JP6591996B2 - 圧力媒体供給装置、圧力媒体供給装置を有するホイールユニット及び圧力媒体を供給するための分散システム - Google Patents

圧力媒体供給装置、圧力媒体供給装置を有するホイールユニット及び圧力媒体を供給するための分散システム Download PDF

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Description

本発明は、回転可能に支持された自動車タイヤを有するホイールユニットに、特に圧縮空気を供給するための分散統合された圧力媒体供給装置に関する。本発明はさらに圧力媒体供給装置を統合したホイールユニット、並びに圧力媒体供給装置を統合した複数のホイールユニットを有する圧力媒体供給のための分散システムに関する。
自動車タイヤは通常は圧縮空気が充填される。他の圧力媒体、例えば窒素を充填することも考えられる。本開示でいう自動車タイヤは、例えばチューブタイヤ又はチューブレスタイヤであってよい。自動車タイヤは例えば乗用車、バス、商用車、さらにまた例として航空機にも使用できる。
慣用的な自動車タイヤは通常は外部接続部を通して圧力媒体、例えば圧縮空気若しくは窒素が供給される。通常はこのために規格化されたバルブが使用される。自動車タイヤは通常は−それぞれの使用条件若しくは運転条件に依存して−最適な運転圧力若しくは充填圧力を有している。そこで例えば陸上自動車、例えば乗用車、バス又はトラックに対して可能な限り最適な転がり抵抗、横剛性、直進性、発熱及び/又は摩耗挙動を保証できる運転圧力若しくは圧力範囲が存在する。
タイヤ内に存在する実際圧力は、例えば周囲温度若しくは運転温度によってある限界内で変動し得る。さらに長期的にはある程度の圧力損失、いわゆる緩慢な圧力損失を完全に避けることはしばしば不可能である。タイヤの運転圧力若しくは充填圧力の監視を可能にする自動車用のシステムが知られている。これはいわゆる能動的システム又は受動的システムであってよい。受動的システムは、例えば同じ軸のタイヤの転動周長を決定して互いに比較できるように構成することができる。このとき顕著な差が検出されたら、それはそれぞれのタイヤの圧力が異なることを示している。圧縮空気測定及び/又は圧縮空気監視のための能動的システムは、通常はホイールユニットに統合されている圧力検出センサを含んでいる。このような圧力センサは、例えば当該圧力信号を(回転している)タイヤから自動車の固定したコンポーネントに無線又は優先で伝送できるように構成することができる。
さらに、基本的に自動車タイヤの充填圧力を自給的に調整することを可能にするシステムが知られている。このようなシステムは、例えばオフロードカー、軍用車又は類似の特殊自動車で見られる。これらのシステムは基本的に停車中、即ち自動車が動いていないときでも充填圧力を調整できるように設計することができる。
自動車における公知の自動調節過程システムは中央構造を有する。これは言い換えれば、タイヤに充填する圧力媒体を供給するための装置が1台しか存在しないことを意味する。トラクタトレーラ若しくはセミトレーラの組み合わせにおけるように、圧力媒体を供給するための数台の装置を設けることも考えられる。それにもかかわらず圧縮空気を複数のホイールユニット、特に異なる軸に充填するために1台の中央供給装置が設けられている。この目的のために、中央圧縮空気供給ユニット若しくは圧力媒体供給ユニットが複数のホイールユニットと連結されなければならない。したがって供給ユニットは通常は自動車のフレーム側若しくは車体側又は上部構造側に取り付けられる。供給ユニットは例として1個のコンプレッサ若しくは圧縮空気コンプレッサを含むことができる。この供給ユニットを前提とすると、個々のホイールユニットに複数の若しくは多数の圧縮空気回路又は圧力媒体回路を設けることが必要となる。この場合はたいてい圧力媒体回路のために複数のいわゆるロータリージョイントを用意しなければならない。ホイールユニットのタイヤは通常は自動車の軸に回転可能に保持されているからである。
したがって自動車タイヤに対する中央圧縮空気供給装置には、様々な欠点がある。基本的な欠点は、非常に長い回路を圧力媒体回路で橋渡ししなければならない点にある。その結果として製造費用が掛かり、保守費用が増し、漏れの危険性も高くなる。さらにタイヤの充填に必要な体積流若しくは圧力を提供するために、圧縮空気供給のための圧力媒体供給ユニットは相応に寸法設計及び/又は制御されなければならない。そのうえ中央圧縮空気供給は、特に外的負荷に起因する漏れに対して比較的故障しやすい。
上に挙げた問題点は、実現費用の増大につながる。そのため自動車におけるタイヤ圧調節システムはしばしば高い取り付け費用若しくは後付け費用を伴う。したがってそのようなシステムの普及は非常に限られている。
このような背景から本発明の課題は著しく少ない費用で実現できる。ホイールユニットに統合されている圧力媒体供給装置、圧力媒体供給装置を有するホイールユニット、並びに圧力媒体を供給するためのシステムを提供することである。タイヤ圧の制御及び/又は調整はできるだけ走行時、即ち回転しているタイヤにおいても可能にする。さらにホイール交換若しくはタイヤ交換をできるだけ追加費用なしに可能にする。圧力媒体供給装置は、特に後付けに適していなければならない。さらに、圧力媒体供給装置が有利にはパンクの除去にも援用できると好都合である。その際にできるだけ多くのケースで組み付け費用なしに損傷の除去又は暫定的除去が行われるようにする。
上記の課題は本発明により、回転可能に支持された自動車タイヤを付けたホイールユニットに対して、特に圧縮空気を供給するための分散統合された圧力媒体供給装置によって解決される。この圧力媒体供給装置は、分散圧縮ユニット、特に電動駆動可能な圧縮ユニット、及び分散圧縮ユニットとホイールユニットのホイール体側に付属している自動車タイヤのリム体との間に延びる圧力媒体経路を備えており、分散圧縮ユニットはエネルギー供給ユニットと連結可能なエネルギー供給経路を介して供給可能であるエネルギー供給接続部を有しており、圧力媒体供給装置は少なくとも部分的にホイールユニットのブラケット側とホイール体側に付属しており、さらに少なくとも圧力媒体経路又はエネルギー供給経路は、ブラケット側とホイール体側との間に回転/固定移行部、特にロータリージョイントを含んでいる。
本発明により即ちホイールユニット当り1台の圧力媒体供給装置を設けてホイールユニットに構造的に統合することができる。圧力媒体供給装置は構造的に少なくとも一部はホイールユニットのホイール体側に設けることができる。さらに圧力媒体供給装置の少なくとも一部はホイールユニットのブラケット側に設けることができる。ホイールユニットのホイール体側は、ブラケット側に対して相対的に回転可能にブラケットに保持されている側である。したがってブラケット側は例として軸体を含むことができる。ホイール体側はハブ若しくはホイール保持部を有するハブ体、リム並びにタイヤを含むことができる。ホイール体側とブラケット側は車軸受を介して互いに連結できる。
分散統合された供給媒体装置は、特に圧力媒体経路の「短縮」、したがって圧力媒体回路の短縮を許す。およそ自動車の中央コンポーネントとの通信若しくは情報交換が必要であるならば、例として電線を介して行うことができる。優先的に情報を交換する場合には、圧力媒体供給装置と自動車の中央コンポーネントとの間の無線通信も考えられる。このようにして(物体的な)回路を不要にできる。
自動車の中央コンポーネントとの通信が電気導体を介して行われる場合でも、圧縮空気監視若しくは圧縮空気調整のための装置の堅牢性を著しく改善できる。特に圧力媒体経路の漏れ性若しくは漏れ易さを低減できる。圧縮空気を供給するための中央システムにおいては、自動車のシャシーの領域に圧縮空気回路を網状若しくは星形に設けることが必要である。しかしこの領域は特に露出しており、潜在的に有害な周囲条件に暴露されている。それゆえ必要な回路(圧縮空気回路)の大部分を不要にできると有利である。
分散圧縮ユニットは、特にコンプレッサを具備できる。さらに分散圧縮ユニットはコンプレッサを駆動するためのモータを含むか、若しくはモータと連結することができる。基本的に分散圧縮ユニットには、例えば限られた運転時間に(電気)エネルギーを供給するバッファユニットも付属されてよい。
ブラケット側とホイール体側との間の回転/固定移行部は一方では圧力媒体経路に設けることができる。しかし回転/固定移行部は基本的にエネルギー供給経路にも設けることができる。エネルギー供給経路は特に電気エネルギーを供給するように構成されている。
圧縮ユニットは種々の選好位置に取り付ける若しくは固定することができる。これはブラケット側では、例えば軸体に該当する。この場合は回転/固定移行部は圧力媒体経路に配置されよう。しかし圧縮ユニットはホイール体側にも配置されてよい。例えばホイールハブの領域(即ち必ずしもホイール自体ではない)又はホイールのリムの領域に配置されてよい。この場合は回転/固定移行部はエネルギー供給経路内で構成できる。
基本的に圧縮ユニットがホイール体側、例えばリムに配置されて、タイヤに直接流入できるようにした実施形態も考えられる。言い換えれば圧縮ユニットはタイヤ「内に」形成されてよい。そのような形態において圧力媒体経路は、特に圧力媒体を吸引するように構成されている。
通常自動車タイヤは閉止弁を介して圧縮空気が充填される。これは例えば普通のやり方で(外からも)アクティブ化して充填できる慣用的なバルブであってよい。それゆえ圧力媒体供給装置は基本的に、圧縮ユニットがそのような閉止弁に作用するように構成することができる。しかし圧力媒体供給装置は、圧縮ユニットが閉止弁に対して平行にタイヤに作用できるようにも構成できる。
圧力媒体経路は、特に圧力媒体回路、圧力媒体流路又はこれに類するものであってよい。圧縮ユニットを駆動するためのエネルギーは電気エネルギーとして、しかしさらに機械エネルギーとしても、又は同様の仕方で提供できる。
別の実施形態によれば、圧縮ユニットは、特に共通ハウジングに統合されたコンプレッサとモータを有している。さらに、バッファユニット、例えばアキュムレータユニット又はコンデンサユニットも圧縮ユニットに設けられていると有利である。バッファユニットも共通ハウジングに統合されてよい。したがって圧縮ユニットはコンパクトなカートリッジ状の構造形態を有することができ、コンポーネントを外的影響から保護できる。
基本的に圧縮ユニットのコンプレッサは、機械的に駆動可能なコンプレッサとして構成できる。そのような形態は、コンプレッサが必要に応じて機械的にアクティブ化され駆動されることを含んでよい。このために(ブラケット側に対して相対的に)回転しているホイール若しくはタイヤの運動エネルギーを利用することが考えられる。
別の実施形態によれば、回転/固定移行部は圧力媒体経路内に構成されている。これに従い圧縮ユニットはブラケット側に固設されている。圧縮ユニットは軸体に配置できる。圧縮ユニットは特に軸体内に配置できる。それにより圧縮ユニットを環境の影響からより良好に保護できる。軸体は軸を定義でき、その周りを軸体に回転可能に保持されたホイールがリム及びタイヤと共に回転できる。圧縮ユニットはこの軸と同軸に保持できる。圧縮ユニットは基本的に平行にずらし、若しくはこの軸に対して歪めて軸体に配置されてもよい。
別の実施形態によれば、回転/固定移行部は圧力媒体経路内で流体ロータリージョイントを含んでいる。
別の実施形態によれば、回転/固定移行部は、アクティブ化された状態と非アクティブ化された状態との間で切り替え可能であり、特にアクティブ化された状態で回転/固定移行部の固定コンポーネントと回転可能コンポーネントとの間で接触が生じる。これにより固定コンポーネントと回転可能コンポーネントは、調節過程に対する必要がある場合のみそれらの間に係合が生じるように制御できる。アクティブな状態と非アクティブな状態の間で切り替えるために、例えばアクチュエータを操作できる。
別の実施形態によれば、回転/固定移行部は、圧力媒体の現にある圧力に応じて切り替え可能である。言い換えれば回転/固定移行部に圧力制御されたバルブを付属させることができる。したがってバルブは一方では現にある流体の圧力によって切り替えることができ、切り替えた(アクティブな)状態で流体はバルブを貫流できる。例として軸体と連結されているバルブの固定コンポーネントは、進出可能で軸方向に貫流可能なピストンを含むことができる。ピストンは軸方向に貫流可能である一方、さらに圧力媒体がピストンに作用するための端面を具備できる。バルブを適当に設計することにより、現にある圧力がピストンを進出させて回転可能コンポーネントと接触させるために十分であるようにできる。
別の実施形態によれば、回転/固定移行部は車軸ホイールユニットと同軸に配置されている。
