DE3881591T2 - Luftzufuhr und -abfuhr eines rotierenden reifens. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die zur Montage an einem Fahrzeugrad vorgesehen und geeignet ist, das Füllen sowie das Abblasen des sich drehenden Luftreifens zu gewährleisten.
• Der Fülldruck von Luftreifen stellt einen Parameter dar, der für ihre gute Funktion von großer Wichtigkeit ist. So ist es wichtig, diesen Druck auf dem geforderten Nennwert zu halten. In bestimmten Fällen ist es ferner sogar wünschenswert, den Fülldruck in Abhängigkeit von den Verwendungsbedingungen des Fahrzeugs modifizieren zu können. Es wurden dementsprechend auch bereits Systeme entwickelt, mit denen ein Füllen von Luftreifen auch während ihrer Verwendung gewährleistet werden kann. Hierzu sind Systeme bekannt, die einen Drehflansch aufweisen, der den Druck von einem sich nicht bewegenden Raum, d.h., dem eigentlichen Fahrzeug, zum beweglichen, sich drehenden Raum hin überträgt, das heißt zum Rad. Es sind ferner Systeme bekannt, bei denen versucht wird, die Deformation des Luftreifens zum Einpumpen von Luft zu verwenden, beispielsweise das System gemäß FR-A-943 377. Bei diesen letztgenannten Systemen wird zwar kein Drehflansch verwendet, jedoch ist ihre praktische Realisierung derart problematisch, daß es den Anschein hat, daß solche Systeme nie bis zur technischen Reife entwickelt wurden. Aus GB-A-1 017 074, das im Oberbegriff des Anspruchs 1 berücksichtigt ist, ist ein System bekannt, das dauernd Luft aus einem Hilfsreservoir in den Luftreifen hinein fördert, ohne daß allerdings eine gezielte Einwirkung auf den Fülldruck des Luftreifens möglich wäre.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Vorrichtung anzugeben, mit der es möglich ist, das Füllen eines sich drehenden Luftreifens je nach Bedarf zu gewährleisten und die keinen Drehflansch erfordert.
• Eine zweite Aufgabe der Erfindung besteht darin, auch ein Abblasen des Luftreifens während der Drehung zu ermöglichen.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Füllen eines sich drehenden Luftreifens weist einen elastischen Schlauch, der mindestens teilweise etwa kreisförmig und koaxial zum Luftreifen angeordnet ist, mit ihm fest verbunden ist und sich mit dem Luftreifen mitdreht und mindestens zwei Öffnungen aufweist, von denen eine Öffnung über ein Rückschlagventil mit dem Innenraum des Luftreifens verbunden ist, sowie eine Einrichtung auf, die dazu ausgelegt ist, den elastischen Schlauch örtlich zu quetschen, um so ein Aufpumpen zu gewährleisten, und sich nicht mit dem Luftreifen mitdreht; die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die andere Öffnung der beiden Öffnungen mit dem Atmosphärendruck in Verbindung steht und die Einrichtung, die dazu dient, den Schlauch örtlich zu quetschen, zwei Stellungen einnehmen kann: Eine Ruhestellung sowie eine aktive Stellung, in der sie mit dem Schlauch in Kontakt kommt, um so eine Quetschung des Schlauchs hervorzurufen.
• Im folgenden wird die Funktionsweise dieser Vorrichtung unter Bezug auf die Figuren erläutert, so daß auch die damit verbundenen Vorteile ersichtlich werden.
• Fig. 1 ist eine Querschnittsdarstellung, die schematisch die allgemeine Anordnung der Füllvorrichtung zeigt.
• Fig. 2 erläutert ein Detail der Füllvorrichtung und der Abblasvorrichtung in Ruhestellung.
• Fig. 3 zeigt das gleiche Detail, jedoch in Füllstellung.
• Fig. 4 erläutert das gleiche Detail, jedoch in Abblasstellung.
• Die Figuren 5 und 6 zeigen eine Querschnittsdarstellung der Steuerung des Abblasens.
• Fig. 7 zeigt schließlich eine andere Ausführungsform der Füllvorrichtung.
