DE3926391C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Reifendruck­ regelung eines einen Reifeninnenraum aufweisenden Fahrzeugrades mit den im Oberbegriff des An­ spruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Eine solche Vorrichtung zur Reifendruckregelung ist aus der DE-PS 79 059 bekannt.

Ferner ist aus der nachveröffentlichten DE 38 03 867 A1 ein Reifendrucksteuerventil bekannt, dessen Gehäuse durch einen Ventilschließkörper, der auf einem Ventilsitz anliegt, in zwei Kammern unterteilt ist. Die Kraft, mit der der federbelastete Ventilschließkörper auf den Ventilsitz gedrückt wird, erhält bei der Raddrehung eine zusätzliche Komponente, die auf den Einfluß der Fliehkraft, welche auf den Ventilschließkörper wirkt, zurückzuführen ist.

Für die Fahrsicherheit eines Fahrzeuges ist die Überwachung des Reifendruckes von sich drehenden Fahrzeugreifen von großer Bedeutung. Es sind bereits verschiedene Vorrichtungen zur Reifen­ drucküberwachung im Fahrzeugrad bekannt. Diese z.B. aus der DE 34 08 905 A1, 34 45 854 A1 und der EP 01 97 813 A1 be­ kannten Vorrichtungen beschränken sich auf eine reine Über­ wachung des Druckes. Ein Druckanstieg oder ein Druckabfall wird von den Vorrichtungen ermittelt und im Fahrzeuginneren ange­ zeigt.

Nachteilig bei diesen bekannten Vorrichtung ist, daß diese sich ausschließlich auf die Drucküberwachung beschränken. Bei einem Druckabfall wird der Fahrzeugführer genötigt, z.B. eine Tankstelle anzufahren, um dort den Reifendruck zu erhöhen.

Dieses Problem wurde bereits in der EP 02 63 251 A2 und EP 02 99 398 A2 sowie in der DE 29 18 481 C2 aufgegriffen und Lösungen vorgeschlagen.

Aus der EP 02 63 251 A2 ist eine Vorrichtung bekannt mit einem an der Felge montierten Faltenbalg, der unter der Einwirkung des Reifendrucks steht. Der Faltenbalg ist mit einem Permanentmag­ neten verbunden, welcher entsprechend dem Reifendruck durch unterschiedliche Dehnung des Faltenbalges verschoben wird und sich einem induktiven Sensor nähert oder entfernt. Die Regelung des Reifendrucks erfolgt durch das Signal des induktiven Sensors, um mit Hilfe eines an der Felge ange­ brachten Hochdruckreservoires den Reifendruck gezielt zu beeinflussen. Das Hochdruckreservoir ist über eine Leitung mit einem Gehäuse verbunden, in welchem sich der Permanent­ magnet mit dem Faltenbalg befindet.

Nachteilig bei dieser bekannten Vorrichtung ist, daß zum einen ein hoher Montageaufwand notwendig ist und zum anderen der Reifendruck nur dann beeinflußt werden kann, wenn der Luftdruck in dem Hochdruckreservoir über dem notwendigen Reifendruck liegt. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß zur Verbindung zwischen dem Hochdruckreservoir und dem Gehäuse eine Leitung notwendig ist. Hier kann es zu einer Be­ schädigung der Leitung kommen, wodurch das Hochdruckreservoir entleert wird. Eine beschädigte Leitung birgt weiterhin die Gefahr, daß beim Öffnen des in der Leitung angeordneten Ventils Luft aus dem Reifeninneren entweichen kann.

Die in der DE 29 18 481 C2 beschriebene Lösung zur Reifen­ drucküberwachung verwendet eine zentrale Drucklufterzeugungs- und -bereitstellungseinrichtung, welche mit jedem Reifen ver­ bunden ist.

Nachteilig bei dieser Lösung ist, daß ein kompliziertes Leitungs- und Ventilsystem notwendig ist.

In der EP 02 99 398 A2 wird der Reifendruck mittels einer gegen einen an der Felge in Umfangsrichtung angeordneten einseitig ge­ öffneten Schlauch gepreßten Rolle erhöht. Eine Drucksenkung wird mit Hilfe einer zweiten Rolle erreicht, die eine Wippe betätigt, die wiederum ein Ventil öffnet.