別の実施形態によれば、回転/固定移行部は中心から外れており、特にホイールユニットの車軸に対して偏心的に配置されている。この形態は、圧力媒体経路のブラケット側とセクションが車軸から半径方向に離されて車軸に対して間隔を置いて、ホイール体側に付属する環状ギャップ又は類似のエレメントに開口することを含んでよい。環状ギャップは、基本的にホイール体側に別個に設けられた環状ギャップであってよい。しかし、ホイール体側とブラケット側との間の移行部に付属している既存の環状ギャップを利用するとも考えられる。これは例として車軸受ギャップであり得る。車軸受ギャップに軸シールリングを挿入して車軸受ギャップを圧密に閉じることが考えられる。軸シールリングは、圧力媒体経路が固定シールリングで車軸受ギャップに開口し、その外周面で、例えば孔を通って車軸受ギャップを離れるように調節できる。
別の実施形態によれば、回転/固定移行部はエネルギー供給経路内に構成されており、圧縮ユニットは少なくとも部分的にホイール体側に固設されている。
上述したように、圧縮ユニットはコンプレッサ、モータ及び場合によってはバッファユニットを含むことができる。この実施形態によれば圧縮ユニットはホイール体側と共にブラケット側に対して相対的に回動できる。この形態は、回転/固定移行部がまさに圧力媒体経路内に配置される必要がないという利点がある。このようにすると圧力媒体経路内の密封性をさらに良く保証できる。圧力媒体供給装置を提供するための費用もさらに引き下げることができる。
この実施形態は、回転/固定移行部がエネルギー供給経路内に少なくとも1個のスリップリング接点を含んでいることによって拡張できる。このようにすると電気接触は回転/固定移行部を介して特に簡単に提供できる。
別の実施形態によれば、回転/固定移行部はエネルギー供給経路に対して接触位置と非接触位置との間で移動可能である少なくとも1個の選択的にアクティブ化可能な接触ユニットを有しており、接触位置では少なくとも1個の環状又は円板状の接触セクションを接触させ、さらに少なくとも1個の接触ユニットはブラケット側に付属し、少なくとも1個の接触セクションはホイール体側に付属している。これは、エネルギーが伝送される場合だけ実際に接触が行われるという利点がある。このようにすれば摩耗は著しく減少する。
この実施形態の拡張によれば、少なくとも1個の接触ユニットは、エネルギーを伝達する目的で接触ユニットが通電されるとアクティブ化可能になるアクチュエータを含んでいる。アクチュエータは、例えば磁気アクチュエータ又は電動アクチュエータとして構成できる。好ましくはエネルギー供給経路に通電することによってアクチュエータのアクティブ化が行われる。これはアクティブ化するために別個の回路が必要ないという利点がある。
別の実施形態によれば、ホイール体側で軸方向に互いに離間して反対の極を形成する2個の接触セクションが設けられており、接触ユニットは、対応する成極作用を有し接触セクション間の間隙に半径方向に進入して両者を接触させることが可能な接触体を含んでいる。このようにすると必要な押圧力を簡単に生じさせることができる。アクチュエータは基本的に単純な直線的進入及び進出運動を行うだけでよい。接触体に対応する極を形成する当接面を設けることができる。
さらに別の実施形態によれば、ホイール体側で反対の極を形成する互いに反対に向けられた接触面を具備する接触セクションが設けられており、接触ユニットは接触面に付属する極を形成する互いに離間した2個の接触体を有しており、これらの接触体は半径方向又は軸方向で接触セクションに導入されてこれを間に保持して接触面を接触させることが可能である。
代替実施形態によれば、回転/固定移行部は、エネルギー供給経路内でエネルギーを非接触伝送するための移行部として形成されている。
特に回転/固定移行部は、エネルギー供給経路内で電気エネルギーを伝達するように構成されている。
基本的に、回転/固定移行部を例として圧縮ユニットのための電気機械の固定子と回転子の間のギャップ又はエアギャップに設けることが考えられる。このようにするとモータ自体がある程度回転/固定移行部を提供できよう。この実施形態によれば、例えば走行中に圧縮ユニットを駆動するためにホイール体側の運動エネルギーを利用できる。
しかし、エネルギー供給経路を、エネルギーを伝送するための非接触導体として構成することも考えられる。エネルギーは誘導的、容量的及び/又は電磁的に伝送できる。回転/固定移行部で直流エネルギー信号を交流エネルギー信号に変換し、又はその逆に変換することが考えられる。しかし、回転/固定移行部で信号の種類(直流又は交流)を維持することも考えられる。
別の実施形態によれば、回転/固定移行部は、エネルギー供給経路内で電気エネルギーを機械エネルギーに変換するように構成されている。例としてこの場合はホイール体側の運動エネルギーを電気エネルギーに変換できる。言い換えれば回転/固定移行部は、協働して発電する固定子と回転子を含むことができる。
別の実施形態によれば、回転/固定移行部はエネルギー供給経路内で機械エネルギーを流体エネルギーに変換するように構成されている。この形態もホイール体側とブラケット側との間の相対運動、特に相対回転を利用できる。そのような相対回転は圧縮ユニットを駆動する流体流動、特に空気流動を生じさせる、しかしさらに、そのような流動が直接圧力媒体経路を通ってタイヤに向かって誘導されることも考えられる。
別の実施形態によれば、圧縮ユニットはホイールユニットの車軸と同軸に配置されている。例として圧縮ユニットはハブ体の中心に設けることができる。
代替実施形態によれば、圧縮ユニットは中心から外れており、特にホイールユニットの車軸に対して偏心的に配置されている。これは、圧縮ユニットがハブ体、さらに基本的にホイール体若しくはリムにも取り付けられていることを含んでよい。そのようなリム体は、特にリムベース、並びにいわゆるホイールディスクを含むことができる。リムベースは、例えば2個の隆起部とこれらの間に延びる凹面を含むU字形断面を有することができる。U字形断面は車軸を中心に回転対称に延び、それによってリムベースを形成できる。ホイールディスクは通常はリムベースと、リムの中央軸方向領域との間に接続を作る。ホイールディスクはハブ体、特にホイール保持部に保持するように構成できる。
圧縮ユニットをハブ体に保持するのは、ホイール又はタイヤを交換する際に圧縮ユニットはハブ体に留まることができるという利点がある。圧縮ユニットをリムに配置するのは、圧縮ユニットがリムと共にユニットを形成できるという利点がある。圧縮ユニットがリムに配置されている限り、圧力媒体経路は完全に又はほぼ完全にリムに統合できる。即ち言い換えれば、ホイールを交換する際に圧力媒体経路が中断される必要がない。
しかし圧縮ユニットがリムではなくハブ体に配置されている限り、簡単なホイール交換を可能にする特別の対策を講じることが有利である。これは例えば圧力媒体経路内でハブ体とリムの間の境界に座着する少なくとも1個の閉止弁を含むことができる。そのような閉止弁は、例えばリムを取り外すと自動的に閉止して汚れの侵入を防ぐ。さらに、少なくともリム又はホイールハブ若しくはそのホイール保持部に環状ギャップを設けることが有利であり得る。これはホイールを任意の(回転)向きでホイール保持部に固定でき環状ギャップを通して絶えず圧力媒体経路に対する接続が作られているという利点を伴うことができる。
同様に、電気接触はスリップリングを介して行うことも可能であろう。この場合も組み付けられたホイールのホイール保持部に対する相対的な(回転)向きにかかわらずエネルギー供給経路内で確実な接続が保証されている。
別の実施形態によれば、さらに圧力媒体供給装置は、特に電気エネルギーに対するバッファユニットを有する。バッファユニットはエネルギー供給ユニットと圧縮ユニットとの間に配置できる。特にバッファユニットはエネルギー供給経路に接続されてよい。バッファユニットは例としてコンデンサ、アキュムレータ又は類似の貯蔵セルであり得る。特にバッファユニットは圧縮ユニットと、いわゆるパッケージを形成することができる。
バッファユニットは、圧縮ユニットのコンプレッサを駆動する圧縮ユニットのモータにエネルギーを供給できる。バッファユニットは、例えば特定の数の制御サイクル若しくは特定の空気量に対して設計された限られた容量を有している。したがってバッファユニットに必要に応じて再充電することが考えられる。これは例えばブラケット側とホイール体側との間の相対回転を利用して、バッファユニットに供給される電気エネルギーを生み出すことにより、走行中に行うことができる。しかしバッファユニットは、代替的又は追加的に中央車載エレクトロニクスとも接続されてよく、特に自動車の車載電源網から供給できる。バッファユニットは貯蔵されたエネルギーを任意に提供できる。例えば停止状態又は低速で走行中も圧力調節を可能にする。
別の実施形態によれば、圧縮ユニットはさらにエネルギー供給ための、特に非常供給のための追加インタフェースを有する。それは例えば外から接近できるプラグインタフェース又はジャックインタフェースであってよい。このようにして圧縮ユニットは例えば停止状態で電気エネルギーに供給して調節過程を誘起できよう。
別の実施形態によれば、圧縮ユニットは必要に応じてタイヤシール剤用のリザーバと連結して、タイヤシール剤に圧力を加えてホイール体側の圧力媒体経路を通して導入することが可能であり、さらに特にリザーバを必要に応じて制御するために少なくとも1個の切り替え弁が設けられている。
言い換えれば、リザーバは圧力供給装置の構成要素としてホイールユニットに統合できる。それにより圧力媒体供給装置は「パンクセット」としての機能も果たすことができる。タイヤが損傷した場合に、ホイールユニットの走行適性を回復できる。
例えばタイヤ圧検出エレメントが圧力降下を知らせたら、リザーバが操作されると有利である。このようにすると万一の損傷に実質的に自動的に反応できる。
切り替え弁を介してリザーバを切り替えることができる。例として切り替え弁は圧力媒体供給経路内に設けることができる。切り替え弁をアクティブ化すると、圧縮ユニット内で生み出され圧縮された圧力媒体が誘導されて、タイヤシール剤用のリザーバを圧力下に置く。このようにするとタイヤシール剤を加圧して圧力媒体経路に、最後にタイヤに導入できる。
別の実施形態によれば、圧力媒体経路内で、特にハブ体とリム体との間で圧力媒体経路の分離を可能にする連結弁が設けられている。このようにするとタイヤ交換又はホイール交換を容易にすることができる。
圧力媒体供給装置の別の実施形態によれば、ハブ体又はリム体に圧力媒体経路の一部をなす環状路若しくは環状路とセクションが形成されており、リム体をハブ体に複数の相対位置で組み付けることを許す。この方策はホイールの組み付け又は交換を著しく簡単にする。即ち理想的には圧力媒体供給装置は、組立工が見ても慣用的な部材との違いが見えないか又は感じられないようにリム体及びハブ体に統合されている。
通常は自動車分野の車輪は、リム体とハブ体の外周に均等に配分して配置された複数の固定要素を有している。これらの固定要素はねじ孔又は固定したホイールボルトとして構成できる。乗用車分野では通常は例えばそのような固定要素が4個又は5個設けられている。商用車の分野では例として最大12個、さらにはそれ以上の固定要素が設けられている。ホイールを組み付ける際、固定要素及び対応する保持部が互いに位置合わせされている限り、リム体とハブ体が互いにどのような実際の相対位置を取るかは全く重要ではない。
環状路又は環状路とセクションは、実際の回転向きにかかわらずホイールとホイールハブとの間の圧力媒体伝達を許す。運転者又は組立工は、リム体をどのように正確にハブ体に対して位置合わせすべきか考える必要がない。
この実施形態の拡張によれば、環状路は複数の接続部を有しており、これらの接続部はリム体の接触エレメントが複数の相対位置でそれぞれ1個の接続部と接触して、ハブ体からリム体への圧力媒体伝達を許すようにホイールねじ止めに適合されている。例として接続部の数は固定要素の数と一致できる。外周における接続部のピッチは、好ましくは固定要素のピッチと一致する。流体経路を接続するためには、ホイールを公知のようにおおまかに位置合わせして、例えばホイールボルト又はホイールねじ用のねじ孔をリム体内の対応する孔と重ねるだけで十分である。
別の実施形態によれば、環状路は、圧力媒体経路を遮断位置で遮断し開放位置で開放する複数の戻り止め部材を有しており、組み立てた状態でリム体の接触エレメントが接続部に作用して戻り止め部材を開放位置に移行させる。好ましくはそれぞれ1個の戻り止め部材が環状路内の接続部に付属している。接触エレメントは、戻り止め部材に当たる釘状又はピン状の突起を含むことができる。戻り止め部材は、例えばホイールが組み付けられていないときに、汚れが圧力媒体経路内に到達できないという利点がある。さらにホイール体が組み付けられている場合も、現在アクティブ化されていない戻り止め部材が環状路を密封できる。
別の実施形態によれば、圧縮ユニットは原動運転及び発電運転可能な電気機械を有しており、電気機械は特に発電運転ではバッファユニットに充電し、原動運転では圧縮ユニットを駆動するためにバッファユニットによりエネルギーが供給されるように構成されている。このようにすると圧力媒体供給装置はある程度ハイブリッドモードで駆動できる。圧縮ユニットに付属しているモータは、同時に発電機としての機能も果たすことができる。したがってモータは例えば圧縮ユニットのコンプレッサを駆動できる。モータが発電機として利用される限り、モータはバッファユニットにエネルギーを貯蔵できる。
