DE3926391A1 - Vorrichtung zur reifendruckueberwachung im fahrzeugrad - Google Patents
Vorrichtung zur reifendruckueberwachung im fahrzeugradInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Reifendruck
überwachung im Fahrzeugrad mit den im Oberbegriff des An
spruch 1 angegebenen Merkmalen.
Für die Fahrsicherheit eines Fahrzeuges ist die Überwachung
des Reifendruckes von sich drehenden Fahrzeugreifen von großer
Bedeutung. Es sind bereits verschiedene Vorrichtungen zur Reifen
drucküberwachung im Fahrzeugrad bekannt. Diese z.B. aus den
DE-OSen 34 08 905, 34 45 854 und der EP-OS 01 97 813 be
kannten Vorrichtungen beschränken sich auf eine reine Über
wachung des Druckes. Ein Druckanstieg bzw. ein Druckabfall wird
von den Vorrichtungen ermittelt und im Fahrzeuginneren ange
zeigt.
Nachteilig bei diesen bekannten Vorrichtung ist, daß diese
sich ausschließlich auf die Drucküberwachung beschränken. Bei
einem Druckabfall wird der Fahrzeugführer genötigt, z.B. eine
Tankstelle anzufahren um dort den Reifendruck zu erhöhen.
Dieses Problem wurde bereits in den EP-OSen 02 63 251 und 02 99 398
sowie in der deutschen Patentschrift 29 18 481 aufgegriffen
und Lösungen vorgeschlagen.
Aus der EP-OS 02 63 251 ist eine Vorrichtung bekannt mit einem
an der Felge montierten Faltenbalg, der unter der Einwirkung des
Reifendrucks steht. Der Faltenbalg ist mit einem Permanentmag
neten verbunden, welcher entsprechend dem Reifendruck durch
unterschiedliche Dehnung des Faltenbalges verschoben wird und
sich einem induktiven Sensor nähert oder entfernt. Die
Regelung des Reifendrucks erfolgt durch das Signal des
induktiven Sensors, um mit Hilfe eines an der Felge ange
brachten Hochdruckreservoires den Reifendruck gezielt zu
beeinflussen. Das Hochdruckreservoir ist über eine Leitung
mit einem Gehäuse verbunden, in welchen sich der Permanent
magnet mit dem Faltenbalg befindet.
Nachteilig bei dieser bekannten Vorrichtung ist, daß zum
einen ein hoher Montageaufwand notwendig ist und zum anderen
der Reifendruck nur dann beeinflußt werden kann, wenn der
Luftdruck in dem Hochdruckreservoir über dem notwendigen
Reifendruck liegt. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen,
daß zur Verbindung zwischen dem Hochdruckreservoir und dem
Gehäuse eine Leitung notwendig ist. Hier kann es zu einer Be
schädigung der Leitung kommen, wodurch das Hochdruckreservoir
entleert wird. Eine beschädigte Leitung birgt weiterhin die
Gefahr, daß beim Öffnen des in der Leitung angeordneten
Ventils Luft aus dem Reifeninneren entweichen kann.
Die in der DE-PS 29 18 481 beschriebene Lösung zur Reifen
drucküberwachung verwendet eine zentrale Drucklufterzeugungs-
und -bereitstellungseinrichtung, welche mit jedem Reifen ver
bunden ist.
Nachteilig bei dieser Lösung ist, daß ein kompliziertes
Leitungs- und Ventilsystem notwendig ist.
In der EP-OS 02 99 398 wird der Reifendruck mittels einer gegen
eine an der Felge in Umfangsrichtung angeordneten einseitig ge
öffneten Schlauchs gepreßten Rolle erhöht. Eine Drucksenkung wird
mit Hilfe einer zweiten Rolle erreicht, die eine Wippe betätigt,
die wiederum ein Ventil öffnet.
Neben der Notwendigkeit einer permanenten Messung des Reifendruckes
hat die Vorrichtung den Nachteil, daß insbesondere zur Luftzu
fuhr große Stellkräfte für die an den umlaufenden Schlauch gepreßte
Rolle notwendig sind. Desweiteren ergeben sich zusätzliche Probleme
durch den unrunden Lauf der Felge. Ein weiterer Nachteil dieser
Vorrichtung ist, daß diese keine kostengünstige Zwischenlösung
bietet für den Fall, daß der Druck in einem Reifen konstant ge
halten werden soll.
