fahrt diesen nicht beeinflussen.

Wenn auch die dauernde Überwachung des Luftdrucks wäh­ rend der Fahrt sehr wünschenswert ist, ist es wesentlich wichtiger, daß der Luftdruck im Reifen selbsttätig in gewünschten Toleranzen gehalten wird, wenn aus irgend­ welchen Gründen, z. B. durch Diffusion der Luft durch die Reifenwandung der Luftdruck abzusinken droht oder durch Erhöhung der Reifentemperatur sich die Luft im Reifen zu stark erwärmt und dabei den Reifendruck zu stark erhöht.

Der Anmeldungsgegenstand verzichtet auf elektronische Bauteile und auf die Fernübertragung des augenblick­ lichen Luftdrucks an das Fahrzeugpult. Damit ist jedoch nicht ausgeschlossen, daß der Anmeldegegenstand um ein solches Meldesystem erweitert werden kann.

Die Zentraleinheit der selbsttätigen Luftdruckregelung ist eine an der Felge innerhalb des Reifenraumes (4) an­ gebrachte Barometerdose (1). Die Kuppel der Barometer­ dose ist mit einem vertikalen Stempel (2) verbunden, in dessen Verlängerung ein Doppelkolben (3) angebracht ist (Bild 3 und 4).

Die Barometerdose sitzt auf einer Bodenplatte (5), die auch Bestandteil der Felgenkonstruktion sein kann und in der verschiedene Luftkanäle untergebracht sind.

Zusätzlich wird im Reifenraum oder als Bestandteil der Felge entlang des Felgenumfangs ein Druckbehälter (6) angebracht, in welchem Luft unter stark erhöhtem Druck in Reserve gehalten wird. Denkbar ist auch die Verwen­ dung von mechanisch oder elektrisch angetriebener Kom­ pressoren.

In Bild 1 ist als Beispiel der Querschnitt durch die Felge des Typ 959 der Fa. Porsche dargestellt. Sie ver­ fügt über eine Luftkammer, die mit dem Reifenraum in Verbindung steht. Verschließt man diese Luftkammer, wie es als Beispiel in Bild 2 gezeichnet ist, so entsteht hierdurch eine Luftkammer (6). Es können aber auch an­ dere Formen und Positionen der Luftkammer gewählt wer­ den.

In Bild 3 ist ein Schnitt durch das Regelungssystem angegeben worden.

Die Barometerdose (1) besteht bekanntermaßen aus einer biegesteifen Kuppel und einem elastischen und gewellten Balg. Sie ist gegenüber dem Reifenraum luftdicht abge­ schlossen, solange das Eichventil (11) geschlossen ist.

Zum Ausgleich der Fliehkräfte ist in der Barometerdose ein Wagbalken (7) am Stempel (2) gelenkig befestigt, an dessen anderem Ende ein Fliehgewicht (8) angebracht ist und dessen Masse so groß ist, daß die Fliehkräfte des Barometersystems ausgeglichen werden. Der Wagbalken (7) ist an einem Auflager (9) drehbar gelagert. Um Schwin­ gungen und Stöße aus dem Betrieb des Reifens während der Fahrt zu vermeiden, ist unter dem Fliehgewicht ein Stoß- und Schwingungsdämpfer (10) in Form beispielsweise eines viskosen Systems vorgesehen.

Um das Barometersystem zu eichen, wenn der Reifen auf den vorgeschriebenen oder gewünschten Luftdruck gebracht wird, muß der Druck im Barometergehäuse und im Reifen­ raum gleich groß sein. Hierzu ist ein Schraubventil (11) angebracht, welches gelöst wird, so daß der Luftdruck zwischen Reifenraum und Barometergehäuse ausgeglichen wird. Das Ventil (11) wird danach wieder geschlossen und mit der Rändelschraube (12) luftdicht verschraubt.

