DE3933812A1 - Luftdruckausgleichsvorrichtung fuer ein fahrzeugrad - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Luftdruckausgleichsvorrichtung für einen schlauchlosen Reifen auf einer Felge.

Die vorbekannten schlauchlosen Reifen besitzen ein felgenseitiges Ventil, durch das der Innendruck des Reifens von außen gemessen und vorgegeben werden kann. Bei einer Prüfung des Luftdrucks im Reifen, die häufig von Laien vorgenommen wird, werden meistens Temperatur und Belastung der Reifen außer acht gelassen. Durch längere Lagerung der vorbekannten Reifen oder bei Stillstellen des Fahrzeuges sowie bei lange ungenutzten Ersatzreifen, wird ein unzulässiger Luftdruck im Reifen verursacht. Diese Gründe führen zu Schäden am Reifen, wenn ungeachtet dessen damit gefahren wird. Dabei können auftreten: Eine ungleiche Abnutzung der Reifen, eine Lenkbehinderung, eine unterschiedliche Bremswirkung, oder sogar eine Explosion durch Überdruck wegen Überhitzung infolge zu hoher Walkarbeit. Die genannten Schäden führen oft zu Unfällen und gefährden die Sicherheit der Menschen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Luftdruckausgleichsvorrichtung zu schaffen, die stets den für den jeweiligen Reifen vorgegebenen Innendruck im Reifen sicherstellt.

Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß im Reifeninnenraum auf der Felge eine Luftpumpe in radialer Reifenrichtung betätigbar angeordnet ist, die saugseitig an eine Felgendurchführung nach außen angeschlossen ist und druckseitig mit dem Reifeninnenraum verbunden ist und deren Betätigungskopf sich mit seiner Oberfläche bei einem vorgegebenen Reifendruck nahe der Innenfläche zur Reifenlauffläche im unbelasteten Reifen befindet, und daß von dem Reifeninnenraum nach außen ein Überdruckventil angeordnet ist, das dem vorgegebenen Reifendruck entsprechend mit einer Schließkraft beaufschlagt ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Luftdruckausgleichsvorrichtung ist im Inneren der Reifen zwischen Felgen und Innenfläche der schlauchlosen Reifen eingebaut. Bei längeren Fahrten und auf erhitztem Straßenbelag dehnt sich die Luft im Fahrzeugreifen aus. Der Luftdruck wird durch die neue Vorrichtung jedoch konstant gehalten. Während einer anschließenden Fahrt auf kalten Fahrbahnflächen oder bei langsamerer Fahrt senkt sich der Druck im Reifen nicht, da dann Luft automatisch nachgepumpt wird. Die Luftdruckausgleichsvorrichtung läßt Überdruck heraus und pumpt bei Unterdruck den Reifen des dadurch auftretenden stärkeren Zusammenpressens des Reifens beim Rollen auf. Die Luftdruckausgleichsvorrichtung wird durch eine Längeneinstellung jeder Reifengröße angepaßt; ebenso ist der Betriebsdruck einstellbar. Die Luftdruckausgleichsvorrichtung ist ein kleines Gerät, das auf die Felgen in den Reifen eingebaut ist. Es gleicht in jeder Situation den Luftdruck im Reifen aus. Bei unterschiedlichen Reifen- und Fahrbahntemperaturen sowie bei einer Langzeitlagerung der Reifen und auch bei einer Überlastung des Fahrzeugs ist ein konstanter Reifendruck jeweils nach kurzzeitigem Gebrauch des Reifens vorhanden. Durch den Luftdruckausgleichsautomaten wird eine ungleiche Bremswirkung sowie eine Spurabweichungen in Bezug auf die Räder und eine streifenweise oder einseitige Abnutzung der Reifen, die bei einem in bekannten Reifen häufig vorhandenen Über- oder Unterdruck auftreten, vermieden. Die mechanische Vorrichtung erzeugt keine Geräusche und ändert die Fahreigenschaften des Fahrzeuges nicht, da eine entsprechende Auswuchtung der Radfelgen durch ein Gegengewicht erfolgt.

