DE4042446A1 - Pumpeneinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Pumpeneinrichtung gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1.

Speziell bei Lastkraftwagen und auch bei Anhängern für Lastkraftwagen besteht u. a. das Problem, daß es bei Undicht­ heiten im Reifen, Schlauch oder Ventil zu einer Reduzierung des Reifendruckes kommt, so daß dieser dann unter einem vorgegebenen Mindest-Wert liegt, was beim Fahren zu einer erhöhten Abnutzung oder aber auch zu einem Zerstören des Reifens durch übermäßige Erhitzung führen kann. Problematisch ist hierbei insbesondere, daß vom Fahrzeugführer vielfach die Abnahme des Reifendruckes nicht bemerkt wird. Auch Tempera­ turänderungen wirken sich auf die Höhe des Reifendruckes aus.

Bekannt ist eine Pumpeneinrichtung zur Erzeugung von Druck­ luft für einen Druckluftreifen eines Fahrzeugs (DE-GM 17 60 783). Die bekannte Einrichtung besteht im wesentlichen aus einem am Fahrzeugrad vorgesehenen ersten Pumpenelement in Form eines Zylinders sowie aus einem zweiten Pumpenelement in Form eines in diesem Zylinder verschiebbaren Kolbens, der über eine Kolbenstange mit einem an einer festen Achse der Radlagerung vorgesehenen Steuernocken zusammenwirkt, und zwar derart, daß bei jedem Umlauf des Fahrzeugrades der Kolben gegen die Wirkung einer Rückstellfeder einen Pumpenhub ausführt.

Mit Hilfe eines Druckluft-Steuerzylinders wird der Steuer­ nocken in eine unwirksame, d. h. die Pumpeneinrichtung abschaltende Stellung bewegt, wenn der Druck im Reifen einen vorgegebenen Wert erreicht hat.

Bekannt ist weiterhin eine Pumpeneinrichtung bzw. eine Vorrichtung zum selbsttätigen Aufpumpen von Fahrrad­ schläuchen. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist das erste Pumpenelement ein die Achse des Fahrradrades umschließender, kreisbogenförmig gekrümmter Zylinder, in welchem ein Kolben verschiebbar geführt ist. Der Kolben wirkt mit einer Spiral- Feder zusammen, die bei jeder Drehung des Fahrradrades gespannt und für die Pumpwirkung entspannt wird, und zwar gesteuert durch eine Steuereinrichtung.

Die bekannten Pumpeinrichtungen sind aufwendig und setzen insbesondere auch ein feststehendes, d. h. mit dem Rad bzw. mit der Radnabe nicht mitdrehendes Element der Radlagerung voraus, welches für die Anbringung eines Teils der Pumpen­ einrichtung auch zugänglich ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Pumpeneinrichtung zu schaffen, die ohne großen konstruktiven Aufwand im Bereich einer Lagerung eines Fahrzeugrades vorgesehen werden kann, und zwar auch dann, wenn bei der entsprechenden Radlagerung bzw. Fahrzeugachse ein mit dem Fahrzeugrad bzw. der Radnabe sich nicht mitdrehendes Teil der Fahrzeuglagerung für die Anbringung eines Pumpenelementes nicht zugänglich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Pumpeneinrichtung ent­ sprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ausgebildet.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Pumpeneinrichtung besteht die das mit dem Rad bzw. der Radnabe nicht mitdre­ hende Teil bildende Masse aus zwei Massenelementen, die um die Achse derart gegeneinander verschwenkbar sind, daß diese Massenelemente in einer wirksamen Stellung der Pumpenein­ richtung die mit ihrem Massenschwerpunkt gegenüber der Achse radial versetzte Masse bilden und in einer nicht wirksamen Stellung der Pumpeneinrichtung in bezug auf die Achse für einen Massenausgleich einander gegenüberliegend angeordnet sind.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteran­ sprüche.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Pumpeneinrichtung gemäß der Erfindung, und zwar teilweise im Schnitt;

Fig. 2 und 3 einen Schnitt entsprechend der Linie I-I bzw. II-II der Fig. 1;

Fig. 4 in schematischer Darstellung und in Draufsicht eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pumpen­ einrichtung;

Fig. 5 einen Schnitt entsprechend der Linie III-III der Fig. 3.

In den Fig. 1 und 2 ist 1 eine feststehende Achse bzw. ein feststehender Achsstummel eines Straßenfahrzeugs bzw. Anhängers, auf dem (Achsstummel) mit nicht näher dargestell­ ten Lagern die Radnabe 2 des Fahrzeugs drehbar gelagert ist. An der Radnabe 2 ist in üblicher Weise dann wenigstens eine Radfelge mit dem zugehörigen Reifen befestigt.

