WO2010092038A2 - Vorrichtung zur einstellung des gasdrucks in einem kraftfahrzeugreifen - Google Patents

Vorrichtung zur einstellung des gasdrucks in einem kraftfahrzeugreifen Download PDF

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WO2010092038A2
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motor vehicle
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Konstantinos Tsiberidis
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Kt Projektentwicklungs Gmbh
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    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/3584—Inflatable article [e.g., tire filling chuck and/or stem]

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for measuring and adjusting the gas pressure in a tire of a motor vehicle.
  • an automatic Reifenlufttik- regulation is known in which the interior of the tire is connected via a centrally extending in the motor vehicle axle compressed air supply channel with the tire interior.
  • this device has the disadvantage that the provision of a compressed air line in the center of a wheel axle is manufacturing technology problematic and involves increased manufacturing costs.
  • the connection of the centric compressed air supply channel with an adapter piece rotating with the motor vehicle wheel is difficult because the adapter piece moves in the axis at the speed of the cylinder relative to the central compressed air supply channel
  • annular channel is provided for the transmission of compressed air from a source of pressure medium to the tire.
  • the annular channel is defined by a first channel element, which is provided substantially rotationally fixed relative to the wheel axle, and by a second channel element, which rotates with the wheel of the motor vehicle.
  • the two channel elements are preferably provided in the area of the brake disk flange and thus save space. They form a substantially closed annular channel, via which a pressure medium, for example compressed air from a stationary pressure medium source of the motor vehicle, is supplied to the respective motor vehicle tire.
  • At least one connection for a pressure medium line connected to a pressure medium source is formed on the non-rotatably arranged first channel element, so that the compressed air or any other gas for filling the motor vehicle tires can be supplied via the first channel element in the annular channel.
  • a controllable valve is preferably provided, through which the
  • the second channel element has an inlet valve, in particular in the manner of a check valve, via which the second channel element is connected to the interior of the motor vehicle tire.
  • a filling of the tire takes place when the pressure in the annular channel formed by the two channel elements is greater than the pressure in the motor vehicle tire.
  • the inlet valve closes in a conventional manner, so that no air can escape from the motor vehicle tire in the annular channel.
  • the invention speaks of a substantially closed annular channel
  • d between the mutually facing and the annular channel-forming parts, or edges or edges of the first and second channel member remains a small distance d, which is so small that the pressure losses through this gap through the pressure medium supply via the connection of the first channel element can be compensated so far that in the entire annular channel, a higher pressure can be generated than in the motor vehicle tire.
  • the distance between the sealing edges / parts of the two channel elements is preferably 0.05-3 mm, in particular 0.2-1 mm.
  • This embodiment of the annular channel has the advantage that there is no friction between the stationary and rotating parts of the annular channel, so that no wear or sealing problems can occur in this regard.
  • the gap to be set between the edges or parts of the first and second channel elements is kept as low as possible only within the technically feasible possibilities, so that the pressure losses through the gap are as small as possible.
  • Such an embodiment is very easy to maintain, because no sealing elements must be provided, which are to be maintained, on the other hand, the Spalt Schemet between the first and the second channel element is constantly cleaned by the pressure medium flow from the annular channel to the outside, so that no contamination in the gap area can reach the ring channel.
  • the advantage of the device according to the invention is u.a. in that, on the one hand, new motor vehicle in a simpler way with such
  • the pressure medium supply via the pressure medium line is controlled by a controller which receives signals on the current tire air pressure and also has values for a target pressure in the motor vehicle tire.
  • a controller which receives signals on the current tire air pressure and also has values for a target pressure in the motor vehicle tire.
  • the pressure medium supply to the respective tire via a control valve which can be arranged at any point between the pressure medium supply and the first channel element. Since the first and second channel elements are preferably arranged behind the brake disk and preferably inside the flange of the brake disk, as seen from the vehicle exterior, the entire device is well protected against mechanical damage and the distance between the first and second channel elements is preferably over Adjust very well a mounting device, in particular by means of a spacer.
  • the mutually facing sealing edges of the first and second channel elements are advantageously either in such a way that the gap formed between them lies on a plane transverse to the wheel axis or parallel to the wheel axis.
  • the channel elements may be formed in the form of discs, which are coaxially mounted side by side, according to an easily manufactured and assembled embodiment, and form the annular channel in the facing parts.
  • An advantageous embodiment in contrast, is also one in which the first channel element is guided in cylindrical ring shape in the second channel element in a kind of cylinder socket.
  • a particular embodiment for an air admission of only in the state of the vehicle provides here to minimize a Reibungsverschl devises ago that the first channel element is pressed in the pressurized air by means of the pressure increase caused against the second channel element in the annular channel sealing manner.
  • twin tires are used on the axle, two concentric annular channels can be provided for each tire of the axle, whereby the pressure of the individual tires of a twin tire can be controlled separately. This has the advantage that the load on the twin tires is well distributed and under certain circumstances the running characteristics of a tire may be sustained over a period of time.
  • Wear occurs due to the rubbing of sealing surfaces to each other, or it is provided to hold a channel element for sealing purposes displaceable in a pressurized air in the state of the vehicle to press it then at a pressure increase in the annular channel against the complementary channel element.
  • the device according to the invention is much more maintenance-friendly than known devices and allows effective filling and possibly even reduction of the air pressure in a motor vehicle tire.
  • a reduction can for example be done simply by means of an activatable by the control device electromagnetic valve that is connected to the pressure line between the control valve of the channel element and the tire. When actuated, the valve opens, allowing air / gas to flow from the tire to the environment.
  • a second annular channel ie an outlet annular channel, can additionally be provided, which is used to reduce the air pressure in the motor vehicle tire.
  • This outlet ring channel is arranged coaxially with the first ring channel and formed between the first channel element and the second channel element.
  • the part of the outlet ring channel formed in the first channel element is connected to a connection of a pressure medium supply line, which communicates with a pressure medium source.
  • a control valve is provided, which is advantageously controlled electromagnetically via the electronic tire pressure control.
  • the part formed in the second channel element is connected to an actuating element of an outlet valve which, when the compressed air is applied, connects the interior of the motor vehicle tire to a region of lower pressure, in particular the environment.
  • This valve can therefore be activated via the pressure in the outlet ring channel.
  • the outlet valve By applying pressure medium to the actuating element, in particular an actuating surface, the outlet valve can be actuated into an open position by means of the outlet ring channel, whereby pressure from the motor vehicle tire escapes into the region of lower pressure, in particular into the environment.
  • the control of the air pressure is preferably carried out via the control of one of the two control valves in the connection of the first channel element for the pressure medium line or a valve in the pressure medium line itself.
  • connection valve in the first channel element and the connection valve in the outlet channel element could be electromagnetically controlled valves.
  • the valves in the second channel element are preferably pressure-medium valves, such that as well as the
  • connection valve in the first annular channel of the first channel member given pressure exceeds a threshold pressure, the connection valve opens, thus ensuring that this pressure is sufficient to inflate the tire regardless of pressure losses due to the leakage between the channel elements by this pressure the valve of the second channel element is opened in the first annular channel.
  • the outlet valve in the second annular channel, i. the Auslassringkanal driven in the second channel element by the compressed air, the drive pressure may be lower than compared to a filling pressure to open the valve and to release air / gas from the tire.
  • the second channel element of the annular channel has both a connection with the Inlet valve of the motor vehicle tire as well as a connection with the actuator of an exhaust valve of the motor vehicle tire on.
  • the connection to the inlet valve is simply angularly offset in the annular channel to the connection of the actuator for the outlet valve.
  • the inlet valve and / or the outlet valve can now be driven with compressed air equally as described above. While the exhaust valve requires a lower driving pressure to open and vent air from the tire, the intake valve is acted upon by a higher pressure to shift. Of course, since in this embodiment both valves are located in one and the same annular channel, the exhaust valve will always open as well when the inlet valve is to be actuated. Therefore, the control pressure for the intake valve is set so high that, despite the losses through the exhaust valve and any seals filling of the tire can still take place. against this background, it is advantageous to the
  • connection valve in the connection of the first channel element, whether the connection valve is opened via the connection to the inlet valve or via the connection to the actuating element. It is then expedient here to provide two radial webs in the parts of the second channel element which form the annular channel, so that two annular channel sectors are separated from one another.
  • the first channel element then preferably forms only one wall of the
  • the angular ranges of the respective sectors can also be different:
  • the angle range of the other can be selected larger at the expense of one sector, in order to realize an efficient filling, for example with rapid rotation of the wheel in the driving state of the vehicle, ie the filling sector can be larger , with the advantage that the control of the gas inlet can take place over a larger angular range.
  • the individual channel elements are of integral construction, i. each formed in one piece, so that as few components are provided in the fixed part and on the rotating part of the motor vehicle axle.
  • an integrated part is less susceptible to contamination and mechanical damage.
  • the elements of the annular channel ie the first and second channel element made of aluminum, which keeps the weight gain by the device according to the invention within narrow limits.
  • Connected with a corresponding electronic control and regulation and a recording of the tire pressure in all tires can thus be a very Develop an effective control system that is able to significantly improve the safety and driving stability of a motor vehicle.
  • the invention also has the advantage that the runflat properties of each tire are improved. So it is z. B. possible, the air pressure in the
  • the annular channel is completely integrated in a circular ring element - that is not formed from two channel elements.
  • This annulus element is preferably the co-rotating with the vehicle wheel element.
  • This element may also be the second channel element, which then completely next to the part which forms the half-annular channel, a further annular channel completely includes.
  • the annular channel has at least two openings to the end face of the annular element, which faces an end face of a complementary circular ring element, to which the pressure medium source is connected via a connection valve. In these openings check valves are arranged, which can not open into the integral annular channel but out of this.
  • the outlet opening of the front side of the first channel element which is acted upon by a pressure medium, now sweeps over the respective opening of a check valve, opens it and leads the pressure medium flowing through it into the integral annular channel, out of the pressure medium flows via the valve disposed in the integral annular channel to the inlet side of the vehicle tire.
  • This integrated annular channel closed by check valves to the gas inlet side, minimizes pressure losses.
  • this first rotationally fixed annular member in the form of the first channel member of the above
  • first annular element are formed by the first channel element and the second annular element by the second channel element with its already respectively manufactured complementary part for the further annular channel. Furthermore, it may be provided that the part of the annular channel formed by the first channel element is formed, for example wave-shaped, that this annular channel is always in operative connection with at least one non-return valve.
  • FIG. 1 shows a schematic, partially cross-sectional view of the device according to the invention in the region of a motor vehicle wheel
  • 2 shows an embodiment similar to FIG. 1 with additional outlet ring channel for reducing the air pressure in the motor vehicle tire
  • Fig. 3 is a detailed view of the device according to the invention.
  • FIG. 2 showing the components used for pressure regulation in motor vehicle tires
  • FIG. 4 shows a plan view of the second channel element in an alternative embodiment to FIG. 1, in which an increase as well as a reduction in the pressure inside the tire can take place by means of an annular channel,
  • FIG. 5 shows a view corresponding to the embodiment in FIG. 4 according to FIG. 1, FIG.
  • Fig. 6 is a partially sectioned view of a more modern embodiment according to Figures 3 to 5, and
  • Figure 7 shows the embodiment of Figure 6 in the assembled state within the brake disc flange ..
  • Fig. 8 shows another embodiment in cross section with integral separate annular channel.
  • FIGS. 9 to 13 a further embodiment of the invention, in which a cooling of the brake disc is integrated, wherein
  • FIG. 9 shows a plan view of the brake disk of this embodiment
  • 10 is a sectional view through a section line shown in Fig. 9,
  • Fig. 11 is a sectional view through a section line shown in Fig. 9, with respect to Fig. 10, showing another process state of the invention in which compressed air is supplied to the tire while the vehicle is running;
  • Fig. 12 shows a sectional view through a section line shown in Fig. 9, showing the function of the brake disc ventilation
  • Fig. 13 discloses the embodiment as a retrofittable element to an existing brake disc;
  • Fig. 14 shows an embodiment of a pressure medium valve.