Der vorliegenden Regelung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vor
richtung zur Steuerung des Reifendrucks im Fahrzeug zu schaffen,
welche einen einfacheren Aufbau aufweist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Regelung
des Reifensdrucks im Fahrzeug mit den im Anspruch 1 angegebenen
Merkmalen.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Im Gegensatz zum Stand der Technik verzichtet die neue Vorrich
tung zur Steuerung des Reifendrucks im Fahrzeug auf Luftzufuhr
leitungen und auf einen Luftdruckreservoir.
Stattdessen ist eine an der Felge befestigte Kolbenpumpe vor
gesehen, welche eine sich im wesentlichen radial in Richtung
auf die gegenüberliegende Innenwand des Reifens erstreckende
Kolbenstange aufweist. Die Kolbenstange ist so bemessen, daß
bei einem ordnungsgemäß mit einem Luftdruck beaufschlagten
Fahrzeugreifen diese an der Innenwand des Reifens anliegt. Tritt
ein Druckverlust im Reifen ein, so leistet die Kolbenpumpe eine
Verdichtungsarbeit, wenn die Kolbenstange im wesentlichen senk
recht zu der Fahrbahn ausgerichtet ist. Bei jeder Umdrehung des
Rades wird Luft aus der Umgebung durch die Kolbenpumpe in das
Reifeninnere gepumpt. Hierdurch wird eine unabhängige Luftdruck
versorgung geschaffen, die für jeden Reifen des Fahrzeuges
autark arbeitet. Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung ist, daß
diese sehr einfach aufgebaut und somit wartungsfreundlich ist.
Zur Begrenzung des maximalen Druckes im Reifeninneren ist ein
Druckbegrenzungsventil vorgesehen, welches bei Überschreiten eines
vorgegebenen Sollwertes den Druck im Reifen auf den Sollwert ver
mindert. Dies hat den Vorteil, daß ein vorgegebener Sollwert
eingehalten wird.
Vorteilhafterweise ist an der Stellwand der Kolbenstange ein
scheibenförmiger Fuß angebracht, wodurch die Innenwand des Reifens
beim Niederdrücken der Kolbenstange nicht beschädigt wird.
Die Weiterbildung nach Anspruch 3 zeichnet sich durch einen Fuß
aus einem gummielastischen Werkstoff aus, wodurch bei Veränderungen
des Reifens in axialer Richtung die Innenwand des Reifens durch
den Fuß nicht beschädigt wird.
Vorteilhafterweise ist die Kolbenstange teleskopartig ausge
bildet und weist ein Dämpfungselement auf. Aufgrund dieser
Ausführungsform werden Stöße von der Fahrbahn von dem Dämpfungs
element aufgenommen, da die Kolbenstange gegen die Kraft des
Dämpfungselementes zusammengeschoben wird. Ein weiterer Vor
teil der teleskopartigen Kolbenstange ist darin zu sehen, daß
diese so weit zusammengeschoben werden kann, ohne daß eine Be
schädigung des Reifens durch die Kolbenstange bzw. der Kolben
pumpe durch den Reifen eintritt, wenn im Reifeninneren der
gleiche Druck herrscht wie in der Umgebung.
Vorteilhafterweise ist das Dämpfungselemente eine Druckfeder,
wodurch das Dämpfungselement in einer wirtschaftlich günstigen
Form ausgebildet wird. Ein weiterer Vorteil der Druckfeder ist
darin zu sehen, daß im Falle eines Bruches der Feder die übrigen
Windungen der Druckfeder weiterhin wirksam sind.
Vorteilhafterweise ist die Vorspannkraft des Dämpfungelementes
geringfügig größer als die dem maximalen Luftdruck der Kolben
pumpe proportionale Kraft, wodurch die im Reifen von der Fahrbahn
auftretenden Stöße wirksam gedämpft werden, ohne daß der Kolben
der Kolbenpumpe an die Zylinderwand schlägt.
Die Ausführungsform der Vorrichtung gemäß Anspruch 7 weist eine
Kolbenstange mit einem Gelenk vorzugsweise ein Kugelgelenk auf.
Die Verwendung eines Kugelgelenkes in der Kolbenstange hat den Vor
teil, daß die durch Deformation des Reifens bei Kurvenfahrten wirken
den Axialkräfte verringert werden können, wodurch die Führung der
Kolbenstange in der Kolbenpumpe nicht belastet wird. Ein weiterer
Vorteil des Kugelgelenkes ist darin zu sehen, daß die Kolben
stange erst ab einer bestimmten Geschwindigkeit mit seiner Stirn
wand zu der Innenwand des Reifens ausgerichtet ist.
