DE4036362A1 - Pumpeneinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Pumpeneinrichtung gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1.

Speziell bei Lastkraftwägen und dabei insbesondere auch bei Anhängern solcher Lastkraftwägen besteht u. a. das Problem, daß es bei Undichtheiten, z. B. im Reifen, Schlauch oder im Ventil zu einer Reduzierung des Reifendrucks kommt, so daß dieser dann unter einem vorgegebenen Mindest-Wert liegt, was beim Fahren zu einer erhöhten Abnutzung oder aber zu einem Zerstören des Reifens durch übermäßige Erhitzung führen kann. Problematisch ist hierbei insbesondere auch, daß vom Fahr­ zeugführer vielfach die Abnahme des Reifendrucks nicht bemerkt wird. Auch Temperaturänderungen wirken sich auf die Höhe des Reifendrucks aus.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung aufzuzeigen, die an den Rändern eines Fahrzeugs, insbesondere auch an den Rändern eines Lastkraftwagens bzw. eines Zugfahrzeuges und/oder eines Anhängers bzw. im Bereich der dortigen Radlagerung vorgesehen werden kann und die selbsttätig für eine Erhöhung des Reifendrucks dann sorgt, wenn dies notwen­ dig ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Pumpeneinrichtung ent­ sprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ausgebildet.

Die erfindungsgemäße Pumpeneinrichtung bildet eine Quelle für unter Druck stehende Luft, die über die Druckluftleitung dem jeweiligen Reifen zugeführt wird, um den dortigen Luftdruck zu erhöhen. Die zur Erzeugung der Druckluft notwendige Relativbewegung zwischen dem wenigstens einen ersten Pumpen­ element und dem zugehörigen zweiten Pumpenelement wird durch die Drehbewegung des Rades bzw. der Radnabe beim Fahren des Fahrzeugs erzeugt, und zwar dadurch, daß eines der beiden Pumpenelemente fest mit dem Rad bzw. der Radnabe verbunden ist und das andere der beiden Pumpenelemente mit einem mit dem Rad bzw. der Radnabe nicht mitdrehenden Teil zusammen­ wirkt.

Bei einem Fahrzeugrad bzw. bei einer Fahrzeugradlagerung, bei der eine nicht mitdrehende Achse bzw. ein nicht mitdrehender Achsstummel zugänglich vorhanden ist, ist an dieser Achse bzw. an diesem Achsstummel das mit dem Rad bzw. mit der Radnabe nicht mitdrehende Teil vorgesehen.

Weist das jeweilige Rad bzw. die jeweilige Radlagerung eine derartige feststehende Achse bzw. einen entsprechenden feststehenden Achsstummel nicht auf oder ist dieser nicht zugänglich, so ist das mit dem Rad bzw. mit der Radnabe nicht mitdrehende Teil vorzugsweise von einem Massenelement gebildet, welches um eine in etwa achsgleich mit der Radachse liegende Achse frei drehbar vorgesehen ist und dessen Massenschwerpunkt gegenüber dieser Achse radial versetzt ist, so daß dieses Massenelement nicht mit dem Rad bzw. der Radnabe umläuft, d. h. entweder steht oder aber zumindest eine von der Drehbewegung des Rades bzw. der Radnabe ab­ weichende Drehung ausführt.

Bevorzugt weist die erfindungsgemäße Pumpeneinrichtung eine Steuereinrichtung zur Steuerung an den Fahrzeugreifen gelieferten Druckluft auf. Diese Steuereinrichtung kann in unterschiedlichster Weise realisiert sein. Im einfachsten Fall ist diese Steuereinrichtung ein Überdruckventil oder ein Umschaltventil, über welches dem jeweiligen Druckluftreifen Druckluft solange zugeführt wird, solange der Reifendruck unter einem vorgegebenen Wert liegt. Bevorzugt ist die Steuereinrichtung aber so ausgebildet, daß sie die Pumpenein­ richtung abkoppelt bzw. stillsetzt, und zwar immer dann, wenn der Reifendruck einem vorgegebenen Druckwert entspricht. Die Pumpeneinrichtung wird immer dann angekoppelt, wenn der Reifendruck unter diesem vorgegebenen Wert liegt, d. h. der vorgegebene Wert um eine vorgegebenen Druckdifferenz unter­ schritten ist. Diese Ausbildung hat den Vorteil, daß die Pumpeneinrichtung nur solange betätigt wird solange dies auch erforderlich ist. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Pumpeneinrichtung gemäß der Erfindung, und zwar teilweise im Schnitt;

