DE102007018437A1

DE102007018437A1 - Druckregelungsvorrichtung für einen luftgefüllten Fahrzeugreifen

Info

Publication number: DE102007018437A1
Application number: DE102007018437A
Authority: DE
Inventors: Christian Dr. Kobetz; Ralph Dr.-Ing. Kofler
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2007-04-19
Filing date: 2007-04-19
Publication date: 2007-12-06

Abstract

Eine Druckregelungsvorrichtung für den Reifendruck bei einem luftgefüllten Reifen (1) eines Fahrzeugs zeichnet sich dadurch aus, dass in den Reifen (1) ein flexibler Luftkanal (2) integriert ist, der sich im Wesentlichen entlang eines Außenumfangs (3) des Reifens (1) erstreckt und der einen mit der Umgebung (6) kommunizierenden Einlass (4) sowie einen mit einem Innenraum (7) des Reifens (1) kommunizierenden Auslass (5) aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Druckregelungsvorrichtung für den Reifendruck bei einem luftgefüllten Reifen eines Fahrzeugs und einen solchen Reifen.
Der Reifenluftdruck oder Reifendruck ist ein wesentlicher Faktor für die Sicherheit des Fahrverhaltens eines Fahrzeugs, wie eines Pkw, und darüber hinaus auch für den Fahrkomfort von Bedeutung. Die regelmäßige Kontrolle des Reifendrucks ist somit unerlässlich, jedoch wird ein Reifendruckverlust in der Praxis meist erst sehr spät wahrgenommen.
Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen und Verfahren zur Reifendruckkontrolle bekannt, die nach unterschiedlichen Prinzipien arbeiten und einem Fahrzeugführer den aktuellen Reifendruck signalisieren.
Weiterhin ist bekannt, den schleichenden Druckverlust im Reifen durch Zuführen spezieller gasförmige Medien (neben der regelmäßig im Reifen vorhandenen Luft) zu verhindern beziehungsweise zu verzögern.
Aus der DE 103 60 730 A1 ist ein System zur Regelung einer Befüllung eines Reifens bekannt, bei dem eine Ventileinrich tung mit einem elektrisch betätigten Kompressor zusammenwirkt, durch den der Reifen in Abhängigkeit von Druckluftdaten, die durch einen Drucksensor bestimmt werden, nach Maßgabe eines Steuergeräts hinsichtlich des Reifendruck reguliert wird. Hierbei ist insbesondere die relativ aufwändige und damit kostenintensive Ausgestaltung des Systems als nachteilig anzusehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Druckregelungsvorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, dass die Regelung des Reifendrucks in möglichst einfacher und kostengünstiger Weise ermöglicht ist.
Die Aufgabe wird einerseits gelöst durch eine Druckregelungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Erfindungsgemäß ist eine Druckregelungsvorrichtung für den Reifendruck bei einem luftgefüllten Reifen eines Fahrzeugs dadurch gekennzeichnet, dass in den Reifen ein flexibler Luftkanal integriert ist, der sich im Wesentlichen entlang eines Umfangs des Reifens erstreckt und der einen mit der Umgebung kommunizierenden Einlass sowie einen mit einem Innenraum des Reifens kommunizierenden Auslass aufweist.
Andererseits wird die Aufgabe gelöst durch einen Reifen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5.
Erfindungsgemäß zeichnet sich ein Reifen für ein Fahrzeug dadurch aus, dass er eine erfindungsgemäße Druckregelungsvorrichtung aufweist.
Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen, deren Wortlaut hiermit durch ausdrückliche Bezugnahme in die Beschreibung aufgenommen wird, um unnötige Textwiederholungen zu vermeiden.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine automatische Reifendruckregelung durch eine im Reifen befindliche Druckregelungsvorrichtung. Diese arbeitet nach dem Prinzip einer im Reifen integrierten Kreiselpumpe und fördert konstant beziehungsweise kontinuierlich Druck in den Reifen. Erfindungsgemäß wird hierzu ein Schlauch oder ein flexibler, das heißt verformbarer Kanal in den Reifen integriert, der über seinen Einlass Luft an der Außenwand Reifens aus der Umgebung ansaugt und diese anschließend über seinen Auslass in den Reifen pumpt. Dabei wird der Effekt genutzt, dass der Reifen während seiner Abrollbewegung an der Reifenaufstandsfläche, das heißt dort, wo der Reifen die Fahrbahn berührt, gepresst und verformt wird, was einen Durchgang der Luft im Kanal verhindert. Das Prinzip ähnelt somit denjenigen einer Schlauch-Kreiselpumpe.
