WO2020169263A1 - Reifendruckeinstellvorrichtung für ein rad eines fahrzeugs und reifendruckregelanlage für ein fahrzeug - Google Patents

Reifendruckeinstellvorrichtung für ein rad eines fahrzeugs und reifendruckregelanlage für ein fahrzeug Download PDF

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WO2020169263A1
WO2020169263A1 PCT/EP2020/050614 EP2020050614W WO2020169263A1 WO 2020169263 A1 WO2020169263 A1 WO 2020169263A1 EP 2020050614 W EP2020050614 W EP 2020050614W WO 2020169263 A1 WO2020169263 A1 WO 2020169263A1
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tire pressure
wheel
tire
vehicle
control system
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PCT/EP2020/050614
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Dimitri Zimanovic
Dirk Merbold
Hendrik SEYDEL
Frank Kursawe
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Robert Bosch Gmbh
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    • F16C19/06—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly with a single row or balls
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Definitions

  • Tire pressure adjusting device for a wheel of a vehicle
  • the invention relates to a tire pressure adjusting device for a wheel of a vehicle and a tire pressure regulating system 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. Disclosure of the invention
  • Tire pressure adjusting device for a wheel of a vehicle and a
  • 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 tire pressure adjusting device is proposed for a wheel of a vehicle, the tire pressure adjusting device having a pump that can be connected to the wheel in a rotationally fixed manner for generating a tire pressure of a tire of the wheel.
  • a tire pressure regulating system is proposed for a vehicle, the tire pressure regulating system having a non-rotatable tire pressure adjusting device according to the approach presented here on at least two wheels of the vehicle.
  • a tire pressure adjusting device can be attached to a wheel of a vehicle.
  • the tire pressure adjustment device is designed for this purpose.
  • the Pump can be referred to as an air pump or a compressor.
  • An air filter can be arranged at an air inlet of the pump in order to protect the pump from contamination.
  • a tire pressure regulating system can regulate or set the tire pressure on several wheels of a vehicle using one tire pressure adjusting device for each wheel.
  • the tire pressure control system can specify target values for the tire pressure, which using the
  • Tire pressure adjusters are adjusted.
  • the individual wheels are pneumatically separated from one another.
  • the tire pressure adjusting device can have a discharge valve for reducing the tire pressure.
  • the drain valve can be made using
  • Control signals can be controlled.
  • the drain valve can be a pressure-controlled pressure relief valve.
  • the drain valve can be very close, i.e. for example, at a distance from the tire of less than 10 cm, less than 5 cm or even less than 2 cm, be arranged on the tire. This allows the tire pressure to be reduced very quickly. For example, the tire pressure can be reduced quickly from a higher roll pressure value to a lower brake pressure value before the vehicle will, with a high probability, brake heavily.
  • the tire pressure adjusting device can have a transmission device which is designed to transmit at least one electrical signal between a rotatable part of a wheel hub of the wheel and a non-rotatable part of the wheel hub.
  • An electrical signal can be electrical energy to drive the pump.
  • the electrical signal can be
  • Transmission device can transmit the electrical signal independently of a speed of the wheel.
  • the pump can have an electric drive.
  • An electric drive is easy to control.
  • the required electrical energy can be transmitted using the transmission device.
  • the tire pressure adjusting device can have an energy harvesting device for providing electrical energy using mechanical energy.
  • An energy harvesting facility can be referred to as an energy harvester become.
  • the mechanical energy can be tapped when the wheel is turning.
  • a drive of the pump can be mechanically coupled to a non-rotating component of a wheel suspension of the wheel.
  • the pump can be driven mechanically by the non-rotating component.
  • the pump can have a coupling to the non-rotating component.
  • the clutch can be switchable, the non-rotating component can be, for example, the non-rotating part of the wheel hub.
  • the tire pressure adjusting device can have a pressure accumulator for storing a pressure potential.
  • the pressure accumulator can be a valve for
  • a pressure accumulator can be a
  • Pressure potential can be an amount of energy stored by a pressure difference between two volumes.
  • the valve can be controlled by the control signals.
  • the tire pressure adjustment device can have a pressure sensor for measuring the tire pressure.
  • the pressure sensor can provide an actual value of the tire pressure.
  • the pump can be connected to a wheel hub of the wheel or to a rim of the wheel.
  • the pump can be installed in different positions on the wheel.
