WO2020169233A1 - Radnabe für ein fahrzeug - Google Patents

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WO2020169233A1
WO2020169233A1 PCT/EP2019/085238 EP2019085238W WO2020169233A1 WO 2020169233 A1 WO2020169233 A1 WO 2020169233A1 EP 2019085238 W EP2019085238 W EP 2019085238W WO 2020169233 A1 WO2020169233 A1 WO 2020169233A1
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WO
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wheel hub
rotatable
pressure
rotatable part
tire pressure
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PCT/EP2019/085238
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English (en)
French (fr)
Inventor
Dimitri Zimanovic
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C23/00—Devices for measuring, signalling, controlling, or distributing tyre pressure or temperature, specially adapted for mounting on vehicles; Arrangement of tyre inflating devices on vehicles, e.g. of pumps or of tanks; Tyre cooling arrangements
    • B60C23/02—Signalling devices actuated by tyre pressure
    • B60C23/04—Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre
    • B60C23/0408—Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre transmitting the signals by non-mechanical means from the wheel or tyre to a vehicle body mounted receiver
    • B60C23/0422—Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre transmitting the signals by non-mechanical means from the wheel or tyre to a vehicle body mounted receiver characterised by the type of signal transmission means
    • B60C23/0467—Electric contact means, e.g. slip-rings, rollers, brushes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C23/00—Devices for measuring, signalling, controlling, or distributing tyre pressure or temperature, specially adapted for mounting on vehicles; Arrangement of tyre inflating devices on vehicles, e.g. of pumps or of tanks; Tyre cooling arrangements
    • B60C23/001—Devices for manually or automatically controlling or distributing tyre pressure whilst the vehicle is moving
    • B60C23/004—Devices for manually or automatically controlling or distributing tyre pressure whilst the vehicle is moving the control being done on the wheel, e.g. using a wheel-mounted reservoir
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C41/00—Other accessories, e.g. devices integrated in the bearing not relating to the bearing function as such
    • F16C41/002—Conductive elements, e.g. to prevent static electricity
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B27/00—Hubs
    • B60B27/0047—Hubs characterised by functional integration of other elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/54—Systems consisting of a plurality of bearings with rolling friction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/66—Special parts or details in view of lubrication
    • F16C33/6603—Special parts or details in view of lubrication with grease as lubricant
    • F16C33/6633—Grease properties or compositions, e.g. rheological properties
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C35/00—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers
    • F16C35/04—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers in the case of ball or roller bearings
    • F16C35/06—Mounting or dismounting of ball or roller bearings; Fixing them onto shaft or in housing
    • F16C35/07—Fixing them on the shaft or housing with interposition of an element
    • F16C35/077—Fixing them on the shaft or housing with interposition of an element between housing and outer race ring

Definitions

  • the invention relates to a wheel hub for a tire pressure adjusting device for a vehicle.
  • a vehicle may have a tire pressure control system to provide a
  • compressed air can be generated via a compressor in the vehicle, which is fed to the vehicle's tires via pressure lines.
  • Pressure lines have a rotary leadthrough for each wheel in order to transfer the compressed air from a non-rotatable part of the compressed air line to a rotatable part of the compressed air line coupled to the wheel.
  • the compressed air lines create a permanent connection between the tires and the vehicle.
  • the pressure in the compressed air line between a control valve on the vehicle and the tire is the same as in the tire.
  • the tire pressure can be recorded from the vehicle and adjusted via the control valve by supplying compressed air or releasing air from the tire.
  • Embodiments of the present invention can advantageously make it possible to dispense with the compressed air line in the vehicle and the rotary feedthrough for the compressed air. This eliminates a possible leak per wheel. In addition, installation space can be saved in the vehicle that is conventionally occupied by the compressor. Furthermore, the tire pressure can be changed very quickly due to the very short lines.
  • a wheel hub for a vehicle having a transmission device for transmitting at least one electrical signal between a rotatable part of the wheel hub and a non-rotatable part of the wheel hub.
  • a wheel hub can have a bearing device which is arranged between the rotatable part and the non-rotatable part.
  • the bearing device can have at least two roller bearings and / or one sliding bearing.
  • a roller bearing can be a ball bearing, for example.
  • the wheel hub provides interfaces to a non-rotatable axle of the wheel and to a rim of the wheel that rotates with the wheel.
  • a braking device can be part of the hub. The braking device can, for example, be rotatable with the wheel
  • a transmission device provides a direct electrically conductive contact for transmitting the electrical signal.
  • the electrical signal can be, for example, an electrical current flow for driving an electrical component on the wheel.
  • the electrical component can be, for example, a tire pressure adjusting device.
  • the electrical signal can be a control signal for controlling the electrical component.
  • the electrical signal can also be a sensor signal from at least one sensor on the wheel.
  • the transmission device can comprise at least one roller bearing of the wheel hub.
  • a rotatable side of the roller bearing can be electrically isolated from the rotatable part of the wheel hub.
  • a non-rotatable side of the roller bearing can be electrically isolated from the non-rotatable part of the wheel hub.
  • Both sides of the rolling bearing can each have a connection for an electrical potential.
  • the roller bearing can have an inner ring and an outer ring. Depending on the application, the inner ring or the outer ring can be mechanically coupled to the rotatable part of the wheel hub.
  • the transmission device can comprise at least two roller bearings of the wheel hub.
  • the rotatable side of the first roller bearing can be electrically isolated from the rotatable part of the wheel hub and have a connection for a first electrical potential.
  • the non-rotatable side of the second roller bearing can be electrically isolated from the non-rotatable part of the wheel hub and can have a connection for a second electrical potential.
  • An electrically insulating material can be arranged between the roller bearing and the rotatable part and / or the non-rotatable part.
  • a ring-shaped plastic part or ceramic part can be used for insulation.
  • a connection can be a plug or a socket.
  • the connection can also be a thread.
  • a line can also be materially connected to the corresponding part of the roller bearing.
  • the roller bearing can have an electrically conductive lubricant.
  • the lubricant can have added electrically conductive particles, for example.
  • a carrier substance of the lubricant can also be electrically conductive.
  • the transmission device can have a slip ring device composed of at least one slip ring and at least one grinder.
  • a rotatable side of the slip ring device can be electrically isolated from the rotatable part of the wheel hub.
  • a non-rotatable side of the slip ring device can be electrically isolated from the non-rotatable part of the wheel hub. Both sides of the slip ring device can each have a connection for an electrical potential.
  • the transmission device can have a slip ring device each comprising at least two slip rings and at least two sliders.
  • the rotatable side of the first slip ring device can be electrically isolated from the rotatable part of the wheel hub and have a connection for a first electrical potential.
  • Slip ring device can be electrically isolated from the non-rotatable part of the wheel hub and have a connection for a second electrical potential.
  • An electrically insulating material can be arranged between the slip ring device and the rotatable part and / or the non-rotatable part.
  • a ring-shaped plastic part or ceramic part can be used for insulation.
  • a connector can be a plug
  • connection can also be a thread.
  • a line can also be materially connected to the corresponding part of the slip ring device.
  • the grinder can be designed as a carbon brush.
  • a carbon brush can easily be replaced.
  • a carbon brush can be used to establish a good, electrically conductive contact between the slider and the slip ring.
  • the transmission device can have at least one pair of coils for inductively transmitting the electrical signal.
  • the coil pair can be coupled to the rotatable part of the wheel hub and have a connection for the first electrical potential.
  • a second coil of the coil pair can be coupled to the non-rotatable part of the wheel hub and have a connection for the second electrical potential.
  • An inductive transmission can take place without contact.
  • the coils can be arranged coaxially to the axis of rotation of the wheel.
  • the coils can be arranged axially offset from one another.
  • the coils can be the same size.
  • the coils can also be arranged in a common radial plane. Then the coils can have different diameters. Both electrical power and information can be transmitted via inductively interacting coils.
  • the transmission device can have at least one contact spring for producing an electrically conductive contact to a rim that can be connected to the rotatable part of the wheel hub.
  • a contact spring can be elastically deformable.