このようにすると圧力媒体供給装置はほぼ完全に自給的に構成できる。さらに車載供給網への連結がもはや不要と思われる実施形態が考えられる。
圧力媒体供給装置の別の形態によれば、圧力媒体経路に圧力下で所定の漏れを起こさせる減圧口が設けられており、この減圧口は好ましくは圧力媒体経路内の圧力レベルに応じて、少量の圧力媒体が逃げることができる開いた位置と、圧力媒体経路が外部不純物からほぼ保護されている閉じた位置との間で駆動可能である。
上記の所定の漏れは圧力調節過程後に制御ピストンの戻り運動を容易にできる。即ちシステム、特に圧力媒体経路が理想的に密封されているとしたならば、調節過程の後で相当な圧力が圧力媒体経路に存在することになり、係合が外れてホイール体側ができるだけ完全にブラケット側から分離されるためには制御ピストンはその圧力を克服しなければならないだろう。それゆえシステムに意識的に僅少な漏れを持たせて、圧力媒体が後から流れて来ないときに圧力媒体経路内の圧力が緩和されることが有利である。そうすると制御ピストンに必要な復元力も低下する。この定義された漏れは調節過程及びタイヤ内で達成可能な圧力に本質的な影響を与えない。
圧力媒体がホイールに向かって後から流れて来ないときに制御された減圧が保証されている限り、減圧口は基本的に任意に圧力媒体経路内に配置できる。減圧口は自体制御又は自体調節するように形成されており、圧力媒体経路の圧力によって制御されることが好ましい。
この実施形態の拡張によれば、減圧口は通過方向と遮断方向を有している。減圧口は一種の戻り止め弁又は安全弁として、流量を意識的に僅かにして構成できる。減圧口はダイアフラムシールとして形成されていることが好ましい。代替的又は追加的に減圧口は受け口状の形態を有することができる。圧力媒体経路内に過圧がないか、又はごく僅かな過圧しかないときは減圧口が閉じていることが選好される。これは外から不純物が圧力媒体経路内に侵入できないという利点がある。
例として減圧口はホース受け口と類似に形成されてよく、十分フレキシブルな材料から作製できる。減圧口はスリット入りダイヤフラムと類似に形成されてよく、特定の過圧が存在すると所定量の圧力媒体が外に出て所望の減圧を引き起こせるようにできる。
本発明はさらに、軸体とタイヤを装着したリム体とを有する自動車用のホイールユニットによって解決され、リム体は軸体と連結され、特に軸体に回転可能に支持されており、ホイールユニットはさらに上記のいずれか1つの側面に従う統合圧力媒体供給装置を有する。このようにすると自動車において自動車の個々の又はすべてのホイールユニットに対して分散圧力媒体供給を提供できる。圧力媒体供給装置はホイールユニットに付属でき、特にこれに構造的及び機能的に統合できる。
ホイールユニットの拡張によれば、ホイール体側に配置されてタイヤ内の流体圧を監視するように構成された圧力センサが設けられており、圧力センサは好ましくは検出された流体圧をタイヤ圧調節ユニットに伝達するように構成されている。圧力センサは基本的に能動的及び/又は受動的圧力センサとして構成できる。圧力センサは測定線を介して及び/又は無線でタイヤ圧調節ユニットと接続されてよい。このために圧力センサは、タイヤ内の実際圧力を検出して、それに対応する信号を送出するように構成できる。検出された信号に応じてタイヤ圧調節ユニットはホイールユニットの圧力媒体供給装置を制御して圧力調節過程を誘起できる。
圧力センサは基本的に閉止弁に設けることができる。基本的に圧縮ユニットに圧力センサを設けることも考えられよう。
本発明の課題は、自動車で圧力媒体、特に圧縮空気を供給するための分散システムによっても解決され、自動車は特に対をなして少なくとも1軸に付属している複数のホイールユニットを有しており、少なくとも幾つかのホイールユニットは上記のいずれか1つの側面に従う統合圧力媒体供給装置を具備しており、それぞれの圧力媒体供給装置の圧縮ユニットを選択的にアクティブ化するように構成されている。
タイヤ圧調節ユニットは基本的に中央制御システムとして構成できる。したがってタイヤ圧調節ユニットは複数のタイヤの空気圧若しくは流体圧を平行に監視及び制御できる。基本的に各ホイールユニットに固有の制御ユニットを割り当てることも考えられる。それにもかかわらず中央監視及び制御が有利であり得る。そのため中央で圧力を指定して圧力調節に対する目標範囲を規定することが考えられる。このようにすると例えば自動車の運転者は圧力調整を中央で行うことができる。これは例えば路面が変化した場合に、又は自動車の積載状態に応じて、又はその他の事情に起因して起こり得る。しかし基本的にタイヤ圧調節ユニットは、各ホイールユニットに対する所望の目標圧力若しくは所望の目標圧力範囲を自動的に調整できる。
タイヤ圧調節ユニットと圧力媒体供給装置との間の調節信号、測定信号若しくは制御信号の必要な交換は、基本的に有線及び/又は無線で行うことができる。
独自の発明の対象でもあり得る本開示の別の側面は、特に自動車用の圧力媒体供給装置での使用に適したコンプレッサの有利な実施形態に関する。これは中央圧力媒体供給装置にも分散(分散配置された)圧力媒体供給装置にも該当する。先行技術から様々な種類のコンプレッサが知られており、それぞれに短所と長所があり得る。圧力媒体、特に圧縮空気を供給するためには、例えば少なくとも1対のピストン/シリンダを有する、いわゆるピストンコンプレッサが適している。このようなコンプレッサは基本的に内燃機関に類似に形成されている。ピストンコンプレッサの少なくとも1個のピストンは1個のシリンダと対をなしてシリンダ内を往復運動できる。それによりピストンは吸引運動と圧縮運動を実行できる。より高い流量若しくはより高い初期圧力を発生するために、適当に複数のピストン/シリンダ対を互いに接続できる。さらに1対のみのピストン/シリンダで圧力が周期的に発生することに起因する圧力変動を補償するために、複数のピストン/シリンダ対を互いに接続できる。
特にピストンコンプレッサのピストン/シリンダ対は相当な摩耗を被る可能性があることが示された。通常ピストンは対をなすシリンダ内に極小の遊びで受容される。さらにたいてい、例えば1個のピストンリング、通常は複数のピストンリング(2個の、3個又はそれ以上)を含むシーリング構成が設けられている。ピストンリングは一般にばねリングとして形成されており、予圧でシリンダに当接している。これによりピストン/シリンダ運動はしばしば摩擦を伴い、したがってまた摩耗を被る。十分な潤滑剤供給及び/又は潤滑剤濡れを生じることができないと、たいてい面状の(擦過する)金属・金属滑り対を来す。このような金属部分間の相対運動は、一方では相当な発熱を招き、他方では高い機械的摩耗を伴う。
このような背景で、独自の発明の対象でもあり得る本開示の別の側面では、特に上記のいずれか1つの側面に従う圧力媒体供給装置に適した圧縮ユニットが提示される。圧縮ユニットはコンプレッサ、特にピストンコンプレッサを有する。コンプレッサは少なくとも1個のピストンを有しており、ピストンはその周面に潤滑剤貯留室を収容する切欠部、特に全周に延びる切欠部を備えている。
潤滑剤貯留室は、組み立てた状態でピストン/シリンダ対のシリンダの壁面と直接接触していることが好ましい。別の実施形態によれば、切欠部はピストンリングのための第1の溝と第2の溝との間に配置されており、これらの溝は互いに好適にはピストンの周面の全長の少なくとも25%、さらに好適には少なくとも40%、さらになお好適には少なくとも50%を含む間隔を有している。別の実施形態によれば、ピストンの周面に設けた切欠部は、ピストンの周面の全長の少なくとも30%、さらに好適には少なくとも50%、さらになお好適には少なくとも60%を含む長手方向延在長さを有している。
この実施形態は、ピストンコンプレッサで摩耗を最小化するために費用のかかる潤滑剤供給システムが必要であり、これらは場合によって対応する配管、貯蔵容器及び潤滑剤の搬送手段を必要とするという認識に基づいている。これはたいてい高い製作費用を招き、特に設置スペース制限及び/又はコスト制限に留意しなければならない応用は、簡単に実現できない。考えられる応用として、例えば自動車に統合されたタイヤ圧監視システム若しくはタイヤ圧調整システムがある。このようなシステムは一方ではしばしば連続運転には使用できない。さらに、例えばそのようなシステムを備えた自動車の全ライフサイクルをカバーするのに、しばしば限られた(運転)寿命のみ必要とされる。逆にしばしば設置スペース制限や一般的なコスト面も留意する必要がある。
上記の側面に従う形態は例えば、ピストン自体に十分大きい潤滑剤貯留室を設けることができ、それによりピストンに統合された潤滑剤供給がある程度実現可能である場合には、予想可能な運転寿命をカバーできることを利用する。ピストン自体は通常シリンダ内で傾くのを避けるためにある程度の案内長さを有している。今この案内長さを利用して、そこに(中心に)相応の潤滑剤貯留室を設けることができる。潤滑剤貯留室は少なくとも1個の切欠部、特に全周切欠部を含むことができる。切欠部は、例えば外周溝として、十分大きい幅方向延在長さ若しくは長手方向延在長さ並びに十分大きい深さ方向延在長さを有する。こうして生じた切欠部には、適当な潤滑剤、例えばグリース、潤滑油又は類似の摩耗低減剤を入れることができる。潤滑剤は担体材料に入れるか、若しくは担体材料と結合させることができる。担体材料は、例えばスポンジ材料又は一般に多孔性材料であってよい。例えば相応の仕方で油又は脂肪を含浸できる焼結材料からなる担体材料も適している。
潤滑剤貯留室がピストン内で2個のピストンリングの間に配置されていることが好ましい。このようにするとピストンリングはさらに潤滑剤貯留室に対するシーリングの機能も果たすことができる。それによって潤滑剤の消費を容認可能な範囲に抑えることを確保できる。それによって例えばピストン/シリンダ対の予想される寿命若しくは運転寿命に合わせた所定量の潤滑剤をピストンに設けた切欠部に入れることができる。これは一方ではピストンコンプレッサで費用のかかる潤滑剤供給とそれに伴う費用を節約できるという利点がある。しかしピストンとシリンダとの間の効率的な潤滑を提供できる。別の利点は、ある程度は既に最初にピストン行程以降に潤滑剤が提供されるということにある。これはしばしば公知の潤滑剤供給装置には該当しない。なぜならばそこでは最初に潤滑剤がシリンダ壁面若しくはピストンに供給されなければならないからである。別の利点は、効率的な潤滑を提供できるので、ピストン(若しくはピストンリング)とシリンダとの間の遊びをさらに最小化できるという点にある。このようにするとピストンコンプレッサでさらに高い初期圧力を提供できる。
上述した特徴及び以下に述べる本発明の特徴は、それぞれ示された組み合わせだけでなく、別の組み合わせでも、又は単独でも、本発明の範囲を逸脱することなく用いることができるのは言うまでもない。
本発明のその他の特徴及び利点は、以下に図面に基づく幾つかの好適な実施例の説明から明らかになる。
中央圧縮空気供給装置を有する圧力調節システムを備えた自動車の著しく簡略化した模式図である。 分散圧力媒体供給装置を有する圧力調節システムを備えた自動車の著しく簡略化した模式図である。 図2に示すシステムと類似に構成された分散タイヤ圧調節システムを備えた自動車の著しく簡略化した模式図である。 可能な圧力媒体経路を図示するためのホイールユニットの部分断面図である。 別の代替的圧力媒体経路を図示するためのホイールユニットの別の部分断面図である。 圧縮ユニットの可能な内蔵位置を図示するためのホイールユニットの別の断面図である。 エネルギー貯蔵用のバッファユニットを図示するためのホイールユニットの別の断面図である。 圧力媒体供給装置の実施例を図示するためのホイールユニットの断面図である。 圧力媒体供給装置の別の構成形態を図示するためのホイールユニットの断面図である。 圧力媒体供給装置の別の構成形態を図示するためのホイールユニットの著しく簡略化した断面図である。 圧力媒体供給装置の別の構成形態を図示するためのホイールユニットの断面図である。 圧力媒体供給装置の別の構成形態を図示するためのホイールユニットの断面図である。 圧力媒体供給装置の別の構成形態を図示するためのホイールユニットの著しく簡略化した断面図である。 圧力媒体供給装置の別の構成形態を図示するためのホイールユニットの著しく簡略化した断面図である。 圧力媒体供給装置の別の構成形態を図示するための別のホイールユニットの著しく簡略化した断面図である。 圧力媒体供給装置の別の構成形態を図示するためのホイールユニットの断面図である。 圧力媒体供給装置の別の構成形態を図示するためのホイールユニットの別の断面図である。 圧力媒体供給装置の別の構成形態を図示するためのホイールユニットの別の断面図である。図18aは、図18に示す圧力媒体供給装置のスライド接点の模式的な部分図である。 圧力媒体供給装置の別の構成形態を図示するためのホイールユニットの断面図である。 圧力媒体供給装置の別の構成形態を図示するためのホイールユニットの著しく簡略化した断面図である。 