WO2015144353A1 - Rad mit einem fluidbefüllten reifen und einer vorrichtung zum einstellen des reifendrucks sowie mit solchen rädern ausgerüstetes fahrrad, kraftfahrzeug oder luftfahrzeug - Google Patents

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WO2015144353A1
WO2015144353A1 PCT/EP2015/052875 EP2015052875W WO2015144353A1 WO 2015144353 A1 WO2015144353 A1 WO 2015144353A1 EP 2015052875 W EP2015052875 W EP 2015052875W WO 2015144353 A1 WO2015144353 A1 WO 2015144353A1
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wheel
tire
pressure
pump
chamber
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PCT/EP2015/052875
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Walter WAGATHA
Wolfgang Jaumann
Alfred LANG-JAUMANN
Günter SCHÖNHOFER
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Wagatha Walter
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    • A61F5/56—Devices for preventing snoring
    • A61F2005/563—Anti-bruxisme

Definitions

  • the present invention relates to a wheel with a fluid-filled tire and a device for adjusting the tire pressure according to the preamble of patent claim 1.
  • a wheel is known from DE 10 2010 039 854 AI.
  • the present invention relates to a bicycle, a motor vehicle or an aircraft, which are equipped with such wheels according to the invention.
  • the tire pressure is of considerable importance. It is directly related to the payload of the vehicle; but also with different roadway properties, especially in non-paved roads or roads, an adjustment of the tire pressure makes sense.
  • the sinking of a vehicle in loose sand for example when driving on the beach or in the desert, can be reduced by lowering the tire pressure so far that increases the contact surface of the tires on the ground.
  • the weight per unit area ie the contact pressure, which the tire exerts on the ground, causing it to sink less deeply on loose, unpaved ground, and the traction is increased.
  • the tire pressure should be increased again.
  • the tire pressure to be selected is also a crucial component. It is directly dependent on the type of tire (tread structure), from own body weight, of the soil condition and of the slope or the gradient of the traveled route. It thus represents a variable and should be precisely controllable and individually actively controllable while driving, without the use of an otherwise necessarily carry hand pump.
  • the known tire pressure regulating devices as are known, for example, from DE 10 2010 039 854 A1 or DE 100 44 886 B4, are designed exclusively for vehicles powered by engine power, have a relatively high weight and are technically complicated and accordingly expensive. Due to their weight and dimensions they are not suitable for bicycles.
  • an active tire pressure control is known. This regulation works with a pressure bottle, which is carried along on the bicycle and with CO2 gas, which is under a very high pressure, namely about 58 bar, high pressure is filled.
  • the CO2 gas can be fed via hoses while driving the tire dosed.
  • the gas supply from the pressure bottle on the wheel hubs in the tire chambers is technically complex.
  • a pressurized bottle under very high pressure is an immense source of danger, for example, when carrying the wheel in vehicles which may be exposed to high intensity solar radiation, so that the manufacturer of this system also advises extreme caution.
  • DE 10 2010 039 854 A1 describes a wheel with a fluid-filled tire and a device for adjusting the tire pressure, which comprises a system for providing a fluid pressure that is higher than the current tire pressure and a controllable, functional with the system, a tire chamber and the ambient atmosphere having connected valve assembly.
  • This device for adjusting the tire pressure is also designed exclusively for use in motor vehicles, has a relatively high weight and requires a special rim construction. This makes them relatively expensive and leads to a high overall weight.
  • the present invention has for its object to provide a wheel with a fluid-filled tire and a device for adjusting the tire pressure, in which the device is relatively light, is also applicable to bicycles, no special rim design and no large external energy input, for example Wise by compressors or the like requires. This object is achieved by a wheel with a fluid- filled tire and a device for adjusting the tire pressure with the features of claim 1.
  • the invention is further directed to a bicycle, motor vehicle or aircraft, which are at least partially equipped with the wheels according to the invention.
  • Figure 1 is a sectional view of a first embodiment of a
  • Figure 2 is a sectional side view of a second embodiment of a wheel according to the invention.
  • Figure 3 is a sectional view taken along A-A in Figure 2;
  • Figure 4 is a sectional side view of a third embodiment of the wheel according to the invention.
  • Figure 5 is a section along B-B in Figure 4.
  • FIG. 6 shows a side sectional view through a fourth embodiment of the wheel according to the invention.
  • Figure 1 shows a first embodiment of the wheel according to the invention with a fluid-filled tire and a device for adjusting the tire pressure.
  • Figure 1 is a cross section through the wheel 1 in a plane in which the longitudinal axis of the hub 1 1 is located.
  • the hub 1 1, which is shown here only very schematically - there are no structural details shown - is connected via spokes 10 with the rim 9.
  • the present invention is not limited to tubeless tires 2; Equally, tires with hoses can be used.
  • the tire encloses a tire chamber 2a.
  • the rim 9 is a commercially available rim having a valve bore in which a valve is usually used to inflate the tire. According to the invention, such a valve is replaced by a close-fitting nozzle, at the outer end of which a hose or pipe connection 24 is attached, whose other end opens into a bellows 7.
  • This bellows 7 is arranged radially symmetrically between the rim 9 and the hub 1 1 in a closed housing within the Radspeichung 10 and forms a pump chamber 6a.