Die Anordnung der Kolbenpumpe im Reifeninnenraum hat den Vorteil,
daß die Kolbenpumpe gegen äußere Einflüsse geschützt ist und die
Felge nur eine kleine Luftansaugöffnung aufweist.
Die Anordnung der Kolbenpumpe außerhalb des Reifeninnenraums hat
den Vorteil, daß der Unwuchtradius und somit auch das Unwucht
moment verringert werden kann.
Vorteilhafterweise ist das Druckbegrenzungsventil gegenüber der
Kolbenpumpe um 180° auf dem Felgenumfang versetzt angeordnet,
wodurch die auftretenden Unwuchten minimiert werden können.
Vorteilhafterweise bildet das Druckbegrenzungventil und die Kolben
pumpe eine Baueinheit, wodurch sich die Montage und somit die
Kosten verringern.
Die Ausführungsform der Vorrichtung zur Steuerung des Reifen
drucks im Fahrzeug gemäß Anspruch 12 weist ein Druckbegrenzungs
ventil auf, welches eine auf eine Membrane in radialer Richtung
wirkende Feder sowie eine Stellschraube aufweist. Mit Hilfe der
Stellschraube kann die Vorspannkraft der Feder variiert werden.
Mit der veränderbaren Vorspannkraft der Feder wird auch der
Luftdruck im Reifen beeinflußt. Mit Hilfe der Stellschraube kann
ein bestimmter, vorgewählter Luftdruck eingestellt werden. Dies
hat den Vorteil, daß der Luftdruck stets den Bedienungen wie z.B.
Belastung oder Fahrbahneigenschaften sowie Reifenart veränderbar
ist.
Die Anordnung eines Fliehgewichtes im Druckbegrenzungsventil,
welches auf die Feder wirkt hat den Vorteil, daß der Luftdruck
sich mit der Fahrzeuggeschwindigkeit ändert. Die hat den Vorteil,
daß z.B. im Stadtverkehr ein geringer Luftdruck und damit gute
Federeigenschaften erreicht werden. Bei hohen Geschwindigkeiten
jedoch den Sicherheitsanforderungen angepaßter höherer Luftdruck
im Reifeninneren herrscht.
Vorteilhafterweise ist im Druckbegrenzungsventil ein Anschlag
für das Fliehgewicht vorgesehen, um so eine bestimmte Ober
grenze für den Reifeninnendruck zu erhalten. Dies hat den Vor
teil, daß der Reifen zum einen nicht durch den Druck übermäßig
beansprucht wird und zum anderen die Lauffläche keine ballige
Form einnimmt, und so die Fahrsicherheit vermindert.
Die Weiterbildung nach Anspruch 16 hat den Vorteil, daß der
Reifendruck zum einen durch die Stellschraube und zum anderen
durch das Fliehgewicht beeinflußbar ist.
Vorteilhafterweise hat die gemeinsame Federkonstante der Feder
und der Membrane eine quadratische Kennlinie. Dies hat den Vor
teil, daß die Druckzunahme im Reifeninneren linear mit steigender
Geschwindigkeit bis zum Erreichen einer bestimmten Geschwindigkeit
ansteigt.
Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels.
Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau einer Vorrichtung
im Schnitt,
Fig. 2 ein Geschwindigkeits-Druckdiagramm, und
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform des Druck
begrenzungsventils im Schnitt.
Die in der Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zur Regelung des
Reifendrucks am Rad eines Fahrzeug ist zur Veranschaulichung der
Details vergrößert gezeichnet. Die Vorrichtung ist so ausgebildet,
daß diese bei drucklosem Reifen im Felgenraum vor Zerstörung ge
schützt ist.
Die Kolbenpumpe 22 ist in dem Reifeninnenraum 25 angeordnet.
Das Druckbegrenzungsventil 24 ist außerhalb des Reifeninnen
raums 25 an der Felge 26 angebracht. Mit 31 ist der Felgenrand
bezeichnet. Die Kolbenpumpe 22 und das Druckbegrenzungsventil 24
bilden eine Baueinheit. Zur Befestigung der Baueinheit weist die
Kolbenpumpe 22 ein Gehäuse 29 auf, welches mittels nicht darge
stellter Verbindungselemente mit der Felge 26 verbunden ist.