圧力媒体供給装置の別の構成形態を図示するためのホイールユニットの著しく簡略化した断面図である。図21a、21bは、図21に示すシール材を入れたリザーバの開いた位置(図21a)と閉じた位置(図21b)における著しく簡略化した縦断面図である。 圧力媒体供給装置の別の構成形態を図示するためのホイールユニットの断面図である。 圧力媒体供給装置の別の構成形態を図示するためのホイールユニットの断面図である。 圧力媒体供給装置の別の構成形態を図示するためのホイールユニットの断面図である。図24a、24bは、図24に図示された構成形態による圧縮ユニットの横断面図(図24a)と縦断面図(図24b)である。 圧力媒体供給装置の別の構成形態を図示するためのホイールユニットの断面図である。 圧力媒体供給装置の別の構成形態を図示するためのホイールユニットの断面図である。 圧力媒体供給装置の別の構成形態を図示するためのホイールユニットの断面図である。図27aは、図27に示す圧力媒体供給装置で使用可能であるスリップリング接点の模式的な部分図である。 圧力媒体供給装置の別の構成形態を図示するためのホイールユニットの断面図である。図28aは、図28に示す圧力媒体供給装置で使用可能である圧力制御されたバルブの閉鎖位置と透過位置における著しく簡略化した拡大図である。 圧力媒体供給装置の別の構成形態を図示するためのホイールユニットの断面図である。図29a、29bは、図29に示す圧力媒体供給装置で使用可能である連結弁(図29a)並びに圧力制御されたバルブ(図29b)の著しく簡略化した模式図である。 ピストンコンプレッサの著しく簡略化した模式的な原理図である。 ピストンコンプレッサにおける使用に適したピストン横断面図である。 本開示の種々の原理に従って形成された、ピストンコンプレッサ用のピストンの横断面図である。 例として星形に配置された4個のピストン/シリンダ対を含むコンプレッサの著しく簡略化した断面模式図である。図33a、33bは、圧縮過程の機能性を図示するための、図33に示すコンプレッサの拡大した部分図である。 圧力媒体経路に付属するバルブ装置の実施形態の著しく簡略化した断面模式図である。 図35a〜図35dは、図34に示す配置構成に対する例示的な減圧口の遮断エレメントの著しく簡略化した模式的なブロック図である。 図36a〜図36cは、圧力媒体供給装置のエネルギー供給経路に対する回転/固定移行部の例示的な実施形態の著しく簡略化した模式的な側面図である。 圧力媒体供給装置に対する環状路を具備するハブ体の構成形態の著しく簡略化した模式的な正面断面図である。図37a、37bは図37の線XXXVII−XXXVIIに沿った断面形態を図示するための著しく簡略化した模式的な部分側面断面図である。 互いに係合して圧力媒体経路を形成しているハブ体とホイール体を有する圧力媒体供給装置の部分側面断面図である。
図1は、全体を10で表す自動車の著しく簡略化した模式図を示す。自動車10は特に商用車であってよい。自動車10は、例えばトレーラ又はセミトレーラ20を牽引するトラクタ18を含むことができる。自動車10は乗用車、トラック又はこれに類するものとして形成できることは言うまでもない。
自動車10は複数の軸12−1〜12−5を有し、それぞれにタイヤ16を付けたホイールユニット14が対をなして付属している。
自動車10はタイヤ16内の圧力調整若しくは圧力調節のために中央圧縮空気供給装置24、26を有する。例としてトラクタ18に対しては24で表す圧縮空気供給装置、及びトレーラ又はセミトレーラ20に対しては26で表す圧縮空気供給を設けることができる。これはトラクタ18とトレーラ20は基本的に互いに分離可能であることに基づいている。この例では2個の(中央)圧縮空気供給装置24、26が設けられているが、各々の圧縮空気供給装置24、26が複数の軸12若しくはタイヤ16に対して責任がある。
中央圧縮空気供給装置24、26は、コンプレッサ30−1、30−2、貯蔵器32−1、32−2並びに制御ユニット34−1、34−2を含むことができる。さらにそれぞれ1個のオペレータインタフェース36−1、36−2を設けることができ、これを介して例えば利用者は入力を行うことができる。さらにオペレータインタフェース36−1、36−2を介して利用者に情報、例えば実際タイヤ圧を出力できる。
圧縮空気供給装置24、26はさらに(中央)制御エレメント38−1、38−2を含むことができる。制御エレメント38は、例えばデータ検出エレメント、データメモリ又はこれに類するものとして構成できる。制御エレメント38は制御ユニット34と連結されて、データを交換できる。中央圧縮空気供給装置24、26はさらに(中央)データ回路40−1、40−2を有しており、これにより制御ユニット34−1、34−2は制御エレメント38−1、38−2と接続してデータを交換できる。
タイヤ16はそれぞれ1個のホイールユニット14に付属できる。各タイヤ16は外から接近可能なバルブ42を備えることができる。バルブ42は特に慣用的な圧縮空気弁であってよい。しかし各ホイールユニット14はさらにそれぞれの(圧縮空気)貯蔵器32−1、32−2に連結された圧力調節装置44も含むことができる。連結は分岐した回路網を介して行われる。回路網は中央圧力回路46−1、46−2、並びに圧力回路セクション若しくは圧力回路分岐48−1、48−2を有することができる。圧力回路セクション48は圧力回路46の「分枝」をなしている。圧力回路46、48を介して各ホイールユニット14に圧縮空気を(中央)供給できる。圧力調節装置44と制御ユニット34若しくはそれらの制御エレメント38との間の通信若しくはデータ伝送は、中央データ回路40−1、40−2、並びに(中央)データ回路40−1、40−2の分枝と見なすことができる(分散)データ回路50−1、50−2を介して行うことができる。
図1に示された中央圧縮空気供給装置24、26を有するシステムは、比較的高い費用でのみ実現可能であり、かなりメンテナンスを必要とする。特に圧力回路46、48の配線は相当な費用が必要とされ、比較的高いコストを招く。
図2、3は、自動車10における分散配置を有する圧縮空気供給システムの代替的実施形態を図示している。図4〜29bに基づいて分散圧力媒体供給装置の様々な側面と実施形態を図示して詳しく説明する。
図2は、図1と同様にトラクタ18並びにトレーラ又はセミトレーラ20を含んでよい自動車10の著しく簡略化した模式図を示している。自動車10は、タイヤ16を含み自動車10の軸12に付属する幾つかのホイールユニット14を有する。
自動車10には圧縮空気調節及び/又は圧縮空気供給のための分散配置されたシステム54が設けられている。システム54はセクション56とセクション58を有することができる。セクション56はトラクタ18に付属されてよく、セクション58はトレーラ又はセミトレーラ20に付属されてよい。システム54、特に各セクション56、58は圧縮空気供給及び/又は圧縮空気調節の制御のための制御ユニット60−1、60−2を含むことができる。さらにオペレータインタフェース62−1、62−2を設けることができ、これらは図1に図示された自動車10のオペレータインタフェース36と同様に構成できる。
システム54は中央圧縮空気供給装置24、26と主として異なるのは、中央圧力回路が必要でない点である。中央コンプレッサ、貯蔵器及び類似のコンポーネントの用意も不要にできる。それに代えて分散システム54は少なくとも若干のホイールユニット14で分散圧力媒体供給装置70を有する。制御ユニット60−1、60−2と圧力媒体供給装置70との間の通信は回路64、66を介して行うことができる。回路64は中央回路又はデータ回路であってよい。66−1、66−2で表す回路は分枝又は分散回路として構成できる。回路64、66は基本的に情報を伝送するように構成できる。しかし代替的又は追加的に回路64、66はエネルギーを伝送及び/又は伝達するようにも構成できる。データ及び/又は情報の伝送が優先される限り、少なくとも若干の回路64、66は無線接続によって実現できる。しかし中央通信及び/又は操作は、圧縮空気回路を介しては行われない。回路64、66は基本的に対応する圧縮空気回路より簡単に、より少ない製作費用で実現できる。
さらに、図2に示す各々のタイヤ16は、バルブ又は閉止弁68−1、68−2を具備している。閉止弁68は基本的に外から接近可能なバルブであって、外部コンプレッサ及びこれに類するもののために接近できるようになっている。
さらに分散分配システム54は、制御ユニット60−1、60−2と連結された制御エレメント72−1、72−2を含むことができ、これらは例えばデータ収集装置、データメモリ又はこれに類するものとして構成できる。制御エレメント72−1、72−2は特にデータ収集及び/又はデータ伝送のために構成されてよい。制御エレメント72−1、72−2はいわば回路64、66の網内の分岐又はノットとして構成できる。これらの制御ユニット60−1、60−2と制御エレメント72−1、72−2は基本的に構造上も互いに連結され、共通ハウジング若しくは共通アセンブリに統合されてよいことは言うまでもない。
図3は、図2に図示された構成形態と同様に分散配置されたタイヤ圧調節のためのシステム54を有することができる別の自動車10を図示している。しかし図2と異なり図3に図示された自動車ではトラクタ18とトレーラ20の区分は行われない。したがって図3に示す自動車10は、例えば乗用車又は一般的にトレーラを牽引していない自動車であることができる。
自動車10も、タイヤ16を装着したホイールユニット14が付属している複数の軸12を有する。タイヤ圧制御のための分散配置されたシステム54は、制御ユニット60、制御エレメント72及びオペレータインタフェース62を備えて構成できる。コンポーネントとシステム54との間の通信は回路64、66を介して行うことができる。図3に示された各ホイールユニット14−1、14−2は、対応する圧力媒体供給装置70−1、70−2が装備されている。圧力媒体供給装置70−1、70−2はそれぞれ1個の圧縮機若しくは圧縮ユニット74を有しており、これは分散圧力媒体経路若しくは分散圧力媒体回路76を介してタイヤ16と接続している。言い換えればホイールユニット14毎に固有の圧縮機74と固有の圧力媒体回路76を設けることができる。圧力媒体回路76は、例えば閉止弁68−1、68−2と連結されてタイヤ16に供給できる。
基本的に、各圧力媒体供給装置70の分散圧力媒体回路76がそれぞれの閉止弁68と独立にタイヤ16に開口することも考えられる。その場合は別個のバルブを取り付けることができる。しかし圧力媒体回路76と(場合によっては外から接近可能な)閉止弁68を共通回路に連結してタイヤ16に充填できるようにすることも考えられる。
例として図2、3に示されている分散システム54(そのコンポーネントは以下に例として図4〜図29bに基づいて詳しく説明する)によって、種々の利点が達成される。システム54は基本的に走行中又は停車中に圧縮空気を制御するように構成できる。しかし理想的には、自動車が今まさに動いているか停車しているかは重要ではない。圧力調節システム54の故障しやすさを低減できる。これは例えば回路の長さが短いことによって可能になる。必要な圧縮空気回路若しくは圧力媒体回路を、著しく少ない費用で自動車10、特にそのホイールユニット14に取り付けることができる。圧縮空気損失を著しく減少させることができる。
必要なシーリング及び/又は分岐の数も同様に制限できる。システム54、特にその圧力媒体回路76を環境の影響から保護することができる。一般に圧力媒体回路76全体で必要とされる閉止弁はより少ない。例えば圧縮空気監視のための中央システムにおいては、その都度所望された圧力媒体回路の接続及び遮断のために費用のかかるバルブブロックが必要である。そのような制御は電気制御又は電子制御によって達成できる。したがって「電気」又は「電子」制御ブロックは「空気圧」制御ブロックに比べて廉価でより少ない所要重量で形成することができる。
システム54は多大な後付け及び/又は改造費用を伴わずに既存の自動車10に統合できる。各ホイールユニット14は基本的に全体システムとは独立に圧縮空気を供給できる。これにより相互依存性が減少するので、システム全体の制御を容易にできる。場合によって必要となる情報及び/又はデータ(例えばタイヤ内の実際圧力に関する)の交換は、基本的に有線及び/又は無線で行うことができる。エネルギー、特に電気エネルギーは圧縮機74に無線で、例えば誘導により供給できる。それにより場合によって必要な回転/固定移行部の摩耗は著しく減少する。
圧縮ユニット74は、いわゆるハイブリッドモードで駆動できる。これは例えば、圧縮ユニット74は停車している自動車10において統合されたバッファユニットを介してエネルギーを供給して内蔵コンプレッサを駆動できることを含んでよい。走行中の制御は、例として車載電源網を介して行うことができる。さらに走行中にバッファユニットを充電できる。これは基本的に車載電源網を介しても行うことができる。さらにバッファユニットを充電する発電機を圧縮ユニット74に設けることが考えられよう。このために圧縮ユニット74の駆動モータは、原動機としても発電機としても駆動できるように構成されていることが好ましい。このようにするとほぼ完全に自給的な圧力媒体供給装置70が実現されよう。言い換えればホイールユニット14と自動車10の軸12との間の相対回転を利用して、圧力媒体供給装置70にエネルギーを提供する。