  • an interface for transmitting energy and the control signals to the rim can be arranged between the rim and the wheel hub. No additional hand movements are then required on the wheel itself when changing tires. If the pump is connected to the wheel hub, the pump can be used for several
  • rims different rims can be used. In this case, however, a detachable pneumatic interface to the tire is required, which is detached from the old tire when a tire is changed and is connected to the new tire.
  • the pump can be in the area of an axis of rotation of the wheel or
  • the pump can be installed in different positions on the wheel. At a distance from the axis of rotation, the pump is close to the tire or inside the Arranged tire.
  • the pump is arranged centrally in the area of the axis of rotation and does not generate any imbalance.
  • the pumps can be coupled to drive shafts of the wheels.
  • a drive of one of the pumps can be coupled, in particular coupled in a rotationally fixed manner, to a drive shaft leading to the associated wheel.
  • Rotational movement for operating the pumps can be transmitted to the pumps through the drive shafts. This is not an electrical one
  • Pressure lines of the pumps can be integrated in the rims of the wheels.
  • Rim spokes can be made hollow.
  • the cavity in the interior of at least one spoke of a rim can be used as a pressure line.
  • the pressure line can also be introduced into the rim by machining the spoke.
  • An imbalance caused by the pump on the wheel can be balanced by at least one counterweight.
  • the imbalance can be balanced before the tire is fitted because it remains essentially constant.
  • the suction sides of the pumps can each be connected to an air hose on the vehicle.
  • An air hose of the vehicle can be connected to an assembly in the vehicle, in particular an assembly in which purified and / or dehumidified air is generated. Dry and clean air can be fed to the pump via the air hoses. Dry air can prevent condensation inside the tire
  • Moisture damage and / or corrosion can be excluded or at least reduced.
  • the air hoses can be connected to an air conditioning system of the vehicle.
  • the air conditioner can purify and dry the outside air.
  • the driest air can be drawn in by the air conditioning system, especially in humid conditions.
  • the air hoses can be connected to an interior of the vehicle. Short hoses can be used through a connection to the interior. In order to suck in dirt particles from the interior prevent a filter can be placed between the pump and the interior.
  • 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
  • FIG. 5 shows a sectional illustration of a driven wheel of a vehicle with a tire pressure adjusting device according to an exemplary embodiment
  • FIG. 6 shows a sectional illustration of a wheel of a vehicle with an air supply to a tire pressure adjusting device according to a
  • 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 are used.
  • the valves between the pressure vessels and the interior of the tire can be placed directly on 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
  • FIG. 5 shows a sectional view of a driven wheel 100 of a
  • Vehicle with a tire pressure adjusting device 102 according to one
  • the wheel 100 corresponds essentially to the wheel in FIG. 4.
  • the pump 106 is driven here by a drive shaft 500 of the wheel 100.
  • the pump 106 is coupled to the drive shaft 500, while the drive of the pump 106 is coupled to the stationary part 128 of the wheel hub 130.
  • An air duct 502 leads through the rotatable part 132 of the wheel hub 130 to the air hose 400.
  • the pump is arranged here in another advantageous position between a ball joint 504 of the drive shaft 500 and an inside of the wheel hub 130.
  • the main advantage is the possibility of using this concept with driven wheels 100 or axles.
  • the pump 106 is arranged in the area of the axis of rotation 114.
  • the housing of the pump 106 is designed so that it can ensure the transmission of torque from the drive axle 500 to the wheel 100.
  • FIG. 6 shows a sectional illustration of a wheel 100 of a vehicle with an air supply 600 to a tire pressure adjustment device 102 according to an exemplary embodiment.
  • the wheel 100 essentially corresponds to the wheel in FIG. 4.
  • the axle 602 has an air inlet duct 604 which connects the pump 106 to a hose 606 in the area of the wheel suspension.
  • the hose 606 leads to the air conditioning system of the vehicle or at least to an interior of the vehicle.
  • the pump 106 sucks in dehumidified air or dried air via the hose 606 and the supply air duct 604. In this way, moisture condensation in the tire 110 can be avoided.
  • electrical connections 608 of the pump 106 are laid in the hose 606.
  • the hose 606 can thus be part of a wiring harness of the vehicle.
  • At least one spoke 610 of the rim 112 has an integrated pressure line 612.
  • the pressure line 612 pneumatically connects the pump 106 to the tire interior.
  • the relief valve 126 includes a loss limiter 614.