Die Kolbenpumpe 22 weist eine Kolbenstange 2 auf, welche an ihrem
einen Ende ein Kolben 9 und an ihrem anderen Ende einen Fuß 4
trägt. Der Kolben 9 ist radial im Zylinderraum 5 des Zylinders 1
beweglich. Die Kolbenstange 2 weist ein Gelenk 3 auf, das vorzugs
weise als Kugelgelenk ausgebildet ist. Bei einer elastischen seit
lichen Bewegung kann auch ein Zylindergelenk verwendet werden. Ge
strichelt dargestellt ist die Lage der Kolbenstangenabschnitte 2a,
2b bei einer geringen Geschwindigkeit des Fahrzeuges. Die Ab
schnitte 2a, 2b der Kolbenstange 2 sind teleskopartig ausge
bildet, wobei der Abschnitt 2a in den Abschnitt 2b eingeschoben
werden kann. Beim Einschieben des Abschnittes 2a der Kolbenstange
wird das Dämpfungselement 6, welches eine Druckfeder ist zusammen
gedrückt.
Der Zylinderraum 5 der Kolbenpumpe 22 weist zwei Öffnungen auf,
in welchen die Ventile 8 und 10 angeordnet sind. Der Zylinderinnen
raum 5 ist über das Ventil 8 und den Ansaugkanal 7 mit der Umgebung
verbunden. Der Zylinderraum 5 ist desweiteren über das Ventil 10
mit einer Kammer 11 sowie über einen Kanal 12 mit dem Reifeninnen
raum 25 verbunden.
Das Druckbegrenzungsventil weist einen Regelraum 11 auf, der durch
eine Membrane 13 begrenzt ist. Unterhalb der Membrane 13 ist eine
Druckfeder 14 angeordnet, die auf die Membrane 13 einwirkt. Die
Membrane 13 weist desweiteren eine verschließbare und öffnende
Öffnung 30 auf. Zwischen der Feder 14 und eine Stellschraube 17
ist ein Fliehgewicht 19 vorgesehen. Die Position der Stellschraube
17 kann durch eine Kontermutter 18 arretiert werden. Das Gehäuse
des Druckbegrenzungsventils 24 weist desweiteren zwei Öffnungen
15 und 16 auf.
Die Kolbenpumpe 22 hat einen Ansaug- und einen Pumptakt. In der
dargestellten Position ist der untere Totpunkt der Kolbenpumpe
erreicht und der Fuß 4 stützt sich gegen die Innenwand 23 des
Reifens 28 ab. Der Zylinderraum 5 ist mit Luft gefüllt und das
Ventil 8 sowie das Ventil 10 sind geschlossen. Gestrichelt dar
gestellt die Position des Reifens 28 bei einem verminderten
Reifendruck. Hierbei drückt die Innenwand 23 die Kolbenstange 2
mit dem Fuß 4 in die gestrichelt dargestellte Position. Der
Kolben 9 führt einen Verdichtungstakt aus bis zum Erreichen
seines oberen Totpunktes, d.h. der Kolben 9 liegt an der Stirn
fläche 5a des Zylinders 1 an, wie in der Fig. 1 gestrichelt
dargestellt. Die verdichtete Luft tritt über das Ventil 10 in
den Innenraum 25 des Reifens 28.
Ist der Sollwert des Reifendrucks erreicht, so wird durch jeden
Verdichtungstakt der Kolbenpumpe 22 der Sollwert überschritten.
Ist dies der Fall, so wird die Membrane 13 durch den Luftdruck
gegen die Federkraft 14 und die Zentrifugalkraft des Fliehge
wichts 19 in Radialrichtung gedrückt, wobei die Öffnung 30 frei
gegeben wird und Luft aus dem Innenraum 25 des Reifens 28 ent
weichen kann bis Kräftegleichgewicht an der Membran 13 herrscht.
Die aus dem Reifeninnenraum 25 entwichene Luft verläßt das Druck
begrenzungsventil 24 durch die Öffnung 15 und 16.
In der Fig. 2 ist der Reifendruck in Abhängigkeit von der Ge
schwindigkeit dargestellt. Bis zum Erreichen einer Geschwindig
keit Vu weist der Reifen einen Druck Pu auf. Wird diese Geschwindig
keit von dem Fahrzeug überschritten, so steigt der Druck linear
mit Zunahme der Geschwindigkeit bis zu einem Wert Po an. Bei
diesem Druck weist das Fahrzeug eine Geschwindigkeit Vo auf. Eine
weitere Steigerung der Geschwindigkeit von Vo bis Vmax führt zu
keiner Änderung des Druckes im Reifen.