• In Fig. 1 ist eine Felge mit einem Luftreifen 2 schemaisch dargestellt. Die Luftkammer des Luftreifens ist mit der Bezugszahl 20 bezeichnet. Die zum Füllen des Luftreifens 2 erforderliche Luft wird dadurch komprimiert, daß ein elastischer Schlauch 3 örtlich gequetscht wird und die so erhaltene Einschnürung von der Öffnung 31, die mit dem Atmosphärendruck in Verbindung steht, zur entgegengesetzten Öffnung (32) hin verschoben wird, die mit der Luftkammer 20 des Luftreifens 2 in Verbindung steht. Der elastische Schlauch 3 ist mit dem Luftreifen 2 verbunden und dreht sich mit ihm mit. Um die erforderliche Quetschung in sehr einfacher Weise sicherzustellen, ist der elastische Schlauch 3 mindestens teilweise etwa kreisförmig und koaxial zum Luftreifen angeordnet und beispielsweise durch Kleben mit der radial inneren Seite 10 der Felge 1 verbunden. Diese Quetschung wird durch die Einwirkung einer Preßeinrichtung hervorgerufen, die sich in Bezug auf den festen, sich nicht drehenden Raum nicht bewegt und mechanisch mit der (nicht dargestellten) Radaufhängung verbunden ist. Der elastische Schlauch ist selbstverständlich derart ausgerichtet, daß die Luft bei Drehung des Luftreifens 2 und unter der Einwirkung der (in Bezug auf die Drehung des Luftreifens 2) festen Preßeinrichtung von der Öffnung 31, welche die Einlaßöffnung darstellt, zur Öffnung 32 hin gefördert wird. Zwischen der Öffnung 32 und der Luftkammer 20 ist ein Rückschlagventil 4 vorgesehen. Die Öffnung 31, die den Lufteinlaß darstellt, kann selbstverständlich an irgendeiner gewünschten Stelle angeordnet werden, insbesondere, um sie vor Verschmutzung und Spritzwasser zu schützen. Der Teil des Schlauchs, der zur Gewährleistung der Pumpwirkung dient, ist entsprechend der im wesentlichen kreisförmig angeordnete Teil. Das Rückschlagventil 4 ist vorzugsweise so nahe wie möglich am Ende des Bereichs des elastischen Schlauchs 3 angeordnet, der durch die Druckeinrichtung gequetscht wird.
• Die Einrichtung, die dazu dient, den Schlauch örtlich zu quetschen, besteht im vorliegenden Fall aus einer Andruckrolle 5, die vom elastischen Schlauch 3 beabstandet gehalten wird, wenn sich die Vorrichtung in Ruhestellung befindet, und die den elastischen Schlauch 3 gegen die Felge 1 quetscht, wenn der Luftreifen aufgepumpt werden soll. Die Andruckrolle 5 dreht sich um ihre Achse 50, die in Bezug auf die Radaufhängung fest ist. Der Betrieb der Vorrichtung wird in sehr einfacher Weise so gesteuert, daß auf die radiale Stellung der Andruckrolle 5 eingewirkt wird. So ist beispielsweise die Ruhestellung (Andruckrolle 5 von der Felge beabstandet) die natürliche Stellung der Andruckrolle 5, während die aktive Stellung (Schlauch 3 geguetscht) unter der Einwirkung eines Elektromagneten, eines Fluids oder irgendwelcher anderer geeigneter Mittel erzeugt wird.
• Die aktive Stellung der Andruckrolle 5 ist in Fig. 1 mit einer durchgezogenen Linie sowie in Fig. 3 dargestellt. Die Figuren 2 und 4 zeigen andererseits die Ruhestellung, die in Fig. 1 gestrichelt angedeutet ist. Zur Sicherstellung der maximalen Wirksamkeit der Vorrichtung quetscht die Andruckrolle 5 den elastischen Schlauch 3 in ausreichendem Maß, wobei der Innenquerschnitt beim Durchlauf unter der Andruckrolle gleich Null wird.