Es ist auch vorteilhaft, daß der Reifendruck bei einer kleinen Undichtigkeit, z. B. durch einen darin steckenden Nagel, laufend aufgepumpt wird, so daß eine gefahrlose Fahrt zu einer Wartungstation möglich ist.

Der Reifen mit der Vorrichtung ist völlig Wartungslos.

Die Erfindung ist anhand der Fig. 1 bis 4 beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen Reifenschnitt mit einer Druckausgleichsvorrichtung;

Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Axialschnitt einer Druckausgleichsvorrichtung;

Fig. 3 zeigt ein Detail einer weiteren Ausführung des Überdruckventils;

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführung des Überdruckventils.

In Figur ist ein Querschnitt durch einen schlauchlosen Reifen (12) und eine Felge (13) dargestellt. Auf dieser ist eine Luftpumpe (1, 2) in radialer Reifenrichtung montiert. Diese ist saugseitig durch eine Felgendurchführung (10) mit der Außenluft verbunden. Ihre Betätigung geschieht über einen Pilzkopf (1), dessen Oberfläche sich bei vorgegebenem Innendruck im Reifen etwa 1 mm unter der Innenseite der Lauffläche des Reifens (12) befindet. Dieses Abstandsmaß ist so gewählt, daß bei einer Eindellung des Reifens bei maximaler Radlast und langsamer Fahrt die Pumpe so weit betätigt ist, daß sie Druckluft in den Reifeninnenraum entläßt. Bei schneller Fahrt, bei der die Lauffläche durch die Zentrifugalkraft nach außen gezogen ist, oder bei geringer Last bleibt die Pumpe (1, 2) außer Kontakt zur Reifeninnenseite, so daß im üblichen Betrieb keine Abnutzung derselben oder störende Geräusche auftreten. Die Pumpe (1, 2) ist deshalb auf einen relativ geringen Hub ausgelegt, der einem Bruchteil der Eindellung des Reifens bei langsamer Fahrt mit Reifenvollast entspricht, damit dieser geringe Hub die Pumpe ausreichend betätigt.

Zur Einstellung der Länge der Pumpe (1, 2) auf eine bestimmte Reifengröße besteht sie aus einem auf der Felge (13) montierten Sockelteil (20), auf das über Stellschrauben (25) längenveränderlich der reifenseitige Pumpenteil (22) aufgesetzt ist.

In Fig. 2 ist vergrößert ein Axialschnitt der Vorrichtung dargestellt. Auf der Felge (13) ist der Sockel der Pumpe befestigt, auf den das obere Pumpenteil (22) mit Schrauben (25) axial verstellbar aufgesetzt ist. Zwischen beiden Teilen ist eine schalldämpfende elastische Zwischenschicht (21) eingebracht. Der Pumpenkörper (2) enthält einen zentralen Kolben (6), der mit einem elastischen Mantel (26) umgeben ist, wobei ein relativ kleiner Zwischenraum (14) bodenseitig zum Gehäuse verbleibt, der der veränderliche Pumpraum ist. Der Kolben erstreckt sich mit einem Schaft (23) in radialer Richtung des Rades. An dessen äußerem Ende ist ein pilzförmiger Betätigungskopf (1) aufgesetzt. Zwischen diesem Kopf (1) und dem Pumpengehäuse (22) ist eine vorgespannte Druckfeder (5) eingesetzt, die den Schaft (23) jeweils so weit aus der Pumpe (22) herauszieht, bis der Kolben (6) an die Pumpenwandung innenseitig anschlägt. Bodenseitig sind an dem Pumpengehäuse (22) ein Einlaßventil (7) und ein Auslaßventil (3) angesetzt, die als Kugelventile ausgebildet sind. Das Einlaßventil (7) ist mit einem elastischen Verbindungsstück, einem Schlauch (8), zu dem Felgendurchlaß (10 verbunden, und das Auslaßventil (3) ist ausgangsseitig zum Innenraum des Reifens hin geöffnet. In den Öffnungen der Ventile (7, 3) sind staubfangende Filter (4, 40) eingesetzt, so daß die Ventile (3, 7) auch langfristig gesichert dicht schließen.