  • the loss limiter 614 closes the discharge valve 126 if the pressure in the tire 110 falls below a predefined minimum value, for example due to a defect in the discharge valve 126.
  • the tire pressure regulating system 104 can ensure the cleanliness and dryness of the compressed air when the air is supplied during the pressure increase. Mechanical wear, corrosion, icing and a
  • a filter installed in the air inlet of the pump can reduce the
  • the air for supplying the compressed air is taken directly from the duct of the air conditioning system and into the inlet of the air pump 106 of the
  • Tire pressure control system 104 passed through openings and hoses 606 provided for this purpose.
  • Fig. 6 shows an air supply through a cavity of the axle 602.
  • the air can be carried out with the use of hoses and diffusers via openings and slots between the inner ring of the roller bearing and the axle.
  • the same hose 606 can be used for the air transport that is provided for the electrical lines 608 from the tire pressure control system 104 and from the speed sensor as protection against environmental pollution.
  • the tire pressure regulation system 104 can have an electromagnetic valve with a pressure loss limiter. As a result, when the valve is opened, the pressure cannot be released below a certain calibrated pressure value, such as 1.8 bar, for example. This prevents the tire from being completely deflated in the event of possible errors.
  • a cavity in the rim spoke can be used as a compressed air line between the pump 106 and the tire interior.

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Reifendruckeinstellvorrichtung (102) für ein Rad (100) eines Fahrzeugs, wobei die Reifendruckeinstellvorrichtung (102) eine drehfest mit dem Rad (100) verbindbare Pumpe (106) zum Erzeugen eines Reifendrucks eines Reifens (110) des Rads (100) aufweist.

Description

Beschreibung
Reifendruckeinstellvorrichtung für ein Rad eines Fahrzeugs und
Reifendruckregelanlage für ein Fahrzeug
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Reifendruckeinstellvorrichtung für ein Rad eines Fahrzeugs und eine Reifendruckregelanlage 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 werden mit dem hier vorgestellten Ansatz eine
Reifendruckeinstellvorrichtung für ein Rad eines Fahrzeugs und eine
Reifendruckregelanlage für ein Fahrzeug gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des hier vorgestellten Ansatzes ergeben sich aus der Beschreibung und sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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 Reifendruckeinstellvorrichtung für ein Rad eines Fahrzeugs vorgeschlagen, wobei die Reifendruckeinstellvorrichtung eine drehfest mit dem Rad verbindbare Pumpe zum Erzeugen eines Reifendrucks eines Reifens des Rads aufweist.
Weiterhin wird eine Reifendruckregelanlage für ein Fahrzeug vorgeschlagen, wobei die Reifendruckregelanlage zumindest an zwei Rädern des Fahrzeugs je eine drehfest verbaute Reifendruckeinstellvorrichtung gemäß dem hier vorgestellten Ansatz aufweist.
Ideen zu Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können unter anderem als auf den nachfolgend beschriebenen Gedanken und Erkenntnissen beruhend angesehen werden.
Eine Reifendruckeinstellvorrichtung kann an ein Rad eines Fahrzeugs angebaut werden. Die Reifendruckeinstellvorrichtung ist dazu ausgebildet. Druckluft zu erzeugen und bei Bedarf unter Verwendung der Druckluft einen Reifen des Rads aufzupumpen beziehungsweise auf einem gewünschten Druck zu halten. Die Pumpe kann als Luftpumpe oder Kompressor bezeichnet werden. An einem Lufteinlass der Pumpe kann ein Luftfilter angeordnet sein, um die Pumpe vor Verunreinigungen zu schützen.
Eine Reifendruckregelanlage kann den Reifendruck an mehreren Rädern eines Fahrzeugs unter Verwendung je einer Reifendruckeinstellvorrichtung pro Rad regeln beziehungsweise einstellen. Die Reifendruckregelanlage kann Sollwerte für den Reifendruck vorgeben, die unter Verwendung der
Reifendruckeinstellvorrichtungen eingestellt werden. Die einzelnen Räder sind dabei pneumatisch voneinander getrennt.