In der Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Druckbe
grenzungsventils 24 dargestellt. Gegenüber dem Druckbegrenzungs
ventil 24 in der Fig. 1 zeichnet sich die weitere Ausführungsform
des Druckbegrenzungsventils dadurch aus, daß dieses ein Korb 20
zur Aufnahme des Fliehgewichts 19 aufweist. Der Korb 20 weist
einen Anschlag 21 auf. Hierdurch wird der in der Fig. 2 dar
gestellte Druckverlauf in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit
erreicht.
Bei der Bemessung des Fliehgewichtes ist zu berücksichtigen, daß
im Verdichtungstakt die Fliehkraft zusätzlich von der Gewichts
kraft überlagert wird.
In Verbindung mit einer Stelleinrichtung für die Stellschraube 17
kann der Sollwert für den Reifendruck in Abhängigkeit von einem
beliebigen vorgebbaren Kennfeld gesteuert und nachfolgend ausge
regelt werden.
Claims (17)
1. Vorrichtung zur Regelung des Reifendrucks am Rad,
welches am Fahrzeug angebracht ist mit einem Druckbe
grenzungsventil, welches einerseits mit dem Reifeninnenraum
und andererseits mit der Umgebung in Verbindung steht,
gekennnzeichnet durch
eine an der Felge (26) befestigte Kolbenpumpe (22) mit einer
sich i.w. radial in Richtung auf die gegenüberliegende Innen
wand (23) des Reifens (28) erstreckende Kolbenstange (2).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß an der der Innenwand (23) des Reifens (28) gegen
überliegenden Stirnwand der Kolbenstange (2) ein scheiben
förmiger Fuß (4) angebracht ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Fuß (4) aus einem gummielastischen Werkstoff
besteht.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (2) ein Dämpfungs
element (6) aufweist, und daß die Kolbenstange (2) teleskop
artig ausgebildet ist, wobei die Kolbenstange (2) gegen eine
Kraft des Dämpfungselementes (6) zusammengeschoben wird.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß das Dämpfungselement (6) eine innerhalb eines Ab
schnittes (2b) der Kolbenstange (2) angeordnete Druckfeder ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorspannkraft des Dämpfungselementes (6) gering
fügig größer ist als die dem maximalen Luftdruck der Kolben
pumpe (22) proportionale Kraft.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kolbenstange (2) ein Gelenk (3), vorzugsweise
ein Kugelgelenk (3) aufweist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kolbenpumpe (22) in dem Reifeninnenraum (25)
angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kolbenpumpe (22) außerhalb des Reifeninnenraums
(25) angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Druckbegrenzungsventil (24) gegenüber der Kolben
pumpe (22) um 180° gedreht auf dem Felgenumfang angeordnet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Druckbegrenzungsventil (24) und die Kolbenpumpe
(22) eine Baueinheit bilden.
12. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Druckbegrenzungsventil (24)
eine auf eine Membrane (13) in radialer Richtung wirkende Feder
(14) sowie eine Stellschraube (17) aufweist mittels derer die
Vorspannkraft der Feder (14) einstellbar ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge
kennzeichet, daß das Druckbegrenzungsventil (24) eine auf
eine Membrane (13) in radialer Richtung wirkende Feder (14) sowie
ein auf die Feder (14) wirkendes Fliehgewicht (19) aufweist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß
im Druckbegrenzungsventil (24) ein Anschlag (21) für das
Fliehgewicht (19) vorgesehen ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß
der Anschlag (21) an einem zur Aufnahme des Fliehgewichtes (19)
vorgesehenen Korbes (20) ausgebildet ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, daß das Druckbegrenzungsventil (24) eine
auf das Fliehgewicht (19) oder den Korb (20) wirkende Stellschraube
(17) aufweist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, daß die gemeinsame Federkonstante der
Feder (14) und der Membrane (13) eine quadratische Kennlinie
aufweist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3926391A DE3926391A1 (de) | 1989-08-10 | 1989-08-10 | Vorrichtung zur reifendruckueberwachung im fahrzeugrad |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3926391A DE3926391A1 (de) | 1989-08-10 | 1989-08-10 | Vorrichtung zur reifendruckueberwachung im fahrzeugrad |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3926391A1 true DE3926391A1 (de) | 1991-02-14 |
DE3926391C2 DE3926391C2 (de) | 1992-10-15 |
Family
ID=6386835
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3926391A Granted DE3926391A1 (de) | 1989-08-10 | 1989-08-10 | Vorrichtung zur reifendruckueberwachung im fahrzeugrad |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3926391A1 (de) |
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