  • the bellows 7 is preferably made of a gas-tight elastic plastic.
  • the bellows 7, the hose or pipe connection 24 and the tire chamber 2a together form a closed volume in which a pressurized fluid, usually air, is below a certain nominal pressure.
  • a pressurized fluid usually air
  • the filling of this volume with pressurized fluid takes place via a filling valve, which (not shown in FIG. 1) can be located on the bellows 7, on the hose or pipe connection 24 or on the rim 9.
  • the bellows 7 is part of a pump arrangement 6, which also has a compression mechanism 8, with which the bellows 7 can be compressed.
  • the compression mechanism 8 comprises a spindle drive 8a having a control shaft 17 terminating in a thumbwheel 17a driven by a remotely controllable electric motor 18.
  • the spindle drive 8a has a threaded rod, in the rotation, depending on the direction of rotation, an actuator moves in Figure 1 to the right or to the left can be.
  • This actuator is connected to fins 8b or the like, which are articulated at the radially outermost end of the bellows 7 to a correspondingly executed holder.
  • the bellows 7 is compressed, its internal volume decreases, and the total pressure in the pump chamber 6a, the hose or pipe joint 24 and the tire chamber 2a increases yourself. If the direction of rotation of the spindle 8a is reversed, then the lamellae 8b in FIG. 1 move to the right, the bellows 7 can expand and the total volume described above increases, as a result of which the pressure in the tire chamber 2a also drops.
  • the tire pressure can be varied steplessly from a pressure below a nominal tire pressure to a pressure value above the nominal tire pressure by actuation of the compression mechanism 8.
  • the electric motor 18 is controlled by the driver of the vehicle to which the wheel according to the invention is mounted by appropriately designed switches.
  • such a switch is preferably located on the handlebar of the bicycle or in the vicinity.
  • the pressure sensor 31 can transmit its measured values via radio to the pressure display.
  • Figure 2 shows a second embodiment of a wheel according to the invention with a device for adjusting the tire pressure.
  • this is not a wheel with a rim, which is connected via wire spokes with a hub, but here form the hub 1
  • spars 13 and the rim 9 is a unit. This unit can be cast from light metal or is made of fiber-reinforced plastic or the like.
  • the rim 9 is connected to the hub 1 1 via three star-shaped arranged spars 13.
  • the spars 13 are formed as a hollow cylinder, which are connected via corresponding openings in the rim base with the tire chamber 2a.
  • a piston 14 which is provided with a sealing lip 14a, a pump chamber 6a.
  • the piston 14 is connected in the illustrated embodiment via a threaded rod with a spindle drive 15.
  • a threaded rod with a spindle drive 15.
  • At the other end of the threaded rod is located at the height of the longitudinal axis of the hub 1 1 (shown here only very schematically) an angular toothing.
  • each of the spars 13 is equipped with a hollow cylinder, so that in each spar 13, a pump chamber 6a is located.
  • the spindle drives 15 are driven by a to the hub 1 1 coaxially extending control shaft 17 by an electric motor 18.
  • the volume of the pump chambers 6a is increased or decreased.
  • the pump chambers 6a and the tire chamber 2a together form a closed volume. This volume can be inflated via a filling valve (not shown in FIG. 2) with a pressure fluid, generally air.
  • a pressure fluid generally air.
  • the tire chamber 2a is preferably in turn
  • Pressure sensor 31 which outputs its measurement results to a pressure gauge.
  • the driver can control the electric motor 18 via appropriately designed and arranged switches so that the pistons in FIG. 3 either move up, reducing the overall volume 2a, 6a and increasing tire pressure, or vice versa below, thereby increasing the overall volume 2a, 6a, thereby decreasing the tire pressure.
  • the embodiments of the present invention shown in Figures 1 to 3 are each closed systems forming a contiguous variable volume.
  • the change in the closed volume leads to a change in the tire pressure.
  • the change in tire pressure can be made by the driver while driving, that is, while the wheels are turning.
  • FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention in a side sectional view.
  • the pump assembly 6 is integrated into the hub 1 1.
  • the pump assembly 6 here has the form of a 5-cylinder pump, wherein the pump chambers 6a are arranged in the manner of a star motor.
  • the pump chambers 6a have hollow cylinders, which are aligned from the longitudinal axis of the hub 1 1 radially outwardly to the rim 9.
  • piston 14 which are articulated on the one hand on an eccentric disc 20 and on the other hand in each case by a return spring 32 are pressed radially inwardly.
  • the eccentric disc 20 has a free-running, ball-bearing axis of rotation, which coincides with the axis of rotation of the hub 1 1. If no additional forces are applied to the eccentric disc, it rotates synchronously with the wheel while driving. That is, the pistons in the pump assembly do not move and no pressure builds up. However, if the eccentric disc is braked (by operation of the driver) by a brake mechanism (not shown in FIG. 5) disposed on the fixed part of the hub 11, these differ Rotation speeds of the eccentric and the wheel and thus the pump chambers, so that it comes to a drive of the piston and a pressure in the pump assembly is constructed.
  • the hollow cylinders of the pump chambers 6a are each connected at their radially outer end via check valves 23 with a ring line 22. Furthermore, the pump chambers have fluid valves 25 through which air is sucked out of the atmosphere into the pump chambers 6a during a radial inward movement of the pistons 14 when the check valves 23 are closed. In a radially outwardly directed piston movement, the fluid valves close 25 and the compressed air is pressed through the check valves 23 in the ring line 22.