  • Fig. 1 shows the device 10 according to the invention, which is realized in the region of a motor vehicle wheel 12.
  • the figure shows a stationary part 14 of a motor vehicle axle 17, within which the shaft connected to a brake disc 16 for driving the motor vehicle wheel 12 is arranged.
  • the motor vehicle wheel itself consists of a rim 20, on the outer circumference of which a tire 22 is held, so that between the rim 20 and the tire 22 an internal space 24 of the tire is defined, in which the pressure of the motor vehicle tire 22 is adjusted.
  • a second disc-shaped channel member 28 is fixed, which rotates with the motor vehicle wheel 12.
  • the device according to the invention is incompletely shown only above the wheel axle 17.
  • first disk-shaped channel element 30 On the stationary part 14 of the motor vehicle axle is a first disk-shaped channel element 30 by means of an adapter as a mounting device 32nd arranged.
  • the distance d (FIG. 3) between the first channel element 30 and the second channel element 28 can be adjusted via the adapter 32 and the horizontal orientation of the channel elements 28, 30 forming the respective annular channel.
  • the first channel element 30 has the second channel element at its end 28 facing side, a first recess 34 which is opposite to a second recess 36 in the second channel member 28. These two recesses 34, 36 together form an annular channel 35.
  • a control valve 38 Connected to the first recess 34 is a control valve 38, which is connected to a pressure medium source 40.
  • control valve 38 Via a control input 42, the control valve 38 is controlled by a compressed air control 44, which in turn may be connected to a central controller 46 of the motor vehicle.
  • the control valve 38 may be implemented at the location or proximity of the channel elements; However, it can also be arranged at another point between the pressure medium source and the tire.
  • the interior 24 in the motor vehicle tire 22 is connected via a pressure line 48 with an inlet valve 50 in the
  • a pressure sensor (49, see Fig. 3) may optionally be arranged in an unillustrated manner, which transmits the actual tire pressure of the motor vehicle tire 22 either by cable or wirelessly to the controller 44 and / or the central control 46 of the motor vehicle. In this way, a regulation of the pressure in the motor vehicle tire 22 is possible.
  • the distribution of the sensor and control functions between the pressure control 44 and the central control 46 of the motor vehicle is arbitrary, wherein the pressure control 44 may also be an integral part of the central control 46 of the motor vehicle.
  • an outlet valve 60 (not shown in FIG. 1) which can be actuated by the control device 44 is arranged on the pressure line 48, by means of which gas from the tire into the environment possibly flows via the annular channel 35 when actuated.
  • FIG. 2 shows an embodiment similar to that in FIG. 1, in which, in addition to the annular channel 35, an outlet annular channel 52 is formed by recesses 54, 56 in the second and first channel elements 28, 30. It should be remembered that functionally identical or identical components are provided in the different embodiments with the same reference numerals.
  • the actuating surface of an outlet valve 60 is arranged, which on the one hand via the line 62 is connected to the interior 24 of the tire 22 and the other with an output 64 (see Fig. 3) in the environment.
  • the operation of this device shown in Fig. 2 is illustrated by the more circuitally detailed view of FIG. 3.
  • the standing under tire air pressure inner space 24 is connected via the compressed air line 48 with a pressure sensor 49 in connection, the measured values are wirelessly the tire pressure control 44 sent.
  • the tire pressure control 44 is connected via control lines to the control inputs of two control valves 38, 58 and controls these control valves in
  • Ring channel 35 connects to the pressure medium source 40.
  • the pressure medium source 40 contains a pressurized fluid, e.g. Air at a higher pressure than required for the tires, e.g. between 3 and 5 bar.
  • a pressure medium source can also serve a compressor. This pressure in the annular channel 35 causes the inlet valve 50 opens and compressed air via the line 48 in the
  • Tire 22 is flowing.
  • the control of the first control valve 38 stops and the pressure built up in the annular channel 35 escapes via the gap d between the first channel element 30 and the second channel element 28.
  • This distance d is set via a mounting element 32 designed as an adjusting adapter on which the first
  • Channel member 30 can be axially fixed relative to the second channel member 28.
  • the pressure control 44 activates the second control valve 58, whereby the pressure-controlled Valve 60 opens and connects the compressed air line 48 via the line 62 with the opening 64, which opens to the outside. In this way, air thus escapes from the interior 24 of the tire 22.
  • the control of the second control valve 58 is stopped, whereby the built-in the Auslassringkanal 52 overpressure by the
  • Gap d between the first channel member 30 and the second channel member 28 escapes. This is followed by the pressure-controlled valve 60, whereby the connection of the compressed air line 48 with the opening 64 is disconnected.
  • a reduction of the tire pressure may e.g. be desirable if the tire pressure has increased too much due to heating or if environmental conditions prevail, e.g. Off-road, where excessive pressure in the tires is undesirable.
  • FIGs. 4 and 5 show a further alternative to Fig. 1, in which a
  • annular channel 35 of this embodiment is constructed substantially identical to that shown in Fig. 1, with the only difference that the second channel member 28 from the first shown in FIG Channel member 28 differs in that in the recess 36 of the second channel member 28, both the check valve 50 and the control surface of the pressure-controlled valve 60 of FIG. 3 are arranged.
  • a marker 70 is provided on the second channel element 28, for example in the form of a ferromagnetic pin or an optical
  • the annular channel 35 is here divided into two by two webs 72, 74 separate halves or sectors 36 a and 36 b.
  • the first channel element 30 has no recess, so that the annular channel 35 is essentially formed by the sectors 36 a, 36 b in the second channel element 28 and the facing side of the first channel element 30.
  • the control valve 38 is connected to the non-return valve 50 for increasing the air pressure over half a revolution of the wheel 12, and a half turn to the actuating surface of the pressure-controlled exhaust valve 60, which serves to reduce the tire pressure.
  • the webs 72, 74 the one sector area opposite to the
  • the annular channel does not have to be formed by a recess in both channel elements 28, 30, but that the corresponding part of the annular channel can be formed only by a wall, as shown for example in Fig. 5.
  • this wall extends even in the direction of the other channel element, whereby a kind of non-contact labyrinth seal would be formed, which would reduce the leakage current through the gap d again.
  • Tires e.g. the two tires of a twin tire is possible separately.
  • FIGS. 6 and 7 also show an embodiment analogous to FIGS. 2 and 3 with an annular channel 35 and an outlet annular channel 52.
  • the small installation depth in the region of the flange of FIG. 7 can be clearly seen in FIG.
  • Fig. 8 shows an embodiment in which an additional annular channel 105 in the second annulus element 102 is fully integrated (shown in dashed lines in Fig. 8).
  • This annulus element 102 is the element co-rotating with the motor vehicle wheel.
  • This element simultaneously represents the second channel element, which then just further forms a half-annular channel 36.
  • the integral annular channel 105 has three openings to the end face of the annular element, which faces an end face of a complementary circular ring element 100, to which the pressure medium source is connected via a connection valve.
  • check valves 103 are arranged in each case, which can open into the integral annular channel 105, but not out of this.
  • the outlet opening (in FIG. 8 the right side valve opening shown in the element 100) of the first channel element opens the respective opening of a check valve and opens the pressure medium flowing through it into the integral annular channel 105, from which the pressure medium is arranged via the integral annular channel Valve to the inlet side of the
  • this first non-rotatable annular member 100 is formed in the form of the first channel member as described above, in which yes already a part of an annular channel is formed. Through this annular channel part there is a continuous overlap between that of the outlet side of the first annulus element 100 and the openings for the check valves 103 of the other opposing annulus element 102.
  • more than two ports with check valves may be provided in the second annulus element be.
  • Outlet 52 of the only existing annular channel 35 are continuously supplied with compressed air, whereby the tire pressure can be increased while driving.
  • the operation is similar because the inlet and outlet are separated by two different annular channels.
  • annular channel is supplied with compressed air below an intake valve threshold value, only the exhaust valve opens and air / gas is released from the tire. If, on the other hand, the annular channel is acted upon by a pressure which also opens the inlet valve, the pressure resulting from the outlet valve must
  • Pressure loss be smaller than the pressure increase in the tire. Add to this pressure loss through the outlet valve, the pressure loss due to the leakage between the first and second channel element.
  • Web pair 72, 74 is separated into two sectors, is to increase the tire pressure of that sector of the annular channel 35 to apply compressed air on which the inlet valve is provided.
  • this sector is advantageous to choose larger than the sector of
  • FIGS. 9 to 13 show a further exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 9 shows in this respect a plan view of the brake disk 16, in which the second channel element, which encloses the first channel element 30, is contained. Further, in Figure 9, three inlet ports for the
  • Figure 10 shows a sectional view through a section line shown in Figure 9, in which the terminal 33 is shown in section, which is intended for a pressurized air only in the stationary state of the vehicle.
  • the port 33 passes through the first channel member 30 and terminates in the recess of the annular channel 34 at the rear end of the first channel member.
  • the brake disc is configured with its saddle approach that thereby the second channel member 28 is formed. In the latter, an outlet is made (see exit of the air turbulence) so that the compressed air to the inlet valve 50 (not shown here) and further into the Tire interior can be given. While the first channel element 30 does not move with the rotational movement of the vehicle tire, the second channel element 28 rotates together with the brake disc 16 about the wheel axis 17.
  • the section line of Figure 10 therefore leads exactly through the outlet opening of the second channel member 28 to the control valve.
  • the first channel element 30 is displaced opposite to the compressed air injection direction.
  • This pushing back of the first channel member 30 causes the air guided in the gap between the first channel member 30 and the second channel member 28 to escape only through the outlet of the second channel member 28 and not through said clearance between the brake disc and the first channel member 30 flows out again at the location of the terminal 33 - because by the displacement of the first channel member 30 this is pressed against the brake disk extension at the location of the terminal 33 so zoom that the intermediate space between the first channel member 30 and the second channel element
  • Channel member 30 is held in the normal state without compressed air without frictional engagement in the second channel member 28 of the brake disc, and only with compressed air, the first channel member 30 is pressed back to the second channel member 28 parallel to the air inlet direction, that the space between the first channel member 30 and the second Channel element 28 is closed.
  • FIG. 11 shows immediately that the first channel element 30 is not forced back against the direction of air introduction when the compressed air is applied, whereby frictional engagement between the first channel element 30 and the second channel element 28 is not realized - which, on the other hand, also leads to a certain pressure loss the gap between the two channel elements is accepted.
  • the two representations in Figure 11 show once a variant in which the recess of the annular channel 34 in the first channel member 30 is present (see left-hand variant) and on the other hand, an example in which the recess of the annular channel 34 is alone in the second channel element 28 (see right-hand side
  • both sectional views in turn lead through the outlet on the second channel element 28 to the control valve (not shown here).
  • this embodiment is illustrated in combination with the embodiment of FIG. 10, this embodiment of FIG. 11 may be implemented without the ring channel construction at the end of the first channel member 30, as shown in FIG.
  • the combination of two annular channels shown in Figure 11, however, allows that in the case of pressurized air in the state, the latter can be guided by the choice of the connection inlet 33 without pressure losses to the rear end of the first channel member 30, as shown in Figure 10.
  • a pressurization of compressed air according to FIG. 11 is accomplished only during the rotation of the tire about the vehicle axle 17.
  • Brake disk ventilation 27, which are so open at the end of the brake disc, that the introduced through the inlet port 33 air can escape here again, whereby a cooling of the brake disc is realized.
  • connection openings 33 for the brake disc ventilation is used, while the other remaining two connection openings 33 is provided once for a compressed air supply exclusively in the vehicle state and the other connection opening 33 for the alternative embodiment of a compressed air suspension without displacement of the first channel member 30 according to the operation set forth for Figure 11 for a Compressed air in the state or when driving concerns.