  • the contact spring can produce a secure, electrically conductive contact with a corresponding contact surface of the rim.
  • the contact spring can be, for example, a conical helical spring that can be compressed to the thickness of its wire.
  • the contact spring can be electrically isolated from the rotatable part of the wheel hub.
  • the contact spring can be arranged in an insulator.
  • the matching contact area of the rim can be smaller than the insulator.
  • the wheel hub can have at least one electrical line integrated into the rotatable part.
  • the electrical line can be electrically insulated from the rotatable part; the electrical line can be an insulated wire which leads from the transmission device to the contact spring.
  • the electrical conductor and its insulation can be arranged in a bore through the rotatable part.
  • FIG. 1 shows a sectional illustration of a wheel of a vehicle with a tire pressure adjusting device according to an exemplary embodiment
  • FIG. 2 shows a sectional illustration of a wheel of a vehicle with a tire pressure adjusting device with a memory device according to an exemplary embodiment
  • Fig. 3 shows an illustration of a transmission device for a
  • FIG. 4 shows a sectional illustration of a wheel of a vehicle with a tire pressure adjusting device according to an exemplary embodiment.
  • the figures are only schematic and not true to scale.
  • the same reference symbols denote the same or equivalent
  • a tire pressure regulation system is used to monitor and control the
  • tire pressure If the tire pressure is too low, the tire heats up and can wear out prematurely because the rubber becomes brittle and brittle. Just 0.4 bar less tire pressure reduces the service life by around 30%, at 0.6 bar it is even 45%. If the pressure is too low, the inside of the tire cannot be visibly damaged from the outside, which can lead to accidents (e.g. caused by a flat tire).
  • the tire pressure also influences the braking distance. For example, the braking distance at a speed of 100 km / h and the correct tire pressure is 52 meters. If the pressure is too low, it can be up to 57 meters. This increases the risk of accidents. Correctly set tire pressure also increases driving comfort.
  • the tire pressure can improve when driving through the terrain
  • Off-road mobility can be adjusted.
  • the tire pressure should be adjusted. Temperature fluctuations also change the tire pressure dramatically, with pressure changes of around 0.1 bar per 10 ° C.
  • the compressor and wheel are guided by a rotating seal and
  • FIG. 1 shows a sectional illustration of a wheel 100 of a vehicle with a tire pressure adjusting device 102 according to an exemplary embodiment.
  • the tire pressure adjusting device 102 is a component of one
  • Tire pressure control system 104 of the vehicle which is designed to set the tire pressure on at least two wheels 100 of the vehicle.
  • the tire pressure regulating system 104 has its own tire pressure adjusting device 102 for each wheel 100 of the vehicle.
  • the tire pressure adjustment device 102 on the individual wheel 100 has a pump 106 connected to the wheel 100 in a rotationally fixed manner.
  • the pump 106 is designed to draw in and compress ambient air through an intake line and a filter 108 in order to increase a tire pressure of a tire 110 of the wheel 100.
  • the intake line is here led to a valve hole in a rim 112 of the wheel 100.
  • the filter 108 is at one open end of the
  • the pump 106 is arranged in the area of a rim well of the rim 112.
  • the imbalance caused by the mass of the pump 106 arranged at a distance from an axis of rotation 114 of the wheel 100 is balanced by a counterweight 116 arranged diametrically opposite.
  • the counterweight is also arranged here in the area of the rim well.
  • the tire pressure adjusting device 102 has a pressure sensor 118 in the housing of the pump 106.
  • the pressure sensor 118 provides a current actual value 120 of the tire pressure for a control unit 122 of the tire pressure regulating system 104.
  • the control unit 122 is arranged here centrally in the vehicle. Subcomponents of the control unit 122 can also be attached to the tire pressure adjusting device 102. Using the actual value 120 and a target value for the tire pressure, the
  • Control unit 122 provides control signals 124 for the tire pressure adjusting device 102.
  • the pump 106 is activated by the control signals 124.
  • the tire pressure adjusting device 102 has a drain valve 126 integrated into the housing.
  • Vent valve 126 air can be vented from the tire 110 to the environment to reduce the tire pressure.
  • the air can be discharged via the suction line of the pump 106.
  • the filter 108 can act as a muffler when releasing air.
  • the drain valve 126 is also via the
  • Control signals 124 of control unit 122 activated.
  • the tire pressure adjusting device 102 is operated electrically here.
  • the tire pressure adjusting device 102 In order to transfer electrical energy for operating the pump 106, the discharge valve 126 and the pressure sensor 118 from a stationary part 128 of a wheel hub 130 of the wheel 100 to a rotatable part 132 of the wheel hub 130, the tire pressure adjusting device 102 has a transfer device 134.
  • the tire pressure adjustment device 102 is connected to the transmission device 134 via at least one electrical line 136 connected to the wheel 100 in a rotationally fixed manner.
  • the line 136 bridges a brake disk of the wheel 100 arranged between the wheel hub 130 and the rim 112.
  • the tire pressure adjusting device 102 may be a
  • the energy harvesting device can, for example, convert mechanical energy into electrical energy while the vehicle is in motion, optionally store it and make it available when required.
  • the rim 112, the brake disk and the wheel hub 130 are connected to the axle of the wheel, which is at ground 140, via a first electrically conductive wheel bearing 138 of the transmission device 134 100 or the negative pole.
  • the positive pole is transmitted to the transmission device 134 via a second electrically conductive wheel bearing 138.
  • the second electrically conductive wheel bearing 138 is electrically isolated by insulators 142 both from the stationary part 132 of the wheel hub 130 and from the rotatable part 128 of the wheel hub 130.
  • the wheel bearings 138 can be lubricated with an electrically conductive lubricant, for example, in order to improve the electrical conductivity.
  • the wheel bearings 138 can likewise have contacting or rubbing seals, via which the electrically conductive contact is established.
  • the rotatable outer ring of the second wheel bearing 138 is connected to the line 136, which is electrically isolated from the wheel hub 130 and the rim 112
  • Tire pressure adjusting device 102 connected.
  • the fixed inner ring of the second wheel bearing 138 is connected to the control unit 122 of the tire pressure regulating system 104 of the vehicle or to an energy source via an electrical line 136.
  • control signals 124 for the pump 106 and the discharge valve 126 and the actual value 120 of the pressure sensor 118 are also transmitted via the transmission device 134.
  • the transmission via electrical lines is not susceptible to interference and is therefore reliably available.
  • control signals 124 and the actual value 120 can also be transmitted wirelessly.
  • the tire pressure of the wheel can be adjusted quickly.
  • a target value for the tire pressure is specified and adapted to the current driving situation of the vehicle.
  • the tire pressure adjusting device 102 is activated using the control signals 124 and the tire pressure is adjusted to the setpoint using the pump 106 and / or the discharge valve 126 until the actual value 120 is within a pressure tolerance around the setpoint.
  • Braking operation is estimated to be greater than a threshold value
  • the setpoint value is set to a brake pressure value and the tire pressure is quickly adjusted to the brake pressure value, in particular using the relief valve 126.
  • the tire pressure is set to the brake pressure value, the wheel 100 has a great grip and braking can be performed with little Braking distance are executed. The probability for that decreases
  • the setpoint value is set to a rolling pressure value again and the tire pressure in particular falls below it
  • the setpoint value can be set to a comfort pressure value in order, for example, to achieve an increased damping effect on uneven ground by reducing the tire pressure and to increase driving comfort. If the ground is recognized as level, the setpoint can be set back to the rolling pressure value and the tire pressure can be adjusted accordingly.
  • the pump 106 can also compensate for a loss of air in the tire 110 up to a certain loss rate. The availability of the vehicle can thus be increased. The vehicle can then drive to a workshop without restriction.
  • the tire pressure can be reduced so that a contact area of the tire 110 with the ground is increased. As a result, a sinking depth of the wheels 100 can be reduced.
  • FIG. 1 shows part of a fully automatic
  • variable tire pressure can increase driving comfort.
  • An increase in tire pressure on the motorway can increase the range.
  • the self-regulating tire pressure system can make the car less maintenance-independent and ensure increased safety.
