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Die vorliegende Erfindung beschreibt einen Fahrzeugreifen mit einem Reifenvolumen, einem Luftspeichervolumen und einer internen Ventilkomponente zur Steuerung eines Luftstroms zwischen dem Luftspeichervolumen und dem Reifenvolumen in Abhängigkeit eines Luftdrucks innerhalb des Reifenvolumens.
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Eine sichere und bequeme Fahrweise eines Fahrzeugs setzt voraus, dass der in den Fahrzeugreifen vorliegende Luftdruck innerhalb eines bestimmten Wertebereichs liegt. Bei einem Luftdruck unterhalb dieses Wertebereichs hingegen verlieren die Fahrzeugreifen ihre Druckfestigkeit. Zusätzlich ist ein zu hoher oder zu niedriger Luftdruck eine übermäßige Belastung für die Fahrzeugreifen und kann zu deren Beschädigung führen. Sowohl ein Verlust der Druckfestigkeit als auch eine Beschädigung der Fahrzeugreifen ist mit einem erhöhten Unfallrisiko für ein Fahrzeug verbunden.
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Um diese Risiken zu vermeiden sollte ein eine gute Fahrsicherheit gewährleistender Luftdruck in den Fahrzeugreifen eingehalten werden. Um einen Fahrer dabei arbeitsmäßig zu entlasten, stellt die Druckschrift
DE 86 24 987 U1 eine Fahrzeugfelge mit einem Druckluftvorratsraum und einer selbsttätigen Regelungsvorrichtung für das Einhalten eines Luftdrucks in einem Reifenvolumen vor. Die selbsttätige Regelungsvorrichtung ist dabei ein Ventil, welches direkt über einen im Reifenvolumen vorliegenden Luftdruck gesteuert wird. Auf diese Weise muss der Fahrer selbst keine Eingabe bezüglich einer Regulierung eines Luftdrucks in einem Fahrzeugreifen tätigen. Der Druckluftvorratsraum stellt dabei eine ausreichende Menge an Druckluft für den Fahrzeugreifen zur Verfügung, so dass der Fahrer nur selten den Druckluftvorratsraum auffüllen muss.
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Auch die Druckschrift
DE 28 13 601 A1 stellt ein Kraftfahrzeugrad mit einem automatisch über den Reifenluftdruck betätigbaren Regelventil und einem Reserveluftbehälter vor. Das Kraftfahrzeugrad gewährleistet damit die schon im Zusammenhang mit der Druckschrift
DE 86 24 987 U1 beschriebenen Vorteile.
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Ein Nachteil einer Fahrzeugfelge nach Druckschrift
DE 86 24 987 U1 und eines Kraftfahrzeugrads aus Druckschrift
DE 28 13 601 A1 ist allerdings darin zu sehen, dass die Herstellung dieser Vorrichtungen mit hohen Kosten verbunden ist. Des Weiteren sind diese Vorrichtungen sehr anfällig gegenüber Störungen, Verschmutzungen und Alterungsprozessen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine preisgünstigere und widerstandsfähigere Möglichkeit zur automatischen Aufrechterhaltung eines vorbestimmten Luftdrucks in einem Fahrzeugreifen zu finden.
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Die
FR 2 834 671 A1 beschreibt einen Fahrzeugreifen, insbesondere für ein Flugzeug, mit einem Reifenvolumen, einem Luftspeichervolumen und einer internen Ventilkomponente zur Steuerung eines Luftstroms zwischen dem Luftspeichervolumen und dem Reifenvolumen in Abhängigkeit eines Luftdrucks innerhalb des Reifenvolumens. Dafür ist ein Luftdrucksensor im Reifenvolumen vorgesehen, mittels welchem ein Luftdruck innerhalb des Reifenvolumens erfasst wird und mit einem vorgegebenen Vergleichswert zur Ausgabe eines entsprechenden Steuersignals an die interne Ventilkomponente verglichen wird. Der Vergleichswert kann dabei von einer externen Steuerkomponente über ein Funksignal vorgegeben werden.
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Die
WO 03/068535 A1 beschreibt einen Fahrzeugreifen für einen Rennwagen, welcher ähnlich zu dem in der
FR 2 834 671 A1 beschriebenen Fahrzeugreifen ist. Das Luftspeichervolumen ist bei der
WO 03/068535 A1 in einer Speiche der Felge eines solchen Fahrzeugreifens vorgesehen. Die interne Ventilkomponente kann dabei elektronisch gesteuert werden.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Fahrzeugreifen umfassend ein Reifenvolumen, ein Luftspeichervolumen und eine interne Ventilkomponente zur Steuerung eines Luftstroms zwischen dem Luftspeichervolumen und dem Reifenvolumen in Abhängigkeit eines Luftdrucks innerhalb des Reifenvolumens, gekennzeichnet durch eine Sensorkomponente mit einem mechanoelektrischen Wandler zur Erfassung des Luftdrucks innerhalb des Reifenvolumens, zum Vergleich des Luftdrucks mit einem vorgegebenen Vergleichswert und zur Ausgabe eines entsprechenden elektrischen Steuersignals an die interne Ventilkomponente, wobei der Luftstrom zwischen dem Luftspeichervolumen und dem Reifenvolumen durch die interne Ventilkomponente in Abhängigkeit des elektrischen Steuersignals steuerbar ist.
