EP4348048B1 - Kompressorsystem für ein pannenhilfeset, pannenhilfeset mit einem solchen kompressorsystem und verfahren zum abdichten eines fahrzeugreifens mit einem solchen kompressorsystem - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Kompressorsystem für ein Pannenhilfeset gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, ein Pannenhilfeset gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6 sowie ein Verfahren zum Abdichten eines Fahrzeugreifens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8.
• Kompressorsysteme für Pannenhilfesets sowie Pannenhilfesets mit Kompressoren sind im Stand der Technik bekannt und werden zur Luftverdichtung üblicherweise in tragbaren Geräten eingesetzt. Der Einsatz eines Kompressors dient zur Erzeugung von Druckluft, durch die ein Dichtmittel zum Abdichten eines Fahrzeugreifens im Falle einer Panne in den Fahrzeugreifen gepumpt wird und/oder den Fahrzeugreifen nach dem Abdichten mit Luft zu befüllen. Die Kompressoren weisen üblicherweise mindestens einen Motor und einen Zylinder mit einem über einen Schubkurbelbetrieb angetriebenen Hubkolbenverdichter auf. Der Zylinder ist in der Regel aus Metall geformt, damit das Material stabil genug ist, um die Luft in der Pumpkammer durch den Hubkolbenverdichter zu komprimieren. Nachteilig ist, dass die Anforderungen an ein solches Material die Formgebung des Zylinders stark einschränken und somit hohe Produktionskosten erzeugen. Üblicherweise werden für die Begrenzung des zu erzeugenden Maximaldrucks Entlastungsbeziehungsweise Überdruckventile eingesetzt. Der Stand der Technik beschreibt aber auch andere Möglichkeiten, den Maximaldruck zu begrenzen.
• Die EP2918834B1 offenbart beispielsweise ein Kompressorsystem mit einem Motor, einem Kolben und einem Zylinder ohne Verwendung eines Entlastungsventils. Die Begrenzung des Maximaldrucks erfolgt nicht durch ein Entlastungsventil, sondern über die geeignete Auswahl des Kompressionsvolumens. Nachteilig solcher Kompressorsysteme ist, dass der Aufbau solcher Systeme lediglich für hohe Kompressionsvolumina ausgelegt ist.
• In der vorliegenden Erfindung wird ein niedriges Kompressionsvolumen angesehen, das größer gleich 0,8 ist. Ein hohes Kompressionsvolumen wird im Bereich unterhalb von 0,8, insbesondere im Bereich von 0,3 bis 0,8, angesehen.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung lautet ein Kompressorsystem für ein Pannenhilfeset bereitzustellen, durch das die Begrenzung des Maximaldrucks im Bereich des mittleren Kompressionsvolumens ermöglicht wird. Ferner ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Pannenhilfeset bereitzustellen, mit dem die Begrenzung des Maximaldrucks im Bereich des mittleren Kompressionsvolumens ermöglicht wird. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Abdichten von Fahrzeugreifen bereitzustellen, durch das Fahrzeugreifen durch die Begrenzung des Maximaldrucks im Bereich des mittleren Kompressionsvolumens abgedichtet werden können.
• Gelöst wird die Aufgabe der Erfindung durch ein Kompressorsystem für Pannenhilfesets mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch ein Pannenhilfeset mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 sowie durch ein Verfahren zum Abdichten von Fahrzeugreifen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8.
• Gelöst wird die Aufgabe der Erfindung durch ein Kompressorsystem für ein Pannenhilfeset, in welchem ein Zufuhrdruck von Druckluft ohne Verwendung eines Entlastungsventils gesteuert wird, umfassend
• einen Motor,
• einen Kolben, der durch den Motor über einen Kurbelmechanismus angetrieben ist und
• ein Zylinderbauteil mit einem Zylinderhauptkörper aufweisend eine Pumpkammer, in der ein Kolben von einem unteren Totpunkt zu einem oberen Totpunkt hin- und hergehend bewegbar ist und Luft komprimiert, und eine Aufnahmekammer zur Aufnahme der in der Pumpkammer komprimierten Druckluft durch ein Luftablassventil aufweist, wobei
der Zylinderhauptkörper mit zunehmendem Druck elastisch verformbar ist, wobei der Zylinderhauptkörper insoweit verformbar ist, dass das Kompressionsvolumen V2 des Zylinders den folgenden Ausdruck (a) erfüllt, $$\mathrm{0,3}\times \mathrm{V1}\times \mathrm{P0}/\left(\mathrm{PP}-\mathrm{P0}\right)=<\mathrm{V2}<\mathrm{0,8}\times \mathrm{V1}\times \mathrm{P0}/\left(\mathrm{PP}-\mathrm{P0}\right)$$