  • Tire pressure in the individual wheels 100 can be adjusted so that maximum driving comfort is achieved with minimum consumption. Electrically powered vehicles have a greater range.
  • the presented tire pressure control system 104 eliminates the pressure loss because the rotating seal is missing in the construction. The proposed
  • Tire pressure regulating system 104 allows the pressure in tires 110 to be regulated very quickly.
  • the electrical current required to drive the pump is passed through the ball bearings in FIG.
  • the current is transmitted through electrically conductive ball bearing grease.
  • One of the ball bearings is electrically isolated from the axle by means of at least one electrical insulator inserted between the axle and the inner and / or outer ring of the ball bearing.
  • the supply voltage (+) is passed through this path.
  • the second ball bearing conducts the electrical ground (-) for the supply of the air pump via the wheel hub 130, the brake disc and then the rim 112.
  • the air pump includes a pressure sensor 118 and valves and is able to build up the pressure in the tire 110 and, if necessary, release it.
  • the outlet to the outside contains a filter 108 that protects the air pump from contamination.
  • the air pump can, for example, also be inserted into the
  • Speed sensor cable 144 built-in lines are supplied by the ESP control unit.
  • the pressure sensor signal can also be sent to the ESP control unit via these lines.
  • a counterweight 116 is placed on the opposite side of the rim 112 as a balancing weight for the air pump.
  • FIG. 2 shows a sectional illustration of a wheel 100 of a vehicle with a tire pressure adjusting device 102 with a pressure accumulator 200 according to an exemplary embodiment.
  • the wheel 100 essentially corresponds to the wheel in FIG. 1.
  • the tire pressure adjusting device 102 has the pressure accumulator 200 for storing a pressure potential.
  • the memory 200 has a valve 202 for quickly adjusting the tire pressure.
  • the pressure accumulator 200 is arranged in the area of the rim well.
  • the pressure accumulator 200 has at least one container.
  • the container is designed in a ring around the rim well. The container thus does not cause any imbalance on the wheel 100.
  • the accumulator 200 can also contain an emergency supply of compressed gas that can be used in the event of a flat tire to re-inflate the tire after tire sealant has been added.
  • the tire sealant can alternatively also be integrated into the emergency supply.
  • the tire pressure adjusting device 102 has an overpressure container 204 with an outlet valve 206 for increasing the
  • the overpressure container 204 is designed to contain a
  • the tire pressure adjusting device 102 has a vacuum tank 208 with an inlet valve 210 for reducing the
  • the vacuum container 208 is designed to be a
  • Vacuum tank 208 are drained.
  • the tire pressure adjusting device 102 has a pump 106, as in FIG. 1. Using the pump 106 this can be used to adjust the tire pressure adjusting device 102.
  • Pressure potential in the pressure accumulator 200 are slowly generated.
  • the pump 106 is between
  • Overpressure container 204 and the vacuum container 208 arranged and connected to both. In this way, the pump 106 can suck air out of the vacuum container 208 and pump it into the overpressure container 204. This creates the pressure potential between the overpressure container 204 and the
  • Vacuum tank 208 The tire pressure lies between the overpressure in the overpressure tank 204 and the negative pressure in the vacuum tank 208.
  • the pressure sensor 118 and the drain valve 126 can also be arranged in the housing of the pump 106.
  • the pressure currently required in the tire 110 is regulated via additional pressure containers.
  • the air pump permanently builds up a maximum possible negative pressure in the low-pressure tank.
  • valve in the low-pressure container opens together with the inlet valve and the Pressure in tire 110 is reduced very quickly.
  • valve in the high-pressure container opens and the pressure in the tire 110 is increased.
  • pressure vessels A different number of pressure vessels can be used depending on the application.
  • the valves between the pressure vessels and the pressure vessels can be used depending on the application.
  • Tire interiors can be placed directly on the pressure vessels. They are then actuated electrically or mechanically by a control unit present on the pump 106. If the valves are arranged in the pump 106, then they are also activated via the control unit.
  • Fig. 3 shows an illustration of a transmission device 134 for a
  • Tire pressure adjusting device 102 according to an embodiment.
  • the transmission device 134 shown here can be used as an alternative or in addition to the transmission device shown in FIG. 1.
  • This transmission device 134 is also designed to transmit electrical signals or electrical energy between the stationary part 128 of the wheel hub 130 and the rotatable part 132 of the wheel hub 130.
  • the transmission device 134 has a slip ring device 300.
  • the slip ring device 300 consists of at least one slip ring 302 and at least one grinder 304 sliding on the slip ring. When the wheel rotates, slip ring 302 and grinder 304 perform a relative rotational movement to one another about the axis of rotation 114 of the wheel.
  • the slip ring 302 or the grinder 304 can be connected to the rotatable part 132 or the stationary part 128.
  • the slip ring device 300 has at least two slip rings 302 and at least two grinders 304.
  • the slip rings are arranged coaxially to one another.
  • slip ring 302 and grinder 304 are each electrically isolated from wheel hub 130. So is the energy and / or
  • At least one electrically insulated line 136 is integrated into the rotatable part 132.
  • the line 136 penetrates the Wheel hub 130 and the brake disk and ends at a contact surface for the rim in a contact spring 306.
  • the contact spring 306 is elastically deformable and provides good electrical contact with a contact surface of the rim.
  • a further electrical line then runs from the contact surface in or on the rim to the tire air pressure regulating device, as is shown in FIGS. 1 and 2, for example.
  • the sliders 304 are replaceable
  • FIG. 3 shows an energy transfer principle in a fully automatic tire pressure control system.
  • the electrical energy is transmitted via carbon brushes and contact rings and / or contact springs 306 through the wheel hub 130 and brake disc to the rim.
  • Measured pressure values in the tire which are measured by means of a built-in pressure sensor in the tire pressure adjustment device.
  • the two carbon brushes have mechanical contact with two contact rings.
  • Contact rings are electrically isolated from the hub and / or brake disc by a dielectric layer.
  • Two electrical lines 136 run from these contact rings through the brake disc in the direction of the rim. These lines 136 also have electrical insulation.
  • the rim has two contact surfaces with which the two contact springs 306 are contacted. This gives the built into the rim
  • Tire pressure adjustment device the required electrical connection to the ECU.
  • FIG. 4 shows a sectional illustration of a wheel 100 of a vehicle with a tire pressure adjusting device 102 according to an exemplary embodiment.
  • the wheel 100 essentially corresponds to the wheel in FIG. 1.
  • the pump 106 is arranged here in the area of the axis of rotation 114. At this position the pump 106 does not create an imbalance and a counterweight is not required.
  • the filter 108 can for example be arranged coaxially to the axis of rotation.
  • the pump 106 is connected to the wheel hub 130.
  • the pump 106 is mechanically driven when the wheel 100 is rotated.
  • a drive of the pump 106 is connected to the stationary part 128 of the wheel hub 130, while the pump 106 itself is coupled to the rotatable part 132.
  • the pump 106 can thus, for example, build up a pressure potential in a pressure vessel as in FIG. 2.
  • the tire pressure can then be adjusted via the valve of the pressure vessel.
  • the wheel 100 can also have a pressure relief valve through which air is blown off if the tire pressure is too high.
  • the air pump with control unit is im
  • the air pump together with the control unit is mounted in the center of the hub area.
  • the air pump is positioned as symmetrically as possible so that no imbalance develops while the wheel is turning.
  • the electrical supply and the data traffic take place via at least two contact springs embedded in the brake disc, as in FIG. 3.
  • the air pump has an inlet / outlet valve with a filter 108 against environmental contaminants.
  • the pressure regulation takes place via at least one compressed air line between the air pump and an inlet opening of the rim 112. This compressed air line can be provided as one in the rim

Landscapes

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)
  • Tires In General (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Radnabe (130) für ein Fahrzeug mit einer Übertragungseinrichtung (134) zum Übertragen zumindest eines elektrischen Signals zwischen einem drehbaren Teil (132) der Radnabe (130) und einem nichtdrehbaren Teil (128) der Radnabe (130).