Fig. 2 und 3 einen Schnitt entsprechend der Linie I-I bzw. II-II der Fig. 1;

Fig. 4 in schematischer Darstellung und in Draufsicht eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pumpen­ einrichtung;

Fig. 5 einen Schnitt entsprechend der Linie III-III der Fig. 3.

In den Fig. 1 und 2 ist 1 eine feststehende Achse bzw. ein feststehender Achsstummel eines Straßenfahrzeugs bzw. Anhängers, auf dem (Achsstummel) mit nicht näher dargestell­ ten Lagern die Radnabe 2 des Fahrzeugs drehbar gelagert ist. An der Radnabe 2 ist in üblicher Weise dann wenigstens eine Radfelge mit dem zugehörigen Reifen befestigt.

Auf dem äußeren Ende des Achsstummels 1 ist mittels eines Gewindes eine Mutter bzw. ein Ring 3 aufgeschraubt, der auch zur Einstellung des Lagerspiels für das Radlager dient und in der üblichen Weise mittels eines Splintes 4 in der jeweiligen Einstellung am Achsstummell gegen Verdrehen gesichert ist.

An der Radnabe 2 ist anstelle der bei Radlageranordnungen dieser Art vorgesehenen Verschluß- bzw. Fettkappe ein äußerer, das mit dem Rad mitbewegte Teil der Pumpeneinrich­ tung bildender Ring 5 durch Aufschrauben befestigt. Durch eine äußere Wand 6 ist dieser Ring 5 an seiner der Radnabe 2 abgewendeten, außen liegenden Seite verschlossen. Der Ring 5 ist einstückig mit einem Zylinder 7 ausgebildet, der einen Zylinderraum 8 aufweist, dessen Achse radial zur Achse des Achsstummels 1 verläuft und die Achse dieses Achsstummels schneidet. Der Zylinder 7 bzw. dessen Zylinderraum ist an seinem bezogen auf die Achse des Achsstummels 1 radial außen liegenden Ende durch einen Zylinderkopf 9 dicht verschlossen. In diesem Zylinderkopf ist ein Druckluftkanal mit einem Rückschlagventil 10 ausgebildet. Der das Rückschlagventil 10 aufweisende Druckluftkanal ist über eine Druckluftleitung 11 mit dem nicht näher dargestellten Fahrzeugreifen verbunden. Von der Druckluftleitung 11 zweigt eine Steuerleitung 12 ab, die zu einer Steuer- bzw. Sperreinrichtung 13 führt, die weiter unten noch näher beschrieben wird.

Im Zylinderraum 8 ist ein Kolben 14 abgedichtet, verschiebbar geführt. Der Kolben 14 ist mit dem in der Fig. 1 oberen Ende einer Kolbenstange 15 verbunden, die mit ihrem unteren Ende an einem Antriebshebel 16 angelenkt ist, und zwar zwischen dem freien Ende 16′ dieses Antriebshebels und einem Ende 16′′, an dem der Antriebshebel 16 um eine parallel zur Achse des Achsstummels 1 verlaufende Achse schwenkbar im Inneren des Ringes 5 mittels eines Gelenkbolzens 17 gelagert ist. Im Bereich zwischen seinen beiden Enden 16′ und 16′′ bildet der Antriebshebel 16 an der dem Kolben 14 abgewandten Seite eine Anlagefläche 16′′′ für eine von einem Kugellager gebildete Rolle, die exzentrisch zur Achse des Achsstummels 1 an dem inneren Ring 3 vorgesehen ist, und zwar vor dem außen liegenden, stirnseitigen Ende des Achsstummels 1. Eine an dem Ende 16′′ vorgesehene Torsionsfeder 19 dient dazu, um die Anlagefläche 16′′ gegen die Rolle 18 zu drücken.