Die Reifendruckeinstellvorrichtung kann ein Ablassventil zum Reduzieren des Reifendrucks aufweisen. Das Ablassventil kann unter Verwendung von
Steuersignalen ansteuerbar sein. Das Ablassventil kann ein druckgesteuertes Überdruckventil sein. Das Ablassventil kann sehr nahe, d.h. beispielsweise in einem Abstand vom Reifen von weniger als 10cm, weniger als 5cm oder gar weniger als 2cm, am Reifen angeordnet sein. Dadurch kann der Reifendruck sehr schnell reduziert werden. Beispielsweise kann der Reifendruck von einem höheren Rolldruckwert schnell auf einen niedrigeren Bremsdruckwert abgesenkt werden, bevor das Fahrzeug mit einer hohen Wahrscheinlichkeit stark bremsen wird.
Die Reifendruckeinstellvorrichtung kann eine Übertragungseinrichtung aufweisen, die dazu ausgebildet ist, zumindest ein elektrisches Signal zwischen einem drehbaren Teil einer Radnabe des Rads und einem nichtdrehbaren Teil der Radnabe zu übertragen. Ein elektrisches Signal kann elektrische Energie zum Antreiben der Pumpe sein. Ebenso kann das elektrische Signal ein
Steuersignal für die Pumpe und/oder das Ventil sein. Die
Übertragungseinrichtung kann das elektrische Signal unabhängig von einer Drehzahl des Rads übertragen.
Die Pumpe kann einen elektrischen Antrieb aufweisen. Ein elektrischer Antrieb ist gut steuerbar. Die benötigte elektrische Energie kann unter Verwendung der Übertragungseinrichtung übertragen werden.
Die Reifendruckeinstellvorrichtung kann eine Energieernteeinrichtung zum Bereitstellen von elektrischer Energie unter Verwendung mechanischer Energie aufweisen. Eine Energieernteeinrichtung kann als Energy- Harvester bezeichnet werden. Die mechanische Energie kann abgegriffen werden, wenn sich das Rad dreht.
Ein Antrieb der Pumpe kann mechanisch mit einer nichtdrehenden Komponente einer Radaufhängung des Rads koppelbar sein. Die Pumpe kann mechanisch von der nichtdrehenden Komponente angetrieben werden. Die Pumpe kann eine Kupplung zu der nichtdrehenden Komponente aufweisen. Die Kupplung kann schaltbar sein, die nichtdrehende Komponente kann beispielsweise der nichtdrehbare Teil der Radnabe sein.
Die Reifendruckeinstellvorrichtung kann einen Druckspeicher zum Speichern eines Druckpotenzials aufweisen. Der Druckspeicher kann ein Ventil zum
Einstellen des Reifendrucks aufweisen. Ein Druckspeicher kann einen
Überdruckbehälter und/oder einen Unterdruckbehälter aufweisen. Ein
Druckpotenzial kann eine durch eine Druckdifferenz zwischen zwei Volumina gespeicherte Energiemenge sein. Das Ventil kann durch die Steuersignale ansteuerbar sein.
Die Reifendruckeinstellvorrichtung kann einen Drucksensor zum Messen des Reifendrucks aufweisen. Der Drucksensor kann einen Istwert des Reifendrucks bereitstellen.
Die Pumpe kann mit einer Radnabe des Rads oder mit einer Felge des Rads verbunden sein. Die Pumpe kann an unterschiedlichen Positionen des Rads verbaut werden. Wenn die Pumpe mit der Felge verbunden ist, kann zwischen der Felge und der Radnabe eine Schnittstelle zum Übertragen von Energie und den Steuersignalen zur Felge angeordnet sein. Am Rad selbst sind dann bei einem Reifenwechsel keine zusätzlichen Handgriffe erforderlich. Wenn die Pumpe mit der Radnabe verbunden ist, kann die Pumpe für mehrere
unterschiedliche Felgen verwendet werden. Dabei ist dann jedoch eine lösbare pneumatische Schnittstelle zum Reifen erforderlich, die bei einem Reifenwechsel vom alten Reifen gelöst wird und mit dem neuen Reifen verbunden wird.
Die Pumpe kann je im Bereich einer Rotationsachse des Rads oder
je beabstandet zu einer Rotationsachse des Rads angeordnet sein. Die Pumpe kann an unterschiedlichen Positionen des Rads verbaut werden. Beabstandet von der Rotationsachse ist die Pumpe nahe am Reifen oder im Inneren des Reifens angeordnet. Im Bereich der Rotationsachse ist die Pumpe zentral angeordnet und erzeugt keine Unwucht.