Description

Beschreibung
Radnabe für ein Fahrzeug
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Radnabe für eine Reifendruckeinstellvorrichtung für ein Fahrzeug.
Stand der Technik
Ein Fahrzeug kann eine Reifendruckregelanlage aufweisen, um einen
Reifendruck auf einen gewünschten Wert einzustellen. Dabei kann
beispielsweise über einen Kompressor im Fahrzeug Druckluft erzeugt werden, die über Druckleitungen zu Reifen des Fahrzeugs geleitet wird. Die
Druckleitungen weisen pro Rad eine Drehdurchführung auf, um die Druckluft von einem nicht drehbaren Teil der Druckluftleitung auf einen drehbaren, mit dem Rad gekoppelten Teil der Druckluftleitung zu übertragen.
Die Druckluftleitungen stellen eine dauerhafte Verbindung zwischen den Reifen und dem Fahrzeug her. Zwischen einem Regelventil am Fahrzeug und dem Reifen herrscht in der Druckluftleitung der gleiche Druck, wie im Reifen. So kann der Reifendruck vom Fahrzeug aus erfasst werden und über das Regelventil durch Zuführen von Druckluft oder Ablassen von Luft aus dem Reifen eingestellt werden.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund wird mit dem hier vorgestellten Ansatz eine Radnabe für ein Fahrzeug vorgestellt. Vorteile der Erfindung
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können in vorteilhafter Weise ermöglichen, auf die Druckluftleitung im Fahrzeug und die Drehdurchführung für die Druckluft zu verzichten. Dadurch entfällt pro Rad eine möglicherweise undichte Stelle. Zusätzlich kann Bauraum im Fahrzeug eingespart werden, der herkömmlicherweise durch den Kompressor belegt wird. Weiterhin kann der Reifendruck aufgrund sehr kurzer Leitungen sehr schnell geändert werden.
Es wird eine Radnabe für ein Fahrzeug vorgeschlagen, wobei die Radnabe eine Übertragungseinrichtung zum Übertragen zumindest eines elektrischen Signals zwischen einem drehbaren Teil der Radnabe und einem nichtdrehbaren Teil der Radnabe aufweist.
Ideen zu Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können unter anderem als auf den nachfolgend beschriebenen Gedanken und Erkenntnissen beruhend angesehen werden.
Eine Radnabe kann eine Lagereinrichtung aufweisen, die zwischen dem drehbaren Teil und dem nichtdrehbaren Teil angeordnet ist. Die Lagereinrichtung kann zumindest zwei Wälzlager und/oder ein Gleitlager aufweisen. Ein Wälzlager kann beispielsweise ein Kugellager sein. Die Radnabe stellt Schnittstellen zu einer nichtdrehbaren Achse des Rads und zu einer mit dem Rad drehbaren Felge des Rads bereit. Eine Bremseinrichtung kann Bestandteil der Nabe sein. Die Bremseinrichtung kann beispielsweise eine mit dem Rad drehbare
Bremsscheibe einer Scheibenbremse oder eine Trommel einer Trommelbremse sein.
Eine Übertragungseinrichtung stellt einen direkten elektrisch leitenden Kontakt zum Übertragen des elektrischen Signals bereit. Das elektrische Signal kann beispielsweise ein elektrischer Stromfluss zum Antreiben einer elektrischen Komponente am Rad sein. Die elektrische Komponente kann beispielsweise eine Reifendruckeinstellvorrichtung sein. Das elektrische Signal kann alternativ oder ergänzend ein Steuersignal zum Ansteuern der elektrischen Komponente sein. Ebenso kann das elektrische Signal ein Sensorsignal zumindest eines Sensors am Rad sein.
Die Übertragungseinrichtung kann zumindest ein Wälzlager der Radnabe umfassen. Eine drehbare Seite des Wälzlagers kann von dem drehbaren Teil der Radnabe elektrisch isoliert sein. Eine nichtdrehbare Seite des Wälzlagers kann von dem nichtdrehbaren Teil der Radnabe elektrisch isoliert sein. Beide Seiten des Wälzlagers können je einen Anschluss für ein elektrisches Potenzial aufweisen. Das Wälzlager kann einen Innenring und einen Außenring aufweisen. Je nach Anwendungsfall kann der Innenring oder der Außenring mechanisch mit dem drehbaren Teil der Radnabe gekoppelt sein.
Alternativ kann die Übertragungseinrichtung zumindest zwei Wälzlager der Radnabe umfassen. Dabei kann die drehbare Seite des ersten Wälzlagers von dem drehbaren Teil der Radnabe elektrisch isoliert sein und einen Anschluss für ein erstes elektrisches Potenzial aufweisen. Die nichtdrehbare Seite des zweiten Wälzlagers kann von dem nichtdrehbaren Teil der Radnabe elektrisch isoliert sein und einen Anschluss für ein zweites elektrisches Potenzial aufweisen.
Zwischen dem Wälzlager und dem drehbaren Teil und/oder dem nichtdrehbaren Teil kann ein elektrisch isolierendes Material angeordnet sein. Beispielsweise kann ein ringförmiges Kunststoffteil beziehungsweise Keramikteil zur Isolation verwendet werden. Ein Anschluss kann ein Stecker beziehungsweise eine Buchse sein. Der Anschluss kann ebenso ein Gewinde sein. Ebenso kann eine Leitung stoffschlüssig mit dem entsprechenden Teil des Wälzlagers verbunden sein.
Das Wälzlager kann einen elektrisch leitenden Schmierstoff aufweisen. Der Schmierstoff kann beispielsweise elektrisch leitende Partikel beigemengt haben. Ebenso kann eine Trägersubstanz des Schmierstoffs elektrisch leitend sein.
Die Übertragungseinrichtung kann eine Schleifringeinrichtung aus zumindest einem Schleifring und zumindest einem Schleifer aufweisen. Eine drehbare Seite der Schleifringeinrichtung kann von dem drehbaren Teil der Radnabe elektrisch isoliert sein. Eine nichtdrehbare Seite der Schleifringeinrichtung kann von dem nichtdrehbaren Teil der Radnabe elektrisch isoliert sein. Beide Seiten der Schleifringeinrichtung können je einen Anschluss für ein elektrisches Potenzial aufweisen. Alternativ kann die Übertragungseinrichtung eine Schleifringeinrichtung aus je zumindest zwei Schleifringen und zumindest zwei Schleifern aufweisen. Die drehbare Seite der ersten Schleifringeinrichtung kann von dem drehbaren Teil der Radnabe elektrisch isoliert sein und einen Anschluss für ein erstes elektrisches Potenzial aufweisen. Die nichtdrehbare Seite der zweiten
Schleifringeinrichtung kann von dem nichtdrehbaren Teil der Radnabe elektrisch isoliert sein und einen Anschluss für ein zweites elektrisches Potenzial aufweisen.
Zwischen der Schleifringeinrichtung und dem drehbaren Teil und/oder dem nichtdrehbaren Teil kann ein elektrisch isolierendes Material angeordnet sein. Beispielsweise kann ein ringförmiges Kunststoffteil beziehungsweise Keramikteil zur Isolation verwendet werden. Ein Anschluss kann ein Stecker
beziehungsweise eine Buchse sein. Der Anschluss kann ebenso ein Gewinde sein. Ebenso kann eine Leitung stoffschlüssig mit dem entsprechenden Teil der Schleifringeinrichtung verbunden sein.
Der Schleifer kann als Kohlebürste ausgebildet sein. Eine Kohlebürste kann leicht austauschbar sein. Durch eine Kohlebürste kann ein guter elektrisch leitender Kontakt zwischen dem Schleifer und dem Schleifring hergestellt werden.