  • the ring line 22 is connected via a hose or pipe connection 24 with the rim 9 and thus the tire chamber 2a in conjunction. At the rim end of the hose or pipe connection 24, a two-way valve arrangement 5a is arranged.
  • This valve assembly 5a is also controlled by radio, between a position in which the volume of the tire chamber 2a is completed, a position in which air from the tire chamber 2a can be discharged into the ambient atmosphere, and a position in the pressurized fluid generated by the pump assembly 6, can be pressed through the hose or pipe connection 24 in the tire chamber 2a.
  • FIG. 5 shows a section along the line B-B in FIG. 4 for further clarification of the control of the pump chambers 6a.
  • FIG. 6 shows a fourth embodiment of the present invention, in which the pump arrangement 6 has a trochoid circuit pump 26 integrated into the hub 11.
  • a rotary piston 26a moves in a pump housing 26b, driven via a gear connection consisting of a smaller with the axis of rotation of the hub 1 1 coaxial gear 26c.
  • the rotary piston 26 a sucks air via an intake passage 28, which is compressed in the compression area 29.
  • a controllable vent valve 30 In the compression area opens a controllable vent valve 30, which can be opened or closed remotely by the driver.
  • the vent valve 30 When the vent valve 30 is open, no overpressure builds up in the hose or pipe connection 24.
  • the driver wants to increase the pressure in the tire chamber 2a, he closes the controllable vent valve 30 and on the two-way valve assembly 5a is an overpressure for inflating the tire 2 at.
  • the driver opens the two-way valve 5a and makes a connection between the hose or pipe joint 24 and the tire chamber 2a.
  • pressure sensors 31 are arranged in the tire chamber 2 a and in the compression area 29. The measured pressures are displayed via pressure displays.
  • the two-way valve assembly 5a is controlled so that air is released from the tire chamber 2a into the atmosphere.
  • the wheel according to the invention with a fluid-filled tire and a device for adjusting the tire pressure can be installed in a bicycle, in particular of the mountain bike type, whereby it is possible to equip only one wheel or both wheels according to the invention.
  • the present invention has application to four- or multi-wheeled automobiles or aircraft, wherein also at least one axle or all axles can be equipped with wheels according to the present invention.
  • the present invention is not to be limited to the embodiments described above, but includes all variants that fall within the scope of the appended claims.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Rad (1) mit einem fluidbefüllten Reifen (2) und einer Vorrichtung (3) zum Einstellen des Reifendrucks, welche ein System (4) zur Bereitstellung eines gegenüber dem aktuellen Reifendruck höheren Fluiddrucks und eine steuerbare, funktional mit dem System, einer Reifenkammer (2a) und der Umgebungsatmosphäre verbundene Ventilanordnung aufweist. Das System (4) weist eine mit dem Rad (1) fest verbundene, sich mit dem Rad drehende Pumpenanordnung (6) auf.

Description

Rad mit einem fluidbefüllten Reifen und einer Vorrichtung zum Einstellen des Reifendrucks sowie mit solchen Rädern ausgerüstetes
Fahrrad, Kraftfahrzeug oder Luftfahrzeug
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rad mit einem fluidbefüllten Reifen und einer Vorrichtung zum Einstellen des Reifendrucks nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solches Rad ist aus der DE 10 2010 039 854 AI bekannt. Ferner betrifft die vorliegende Erfin- dung ein Fahrrad, ein Kraftfahrzeug oder Luftfahrzeug, welche mit solchen erfindungsgemäßen Rädern ausgerüstet sind.
Um für Fahrzeuge mit luftgefüllter Bereifung optimale Fahreigenschaften zu erzielen, ist der Reifendruck von erheblicher Bedeutung. Er steht in direkter Beziehung zu der Zuladung des Fahrzeugs; aber auch bei unterschiedlichen Fahrbahneigenschaften, speziell bei nicht befestigten Wegen bzw. Straßen, ist eine Anpassung des Reifendrucks sinnvoll. Das Einsinken eines Fahrzeugs in losem Sand, beispielsweise bei Fahrten am Strand oder in der Wüste, kann vermindert werden, indem man den Reifendruck soweit absenkt, dass sich die Auflagefläche der Reifen auf dem Untergrund vergrößert. Dadurch sinkt die Gewichtskraft pro Flächeneinheit, also der Auflagedruck, den der Reifen auf den Untergrund ausübt, wodurch dieser auf losem, unbefestigtem Grund weniger tief einsinkt, und die Traktion wird erhöht. Wenn die Wegstrecke mit losem Untergrund beendet ist, soll der Reifendruck wieder erhöhbar sein.
Andererseits beeinträchtigt ein falsch gewählter Reifendruck das Fahrverhalten eines Fahrzeugs negativ und setzt den Reifen einem erhöhten Verschleiß aus. Der Reifendruck sollte daher, ohne in üblicher Weise eine Tankstelle ansteuern zu müssen, vom Fahrzeugführer kontrolliert und auch aktiv angepasst werden können, wenn es die Umstände erfordern. Dieses Thema betrifft sowohl Motorfahrzeuge als auch Fahrräder.