Die Pumpen können mit Antriebswellen der Räder gekoppelt sein. Beispielsweise kann ein Antrieb einer der Pumpen mit einer zu dem zugehörigen Rad führenden Antriebswelle gekoppelt, insbesondere drehfest gekoppelt, sein. Eine
Drehbewegung zum Betreiben der Pumpen kann durch die Antriebswellen auf die Pumpen übertragen werden. Dadurch ist keine elektrische
Energieübertragung zu den Pumpen erforderlich.
Druckleitungen der Pumpen können in Felgen der Räder integriert sein.
Felgenspeichen können hohl ausgeführt sein. Der Hohlraum im Inneren zumindest einer Speiche einer Felge kann als Druckleitung verwendet werden.
Die Druckleitung kann auch durch eine mechanische Bearbeitung der Speiche in die Felge eingebracht werden.
Eine durch die Pumpe an dem Rad bewirkte Unwucht kann je durch zumindest ein Gegengewicht ausgewuchtet sein. Die Unwucht kann vor der Reifenmontage ausgewuchtet werden, da sie im Wesentlichen konstant bleibt.
Saugseiten der Pumpen können mit je einem Luftschlauch des Fahrzeugs verbunden sein. Ein Luftschlauch des Fahrzeugs kann mit einem Aggregat in dem Fahrzeug verbunden sein, insbesondere einem Aggregat, in dem gereinigte und/oder entfeuchtete Luft erzeugt wird. Über die Luftschläuche kann trockene und saubere Luft zu der Pumpe geführt werden. Durch trockene Luft kann Kondensation im Reifeninneren unterbunden werden, Dadurch können
Feuchteschäden und/oder Korrosion ausgeschlossen oder zumindest verringert werden.
Die Luftschläuche können mit einer Klimaanlage des Fahrzeugs verbunden sein.
Die Klimaanlage kann die Außenluft reinigen und trocknen. Insbesondere bei feuchten Bedingungen kann von der Klimaanlage die trockenste Luft angesaugt werden.
Die Luftschläuche können mit einem Innenraum des Fahrzeugs verbunden sein. Durch eine Verbindung zum Innenraum können kurze Schläuche verwendet werden. Um ein Ansaugen von Schmutzpartikeln aus dem Innenraum zu verhindern, kann ein Filter zwischen der Pumpe und dem Innenraum angeordnet werden.
Es wird darauf hingewiesen, dass einige der möglichen Merkmale und Vorteile der Erfindung hierin mit Bezug auf unterschiedliche Ausführungsformen als Reifendruckeinstellvorrichtung und Reifendruckregelanlage beschrieben sind. Ein Fachmann erkennt, dass die Merkmale der Reifendruckeinstellvorrichtung und der Reifendruckregelanlage in geeigneter Weise kombiniert, angepasst oder ausgetauscht werden können, um zu weiteren Ausführungsformen der Erfindung zu gelangen.
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;
Fig. 4 zeigt eine Schnittdarstellung eines Rads eines Fahrzeugs mit einer Reifendruckeinstellvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 5 zeigt eine Schnittdarstellung eines angetriebenen Rads eines Fahrzeugs mit einer Reifendruckeinstellvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
Fig. 6 zeigt eine Schnittdarstellung eines Rads eines Fahrzeugs mit einer Luftzuführung zu 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 auch eine unterschiedliche Anzahl von
Druckbehältern verwendet werden. Die Ventile zwischen den Druckbehältern und dem Reifeninneren können direkt an 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.
Fig. 5 zeigt eine Schnittdarstellung eines angetriebenen Rads 100 eines
Fahrzeugs mit einer Reifendruckeinstellvorrichtung 102 gemäß einem
Ausführungsbeispiel. Das Rad 100 entspricht dabei im Wesentlichen dem Rad in Fig. 4. Im Gegensatz dazu wird die Pumpe 106 hier von einer Antriebswelle 500 des Rads 100 angetrieben. Dazu ist die Pumpe 106 mit der Antriebswelle 500 gekoppelt, während der Antrieb der Pumpe 106 mit dem feststehenden Teil 128 der Radnabe 130 gekoppelt ist. Ein Luftkanal 502 führt durch den drehbaren Teil 132 der Radnabe 130 zu dem Luftschlauch 400.