Die Übertragungseinrichtung kann zumindest ein Spulenpaar zum induktiven Übertragen des elektrischen Signals aufweisen. Eine erste Spule des
Spulenpaars kann mit dem drehbaren Teil der Radnabe gekoppelt sein und einen Anschluss für das erste elektrische Potenzial aufweisen. Eine zweite Spule des Spulenpaars kann mit dem nichtdrehbaren Teil der Radnabe gekoppelt sein und einen Anschluss für das zweite elektrische Potenzial aufweisen. Eine induktive Übertragung kann berührungslos erfolgen. Beispielsweise können die Spulen koaxial zur Rotationsachse des Rads angeordnet sein. Die Spulen können axial versetzt zueinander angeordnet sein. Die Spulen können gleich groß sein. Ebenso können die Spulen in einer gemeinsamen radialen Ebene angeordnet sein. Dann können die Spulen unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Über induktiv zusammenwirkende Spulen können sowohl elektrische Leistung, als auch Informationen übertragen werden. Die Übertragungseinrichtung kann zumindest eine Kontaktfeder zum Herstellen eines elektrisch leitenden Kontakts zu einer mit dem drehbaren Teil der Radnabe verbindbaren Felge aufweisen. Eine Kontaktfeder kann elastisch verformbar sein. Die Kontaktfeder kann einen sicheren elektrisch leitenden Kontakt zu einer entsprechenden Kontaktfläche der Felge hersteilen. Die Kontaktfeder kann beispielsweise eine konische Schraubenfeder sein, die bis auf die Dicke ihres Drahts zusammengedrückt werden kann.
Die Kontaktfeder kann von dem drehbaren Teil der Radnabe elektrisch isoliert sein. Die Kontaktfeder kann in einem Isolator angeordnet sein. Die passende Kontaktfläche der Felge kann kleiner als der Isolator sein.
Die Radnabe kann zumindest eine in den drehbaren Teil integrierte elektrische Leitung aufweisen. Die elektrische Leitung kann elektrisch von dem drehbaren Teil isoliert sein, die elektrische Leitung kann ein isolierter Draht sein, der von der Übertragungseinrichtung zu der Kontaktfeder führt. Der elektrische Leiter und seine Isolation können in einer Bohrung durch den drehbaren Teil angeordnet sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei weder die Zeichnungen noch die Beschreibung als die Erfindung einschränkend auszulegen sind.
Fig. 1 zeigt eine Schnittdarstellung eines Rads eines Fahrzeugs mit einer Reifendruckeinstellvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 zeigt eine Schnittdarstellung eines Rads eines Fahrzeugs mit einer Reifendruckeinstellvorrichtung mit einer Speichereinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 3 zeigt eine Darstellung einer Übertragungseinrichtung für eine
Reifendruckeinstellvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
Fig. 4 zeigt eine Schnittdarstellung eines Rads eines Fahrzeugs mit einer Reifendruckeinstellvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den Figuren gleiche oder gleichwirkende
Merkmale.
Eine Reifendruckregelanlage dient zur Kontrolle und Steuerung des
Reifeninnendrucks bei luftbereiften Kraftfahrzeugen. Besonders häufig sind derartige Systeme in Geländefahrzeugen verbaut. Durch die Druckregelung kann die Traktion des Fahrzeuges im schwergängigen Gelände verbessert werden. So können unter anderem einige moderne LKW den Reifendruck aus dem
Fahrzeuginneren steuern, um den Reifendruck des Fahrzeuges auch während der Fahrt dem Untergrund anzupassen und ihm somit eine bessere
Geländegängigkeit und Bodenhaftung zu geben. Bekannte Beispiele sind die Tatra-LKW T 813, T 815 und Nachfolger. Beim Mercedes-Benz Unimog z.B. nennt sich das System„tirecontrol“, beim US-amerikanischen Geländewagen Hummer Hl„Central Tire Inflation System“ (CTIS). Auch für herkömmliche Traktoren sind solche Systeme als Nachrüstsatz erhältlich.
Vom richtigen Druck hängt sowohl die Fahrtsicherheit & Effizienz, als auch die Lebensdauer von Reifen ab.
Bei ca. 40 % aller Verkehrsunfälle wird ein zu geringer Reifendruck festgestellt.
Ist der Reifendruck zu niedrig erhitzt sich der Reifen und kann vorzeitig verschleißen, weil das Gummi brüchig und spröde wird. Schon 0,4 Bar weniger Reifendruck verringern die Lebensdauer um rund 30%, bei 0,6 Bar sind es sogar schon 45%. Der Reifen kann bei zu niedrigem Druck von außen nicht sichtbar innen geschädigt werden, was zu Unfällen (zum Beispiel verursacht durch Reifenplatzen) führen kann.
Weiterhin steigt der Rollwiderstand bei zu geringem Reifendruck an und damit der Kraftstoffverbrauch. Bei nur 0,2 Bar Minderdruck macht das einen
Mehrverbrauch von 1% aus, bei 0,6 Bar bereits 4%.
Ferner beeinflusst der Reifendruck den Bremsweg. Beispielsweise beträgt der Bremsweg bei einer Geschwindigkeit von 100 km/h und richtigem Reifendruck 52 Meter. Bei zu geringem Druck können es bis zu 57 Meter werden. Das erhöht die Gefahr von Unfällen. Zusätzlich erhöht ein richtig eingestellter Reifendruck den Fahrkomfort.
Der Reifendruck kann bei Fahrten durchs Gelände für eine bessere
Geländegängigkeit angepasst werden. Wenn das Auto beladen ist, sollte der Reifendruck angepasst werden. Auch Temperaturschwankungen ändern den Reifendruck dramatisch, hierbei treten Druckänderungen von ca. O.lbar pro 10°c auf.
Bisherige Reifendruckregelanlagen sind sehr teuer, komplex und schwer.
Außerdem ist es bei höheren Geschwindigkeiten fast unmöglich die Dichtigkeit an der Radnabe zu halten, weil die Übertragung des Drucks zwischen
Kompressor und Rad durch eine drehende Dichtung geführt wird und
Druckverluste an dieser Stelle unvermeidbar sind.
Ausführungsformen der Erfindung
Fig. 1 zeigt eine Schnittdarstellung eines Rads 100 eines Fahrzeugs mit einer Reifendruckeinstellvorrichtung 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Reifendruckeinstellvorrichtung 102 ist eine Komponente einer
Reifendruckregelanlage 104 des Fahrzeugs, die dazu ausgebildet ist zumindest an zwei Rädern 100 des Fahrzeugs den Reifendruck einzustellen. Insbesondere weist die Reifendruckregelanlage 104 für jedes Rad 100 des Fahrzeugs eine eigene Reifendruckeinstellvorrichtung 102 auf.
Die Reifendruckeinstellvorrichtung 102 am einzelnen Rad 100 weist eine drehfest mit dem Rad 100 verbundene Pumpe 106 auf. Die Pumpe 106 ist dazu ausgebildet, Umgebungsluft durch eine Ansaugleitung und einen Filter 108 anzusaugen und zu komprimieren, um einen Reifendruck eines Reifens 110 des Rads 100 zu erhöhen. Die Ansaugleitung ist hier zu einem Ventilloch einer Felge 112 des Rads 100 geführt. Der Filter 108 ist an einem offenen Ende der
Ansaugleitung angeordnet.
Die Pumpe 106 ist in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel im Bereich eines Felgenbetts der Felge 112 angeordnet. Die durch die beabstandet zu einer Rotationsachse 114 des Rads 100 angeordnete Masse der Pumpe 106 verursachte Unwucht ist durch ein diametral gegenüberliegend angeordnetes Gegengewicht 116 ausgewuchtet. Das Gegengewicht ist hier ebenfalls im Bereich des Felgenbetts angeordnet. In einem Ausführungsbeispiel weist die Reifendruckeinstellvorrichtung 102 im Gehäuse der Pumpe 106 einen Drucksensor 118 auf. Der Drucksensor 118 stellt einen aktuellen Istwert 120 des Reifendrucks für ein Steuergerät 122 der Reifendruckregelanlage 104 bereit. Das Steuergerät 122 ist hier zentral im Fahrzeug angeordnet. Teilkomponenten des Steuergeräts 122 können auch an die Reifendruckeinstellvorrichtung 102 angegliedert sein. Unter Verwendung des Istwerts 120 und eines Sollwerts für den Reifendruck werden von dem
Steuergerät 122 Steuersignale 124 für die Reifendruckeinstellvorrichtung 102 bereitgestellt. Die Pumpe 106 wird durch die Steuersignale 124 angesteuert.