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Zusätzlich weist der erfindungsgemäße Fahrzeugreifen ein Wechselventil auf. Über dieses Wechselventil ist verhinderbar, dass im Reifenvolumen ein zu hoher Luftdruck herrscht.
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Das Wechselventil kann auch dazu dienen, Luft von einem externen Druckluftspeicher direkt in das Reifenvolumen einzufüllen. Beispielsweise über eine Verdrehung kann das Wechselventil so einstellbar sein, dass es nur einen Luftstrom von außen in das Reifenvolumen erlaubt. Auf diese Weise steht einem Benutzer eines Fahrzeugreifens auch bei einem Funktionsausfall des internen Füllventils, des Luftdrucksensors oder bei einer Beschädigung des Luftspeichervolumens eine Möglichkeit zum Einstellen eines vorgegebenen Luftdrucks im Reifenvolumen zur Verfügung.
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Vorteilhafterweise sind eine Druck-Sensorkomponente zur Ausgabe eines dem gemessenen Druck entsprechenden elektronischen Signals und eine über dieses elektronische Signal steuerbare Ventilkomponente billiger als mechanisch-drucksteuerbare Ventilkomponenten, wie sie in den Druckschriften
DE 86 24 987 U1 und
DE 28 13 601 A1 vorgeschlagen werden. Zusätzlich zeichnet sich ein erfindungsgemäßer Fahrzeugreifen gegenüber dem oben beschriebenen Stand der Technik durch eine geringere Anfälligkeit in Falle von mechanischen Stößen oder Verschmutzungen aus. Funktionsausfälle infolge einer Abnutzung sind auch bei häufigem Gebrauch des erfindungsgemäßen Fahrzeugreifens weniger zu erwarten, als dies bei einem mechanisch-drucksteuerbaren Ventil der Fall ist. Dabei wird ein Luftdruck im Reifenvolumen eingehalten, ohne dass eine Eingabe eines Fahrers dazu notwendig ist.
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Es ist von Vorteil, dass alle zur Einhaltung eines Luftdrucks im Reifenvolumen benötigten Komponenten innerhalb des erfindungsgemäßen Fahrzeugreifens angeordnet sind. Dies erspart eine komplizierte Elektronik bei der Verwirklichung der vorliegenden Erfindung. Ein zusätzliches Steuergerät oder eine zusätzliche Verdrahtung mit dem Bordnetz oder dem Kommunikationsnetz ist dabei nicht erforderlich. Ein einfach durchzuführender Reifenwechsel ist dadurch gewährleistet. Über eine Rastfunktion der Ventilkomponente kann zusätzlich noch der Energieverbrauch der einzelnen Komponenten des Fahrzeugreifens so weit gesenkt werden, dass er über eine am Fahrzeugreifen angebrachte Batterie für lange Zeit gedeckt ist. In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann einem Fahrer der im Speichervolumen vorliegende Luftdruck über das Reifenluftdruckkontrollsystem (RDKS) angezeigt werden.
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Vorteilhafte Weiterentwicklungen des erfindungsgemäßen Fahrzeugreifens sind in den entsprechenden Unteransprüchen definiert.
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Die vorliegende Erfindung wird nun anhand des in 1 dargestellten erfindungsgemäßen Fahrzeugreifen erläutert. Das nachfolgende Ausführungsbeispiel stellt dabei eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
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Der in 1 skizzierte Fahrzeugreifen 1 weist in seinem Inneren ein Reifenvolumen 2 und ein Luftspeichervolumen 3 auf. Das Reifenvolumen 2 dient zur elastischen Abstützung des an einem Fahrzeug angebrachten Fahrzeugreifens 1 von einer Fahrunterlage. Eine wichtige Vorraussetzung für diese Funktion ist eine ausreichende Befüllung des Reifenvolumens 2 mit Luft. Über das Luftspeichervolumen 3 kann ein optimaler Luftdruck innerhalb des Reifenvolumens 2 automatisch eingehalten werden.
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Dazu wird der Luftdruck innerhalb des Reifenvolumens 2 von einem darin angebrachten Luftdrucksensor 4 gemessen. Anschließend vergleicht der Luftdrucksensor 4 den gemessenen Luftdruck mit dem vorgegebenen Optimalwert. Der Luftdruck-Optimalwert ist insbesondere in Abhängigkeit des Fahrzeugbeladungszustandes und/oder der Reifenart (Winterreifen oder Sommerreifen) vorgebbar. Liegt der gemessene Luftdruck unterhalb einer vorgegebenen Abweichung vom Optimalwert, so gibt der Luftdrucksensor 4 ein entsprechendes Steuersignal 5 an ein internes Füllventil 6 aus. Bei diesem Steuersignal 5 handelt es sich um ein elektronisches Steuersignal. Es kann entweder per Funk oder über eine entsprechende Leitung vom Luftdrucksensor 4 an das interne Füllventil 6 übermittelt werden.