Der Kopf (1) befindet sich in etwa 1 mm Abstand von der Innenseite der Lauffläche des Reifens (12). Die Relativbewegung der Reifenoberfläche bei starker Belastung ist gestrichelt dargestellt, und es ist an der Unterseite des Kopfes (1) gestrichelt dessen untere Laststellung gezeigt. Der geringe Hubraum (14) ermöglicht eine sehr hohe Kompression der angesaugten Luft, so daß in jedem Fall der vorgegebene Innendruck erreicht wird und die Kugel des Ventils (3) auch bei leichter Pumpbewegung zu öffnen ist.

Der Kolben (6, 26) trägt einen relativ starken elastischen, seitlich abdichtenden Körper (26), der sicherstellt, daß der Kolben nicht beschädigt oder überlastet wird, falls einmal durch eine Extremlast, z. B. bei einem Überfahren eines Hindernisses oder einer Bordsteinkante, der Kopf (1) sehr tief heruntergedrückt ist.

Damit, wenn bei niedriger Temperatur der vorgegebene Reifendruck durch das Nachpumpen hergestellt wurde und danach eine Erwärmung des Reifens erfolgt, dieser keinen Überdruck aufweist, ist ein Überdruckventil (V) zwischen dem Reifeninnenraum und dem Felgendurchlaß (10) angeordnet. Dieses Ventil (V) besteht aus einer Ventilplatte (15), die mittels einer vorgespannten Feder (9) gegen die Ventilbohrungen gepreßt ist. Die Anpreßkraft der Feder (9) ist mittels einer Stellschraube (11) derart vorgegeben, daß der Überdruck im Inneren des Reifens, der auf die Ventilplatte (15) wirkt, gegen die Federkraft die Ventilplatte (15) dann abhebt, wenn ein vorgegebener Reifendruck erreicht ist. Vorzugsweise ist die Feder als eine Tellerfeder (9) ausgebildet, in die Schlitze oder Bohrungen zum Durchtritt der Luft eingebracht sind. Die Tellerfeder (9) ist durch eine zentrale Schraube (11) gegen die Ventilplatte (15) einstellbar verschraubt. In der gezeigten Ausführung ist die Einstellschraube (11) bei demontiertem Reifen zugänglich, so daß sie vor der Reifenmontage auf dessen spezifischen Druck einzustellen ist und keine Änderung durch Unbefugte vorgenommen werden kann. Ebenso wird die Länge der Pumpe vor der Reifenmontage auf den vorgegebenen Reifeninnendurchmesser mit einer entsprechenden Abstandsgebung fest eingestellt.

Fig. 3 zeigt eine alternative Anordnung des Überdruckventils (V1), bei der die Einstellschraube (11′), die die Vorspannung der Feder (9) und somit die Arbeitsschwelle des Überdruckventils (V1) bestimmt, von außen durch den Felgendurchlaß (10) verstellt werden kann. Diese äußere Verstellbarkeit ist dann vorteilhaft, wenn der Reifeninnendruck für unterschiedliche Lastbedingungen verschieden vorgegeben ist.

Fig. 4 zeigt eine weitere Überdruckventilausgestaltung, bei der die Druckhöhe durch eine Druckwaage (30, 31) bestimmt ist. Die Druckhöhe ergibt sich aus dem Flächenverhältnis der Membranen (31, 30) und dem Außendruck. Die erste Membran (30) wird einerseits von dem Außendruck (p1) und andererseits von einem Zwischendruck (p0), vorzugsweise Vakuum, beaufschlagt. Die zweite Membran (31) ist von dem Innendruck (p2) des Reifens und andererseits durch den Zwischendruck (p0) beaufschlagt. Beide Membranen (30, 31) sind zentral mit einem Ventilstift (32) verbunden, und sie sind in entgegengesetzte Richtungen orientiert bezüglich des Innendrucks (p2) und des Außendrucks (p1) angeordnet und druckbeaufschlagt. Der Ventilstift (32) ist ein Ventilstößel, der zu einer Ventilöffnung (33) derart gelagert ist, daß er diese so lange verschließt, bis eine Überschreitung des vorgegebenen Innendrucks auftritt. Auf diese Weise wird der Innendruck durch die geometrischen Verhältnisse der Membranflächen bestimmt. Es kann also keine merkliche Beeinflussung des Verhältnisses durch eine Temperaturänderung auftreten.