Läuft die Radnabe 2 um den Achsstummel 1 um, so wird auch der äußere Ring 5 mit all seinen Elementen relativ zum inneren Ring 3 bewegt bzw. gedreht, so daß bei gegen die Rolle 18 anliegendem Antriebshebel 16 der Kolben 14 in dem Zylinder 7 hin- und herbewegt wird und über einen im Zylinderkopf 9 ausgebildeten und ebenfalls mit einem Rückschlagventil versehenen Kanal 20 von außen her Luft ansaugt und diese dann über das Rückschlagventil 10 und die Druckleitung 14 in den Reifen des betreffenden Fahrzeugrades drückt. Beim Fahren des Fahrzeugs erfolgt dies solange, bis der Reifen des betreffen­ den Fahrzeugrades einen erforderlichen Druck aufweist, der dann über die Druckleitung 11 und die Steuerleitung 13 auch an einer Steuerkammer 21 der Steuereinrichtung 13 anliegt. Entspricht der Druck in der Steuerkammer 21 einem vorgegebe­ nen Druckwert, so wird ein Bolzen 22, der Teil der Steuerein­ richtung 13 ist und in dem äußeren Ring 5 axial verschiebbar vorgesehen ist, gegen die Wirkung einer Druckfeder 23 mit seinem der Steuerkammer 21 entfernt liegenden Ende in den Bewegungsraum des Endes 16′ des Antriebshebels 16 bewegt, und zwar derart, daß dieser Antriebshebel 16 mit seinem Ende 16′ bei in der obersten Stellung befindlichem Kolben 14 an dem freien Ende des Bolzens 22 einrastet und in dieser in der Fig. 1 mit unterbrochenen Linien gezeigten Stellung gehalten wird, so daß trotz weiter umlaufendem Rad bzw. umlaufender Radnabe 2 über die Rolle 18 keine hin- und hergehende Schwenkbewegung auf den Antriebshebel 16 ausgeübt und somit auch der Kolben 14 im Zylinder 7 nicht hin- und herbewegt wird, also keine weitere Pumpwirkung oder Erhöhung des Luftdrucks im Reifen erfolgt.

Sinkt der Reifendruck unter den vorgegebenen Wert, d. h. sinkt die vom Druck in der Steuerkammer 21 erzeugte Kraft unter die von der Druckfeder 23 erzeugte Kraft, so wird der Bolzen 22 durch die Druckfeder 23 wieder aus den Bewegungs­ raum des Endes 16′ herausbewegt, so daß die Torsionsfeder 19 den Antriebshebel 16 mit seiner Anlagefläche 16′′′ gegen die Rolle 18 zur Anlage bringt und somit beim Umlauf der Radnabe 2 die oben erwähnte Pumpwirkung erneut erfolgt.

Um eine gewisse Trägheit für die Steuerung des Bolzens 22 zu erreichen bzw. um ein "Flattern" bei der Steuerbewegung des Bolzens 22 zu verhindern, ist dieser Bolzen mit wenigstens einer Umfangsnut 24 versehen, in die zumindest in einer Endstellung des Bolzens 22 eine Kugel 25 federnd einrastet, wie dies in der Fig. 3 dargestellt ist.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Fahrzeugachse keinen feststehenden, zumindest jedoch keinen von außen her zugänglichen feststehenden Achsstummel aufweist. In den Fig. 4 und 5 ist 26 die Felge eines Fahrzeugrades, die in üblicherweise mittels Schrauben 27 an der Radnabe 28 befe­ stigt ist. Mit der Felge 26 bzw. mit einer dort vorgesehenen Radkappe 29 ist ein äußeres, ringförmiges Gehäuse 13 fest verbunden. Im Inneren dieses Gehäuses sind um die Drehachse der Nabe 28 bzw. des Fahrzeugrades zwei Massen 31 und 32 drehbar gelagert, die jeweils von einem Teilring gebildet sind, und deren Masseschwerpunkt bezogen auf die Achse der Radnabe 28 radial versetzt ist. Eine der beiden Massen, nämlich bei der dargestellten Ausführungform die Masse 32 ist in der Nähe des Lagerzapfens 33 an einem Exzenteransatz 32′ gelenkig mit der Kolbenstange 34 eines Kolbens 25 verbunden, der in dem Zylinderraum 36 eines im Inneren des Gehäuses 30 an diesem befestigten Zylinder 37 hin- und herbewegbar ist, und zwar radial zur Achse der Radnabe 28 bzw. des Lager­ zapfens 33. Die Verbindung der Kolbenstange 34 mit der Masse 32, d. h. der Exzenteransatz 32′ ist radial gegenüber der Achse des Lagerzapfens 33 versetzt vorgesehen.