Neben der Notwendigkeit einer permanenten Messung des Reifendruckes hat diese Vorrichtung den Nachteil, daß insbesondere zur Luftzu­ fuhr große Stellkräfte für die an den umlaufenden Schlauch gepreßte Rolle notwendig sind. Desweiteren ergeben sich zusätzliche Probleme durch den unrunden Lauf der Felge. Ein weiterer Nachteil dieser Vorrichtung ist, daß diese keine kostengünstige Zwischenlösung bietet für den Fall, daß der Druck in einem Reifen konstant ge­ halten werden soll.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vor­ richtung zur Reifendruckregelung gemäß der DE-PS 79 059 so weiterzuentwickeln, daß eine drehzahlabhängige Reifendruckregelung mit einem einfachen Aufbau erreicht wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Im Gegensatz zum Stand der Technik verzichtet die neue Vorrich­ tung zur Reifendruckregelung im Fahrzeug auf Luftzufuhr­ leitungen und auf ein Luftdruckreservoir.

Stattdessen ist eine an der Felge befestigte Kolbenpumpe vor­ gesehen, welche eine sich im wesentlichen radial in Richtung auf die gegenüberliegende Innenwand des Reifens erstreckende Kolbenstange aufweist. Die Kolbenstange ist so bemessen, daß bei einem ordnungsgemäß mit einem Luftdruck beaufschlagten Fahrzeugreifen diese an der Innenwand des Reifens anliegt. Tritt ein Druckverlust im Reifen ein, so leistet die Kolbenpumpe eine Verdichtungsarbeit, wenn die Kolbenstange im wesentlichen senk­ recht zu der Fahrbahn ausgerichtet ist. Bei jeder Umdrehung des Rades wird Luft aus der Umgebung durch die Kolbenpumpe in das Reifeninnere gepumpt. Hierdurch wird eine unabhängige Luftdruck­ versorgung geschaffen, die für jeden Reifen des Fahrzeuges autark arbeitet. Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung ist, daß diese sehr einfach aufgebaut und somit wartungsfreundlich ist.

Zur Regelung des maximalen Druckes im Reifeninneren ist ein Druckbegrenzungsventil vorgesehen, welches bei Überschreiten eines vorgegebenen Sollwertes den Druck im Reifen auf den Sollwert ver­ mindert. Dies hat den Vorteil, daß ein vorgegebener Sollwert eingehalten wird.

Die Vorrichtung zur Reifendruckregelung weist ein Druckbegrenzungsventil und eine auf eine Membrane in radialer Richtung wirkende Feder sowie eine Stellschraube auf. Mit Hilfe der Stellschraube kann die Vorspannkraft der Feder variiert werden. Mit der veränderbaren Vorspannkraft der Feder wird auch der Luftdruck im Reifen beeinflußt. Mit Hilfe der Stellschraube kann ein bestimmter vorgewählter Luftdruck eingestellt werden. Dies hat den Vorteil, daß der Luftdruck stets gemäß den Bedingungen wie z. B. Belastung oder Fahrbahneigenschaften sowie Reifenart veränderbar ist. Die Anordnung eines Fliehgewichtes im Druckbegrenzungsventil auf die Feder bewirkt, daß der Luftdruck sich mit der Fahrzeuggeschwindigkeit ändert. Dies hat den Vorteil, daß z.B. im Stadtverkehr ein geringer Luftdruck und damit gute Federeigenschaften erreicht werden. Bei hohen Geschwindigkeiten jedoch den Sicherheitsanforderungen angepaßter höherer Luftdruck im Reifeninneren herrscht.

Vorteilhafterweise ist im Druckbegrenzungsventil ein Anschlag für das Fliehgewicht vorgesehen, um so eine bestimmte Ober­ grenze für den Reifeninnendruck zu erhalten. Dies hat den Vor­ teil, daß der Reifen zum einen nicht durch den Druck übermäßig beansprucht wird und zum anderen die Lauffläche keine ballige Form einnimmt, und so die Fahrsicherheit vermindert.

Die Weiterbildung nach Anspruch 4 hat den Vorteil, daß der Reifendruck zum einen durch die Stellschraube und zum anderen durch das Fliehgewicht beeinflußbar ist.

Vorteilhafterweise hat die gemeinsame Federkonstante der Feder und der Membrane eine quadratische Kennlinie. Dies hat den Vor­ teil, daß die Druckzunahme im Reifeninneren linear mit steigender Geschwindigkeit bis zum Erreichen einer bestimmten Geschwindigkeit ansteigt.