Mit anderen Worten ist hier die Pumpe in einer anderen vorteilhaften Lage zwischen einem Kugelgelenk 504 der Antriebswelle 500 und einer Innenseite der Radnabe 130 angeordnet. Der Hauptvorteil besteht in der Möglichkeit, dieses Konzept mit angetriebenen Rädern 100 beziehungsweise Achsen zu verwenden. Die Pumpe 106 ist dabei im Bereich der Rotationsachse 114 angeordnet.
Das Gehäuse der Pumpe 106 ist so ausgelegt, dass es die Drehmoment- Übertragung von der Antriebsachse 500 auf das Rad 100 gewährleisten kann.
Zur Integration der Pumpe 106 ist lediglich eine Verkürzung der Antriebswelle 500 erforderlich. Andere große Veränderungen im Radnabenbereich sind nicht erforderlich.
Fig. 6 zeigt eine Schnittdarstellung eines Rads 100 eines Fahrzeugs mit einer Luftzuführung 600 zu einer Reifendruckeinstellvorrichtung 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Rad 100 entspricht dabei im Wesentlichen dem Rad in Fig. 4. Zusätzlich dazu weist die Achse 602 einen Zuluftkanal 604 auf, der die Pumpe 106 mit einem Schlauch 606 im Bereich der Radaufhängung verbindet.
Der Schlauch 606 führt dabei zur Klimaanlage des Fahrzeugs oder zumindest in einen Innenraum des Fahrzeugs. Über den Schlauch 606 und den Zuluftkanal 604 saugt die Pumpe 106 entfeuchtete Luft beziehungsweise getrocknete Luft an. So kann Kondensationsfeuchte im Reifen 110 vermieden werden.
In einem Ausführungsbeispiel sind in dem Schlauch 606 elektrische Anschlüsse 608 der Pumpe 106 verlegt. Der Schlauch 606 kann also Teil eines Kabelbaums des Fahrzeugs sein.
In einem Ausführungsbeispiel weist zumindest eine Speiche 610 der Felge 112 eine integrierte Druckleitung 612 auf. Die Druckleitung 612 verbindet die Pumpe 106 pneumatisch mit dem Reifeninnenraum.
In einem Ausführungsbeispiel weist das Ablassventil 126 einen Verlustbegrenzer 614 auf. Der Verlustbegrenzer 614 verschließt das Ablassventil 126, wenn der Druck im Reifen 110 beispielsweise aufgrund eines Defekts des Ablassventils 126 unter einen vordefinierten Mindestwert fällt.
Mit anderen Worten kann die Reifendruckregelanlage 104 die Sauberkeit und Trockenheit der Druckluft bei der Luftzufuhr während der Druckerhöhung gewährleisten. So können mechanischer Verschleiß, Korrosion, Vereisung und eine
Funktionsbeeinträchtigung der mechanischen Teile der Reifendruckregelanlage 104, wie der Pumpe 106, des Ventils, der Druckluftleitung 612, des Drucksensors verhindert werden.
Ein in dem Lufteinlass der Pumpe installiertes Filter kann die
Reifendruckregelanlage 104 gegen die trockenen Verunreinigungen schützen.
Der hier vorgestellte Ansatz kann sie gegen die Feuchtigkeit schützen.
Dabei wird die Luft für die Luftzufuhr der Druckluft direkt aus dem Schacht der Klimaanlage entnommen und in den Einlass der Luftpumpe 106 der
Reifendruckregelanlage 104 durch dafür vorgesehene Öffnungen und Schläuche 606 geführt.
Die in Fig. 6 dargestellte Lösung zeigt eine Luftzufuhr durch einen Hohlraum der Achse 602. Alternativ kann die Luft mit Einsatz von Schläuchen und Diffusoren über Öffnungen und Schlitze zwischen dem Innenring des Wälzlagers und der Achse ausgeführt werden.
Prinzipiell kann für den Lufttransport derselbe Schlauch 606 verwendet werden, der für die elektrischen Leitungen 608 von der Reifendruckregelanlage 104 und von dem Drehzahlsensor als Schutz gegen Umweltbelastungen vorgesehen ist.
Es ist auch möglich die saubere und trockene Luft direkt aus beispielweise Cockpit, Kofferraumbereich oder Motorraum zu entnehmen. Voraussetzung ist, dass die Luft trocken genug ist, damit sich kein Kondenswasser im Rad 100 bildet. In diesem Fall wird ein Luftfilter gegen Staub benutzt.