Die Fig. 5 zeigt die beiden Massen 31 und 32 in einer Stellung, in der die Pumpeneinrichtung wirksam ist und in der die Massen einander benachbar liegen. Die Massen 31 und 32 sind in ihrer Größe so gewählt, daß sie in der nicht wirk­ samen Stellung, d. h. bei abgeschalteter Pumpeneinrichtung einen exakten Massenausgleich bewirken.

Der Zylinderinnenraum 36 ist wiederum über eine nicht näher dargestellte Druckleitung mit dem nicht dargestellten Reifen des Fahrzeugs verbunden. Weiterhin ist eine Verriegelungsein­ richtung 38 mit einer mit dem Reifendruck beaufschlagte Steuerkammer vorgesehen.

Solange der vorgegebene Reifendruck vorhanden ist, sind die beiden Massen 31 und 32 und das Gehäuse 30 gegenseitig durch die Verriegelungseinrichtung 38 verriegelt, so daß bei fahrendem Fahrzeug sämtliche Elemente der Pumpeneinrichtung mit der Felge 26 um die Achse der Radnabe 28 umlaufen. Die beiden Massen 31 und 32 befinden sich dabei abweichend von der Darstellung der Fig. 5 in einer Stellung, in der die Massenschwerpunkte dieser Massen sich bezogen auf die Achse der Radnabe 28 bzw. des Lagerzapfens 33 diametral gegenüber­ liegen, die Massen 31 und 32 somit für einen Massenausgleich sorgen.

Sinkt der Reifendruck unter einen vorgegebenen Wert, so löst die Verriegelungseinrichtung 38 die Verriegelung der Massen 31 und 32 mit dem Gehäuses 30. Dies hat zur Folge, daß die Massen 31 und 32 schließlich gegenüber der Bewegung des Gehäuses 30 zurückbleiben und auch unter dem Einfluß einer zwischen diesen Massen wirkenden Bremseinrichtung, die beispielsweise von der in der Fig. 4 dargestellten Blattfeder 39 gebildet ist, die in der Fig. 5 dargestellte Position einnehmen, in der sich die beiden Massen 31 und 32 mit ihrem Massenschwerpunkt auf einer gemeinsamen Seite der Achse der Radnabe 28 befinden, und zwar unterhalb dieser Achse. Durch die sich einstellende Relativbewegung des Gehäuses 30 zu den beiden Massen 31 und 32 erfolgt über die Kolbenstange 34 eine hin- und hergehende Pumpbewegung des Kolbens 35 und damit ein Aufpumpen des Fahrzeugreifens. Erst wenn der Druck des Fahrzeugreifens den gewünschten Wert erreicht hat, werden durch die Verriegelungseinrichtung 38 die beiden Massen 31 und 32 wiederum am Gehäuse 30 verriegelt, und zwar zunächst eine Masse, beispielsweise die Masse 31, die dann um eine halbe Drehung mitgeführt wird und der dann die zweite Masse, beispielsweise die Masse 32, nachfolgt, so daß im verriegel­ ten Zustand schließlich beide Massen sich bezogen auf die Achse der Radnabe 28 wieder diametral gegenüberliegen.

Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, daß Änderungen sowie Abwand­ lungen möglich sind, ohne daß dadurch der der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird.