  • connection opening 33 see Figure 9
  • FIG. 13 shows an embodiment variant of the exemplary embodiment to FIGS. 9 to 12, in which the first channel element 30 is guided in a mounting element which forms the second channel element together with the brake disk.
  • this mounting element can be existing brake disc systems with the invention
  • FIG. 13 shows, moreover, the mode of operation already disclosed in FIG. 11 for pressurizing the tire during travel or standing, in which the first channel element
  • Compressed air exhaust valves 60 when a larger cross-section is desired and the size of the annular channel is not sufficient for the arrangement of correspondingly large-sized valves.
  • several channels can be provided centric to each other with different radius, according to the volume of air that is to be transmitted. With regard to the size, ie the volume of the annular channel 35, 52 is to be executed, that the annular channel is only to ensure that the corresponding pressure, which is applied by the control valves 38, 58, as possible over the entire circumference. If the channel volumes are chosen smaller, with increasing distance to the
  • Control valve 38, 58 a pressure drop, which is favored by the size of the gap d between the first and second channel member 30, 32.
  • the size of the channels is thus to be chosen so that at the opposite end of the annular channel, i. over the control valve 38 by 180 ° shifted still prevails a pressure which is significantly higher than the pressure in the interior
  • Figure 14 shows a pressure medium valve specifically designed for use as an inlet valve and for use as an outlet valve for the above invention.
  • a standardized pressure medium valve with a non-return mechanism is illustrated.
  • the compressed air flowing in from below can displace the non-return piston in the inlet direction of the valve-upwards-so that compressed air passes the piston in, for example, the vehicle tire flows. If the compressed air supply is interrupted, the non-return piston drops to a rest position with which it prevents the outflow of air / gas in the reverse direction.
  • a first variant is shown as a modification of the pressure medium valve, so that such a modified
  • Pressure control valve can serve as a pressure outlet valve. This is the
  • FIG. 14 An alternative modification is shown in the lower illustration of FIG. 14:
  • a closure piston is provided at the end of the non-return element.
  • the closing piston can close the valve against the compressed air inlet direction. Compressed air is applied to the valve on the closing piston, which raises the non-return element so that air can flow past the piston in the opposite direction to the introduction of compressed air at the outlet openings A.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einstellung des Gasdrucks in einem Kraftfahrzeugreifen (22), umfassend: mindestens ein im Bereich einer Radachse (17) des Kraftfahrzeugs im Wesentlichen drehfest angeordnetes erstes Kanalelement (30), das einen Teil (34) eines konzentrisch zur Radachse (17) angeordneten Ringkanals (35) bildet, welches erste Kanalelement einen Anschluss (35) für eine mit einer Druckmittelquelle (40) verbundene Druckmittelleitung aufweist, mindestens ein zusammen mit dem Kraftfahrzeugrad (22) drehbares zweites Kanalelement (28), das einen anderen Teil (36) des Ringkanals (35) bildet und über ein Einlassventil (50) mit dem Innenraum (24) des Kraftfahrzeugreifens (22) verbunden ist, wobei das erste Kanalelement (30) und das zweite Kanalelement (28) mit ihren den Ringkanal (35) bildenden Teilen (34, 36) einander zugewandt sind. Durch ein derartige Vorrichtung lässt sich der Reifendruck sowohl bei der Fahrt als auch im Stand korrigieren.

Description

Vorrichtung zur Einstellung des Gasdrucks in einem Kraftfahrzeugreifen
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen und Einstellen bzw. Korrigieren des Gasdrucks in einem Reifen eines Kraftfahrzeugs. Aus der DE 199 61 020 ist eine automatische Reifenluftdruck- regulierung bekannt, bei der der Innenraum des Reifens über einen zentrisch in der Kraftfahrzeugachse verlaufenden Druckluftzufuhrkanal mit dem Reifeninnenraum verbunden ist. Obwohl eine derartige Vorrichtung wirksam in der Lage ist, den Reifeninnenraum mit einem festen Druckluftanschluss für eine Reifendrucksteuerung zu verbinden, hat diese Vorrichtung den Nachteil, dass das Vorsehen einer Druckluftleitung im Zentrum einer Radachse herstellungstechnisch problematisch ist und erhöhte Herstellungskosten mit sich bringt. Zum anderen ist die Verbindung des zentrischen Druckluftzuführungskanals mit einem sich mit dem Kraftfahrzeugrad drehenden Adapterstück schwierig, da sich das Adapterstück relativ zu dem zentrischen Druckluftzuführungskanal in der Achse mit der Geschwindigkeit des
Kraftfahrzeugrades bewegt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, die es erlaubt, auf einfache Weise den Druck in einem Kraftfahrzeugreifen zu detektieren und zu steuern, bzw. zu regeln.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 oder 18 gelöst. Ein Kraftfahrzeug einer derartigen Vorrichtung ist Gegenstand des Anspruchs 21. Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird zur Druckluftübertragung von einer Druckmittelquelle zu dem Reifen ein Ringkanal vorgesehen. Der Ringkanal wird definiert durch ein erstes Kanalelement, das im Wesentlichen drehfest relativ zur Radachse vorgesehen ist, und durch ein zweites Kanal- element, das sich mit dem Rad des Kraftfahrzeugs dreht. Die beiden Kanalelemente sind hierbei vorzugsweise im Bereich des Bremsscheibenflansches und damit platzsparend vorgesehen. Sie bilden einen im Wesentlichen geschlossenen Ringkanal, über welchen ein Druckmittel, z.B. Druckluft aus einer stationären Druckmittelquelle des Kraftfahrzeugs dem jeweiligen Kraft- fahrzeugreifen zugeführt wird. An dem drehfest angeordneten ersten Kanalelement ist mindestens ein Anschluss für eine mit einer Druckmittelquelle verbundene Druckmittelleitung ausgebildet, so dass die Druckluft oder irgendein anderes Gas zum Befüllen der Kraftfahrzeugreifen über das erste Kanalelement in den Ringkanal zugeführt werden kann. In dem Anschluss ist vorzugsweise ein steuerbares Ventil vorgesehen, durch welches sich die
Verbindung zwischen Druckmittelquelle und Ringkanal in gesteuerter Weise öffnen lässt. Das zweite Kanalelement weist ein Einlassventil, insbesondere in der Art eines Rückschlagventils auf, über welches das zweite Kanalelement mit dem Innenraum des Kraftfahrzeugreifens verbunden ist. Eine Befüllung des Reifens erfolgt, wenn der Druck in dem durch die beiden Kanalelemente gebildeten Ringkanal größer ist als der Druck im Kraftfahrzeugreifen. Wenn der Druck geringer ist, schließt das Einlassventil in an sich bekannter Weise, so dass aus dem Kraftfahrzeugreifen keine Luft in den Ringkanal entweichen kann.
Wenn die Erfindung von einem im Wesentlichen geschlossenen Ringkanal spricht, wird davon ausgegangen, dass zwischen den einander zugewandten und den Ringkanal bildenden Teilen, bzw. Rändern oder Kanten des ersten und zweiten Kanalelements ein kleiner Abstand d verbleibt, der so klein ist, dass die Druckverluste durch diesen Spalt durch die Druckmittelzufuhr über den Anschluss des ersten Kanalelements soweit kompensiert werden können, dass in dem gesamten Ringkanal ein höherer Druck erzeugt werden kann als in dem Kraftfahrzeugreifen. Vorzugsweise beträgt der Abstand zwischen den abdichtenden Kanten/Teilen der beiden Kanalelemente 0,05 - 3 mm, insbesondere 0,2 - 1 mm. Diese Ausführung des Ringkanals hat den Vorteil, dass keine Reibung zwischen den stationären und sich drehenden Teilen des Ringkanals stattfindet, so dass keine Abnutzungs- oder Abdichtprobleme diesbezüglich auftreten können. Der zwischen den Kanten bzw. Teilen des ersten und zweiten Kanalelements einzustellende Spalt wird lediglich innerhalb der technisch machbaren Möglichkeiten so gering wie möglich gehalten, so dass die Druckverluste durch den Spalt möglichst gering sind. Eine derartige Ausführung ist sehr wartungsfreundlich, weil keine Dichtelemente vorgesehen sein müssen, die zu pflegen sind, weil zum Anderen der Spaltbereicht zwischen dem ersten und dem zweiten Kanalelement durch den Druckmittelstrom aus dem Ringkanal nach außen ständig gesäubert wird, so dass keine Verschmutzungen in den Spaltbereich des Ringkanal gelangen können.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt u.a. darin, dass sich zum Einen neue Kfz-Wagen auf einfachere Weise mit einem derartigen
Drucksteuerungssystem ausrüsten lassen und sogar die Nachrüstung bestehender Fahrzeuge möglich ist, die kein derartiges System aufweisen.
Vorzugsweise wird die Druckmittelzufuhr über die Druckmittelleitung gesteuert durch eine Steuerung, die Signale über den aktuellen Reifenluftdruck erhält als auch Werte für einen Solldruck in dem Kraftfahrzeugreifen aufweist. Durch eine derartige elektronische Steuerung lässt sich auf einfache Weise die Druckmittelzufuhr zu dem jeweiligen Reifen über ein Steuerventil steuern, das an beliebiger Stelle zwischen der Druckmittelzufuhr und dem ersten Kanalelement angeordnet sein kann. Da das erste und zweite Kanalelement von der Fahrzeugaußenseite gesehen vorzugsweise hinter der Bremsscheibe und vorzugsweise innerhalb des Flansches der Bremsscheibe angeordnet sind, ist zum Einen die gesamte Vorrichtung gut geschützt vor mechanischer Beschädigung und zum Anderen lässt sich der Abstand zwischen dem ersten und zweiten Kanalelement vorzugsweise über eine Montageeinrichtung, insbesondere mittels einer Distanzscheibe sehr gut einstellen.
Die einander zugewandten abdichtenden Ränder/Kanten des ersten und zweiten Kanalelements liegen vorteilhaft entweder so, dass der zwischen ihnen gebildete Spalt auf einer Ebene quer zur Radachse oder parallel zur Radachse liegt.
Die Kanalelemente können gemäß einer einfach herzustellenden und montierbaren Ausführungsform in der Form von Scheiben ausgebildet sein, die koaxial nebeneinander montiert sind, und in den einander zugewandten Teilen den Ringkanal bilden. Eine vorteilhafte Ausführungsform ist demgegenüber auch eine solche, bei der das erste Kanalelement in Zylinderringform im zweiten Kanalelement in einer Art Zylinder-Buchse geführt ist. Eine besondere Ausführungsform für eine Luftbeaufschlagung von ausschließlich im Stand des Fahrzeuges sieht hier zur Minimierung eines Reibungsverschleißes vor, dass das erste Kanalelement bei der Druckluftbeaufschlagung mittels der verursachten Druckerhöhung gegen das zweite Kanalelement in den Ringkanal abdichtender Weise gedrückt wird.
Falls an der Achse Zwillingsreifen verwendet werden, können zwei konzentrische Ringkanäle für jeden Reifen der Achse vorgesehen sein, wodurch sich der Druck der einzelnen Reifen eines Zwillingsreifens separat steuern lässt. Dies hat den Vorteil, dass die Last auf den Zwillingsreifen gut verteilt wird und untern Umständen die Laufeigenschaften bei Beschädigung eines Reifens über eine gewisse Zeit aufrechterhalten werden können.
Es ist eine Grundidee der Erfindung, keine permanente absolute Abdichtung zwischen dem stationären und dem sich bewegenden Teil der Druckmittelzufuhr vorzusehen zu müssen, um Druckluft dem Reifen zuzuführen. Entweder wird eine vordefinierte Spaltgröße vorgesehen, deren Bereitstellung zwischen den stationären und sich drehenden Elementen dazu führt, dass gerade die Dichtungsprobleme der herkömmlichen kontaktbasierten Abdich- tungen von Druckluftsystemen vermieden werden, insbesondere keine
Abnutzung aufgrund des Reibens von Dichtflächen aneinander auftritt, oder es ist vorgesehen, bei einer Druckluftbeaufschlagung im Stand des Fahrzeuges das eine Kanalelement zu abdichtenden Zwecken verschiebbar zu halten, um es dann bei einer Druckerhöhung im Ringkanal gegen das komplementäre Kanalelement zu drücken.