図4〜図7に、圧力媒体経路、圧縮ユニット並びにバッファユニットの形態及び配置に関して考えられる種々の構成が図示されている。図4〜図7に示す形態が基本的に相互に交換可能及び互いに組み合わせ可能であることは言うまでもない。さらに図4〜図7に基づいてホイールユニット14の基本的な形態について詳述する。
図4は、ホイールユニット14を部分断面図で示す。ホイールユニット14は軸78を有する。ホイールユニット14は基本的にホイール体側80とブラケット側82に区分できる。通常ブラケット側82は、自動車10のフレームに固定して設けられている側である。これに従いホイール体側80は、基本的にブラケット側82に対して相対的に軸78中心に回転可能な側である。ブラケット側82には特にホイール体側80を保持するためのフランジを有する軸体84が形成されてよい。軸体84は軸78を画定できる。
ホイール体側80とブラケット側82は、特に車軸受86を介して互いに連結できる。車軸受86は、ブラケット側82とホイールキャップ側80との間の接続をなしている。
ホイール体側80にはハブ体88が付属してよく、車軸受86を介して軸体84、特にその軸保持部に回転可能に保持されている。ハブ体88はホイール保持部90を提供でき、これに例えばリム体92が保持可能である。自動車10のホイールは通常交換可能であるから、リム体92は、例えばホイールナット又はホイールねじによってハブ体88のホイール保持部90に固定できる。リム体92は例としてホイールディスク若しくはホイールスプロケット94を介してホイール保持部90と連結できる。さらにリム体92内には例として閉止弁68を受容するように形成された弁座96が設けられている。図4〜図29bではタイヤ16を図示することは省かれている。
本開示による圧力媒体供給装置70が基本的に公知のシステムより短い圧力回路セクションで間に合う場合でも、少なくともホイールユニット14の部分で圧力媒体のための圧力媒体経路98を提供することが必要である。特に圧力媒体経路98はバルブ68と圧縮ユニット74との間で延びることができる。
図4は、圧力媒体経路98−1、98−2、98−3の種々の構成と形態を示している。例えば圧力媒体経路98−1は、ホイールスプロケット94の外部でホイールスプロケット94に沿ってバルブ68に向かって案内される。これに対して圧力媒体経路98−2、98−3は、例として少なくとも一部はハブ体88を貫通するか、若しくはハブ体88と接続されている。
図5は、圧力媒体経路98−1、98−2、98−3の別の代替的実施形態を示している。図4、5に示された圧力媒体経路98は、実質的にホイールユニット14のホイール体側80で延びている。図4、5に示す形態が主として異なるのは、図5に示す圧力媒体経路98は軸受86の自動車側端部で環状ギャップ100に開口している点である。これに対して図4に示された圧力媒体経路98は軸受86の自動車から遠ざかる反対側の端部で環状ギャップ100に連結されている。環状ギャップ100は軸受86の自動車側端部に配置できる。代替的に環状ギャップ100は軸受86の自動車と反対に向けられた端部に配置できる。環状ギャップ100は例として圧力媒体経路98に対する回転/固定移行部を実現するために利用できる。
図6は、圧縮ユニット74の例示的な配置を示す。これは基本的にブラケット側82における配置を含むことができる。圧縮ユニット74−1、74−2及び74−3参照。代替的に圧縮ユニット74はホイール体側80にも配置できる。参照符号74−4、74−5、74−6、74−7及び74−8参照。特にリム体92のリムベース、即ちタイヤ「内に」配置することも考えられる。こうすると必要な回路をさらに減らすことができる。参照符号74−7及び74−8も参照。圧縮ユニット74−2、74−3、74−4及び74−5は軸78と同軸に配置されている。圧縮ユニット74−6、74−7及び74−8は軸78からずれて、特に軸78に対して偏心的にずれて配置されている。
図7は、バッファユニット102の配置の種々の可能性を示す。バッファユニットは特にアキュムレータユニット又はコンデンサユニットとして構成され、圧縮ユニット74と連結できる。特にバッファユニット102は圧縮ユニット74のモータを駆動でき、これはまたコンプレッサを駆動できる。102−1でバッファユニットが軸体84に配置されていることが暗示されている。参照符号102−3及び102−4もこのような配置を表している。102−2でバッファユニットの別のブラケット側への配置が暗示されている。しかしバッファユニット102−2は軸体84の外部で軸体84に保持されている。特に複数のバッファユニット102−2は角度をずらして軸体84の外側に保持できる。基本的にバッファユニット102は軸体84、即ちブラケット側82で保持されることが好適である。しかしまたバッファユニット102がホイール体側80で保持される形態も考えられる。
図8は、分散圧力媒体供給装置70の第1の実施形態を示す。圧力媒体供給装置70は、軸体84の外側で保持されている圧縮機74を有する。圧縮機74は圧力媒体経路98を介してバルブ68と接続されている。圧縮機74はバッファユニット102を有することができる(図8には図示されていない)。圧縮機74にはモータ118が付属できる。モータ118は圧縮機74を駆動できる。圧縮機74はエネルギー供給ユニット104と連結可能である。これは例えば自動車の車載電源網であってよい。エネルギー供給ユニット104はエネルギー供給経路106を介して圧縮機74と接続可能である。この目的のために圧縮機74に供給接続部126を形成できる。圧縮機74はさらに制御回路108を介して制御エレメント72若しくは制御ユニット70と連結できる。制御ユニット70は別の回路110、112を介してホイールユニット14の別のコンポーネントと接続できる。例として制御ユニット60は制御回路110を介してエネルギー供給ユニット104と連結されて、これと通信できる。さらにバルブ68、特にリム側圧力センサ114は通信回路112を介して制御エレメント72若しくは制御ユニット60と接続されていることが考えられる。少なくとも回路108、110、112は基本的に有線で、しかし代替として少なくとも一部は無線でも構成できることは言うまでもない。
エネルギー供給経路106を介するエネルギー伝送も基本的にケーブル若しくは伝導線によって行うことができる。しかしまたエネルギー供給経路106が少なくとも部分的に非接触エネルギー伝送を提供することも考えられる。
圧力媒体供給装置70はさらに、本明細書では例として圧力媒体経路98内に設けられた回転/固定移行部116を有する。したがって圧力媒体経路の第1のセクション98−1はブラケット側82に配置されている。圧力媒体供給経路第2のセクション98−2はホイール体側80に配置されている。
以下に図9〜図29bで公開された圧力媒体供給装置70の実施形態は、それらの基本構造に関しては基本的に図8に示す形態と類似に構成できる。これは特に制御ユニット60及び制御エレメント72との通信及びデータ伝送に該当する。エネルギー供給ユニット104と連結可能なエネルギー供給経路106も、以下に説明する実施形態の多くで考えられる。それゆえ上述したコンポーネントは以下では必ずしも詳細に説明しない。
図9は、圧力媒体供給装置70の代替的実施形態を示す。圧縮ユニット74は軸体84の外側に配置されている。そこから圧力媒体経路98は最初に軸78に向かって案内されて軸体84の軸方向端部で回転/固定移行部116に開口する。圧力媒体経路98の別の案内は、例えば図4又は図5に示すように構成できる。
図10は、別の圧力媒体供給装置70の別の実施形態を示す。ここでは回転/固定移行部116の形態がより詳細に示されている。圧力媒体経路98は、軸体84の軸方向端部で軸方向の連結弁120に開口している第1のセクション98−1を有する。連結弁120にはロータリージョイントに付属しているセクション98−2も接続できる。これは例として少なくとも一部は圧力媒体経路98−2に対して透過可能なシーリング122を介して行うことができる。シーリング122はブラケット側に固設されたシーリング122と呼ぶことができる。このシーリングは全周ギャップ100を密封できるので、ギャップ100には圧力媒体経路98−2を通してのみ送流入できる。ギャップ100には代替的にリム体92に開口できる圧力媒体経路のセクション98−3、98−4も接続できる。
図11は、圧力媒体供給装置70の別の実施形態を示す。圧縮ユニット74は軸体84の外側に配置されている。圧力媒体経路98はバルブ68に向かって案内される。圧力媒体経路98は種々のセクション98−1、98−2、98−3を有する。セクション98−1とセクション98−2との間に回転/固定移行部116に配置されている。これは例えば図10に示す軸受122を備えた形態を含むことができる。セクション98−2とセクション98−3との間には偏心的に配置された連結弁124を置くことができる。連結弁124はタイヤ16若しくはリム体92の交換を容易にできる。リム体92がホイール保持部90から取り外されると、連結弁124は閉止して、汚れが圧力媒体経路98に侵入するのを防ぐことができる。
図12は、圧力媒体供給装置70の別の実施形態を示す。圧力媒体供給装置70はその基本構造に関しては基本的に図11に示す形態に類似に構成できる。しかし圧力媒体供給装置70はさらにエネルギーを発生するための装置と接続できる。例としてホイール体側80に、リム体92と共に軸体84に対して相対的に回転可能なアーム130を形成できる。アーム130には、圧縮機74において相手部材(例えば固定子)に対して相対的に回動可能な回転子128を配置できる。例として回転子128も圧縮ユニット74も回転対称に形成でき、円環形を有することができる。言い換えれば、この形態において例えば運転中、即ち走行中に電気エネルギーを提供して、例えばバッファユニット102に充電する発電機を実現できる。
図13は、図11、12に示す形態と類似に構成された圧力媒体供給ユニット70の代替的実施形態を示す。図13までに示す形態でも、ホイール体側80に固設された回転子128が設けられている。回転子128は走行中に圧縮機74を中心に周回できる。このようにすると例えばバッファユニット102に充電するためにエネルギーを供給できる。
図14は、圧力媒体供給装置70の別の実施形態を示す。これが上述した幾つかの実施形態と主として異なるのは、圧縮機74が付属のモータと共に軸78と同軸に配置されている点である。圧力媒体経路98に対する回転/固定移行部116は、例としてシーリング122を介して環状ギャップ100に付属することによって実現される。
図15は、図14に示す形態に非常に類似した圧力媒体供給装置70の実施形態を示す。図14に示す形態とは異なり、図15に示す圧力媒体供給装置70は、さらに回転子128、又は圧縮機若しくは圧縮ユニット74と協働してエネルギーを発生するための類似のエレメントを有する。図14に示す実施形態と図15bに示す実施形態との間の別の相違点は、圧力媒体経路98の案内に見られる。図14では圧力媒体経路98はホイールキャップ装置の外部でリム体92に向かって案内される。図15に示す形態では圧力媒体経路98がホイールキャップに覆われてリム体92に向かって案内される。
図16は、圧力媒体供給装置70の別の実施形態を示す。この形態は主として、さらにタイヤシール剤又はシール剤136用のリザーバ134が軸体84に設けられていることを特徴とする。図17はこの形態をやや拡大した表現を示す。さらにバルブ装置140が設けられており、必要に応じてリザーバ134をシール剤136で的確に操作できる。このようにするとシール剤136を圧力媒体経路98経由でタイヤ16に送入してこれを密封できる。図17の参照符号136−2も参照。リザーバ134はさらに充填接続部138を有する。
図16にはバルブ装置140が閉じた位置若しくは分離した位置で示されている。ここでは圧縮ユニット74は基本的に圧縮空気供給ユニットとして作用するが、シール剤136の入ったリザーバ134を加圧しない。これは通常運転若しくは通常圧縮空気調節運転とも呼ぶことができる。しかし突然の圧力降下、さらにはタイヤ損傷が検知されたら、バルブ装置140が操作される。この目的のために例として切り替え弁142が設けられている。図17も参照。切り替え弁142が切り替えられ、それによって推進剤経路144をアクティブ化する。言い換えれば圧縮機若しくは圧縮ユニット74によって供給される圧力媒体が変向される。圧力媒体は推進剤経路144経由でリザーバ134に流入してシール剤136を加圧する。それによりシール剤136はシール剤経路146経由で圧力媒体経路98に向かって送られ、最後にタイヤ16内に送られる。