Um im Fahrradsport, insbesondere beim "Mountain-Biking", stets eine optimale Bodenhaftung bei gleichzeitig möglichst geringem Reibungswiderstand zu erzielen, stellt der zu wählende Reifendruck ebenfalls eine entscheidende Komponente dar. Er steht in direkter Abhängigkeit von der Art der Bereifung (Profilstruktur), vom eigenen Körpergewicht, von der Bodenbeschaffenheit und von der Steigung bzw. dem Gefälle der befahrenen Wegstrecke. Er stellt somit eine Variable dar und sollte während der Fahrt präzise kontrollierbar und individuell aktiv regelbar sein, ohne Inanspruchnahme einer sonst notwendigerweise mitzuführenden Handluftpumpe.
Für Kraftfahrzeuge, insbesondere Geländewagen und in der Landwirtschaft eingesetzte Fahrzeuge, wie Traktoren und dergleichen, gibt es bereits diverse Felgenkonstruktionen und Reifendruckkontroll- und -regelungsvorrichtungen, mit denen eine Druckregulierung eines Reifens vorgenommen werden kann.
Die bekannten Reifendruckregulierungsvorrichtungen, wie sie bei- spielsweise aus der DE 10 2010 039 854 AI oder der DE 100 44 886 B4 bekannt sind, sind ausschließlich für mit Motorkraft betriebene Fahrzeuge ausgelegt, haben ein relativ hohes Gewicht und sind technisch aufwendig und dementsprechend teuer. Aufgrund ihres Gewichtes und ihrer Abmessungen sind sie für Fahrräder nicht geeignet.
Aus dem Radsportbereich ist eine aktive Reifendruckregelung bekannt. Diese Regelung arbeitet mit einer Druckflasche, die am Fahrrad mitgeführt wird und mit CO2-Gas, das unter einem sehr hohen Druck steht, nämlich ca. 58 bar, hochdruckbefüllt ist. Das CO2-Gas kann über Schlauchleitungen während der Fahrt den Reifen dosiert zugeführt werden. Die Gaszufuhr von der Druckflasche über die Radnaben in die Reifenkammern ist technisch aufwendig. Darüber hinaus stellt eine Druckflasche, die unter sehr hohem Druck steht, eine immense Gefahrenquelle dar, z.B. beim Mitführen des Rades in Fahrzeugen, die Sonneneinstrahlung hoher Intensität ausgesetzt sein können, sodass auch der Herstel- 1er dieses Systems zu äußerster Vorsicht rät.
Die DE 10 2010 039 854 AI beschreibt ein Rad mit einem fluidbefüllten Reifen und einer Vorrichtung zum Einstellen des Reifendrucks, welche ein System zur Bereitstellung eines gegenüber dem aktuellen Reifen- druck höheren Fluiddrucks und eine steuerbare, funktional mit dem System, einer Reifenkammer und der Umgebungsatmosphäre verbundene Ventilanordnung aufweist.
Diese Vorrichtung zum Einstellen des Reifendrucks ist ebenfalls aus- schließlich für die Verwendung bei Kraftfahrzeugen ausgelegt, hat ein relativ hohes Gewicht und erfordert eine spezielle Felgenkonstruktion. Dies macht sie verhältnismäßig teuer und führt insgesamt zu einem hohen Gewicht. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rad mit einem fluidbefüllten Reifen und einer Vorrichtung zum Einstellen des Reifendrucks anzugeben, bei dem die Vorrichtung verhältnismäßig leicht ist, auch bei Fahrrädern einsetzbar ist, keine spezielle Felgenkonstruktion und auch keinen großen Energieeintrag von außen, beispiels- weise durch Kompressoren oder dergleichen, erfordert. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Rad mit einem fluidbe- füllten Reifen und einer Vorrichtung zum Einstellen des Reifendrucks mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die Unteransprüche sind auf Merkmale bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gerichtet.
Die Erfindung ist ferner auf ein Fahrrad, Kraftfahrzeug oder Luftfahrzeug gerichtet, welche mit den erfindungsgemäßen Rädern zumindest teilweise ausgerüstet sind.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand der Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
Figur 1 eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Rads;
Figur 2 eine geschnittene Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rads;
Figur 3 eine Schnittansicht entlang A-A in Figur 2;
Figur 4 eine geschnittene Seitenansicht einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rads;
Figur 5 einen Schnitt entlang B-B in Figur 4; und
Figur 6 eine seitliche Schnittansicht durch eine vierte Ausführungs- form des erfindungsgemäßen Rads.
Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rads mit einem fluidbefüllten Reifen und einer Vorrichtung zum Einstellen des Reifendrucks. Figur 1 ist ein Querschnitt durch das Rad 1 in einer Ebene, in der sich die Längsachse der Nabe 1 1 befindet. Die Nabe 1 1 , die hier nur sehr schematisch dargestellt ist - es sind keine konstruktiven Details dargestellt - ist über Speichen 10 mit der Felge 9 verbunden. Auf der Felge 9 ist der schlauchlose Reifen 2 aufgezogen. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf schlauchlose Reifen 2 beschränkt; es können gleichermaßen Reifen mit Schläuchen verwendet werden.