Die erfindungsgemäß beschaffene Vorrichtung ist im Ergebnis sehr viel wartungsfreundlicher als bekannte Vorrichtungen und sie erlaubt eine effektive Befüllung und ggf. sogar eine Reduzierung des Luftdruckes in einem Kraftfahrzeugreifen. Eine Reduzierung kann dabei beispielsweise einfach mittels eines durch die Steuereinrichtung ansteuerbaren elektromagnetischen Ventils erfolgen, dass an der Druckleitung zwischen dem Steuerventil des Kanalelementes und dem Reifen angeschlossen ist. Bei Ansteuerung öffnete das Ventil, sodass Luft/Gas aus dem Reifen in die Umgebung strömt.
Die Erfindung schafft die Möglichkeit, die Befüllung des Kraftfahrzeugreifens wie auch eine Verringerung des Reifendrucks sowohl während der Fahrt als auch im Stillstand erfolgen zu lassen. Gemäß einer Weiterbildung kann zusätzlich ein zweiter Ringkanal, d.h. ein Auslassringkanal vorgesehen sein, welcher dazu genutzt wird, den Luftdruck im Kraftfahrzeugreifen zu verringern. Dieser Auslassringkanal ist koaxial zum ersten Ringkanal angeordnet und zwischen dem ersten Kanalelement und dem zweiten Kanalelement gebildet. Der in dem ersten Kanalelement gebildete Teil des Auslassringkanals ist mit einem Anschluss einer Druckmittelzufuhrleitung verbunden, die mit einer Druckmittelquelle in Verbindung steht. Auch in diesem Anschluss oder der Druckmittelleitung hierfür ist ein Steuerventil vorgesehen, das vorteilhaft elektromagnetisch über die elektronische Reifendrucksteuerung ansteuerbar ist.
Der in dem zweiten Kanalelement gebildete Teil ist mit einem Betätigungselement eines Auslassventils verbunden, welches bei Druckluftbeaufschlagung den Innenraum des Kraftfahrzeugreifens mit einem Bereich gering- eren Drucks, insbesondere der Umgebung, verbindet - dieses Ventil ist demnach über den Druck im Auslassringkanal ansteuerbar. Durch eine Druckmittelbeaufschlagung des Betätigungselements, insbesondere einer Betätigungsfläche, kann mittels des Auslassringkanals das Auslassventil in eine Öffnungsstellung betätigt werden, wodurch Druck aus dem Kraftfahrzeugreifen in den Bereich geringeren Drucks, insbesondere in die Umgebung, entweicht.
In einer derartigen Vorrichtung sind also zwei zueinander konzentrische Ringkanäle vorgesehen, einer zum Erhöhen des Reifensdrucks und einer zum Verringern des Reifendrucks. Auf diese Weise kann durch entsprechende Ansteuerung der Steuerventile der Druck im Ringkanal und im Auslassringkanal und damit der Reifendruck entsprechend den gerade vorherrschenden Fahrbedingungen gesteuert bzw. geregelt werden. Auf weicherem Untergrund kann so z. B. der Luftdruck in allen Reifen etwas reduziert werden, um eine bessere Haftung am Untergrund zu realisieren, während auf trockener Strasse der Luftdruck erhöht werden kann, um einen geringen Reibungswiderstand zu erzielen. Dies kann durch in der Steuereinheit, beispielsweise auch in Verbindung mit der Haupt-Steuereinheit des Fahrzeuges durch vorgegebene Parameter automatisiert sein.
Die Steuerung des Luftdrucks erfolgt vorzugsweise über die Ansteuerung eines der beiden Steuerventile in dem Anschluss des ersten Kanalelements für die Druckmittelleitung oder eines Ventils in der Druckmittelleitung selbst. Durch Öffnen dieses Steuerventils wird der entsprechende Ringkanal mit einem Druck aus der Druckmittelquelle mit einem über den im Kraftfahr- zeugreifen vorherrschenden Druck gefüllt, wodurch je nach Beschickung des
Ringkanals oder des Auslassringkanals der Reifen stärker aufgepumpt oder etwas Druck abgelassen wird. Hierzu könnten das Anschlussventil in dem ersten Kanalelement und das Anschlussventil in dem Auslasskanalelement elektromagnetisch gesteuerte Ventile sein. Die Ventile im zweiten Kanal- element sind vorzugsweise Druckmittelventile, derart, dass sowie der auf das
Anschlussventil im ersten Ringkanal des ersten Kanalelements gegebene Druck einen Schwellendruck übersteigt, das Anschlussventil öffnet, womit es gewährleistet ist, dass dieser Druck ausreicht, um den Reifen ungeachtet von Druckverlusten durch die Leckage zwischen den Kanalelementen aufzu- pumpen, indem mit diesem Druck das Ventil des zweiten Kanalelements im ersten Ringkanal geöffnet wird. Wird demgegenüber das Auslassventil im zweiten Ringkanal, d.h. dem Auslassringkanal, im zweiten Kanalelement durch die Druckluft angesteuert, kann der Ansteuerdruck geringer sein als gegenüber einem Befülldruck, um das Ventil zu öffnen und Luft/Gas aus dem Reifen abzulassen.
Es ist in einer alternativen Ausführungsform auch möglich, die Befüllung des Reifens als auch das Auslassen von Luft mit lediglich einem Ringkanal vorzunehmen, wenn Drucksteuerventile verwendet werden. In diesem Fall weist das zweite Kanalelement des Ringkanals sowohl eine Verbindung mit dem Einlassventil des Kraftfahrzeugreifens als auch eine Verbindung mit dem Betätigungselement eines Auslassventils des Kraftfahrzeugreifens auf. Die Verbindung zum Einlassventil ist in dem Ringkanal einfach winkelmäßig versetzt zu der Verbindung des Betätigungselements für das Auslassventil.
Das Einlassventil und/oder das Auslassventil können nun gleichermaßen wie oben beschrieben mit Druckluft ansteuerbar sein. Während das Auslassventil einen geringeren Ansteuerdruck erfordert, um zu öffnen und Luft aus dem Reifen abzulassen, wird das Einlassventil mit einem höheren Druck zum Schalten beaufschlagt. Da sich nun bei dieser Ausführungsform beide Ventile in ein und demselben Ringkanal befinden, öffnet das Auslassventil natürlich ebenso immer dann, wenn das Einlassventil zu betätigen ist. Deshalb ist der Ansteuerdruck für das Einlassventil so hoch anzusetzen, dass trotz der Verluste durch das Auslassventil und etwaiger Dichtungen ein Befüllen des Reifens noch stattfinden kann. Vor diesem Hintergrund ist es vorteilhaft, den
Querschnitt des Auslassventils geeignet gering zu wählen, sodass die Verluste durch dieses Ventil beim Befüllen des Reifens nicht zu groß ausfallen.
Es kann aber alternativ auch über eine zeitliche Steuerung des Steuerventils im Anschluss des ersten Kanalelements festgelegt werden, ob das Anschlussventil über die Verbindung zum Einlassventil geöffnet wird oder über die Verbindung zum Betätigungselement. Dann ist es zweckmäßig, hier zwei radiale Stege in den den Ringkanal bildenden Teilen des zweiten Kanalelements vorzusehen, so dass zwei Ringkanalsektoren voneinander getrennt sind. Das erste Kanalelement bildet dann vorzugsweise nur eine Wand des
Ringkanals, so dass winkelmäßig zwei Sektoren des Ringkanals einen eigenen Druck haben können. Der eine Sektor ist mit dem Einlassventil verbunden, der andere mit dem Betätigungselement des Auslassventils. Entsprechend wird dann für einen kurzen Moment entweder Luft in den Reifen eingeblasen oder Luft aus dem Reifen herausgelassen, je nachdem welcher Sektor mit Druckluft beaufschlagt ist. Dies erfordert selbstverständlich dann eine Erfassung der Position der beiden Kanalelemente relativ zueinander als auch eine positionsabhängige Steuerung des Steuerventils im Anschluss der Druckmittelleitung des ersten Kanalelements. Auf diese Weise ließe sich sowohl eine Erhöhung als auch eine Verringerung des Drucks im Kraftfahrzeugreifen mittels eines Kanals realisieren. Die Sektoren müssen nicht gleich groß sein. Die Winkelbereiche der jeweiligen Sektoren können auch unterschiedlich ausfallen: So kann auf Kosten des einen Sektors der Winkelbereich des anderen größer gewählt werden, um beispielsweise bei schneller Drehung des Rades im Fahrzustand des Fahrzeuges ein wirkungsvolles Befüllen zu realisieren, d.h. der Befüll-Sektor kann größer sein, mit dem Vorteil, dass die Ansteuerung des Gaseinlasses über einen größeren Winkelbereich erfolgen kann.
Wenn man in diesem Fall z. B. zwei identische konzentrische Kanäle vorsehen würde, könnte man an einer Achse zwei Zwillingsreifen separat voneinander ansteuern, und zwar sowohl zum Erhöhen als auch zum Verringern des Reifendrucks.
Vorzugsweise sind die einzelnen Kanalelemente in integraler Bauweise, d.h. jeweils einstückig ausgebildet, so dass möglichst wenig Komponenten im feststehenden Teil als auch an dem sich drehenden Teil der Kraftfahrzeugachse vorgesehen sind. Zudem ist ein integriertes Teil unanfälliger gegen Verschmutzung und mechanische Beschädigung.
Vorzugweise sind die Elemente des Ringkanals, d. h. das erste und zweite Kanalelement aus Aluminium hergestellt, was die Gewichtszunahme durch die erfindungsgemäße Vorrichtung in engen Grenzen hält. Verbunden mit einer entsprechenden elektronischen Steuerung und Regelung und einer Erfassung des Reifendruckes in allen Reifen lässt sich somit ein sehr wirkungsvolles Regelungssystem entwickeln, dass in der Lage ist, die Sicherheit und Fahrstabilität eines Kraftfahrzeugs erheblich zu verbessern.
Die Erfindung hat auch den Vorteil, dass die Notlaufeigenschaften jedes Reifens verbessert werden. So ist es z. B. möglich, den Luftdruck in dem
Reifen auf dem gewünschten Sollwert zu erhalten, so lang die durch die Beschädigung des Reifens entweichende Luftmenge geringer ist als die Luftmenge die über die erfindungsgemäße Vorrichtung zugeführt werden kann.
Es ist selbstverständlich auch möglich, im Bereich des Spaltes zwischen dem ersten und zweiten Kanalelement eine Dichtung geringer Reibung vorzusehen, wie z.B. eine Lippendichtung, eine Bürstendichtung, auch wenn berührungslose Dichtungen wie z.B. eine Labyrinthdichtung im Spaltbereich vorzuziehen sind.
Bei einer speziellen Ausführungsform (siehe Anspruch 18) ist vorgesehen, dass der Ringkanal in einem Kreisring-Element vollständig integriert ist - also nicht aus zwei Kanalelementen gebildet wird. Dieses Kreisring-Element ist vorzugsweise das mit dem KFZ-Rad mitrotierende Element. Dieses Element kann u.U. auch das zweite Kanalelement sein, das dann eben neben dem Teil, der den hälftigen Ringkanal bildet, einen weiteren Ringkanal vollständig mit umfasst. Der Ringkanal hat zur Stirnseite des Kreisring-Elements, die einer Stirnseite eines komplementären Kreisringelements zugewandt ist, an dem die Druckmittelquelle über ein Anschlussventil angeschlossen ist, mindestens zwei Öffnungen. In diesen Öffnungen sind Rückschlagventile angeordnet, die in den integralen Ringkanal hinein nicht jedoch aus diesem heraus öffnen können. Überstreicht nun beim Fahren des Fahrzeugs die Auslassöffnung der mit einem Druckmedium beaufschlagten Stirnseite des ersten Kanalelements die jeweilige Öffnung eines Rückschlagventils, so öffnet dieses und führt das hier hindurch strömende Druckmedium in den integralen Ringkanal, aus dem das Druckmedium über das im integralen Ringkanal angeordnete Ventil zur Einlass-Seite des KFZ-Reifens strömt.