Sinkt der Luftdruck im Reifenraum ab, hebt sich die Ka­ lotte des Barometergehäuses an. Mit dieser Bewegung wird auch der Doppelkolben (3) angehoben und Luft aus dem Vorratsbehälter über den Kanal (13) in den Ringraum (14) geleitet. Diese strömt weiter über den Kanal (15) in den Reifenraum. Bild 3 zeigt diesen Zustand mit angehobenem Doppelkolben und geöffnetem Kanal (13).

Sobald der Luftdruck im Reifenraum das Sollmaß erreicht hat, senkt sich der Doppelkolben (3) wieder ab und der Kanal (13) wird geschlossen.

Erhöht sich der Luftdruck im Reifen beispielsweise durch starke Erwärmung des Reifens, wird das Barometergehäuse zusammengedrückt und der Doppelkolben (3) abgesenkt. Da­ durch wird der Kanal (16) freigegeben und die Luft kann aus dem Reifenraum über Kanal (15), den Ringraum (14) und Kanal (16) ins Freie entweichen. Letzterer ist mit der Außenluft verbunden.

Unter dem Doppelkolben (3) kann eine Feder (17) einge­ legt werden, die mit ihrer Federkraft einen geringen Überdruck der Luft im Reifenraum möglich macht. Dies ist dann von Vorteil, weil bei Abkühlung des Reifens sich die Luft im Reifenraum zusammenzieht und so ein Unter­ druck gegenüber dem Druck im Barometergehäuse entsteht. Dieser Unterdruck wird ohne die Feder (17) allerdings durch Entnahme von Luft aus dem Behälter (6) wieder ausgeglichen.

Der Anmeldegegenstand kann durch Erweiterung mit einem magnetisch betätigten Doppelventilsystem auch dazu ver­ wendet werden, den Reifen auf einen erheblichen Über­ druck gegenüber dem im Barometergehäuse gespeicherten Vergleichsdruck zu bringen, um beispielsweise die in Winterreifen mit Teleskop-Spikes vorhandenen Spikes auszufahren oder den Reifen für die Lagerung stärker aufzupumpen (Bild 4).

Um das zusätzliche Ventilsystem (20)/(21) in den Rege­ lungsvorgang einzubeziehen, wird der Kanal (13) zusätz­ lich um den Kolbenraum des Doppelkolbens (3) herumge­ führt. Er mündet bei Ventil ( 20) in den Kolbenraum des Doppelventils (20)/(21). In den Kanal (15) (Bild 3) wird das Ventil (21) eingebaut, so daß ein Kanal (25) entsteht, der den Ringraum zwischen Ventil (20 ) und Ventil (21) mit dem Reifenraum verbindet.

Der Kanal (15) wird über das Ventil (21) zu dem Ring­ raum des Ventilsystems (20)/(21) geführt. Da das Ventil (21) im Normalfall geöffnet ist, kann die Luft je nach Stellung des Doppelkolbens (3) entweder in den Reifen­ raum oder über Kanal (16) ins Freie gelangen.

Der Kolben des Ventils (21) ist auf der Achse verschieb­ lich angeordnet. Allerdings muß für eine Verschiebung in Richtung auf den Kolben (20) zu die Kraft der Feder (22) überwunden werden. Diese Anordnung soll einen festen Sitz des Ventils (21) bei geöffnetem Ventil (20 ) gewähr­ leisten.

Wird durch Betätigen eines Schalters am Armaturenbrett des Fahrzeugs über ein Zeitrelais in einem am Fahrzeug befestigten starken Elektromagneten (18) ein Magnetfeld erzeugt, wird der Weicheisenkern (19) angezogen, öffnet sich das Ventil (20). Gleichzeitig wird das Ventil (21) über eine Feder (22) geschlossen. Die Klinke als Ver­ längerung des Weicheisenkernes (23) wird durch Feder­ kraft in eine ringförmige Kerbe am Weicheisenkern (19) eingerastet und hält das Ventilsystem (20)/(21) in der beschriebenen Position fest.

Aus dem Behälter (6) strömt nun solange Luft durch den Kanal (13), durch das Ventil (20), den Ringraum und den Kanal (25) in den Reifenraum, bis sich die unterschied­ lichen Drücke im Reifenraum und Behälter (6) ausge­ glichen haben.