• Der Querschnitt des elastischen Schlauchs 3 wird in Abhängigkeit von der gewünschten Geschwindigkeit des Aufpumpens des Luftreifens 2 berechnet. Erforderlichenfalls können auch mehrere elastische Schläuche parallel angeordnet werden, oder der elastische Schlauch kann in einer spiraligen Anordnung vorgesehen werden, um die Kompression der Luft über mehr als eine Umdrehung sicherzustellen, wobei eine in Axialrichtung motorgetriebene Andruckrolle verwendet wird, die in koordinierter Weise bewegt oder längs des elastischen Schlauchs 3 geführt wird. So sind beispielsweise auf der Felge 1 (Fig. 2) Vorsprünge 11, 12 derart vorgesehen, daß die Andruckrolle 5 axial geführt werden kann, wenn sie den elastischen Schlauch 3 quetscht.
• Es ist andererseits auch möglich, den Schlauch 3 kürzer zu machen als einer ganzen Umdrehung entspricht, das heißt, ihn lediglich längs eines Kreisbogens vorzusehen. In diesem Fall können in der gleichen Ebene mehrere Kreisbögen entsprechende Schläuche vorgesehen werden, die jeweils ein Rückschlagventil 4 aufweisen.
• Die Verwendung der erfindungsgemäßen Füllvorrichtung ist besonders dort von Bedeutung, wo gleichzeitig ein System vorgesehen ist, das eine permanente Kontrolle des Fülldrucks des Luftreifens sicherstellt. In Abhängigkeit vom Wert des ermittelten Drucks wird, wenn der Druck ungenügend ist, auf die Andruckrolle 5 eingewirkt, beispielsweise durch einen elektrischen Impuls. Das große Interesse, das die erfindungsgemäße Vorrichtung genießt, beruht darauf, daß es auf diese Weise möglich ist, den natürlichen Druckverlust dauernd zu kompensieren, und zwar ohne daß sich der Fahrer des Fahrzeugs dieses Vorgangs annehmen muß. Die Steuerung des Aufpumpens erfolgt lediglich im festliegenden, sich nicht bewegenden Raum und ist daher sehr einfach zu realisieren.
• Da die erfindungsgemäße Vorrichtung das Problem des Füllens sich drehender Luftreifen in einfachem und zuverlässiger leise löst, erlaubt sie entsprechend in gleicher Weise auch ein Abblasen von Luftreifen, um so nach Wunsch den besten Kompromiß zwischen dem Fülldruck des Luftreifens und der jeweils vorliegenden Anwendung zu erzielen. Durch Kombination der Vorrichtung mit einem System zur permanenten Druckkontrolle und einem System zum Abblasen kann so ein Rad realisiert werden, bei dem der Fülldruck des Luftreifens ein Parameter ist, auf den dauernd eingewirkt werden kann.
• So kann beispielsweise das Abblassystem die Sperrwirkung des Rückschlagventils 4 neutralisieren, indem Luft entweichen gelassen wird, um so den Fülldruck gemäß einem erhaltenen Befehl zu verringern. In den Figuren 2 bis 6 ist eine Abblasvorrichtung für sich drehende Luftreifen dargestellt, die einen Stößel 7 aufweist, der durch die Felge 1 hindurchgeht, auf welcher der Luftreifen 2 montiert ist. Das Ende 7A (Fig. 4), das auf der Reifeninnen seite liegt, betätigt das Öffnen der Öffnung 32, um die in der Luftkammer enthaltene Luft entweichen zu lassen, während das entgegengesetzte Ende 7B fest mit einer Betätigungsnocke verbunden ist, die dazu dient, mit einer Preßeinrichtung zusammenzuwirken, die sich nicht mit dem Rad mitdreht, um das Abblasen zu bewirken.