Durch diesen über Rückschlagventile zur Gaseinlassseite verschlossenen inte- gralen Ringkanal sind Druckverluste minimiert.
Um die Öffnungsmaße zu erhöhen, mit denen der Druckmedium- Auslass des ersten, i.e. des im Wesentlichen drehfest angeordneten Kreisring-Elements die Öffnungen der Rückschlagklappen überstreicht, kann dieses erste drehfeste Kreisring-Element in der Form des ersten Kanalelements nach obiger
Beschreibung gebildet sein, in dem ja bereits ein Teil eines Ringkanals gebildet ist. Durch diesen Ringkanal-Teil besteht eine kontinuierliche Überdeckung zwischen der Auslass-Seite des ersten Kreisring-Elements und den Öffnungen für die Rückschlagventile des anderen gegenüberliegenden Kreisring- Elements. Natürlich können auch mehr als zwei Öffnungen mit Rückschlagventilen im zweiten Kreisring-Element vorgesehen sein.
In einer noch weiteren Ausgestaltung sind das erste Kreisring-Element durch das erste Kanalelement und das zweite Kreisring-Element durch das zweite Kanalelement mit seinem bereits jeweils gefertigten komplementären Teil für den weiteren Ringkanal gebildet. Ferner kann vorgesehen sein, dass der Teil des durch das erste Kanalelement gebildeten Ringkanals so ausgeformt ist, beispielsweise wellenförmig, dass dieser Ringkanal immer mit mindestens einem Rückschlagventil in Wirkverbindung steht.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der schematischen Zeichnungen in beispielhafter Weise beschrieben. In dieser zeigen:
Fig. 1 eine schematische teilweise quer geschnittene Ansicht der erfin- dungsgemäßen Vorrichtung im Bereich eines Kraftfahrzeugrades, Fig. 2 eine Ausführungsform ähnlich Fig. 1 mit zusätzlichem Auslassringkanal zur Verringerung des Luftdrucks im Kraftfahrzeugreifen,
Fig. 3 eine detaillierte Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus
Fig. 2 mit Darstellung der für die Druckregulierung im Kraftfahrzeugreifen verwendeten Komponenten, und
Fig. 4 eine Draufsicht auf das zweite Kanalelement in einer alternativen Ausführungsform zu Fig. 1, bei welcher mittels eines Ringkanals sowohl eine Erhöhung als auch eine Verringerung des Drucks im Reifeninneren erfolgen kann,
Fig. 5 eine der Ausführungsform in Fig. 4 entsprechende Ansicht gemäß Fig. 1,
Fig. 6 eine teilgeschnittene Ansicht einer moderneren Ausführungsform gemäß den Figuren 3 bis 5, und
Fig. 7 die Ausführungsform der Fig. 6 in montiertem Zustand innerhalb des Bremsscheibenflansches;
Fig. 8 eine weitere Ausführungsform im Querschnitt mit integralem separaten Ringkanal.
Ferner zeigen
Fign. 9 bis 13 eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der eine Kühlung der Bremsscheibe integriert ist, wobei
Fig. 9 eine Draufsicht auf die Bremsscheibe dieser Ausführungsform zeigt, Fig. 10 eine Schnittansicht durch eine in Fig. 9 gezeigte Schnittlinie,
Fig. 11 eine Schnittansicht durch eine in Fig. 9 gezeigte Schnittlinie, wobei gegenüber Fig. 10 ein anderer Verfahrenszustand der Erfindung dargestellt ist, bei dem Druckluft dem Reifen während der Fahrt des Fahrzeugs zugeführt wird;
Fig. 12 eine Schnittansicht durch eine in Fig. 9 gezeigte Schnittlinie zeigt, wobei die Funktion der Bremsscheibenlüftung dargestellt ist; und
Fig. 13 das Ausführungsbeispiel als nachrüstbares Element zu einer bestehenden Bremsscheibe offenbart; Fig. 14 ein Ausführungsbeispiel eines Druckmittelventils.
Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung 10, die im Bereich eines Kraftfahrzeugrades 12 realisiert ist. Die Fig. zeigt einen stationären Teil 14 einer Kraftfahrzeugachse 17, innerhalb dessen die mit einer Bremsscheibe 16 verbundene Welle zum Antrieb des Kraftfahrzeugrades 12 angeordnet ist. Das Kraftfahrzeugrad selbst besteht aus einer Felge 20, auf deren Außenumfang ein Reifen 22 gehalten ist, so dass zwischen der Felge 20 und dem Reifen 22 ein Innenraum 24 des Reifens definiert wird, in welchem der Druck des Kraftfahrzeugreifens 22 eingestellt wird. An einem Halter 26 der Bremsscheibe 16 ist ein zweites scheibenförmiges Kanalelement 28 befestigt, welches sich mit dem Kraftfahrzeugrad 12 dreht. In den Fig. 1 bis 3 und 5 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung unvollständig nur oberhalb der Radachse 17 gezeigt.
Auf dem stationären Teil 14 der Kraftfahrzeugachse ist ein erstes scheiben- förmiges Kanalelement 30 mittels eines Adapters als Montageeinrichtung 32 angeordnet. Über den Adapter 32 lässt sich der Abstand d (Fig. 3) zwischen dem ersten Kanalelement 30 und dem zweiten Kanalelement 28 einstellen, sowie die horizontale Ausrichtung der den jeweiligen Ringkanal bildenden Kanalelemente 28, 30: Das erste Kanalelement 30 hat an seiner dem zweiten Kanalelement 28 zugewandten Seite eine erste Ausnehmung 34, die einer zweiten Ausnehmung 36 im zweiten Kanalelement 28 gegenüberliegt. Diese beiden Ausnehmungen 34, 36 bilden zusammen einen Ringkanal 35. Mit der ersten Ausnehmung 34 ist ein Steuerventil 38 verbunden, das mit einer Druckmittelquelle 40 verbunden ist. Über einen Steuereingang 42 wird das Steuerventil 38 von einer Druckluftsteuerung 44 angesteuert, die wiederum mit einer zentralen Steuerung 46 des Kraftfahrzeugs verbunden sein kann. Das Steuerventil 38 kann am Ort oder der Nähe der Kanalelemente implementiert sein; es kann jedoch auch an einer anderen Stelle zwischen Druckmittelquelle und Reifen angeordnet sein. Der Innenraum 24 in dem Kraftfahr- zeugreifen 22 ist über eine Druckleitung 48 mit einem Einlassventil 50 in der
Form eines gängigen Rückschlagventils verbunden, das im Bereich der zweiten Ausnehmung 36 des zweiten Kanalelements 28 vorgesehen ist. In diesem Bereich kann in nicht dargestellter Weise optional noch ein Drucksensor (49, siehe Fig. 3) angeordnet sein, der den tatsächlichen aktuellen Reifendruck des Kraftfahrzeugreifens 22 entweder über Kabel oder kabellos an die Steuerung 44 und/oder die Zentralsteuerung 46 des Kraftfahrzeugs übermittelt. Auf diese Weise ist eine Regelung des Drucks im Kraftfahrzeugreifen 22 möglich. Die Aufteilung der Sensorik- und Steuerungsfunktionen zwischen der Drucksteuerung 44 und der zentralen Steuerung 46 des Kraftfahrzeugs ist beliebig, wobei die Drucksteuerung 44 auch ein integraler Bestandteil der zentralen Steuerung 46 des Kraftfahrzeugs sein kann. Am sinnvollsten ist es, wenn die gesamte Steuerung und Regelung als auch die Druckwerterfassung in der Reifendrucksteuerung 44 stattfindet und lediglich Statusmeldungen und Sollwertvorgaben an die /von der zentrale(n) Steuerung 46 erfolgen. Über den nicht dargestellten Drucksensor werden die aktuellen Reifendruckdaten an die Druckluftsteuerung 44 übermittelt, welche diese Druckdaten mit Solldaten vergleicht, die von der zentralen Steuerung 46 für den gerade vorherrschenden Fahrbetrieb vorgegeben werden. Entsprechend dem Vergleichsergebnis wird das Steuerventil 38 aktiviert, woraufhin es öffnet und den Ringkanal 35 mit dem Druckmittel aus der Druckmittelquelle
40 beaufschlagt. Hierbei erfolgt eine Befüllung des Reifendruckbereichs 24 über das Ventil 50 (hier Rückschlagventil), so lange der Druck in dem Ringkanal 35 größer ist als der Druck im Reifen 22. Ist der Sollwert erreicht, wird das Steuerventil 38 deaktiviert, woraufhin es schließt und der in dem Ringkanal 35 gebildete Überdruck durch den Spalt zwischen dem ersten und zweiten Kanalelement 30, 28 nach außen in die Umgebungsluft entweichen kann - was eine Reinigung des Ringkanals bedeutet. Auf diese Weise kann nicht nur der Druck in dem Reifen auf einem gewünschten Niveau gehalten werden, sondern es ist sogar möglich, dass im Fall einer Beschädigung des Reifens 22 eine gewisse Notlaufeigenschaft aufrecht erhalten wird, so lange die über den Ringkanal 35 zugeführte Luftmenge größer ist als die Luftmenge, die durch die Beschädigung des Reifens 22 entweicht.
Zum Ablassen des Reifendrucks ist an der Druckleitung 48 ein durch die Steuereinrichtung 44 ansteuerbares Auslassventil 60 (in Fig. 1 nicht gezeigt) angeordnet, mittels dem bei dessen Betätigung Gas aus dem Reifen in die Umgebung ggf. über den Ringkanal 35 strömt.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform ähnlich wie in Fig. 1, bei der neben dem Ringkanal 35 ein Auslassringkanal 52 durch Ausnehmungen 54, 56 in dem zweiten und ersten Kanalelement 28, 30 gebildet ist. Hierbei sei daran erinnert, dass funktionsgleiche oder identische Bauteile in den unterschiedlichen Ausführungsformen mit den identischen Bezugszeichen versehen sind. In der Ausnehmung 54 des zweiten Kanalelements 28 ist die Betätigungsfläche eines Auslassventils 60 angeordnet, welches einerseits über die Leitung 62 mit dem Innenraum 24 des Reifens 22 verbunden ist und zum anderen mit einem Ausgang 64 (siehe Fig. 3) in die Umgebung. Die Wirkungsweise dieser in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung wird anhand der mehr schaltungsmäßig detaillierteren Ansicht der Fig. 3 verdeutlicht.
Der unter Reifenluftdruck stehende Innenraum 24 steht über die Druckluftleitung 48 mit einem Drucksensor 49 in Verbindung, dessen Messwerte drahtlos der Reifendrucksteuerung 44 zugesandt werden. Die Reifendrucksteuerung 44 ist über Steuerleitungen mit den Steuereingängen zweier Steuerventile 38, 58 verbunden und steuert diese Steuerventile in
Abhängigkeit von dem Vergleich der aktuellen von dem Drucksensor 49 erhaltenen Druckwerte mit vorgegebenen Sollwerten, die von der zentralen Steuerung 46 für vordefinierte Fahrsituationen oder Fahrbedingungen der Drucksteuerung 44 zugeführt werden. Ist z.B. der Druck in dem Reifen zu gering, so wird das erste Steuerventil 38 betätigt, so dass es den ersten
Ringkanal 35 mit der Druckmittelquelle 40 verbindet. Die Druckmittelquelle 40 enthält ein Druckfluid, z.B. Luft in einem höheren Druck als es für die Reifen erforderlich ist, z.B. zwischen 3 und 5 bar. Als Druckmittelquelle kann auch ein Kompressor dienen. Dieser Druck in dem Ringkanal 35 führt dazu, dass das Einlassventil 50 öffnet und Druckluft über die Leitung 48 in den
Reifen 22 strömt. Sobald der Sollwert erreicht ist, hört die Ansteuerung des ersten Steuerventils 38 auf und der in dem Ringkanal 35 aufgebaute Druck entweicht über den Spalt d zwischen dem ersten Kanalelement 30 und dem zweiten Kanalelement 28. Dieser Abstand d wird über ein als Justieradapter ausgebildetes Montageelement 32 eingestellt, auf welchem das erste
Kanalelement 30 axial relativ zu dem zweiten Kanalelement 28 festgelegt werden kann.