Zusammen mit der Felge 9 umschließt der Reifen eine Reifenkammer 2a. Bei der Felge 9 handelt es sich um eine handelsübliche Felge, die eine Ventilbohrung aufweist, in der üblicherweise ein Ventil zum Aufpumpen des Reifens eingesetzt ist. Erfindungsgemäß wird ein solches Ventil durch einen dichtangepassten Stutzen, an dessen äußerem Ende eine Schlauch- oder Rohrverbindung 24 angesetzt ist, deren anderes Ende in einem Balg 7 mündet, ersetzt. Dieser Balg 7 ist zwischen der Felge 9 und der Nabe 1 1 in einem geschlossenen Gehäuse innerhalb der Radspeichung 10 radialsymmetrisch angeordnet und bildet eine Pum- penkammer 6a. Der Balg 7 ist vorzugsweise aus einem gasdichten elastischen Kunststoff gefertigt. Der Balg 7, die Schlauch- oder Rohrverbindung 24 und die Reifenkammer 2a bilden zusammen ein abgeschlossenes Volumen, in dem sich ein Druckfluid, in der Regel Luft, unter einem bestimmten Nominaldruck befindet. Die Befüllung dieses Volu- mens mit Druckfluid erfolgt über ein Befüllungsventil, welches sich (in Figur 1 nicht dargestellt) am Balg 7, an der Schlauch- oder Rohrverbindung 24 oder an der Felge 9 befinden kann.
Der Balg 7 ist Teil einer Pumpenanordnung 6, die ferner einen Kom- pressionsmechanismus 8 aufweist, mit dem der Balg 7 zusammengedrückt werden kann.
Bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Kompressionsmechanismus 8 einen Spindelantrieb 8a auf mit einer Steuerwelle 17, die in einem Stellrad 17a endet, das von einem fernsteuerbaren Elektromotor 18 angetrieben wird. Der Spindelantrieb 8a weist eine Gewindestange auf, bei deren Drehung, je nach Drehrichtung, ein Stellglied in Figur 1 nach rechts oder nach links bewegt werden kann. Dieses Stellglied ist mit Lamellen 8b oder dergleichen verbunden, die am radial äußersten Ende des Balgs 7 an einer entsprechend ausgeführten Halterung angelenkt sind. Wird das Stellglied 8a in Figur 1 durch den Motorantrieb 18 durch Drehung der Spindel nach links bewegt, so wird der Balg 7 komprimiert, sein Innenvolumen verringert sich, und der Gesamtdruck in der Pumpenkammer 6a, der Schlauch- oder Rohrverbindung 24 und der Reifenkammer 2a erhöht sich. Wird die Drehrichtung der Spindel 8a umgekehrt, so bewegen sich die Lamellen 8b in Figur 1 nach rechts, der Balg 7 kann sich ausdehnen und das oben beschriebene Gesamtvolumen vergrößert sich, wodurch der Druck auch in der Reifenkammer 2a sinkt. Somit kann der Reifendruck von einem Druck unterhalb eines nominalen Reifendrucks bis auf einen Druckwert oberhalb des nominalen Reifendrucks durch Betätigung des Kompressionsmechanismus 8 stufenlos variiert werden. Der Elektromotor 18 wird durch den Fahrer des Fahrzeugs, an dem das erfindungsgemäße Rad angebracht ist, durch entsprechend ausgelegte Schalter gesteuert.
Im Falle eines Fahrrads, insbesondere Mountain-Bikes, befindet sich ein solcher Schalter vorzugsweise am Lenker des Fahrrads oder in dessen Nähe. Dort kann ebenfalls eine analoge oder digitale Druckanzeige angebracht sein, die mit einem Drucksensor 31 verbunden ist, der den Druck in der Reifenkammer 2a misst. Der Drucksensor 31 kann seine Messwerte über Funk an die Druckanzeige übermitteln.
Figur 2 zeigt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rads mit einer Vorrichtung zum Einstellen des Reifendrucks. Im Unter- schied zu der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform handelt es sich hier nicht um ein Rad mit einer Felge, die über Drahtspeichen mit einer Nabe verbunden ist, sondern hier bilden die Nabe 1 1 , Holme 13 und die Felge 9 eine Einheit. Diese Einheit kann aus Leichtmetall gegossen sein oder ist aus faserverstärktem Kunststoff oder dergleichen hergestellt. Gemäß Figur 2 ist die Felge 9 mit der Nabe 1 1 über drei sternförmig angeordnete Holme 13 verbunden. Die Holme 13 sind als Hohlzylinder ausgebildet, die über entsprechende Öffnungen im Felgenbett mit der Reifenkammer 2a verbunden sind. In den als Hohlzylinder ausgebildeten Holmen 13 begrenzt ein Kolben 14, der mit einer Dichtlippe 14a versehen ist, eine Pumpenkammer 6a. Der Kolben 14 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel über eine Gewindestange mit einem Spindelantrieb 15 verbunden. Am anderen Ende der Gewindestange befindet sich auf der Höhe der Längsachse der Nabe 1 1 (hier nur sehr schematisch dargestellt) eine Winkelverzahnung.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist jeder der Holme 13 mit einem Hohlzylinder ausgerüstet, sodass sich in jedem Holm 13 eine Pumpen- kammer 6a befindet. Die Spindelantriebe 15 werden über eine zur Nabe 1 1 koaxial verlaufende Steuerwelle 17 durch einen Elektromotor 18 angetrieben. Je nach Drehrichtung des Elektromotors 18 wird das Volumen der Pumpenkammern 6a vergrößert oder verkleinert. Auch hier bilden die Pumpenkammern 6a und die Reifenkammer 2a zusammen ein abgeschlossenes Volumen. Dieses Volumen kann über ein (in Figur 2 nicht dargestelltes) Befüllungsventil mit einem Druckflu- id, in der Regel Luft, aufgepumpt werden. In der Reifenkammer 2a befindet sich vorzugsweise wiederum ein
Drucksensor 31 , der seine Messergebnisse an eine Druckanzeige abgibt.