wobei
• V1 ein Hubvolumen ist, welches ein Zylindervolumen ist, während sich der Kolben von dem unteren Totpunkt zu dem oberen Totpunkt bewegt,
• V2 ein Verdichtungsvolumen ist, welches ein Zylindervolumen ist, wenn sich der Kolben an dem oberen Totpunkt befindet, und
• P0 ein Luftdruck ist.
• Vorteilhafterweise kann ein erfindungsgemäßes Kompressorsystem durch den Einsatz eines Zylinderhauptkörpers, der mit zunehmendem Druck elastisch verformbar ist, bei mittleren Kompressionsvolumina eingesetzt werden, wodurch deutlich mehr Bauweisen eines Zylinders ermöglicht und folglich Produktionskosten gesenkt werden können. Erfindungsgemäß kann der maximale Druck im Zylinder trotz eines elastisch verformbaren Zylinderhauptkörpers erreicht werden, indem der Ausdruck (a) erfüllt ist. Solche Kompressorsysteme können ohne den Einsatz von Entlastungsventilen ausreichend gleichbleibenden Druck aufbauen, um den Einsatz in einem Pannenhilfeset sicher zu gewährleisten.
• Erfindungsgemäß ist ein Zylinderhauptkörper mit zunehmendem Druck elastisch verformbar, indem die Wand des Zylinderhauptkörpers mit zunehmendem Druck nachgeben kann. Denkbar ist, dass sich die Seitenwände der Pumpkammer bei erhöhtem Druck nach außen wölben. Mit sinkendem Druck stellt sich die Ausgangsform des Zylinderhauptkörpers wieder ein. Vorteilhaft ist, dass solche Systeme optimal für Kompressionsvolumina unter 0,8 eignen. Ein solcher Aufbau eignet sich allerdings nicht für eine Begrenzung des Maximaldrucks für Kompressionsvolumina größer 0,8.
• In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Zylinderhauptkörper zumindest einen Kunststoff. Kunststoffe eignen sich besonders gut, da diese einfach verarbeitet werden können und üblicherweise verformbar sind. Unterschiedliche Kunststoffe sind denkbar. Besonders bevorzugt eignet sich zumindest ein Kunststoff ausgewählt aus der Gruppe aus Polyamid, Polyethylen, Polycarbonat und Polypropylen. Solche Kunststoffe weisen eine besonders geeignete Flexibilität auf, wodurch diese als Material eines Zylinderbauteils eingesetzt werden können. Andere gängige flexible Kunststoffe, die üblicherweise für einen Zylinder eingesetzt werden, eignen sich ebenfalls. Vorteilhaft ist, dass solche Kunststoffe elastisch verformbar sind, wodurch solche Kompressorsysteme für den Einsatz ohne Entlastungsventile eignen, um die Begrenzung des Maximaldrucks im Bereich des hohen Kompressionsvolumens zu ermöglichen.
• In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst der Zylinderhauptkörper nur Kunststoff, wodurch der Zylinderhauptkörper eine besonders gute elastische Verformbarkeit aufweist, um die genannten Vorteile zu ermöglichen.
• In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Wand des Zylinderhauptkörpers eine Dicke im Bereich von 1 bis 3 mm. Vorteilhafterweise ist die Wand des Zylinderhauptkörpers im Bereich von 1 bis 3 mm, damit diese elastisch verformbar ist. Im Gegensatz zu den Anforderungen eines Zylinderhauptkörpers im Stand der Technik, in dem dieser stabil sein soll, um einen Maximaldruck im Bereich geringer Kompressionsvolumina zu erreichen, führt erfindungsgemäß eine elastisch verformbare Wand eines Zylinderhauptkörpers zu einer Begrenzung des Maximaldrucks im Bereich des mittleren Kompressionsvolumens.
• In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Zylinderhauptkörperwand der Pumpkammer elastisch verformbar.
• Ferner bevorzugt weist das Material der Zylinderwand ein Biegemodul im Bereich von 0,5 bis 10 GPa auf. Es hat sich herausgestellt, dass eine Zylinderwand des Zylinderhauptkörpers mit einem Biegemodul in diesem Bereich besonders gut geeignet ist, um den Maximaldruck im Bereich des hohen Kompressionsvolumen zu begrenzen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform liegt das Biegemodul im Bereich von 1 bis 1,5 GPa.
• Außerdem wird die Aufgabe durch ein Pannenhilfeset gelöst, wobei das Pannenhilfeset ein beschriebenes Kompressorsystem und eine Dichtmittelvorrichtung umfasst, wobei die Dichtmittelvorrichtung ein Abdichtmittel zum Abdichten eines Fahrzeugreifens aufweist. Vorteilhafterweise kann der Maximaldruck im Bereich hoher Kompressionsvolumina in einem Pannenhilfeset begrenzt werden. Dies ist für Pannenhilfesets besonders vorteilhaft, da die Bauweise des Kompressors üblicherweise kostengünstig und auf die wesentlichen Eigenschaften beschränkt sein soll. Ein erfindungsgemäßes Pannenhilfeset mit einem beschriebenen Kompressorsystem ermöglicht eine einfache Produktion, beispielsweise von Zylinderkörpern aus Kunststoffen. Kompressorsysteme ohne Entlastungsventile sind vorteilhaft, da die Gefahr eines Rückflusses bei Verstopfen des Luftauslasses reduziert wird.
• Weitere Vorteile, die in Bezug auf das vorangegangene Kompressorsystem genannt wurden, gelten, vice versa, auch für das Pannenhilfeset.
• In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Kompressorsystem mit der Dichtmittelvorrichtung verbindbar. Üblicherweise wird bei Pannenhilfeset zwischen einem Set mit Dichtmittelvorrichtung und einem ohne Dichtmittelvorrichtung unterschieden. Die Dichtmittelvorrichtung in Pannenhilfesets mit einer Dichtmittelvorrichtung wird vor Gebrauch zunächst mit dem Kompressorsystem verbunden. Das Kompressorsystem erzeugt anschließend einen Luftdruck, der das Dichtmittel in den Fahrzeugreifen fördert, um den Fahrzeugreifen abzudichten.
• Ferner wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Abdichten eines Fahrzeugreifens unter Verwendung eines beschriebenen Kompressorsystems oder eines beschriebenen Pannensets gelöst, umfassend zumindest folgende Schritte:
1. i) Aufbauen eines Überdruckes durch einen Kolben in dem Kompressorsystem, wobei das Kompressionsvolumen V2 des Zylinders den folgenden Ausdruck (a) erfüllt, $$\mathrm{0,3}\times \mathrm{V1}\times \mathrm{P0}/\left(\mathrm{PP}-\mathrm{P0}\right)=<\mathrm{V2}<\mathrm{0,8}\times \mathrm{V1}\times \mathrm{P0}/\left(\mathrm{PP}-\mathrm{P0}\right)$$
   