Stellt sich heraus, dass der Reifeninnendruck zu hoch ist, so aktiviert die Drucksteuerung 44 das zweite Steuerventil 58, wodurch das druckgesteuerte Ventil 60 öffnet und die Druckluftleitung 48 über die Leitung 62 mit der Öffnung 64 verbindet, die ins Freie mündet. Auf diese Weise entweicht somit Luft aus dem Innenraum 24 des Reifens 22. Sobald der vorgegebene Sollwert erreicht wird, wird die Ansteuerung des zweiten Steuerventils 58 gestoppt, wodurch der in dem Auslassringkanal 52 aufgebaute Überdruck durch den
Spalt d zwischen dem ersten Kanalelement 30 und dem zweiten Kanalelement 28 entweicht. Hierauf schließt das druckgesteuerte Ventil 60, wodurch die Verbindung der Druckluftleitung 48 mit der Öffnung 64 getrennt wird. Auf diese Weise können jeweils alle Reifen des Kraftfahrzeugs entsprechend den Umwelt- und/oder Fahrbedingungen mit einem höheren Druck versorgt bzw. der Druck verringert werden, um den Reifendruck anzupassen. Eine Verringerung des Reifendrucks kann z.B. wünschenswert sein, wenn sich der Reifendruck in Folge einer Erhitzung zu stark erhöht hat oder wenn Umweltbedingungen vorherrschen, z.B. im Offroad, wo ein zu starker Druck in den Reifen unerwünscht ist.
Anstelle der Ansteuerung der Ventile über die Steuereinrichtung 44 kann eine Ansteuerung derselben auch mittels der in den Ringkanal einströmenden Druckluft gemäß den Unteransprüchen 15 bis 17 erfolgen. Gerade dann ist es sinnvoll, für den Auslass einen separaten Auslasskanals mit zugehörigem
Drucksteuer-Ventil vorzusehen. Ein Wegfall von isoliert von der Steuereinrichtung angesteuerten Ventilen macht den Aufbau einfacher und kostengünstiger.
Schließlich zeigen Fig. 4 und 5 eine weitere Alternative zu Fig. 1, bei der eine
Erhöhung als auch die Verminderung des Drucks im Reifen mit nur einem einzigen Ringkanal 35 möglich ist, wobei druckgesteuerte Ventile ihren Einsatz finden. Der Ringkanal 35 dieser Ausführungsform ist weitgehend identisch aufgebaut zu dem in Fig. 1 gezeigten, mit dem einzigen Unterschied, dass das zweite Kanalelement 28 sich von dem in Fig. 1 gezeigten ersten Kanalelement 28 dahingehend unterscheidet, dass in der Ausnehmung 36 des zweiten Kanalelements 28 sowohl das Rückschlagventil 50 als auch die Steuerfläche des druckgesteuerten Ventils 60 aus Fig. 3 angeordnet sind. Vorzugsweise ist an dem zweiten Kanalelement 28 noch eine Markierung 70 vorgesehen, z.B. in Form eines ferromagnetischen Stifts oder einer optischen
Markierung, die von einem korrespondierenden Sensor an dem ersten Kanalelement 30 registriert wird, welches Signal als Positionssignal ebenfalls der Drucksteuerung 44 zugeleitet wird.
Der Ringkanal 35 ist hier in zwei durch zwei Stege 72, 74 voneinander getrennte Hälften oder Sektoren 36 a und 36 b unterteilt. Wie aus Fig. 5 deutlich zu sehen ist, hat das erste Kanalelement 30 keine Ausnehmung, so dass der Ringkanal 35 im Wesentlichen durch die Sektoren 36 a, 36 b in dem zweiten Kanalelement 28 und der zugewandten Seite des ersten Kanalelements 30 gebildet wird. Dies bedeutet, dass das Steuerungsventil 38 über eine halbe Umdrehung des Rades 12 mit dem Rückschlagventil 50 zur Erhöhung des Luftdrucks verbunden ist, und eine halbe Umdrehung mit der Betätigungsfläche des druckgesteuerten Auslassventils 60, welches zur Verringerung des Reifendrucks dient. Über eine bestimmt gewählte Anordnung der Stege 72, 74 kann der eine Sektorenbereich gegenüber dem
Anderen vergrößert, bzw. verkleinert werden, wobei das Plus des einen Sektors ein Minus des Anderen bedeutet. Die einzelnen Komponenten, wie Rückschlagventil 50, Druckluftbeaufschlagtes Auslassventil 60, Druckleitung 62 im zweiten Kanalelement als auch die Öffnung 64 sind daher nicht wie in Fig. 3 radial nebeneinander sondern in Umfangsrichtung des Ringkanals 35 hintereinander angeordnet. Ansonsten ist die Schaltung der Komponenten in den Fig. 4 und 5 die gleiche wie in Fig. 3.
Es ist aus den Zeichnungen offensichtlich, dass der Ringkanal nicht durch eine Ausnehmung in beiden Kanalelementen 28, 30 gebildet sein muss, sondern dass der entsprechende Teil des Ringkanals lediglich durch eine Wand gebildet sein kann, wie dies z.B. in Fig. 5 gezeigt ist. Darüber hinaus kann es vorteilhaft sein, wenn sich diese Wand sogar in Richtung auf das andere Kanalelement erstreckt, wodurch eine Art berührungslose Labyrinth- dichtung gebildet würde, was den Leckagestrom durch den Spalt d abermals verringern würde.
Es soll klargestellt sein, dass durch zentrisches Ineinanderschachteln zweier Ringkanäle unterschiedlicher Durchmesser gemäß den Figuren 4 und 5 eine Druckregelung, d.h. Druckerhöhung als auch Druckverminderung zweier
Reifen, z.B. der beiden Reifen eines Zwillingsreifens separat möglich ist.
Die Figuren 6 und 7 zeigen noch eine zu den Figuren 2 und 3 analoge Ausführungsform mit einem Ringkanal 35 und einem Auslassringkanal 52. Gut in Fig. 7 zu sehen ist die geringe Einbautiefe im Bereich des Flansches der
Scheibenbremse.
Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform, bei der ein zusätzlicher Ringkanal 105 im zweiten Kreisring-Element 102 vollständig integriert ist (in der Fig. 8 gestrichelt dargestellt). Dieses Kreisring-Element 102 ist das mit dem KFZ-Rad mitrotierende Element. Dieses Element stellt gleichzeitig das zweite Kanalelement dar, das dann eben des Weiteren einen hälftigen Ringkanal 36 bildet.
Der integrale Ringkanal 105 hat zur Stirnseite des Kreisring-Elements, die einer Stirnseite eines komplementären Kreisringelements 100 zugewandt ist, an dem die Druckmittelquelle über ein Anschlussventil angeschlossen ist, drei Öffnungen. In diesen Öffnungen sind jeweils Rückschlagventile 103 angeordnet, die in den integralen Ringkanal 105 hinein, nicht jedoch aus diesem heraus öffnen können. Überstreicht nun beim Fahren des Fahrzeugs die Auslassöffnung (in Fig. 8 die rechtseitige im Element 100 gezeigte Ventilöffnung) des ersten Kanalelements die jeweilige Öffnung eines Rückschlagventils, so öffnet dieses und führt das hier hindurch strömende Druckmedium in den integralen Ringkanal 105, aus dem das Druckmedium über das im integralen Ringkanal angeordnete Ventil zur Einlass-Seite des
KFZ-Reifens strömt.
Durch diesen über Rückschlagventile zur Gaseinlassseite verschlossenen integralen Ringkanal 105 sind Druckverluste minimiert.
Um die Öffnungsmaße zu erhöhen, mit denen der Druckmedium- Auslass des ersten, i.e. des im Wesentlichen drehfest angeordneten Kreisring-Elements 100 die Öffnungen der Rückschlagklappen überstreicht, ist dieses erste drehfeste Kreisring-Element 100 in der Form des ersten Kanalelements nach obiger Beschreibung gebildet sein, in dem ja bereits ein Teil eines Ringkanals gebildet ist. Durch diesen Ringkanal-Teil besteht eine kontinuierliche Überdeckung zwischen der der Auslass-Seite des ersten Kreisring-Elements 100 und den Öffnungen für die Rückschlagventile 103des anderen gegenüberliegenden Kreisring-Elements 102. Natürlich können auch mehr als zwei Öffnungen mit Rückschlagventilen im zweiten Kreisring-Element vorgesehen sein.
Zur Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung: Betrachtet man die Situation eines sich drehenden Rades, bei dem also das erste Kanalelement 30 gegenüber dem nahezu feststehenden zweiten Kanal- element 28 mit dem Rad mitrotiert, so kann bei einer Ausführungsform ohne
Auslasskanal 52 der einzig vorliegende Ringkanal 35 kontinuierlich mit Druckluft beaufschlagt werden, womit der Reifendruck während der Fahrt erhöht werden kann. Gleiches gilt für das stehende KFZ-Rad, da das Einlassventil fortwährend mit dem mit Druckluft/Gas beaufschlagten Ringkanal in Wirkverbindung steht. Ein Ablassen des Drucks erfolgt ebenso problemlos über die Ansteuerung des Auslassventils.
Bei einer Ausführungsform mit einem Ringkanal 35 und einem Auslass- ringkanal 52 ist die Funktionsweise ähnlich, da Einlass und Auslass über zwei verschiedene Ringkanäle getrennt sind.
Bei einer Ausführungsform mit einem einzelnen Ringkanal, an dem sowohl das Einlassventil als auch das Auslassventil angeschlossen sind, kann ein Erhöhen/Verringern des Reifendrucks im Stehen und beim Fahren des
Fahrzeuges gleichermaßen erfolgen: Wird der Ringkanal mit Druckluft unterhalb eines Schwellenwertes für das Einlassventil beaufschlagt, so öffnet nur das Auslassventil, und es wird Luft/Gas aus dem Reifen abgelassen. Wird demgegenüber der Ringkanal mit einem Druck beaufschlagt, der auch das Einlassventil öffnet, so muss der durch das Auslassventil resultierende
Druckverlust kleiner sein, als die Druckerhöhung im Reifen. Zu diesem Druckverlust durch das Auslassventil ist der Druckverlust durch die Leckage zwischen erstem und zweitem Kanalelement zu addieren.