Genau wie bei der ersten Ausführungsform kann der Fahrzeugführer über entsprechend ausgelegte und angeordnete Schalter den Elektromo- tor 18 steuern, sodass sich die Kolben in Figur 3 entweder nach oben bewegen, wodurch das Gesamtvolumen 2a, 6a verringert wird und der Reifendruck steigt, oder umgekehrt nach unten, wodurch das Gesamtvolumen 2a, 6a vergrößert wird, wodurch der Reifendruck sinkt. Die in den Figuren 2 und 3 gezeigte Winkelverzahnung und deren
Antrieb an der Nabe 1 1 durch einen Elektromotor 18 ist nur sehr schematisch dargestellt in Form einer Prinzipienzeichnung. Die genaue konstruktive Ausgestaltung liegt im Bereich des fachmännischen Könnens.
Bei den in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung handelt es sich jeweils um geschlossene Systeme, die ein zusammenhängendes variables Volumen bilden. Die Veränderung des geschlossenen Volumens führt zu einer Änderung des Reifendrucks. Die Veränderung des Reifendrucks kann vom Fahrzeugführer während der Fahrt, das heißt während sich die Räder drehen, vorgenommen werden.
Figur 4 zeigt eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer seitlichen geschnittenen Ansicht. Hier ist die Pumpenanordnung 6 in die Nabe 1 1 integriert. Die Pumpenanordnung 6 hat hier die Form einer 5-zylindrigen Pumpe, wobei die Pumpenkammern 6a nach Art eines Sternmotors angeordnet sind. Die Pumpenkammern 6a weisen Hohlzylinder auf, die von der Längsachse der Nabe 1 1 radial nach außen auf die Felge 9 zu ausgerichtet sind. In den Hohlzylindern der Pumpenkammern 6a bewegen sich Kolben 14, die einerseits an einer Exzenterscheibe 20 angelenkt sind und andererseits jeweils durch eine Rückholfeder 32 radial nach innen gedrückt werden. Die Exzenterscheibe 20 hat eine freilaufende, kugelgelagerte Drehachse, die mit der Drehachse der Nabe 1 1 zusammenfällt. Liegen an der Exzenterscheibe keine weiteren Kräfte an, so dreht sie sich synchron mit dem Rad während der Fahrt. Das heißt, die Kolben in der Pumpenanordnung bewegen sich nicht und es wird kein Druck aufgebaut. Wird jedoch die Exzenterscheibe durch einen (in Fig. 5 nicht dargestellten) Bremsmechanismus, der an dem feststehenden Teil der Nabe 1 1 angeordnet ist, abgebremst (durch Betätigung des Fahrers), so unterscheiden sich die Drehgeschwindigkeiten der Exzenterscheibe und des Rads und damit der Pumpenkammern, sodass es zu einem Antrieb der Kolben kommt und ein Druck in der Pumpenanordnung aufgebaut wird. Die Hohlzylinder der Pumpenkammern 6a sind jeweils an ihrem radial äußeren Ende über Rückschlagventile 23 mit einer Ringleitung 22 verbunden. Ferner weisen die Pumpenkammern Fluidventile 25 auf, durch die bei einer radialen Einwärtsbewegung der Kolben 14 bei geschlossenen Rückschlagventilen 23 Luft aus der Atmosphäre in die Pumpenkammern 6a eingesogen wird. Bei einer radial auswärts gerichteten Kolbenbewegung verschließen sich die Fluidventile 25 und die komprimierte Luft wird durch die Rückschlagventile 23 in die Ringleitung 22 gepresst. Die Ringleitung 22 steht über eine Schlauch- oder Rohrverbindung 24 mit der Felge 9 und somit der Reifenkammer 2a in Verbindung. Am felgen- seitigen Ende der Schlauch- oder Rohrverbindung 24 ist eine Zweiwege- ventilanordnung 5a angeordnet. Diese Ventilanordnung 5a wird ebenfalls über Funk gesteuert, zwischen einer Stellung, in der das Volumen der Reifenkammer 2a abgeschlossen ist, einer Stellung, in der Luft aus der Reifenkammer 2a in die Umgebungsatmosphäre abgegeben werden kann, und einer Stellung, in der Druckfluid, erzeugt durch die Pum- penanordnung 6, durch die Schlauch- oder Rohrverbindung 24 in die Reifenkammer 2a gepresst werden kann.
Figur 5 zeigt einen Schnitt entlang der Linie B-B in Figur 4 zur näheren Verdeutlichung der Steuerung der Pumpenkammern 6a.