Die Reifendruckregelanlage 104 kann ein elektromagnetisches Ventil mit einer Druckverlustbegrenzung aufweisen. Dadurch kann beim Öffnen des Ventils der Druck nicht unter einem bestimmten kalibrierten Druckwert, wie beispielsweise 1,8 bar, abgelassen werden. Dies verhindert bei möglichen Fehlern eine vollständige Reifenentleerung.
Ein Hohlraum in der Felgenspeiche kann als Druckluftleitung zwischen der Pumpe 106 und dem Reifeninneren verwendet werden. 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. Reifendruckeinstellvorrichtung (102) für ein Rad (100) eines Fahrzeugs, wobei die Reifendruckeinstellvorrichtung (102) eine drehfest mit dem Rad (100) verbindbare Pumpe (106) zum Erzeugen eines Reifendrucks eines Reifens (110) des Rads (100) aufweist.
2. Reifendruckeinstellvorrichtung (102) gemäß Anspruch 1, mit einem
Ablassventil (126) zum Reduzieren des Reifendrucks.
3. Reifendruckeinstellvorrichtung (102) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Übertragungseinrichtung (134), die dazu ausgebildet ist zumindest ein elektrisches Signal zwischen einem drehbaren Teil (132) einer Radnabe (130) des Rads (100) und einem nichtdrehbaren Teil (128) der Radnabe (130) zu übertragen.
4. Reifendruckeinstellvorrichtung (102) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Pumpe (106) einen elektrischen Antrieb aufweist.
5. Reifendruckeinstellvorrichtung (102) gemäß Anspruch 4, mit einer
Energieernteeinrichtung zum Bereitstellen von elektrischer Energie unter Verwendung mechanischer Energie.
6. Reifendruckeinstellvorrichtung (102) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der ein Antrieb der Pumpe (106) mechanisch mit einer nichtdrehenden Komponente einer Radaufhängung des Rads (100) koppelbar ist.
7. Reifendruckeinstellvorrichtung (102) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Druckspeicher (200) zum Speichern eines
Druckpotenzials, wobei der Druckspeicher (200) ein Ventil (202) zum
Einstellen des Reifendrucks aufweist.
8. Reifendruckeinstellvorrichtung (102) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Drucksensor (118) zum Messen des Reifendrucks.
9. Reifendruckregelanlage (104) für ein Fahrzeug, wobei die Reifendruckregelanlage (104) zumindest an zwei Rädern (100) des
Fahrzeugs je eine drehfest verbaute Reifendruckeinstellvorrichtung (102) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist.
10. Reifendruckregelanlage (104) gemäß Anspruch 9, bei der die Pumpen (106) je mit einer Radnabe (130) des Rads (100) verbunden sind.
11. Reifendruckregelanlage (104) gemäß Anspruch 9, bei der die Pumpen (106) je mit einer Felge (112) des Rads (100) verbunden sind.
12. Reifendruckregelanlage (104) gemäß einem der vorhergehenden
Ansprüche, bei der die Pumpen (106) je im Bereich einer Rotationsachse (114) des Rads (100) angeordnet sind.
13. Reifendruckregelanlage (104) gemäß Anspruch 12, bei die Pumpen (106) mit Antriebswellen (500) der Räder (100) gekoppelt sind.
14. Reifendruckregelanlage (104) gemäß einem der Ansprüche 12 bis 13, bei der Druckleitungen (612) der Pumpen (106) in Felgen (112) der Räder (100) integriert sind.
15. Reifendruckregelanlage (104) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, bei der die Pumpen (106) je beabstandet zu einer Rotationsachse (114) des Rads (100) angeordnet sind.
16. Reifendruckregelanlage (104) gemäß einem der vorhergehenden
Ansprüche, bei der eine durch die Pumpe (106) an dem Rad bewirkte Unwucht je durch zumindest ein Gegengewicht (116) ausgewuchtet ist.
17. Reifendruckregelanlage (104) gemäß einem der vorhergehenden
Ansprüche, bei der Saugseiten der Pumpen (106) mit je einem Luftschlauch (606) des Fahrzeugs verbunden sind.
18. Reifendruckregelanlage (104) gemäß Anspruch 17, bei der die
Luftschläuche (606) mit einer Klimaanlage des Fahrzeugs verbunden sind.
19. Reifendruckregelanlage (104) gemäß Anspruch 17, bei der die Luftschläuche (606) mit einem Innenraum des Fahrzeugs verbunden sind.
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