Bei einer Ausführungsform, bei der der einzelne Ringkanal 35 durch das
Stegpaar 72, 74 in zwei Sektoren getrennt ist, ist zum Erhöhen des Reifendrucks derjenige Sektor des Ringkanals 35 mit Druckluft zu beaufschlagen, an dem das Einlassventil vorgesehen ist. Um auch bei hohen Geschwindigkeiten des Fahrzeuges den Luftdruck schnellstmöglich erhöhen zu können, ist dieser Sektor vorteilhaft größer zu wählen, als der Sektor des
Auslasses. Da nun der Anschluss 33 immer nur über entweder dem Einlasssektor oder über dem Auslasssektor positioniert sein kann, ist eine Druckluftsteuerung im Stand des Fahrzeuges aufwendiger, sodass bei dieser Ausführungsform eine Reifendrucksteuerung erst erfolgt, wenn sich das Fahrzeug aus dem Stand bewegt. In den Figuren 9 bis 13 ist nun ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Figur 9 zeigt diesbezüglich eine Draufsicht auf die Bremsscheibe 16, in der das zweite Kanalelement enthalten ist, das das erste Kanal- element 30 umschließt. Ferner sind in Figur 9 drei Einlass- Anschlüsse für die
Druckluft gezeigt. Alle Einlass- Anschlüsse sind durch eine Schutznase 18 von der Bremsscheibe abgegrenzt, die gegen eine Bremsstaubansammlung wirkt. Das hier offenbarte Ausführungsbeispiel beinhaltet einerseits eine Anordnung und Ausführung von erfindungsgemäßen Elementen, durch die eine Druck- luftbeauf schlagung des Kfz Reifens während des Standes des Fahrzeuges realisiert ist; andererseits beinhaltet diese Ausführungsform auch ein Beispiel mit einer Anordnung und Konstruktion von Elementen, bei dem eine Beaufschlagung des Reifens sowohl während des Standes als auch während der Fahrt möglich ist. Schlussendlich können diese beiden genannten Alternativen auch miteinander kombiniert sein, wie das beispielsweise in den Figuren 10 bis 13 dargestellt ist. Nur im Falle einer Kombination aus „Im-Stand- Beaufschlagung" und „Im-Stand- und während-der-Fahrt-Beaufschlagung" sowie einer Ausführungsform mit Bremsscheiben-Belüftung sind alle drei Anschlusseinheiten 33 erforderlich, die jeweils für die drei genannten Funktionen vorgesehen sind.
Figur 10 zeigt eine Schnittansicht durch eine in Figur 9 gezeigte Schnittlinie, bei der derjenige Anschluss 33 im Schnitt dargerstellt ist, der für eine Druckluftbeaufschlagung ausschließlich im Stand-Zustand des Fahrzeugs gedacht ist. Der Anschluss 33 führt durch das erste Kanalelement 30 und endet in der Ausnehmung des Ringkanals 34 am hinteren Ende des ersten Kanalelements. Die Bremsscheibe ist mit ihrem Sattelansatz so konfiguriert, dass hierdurch das zweite Kanalelement 28 gebildet ist. In letzterem ist ein Auslass ausgeführt (siehe Austritt der Luftverwirbelung), sodass die Druckluft an das Einlassventil 50 (hier nicht gezeigt) und weiter in den Reifeninnenraum geben werden kann. Während sich das erste Kanalelement 30 mit der Drehbewegung des Fahrzeugreifens nicht mitbewegt, rotiert das zweite Kanalelement 28 zusammen mit der Bremsscheibe 16 um die Radachse 17. Die Schnittlinie von Figur 10 führt demnach genau durch die Auslass- Öffnung des zweiten Kanalelements 28 an das Steuerventil.
Obgleich in Figur 10 eine Kombination aus „Luftbeaufschlagung ausschließlich im Stand" mit einer „Luftbeaufschlagung im Stand und bei der Fahrt" aufgezeigt ist, ist diese Kombination nicht zwingend.
Im Folgenden wird im Hinblick auf die Funktionsweise auf die einzelnen Merkmale der Ausführungsform „Druckluftbeaufschlagung ausschließlich im Stand" Bezug genommen, was in Figur 10 durch die im Ringkanal dargestellte Luftverwirbelung angezeigt ist: Die am Anschluss 33 in die Ausnehmung des Ringkanals eingebrachte Luft führt zu einer Druckerhöhung im Ringkanal.
Hierdurch wird das erste Kanalelement 30 entgegengesetzt zur Druckluft- Einblasrichtung verschoben. Dieses Zurückdrücken des ersten Kanalelements 30 führt dazu, dass die im Zwischenraum zwischen dem ersten Kanalelement 30 und dem zweiten Kanalelement 28 geführte Luft nur durch den Auslass des zweiten Kanalelementes 28 entweichen kann, und nicht etwa über diesen besagten Zwischenraum zwischen der Bremsscheibe und dem ersten Kanalelement 30 wieder am Ort des Anschlusses 33 ausströmt - denn durch das Verschieben des ersten Kanalelements 30 wird dieses an den Bremsscheibenfortsatz am Ort des Anschlusses 33 so heran gedrückt, dass der Zwischen- räum zwischen dem ersten Kanalelement 30 und dem zweiten Kanalelement
28 verschlossen wird. Diese Kontaktführung zwischen dem ersten Kanalelement und dem zweiten Kanalelement, bzw. der Bremsscheibe 16 im druckluftbeaufschlagten Zustand führte bei Rotation des Rades zu Reibungskräften, sodass die Druckluftbeaufschlagung des Kfz-Reifens mit dieser Ausführungsform ausschließlich im Stand Verwendung finden sollte. Wird die Druckluftbeaufschlagung abgeschaltet, so kann sich das erste Kanalelement 30 zumindest so weit in Druckluftbeaufschlagungsrichtung bewegen, dass obige Reibungskräfte eliminiert sind, womit der Verschleiß zwischen dem ersten Kanalelement 30 und dem zweiten Kanalelement 28, bzw. der Bremsscheibe 16 wieder minimiert ist. Mit anderen Worten ist das erste
Kanalelement 30 im normalen Zustand ohne Druckluftbeaufschlagung ohne Reibschluss in dem zweiten Kanalelement 28 der Bremsscheibe gehalten, und erst bei Druckluftbeaufschlagung wird das erste Kanalelement 30 so an das zweite Kanalelement 28 parallel zur Lufteinlassrichtung zurück gedrückt, dass der Zwischenraum zwischen dem ersten Kanalelement 30 und dem zweiten Kanalelement 28 verschlossen wird.
In Figur 11 ist nun das Beispiel einer Ausführungsform gezeigt, bei der eine Druckluftbeaufschlagung sowohl im Stand als auch während der Fahrt möglich ist. Im Unterschied zu dem in Figur 10 gezeigten Beispiel wird hier in
Figur 11 sofort deutlich, dass das erste Kanalelement 30 bei der Druckluftbeaufschlagung nicht entgegengesetzt zur Lufteinfuhrrichtung zurück gedrängt wird, womit ein Reibschluss zwischen dem ersten Kanalelement 30 und dem zweiten Kanalelement 28 nicht realisiert wird - was andererseits aber auch dazu führt, das ein gewisser Druckverlust aufgrund des Zwischenraumes zwischen den beiden Kanalelementen hinzunehmen ist. Die beiden Darstellungen in Figur 11 zeigen einmal eine Variante, bei der die Ausnehmung des Ringkanals 34 im ersten Kanalelement 30 vorliegt (siehe linksseitige Variante) und andererseits ein Beispiel, bei dem die Ausnehmung des Ringkanals 34 allein im zweiten Kanalelement 28 vorliegt (siehe rechtsseitige
Darstellung).
Beide Schnittansichten führen jedoch wiederum durch den Auslass am zweiten Kanalelement 28 zum Steuerventil (hier nicht gezeigt). Obgleich diese Ausführungsform in Kombination mit dem Ausführungsbeispiel aus Figur 10 veranschaulicht ist, kann diese Ausführungsform von Figur 11 auch ohne die Ringkanalskonstruktion am Ende des ersten Kanalelements 30 ausgeführt sein, wie diese in Figur 10 gezeigt ist. Die in Figur 11 gezeigte Kombination aus beiden Ringkanälen ermöglicht jedoch, dass im Fall einer Druckluftbeaufschlagung im Stand, letztere durch die Wahl des Anschlusseinlasses 33 ohne Druckverluste an das hintere Ende des ersten Kanalelements 30 geführt werden kann, sowie dies in Figur 10 gezeigt ist. Bei Vorliegen dieser Kombination wird eine Druckluftbeaufschlagung gemäß Figur 11 nur während des Drehens des Reifens um die Fahrzeugachsel 17 vollzogen.
In Figur 12 wird nun auf die Funktionsweise einer Bremsscheibenlüftung bei der Ausführungsform gemäß den Figuren 9 bis 13 Bezug genommen. Zum Zweck der Belüftung führt die dritte Anschlussöffnung 33 in Kanäle der
Bremsscheibenlüftung 27, die am Ende der Bremsscheibe so offen sind, dass die durch die Einlassöffnung 33 eingeführte Luft hier wieder austreten kann, womit eine Kühlung der Bremsscheibe realisiert ist. In der unteren Darstellung von Figur 12 sieht man einen Schnitt durch die Öffnungen dieser Bremsscheibenlüftung 27, wobei hier zu sehen ist, dass die mittlere der drei
Anschlussöffnungen 33 für die Bremsscheibenlüftung dient, während die anderen verbleibenden zwei Anschlussöffnungen 33 einmal für eine Druckluftbeaufschlagung von ausschließlich im Fahrzeugstand vorgesehen ist und die andere Anschlussöffnung 33 für die alternative Ausführungsform einer Druckluftbeauschlagung ohne Versatz des ersten Kanalelements 30 gemäß der zu Figur 11 dargelegten Funktionsweise für eine Druckluftbeaufschlagung im Stand oder bei der Fahrt betrifft. Je nach Wahl der Anschlussöffnung 33 (siehe Figur 9) ist es demnach möglich, die Bremsscheibe zu Lüften und /oder den Fahrzeugreifen mit Druckluft zu beaufschlagen. Schließlich zeigt Figur 13 eine Ausführungsvariante des Ausführungsbeispieles zu den Figuren 9 bis 12, bei dem das erste Kanalelement 30 in einem Montageelement geführt ist, das zusammen mit der Bremsscheibe das zweite Kanalelement bildet. Mit Hilfe dieses Montageelementes lassen sich bestehende Bremsscheibensysteme mit dem erfindungsgemäßen
Druckluftbeaufschlagungssystem beispielsweise nachrüsten. Das Montageelement wird mittels Schrauben, die durch Öffnungen der Bremsscheibenerweiterung geführt sind an dieser fixiert. Figur 13 zeigt im übrigen die bereits in Figur 11 offenbarte Funktionsweise zur Druckluftbeaufschlagung des Reifens während der Fahrt oder im Stand, bei der das erste Kanalelement
30 durch die Druckluftbeaufschlagung nicht verschoben wird, womit einerseits zwar ein Verschleiß vermindert, andererseits aber ein Drucksverlust aufgrund eines Entweichens von Druckluft durch den Zwischenraum zwischen dem ersten Kanalelement 30 und dem zweiten Kanalelement 28 hinzunehmen ist.
Die Merkmale der Druckluftsteuerung, der Fahrzeugsteuerung, sowie die Führung der Druckleitungen und die Details der Sensoren, wie sie allesamt mit Bezug auf die Figuren 1 bis 8 beschrieben wurden, sind auf diese Ausführungsform natürlich gleichermaßen zu lesen.
In Zusammenhang mit den Zeichnungen sei noch ausgeführt, dass die Anzahl und Dimensionierung der einzelnen Komponenten den geforderten Volumenströmen entsprechen kann, wodurch z.B. mehrere Steuerventile parallel geschaltet werden können, in gleicher Weise wie Rückschlagventile 50 oder
Druckluftbeaufschlagte Auslassventile 60, wenn ein größerer Querschnitt gewünscht wird und die Größe des Ringkanals nicht zur Anordnung entsprechend groß dimensionierter Ventile ausreicht. Ebenso können mehrere Kanäle zentrisch zueinander mit unterschiedlichem Radius vorgesehen werden, entsprechend dem Luftvolumen das übertragen werden soll. Hinsichtlich der Größe, d.h. des Volumens des Ringkanals 35, 52 ist auszuführen, dass der Ringkanal lediglich sicherstellen soll, dass der entsprechende Druck, der durch die Steuerventile 38, 58 aufgebracht wird, möglichst über dem gesamten Umfang anliegt. Wenn die Kanalvolumina kleiner gewählt werden, gibt es mit zunehmender Entfernung zum
Steuerventil 38, 58 einen Druckabfall, der begünstigt wird durch die Größe des Spaltes d zwischen dem ersten und zweiten Kanalelement 30, 32. Die Größe der Kanäle ist also so zu wählen, dass am gegenüberliegenden Ende des Ringkanals, d.h. über dem Steuerventil 38 um mit 180° verschoben immer noch ein Druck herrscht, der deutlich höher ist, als der Druck im Innenraum
24 des Reifens 22.