Bei der in den Figuren 4 und 5 gezeigten Ausführungsform handelt es sich um ein offenes System, d.h., wenn der Reifendruck in der Reifenkammer 2a gegenüber einem Nominalwert abgesenkt werden soll, wird Luft in die Umgebungsatmosphäre abgegeben. Bei einer Erhöhung des Reifendrucks saugt die Pumpenanordnung 6 Luft aus der Atmosphäre an, komprimiert diese und führt sie unter Druck über die Schlauchoder Rohrverbindung 24 der Reifenkammer 2a zu. Figur 6 zeigt eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die Pumpenanordnung 6 eine in die Nabe 1 1 integrierte Tro- choidkreisko Ibenpumpe 26 aufweist. Ein Kreiskolben 26a bewegt sich in einem Pumpengehäuse 26b, angetrieben über eine Zahnradverbindung bestehend aus einem kleineren mit der Drehachse der Nabe 1 1 koaxialen Zahnrad 26c. Der Kreiskolben 26a saugt über einen Ansaugkanal 28 Luft ein, die in dem Kompressionsbereich 29 komprimiert wird. In dem Kompressionsbereich mündet ein steuerbares Entlüftungsventil 30, das vom Fahrzeugführer ferngesteuert geöffnet oder geschlossen werden kann. Bei geöffnetem Entlüftungsventil 30 baut sich kein Überdruck in der Schlauch- oder Rohrverbindung 24 auf. Möchte der Fahrzeugführer den Druck in der Reifenkammer 2a erhöhen, so schließt er das steuerbare Entlüftungsventil 30 und an der Zweiwegeventilanordnung 5a steht ein Überdruck zum Aufpumpen des Reifens 2 an. Zum Erhöhen des Reifendrucks öffnet der Fahrzeugführer das Zweiwegeventil 5a und stellt eine Verbindung zwischen der Schlauch- oder Rohrverbindung 24 und der Reifenkammer 2a her. Auch hier sind Drucksensoren 31 in der Reifenkammer 2a und in dem Kompressionsbereich 29 angeordnet. Die gemessenen Drücke werden über Druckanzeigen angezeigt.
Soll der Reifendruck in der Reifenkammer 2a gesenkt werden, so wird die Zweiwegeventilanordnung 5a so gesteuert, dass Luft aus der Reifenkammer 2a in die Atmosphäre abgegeben wird. Das erfindungsgemäße Rad mit einem fluidbefüllten Reifen und einer Vorrichtung zum Einstellen des Reifendrucks kann in einem Fahrrad, insbesondere vom Typ Mountain-Bike, verbaut werden, wobei es möglich ist, nur ein Rad oder beide Räder erfindungsgemäß auszustatten. Ebenfalls findet die vorliegende Erfindung eine Anwendung bei vier- oder mehrrädrigen Kraftfahrzeugen oder Luftfahrzeugen, wobei ebenfalls mindestens eine Achse oder alle Achsen mit Rädern gemäß der vorliegenden Erfindung bestückt werden können. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt zu verstehen, sondern umfasst alle Varianten, die in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche fallen.
Bezugszeichenliste
1 Rad
2 Reifen
2 a Reifenkammer
3 Vorrichtung zum Einstellen des Reifendrucks
4 System zur Bereitstellung eines höheren Reifendrucks
5 Ventilanordnung
5a Zweiwegeventilanordnung
6 Pumpenanordnung
6a Pumpenkammer
7 Balg
8 Kompressionsmechanismus
8a Spindelantrieb
8b Lamellen
9 Felge
10 Speichen
1 1 Nabe
12 Spindelantrieb
13 Holme
13a Hohlzylinder
14 Kolben
14a Dichtlippe
15 Spindelantrieb
16 Winkelverzahnung
17 Steuerwelle
18 E-Motor
19 Welle
20 Exzenterscheibe
21 Pleuel
22 Ringleitung
23 Rückschlagventile Schlauch- oder Rohrverbindung Fluidventile
Trochoidkreiskolbenpumpe Ausstoßkanal
Ansaugkanal
Kompressionsbereich
steuerbares Entlüftungsventil Drucksensor

Claims

Patentansprüche
1. Rad (1) mit einem fluidbefüllten Reifen (2) und einer Vorrichtung (3) zum Einstellen des Reifendrucks, welche ein System (4) zur Bereitstellung eines gegenüber dem aktuellen Reifendruck höheren Flu- iddrucks und eine steuerbare, funktional mit dem System, einer Reifenkammer (2a) und der Umgebungsatmosphäre verbundene Ventilanordnung aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
das System (4) eine mit dem Rad (1) fest verbundene, sich mit dem Rad drehende Pumpenanordnung (6) aufweist.
2. Rad (1) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Pumpenanordnung (6) mindestens eine Pumpenkammer (6a) mit steuerbar variierbarem Volumen aufweist, die mit der Reifenkammer (2a) kommuniziert.
3. Rad (1) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Pumpenkammer (6a) durch einen verformbaren Balg (7) gebildet wird, dessen Innenvolumen durch einen steuerbaren Kompressionsmechanismus (8) variierbar ist.