In einem Ausführungsbeispiel weist die Reifendruckeinstellvorrichtung 102 ein in das Gehäuse integriertes Ablassventil 126 auf. Unter Verwendung des
Ablassventils 126 kann Luft aus dem Reifen 110 in die Umgebung abgelassen werden, um den Reifendruck zu verringern. Die Luft kann über die Ansaugleitung der Pumpe 106 abgelassen werden. Der Filter 108 kann beim Ablassen von Luft als Schalldämpfer wirken. Das Ablassventil 126 wird ebenfalls über die
Steuersignale 124 des Steuergeräts 122 angesteuert.
Die Reifendruckeinstellvorrichtung 102 ist hier elektrisch betrieben. Um elektrische Energie zum Betreiben der Pumpe 106, des Ablassventils 126 und des Drucksensors 118 von einem feststehenden Teil 128 einer Radnabe 130 des Rads 100 zu einem drehbaren Teil 132 der Radnabe 130 zu übertragen, weist die Reifendruckeinstellvorrichtung 102 eine Übertragungseinrichtung 134 auf. Die Reifendruckeinstellvorrichtung 102 ist über zumindest eine drehfest mit dem Rad 100 verbundene elektrische Leitung 136 mit der Übertragungseinrichtung 134 verbunden. Hier überbrückt die Leitung 136 eine zwischen der Radnabe 130 und der Felge 112 angeordnete Bremsscheibe des Rads 100.
Alternativ kann die Reifendruckeinstellvorrichtung 102 eine
Energieernteeinrichtung aufweisen. Die Energieernteeinrichtung kann beispielsweise während der Fahrt des Fahrzeugs mechanische Energie in elektrische Energie umwandeln, diese optional speichern und bei Bedarf bereitstellen.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Felge 112, die Bremsscheibe und die Radnabe 130 über ein erstes elektrisch leitend gestaltetes Radlager 138 der Übertragungseinrichtung 134 mit der auf Masse 140 liegenden Achse des Rads 100 beziehungsweise dem Minuspol verbunden. Der Pluspol wird über ein zweites elektrisch leitend gestaltetes Radlager 138 der Übertragungseinrichtung 134 übertragen. Das zweite elektrisch leitend gestaltete Radlager 138 ist durch Isolatoren 142 sowohl von dem feststehenden Teil 132 der Radnabe 130 als auch von dem drehbaren Teil 128 der Radnabe 130 elektrisch isoliert. Die Radlager 138 können beispielsweise mit einem elektrisch leitenden Schmierstoff geschmiert sein, um die elektrische Leitfähigkeit zu verbessern. Ebenso können die Radlager 138 berührende beziehungsweise schleifende Dichtungen aufweisen, über die der elektrisch leitende Kontakt hergestellt ist. Der drehbare Außenring des zweiten Radlagers 138 ist über die elektrisch von der Radnabe 130 und der Felge 112 isoliert verlaufende Leitung 136 mit der
Reifendruckeinstellvorrichtung 102 verbunden. Der feststehende Innenring des zweiten Radlagers 138 ist über eine elektrische Leitung 136 mit dem Steuergerät 122 der Reifendruckregelanlage 104 des Fahrzeugs beziehungsweise mit einer Energiequelle verbunden.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel werden über die Übertragungseinrichtung 134 ferner die Steuersignale 124 für die Pumpe 106 und das Ablassventil 126 und der Istwert 120 des Drucksensors 118 übertragen. Die Übertragung über elektrische Leitungen ist wenig störanfällig und somit sicher verfügbar.
Alternativ oder ergänzend können die Steuersignale 124 und der Istwert 120 auch drahtlos übertragen werden.
Unter Verwendung der Reifendruckeinstellvorrichtung 102 kann der Reifendruck des Rads schnell eingestellt werden. Dazu wird ein Sollwert für den Reifendruck vorgegeben und an eine aktuelle Fahrsituation des Fahrzeugs angepasst. Die Reifendruckeinstellvorrichtung 102 wird unter Verwendung der Steuersignale 124 angesteuert und der Reifendruck unter Verwendung der Pumpe 106 und/oder des Ablassventils 126 dem Sollwert nachgeführt, bis der Istwert 120 innerhalb einer Drucktoleranz um den Sollwert liegt.
Wenn aufgrund der Fahrsituation eine Wahrscheinlichkeit für einen
Bremsvorgang größer als ein Schwellenwert geschätzt wird, wird der Sollwert auf einen Bremsdruckwert gesetzt und der Reifendruck wird insbesondere unter Verwendung des Ablassventils 126 schnell auf den Bremsdruckwert eingestellt. Wenn der Reifendruck auf den Bremsdruckwert eingestellt ist, weist das Rad 100 eine große Bodenhaftung auf und der Bremsvorgang kann mit einem geringen Bremsweg ausgeführt werden. Sinkt die Wahrscheinlichkeit für den
Bremsvorgang wieder unter den Schwellenwert, wird der Sollwert wieder auf einen Rolldruckwert gesetzt und der Reifendruck insbesondere unter
Verwendung der Pumpe 106 entsprechend eingestellt. Wenn der Reifendruck auf den Rolldruckwert eingestellt ist, weist das Fahrzeug einen geringen Verbrauch auf.
Ebenso kann der Sollwert auf einen Komfortdruckwert gesetzt werden, um beispielsweise auf unebenem Untergrund durch einen verringerten Reifendruck eine erhöhte Dämpfungswirkung zu erzielen und einen Fahrkomfort zu erhöhen. Wenn der Untergrund als eben erkannt wird, kann der Sollwert wieder auf den Rolldruckwert gesetzt werden und der Reifendruck entsprechend nachgeführt werden.
Durch die Pumpe 106 kann auch ein Luftverlust des Reifens 110 bis zu einer gewissen Verlustrate ausgeglichen werden. So kann eine Verfügbarkeit des Fahrzeugs erhöht werden. Das Fahrzeug kann dann ohne Einschränkung bis zu einer Werkstatt fahren.
Bei weichem Untergrund, wie beispielsweise Sand, kann der Reifendruck abgesenkt werden, sodass eine Kontaktfläche des Reifens 110 zum Untergrund vergrößert wird. Dadurch kann eine Einsinktiefe der Räder 100 verringert werden.
Mit anderen Worten zeigt Fig. 1 einen Teil einer vollautomatischen
Reifendruckregelanlage 104 mit schneller Druckregelung.
Bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen kann der variable Reifendruck den Fahrtkomfort erhöhen. Eine Reifendruckerhöhung auf der Autobahn kann die Reichweite erhöhen. Bei hochautomatisierten Fahrzeugen kann das Auto durch das selbstregelnde Reifendrucksystem wartungsunabhängiger sein und eine erhöhte Sicherheit gewährleisten.
Durch die hier vorgestellte Reifendruckeinstellvorrichtung 102 kann der
Reifendruck in den einzelnen Rädern 100 so eingestellt werden, dass maximaler Fahrkomfort mit minimalem Verbrauch erreicht wird. Bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen ergibt sich eine höhere Reichweite. Die vorgestellte Reifendruckregelanlage 104 schließt den Druckverlust aus, weil die drehende Dichtung in der Konstruktion fehlt. Die vorgeschlagene
Reifendruckregelanlage 104 erlaubt eine sehr schnelle Druckregelung in den Reifen 110.
Der für den Pumpenantrieb benötigte elektrische Strom wird in Fig. 1 durch die Kugellager durchgeleitet. Insbesondere wird der Strom durch elektrisch leitendes Kugellagerschmierfett übertragen. Dabei ist eines der Kugellager mittels zumindest eines zwischen der Achse und Innen- und/oder Außenring des Kugellagers eingesetzten elektrischen Isolators von der Achse elektrisch isoliert. Durch diesen Pfad wird die Versorgungsspannung (+) durchgeleitet. Das zweite Kugellager leitet die elektrische Masse (-) für die Versorgung der Luftpumpe über die Radnabe 130, die Bremsscheibe und anschließend die Felge 112 durch. Die Luftpumpe beinhaltet einen Drucksensor 118 und Ventile und ist in der Lage, den Druck im Reifen 110 aufzubauen und bei Bedarf abzulassen. Der Auslass nach Außen beinhaltet einen Filter, 108 der die Luftpumpe gegen Verunreinigungen schützt. Die Luftpumpe kann beispielsweise über zusätzlich in das
Drehzahlsensorkabel 144 eingebaute Leitungen durch das ESP-Steuergerät versorgt werden. Das Drucksensorsignal kann ebenso über diese Leitungen an das ESP-Steuergerät geschickt werden. Auf der Gegenüberseite der Felge 112 ist als Auswuchtgewicht für die Luftpumpe ein Gegengewicht 116 platziert.