Auf dem äußeren Ende des Achsstummels 1 ist mittels eines Gewindes eine Mutter bzw. ein Ring 3 aufgeschraubt, der auch zur Einstellung des Lagerspiels für das Radlager dient und in der üblichen Weise mittels eines Splintes 4 in der jeweiligen Einstellung am Achsstummel 1 gegen Verdrehen gesichert ist.

An der Radnabe 2 ist anstelle der bei Radlageranordnungen dieser Art vorgesehenen Verschluß- bzw. Fettkappe ein äußerer, das mit dem Rad mitbewegte Teil der Pumpeneinrich­ tung bildender Ring 5 durch Aufschrauben befestigt. Durch eine äußere Wand 6 ist dieser Ring 5 an seiner der Radnabe 2 abgewendeten, außen liegenden Seite verschlossen. Der Ring 5 ist einstückig mit einem Zylinder 7 ausgebildet, der einen Zylinderraum 8 aufweist, dessen Achse radial zur Achse des Achsstummels 1 verläuft und die Achse dieses Achsstummels schneidet. Der Zylinder 7 bzw. dessen Zylinderraum ist an seinem bezogen auf die Achse des Achsstummels 1 radial außen liegenden Ende durch einen Zylinderkopf 9 dicht verschlossen. In diesem Zylinderkopf ist ein Druckluftkanal mit einem Rückschlagventil 10 ausgebildet. Der das Rückschlagventil 10 aufweisende Druckluftkanal ist über eine Druckluftleitung 11 mit dem nicht näher dargestellten Fahrzeugreifen verbunden. Von der Druckluftleitung 11 zweigt eine Steuerleitung 12 ab, die zu einer Steuer- bzw. Sperreinrichtung 13 führt, die weiter unten noch näher beschrieben wird.

Im Zylinderraum 8 ist ein Kolben 14 abgedichtet, verschiebbar geführt. Der Kolben 14 ist mit dem in der Fig. 1 oberen Ende einer Kolbenstange 15 verbunden, die mit ihrem unteren Ende an einem Antriebshebel 16 angelenkt ist, und zwar zwischen dem freien Ende 16′ dieses Antriebshebels und einem Ende 16′′, an dem der Antriebshebel 16 um eine parallel zur Achse des Achsstummels 1 verlaufende Achse schwenkbar im Inneren des Ringes 5 mittels eines Gelenkbolzens 17 gelagert ist. Im Bereich zwischen seinen beiden Enden 16′ und 16′′ bildet der Antriebshebel 16 an der dem Kolben 14 abgewandten Seite eine Anlagefläche 16′′′ für eine von einem Kugellager gebildete Rolle, die exzentrisch zur Achse des Achsstummels 1 an dem inneren Ring 3 vorgesehen ist, und zwar vor dem außen liegenden, stirnseitigen Ende des Achsstummels 1. Eine an dem Ende 16′′ vorgesehene Torsionsfeder 19 dient dazu, um die Anlagefläche 16′′ gegen die Rolle 18 zu drücken.

Läuft die Radnabe 2 um den Achsstummel 1 um, so wird auch der äußere Ring 5 mit all seinen Elementen relativ zum inneren Ring 3 bewegt bzw. gedreht, so daß bei gegen die Rolle 18 anliegendem Antriebshebel 16 der Kolben 14 in dem Zylinder 7 hin- und herbewegt wird und über einen im Zylinderkopf 9 ausgebildeten und ebenfalls mit einem Rückschlagventil versehenen Kanal 20 von außen her Luft ansaugt und diese dann über das Rückschlagventil 10 und die Druckleitung 14 in den Reifen des betreffenden Fahrzeugrades drückt. Beim Fahren des Fahrzeugs erfolgt dies solange, bis der Reifen des betreffen­ den Fahrzeugrades einen erforderlichen Druck aufweist, der dann über die Druckleitung 11 und die Steuerleitung 13 auch an einer Steuerkammer 21 der Steuereinrichtung 13 anliegt. Entspricht der Druck in der Steuerkammer 21 einem vorgegebe­ nen Druckwert, so wird ein Bolzen 22, der Teil der Steuerein­ richtung 13 ist und in dem äußeren Ring 5 axial verschiebbar vorgesehen ist, gegen die Wirkung einer Druckfeder 23 mit seinem der Steuerkammer 21 entfernt liegenden Ende in den Bewegungsraum des Endes 16′ des Antriebshebels 16 bewegt, und zwar derart, daß dieser Antriebshebel 16 mit seinem Ende 16′ bei in der obersten Stellung befindlichem Kolben 14 an dem freien Ende des Bolzens 22 einrastet und in dieser in der Fig. 1 mit unterbrochenen Linien gezeigten Stellung gehalten wird, so daß trotz weiter umlaufendem Rad bzw. umlaufender Radnabe 2 über die Rolle 18 keine hin- und hergehende Schwenkbewegung auf den Antriebshebel 16 ausgeübt und somit auch der Kolben 14 im Zylinder 7 nicht hin- und herbewegt wird, also keine weitere Pumpwirkung oder Erhöhung des Luftdrucks im Reifen erfolgt.