• Auf diese Weise erfolgt die Steuerung des Abblasens ebenfalls vom festliegenden Raum aus. Die Preßeinrichtung besteht aus einer Andruckrolle 6, die um ihre Achse 60 drehbar ist. Die Andruckrolle 6 ist mit an der Radaufhängung befestigt und ist damit, ebenso wie die Andruckrolle 5, in Bezug auf den festliegenden Raum fest. Wenn der Luftreifen abgeblasen werden soll, wird die Andruckrolle 6 an den Stößel 7 zum Abblasen zur Anlage gebracht, wodurch eine entsprechende Verschiebung des Trägers 71 des Ventilkegels 41 des Rückschlagventils 4 hervorgerufen wird. Der Ventilkegel 41 wird damit angehoben und gibt die Öffnung 32 frei, wodurch wiederum der Luftdurchtritt ermöglicht wird. Der Stößel 7 stellt entsprechend (aufgrund der Dichtung 70) eine dichte Durchführung durch die Felge 1 hindurch für die radiale Positionierung des Trägers 71 des Ventilkegels 41 dar.
• Die Rückstellfeder 8 hält das Rückschlagventil 4 in Ruhestellung in Anlage an der Öffnung 32. Diese Rückstellfeder 8 dient ferner auch als Abrollbahn, damit der Stößel 7 mit der als Preßeinrichtung dienenden Andruckrolle 6 zusammenwirken kann, wenn die Andruckrolle 6 in Radialrichtung auf die Felge hin verschoben wird. Die Abrollbahn stellt folglich eine Steuernocke für den Stößel 7 dar.
• Es ist entsprechend ersichtlich, daß, wenn sich der auf der Felge 1 montierte Luftreifen 2 dreht und die radiale Position der Andruckrolle 6 auf der in Fig. 4 dargestellten Höhe gehalten wird, das Rückschlagventil 4 bei jeder Umdrehung ein wenig angehoben wird, so daß ein wenig Luft durch den Schlauch 3 hindurch entweichen kann, um den Fülldruck zu verringern. Zur Steuerung der Andruckrolle 6 kann beispielsweise vorgesehen werden, daß die Ruhestellung ihre natürliche Stellung ist und sie mit irgendwelchen geeigneten Mitteln radial verschoben wird, bis sie dauernd auf dem Vorsprung 12 abläuft, der einen radialen Anschlag bildet. Das Füllen und das Abblasen kann durch getrennte Andruckrollen gesteuert werden, die jeweils, wie dargestellt, ihr eigenes System zur radialen Positionierung aufweisen, wobei sie erforderlichenfalls in Umfangsrichtung leicht versetzt sind; es ist aber auch möglich, das Füllen wie auch das Abblasen des Luftreifens mit derselben Andruckrolle zu steuern, die ferner ein System zur axialen Positionierung aufweist.
• Die vorliegende Erfindung erlaubt entsprechend die Realisierung eines aktiven Rades, das heißt, eines Rades, bei dem der Fülldruck des Luftreifens ein beherrschbarer Parameter ist, ohne daß ein Steuersignal (elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch) in den in Drehung befindlichen beweglichen Raum übertragen werden muß, um diesen Fülldruck zu ändern.
• Im folgenden wird eine andere Ausführungsform der Erfindung erläutert, bei welcher der Luftreifen selbst das Nachfüllen bei Entweichen von Luft übernimmt.
• In Fig. 7 ist eine Ausführungsform der Erfindung schematisch dargestellt, bei der die Einrichtung zur Gewährleistung des Quetschens des Schlauches mit dem Laufstreifen 21 des Luftreifens 2 verbunden ist. Es handelt sich hierbei um die Innenseite des Laufstreifens 21, die bei Druckverlust, wie dies durch die strichpunktierten Linien angedeutet ist, direkt auf dem festgelegten elastischen Schlauch 3 zumindest teilweise über dem radial äußeren Umfang 15 eines Elements 16 der Felge 1 zur Anlage kommt. Die Innenseite des Laufstreifens 21 stellt nämlich in dem durch den Kontakt mit der Straße deformierten Teil ein sich nicht drehendes Mittel dar. Der eingedrückte Bereich des Laufstreifens 21 stellt ein der Annäherung einer Druckrolle 5 äquivalentes Mittel dar.
• Der elastische Schlauch 3 wird entsprechend im Inneren der Luftkammer 20 des Luftreifens selbst angebracht. Natürlich geht der Schlauch auf der Seite der Ansaugöffnung durch die Felge hindurch, um so an die Außenseite des Luftreifens zu kommen.