   wobei
   • V1 ein Hubvolumen ist, welches ein Zylindervolumen ist, während sich der Kolben von dem unteren Totpunkt zu dem oberen Totpunkt bewegt,
   • V2 ein Verdichtungsvolumen ist, welches ein Zylindervolumen ist, wenn sich der Kolben an dem oberen Totpunkt befindet, und
   • P0 ein Luftdruck ist und
2. ii) Fördern eines Abdichtmittels mittels im Kompressorsystem aufgebauten Überdruckes in einen Fahrzeugreifen.
• Das erfindungsgemäße Verfahren zum Abdichten eines Fahrzeugreifen mit einem Dichtmittel ist vorteilhaft, da die Begrenzung des Maximaldrucks auch für hohe Kompressionsvolumina möglich ist. Auch bei einer Kompressorbauweise, insbesondere aus Kunststoff, kann auf ein Entlastungsventil verzichtet und die Gefahr eines Rückflusses bei Verstopfen des Luftauslasses reduziert werden.
Figurenbeschreibung
• Weitere Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsführungsbeispiele in Verbindung mit den Zeichnungen. In dieser zeigen

Figur 1a

eine Querschnittansicht eines Zylinderhauptkörpers mit einem Kolben im unteren Totpunkt und

Figur 1b

eine Querschnittansicht eines Zylinderhauptkörpers mit einem Kolben im oberen Totpunkt.

• Figur 1a zeigt einen in Querschnittansicht dargestellten Zylinderhauptkörper 1 mit einem Kolben 2 und eine Lufteinlassöffnung 3 und einer Luftauslassöffnung 4, wobei ein solcher Aufbau in einem erfindungsgemäßen Kompressor und/oder Pannenhilfeset eingesetzt wird. Die beiden Seitenwände 5 des Zylinderhauptkörper 1 sind mit zunehmendem Druck elastisch verformbar. In Figur 1a befindet sich der Kolben 2 am unteren Totpunkt, wobei die Seitenwände 5 des Zylinderhauptkörpers 1 nicht verformt sind. Mit zunehmendem Druck verformen sich die Seitenwände 5 im Bereich der Pumpkammer 6 nach außen, bis der Kolben 2 den oberen Totpunkt erreicht hat (Figur 1b). Der Vorgang zum Erzeugen des maximalen Drucks und wieder zurück zum unteren Totpunkt des Kolbens 2 ist reversibel.
Bezugszeichenliste:

1

Zylinderhauptkörper

2

Kolben

3

Lufteinlassöffnung

4

Luftauslassöffnung

5

Seitenwände

6

Pumpkammer

Claims (8)

1. Kompressorsystem für ein Pannenhilfeset, in welchem ein Zufuhrdruck von Druckluft ohne Verwendung eines Entlastungsventils auf einen festgelegten Druck PP gesteuert wird, umfassend

   - einen Motor,

   - einen Kolben (2), der durch den Motor über einen Kurbelmechanismus angetrieben ist und

   - ein Zylinderbauteil mit einem Zylinderhauptkörper (1) aufweisend eine Pumpkammer (6), in der der Kolben (2) von einem unteren Totpunkt zu einem oberen Totpunkt hin- und hergehend bewegbar ist und Luft komprimiert, und eine Aufnahmekammer zur Aufnahme der in der Pumpkammer (6) komprimierten Druckluft durch ein Luftablassventil (4) aufweist,

   dadurch gekennzeichnet, dass
   der Zylinderhauptkörper (1) mit zunehmendem Druck elastisch verformbar ist, wobei der Zylinderhauptkörper (1) insoweit verformbar ist, dass das Kompressionsvolumen V2 des Zylinders den folgenden Ausdruck (a) erfüllt, $$\mathrm{0,3}\times \mathrm{V1}\times \mathrm{P0}/\left(\mathrm{PP}-\mathrm{P0}\right)=<\mathrm{V2}<\mathrm{0,8}\times \mathrm{V1}\times \mathrm{P0}/\left(\mathrm{PP}-\mathrm{P0}\right)$$

   

   wobei

   V1 ein Hubvolumen ist, welches ein Zylindervolumen ist, während sich der Kolben (2) von dem unteren Totpunkt zu dem oberen Totpunkt bewegt,

   V2 ein Verdichtungsvolumen ist, welches ein Zylindervolumen ist, wenn sich der Kolben (2) an dem oberen Totpunkt befindet, und P0 ein Luftdruck ist.
2. Kompressorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderhauptkörper (1) zumindest einen Kunststoff, insbesondere Polyamid, umfasst.
3. Kompressorsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand des Zylinderhauptkörpers (1) eine Dicke im Bereich von 1 bis 3 mm aufweist.
4. Kompressorsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderhauptkörperwand (5) der Pumpkammer (6) elastisch verformbar ist.
5. Kompressorsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Zylinderhauptkörperwand (5) ein Biegemodul im Bereich von 0,5 bis 10 GPa, bevorzugt 1 bis 1,5 GPa, aufweist.
6. Pannenhilfeset umfassend ein Kompressorsystem nach einem der vorherigen Ansprüche und eine Dichtmittelvorrichtung, wobei die Dichtmittelvorrichtung ein Abdichtmittel zum Abdichten eines Fahrzeugreifens aufweist.
7. Pannenhilfeset nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompressorsystem mit der Dichtmittelvorrichtung verbindbar ist.
8. Verfahren zum Abdichten eines Fahrzeugreifens unter Verwendung eines Kompressorsystems nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder eines Pannensets nach Anspruch 6 oder 7, umfassend zumindest folgende Schritte:

   i) Aufbauen eines Überdruckes durch einen Kolben (2) in dem Kompressorsystem, wobei das Kompressionsvolumen V2 des Zylinders den folgenden Ausdruck (a) erfüllt, $$\mathrm{0,3}\times \mathrm{V1}\times \mathrm{P0}/\left(\mathrm{PP}-\mathrm{P0}\right)=<\mathrm{V2}<\mathrm{0,8}\times \mathrm{V1}\times \mathrm{P0}/\left(\mathrm{PP}-\mathrm{P0}\right)$$

   

   wobei

   V1 ein Hubvolumen ist, welches ein Zylindervolumen ist, während sich der Kolben von dem unteren Totpunkt zu dem oberen Totpunkt bewegt,

   V2 ein Verdichtungsvolumen ist, welches ein Zylindervolumen ist, wenn sich der Kolben (2) an dem oberen Totpunkt befindet, und P0 ein Luftdruck ist und

   ii) Fördern eines Abdichtmittels mittels im Kompressorsystem aufgebauten Überdruckes in einen Fahrzeugreifen.

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