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Das interne Füllventil 6 weist eine Rastfunktion auf, über welche es durch das Steuersignal 5 von einer geschlossenen Stellung in eine geöffnete Stellung geschaltet werden kann. In der geschlossenen Stellung ist eine Luftströmung durch das interne Füllventil 6 unterbunden. Hingegen ist in der geöffneten Stellung ein Luftstrom durch das interne Füllventil 6 zwischen dem Reifenvolumen 2 und dem Luftspeichervolumen 3 möglich. Liegt bei einem geöffneten Füllventil 6 der Luftdruck im Luftspeichervolumen 3 über dem Luftdruck im Reifenvolumen 2, so strömt Luft vom Luftspeichervolumen 3 in das Reifenvolumen 2.
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Während dieser Luftzufuhr vom Luftspeichervolumen 3 in das Reifenvolumen 2 misst der Luftdrucksensor 4 die Luftdruckerhöhung im Reifenvolumen 2. Hat der gemessene Luftdruckmesswert den Optimalwert erreicht, so gibt der Luftdrucksensor 4 ein entsprechendes Steuersignal 5 an das interne Füllventil 6 aus. Das interne Füllventil 6 wird daraufhin durch das Steuersignal 5 über die Rastfunktion von der geöffneten Stellung in die geschlossene Stellung geschaltet.
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Um einen Luftdruck über dem Optimalwert im Luftspeichervolumen 3 zu gewährleisten, kann das Luftspeichervolumen 3 über ein Speicherfüllventil 7 in regelmäßigen Abständen mit Luft aufgefüllt werden. Dabei ist das Luftspeichervolumen 3 so ausgelegt, dass es ausreichend ist, wenn der Fahrer ca. ein- bis zweimal pro Jahr Luft in das Luftspeichervolumen 3 nachfüllt.
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Zusätzlich weist der erfindungsgemäße Fahrzeugreifen 1 ein Wechselventil 8 auf. Über dieses Wechselventil 8 ist verhinderbar, dass im Reifenvolumen 2 ein zu hoher Luftdruck herrscht.
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Dazu gibt der Luftdrucksensor 4 bei Erfassung eines Luftdrucks über einer vorgegebenen Abweichung vom Optimalwert ein entsprechendes Steuersignal 9 an das Wechselventil 8 aus. Auch dieses Steuersignal 9 ist ein elektronisches Steuersignal, welches über Funk oder über eine entsprechende Leitung übertragbar ist. Über das Steuersignal 9 wird das Wechselventil 8 von der geschlossenen Stellung in die geöffnete Stellung geschaltet Da der Luftdruck im Reifenvolumen 2 über dem Atmosphärenluftdruck liegt, tritt durch das geöffnete Wechselventil 8 anschließend Luft aus dem Reifenvolumen 2 aus.
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Dies führt zu einer Verringerung des Luftdrucks im Reifenvolumen 2, welche über den Luftdrucksensor 4 messbar ist. Bei einem Luftdruck gleich dem Optimalwert gibt der Luftdrucksensor 4 ein weiteres Steuersignal 9 an das Wechselventil 8 aus, über welches dieses wieder in die geschlossene Stellung geschaltet wird. Ein Luftaustritt aus dem Fahrzeugreifen 1 über das Wechselventil 8 ist damit wieder unterbunden.
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Das Wechselventil 8 kann auch dazu dienen, Luft von einem externen Druckluftspeicher direkt in das Reifenvolumen 2 einzufüllen. Beispielsweise über eine Verdrehung kann das Wechselventil 8 so einstellbar sein, dass es nur einen Luftstrom von außen in das Reifenvolumen 2 erlaubt Auf diese Weise steht einem Benutzer eines Fahrzeugreifens 1 auch bei einem Funktionsausfall des internen Füllventils 6, des Luftdrucksensors 4 oder bei einer Beschädigung des Luftspeichervolumens 3 eine Möglichkeit zum Einstellen eines vorgegebenen Luftdrucks im Reifenvolumen 2 zur Verfügung.
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Wie in 1 zu erkennen, weist der erfindungsgemäße Fahrzeugreifen 1 zusätzlich noch eine Ausgleichmasse 10 auf. Ober die Ausgleichmasse 10 sollen die Massen des Luftdrucksensors 4, des internen Füllventils 6, des Speicherventils 7 und des Wechselventils 8 ausgeglichenwerden. Zu diesem Zweck ist der Wert der Ausgleichmasse 10 und die Anbringposition der Ausgleichmasse 10 so gewählt, dass sich die verschiedenen Gewichte im Bezug auf einen Mittelpunkt des Fahrzeugreifens 1 gegeneinander aufheben.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeugreifen
- 2
- Reifenvolumen
- 3
- Luftspeichervolumen
- 4
- Luftdrucksensor
- 5 und 9
- Steuersignale
- 6
- internes Füllventil
- 7
- Speicherfüllventil
- 8
- Wechselventil
- 10
- Ausgleichmasse