図18は、圧力媒体供給装置70の別の代替的実施形態を示す。この形態では圧縮ユニット74はリム体92若しくはそのホイールスプロケット94に取り付けられている。このようにすると必要な圧力媒体経路98は格別短くできる。特に圧縮ユニット74はバルブ接続部148を介してバルブ68若しくはその保持部に平行に連結されている。このようにしてバルブ68は引き続き外部圧力調節過程に対して到達可能である。圧縮ユニット74は吸引口150を通して空気を吸引して圧縮できる。吸引口150は冷却目的のためにも用いられる。圧縮ユニット74は電動モータを具備できる(図18には詳しく示されていない)。
圧縮ユニット74のエネルギー供給ために、圧縮ユニット74はエネルギー供給経路106を介してエネルギー供給ユニット104と接続されている。エネルギー供給経路106は2つのセクション106−1、106−2を有することができる。セクション106−1はブラケット側82に付属している。セクション106−2はホイール体側80に付属している。ブラケット側82とホイール体側80との間の接触は、回転/固定移行部158を介して行うことができる。この回転/固定移行部158は、例としてスリップリング接点を含むことができる。圧縮ユニット74を接触させるためにリング接点として形成された別の接点(参照符号152)が設けられている。これについては図18aも参照。接点152を全周リング接点として形成することが有利である。このようにするとリム体92を任意の(回転)向きでホイール保持部90に固定できる。この場合、接触エレメント若しくは接触ばね154がリング接点152と接触できる。
図19は、圧力媒体供給装置70の別の実施形態を示す。圧縮ユニット74は軸78と同軸に配置されてホイール体側80に固設されている。これにより圧縮ユニット74はホイール体側80と共にブラケット側82に対して相対的に回動する。圧縮ユニット74、特にこれに付属しているモータ118の接触は、例えばサーボモータを含むアクチュエータ162を介して行うことができる。接触は例としてスリップリング又はこれに類するものを介して行うことができる。接触は例えばバッファユニット102との接触を形成できる。この形態は、エネルギーが必要とされる場合のみ、即ち例えば空気圧調節過程が開始される場合のみ、接触が形成されるという大きい利点を有する。このようにすると接触エレメントの摩耗が抑えられる。さらに圧縮ユニット74は外部接続部164を介して外部エネルギー供給装置と連結可能である。このようにすると圧縮ユニット74と圧力媒体供給装置70の非常運転を開始させることができる。
図20は、圧力媒体供給装置70の別の実施形態を示す。圧縮ユニット74はホイール体側80に保持されてブラケット側82に対して相対的に回動できる。ブラケット側82では軸体84に固定子166が保持されており、固定子166は(このとき回転子として機能する)圧縮ユニット74と共に発電してエネルギーを供給するように協働できる。さらに圧縮ユニット74も、接触エレメント168を圧縮ユニット74と係合させ、又は係合を解除するアクチュエータ162を介して選択的にアクティブ化又は非アクティブ化できる。外部接続部164は、例えばエネルギー供給用の外部接続ケーブルと接触させることができる。
図21は、圧縮ユニット74がホイール体側80に保持されている、圧力媒体供給装置70の別の実施形態を示す。(選択的な)接触及びアクティブ化は、例えば図20に従って行うことができる。さらに圧縮ユニット74には、同様にホイール体側80に配置されたシール剤136用のリザーバ134も付属している。図21a、図21b、21cは、シール剤136を入れたリザーバ134を選択的に操作及びアクティブ化するためのバルブ装置140を図示している。バルブ装置140は切り替え弁142とリリース弁170を具備できる。切り替え弁142はタイヤ16へのシール剤136の供給が所望される場合にアクティブ化できる。そのようなアクティブ化された状態が図21aに示されている。図21bは、通常状態に相当する非アクティブ化された状態を示す。アクティブ化された状態で切り替え弁142は圧力媒体をリザーバ内に誘導してシール剤136を加圧し、バルブ170を通して圧力媒体経路98及びタイヤ16に向かって押し出す。
図22は、圧力媒体供給装置70の別の実施形態を示す。圧力媒体供給装置70は特別に非接触型接触セクション174として形成された回転/固定移行部を有する。言い換えれば接触セクションは非接触エネルギー伝送用に構成できる。これは例えば誘導的、容量的又は電磁的に行うことができる。このようにすると回転/固定移行部には互いに(機械的に)係合する部材が存在しない。これは摩耗挙動に有利に影響する。さらに圧縮ユニット74にはブラケット側で固定子166が付属しており、それにより場合によっては運転中にエネルギーを発生できる。最後に圧力媒体供給装置70はさらに外部接続部164を有する。
図23は、圧力媒体供給装置70の別の形態を示す。圧力媒体供給装置70の圧縮ユニット74はホイール体側80に配置され、アクチュエータ162を介して選択的に接触可能である。圧縮ユニット74はL字形の形態を有する。軸体84の側では圧縮ユニット74に、例えば複数のアキュムレータセルを有するバッファユニット102が付属している。これらのアキュムレータセルは軸体84に保持されている。さらに圧縮ユニット74はエネルギー供給経路106−1、106−2を介してエネルギー供給ユニット104−1、104−2と接続可能である。エネルギー供給ユニット104−1は、例えば自動車側のバッテリーであってよい。エネルギー供給ユニット104−2は、例えば自動車側の点灯用発電機であってよい。バッファユニット102はエネルギー供給経路106−3を介して選択的に圧縮ユニット74と接続可能である。
図24は、圧力媒体供給装置70の別の実施形態を示す。これは基本構造に関しては例えば図23に示す実施形態と類似に構成されている。圧縮ユニット74は同心的に形成及び配置されている。調節が必要な場合は、圧縮ユニット74はアクチュエータ162を介して選択的に連結可能である。さらにホイール体側80の外側に複数の開口部184を有するキャップ186が設けられている。開口部184を有するキャップ186は圧縮ユニット74に対する冷却空気口を提供できる。軸体84はその圧縮ユニット74に向けられた端部に円錐凹部を有する。そこにブラケット側に固設された冷却体178を配置して(回転している)圧縮ユニット74を冷却できる。図24aは、冷却体178の横断面図を示す。図24bは、冷却体178と圧縮ユニット74の縦断面図を示す。さらに図24に示す構成は、上述した連結弁124を有する。
図25は、圧縮ユニット74がリム体92に、即ちタイヤ16「内に」固設されている、圧力媒体供給装置70の別の実施形態を示す。これにより圧力媒体経路98は、特に空気を吸引するために利用できる。冷却空気の供給に利用可能な、150で表す吸引も参照。必要なエネルギー供給経路は図25にセクション106−1、106−2で示されている。回転/固定移行部158はブラケット側82とホイール体側80との間の車軸受86に設けられてよい。圧縮ユニット74は基本的バルブ68に対して平行に設けることができる。
図26は、基本的に例えば図25に従って形成されている、圧力媒体供給装置70の別の代替的実施形態を示す。しかしここでは圧縮ユニット74は直接タイヤ16「内に」配置されず、タイヤ16の「外部」でバルブ68の領域においてリム体92に配置されている。圧縮ユニット74とバルブ68は一緒になってユニットを形成できる。これにより空気を吸引するために必要な圧力媒体経路98はさらに短くできる。相応の接触(エネルギー供給経路106−1、106−2参照)は、基本的に上述のやり方でリング接点152を介して行うことができる。
図27は、圧力媒体供給装置70の別の代替的実施形態を示す。圧縮ユニット74は、図25に示す形態と同様にタイヤ16「内で」リム体92に配置されている。接触は公知のようにリング接点152を介して行うことができる。図27aも参照。リム体92に形成された接触エレメント154はリング接点152と接触できる。
図28は、圧力媒体供給装置70の別の実施形態を示す。図28に示す形態は圧力媒体経路98内に回転/固定移行部116を有する。圧力媒体経路98を選択的に連結又は切り替えるために、圧力制御されたバルブ192が設けられている。図28aも参照。図28aにおいて192−1で表す切替え位置は分離した状態を示す。図28aにおいて192−2で表す表現は閉じた状態を示している。バルブ192のアクティブ化は、現にある圧力によって行うことができる。
図29は、圧力媒体供給装置70の別の実施形態を示す。図29に示す形態においても圧力制御されたバルブ192が設けられている。図29bも参照。開いた位置は192−1で表す。閉じた位置は192−2で表す。さらに図29aは、リム体92のホイール保持部90への取り付け若しくは取り外しを容易にできる連結弁124の例示的な断面模式図を示す。
図30、31を参照してピストンコンプレッサ200の例示的な実施形態を説明する。ピストンコンプレッサ200は通常は少なくとも1対の互いに適合されたピストン202とこれに対応するシリンダ204を有する。ピストンコンプレッサ200はそれらの基本構造に関しては公知の内燃機関と少なくとも類似に構成できる。したがって言うまでもなく、例えば2個の、3個又は4個の対応するピストン/シリンダ対を有するマルチピストンコンプレッサ200も考えられる。さらに、ピストン/シリンダ対を直列、V字形、星形などに配置することが考えられる。図30に単に図示の目的で著しく簡略化して模式的に示されているピストンコンプレッサ200は、例として直列に配置された2個のピストン202−1、202−2を有する。ピストン202はそれぞれ1本の連接棒206を介して、例えば一種のクランク軸として構成できる駆動軸208と連結されている。駆動軸208の回転運動(矢印210)が、シリンダ204内におけるピストン202−1、202−2の昇降運動(矢印212)を生み出す。駆動軸208は相応のオフセットセクションを有するため、ピストン202−1、202−2は偏心的に保持されている。
これによりピストン202−1、202−2はシリンダ204内で往復運動できる。ピストン202が駆動軸208に向かって動く場合の運動の方向は、吸引運動又は吸引行程と呼ぶことができる。ピストン202−1、202−2が駆動軸208から離れる反対方向の運動は、圧縮運動若しくは圧縮行程と呼ぶことができる。吸引運動の間、ピストン202は入口218を通して流体、特に空気を吸引する。この目的のために例として入口弁214を設けることができる。この入口弁214は、ピストン202によってシリンダ204内に圧力が生み出される場合に(ピストン202から見て)開く。ピストン202が反対方向に動くと、吸引された空気若しくは吸引された流体が圧縮される。このようにすると出口220に加圧された流体、特に圧縮空気が用意される。この目的のためにさらに対応する出口弁216を設けることができる。出口弁216は相応の過圧に達すると(ピストン202から見て)開くことができる。
ピストン202とシリンダ204若しくはシリンダ壁面との間の運動は、通常摩耗を伴う。摩擦力を減らすために通常はピストン/シリンダ対に所定の遊びが設けられている。十分良好な密封を生じさせるために、しばしばさらに例として1個以上のピストンリングを含むシーリング構成222が設けられている。
ピストン202は、駆動軸208から反対に向けられたピストンヘッド226を有する。さらにピストン202はピストンヘッド226と反対に向けられた側に凹部を有しており、これは一般にピストンポケット230とも呼ぶことができる。ピストンポケット230を包囲するピストンの囲壁は、一般にピストンスカート232とも呼ばれる。この領域でピストンはさらにピストンボルト(図31には示されていない)を保持するための貫通穴若しくは貫通孔228を有する。ピストンボルトは通常ピストン202を、組み合わせた状態でピストン202のポケット230内に配置されている、対応する連接棒206の環と連結するために用いられる。
図31は、例えば図30に示すピストンコンプレッサ200で使用可能なピストン202の横断面図を示す。ピストン202は例として2個の溝234、236を有しており、これらはリング溝とも呼ぶことができる。溝234、236は互いに比較的小さい間隔238を有する。各々の溝234、236はピストンリングを支持できる。したがって例として図31に示されているピストン202は、組み付けた運転状態で2個のピストンリングを有する。
図32は、242で表されるピストンの有利な拡張を示す。基本構造に関してはピストン202及び242は互いに少なくとも類似に形成されている。したがってピストン242もピストンヘッド226、ピストンボルトに対応する孔228、並びにピストンポケット230を包囲するピストンスカート232を有する。