Die Erfindung wird an Hand des in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 schematisch den Aufbau der Vorrichtung im Schnitt,

Fig. 2 ein Geschwindigkeits-Druckdiagramm und

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform des Druck­ begrenzungsventils im Schnitt.

Die in der Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zur Reifendruckregelung ist zur Veranschaulichung der Details vergrößert gezeichnet. Die Vorrichtung ist so ausgebildet, daß diese bei drucklosem Reifen im Felgenraum vor Zerstörung ge­ schützt ist.

Die Kolbenpumpe 22 ist in dem Reifeninnenraum 25 angeordnet. Das Druckbegrenzungsventil 24 ist außerhalb des Reifeninnen­ raums 25 an der Felge 26 angebracht. Mit 31 ist der Felgenrand bezeichnet. Die Kolbenpumpe 22 und das Druckbegrenzungsventil 24 bilden eine Baueinheit. Zur Befestigung der Baueinheit weist die Kolbenpumpe 22 ein Gehäuse 29 auf, welches mittels nicht darge­ stellter Verbindungselemente mit der Felge 26 verbunden ist.

Die Kolbenpumpe 22 weist eine Kolbenstange 2 auf, welche an ihrem einen Ende einen Kolben 9 und an ihrem anderen Ende einen Fuß 4 trägt. Der Kolben 9 ist radial im Zylinderraum 5 des Zylinders 1 beweglich. Die Kolbenstange 2 weist ein Gelenk 3 auf, das vorzugs­ weise als Kugelgelenk ausgebildet ist. Bei einer elastischen seit­ lichen Bewegung kann auch ein Zylindergelenk verwendet werden. Ge­ strichelt dargestellt ist die Lage der Kolbenstangenabschnitte 2a, 2b bei einer geringen Geschwindigkeit des Fahrzeuges. Die Ab­ schnitte 2a, 2b der Kolbenstange 2 sind teleskopartig ausge­ bildet, wobei der Abschnitt 2a in den Abschnitt 2b eingeschoben werden kann. Beim Einschieben des Abschnittes 2a der Kolbenstange 2 wird das Dämpfungselement 6, welches eine Druckfeder ist zusammen­ gedrückt.

Der Zylinderraum 5 der Kolbenpumpe 22 weist zwei Öffnungen auf, in welchen die Ventile 8 und 10 angeordnet sind. Der Zylinderinnen­ raum 5 ist über das Ventil 8 und den Ansaugkanal 7 mit der Umgebung verbunden. Der Zylinderraum 5 ist desweiteren über das Ventil 10 mit einer Kammer 11 sowie über einen Kanal 12 mit dem Reifeninnen­ raum 25 verbunden.

Das Druckbegrenzungsventil 24 weist einen Regelraum (erste Kammer) 11 auf, der durch eine Membrane (Schließkörper) 13 begrenzt ist und der mit dem Reifeninnenraum 28 in Verbindung steht, sowie eine zweite Kammer 32, welche mit der Umgebung in Verbindung steht und in der sich die Feder 14, das Fliehgewicht 19, ein Korb 20 und die Stellschraube 17 befinden. Unterhalb der Membrane 13 ist eine Feder (Druckfeder) 14 angeordnet, die auf die Membrane 13 einwirkt. Die Membrane 13 weist desweiteren eine verschließbare und öffnende Durchgangsöffnung 30 auf. Zwischen der Feder 14 und eine Stellschraube 17 ist ein Fliehgewicht 19 vorgesehen. Die Position der Stellschraube 17 kann durch eine Kontermutter 18 arretiert werden. Das Gehäuse des Druckbegrenzungsventils 24 weist ferner zwei Öffnungen 15 und 16 auf.

Die Kolbenpumpe 22 hat einen Ansaug- und einen Pumptakt. In der dargestellten Position ist der untere Totpunkt der Kolbenpumpe 22 erreicht, und der Fuß 4 stützt sich gegen die Innenwand 23 des Reifens 28 ab. Der Zylinderraum 5 ist mit Luft gefüllt und das Ventil 8 sowie das Ventil 10 sind geschlossen. Gestrichelt dar­ gestellt ist die Position des Reifens 28 bei einem verminderten Reifendruck. Hierbei drückt die Innenwand 23 die Kolbenstange 2 mit dem Fuß 4 in die gestrichelt dargestellte Position. Der Kolben 9 führt einen Verdichtungstakt aus bis zum Erreichen seines oberen Totpunktes, d.h. der Kolben 9 liegt an der Stirn­ fläche 5a des Zylinders 1 an, wie in der Fig. 1 gestrichelt dargestellt. Die verdichtete Luft tritt über das Ventil 10 in den Innenraum 25 des Reifens 28.