Sinkt der Reifendruck unter den vorgegebenen Wert, d. h. sinkt die vom Druck in der Steuerkammer 21 erzeugte Kraft unter die von der Druckfeder 23 erzeugte Kraft, so wird der Bolzen 22 durch die Druckfeder 23 wieder aus den Bewegungs­ raum des Endes 16′ herausbewegt, so daß die Torsionsfeder 19 den Antriebshebel 16 mit seiner Anlagefläche 16′′′ gegen die Rolle 18 zur Anlage bringt und somit beim Umlauf der Radnabe 2 die oben erwähnte Pumpwirkung erneut erfolgt.

Um eine gewisse Trägheit für die Steuerung des Bolzens 22 zu erreichen bzw. um ein "Flattern" bei der Steuerbewegung des Bolzens 22 zu verhindern, ist dieser Bolzen mit wenigstens einer Umfangsnut 24 versehen, in die zumindest in einer Endstellung des Bolzens 22 eine Kugel 25 federnd einrastet, wie dies in der Fig. 3 dargestellt ist.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Fahrzeugachse keinen feststehenden, zumindest jedoch keinen von außen her zugänglichen feststehenden Achsstummel aufweist. In den Fig. 4 und 5 ist 26 die Felge eines Fahrzeugrades, die in üblicherweise mittels Schrauben 27 an der Radnabe 28 befe­ stigt ist. Mit der Felge 26 bzw. mit einer dort vorgesehenen Radkappe 29 ist ein äußeres, ringförmiges Gehäuse 13 fest verbunden. Im Inneren dieses Gehäuses sind um die Drehachse der Nabe 28 bzw. des Fahrzeugrades zwei Massen 31 und 32 drehbar gelagert, die jeweils von einem Teilring gebildet sind, und deren Masseschwerpunkt bezogen auf die Achse der Radnabe 28 radial versetzt ist. Eine der beiden Massen, nämlich bei der dargestellten Ausführungsform die Masse 32 ist in der Nähe des Lagerzapfens 33 an einem Exzenteransatz 32′ gelenkig mit der Kolbenstange 34 eines Kolbens 25 verbunden, der in dem Zylinderraum 36 eines im Inneren des Gehäuses 30 an diesem befestigten Zylinder 37 hin- und herbewegbar ist, und zwar radial zur Achse der Radnabe 28 bzw. des Lagerzapfens 33. Die Verbindung der Kolbenstange 34 mit der Masse 32, d. h. der Exzenteransatz 32′ ist radial gegenüber der Achse des Lagerzapfens 33 versetzt vorgesehen.

Die Fig. 5 zeigt die beiden Massen 31 und 32 in einer Stellung, in der die Pumpeneinrichtung wirksam ist und in der die Massen einander benachbart liegen. Die Massen 31 und 32 sind in ihrer Größe so gewählt, daß sie in der nicht wirk­ samen Stellung, d. h. bei abgeschalteter Pumpeneinrichtung einen exakten Massenausgleich bewirken.

Der Zylinderinnenraum 36 ist wiederum über eine nicht näher dargestellte Druckleitung mit dem nicht dargestellten Reifen des Fahrzeugs verbunden. Weiterhin ist eine Verriegelungs­ einrichtung 38 mit einer mit dem Reifendruck beaufschlagte Steuerkammer vorgesehen.

Solange der vorgegebene Reifendruck vorhanden ist, sind die beiden Massen 31 und 32 und das Gehäuse 30 gegenseitig durch die Verriegelungseinrichtung 38 verriegelt, so daß bei fahrendem Fahrzeug sämtliche Elemente der Pumpeneinrichtung mit der Felge 26 um die Achse der Radnabe 28 umlaufen. Die beiden Massen 31 und 32 befinden sich dabei abweichend von der Darstellung der Fig. 5 in einer Stellung, in der die Massenschwerpunkte dieser Massen sich bezogen auf die Achse der Radnabe 28 bzw. des Lagerzapfens 33 diametral gegenüber­ liegen, die Massen 31 und 32 somit für einen Massenausgleich sorgen.