Fig. 2 zeigt eine Schnittdarstellung eines Rads 100 eines Fahrzeugs mit einer Reifendruckeinstellvorrichtung 102 mit einem Druckspeicher 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Rad 100 entspricht dabei im Wesentlichen dem Rad in Fig. 1. Im Gegensatz dazu weist die Reifendruckeinstellvorrichtung 102 hier den Druckspeicher 200 zum Speichern eines Druckpotenzials auf. Der Speicher 200 weist ein Ventil 202 zum schnellen Einstellen des Reifendrucks auf.
Hier ist der Druckspeicher 200 im Bereich des Felgenbetts angeordnet. Der Druckspeicher 200 weist zumindest einen Behälter auf. Hier ist der Behälter ringförmig um das Felgenbett umlaufend ausgeführt. So verursacht der Behälter keine Unwucht am Rad 100.
Der Druckspeicher 200 kann auch einen Notvorrat an komprimiertem Gas beinhalten, der bei einer Reifenpanne verwendet werden kann, um den Reifen wieder aufzublasen, nachdem Reifendichtmittel eingefüllt worden ist. Das Reifendichtmittel kann alternativ auch in den Notvorrat integriert sein. In einem Ausführungsbeispiel weist die Reifendruckeinstellvorrichtung 102 einen Überdruckbehälter 204 mit einem Auslassventil 206 zum Erhöhen des
Reifendrucks auf. Der Überdruckbehälter 204 ist dazu ausgebildet, ein
Überdruckpotenzial bezogen auf den Reifendruck zu speichern. Über das Auslassventil 206 kann Druck aus dem Überdruckbehälter 204 schnell in den Reifen 110 abgelassen werden.
In einem Ausführungsbeispiel weist die Reifendruckeinstellvorrichtung 102 einen Unterdruckbehälter 208 mit einem Einlassventil 210 zum Verringern des
Reifendrucks auf. Der Unterdruckbehälter 208 ist dazu ausgebildet, ein
Unterdruckpotenzial bezogen auf den Reifendruck zu speichern. Über das Einlassventil 210 kann Druck schnell aus dem Reifen 110 in den
Unterdruckbehälter 208 abgelassen werden.
In einem Ausführungsbeispiel weist die Reifendruckeinstellvorrichtung 102 wie in Fig. 1 eine Pumpe 106 auf. Unter Verwendung der Pumpe 106 kann das
Druckpotenzial im Druckspeicher 200 langsam erzeugt werden.
In einem Ausführungsbeispiel ist die Pumpe 106 zwischen dem
Überdruckbehälter 204 und dem Unterdruckbehälter 208 angeordnet und mit beiden verbunden. So kann die Pumpe 106 Luft aus dem Unterdruckbehälter 208 absaugen und in den Überdruckbehälter 204 pumpen. Dabei entsteht das Druckpotenzial zwischen dem Überdruckbehälter 204 und dem
Unterdruckbehälter 208. Der Reifendruck liegt zwischen dem Überdruck im Überdruckbehälter 204 und dem Unterdrück im Unterdruckbehälter 208.
Wie in Fig. 1 können im Gehäuse der Pumpe 106 auch der Drucksensor 118 und das Ablassventil 126 angeordnet sein.
Mit anderen Worten wird in Fig. 2 der gerade benötigte Druck im Reifen 110 über zusätzliche Druckbehälter geregelt. Die Luftpumpe baut permanent in dem Niederdruckbehälter einen maximal möglichen Unterdrück auf. In dem
Hochdruckbehälter baut sie den maximalmöglichen Hochdruck auf. Wenn der benötigte Druck in beiden Behältern erreicht ist, geht die Luftpumpe in den Ruhezustand. Das Einlassventil ist mit einem Filter gegen
Umweltverschmutzungen versehen. Für den schnellen Druckabbau öffnet sich das Ventil in dem Niederdruckbehälter zusammen mit dem Einlassventil und der Druck im Reifen 110 wird sehr schnell verringert. Für den schnellen Druckaufbau öffnet sich das Ventil im Hochdruckbehälter und der Druck im Reifen 110 wird erhöht.
Je nach Verwendung kann eine unterschiedliche Anzahl von Druckbehältern verwendet werden. Die Ventile zwischen den Druckbehältern und dem
Reifeninneren können direkt an den Druckbehältern platziert sein. Dann werden sie durch eine an der Pumpe 106 vorhandene Steuereinheit elektrisch oder mechanisch betätigt. Wenn die Ventile in der Pumpe 106 angeordnet sind, dann werden sie ebenso über die Steuereinheit angesteuert.
Fig. 3 zeigt eine Darstellung einer Übertragungseinrichtung 134 für eine
Reifendruckeinstellvorrichtung 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die hier dargestellte Übertragungseinrichtung 134 kann alternativ oder ergänzend zu der in Fig. 1 dargestellten Übertragungseinrichtung verwendet werden. Auch diese Übertragungseinrichtung 134 ist dazu ausgebildet, elektrische Signale beziehungsweise elektrische Energie zwischen dem feststehenden Teil 128 der Radnabe 130 und dem drehbaren Teil 132 der Radnabe 130 zu übertragen.
Die Übertragungseinrichtung 134 weist eine Schleifringeinrichtung 300 auf. Die Schleifringeinrichtung 300 besteht aus zumindest einem Schleifring 302 und zumindest einem auf dem Schleifring schleifenden Schleifer 304. Schleifring 302 und Schleifer 304 führen bei drehendem Rad eine relative Drehbewegung zueinander um die Rotationsachse 114 des Rads aus. Dabei kann jeweils der Schleifring 302 oder der Schleifer 304 mit dem drehbaren Teil 132 oder dem feststehenden Teil 128 verbunden sein.
In einem Ausführungsbeispiel weist die Schleifringeinrichtung 300 zumindest zwei Schleifringe 302 und zumindest zwei Schleifer 304 auf. Die Schleifringe sind koaxial zueinander angeordnet.
In einem Ausführungsbeispiel sind Schleifring 302 und Schleifer 304 jeweils elektrisch von der Radnabe 130 isoliert. So ist die Energie- und/oder
Signalübertragung elektrisch von der Radnabe 130 getrennt.
In einem Ausführungsbeispiel ist in den drehbaren Teil 132 zumindest eine elektrisch isolierte Leitung 136 integriert. Die Leitung 136 durchdringt die Radnabe 130 sowie die Bremsscheibe und endet an einer Anlagefläche für die Felge in einer Kontaktfeder 306. Die Kontaktfeder 306 ist elastisch verformbar und stellt einen guten elektrischen Kontakt zu einer Kontaktfläche der Felge zur Verfügung. Von der Kontaktfläche verläuft dann eine weitere elektrische Leitung in beziehungsweise auf der Felge bis zu der Reifenluftdruckregelvorrichtung, wie sie beispielsweise in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist.
In einem Ausführungsbeispiel sind die Schleifer 304 als wechselbare
Kohlebürsten ausgeführt.