さらにピストン242は、例としてピストンリングを保持するために構成された2個の溝又はリング溝244、246を有する。リング溝244、246は互いに、図31に示すピストン202の間隔238よりはるかに大きい間隔248を有する。例としてリング溝244、246の間隔248は、例えばピストンスカート232の全長240の少なくとも30%、好ましくは少なくとも40%、さらに好ましくは少なくとも50%であることができる。セクション238、240はそれぞれのリング溝234、236並びに244、246の中心の間隔にそれぞれ相当できる。ピストン242若しくはピストンスカート232の全長240は、例えば図32の横断面図に示されたピストン242が、潜在的に対応するシリンダ壁面と当接する延在長さに相当する。
有利には、ピストン242にはさらに、潤滑剤貯留室252を受容するために用いる切欠部250、特に全周切欠部が設けられている。潤滑剤貯留室252は潤滑剤によって形成されることができ、又は潤滑剤を含浸若しくは湿潤させた潤滑剤担体を含むことができる。リング溝244、246の間隔248は十分大きく選択されているので、相当な長手方向延在長さを有する潤滑剤貯留室252を切欠部240内に設けることができる。このようにすると十分多量の潤滑剤を直接ピストン242に統合できる。これにより統合された潤滑剤供給が可能になる。
図32に示されたピストン242の実施形態とは異なり、場合によってピストン242を有するリング溝244、246を用いずに、潤滑剤貯留室252それ自体をピストン242の外壁面とこれに対応するシリンダ204との間を密封するためのシールエレメントとして実施することも考えられる。これは例えば、滑剤貯留室252若しくは潤滑剤貯留室252に設けられた潤滑剤用の担体材料が少なくとも一部は弾性的若しくは変形可能に形成されている場合に考えられよう。このようにすると、例えば潤滑剤貯留室252はシリンダ204の直径に比べて「過大」となり、それによって僅かな予圧でシリンダ204内を案内されることができる。このようにして一方では良好な密封が生じて高い圧力の発生を可能にする。さらにピストン242とシリンダ204との間の摩耗を最小化できる。
特別に図33、図33a、33bを参照すると、ピストンコンプレッサの別の実施形態の例示的な構成が示されている。図33、図33a、33bでピストンコンプレッサは原理図により模式的に著しく簡略化して再現されている。ピストンコンプレッサ200は、例として4又は4の整数倍のピストン/シリンダ対を含むコンプレッサである。図33には星形に配置された計4個のピストン242−1、242−2、242−3及び242−4及び対応するシリンダ204が配置されている。ピストン242−1、242−2、242−3、242−4は必ずしも(図33の観察者から見て)同一面に配置されなくてもよいことは言うまでもない。むしろこれらは図33の図示面に対して垂直に互いにずらして配置されてよい。
基本的に公知のようにピストン242はそれぞれ連接棒206を介して偏心的に軸208に保持されている(図33には詳細に示されていない)。ピストン242と連接棒206との間を連結するためにそれぞれ1本のピストンボルト260が設けられている。262で表す両矢は、駆動軸208の相応の回転によって発生可能なピストン242−1の昇降運動を示している。これにより各々のピストン242−1、242−2、242−3、242−4は、対応する吸引運動及び加圧運動を実行できる。各々のピストン242−1、242−2、242−3、242−4はさらに対応するバルブ214、216(図30参照)と連結されてよいが、図33には例として出口バルブ216のみ明示されている。出口バルブ216は、例えばフラップ弁又は揺動弁として構成できる。特に図33a、33b参照。ピストン242の吸引運動(図33bの参照符号272参照)の間は対応する出口弁216が閉じている。したがって吸引運動中は対応する入口弁214は開いているが、これは図33、図33a、図33bには明示されていない。吸引運動272と反対方向の圧縮運動は、図33aに270で表す矢印で示されている。
これにより圧縮された流体、特に圧縮された空気は出口弁216を貫通して流路若しくは流動路256に押し出される。圧縮された空気若しくは圧縮された流体は出口220を通ってコンプレッサ200から出ることができる。図33に示されたピストン242−1、242−2、242−3、242−4は互いにずらして、若しくは角度をずらして配置できるので、駆動軸208が回転する間に時間的段階を付けた吸引過程若しくは圧縮過程を生み出すことができる。このようにすると出口220で過度に強い圧力変動を避けることができる。図32に図示されたピストン242の実施形態と同様に、図33、図33a、33bに示すピストン242も、潤滑剤貯留室252を受容するためにピストン242の外周に設けられた切欠部250を有する。このようにすると図33、図33a、図33bに示すピストン242の実施形態において統合された潤滑剤供給を実現できる。極端な場合、周面242、即ち通常シリンダ204の壁面と接触できるピストン外周の部分を少数の円板形セクション280、282に縮小して、それらの間に潤滑剤貯留室252が延びるようにできる。こうすると潤滑剤貯留室は、例えば周面の有効高さ240の少なくとも50%、さらに好適には少なくとも70%、さらになお好適には少なくとも80%を含む高さ284を有することができる。
図33、図33a、図33bはさらに、ピストンは例えばいわゆる「組立式」ピストン242として構成できることを示している。これによりピストン242は複数の個別部材、例えばコア292を介して互いに結合された複数の円板形セクション280、282並びにプレート288、290から組み合わせることが考えられよう。さらにピストン242はそのピストンヘッド226と反対に向けられた側に、ピストンボルト260若しくは連接棒206に連結するために用いるブラケット294を具備している。
図34は、圧力媒体経路98における回転/固定移行部116の実施形態の著しく簡略化した断面模式図を示す。回転/固定移行部116は圧力媒体経路98をブラケット側82からホイール体側80に案内する。回転/固定移行部116はロータリージョイントと呼ぶことができる。回転/固定移行部116はバルブピストンを備えた連結弁120を有する。バルブピストンは進入した位置と進出した位置との間で移動して、ブラケット側82からホイール体側80につながる圧力媒体経路98を形成できる。
圧力媒体は、ブラケット側82から出発してホイール体側80に向かって連結弁120を貫流できる。圧力媒体は、例えば圧力貯蔵器324又は圧力発生器(コンプレッサ)によって用意できる。圧力媒体は、例えば個々のホイールを操作できる分配ブロック322を貫流する。圧力媒体経路98内に少なくとも1個の減圧口320を配置することが有利である。減圧口320は連結弁120の機能、特にバルブピストンの戻しを容易にする。この目的のために所定の漏れ若しくは所定の体積流損失が引き起こされる。それにより、ホイールが充填中で本来は圧力媒体経路98には高い圧力が存在しなければならないような場合でも圧力媒体経路98内の圧力を下げることができる。減圧口320は圧力媒体経路内の種々の位置に形成でき、若しくは圧力媒体経路と連結できる。図34で代替的位置を表す参照符号320−1、320−2、320−3、320−4及び320−5参照。
図35a〜図35dは、そのような減圧口320を具備する遮断エレメント328、330の例示的な構成形態を図示している。図35a〜図35dでは流動方向が326で表されている。図35a、35bに示す減圧口320は戻り止め弁の形式の遮断エレメント328を具備している。それによって圧力媒体は減圧口320を基本的に1方向のみに貫流できる。図35aは、例として球状弁体を備えたボール弁を示す。図35bは例としてフラップ状弁体を備えたフラップ弁を示す。
図35c、35dは、受け口状又はダイヤフラム状の遮断エレメント330を閉じた位置(図35c)と開いた位置(図35d)を図示している。図35c、35dに示す形態も一定方向の貫流を許すことは言うまでもない。図35a〜図35dに示す減圧口320の形態は所望された減圧を許すと同時に、不純物が圧力媒体経路98に侵入するのを防ぐ。
図36a、図36b、36cは、圧力媒体供給装置70のエネルギー供給経路106に対する回転/固定移行部158の形態を図示している。このために基本的に、例えばスライド接点が考えられる。回転/固定移行部158には、ブラケット側82に保持されたそれぞれ1個の接触ユニット340が付属している。ホイール体側80では例として回転子342が保持されている。回転子342はそれぞれ1個以上の接触セクション344、346を有しており、これらは特に円板形に形成され、回転子342から半径方向外側に延びている。
接触ユニット340は、例えば磁気アクチュエータ、電動アクチュエータなどとして構成されたアクチュエータ350を有することが好ましい。アクチュエータ350は少なくとも1個の接触体352、354を保持でき、これらは少なくとも1個の接触セクション344、346と適当に協働して、例えば圧力媒体を発生するコンプレッサを駆動するためのエネルギーを伝達する。少なくとも1個の接触体352、354は、アクチュエータ350により非接触位置と接触位置との間で移動できる。
図36aには、接触セクション344が設けられており、これに例えばプラス接点とマイナス接点を具現する2個の接触面360、362が形成されている。接触セクション344はアクチュエータ350若しくは接触ユニット340の接触体352、354によって接触できる。接触体352、354は進出した位置で接触セクション344の間に受容されて接触面360、362を的確に接触させる。
図36bには接触体352が設けられており、これに例えばプラス接点とマイナス接点を具現する2個の当接面366、368が形成されている。接触体352は進出した位置で2個の接触セクション344、346と接触して、電気エネルギーを伝送できる。図36a、36bでは、少なくとも1個の接触体352、354が半径方向で回転子に向かって運動が行われる。図36cではアクチュエータ350は、接触体352、354が軸方向に移動し、若しくは旋回して、接触セクション344を互いに反対に向けられた接触面360、362に軸方向で接触するように構成されている。
図36a〜図36cには接触体352、354が進出した位置がそれぞれ破線で暗示されている。アクチュエータ350のため別個の制御回路が設けられていないことが有利である。言い換えればアクチュエータ350はエネルギー供給経路106それ自体に通電されることによって、アクティブ化若しくは作動できる。
図37は、圧力媒体供給装置70のための環状路380を具備したハブ体88の構成形態を著しく簡略化した模式的な正面断面図を示す。図37a、37bは、図37に示す配置構成の対応する側面断面図を示している。図38は、圧力媒体供給装置70の代替的実施形態の部分断面図を示す。図38ではリム体92をハブ体88に固定できるホイールボルト若しくはホイールねじが382で暗示されている。これは通常は特定の優先向きで行われる。環状路380は、圧力媒体供給装置70をこの優先向きに、特にリム体92とハブ体88との間の相対的回転向きに適合させることを許す。
環状路380には、好ましくはホイールボルト382の数と位置に合わせた複数の接続部384−1、384−2、384−3が配置されている。接続部384は、好ましくは遮断エレメント又は戻り止め部材386を有しており、これらはリム体92が組み付けられていない間、それぞれの接続部を遮断する。接続部384はさらに向き確定手段又は位置固定エレメント、例えば切欠部又は受容部388を有する。ホイールをリム体92に組み付けると、これに接続部384に嵌入できるプラグ状の接触エレメント390が形成される。図37aは、まだ直接接触が行われていない接近状態を示している。図37bは組み立てた状態を示す。図38も組み立てた状態を図示している。
接触エレメント390には、組み立てた状態で戻り止め部材386を把持して、当該接続部384が開くように構成されたピン又はシャフト392が配置されている。ピン392は対応する戻り止め部材386を開かないので、その他のすべての接続部は引き続き閉じている。
図37a、図37b、38から、圧力媒体供給装置70は引き続きホイールの慣用的な充填を許すことが見て取れる。この目的のためにY形のポイント396に設けられており、その一方の脚部は圧力媒体供給装置70若しくは流体経路98に付属しており、他方の脚部は外部充填用の従来型バルブ404と連結されている。対応する戻り止め部材398、400は、追加コストを伴わずにポイント396のそれぞれの脚部のアクティブ化または非アクティブ化を許す。それによって圧力媒体供給装置70を迂回した非常運転が可能である。
10 自動車
14 ホイールユニット
16 自動車タイヤ
18 トラクタ
20 トレーラ
24 圧縮空気供給装置
26 圧縮空気供給装置
34 制御ユニット
36 オペレータインタフェース
38 制御エレメント
42 バルブ
44 圧力調節装置
46 圧力回路
48 圧力回路
54 分散分配システム
60 タイヤ圧調節ユニット
62 オペレータインタフェース
68 閉止弁
70 統合圧力媒体供給装置
72 圧縮ユニット
74 分散圧縮ユニット
76 分散圧力媒体回路
80 ホイールキャップ側
82 通常ブラケット側