• Unter einem Element 16 der Felge 1 ist entweder eine innenliegende aufgesetzte Auflage, die zur Aufnahme der Last bei abgeblasenem Luftreifen 2 dient, wie in Fig. 7 dargestellt, oder ein Teil der Felge selbst zu verstehen, der hierzu so ausgebildet ist wie z.B. der mediane Bereich einer Felge für Luftreifen mit von außen umgreifender Befestigung, wie in DE-A-3 019 742 erläutert. Dank der erfindungsgemäßen Füllvorrichtung ist es möglich, für den Notlaufbetrieb durch mäßigen Fülldruck, der jedoch nicht gleich Null ist, eine weichere Auflage zu erzielen. Es ist ferner auch möglich, zwischen die steife Auflage (Außenumfang 15) und den elastischen Schlauch 3 ein Distanzstück 17, beispielsweise aus Massivkautschuk, einzuschalten, das zwar nicht in der Lage ist, die Last zu tragen, es jedoch ermöglicht, die Quetschung des Schlauchs 3 im Zusammenwirken mit dem Laufstreifen 21 herzustellen, sobald dieser eingedrückt wird.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Füllen eines sich drehenden Luftreifens (2), die aufweist:

- Einen elastischen Schlauch (3), der mindestens teilweise etwa kreisförmig und koaxial zum Luftreifen (2) angeordnet ist, mit ihm fest verbunden ist und sich mit dem Luftreifen mitdreht und mindestens zwei Öffnungen (31, 32) aufweist, wobei eine Öffnung (32) der beiden Öffnungen (31, 32) über ein Rückschlagventil (4) mit dem Innenraum (20) des Luftreifens verbunden ist,

- und eine Einrichtung (5; 21), die dazu ausgelegt ist, den elastischen Schlauch (3) örtlich zu quetschen, um so ein Aufpumpen zu gewährleisten, und die sich mit dem Luftreifen mitdreht,

dadurch gekennzeichnet, daß

die andere Öffnung (31) der beiden Öffnungen (31, 32) mit dem Atmosphärendruck in Verbindung steht und

die Einrichtung (5; 21), die dazu dient den Schlauch örtlich zu quetschen, zwei Stellungen einnehmen kann: Eine Ruhestellung sowie eine aktive Stellung, in der sie mit dem Schlauch (3) in Kontakt kommt, um so eine Quetschung dieses Schlauchs hervorzurufen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Schlauch (3) zumindest zum Teil am radial inneren Umfang (10) der Felge (1) befestigt ist, auf welcher der Luftreifen (2) montiert ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (5) aus einer Andruckrolle besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (21) mit dem Laufstreifen (21) des Luftreifens (2) fest verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Schlauch (3) zumindest zum Teil am radial äußeren Umfang (15) eines Elements (16) der Felge (1) befestigt ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner eine Abblasvorrichtung zum Ablassen von Druck aus einem sich drehenden Luftreifen (2) aufweist, die einen Stößel (7) aufweist, der durch die Felge (1), auf welcher der Luftreifen (2) montiert ist, hindurchgeht und dessen auf der Reifeninnenseite liegendes Ende (7A) die Freigabe einer Öffnung (32) steuert, um die in der Luftkammer (20) enthaltene Luft entweichen zu lassen, und dessen entgegengesetztes Ende (7B) mit einer Betätigungsnocke verbunden ist, die dazu dient, mit einer Preßeinrichtung zusammenzuwirken, die sich nicht mit dem Rad dreht, um das Luftablassen zu bewirken.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsnocke aus einer dünnen Platte besteht, die eine Rückstellfeder bildet, die an der Felge (1) zur Anlage kommt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2 sowie nach Anspruch 6 oder 7, bei welcher das auf der Reifeninnenseite liegende Ende (7A) fest mit dem Träger (71) des Ventilkegels (41) des Rückschlagventils (4) verbunden ist, wobei die Verschiebung des Stößels (7) das Anheben des Ventilkegels (41) hervorruft, um Luft entweichen zu lassen.