Mit anderen Worten zeigt Fig. 3 ein Energieübertragungsprinzip bei einer vollautomatischen Reifendruckregelanlage. Dabei wird die elektrische Energie über Kohlenbürsten und Kontaktringe und/oder durch Kontaktfedern 306 durch die Radnabe 130 und Bremsscheibe zur Felge übertragen. Zwei vom
Steuergerät (ECU) kommende Leitungen sind hier mit zwei Kohlenbürsten verbunden. Über diese Leitungen versorgt die ECU die
Reifendruckeinstellvorrichtung. Gleichzeitig bekommt die ECU die
Druckmesswerte im Reifen, die mittels eingebautem Drucksensor in der Reifendruckeinstellvorrichtung gemessen werden. Die beiden Kohlenbürsten weisen einen mechanischen Kontakt mit zwei Kontaktringen auf. Die
Kontaktringe sind durch eine dielektrische Schicht von der Nabe und/oder Bremsscheibe elektrisch isoliert. Von diesen Kontaktringen verlaufen zwei elektrische Leitungen 136 durch die Bremsscheibe in Richtung Felge. Diese Leitungen 136 weisen ebenfalls eine elektrische Isolation auf. Die Felge besitzt zwei Kontaktflächen, mit welchen die beiden Kontaktfedern 306 kontaktiert werden. Dadurch erhält die in der Felge eingebaute
Reifendruckeinstellvorrichtung die benötigte elektrische Verbindung zur ECU.
Fig. 4 zeigt eine Schnittdarstellung eines Rads 100 eines Fahrzeugs mit einer Reifendruckeinstellvorrichtung 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Rad 100 entspricht dabei im Wesentlichen dem Rad in Fig. 1. Im Gegensatz dazu ist die Pumpe 106 hier im Bereich der Rotationsachse 114 angeordnet. An dieser Position erzeugt die Pumpe 106 keine Unwucht und ein Gegengewicht ist nicht erforderlich. Der Filter 108 kann beispielsweise koaxial zur Rotationsachse angeordnet sein. In einem Ausführungsbeispiel ist die Pumpe 106 mit der Radnabe 130 verbunden. Dadurch ist keine wesentliche Änderung an der Felge erforderlich und bei einem Reifenwechsel ist zusätzlich nur ein Luftschlauch 400
anzuschließen.
In einem Ausführungsbeispiel wird die Pumpe 106 mechanisch angetrieben, wenn das Rad 100 gedreht wird. Dazu ist ein Antrieb der Pumpe 106 mit dem feststehenden Teil 128 der Radnabe 130 verbunden, während die Pumpe 106 selbst mit dem drehbaren Teil 132 gekoppelt ist. Die Pumpe 106 kann so beispielsweise ein Druckpotenzial in einem Druckbehälter wie in Fig. 2 aufbauen. Über das Ventil des Druckbehälters kann dann der Reifendruck eingestellt werden. Das Rad 100 kann auch ein Überdruckventil aufweisen, über das Luft abgeblasen wird, wenn der Reifendruck zu groß ist.
In einem Ausführungsbeispiel ist die Luftpumpe mit Steuereinheit im
Nabenbereich in der Mitte der Felge 112 angeordnet. Die Luftpumpe zusammen mit der Steuereinheit ist im Zentrum des Nabenbereichs montiert. Damit sich keine Unwucht während Raddrehens entwickelt, ist die Luftpumpe maximal symmetrisch positioniert. Die elektrische Versorgung und der Datenverkehr finden über zumindest zwei in der Bremsscheibe eingelassene Kontaktfedern wie in Fig. 3 statt. Die Luftpumpe verfügt über ein Ein-/Auslassventil mit einem Filter 108 gegen Umweltverunreinigungen. Die Druckregelung findet über mindestens eine Druckluftleitung zwischen der Luftpumpe und einer Einlassöffnung der Felge 112 statt. Diese Druckluftleitung kann als eine in der Felge vorgesehene
Hohlraumleitung ausgeführt sein.
Abschließend ist darauf hinzuweisen, dass Begriffe wie„aufweisend“, „umfassend“, etc. keine anderen Elemente oder Schritte ausschließen und Begriffe wie„eine“ oder„ein“ keine Vielzahl ausschließen. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.

Claims

Ansprüche
1. Radnabe (130) für ein Fahrzeug mit einer Übertragungseinrichtung (134) zum Übertragen zumindest eines elektrischen Signals zwischen einem drehbaren Teil (132) der Radnabe (130) und einem nichtdrehbaren Teil (128) der Radnabe (130).
2. Radnabe (130) gemäß Anspruch 1, bei der die Übertragungseinrichtung (134) zumindest ein Wälzlager (138) der Radnabe (130) umfasst, wobei eine drehbare Seite des Wälzlagers (138) von dem drehbaren Teil (132) der Radnabe (130) elektrisch isoliert ist und eine nichtdrehbare Seite des Wälzlagers (138) von dem nichtdrehbaren Teil (128) der Radnabe (130) elektrisch isoliert ist, wobei beide Seiten des Wälzlagers (138) je einen Anschluss für ein elektrisches Potenzial aufweisen.
3. Radnabe (130) gemäß Anspruch 1, bei der die Übertragungseinrichtung (134) zumindest zwei Wälzlager (138) der Radnabe (130) umfasst, wobei eine drehbare Seite des ersten Wälzlagers (138) von dem drehbaren Teil (132) der Radnabe (130) elektrisch isoliert ist und einen Anschluss für ein erstes elektrisches Potenzial aufweist und eine nichtdrehbare Seite des zweiten Wälzlagers (138) von dem nichtdrehbaren Teil (128) der Radnabe (130) elektrisch isoliert ist und einen Anschluss für ein zweites elektrisches Potenzial aufweist.
4. Radnabe (130) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 3, bei der das Wälzlager (138) einen elektrisch leitenden Schmierstoff aufweist.
5. Radnabe (130) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Übertragungseinrichtung (134) eine Schleifringeinrichtung (300) aus zumindest einem Schleifring (302) und zumindest einem Schleifer (304) aufweist, wobei eine drehbare Seite der Schleifringeinrichtung (300) von dem drehbaren Teil (132) der Radnabe (130) elektrisch isoliert ist und eine nichtdrehbare Seite der Schleifringeinrichtung (300) von dem nichtdrehbaren (128) Teil der Radnabe (130) elektrisch isoliert ist, wobei beide Seiten der Schleifringeinrichtung (300) je einen Anschluss für ein elektrisches Potenzial aufweisen.
6. Radnabe (130) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die
Übertragungseinrichtung (134) eine Schleifringeinrichtung (300) aus je zumindest zwei Schleifringen (302) und zumindest zwei Schleifern (304) aufweist, wobei eine drehbare Seite der ersten Schleifringeinrichtung (300) von dem drehbaren Teil (132) der Radnabe (300) elektrisch isoliert ist und einen Anschluss für ein erstes elektrisches Potenzial aufweist und eine nichtdrehbare Seite der zweiten Schleifringeinrichtung (300) von dem nichtdrehbaren Teil (128) der Radnabe (300) elektrisch isoliert ist und einen Anschluss für ein zweites elektrisches Potenzial aufweist.
7. Radnabe (130) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 6, bei der der Schleifer (304) als Kohlebürste ausgebildet ist.
8. Radnabe (130) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Übertragungseinrichtung (134) zumindest ein Spulenpaar zum induktiven Übertragen des elektrischen Signals aufweist, wobei eine erste Spule des Spulenpaars mit dem drehbaren Teil (132) der Radnabe (130) gekoppelt ist und einen Anschluss für ein erstes elektrisches Potenzial aufweist und eine zweite Spule des Spulenpaars mit dem nichtdrehbaren Teil (128) der Radnabe (300) gekoppelt ist und einen Anschluss für ein zweites
elektrisches Potenzial aufweist.
9. Radnabe (130) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Übertragungseinrichtung (134) zumindest eine Kontaktfeder (306) zum Herstellen eines elektrisch leitenden Kontakts zu einer mit dem drehbaren Teil (132) der Radnabe (130) verbindbaren Felge (112) aufweist.
10. Radnabe (130) gemäß Anspruch 8, bei der die Kontaktfeder (306) von dem drehbaren Teil (132) der Radnabe (130) elektrisch isoliert ist.
11. Radnabe (130) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit
zumindest einer in den drehbaren Teil (132) integrierten elektrischen Leitung (136), wobei die elektrische Leitung (136) elektrisch von dem drehbaren Teil (132) isoliert ist.
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