Um die zuvor eingestellten Luftdruckverhältnisse wieder herzustellen, wird durch einen zweiten am Fahrzeug be­ festigten Magneten (24), der ebenfalls vom Armaturen­ brett durch einen Schalter über ein Zeitrelais mit Strom versorgt wird, der Weicheisenkern (23) angezogen und die Klinke aus der ringförmigen Kerbe des Weicheisenkernes (19) herausgezogen. Dieser springt durch Federkraft wie­ der in die Ausgangstellung zurück. Ventil (20) wird ge­ schlossen und Ventil (21) geöffnet. Damit wird das be­ schriebene selbsttätige Regelungssystem wieder in Funk­ tion gesetzt.

Das Zeitrelais soll den Strom zu den Elektromagneten nur für eine kurze Zeit aufrechterhalten, damit in jedem Falle die Weicheisenkerne angezogen werden, da sich Weicheisenkern und Elektromagnet nur in einer bestimmten Stellung des Rades gegenüber stehen. Außerdem muß vor Betätigung des Elektromagneten ( 24) der Elektromagnet (18) stromlos sein, da sonst der Weicheisenkern (19) nach Einschalten des Magneten (24) nicht in Ruhestellung gelangen kann.

Da im Reifenraum ein erheblicher Überdruck herrscht, wird wie schon beschrieben der Luftdruck durch Ablassen von Luft infolge der tiefen Stellung des Doppelkolbens (3) abgesenkt, bis der zuvor durch Eichen der Barometer­ dose eingestellte Luftdruck wieder erreicht worden ist.

Im Behälter (6) befindet sich immer noch ein gegenüber dem normalen Reifendruck erhöhter Luftdruck, so daß der Regelungsmechanismus auch weiterhin in Gang bleiben wird. Er endet dann, wenn im Behälter (6) der Luftdruck den des Reifenraumes erreicht hat.

Die Kanäle (25) und (16) sind gestrichelt gezeichnet worden, weil sie im dargestellten Beispiel einer kon­ struktiven Möglichkeit nicht in der Zeichenebene liegen.

In den Zeichnungen und der Beschreibung wurde auf die Darstellung von Dichtungen an Kolben und Ventilen ver­ zichtet, da hierfür zuverlässige Bauvarianten bekannt sind.

Claims (2)

1. Selbsttätige Regelung des Luftdruckes in Fahrzeug­ reifen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Barometer­ dose, in der mittels eines Eichventils in einem Ver­ bindungskanal zwischen Reifenraum und Barometerraum der gewünschte Luftdruck aufgebaut worden ist und die durch einen Wagbalken mit einem an einem Stoß- und Schwingungsdämpferelement verbundenen Gegenge­ wicht von Fliehkräften aus dem Betrieb des Reifens freigehalten wird, je nach der Größe des im Reifen­ raum vorhandenen Luftdruckes einen Doppelkolben so steuert, daß er entweder den Weg der im Vorrats­ behälter, der Teil der Felge sein kann oder an der Felge angebracht ist, unter erheblichem Druck ste­ henden Luft zum Reifenraum freigibt oder bei zu hohem Luftdruck im Reifen durch Öffnen eines Verbindungs­ kanals zwischen Reifenraum und Außenluft die über­ schüssige Luft aus dem Reifen abblasen läßt.

2. Selbsttätige Regelung des Luftdruckes in Fahrzeug­ reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von einem am Fahrzeug befestigten starken Elektroma­ gneten ein Doppelventilsystem betätigt werden kann, das einmal den Regelmechanismus in seiner Funktion ausschaltet, zum anderen die im Vorratsbehälter ge­ speicherte Druckluft direkt in den Reifenraum ge­ langen läßt und daß ein zweiter Elektromagnet die Stellung des Doppelventiles durch Herausziehen einer Sperrklinke wieder rückgängig macht und somit den Regelmechanismus wieder in Funktion setzt, wobei der einmal im Barometergehäuse vorhandene Luftdruck erhalten bleibt.