Fig. 14 zeigt ein Druckmittelventil, das speziell für eine Nutzung als Einlassventil und zur Nutzung als Auslassventil für obige Erfindung entwickelt wurde. In der obersten Darstellung der Figur ist ein standardisiertes Druckmittelventil mit Rückschlagmechanismus veranschaulicht. Die von unten anströmende Druckluft vermag den Rückschlagkolben in Einlassrichtung des Ventils - nach oben - zu verschieben, sodass Druckluft an dem Kolben vorbei in z.B. den Kfz-Reifen strömt. Wird die Druckluftbeauf- schlagung unterbrochen, sinkt der Rückschlagkolben in eine Ruhestellung, mit der er das Ausströmen von Luft/Gas in umgekehrter Richtung verhindert.
In der mittleren Darstellung von Fig. 14 ist eine erste Variante als Modifikation des Druckmittelventils gezeigt, sodass ein derart modifiziertes
Drucksteuer-Ventil als Druckauslassventil dienen kann. Hierzu wird das
Ventil zum Einen am Druckbeaufschlagungsende mit einer verformbaren
Kappe verschlossen. Zum Anderen ist mindestens ein Auslasskanal zum
Ablassen von Druckluft vorgesehen. Im vorliegenden Beispiel sind zwei Seitenkanäle an der Mantelfläche des Ventils eingearbeitet. Das so gearbeitete Ventil kann nun mit Druckluft angesteuert werden (siehe Druckluftpfeile). Sodann wird hierdurch die Verschlusskappe verformt, womit wiederum der Rückschlagkolben angehoben wird. Durch das Anheben des Rückschlagkolbens, kann Luft/Gas vorbei am Kolben in umgekehrter Richtung zum Einbringen von Druckluft an den Auslassöffnungen A ausströmen. Mit einem so angesteuerten Ventil lässt sich Druckluft aus dem Kfz-Reifen ablassen.
In der unteren Darstellung von Fig. 14 ist eine alternative Modifikation gezeigt: Hier wird anstelle der Verschlusskappe (siehe mittlere Darstellung von Fig. 14) ein Verschlusskolben am Ende des Rückschlagelements vorgesehen. Der Verschlusskolben vermag das Ventil entgegen der Drucklufteinlassrichtung zu schließen. Wird das Ventil am Verschlusskolben mit Druckluft beaufschlagt, wird das Rückschlagelement angehoben, sodass Luft vorbei am Kolben in umgekehrter Richtung zum Einbringen von Druckluft an den Auslassöffnungen A ausströmen kann.
Bezugszeichenliste
10 Druckluft-Vorrichtung
12 KFZ-Rad
14 stationärer Teil
16 Bremsscheibe
17 Radachse
18 Schutznase gegen Bremsstaub
20 Felge
22 Kraftfahrzeugreifen
24 Innenraum des Kraftfahrzeugreifens
26 Halter der Bremsscheibe
27 Bremsscheibenlüftung
28 zweites Kanalelement
30 erstes Kanalelement
31 Adapter
32 Montageeinrichtung
33 Anschluss
34 Ausnehmung des Ringkanals
35 Ringkanal
36 weitere Ausnehmung des Ringkanals
36 a/b Sektoren des Ringkanals
38 Steuerventil
40 Druckmittelquelle
42 Steuereingang
44 Druckluftsteuerung
46 Fahrzeugsteuerung
48 Druckleitung
49 Drucksensor
50 Einlassventil, bzw. Rückschlagventil 52 Auslassringkanal
54, 56 Ausnehmung
58 Anschluss; Steuerventil
60 Auslassventil 62 Druckluftleitung
64 Ausgang, bzw. Bereich geringen Drucks
70 Positionserfassungseinrichtung; Markierung
71 ferromagnetisches Element
72 Steg 74 Steg
100 erstes Kreisring-Element
102 zweites Kreisringelement (mitdrehend)
103 Rückschlagventil
105 integrierter Ringkanal
107 Druckmittelventil
109 Verschlusskappe

Claims

Ansprüche:
1. Vorrichtung zur Einstellung des Gasdrucks in einem Kraftfahr- zeugreifen (22), umfassend:
- mindestens ein im Bereich einer Radachse (17) des Kraftfahrzeugs im Wesentlichen drehfest angeordnetes erstes Kanalelement (30), das einen Teil (34) eines konzentrisch zur Radachse (17) angeordneten Ringkanals (35) bildet, welches erste Kanalelement einen Anschluss (33) für eine mit einer Druckmittelquelle (40) verbundene Druckmittelleitung aufweist,
- mindestens ein zusammen mit dem Kraftfahrzeugrad (22) drehbares zweites Kanalelement (28), das einen anderen Teil (36) des Ringkanals (35) bildet und über ein Einlassventil (50) mit dem Innenraum (24) des Kraftfahrzeugreifens (22) verbunden ist, - wobei das erste Kanalelement (30) und das zweite Kanalelement (28) mit ihren den Ringkanal (35) bildenden Teilen (34, 36) einander zugewandt sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Kanalelement (30, 28) die Form von ringförmigen Scheiben aufweisen, die konzentrisch zur Radachse (17) angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Montageeinrichtung (32) für wenigstens ein Kanalelement (30) vorgesehen ist, die die Einstellung eines definierten Abstands zwischen einander zugewandten und den Ringkanal bildenden Teilen des ersten (30) und zweiten Kanalelements (28) zwischen 0,05 mm und 3 mm, insbesondere zwischen 0,2 und 1 mm erlaubt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschluss (33) ein Steuerventil ist, das durch Ansteuerung seitens einer Druckluft-Steuereinrichtung (44) in Öffnungsstellung betätigbar ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (d) zwischen den einander zugewandten abdichtenden Rändern des ersten und zweiten Kanalelements (30, 28) auf einer Ebene quer zur Radachse (17) liegt.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Kanalelement (28) ein elektromagnetisch betätigbares Auslass- Ventil (60) vorgesehen ist, das den Ringkanal (35) mit dem Innenraum des Fahrzeugreifens verbindet, und bei dessen Betätigung Gas aus dem Reifen abgelassen wird.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen zum Ringkanal (35) konzentrisch ausgebildeten Auslassringkanal (52), welcher zwischen dem ersten Kanalelement (30) und dem zweiten Kanalelement (28) gebildet ist, wobei der Auslassringkanal (52) in dem ersten Kanalelement (30) einen Anschluss (58), insbesondere ein Steuerventil, für eine mit der Druckmittelquelle (40) verbundene Druckmittelzufuhrleitung aufweist, und das zweite Kanalelement (28) mit der Betätigungsfläche eines Auslassventils (60) in Verbindung steht, welches im unbetätigten Zustand den Innenraum (24) des Kraftfahrzeugreifens (22) von einem Bereich (64) geringeren Drucks, insbesondere der Umgebung, trennt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkanal (35) und der Auslassringkanal (52) in dem ersten und zweiten Kanalelement (30, 28) ausgebildet sind, wobei der Ringkanal (35) und der Auslassringkanal (52) als voneinander getrennte radial nebeneinander angeordnete Ringkanäle unterschiedlichen Durchmessers ausgebildet sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der
Ringkanal (35) vom Auslassringkanal (52) durch einen axial verlaufenden Steg getrennt ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem den Ringkanal bildenden Teil (36) des zweiten Kanalelements (28) ein Betätigungselement für ein Auslassventil (60) in einem Winkelabstand zum Einlassventil (50) angeordnet ist, und dass der Anschluss (38) der Druckmittelleitung in dem ersten Kanalelement (30) ein steuerbares Ventil enthält.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (44) eine Betätigung des Ventils in Abhängigkeit von der relativen Position des ersten und zweiten Kanalelements (30, 28) zueinander vorsieht.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalelemente (30, 28) innerhalb eines Flansches für eine Bremsscheibe (16) angeordnet sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kanalelement (30) lediglich eine Wand des Ringkanals (35) bildet, und dass die einen Teil (36) des Ringkanals (35) bildende Aussparung in dem zweiten Kanalelement (28) durch zwei radial verlaufende Stege (72, 74) in zwei Sektoren (36a,b) unterteilt ist, wobei in dem einen Sektor (36a) das
Einlassventil (50) und in dem anderen Sektor (36b) die Betätigungsfläche des Auslassventils (60) angeordnet sind.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Positionserfassungseinrichtung (70) zur Erfassung der Drehposition des zweiten Kanalelements (28) bzw. der relativen Position zwischen dem ersten (30) und dem zweiten (30) Kanalelement vorgesehen ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionserfassungseinrichtung (70) ein an dem zweiten Kanalelement (28) angeordnetes ferromagnetisches Element (71) und eine an dem ersten Kanal- element (30) angeordnete Induktionsspule aufweist, die mit der Druckluftsteuerung (44) für die Regelung des Luftdrucks in den Kraftfahrzeugreifen (22) verbunden ist.
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Kanalelement (28) einen kabellos arbeitenden
Drucksensor (49) aufweist, der die aktuellen Druckmesssignale der Druckluftsteuerung (44) für die Regelung des Luftdrucks in den Kraftfahrzeugreifen (22) und/oder einer zentralen Fahrzeugsteuerung (46) übermittelt.
17. Vorrichtung nach Anspruch 10, 12 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassventil (50) und das Auslassventil (60) pneumatisch über den Druck der Druckmittelquelle (40) ansteuerbar sind, wobei der Ansteuerdruck für das Auslassventil unterhalb des Ansteuerdrucks für das Einlassventil gewählt ist, sodass beim Befüllen des Ringkanals mit Druckluft eines vorbestimmten Druckes entweder das Auslassventil alleine oder das Auslassventil zusammen mit dem Einlassventil betätigt werden.
18. Vorrichtung zur Einstellung des Gasdrucks in einem Kraftfahrzeugreifen (22), umfassend ein im Bereich einer Radachse (17) des Kraftfahrzeugs angeordnetes erstes Kreisring-Element (100) mit Stirnseite, der eine Stirnfläche eines zusammen mit dem Kraftfahrzeugrad (22) drehbaren zweiten Kreisring- Elements (102) zugewandt ist, wobei in dem ersten Kreisring-Element ein Anschluss (33) für eine mit einer Druckmittelquelle (40) verbundene Druckmittelleitung (48) vorgesehen ist, deren Gasauslass koaxial stirnseitig des ersten Kreisring-Elements öffnet, und wobei das zweite Kreisring-Element einen integralen koaxial zu diesem angeordneten Ringkanal (105) aufweist, der über koaxiale Öffnungen zur Stirnseite des zweiten Elements punktuell geöffnet ist, wobei in einer dieser Öffnungen ein Einlassventil (50) angeordnet ist, das mit dem Innenraum (24) des Kraftfahrzeugreifens (22) verbunden ist, und wobei in den verbleibenden Öffnungen Rückschlagventile (103) vorgesehen sind, die von der Stirnseite des zweiten Kreisring-Elements (102) in den integralen Ringkanal (105) öffnen.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kreisring-Element (100) durch das erste Kanalelement (30) gebildet ist, und dass der Teil (34) des durch das erste Kanalelement (100) gebildeten Ringkanals (35) so ausgeformt ist, dass dieser Ringkanal immer mit mindestens einem Rückschlagventil (103) des integralen Ringkanals (105) in Wirkverbindung steht.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Kreisring-Element (102) durch das zweite Kanalelement (28) gebildet ist.
21. Kraftfahrzeug mit einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche.
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