4. Rad (1) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Rad ( 1) eine Felge (9), Speichen ( 10) und eine Nabe (1 1) aufweist, und der Balg (7) im Raum zwischen Nabe ( 1 1) und Felge (9) angeordnet ist und dessen Volumen durch einen Kompressionsmechanismus (8), der über einen Spindelantrieb ( 12) auf der Nabe ( 1 1) steuerbar ist, variiert werden kann.
5. Rad (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Pumpenkammer (6a) und die Reifenkammer (2a) ein geschlossenes, variables zusammenhängendes Volumen bilden, durch dessen Änderung der Reifendruck von Werten unter einem Nominaldruck bis auf Werte über dem Nominaldruck einstellbar ist.
6. Rad (1) nach Anspruch 2 mit einer Felge (9) und einer Nabe (1 1), die über sternförmig angeordnete Holme ( 13) miteinander verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Holme ( 13) als Hohlzylinder ausgebildet sind, die über die Felgen (9) mit der Reifenkammer (2a) kommunizieren und in denen Kolben ( 14) fluiddicht über Spindelantriebe ( 15) steuerbar beweglich sind, wodurch Pumpenkammern (6a) mit variablem Volumen gebildet werden.
7. Rad (1) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Spindelantriebe ( 15) der Kolben ( 14) über Winkelverzahnungen ( 16) mit einer in der Nabe ( 1 1) koaxial gelagerten Steuerwelle ( 17) gesteuert werden, die mit einem fernbetätigbaren Stellrad ( 17a) versehen ist.
8. Rad (1) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Pumpenanordnung (6) nach Art eines Sternmotors aufgebaut und in einer Nabe ( 1 1) des Rads (1) koaxial integriert ist, wobei auf einer Welle ( 19) eine Exzenterscheibe (20) angeordnet ist, die über Pleuel (21) die Kolben ( 14) in sternförmig radial angeordneten Hohlzylindern ( 13a) antreiben kann, wobei die Pumpenkammern (6a) alle über Rückschlagventile (23) in einer Ringleitung (22) münden, die über eine Schlauch- oder Rohrverbindung (24) mit der Reifen- kammer (2a) verbunden ist, und die Pumpenkammern (6a) mit Flu- idventilen (25) versehen sind, mit denen bei einer radial nach innen gerichteten Rückholbewegung der Kolben (14) Luft aus der Umgebungsatmosphäre angesaugt wird.
Rad (1) nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Exzenterscheibe (20) kugelgelagert und somit in ihrer Eigenbewegung, unabhängig von der Raddrehung, frei drehbar ist und über einen feststehenden Bremsmechanismus abbremsbar ist, wodurch eine Relativrotationsbewegung zwischen der Exzenterscheibe (20) und den Pumpenkammern (6a) erzeugt wird, sodass sich in der Pumpenanordnung ein Druck aufbaut.
Rad (1) nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
an der Mündung der Schlauch- oder Rohrverbindung (24) in die Reifenkammer (2a) eine fernsteuerbare Zweiwegeventilanordnung (5a) vorgesehen ist, mit der zur Drucksenkung im Reifen (2) Luft abgelassen oder zur Druckerhöhung Luft unter hohem Druck von der Pumpenanordnung (6) eingelassen werden kann.
Rad (1) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Pumpenanordnung (6) eine in die Nabe des Rads koaxial integrierte Trochoidkreisko Ibenpumpe (26) ist, deren Ausstoßkanal (27) über eine Schlauch- oder Rohrverbindung (24) mit der Reifenkammer (2a) über ein steuerbares Zweiwegeventil (5a) verbunden ist und deren Ansaugkanal (28) in die Umgebungsatmosphäre mündet, wobei in einer Stellung des Zweiwegeventils (5a) Druckluft von der Pumpe (26) zur Erhöhung des Reifendrucks in die Reifenkammer (2a) eingelassen wird und in einer anderen Stellung Luft aus der Reifenkammer (2a) an die Umgebungsatmosphäre abgegeben wird.
Rad (1) nach Anspruch 1 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Kompressionsbereich der Trochoidkreisko Ibenpumpe (26) ein fernsteuerbares Entlüftungsventil (30) vorgesehen ist, welches einen Druckaufbau in der Schlauch- oder Rohrverbindung (24) in einem Leerlaufmodus verhindert.
Rad (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
in der Reifenkammer (2a) und/ oder in der Pumpenanordnung (6) über Funk abfragbare Drucksensoren (31) angeordnet sind, deren Messwerte auf einer Analog- oder Digitalanzeige anzeigbar sind.
Rad nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Pumpenanordnung (6) eine über eine mit der Ventilanordnung (5) versehene Zwischenkammer mit der Reifenkammer (2a) verbindbare Hochdruckkammer aufweist.
Fahrrad, insbesondere vom Typ Mountain-Bike, mit mindestens einem Rad ( 1) nach mindestens einem der vorstehenden Ansprü che.
16. Fahrrad nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, dass
an dessen Lenker oder in dessen Nähe Druckanzeigen für den Reifenkammerdruck und/ oder den Druck in der Pumpenanordnung (6) sowie Stellorgane für die ferngesteuerten Ventile (5, 5a) und Stellglieder ( 18) angeordnet sind.
17. Kraftfahrzeug oder Luftfahrzeug mit je zwei Rädern pro Achse,
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Achse oder alle Achse mit Rädern ( 1) gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14 bestückt sind.
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