Ist der Sollwert des Reifendrucks erreicht, so wird durch jeden Verdichtungstakt der Kolbenpumpe 22 der Sollwert überschritten. Ist dies der Fall, so wird die Membrane 13 durch den Luftdruck gegen die Feder 14 und die Zentrifugalkraft des Fliehge­ wichts 19 in Radialrichtung gedrückt, wobei die Durchgangsöffnung 30 frei­ gegeben wird und Luft aus dem Innenraum 25 des Reifens 28 ent­ weichen kann bis Kräftegleichgewicht an der Membran 13 herrscht. Die aus dem Reifeninnenraum 25 entwichene Luft verläßt das Druck­ begrenzungsventil 24 durch die Öffnungen 15 und 16.

In der Fig. 2 ist der Reifendruck in Abhängigkeit von der Ge­ schwindigkeit dargestellt. Bis zum Erreichen einer Geschwindig­ keit V_u weist der Reifen 28 einen Druck P_u auf. Wird diese Geschwindig­ keit von dem Fahrzeug überschritten, so steigt der Druck linear mit Zunahme der Geschwindigkeit bis zu einem Wert P_o an. Bei diesem Druck weist das Fahrzeug eine Geschwindigkeit V_o auf. Eine weitere Steigerung der Geschwindigkeit von V_o bis V_max führt zu keiner Änderung des Druckes im Reifen 28.

In der Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Druckbe­ grenzungsventils 24 dargestellt. Gegenüber dem Druckbegrenzungs­ ventil 24 in der Fig. 1 zeichnet sich die weitere Ausführungsform des Druckbegrenzungsventils 24 dadurch aus, daß dieses einen Korb 20 zur Aufnahme des Fliehgewichts 19 aufweist. Der Korb 20 weist einen Anschlag 21 auf. Hierdurch wird der in der Fig. 2 dar­ gestellte Druckverlauf in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit erreicht.

Bei der Bemessung des Fliehgewichtes 19 ist zu berücksichtigen, daß im Verdichtungstakt die Fliehkraft zusätzlich von der Gewichts­ kraft überlagert wird.

In Verbindung mit einer Stelleinrichtung für die Stellschraube 17 kann der Sollwert für den Reifendruck in Abhängigkeit von einem beliebigen vorgebbaren Kennfeld gesteuert und nachfolgend ausge­ regelt werden.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Reifendruckregelung eines einen Reifeninnenraum aufweisenden Fahrzeugrades
mit einer Kolbenpumpe, welche eine sich i.w. radial in Richtung auf die gegenüberliegende Innenwand des Reifens erstreckende Kolbenstange aufweist, die periodisch während des Abrollens des Reifens die Kolbenpumpe betreibt, welche Umgebungsluft in den Reifeninnenraum pumpt, und
mit einem Druckbegrenzungsventil, welches einen Schließkörper aufweist, der das Druckbegrenzungsventil in eine erste mit dem Reifeninnenraum und in eine zweite mit der Umgebung in Verbindung stehende Kammer unterteilt, wobei der Schließkörper mit einem Ventilsitz zusammenwirkend eine Durchgangsöffnung zwischen den beiden Kammern verschließt oder freigibt und wobei auf den Schließkörper eine Feder in radialer Richtung einwirkt, deren Vorspannkraft über eine Stellschraube einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper eine Membrane (13) ist und daß die Feder (14) ein auf sie einwirkendes Fliehgewicht (19) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Kammer (32) ein Anschlag (21) für das Fliehgewicht (19) vorgesehen ist, welcher eine Bewegung des Fliehgewichts (19) in Richtung auf den Schließkörper begrenzt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Kammer (32) ein mit dem Anschlag (21) ausgebildeter, zur Aufnahme des Fliehgewichtes (19) vorgesehener Korb (20) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellschraube (17) im Druckbegrenzungsventil (24) auf das Fliehgewicht (19) oder den Korb (20) wirkt.

5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (14) und die Membrane (13) eine gemeinsame Federkonstante aufweisen, welche eine quadratische Kennlinie besitzt.