Claims (12)

1. Pumpeneinrichtung zur Erzeugung von Druckluft und zur Verwendung bei einem wenigstens einen Druckluftreifen aufweisenden Fahrzeugrad, gekennzeichnet durch wenigstens ein erstes Pumpenelement (7, 37), welches wenigstens eine Pumpenkammer (8, 36) bildet, deren Volumen durch Bewegen eines zweiten Pumpenelementes (14, 35) relativ zum ersten Pumpenelement veränderbar ist und die über eine Druck­ leitung (11) an den wenigstens einen Druckluftreifen anschließbar ist, wobei zur Erzeugung der Relativbewegung zwischen den Pumpenelementen (7, 37; 14, 35) eines der beiden Pumpenelemente an einem ersten, fest mit dem Fahrzeugrad oder fest mit einer dieses Fahrzeugrad tragenden Radnabe (2, 28) verbunden ist und das andere der beiden Pumpenelemente mit einem mit dem Fahrzeugrad bzw. der Radnabe (2, 28) nicht mitdrehenden Teil (1, 32) antriebsmäßig verbunden ist.

2. Pumpeneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das erste Pumpenelement (7, 37) mit dem Fahr­ zeugrad bzw. mit der Radnabe (2, 28) fest verbunden ist.

3. Pumpeneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Pumpenelement (14, 35) mit dem mit dem Fahrzeugrad bzw. der Radnabe (2, 28) nicht mitdrehenden Teil (1, 32) zusammenwirkt.

4. Pumpeneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Pumpenelement ein Zylinder (7, 37) und das zweite Pumpenelement ein in dem Zylinder verschiebbarer Kolben (14, 35) sind.

5. Pumpeneinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß der Zylinder (7, 37) mit seiner Zylinderachse im wesentlichen radial zu einer Achse angeordnet ist, um die das Rad bzw. die Radnabe (2, 28) drehbar gelagert sind.

6. Pumpeneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Pumpenelement (14, 37) mit einem Exzenter (18, 32′) an dem mit dem Rad bzw. mit der Radnabe (2, 28) nicht mitdrehenden Teil zusammen­ wirkt.

7. Pumpeneinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß das andere Pumpenelement (14, 35) über eine Kolbenstange (15, 34) mit dem Exzenter (18, 32′) zusam­ menwirkt.

8. Pumpeneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Exzenter von einem Zapfen oder einer Rolle (18) gebildet ist, die an dem mit dem Rad bzw. mit der Radnabe (2, 28) nicht mitdrehenden Teil (1) vorgesehen ist, daß die Rolle (18) radial gegenüber der Achse versetzt ist, um die das Rad bzw. die Radnabe (2, 28) drehbar gelagert ist, und daß die Rolle (18) eine Anlagefläche für ein Antriebselement, vorzugsweise für einen schwenkbaren Hebel (16) bildet, der mit dem anderen Pumpenelement (14) zusammenwirkt.

9. Pumpeneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Rad bzw. der Radnabe (2) nicht mitdrehende Teil eine nicht mitdrehende Achse (1) der Radlagerung ist.

10. Pumpeneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Rad bzw. der Radnabe (28) nicht mitdrehende Teil eine Masse (32) ist, die um eine Achse (33) drehbar gelagert ist, die in etwa achsgleich mit derjenigen Achse liegt, um die das Rad bzw. die Radnabe (28) drehbar sind, und deren Masse­ schwerpunkt gegenüber dieser Achse radial versetzt ist.

11. Pumpeneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (13, 38), die in Abhängigkeit von einem vom Reifendruck abgeleiteten Steuerdruck die Pumpeneinrichtung immer dann einschaltet, wenn der Reifendruck unter einem vorgegebenen Wert liegt, und die Pumpeneinrichtung immer dann abschaltet, wenn der Reifendruck dem vorgegebenen Wert entspricht.

12. Pumpeneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Radlagerung mit einer feststehenden Achse bzw. mit einem feststehenden Achsstummel (1) das eine Pumpenelement (7) an einem an der Radnabe (2) befestigten und eine Verschluß- bzw. Fett kappe bildenden Ring (5) vorgesehen ist und das andere Pumpenelement (14) mit einem Antriebselement, vorzugs­ weise mit einem einen Exzenter bildenden Zapfen oder einer einen Exzenter bildenden Rolle (18) an einem zweiten Ring (3) zusammenwirkt, welch letzterer eine zur Fixierung eines Radlagers und in ein Gewinde des Achs­ stummels (1) eingreifende Mutter bildet.