84 軸体
86 軸受
86 車軸受
88 ハブ体
90 ホイール保持部
92 リム体
94 ホイールスプロケット
96 弁座
98 圧力媒体経路
100 環状ギャップ
102 バッファユニット
104 エネルギー供給ユニット
106 エネルギー供給経路
108 制御回路
110 制御回路
112 通信回路
114 リム側圧力センサ
116 固定移行部
118 モータ
120 連結弁
122 軸受
124 連結弁
126 エネルギー供給接続部
128 回転子
130 アーム
134 リザーバ
134 タイヤシール剤
136 タイヤシール剤
138 充填接続部
140 バルブ装置
142 弁
144 推進剤経路
146 シール剤経路
148 バルブ接続部
150 吸引口
152 接点
154 接触エレメント
158 固定移行部
162 アクチュエータ
164 外部接続部
166 固定子
168 接触エレメント
170 リリース弁
174 非接触型接触セクション
178 冷却体
184 開口部
186 キャップ
192 バルブ
200 ピストンコンプレッサ
202 通常ピストン
204 シリンダ
206 連接棒
208 駆動軸
214 入口弁
216 出口弁
218 入口
220 出口
222 シーリング構成
226 ピストンヘッド
228 貫通孔
230 ポケット
230 ピストンポケット
232 ピストンスカート
234 リング溝
236 リング溝
240 切欠部
242 周面
244 第1の溝
246 第2の溝
248 間隔
250 切欠部
252 潤滑剤貯留室
256 流動路
260 ピストンボルト
272 吸引運動
280 円板形セクション
282 円板形セクション
288 プレート
290 プレート
292 コア
294 ブラケット
320 減圧口
322 分配ブロック
324 圧力貯蔵器
328 遮断エレメント
330 遮断エレメント
340 接触ユニット
342 回転子
344 接触セクション
346 接触セクション
350 アクチュエータ
352 接触体
354 接触体
360 接触面
362 接触面
366 当接面
368 当接面
380 環状路
382 ホイールボルト
388 受容部
390 接触エレメント
392 ピン
392 シャフト
396 ポイント
404 従来型バルブ

Claims (32)

  1. 回転可能に支持された自動車タイヤ(16)を付けたホイールユニット(14)に対して、特に圧縮空気を供給するための分散統合された圧力媒体供給装置(70)において、
    電動モータにより駆動される分散圧縮ユニット(74)であって該分散圧縮ユニット(74)とホイールユニット(14)のホイール体側(80)に付属している自動車タイヤ(16)のリム体(92)との間に延びる圧力媒体経路(98)を有した分散圧縮ユニット(74)と、
    エネルギー供給経路(106)を介してエネルギー供給ユニット(104)連結された前記分散圧縮ユニット(74)のエネルギー供給接続部(126)と、
    なくとも部分的にホイールユニット(14)のブラケット側(82)とホイール体側(80)に付属する圧力媒体供給装置(70)と、
    ブラケット側(82)とホイール体側(80)との間に設けられた回転/固定移行部(116、158)を含む圧力媒体経路(98)又はエネルギー供給経路(106)の少なくとも一方とを具備し、
    前記回転/固定移行部(116)は圧力媒体経路(98)内で形成されており、さらに前記分散圧縮ユニット(74)はブラケット側(82)に固設されている圧力媒体供給装置(70)。
  2. 前記分散圧縮ユニット(74)は、特に共通ハウジング内に統合されたコンプレッサとモータ(118)を有する請求項1に記載の圧力媒体供給装置(70)。
  3. 前記回転/固定移行部(116)は圧力媒体経路(98)内で流体ロータリージョイントを含んでいる請求項に記載の圧力媒体供給装置(70)。
  4. 前記回転/固定移行部(116)は、圧力媒体の現にある圧力に応じて切り替え可能である請求項に記載の圧力媒体供給装置(70)。
  5. 前記回転/固定移行部(116)はホイールユニット(14)の車軸(78)と同軸に配置されている請求項に記載の圧力媒体供給装置(70)。
  6. 前記回転/固定移行部(116)は中心から外れており、特にホイールユニット(14)の車軸(78)に対して偏心的に配置されている請求項に記載の圧力媒体供給装置(70)。
  7. 前記回転/固定移行部(158)はエネルギー供給経路(106)内で形成されており、さらに前記分散圧縮ユニット(74)は少なくとも部分的にホイール体側(80)に固設されている請求項に記載の圧力媒体供給装置(70)。
  8. 前記回転/固定移行部(158)はエネルギー供給経路(106)内で少なくとも1個のスリップリング接点を含んでいる請求項に記載の圧力媒体供給装置(70)。
  9. エネルギー供給経路(106)のための前記回転/固定移行部(158)は接触位置と非接触位置との間で移動可能である少なくとも1個の選択的にアクティブ化可能な接触ユニット(340)を有しており、接触位置では少なくとも1個の環状又は円板状の接触セクション(344、346)を接触させ、
    なくとも1個の前記接触ユニット(340)はブラケット側(82)に付属し、少なくとも1個の接触セクション(344、346)はホイール体側(80)に付属している請求項に記載の圧力媒体供給装置(70)。
  10. 少なくとも1個の接触ユニット(340)は、エネルギーを伝達する目的で接触ユニット(340)が通電されるとアクティブ化可能になるアクチュエータ(350)を含んでおり、好ましくはエネルギー供給経路(106)に通電することによってアクチュエータ(350)のアクティブ化が行われる請求項に記載の圧力媒体供給装置(70)。
  11. ホイール体側で軸方向に互いに離間して反対の極を形成する2個の接触セクション(344、346)が設けられており、接触ユニット(340)は、対応する成極作用を有し接触セクション(344、346)間の間隙に半径方向に進入して両者を接触させることが可能な接触体(352)を含んでいる請求項に記載の圧力媒体供給装置(70)。
  12. ホイール体側で反対の極を形成する互いに反対向きの接触面(360、362)を具備する接触セクション(344)が設けられており、接触ユニット(340)は接触面(360、362)に付属する極を形成する互いに離間した2個の接触体(352、354)を有しており、前記接触体(352、354)は半径方向又は軸方向で接触セクション(344、346)に導入されてこれを間に保持して接触面(360、362)を接触させることができる請求項に記載の圧力媒体供給装置(70)。
  13. 前記分散圧縮ユニット(74)はホイールユニット(14)の車軸(78)と同軸に配置されている請求項に記載の圧力媒体供給装置(70)。
  14. 前記分散圧縮ユニット(74)は中心から外れており、特にホイールユニット(14)の車軸(78)に対して偏心的に配置されている請求項に記載の圧力媒体供給装置(70)。
  15. さらに、エネルギー供給ユニット(104)と分散圧縮ユニット(74)との間に配置された、特に電気エネルギーに対するバッファユニット(102)を有している請求項に記載の圧力媒体供給装置(70)。
  16. 前記バッファユニット(102)は分散圧縮ユニット(74)と共にホイール体側(80)に配置されており、又は分散圧縮ユニット(74)はホイール体側(80)に配置され、バッファユニット(102)はブラケット側(82)に配置されている請求項15に記載の圧力媒体供給装置(70)。
  17. 前記分散圧縮ユニット(74)は、エネルギー供給ための、特に非常供給のための追加インタフェース(164)を有する請求項に記載の圧力媒体供給装置(70)。
  18. 前記分散圧縮ユニット(74)は必要に応じてタイヤシール剤(136)用のリザーバ(134)と連結して、前記タイヤシール剤(134)に圧力を加えてホイール体側(80)の圧力媒体経路(98)を通して導入することが可能であり、特にさらにリザーバ(134)を必要に応じて制御するために少なくとも1個の切り替え弁(142)が設けられている請求項に記載の圧力媒体供給装置(70)。
  19. さらに圧力媒体経路(98)内で、特にハブ体(88)とリム体(92)との間で圧力媒体経路(98)の分離を可能にする連結弁(124)が設けられている請求項に記載の圧力媒体供給装置(70)。
  20. ハブ体(88)又はリム体(92)に圧力媒体経路(98)の一部をなす環状路(380)若しくは環状路とセクションが形成されており、リム体(92)をハブ体(88)に複数の相対位置で組み付けることを許す請求項に記載の圧力媒体供給装置(70)。
  21. 前記環状路(380)は複数の接続部(384)を有しており、前記接続部(384)はリム体(92)の接触エレメント(390)が複数の相対位置でそれぞれ1個の接続部(384)と接触して、ハブ体(88)からリム体(92)への圧力媒体伝達を許すようにホイールねじ止めに適合されている請求項20に記載の圧力媒体供給装置(70)。
  22. 前記環状路(380)は、圧力媒体経路を遮断位置で遮断し開放位置で開放する複数の戻り止め部材(386)を有しており、組み立てた状態でリム体(92)の接触エレメント(390)が接続部(384)に作用して戻り止め部材(386)を開放位置に移行させる請求項21に記載の圧力媒体供給装置(70)。
  23. 前記分散圧縮ユニット(74)は、原動運転及び発電運転可能な電気機械(118)を有しており、
    記電気機械(118)は特に発電運転ではバッファユニット(102)に充電し、原動運転では分散圧縮ユニット(74)を駆動するためにバッファユニット(102)によりエネルギーが供給されるように構成されている請求項に記載の圧力媒体供給装置(70)。
  24. 前記圧力媒体経路(98)には、圧力下で所定の漏れを起こさせる減圧口(320)が設けられており、前記減圧口(320)は好ましくは圧力媒体経路(98)内の圧力レベルに応じて少量の圧力媒体が逃げることができる開いた位置と、圧力媒体経路(98)が外部不純物からほぼ保護されている閉じた位置との間で駆動可能である請求項に記載の圧力媒体供給装置(70)。
  25. 前記減圧口(320)は通過方向と遮断方向を有しており、好ましくは少なくともダイアフラムシールとして形成されているか、又は受け口状の形態を有する請求項24に記載の圧力媒体供給装置(70)。
  26. 少なくとも1個のピストン(242)を有するコンプレッサ(200)を備えており、前記ピストン(242)はその周面に潤滑剤貯留室(252)を収容する切欠部(250)、特に全周に延びる切欠部(250)を備えている、特に請求項に記載の圧力媒体供給装置(70)のための圧縮ユニット(72)。
  27. 組み立てた状態で潤滑剤貯留室(252)はシリンダ(204)の壁面と直接接触している請求項26に記載の圧縮ユニット(72)。
  28. 前記切欠部(250)はピストンリングのための第1の溝(244)と第2の溝(246)との間に配置されており、溝(244、246)は互いに好適にはピストン(242)の周面の全長(240)の少なくとも25%、さらに好適には少なくとも40%、さらになお好適には少なくとも50%を含む間隔(248)を有している請求項26に記載の圧縮ユニット(72)。
  29. ピストン(242)の周面に設けた前記切欠部(250)は、ピストン(242)の周面の全長(240)の少なくとも30%、さらに好適には少なくとも50%、さらになお好適には少なくとも60%を含む長手方向延在長さ(284)を有している請求項26に記載の圧縮ユニット(72)。
  30. 軸体(84)とタイヤ(16)を装着したリム体(92)とを具備する自動車(10)用のホイールユニット(14)であって、リム体(92)は軸体(84)と連結され、特に軸体(84)に回転可能に支持されており、ホイールユニット(14)はさらに請求項に記載の統合圧力媒体供給装置(70)を有するホイールユニット(14)。
  31. さらにホイール体側に配置されてタイヤ(16)内の流体圧を監視するように構成された圧力センサ(114)を有しており、前記圧力センサ(114)は好ましくは、検出された流体圧をタイヤ圧調節ユニット(60)に伝達するように構成されている請求項30に記載のホイールユニット(14)。
  32. 自動車(10)で圧力媒体、特に圧縮空気を供給するための分散システム(54)であって、特に対をなして少なくとも1軸(12)に付属している複数のホイールユニット(14)を有しており、少なくとも幾つかのホイールユニット(14)は請求項1から25のいずれか1項に記載の統合圧力媒体供給装置(70)を具備しており、それぞれの圧力媒体供給装置(70)の分散圧縮ユニット(74)を選択的にアクティブ化するように構成されたタイヤ圧調節ユニット(60)を有するシステム(54)。
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