Claims (9)

1. Luftdruckausgleichsvorrichtung (1, 2) für einen schlauchlosen Reifen (12) auf einer Felge (13), dadurch gekennzeichnet, daß im Reifeninnenraum auf der Felge (13) eine Luftpumpe (1, 2) in radialer Reifenrichtung betätigbar angeordnet ist, die saugseitig an eine Felgendurchführung (10) nach außen angeschlossen ist und druckseitig mit dem Reifeninnenraum verbunden ist und deren Betätigungskopf (1) sich mit seiner Oberfläche bei einem vorgegebenen Reifendruck nahe der Innenfläche der Reifenlauffläche im unbelasteten Reifen (12) befindet, und daß von dem Reifeninnenraum nach außen ein Überdruckventil (V, V1, V2) angeordnet ist, das dem vorgegebenen Reifendruck entsprechend mit einer Schließkraft beaufschlagt ist.

2. Luftdruckausgleichvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftpumpe (1, 2) in ihrer Länge einstellbar ist.

3. Luftdruckausgleichsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftpumpe (1, 2) einen auf der Felge (13) feststehenden Sockel (20) aufweist, der über elastische, schalldämmende Verbindungen (21, 8) mit dem reifenseitigen Pumpenteil (22) verbunden ist.

4. Luftdruckausgleichsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpenteil (22) einen axialverschieblichen Schaft (23) aufweist, der von einer vorgespannten Druckfeder (5) umgeben ist und außenseitig einen pilzartigen Betätigungskopf (1) trägt und einen elastischen, seitlich abdichtenden Kolben (6, 26) innenseitig trägt.

5. Luftdruckausgleichsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Überdruckventil (V, V1) aus einer Ventilplatte (15) besteht, die durch eine voreinstellbare Feder (9) geschlossen gehalten ist.

6. Luftdruckausgleichsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Überdruckventil (V) reifeninnenseitig angeordnet ist und die Feder (9) durch eine Schraube (11) voreinstellbar ist, die reifeninnenseitig zugänglich ist.

7. Luftdruckausgleichsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Überdruckventil (V1) reifenaußenseitig durch die Felgendurchführung (10) zugänglich ist.

8. Luftdruckausgleichsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Überdruckventil (V2) aus einer Druckwaage (30, 31) besteht, die von einer ersten Membran (30) betätigt ist, die einerseits vom Außendruck (p1) und andererseits von einem Zwischendruck (p0), z. B. Vakuum, beaufschlagt ist und von einer zweiten Membran (31) betätigt ist, die einerseits von einem Reifeninnendruck (p2) und dem Zwischendruck (p0) beaufschlagt ist, und daß die erste Membran (30) eine dermaßen größere Wirkfläche als die zweite Membran (31) hat, wie der Reifendruck zu einem Außendruck verhältnismäßig vorgegeben ist, und daß die Membranen (30, 31) so bezüglich des Innendruckes (p2) und des Außendruckes (p1) wirkend mit einem Ventilstößel (32) verbunden sind, daß dieser eine Ventilöffnung (33) außer bei einer Überschreitung des vorgegebenen Reifendrucks durch den Innendruck (p2) verschließt.

9. Luftdruckausgleichsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (1, 2) für einen nutzbaren Arbeitshub ausgelegt ist, der einem Bruchteil einer Eindellung des Reifens (12) bei einem relativ langsamen Rollen des Reifens unter maximaler Reifenlast entspricht.