Sinkt der Reifendruck unter einen vorgegebenen Wert, so löst die Verriegelungseinrichtung 38 die Verriegelung der Massen 31 und 32 mit dem Gehäuse 30. Dies hat zur Folge, daß die Massen 31 und 32 schließlich gegenüber der Bewegung des Gehäuses 30 zurückbleiben und auch unter dem Einfluß einer zwischen diesen Massen wirkenden Bremseinrichtung, die beispielsweise von der in der Fig. 4 dargestellten Blattfeder 39 gebildet ist, die in der Fig. 5 dargestellte Position einnehmen, in der sich die beiden Massen 31 und 32 mit ihrem Massenschwerpunkt auf einer gemeinsamen Seite der Achse der Radnabe 28 befinden, und zwar unterhalb dieser Achse. Durch die sich einstellende Relativbewegung des Gehäuses 30 zu den beiden Massen 31 und 32 erfolgt über die Kolbenstange 34 eine hin- und hergehende Pumpbewegung des Kolbens 35 und damit ein Aufpumpen des Fahrzeugreifens. Erst wenn der Druck des Fahrzeugreifens den gewünschten Wert erreicht hat, werden durch die Verriegelungseinrichtung 38 die beiden Massen 31 und 32 wiederum am Gehäuse 30 verriegelt, und zwar zunächst eine Masse, beispielsweise die Masse 31, die dann um eine halbe Drehung mitgeführt wird und der dann die zweite Masse, beispielsweise die Masse 32, nachfolgt, so daß im verriegel­ ten Zustand schließlich beide Massen sich bezogen auf die Achse der Radnabe 28 wieder diametral gegenüberliegen.

Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, daß Änderungen sowie Abwand­ lungen möglich sind, ohne daß dadurch der der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird.

Claims (8)

1. Pumpeneinrichtung zur Erzeugung von Druckluft und zur Verwendung bei einem wenigstens einen Druckluftreifen aufweisenden Fahrzeugrad, mit wenigstens einem Pumpen­ element (37), welches wenigstens eine Pumpenkammer (36) bildet, deren Volumen durch Bewegen eines zweiten Pumpenelementes (35) relativ zum ersten Pumpenelement veränderbar ist und die über eine Druckleitung (11) an dem wenigstens einen Druckluftreifen anschließbar ist, wobei zur Erzeugung der Relativbewegung zwischen dem Pumpenelementen (37, 35) eines der beiden Pumpenelemente an einem ersten, fest mit dem Fahrzeugrad oder fest mit einer dieses Fahrzeugrad tragenden Nabe (28) verbunden ist und das andere der beiden Pumpenelemente mit einem mit dem Fahrzeugrad bzw. der Radnabe (28) nicht mitdre­ henden Teil (32) antriebsmäßig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Rad bzw. der Radnabe (28) nicht mitdrehende Teil eine Masse (32) ist, die um eine Achse (33) drehbar gelagert ist, die achsgleich oder in etwa achsgleich mit derjenigen Achse liegt, um die das Rad bzw. die Radnabe (28) drehbar sind, und deren Masseschwerpunkt gegenüber dieser Achse radial versetzt ist.

2. Pumpeneinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei Massenelemente (31, 32), die um die Achse (33) drehbar gelagert sind und die Masse bilden, und daß die Massenelemente (31, 32) aus einer wirksamen Stellung, in der der Massenschwerpunkt gegenüber der Achse (33) radial versetzt ist, in eine nicht wirksame Stellung relativ zueinander schwenkbar sind, in der sich die Massen der beiden Massenelemente (31, 32) für einen Massenausgleich in bezug auf die Achse (33) einander gegenüberliegen.

3. Pumpeneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Pumpenelement (37) mit dem Fahrzeugrad bzw. mit der Nabe (28) verbunden ist.

4. Pumpeneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Pumpenelement (35) mit der Masse (32) zusammenwirkt.

5. Pumpeneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Pumpenelement ein Zylinder (37) und das zweite Pumpenelement ein in dem Zylinder verschiebbarer Kolben (35) sind.

6. Pumpeneinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß der Zylinder (37) mit seiner Zylinderachse im wesentlichen radial zu der Achse (33) angeordnet ist, um die das Rad bzw. die Radnabe (28) drehbar gelagert sind.

7. Pumpeneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Pumpenelement (37) mit einem Exzenter (32′) an der Masse (32) zusammen­ wirkt.

8. Pumpeneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (38), die in Abhängigkeit von einem vom Reifendruck abgeleiteten Steuerdruck die Pumpeneinrichtung immer dann einschaltet, wenn der Reifendruck unter einem vorgegebenen Wert liegt, und die die Pumpeneinrichtung immer dann abschaltet, wenn der Reifendruck dem vorgegebenen Wert entspricht.