Damit die innerhalb des Reifens befindliche Luft in keiner Stellung des Reifens entweichen kann, sieht eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Druckregelungsvorrichtung vor, dass die Länge des Kanals derart bemessen ist, dass sich Einlass und Auslass des Kanals im Vergleich zu einer entsprechenden Abmessung der Reifenaufstandsfläche in einem geringeren Abstand voneinander befinden. Mit anderen Worten: Die Reifenaufstandsfläche ist länger als der Abstand zwischen Kanal-Einlass und Kanal-Auslass. Alternativ ist auch möglich, dass sich der Kanal-Einlass und Kanal-Auslass überlappen, das heißt dass die Länge des Kanals den Außenumfangs des Reifens übersteigt.
Mittels eines vorzugsweise einstell- beziehungsweise steuerbaren Überdruckventils, das öffnet, wenn der Reifeninnendruck aufgrund der Pumpwirkung des Kanals einen vorbestimmten Wert übersteigt, lässt sich der Reifendruck regulieren und konstant halten.
Im Zuge einer entsprechenden Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann der Luftdruck im Reifen demnach durch Vorsehen eines (entsprechend dimensionierten) Überdruckventils quasi beliebig angepasst werden. Auf diese Weise ergibt sich im Betrieb automatisch immer der richtige definierte Reifenluftdruck, der außerdem an unterschiedliche Beladungszustände des Fahrzeugs angepasst werden kann. Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit nicht lediglich eine Reifendruckkontrolle, sondern löst das Problem des optimalen Reifenluftdrucks direkt.
Durch die Integration einer Kreiselpumpe in den Reifen ergibt sich zudem keine optische Beeinträchtigung des Fahrzeugs, wie dies bei einer äußeren Luftspeisung der Fall ist. Des Weiteren sind keine aufwändigen Zusatzgeräte, wie ein Kompressor, ein Drucksensor oder dergleichen, erforderlich.
Darüber hinaus ist bei Verwendung der vorliegenden Erfindung auch ohne zusätzliches Druckmesswerten eine genaue Einstellung des Luftdrucks möglich, was zum Beispiel in Ländern von Vorteil ist, in denen an Tankstellen nur selten Druckmessgeräte vorhanden sind (z.B. USA).
Weitere Vorteile und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Aus den einzelnen Ausführungsbeispielen zu entnehmende Merkmale können einzeln oder in Kombination bei Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung verwirklicht sein. Es zeigt:
1 eine Darstellung eines Reifens mit einer erfindungsgemäßen Druckregelungsvorrichtung in einem ersten Betriebszustand;
2 eine Darstellung des Reifens des Reifens aus 1 mit einer erfindungsgemäßen Druckregelungsvorrichtung in einem zweiten Betriebszustand; und
3 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckregelungsvorrichtung;
1 zeigt schematisch einen Reifen 1 für ein nicht dargestelltes Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Druckregelungsvorrichtung in einem Radialschnitt. Die Druckregelungsvorrichtung weist einen flexiblen Kanal oder Schlauch 2 auf, der im Innern des Reifens 1 entlang einer Außenumfangsfläche 3 (Lauffläche) des Reifens 1 angeordnet ist. Der Kanal 2 weist einen Einlass 4 und einen Auslass 5 auf. Der Einlass 4 steht an der Außenumfangsfläche 3 des Reifens 1 mit der Umgebung (Umgebungsdruck) 6 in Verbindung. Der Auslass 5 kommuniziert mit dem Innenraum 7 des Reifens 1, der mit Luft gefüllt ist, die unter einem bestimmten Reifeninnendruck (oder kurz: Reifendruck) steht. Der Reifen 1 ist auf einer Felge 8 angeordnet, die außerdem ein Ventil 9 aufweist, auf dessen Funktion weiter unten noch genauer eingegangen wird.
Der Reifen 1 läuft beziehungsweise rollt mit Drehrichtung D auf einer Fahrbahn 10 ab, wobei der Reifen 1 insbesondere an der Stelle seines Kontakts mit der Fahrbahn 10 verformt wird und eine Reifenaufstandsfläche 11 bildet. Ein entlang des Reifenumfangs bestimmter Abstand d zwischen dem Einlass 4 und dem Auslass 5 ist nach dem gezeigten Ausführungsbeispiel kleiner als eine entsprechende Erstreckung L der Aufstandsfläche 11.
In der 1 ist ein erster Betriebzustand der erfindungsgemäßen Druckregelungsvorrichtung schematisch dargestellt: über den Einlass 4 ist der gesamte Kanal 2 mit Luft gefüllt. Durch die Verformung des Reifens 1, welche für die Ausbildung der Aufstandsfläche 10 verantwortlich ist, wird der flexible Kanal 2 oberhalb des Auslasses 5 abgeklemmt, so dass keine Luft aus den Reifeninnenraum 7 entweichen kann. Ein zweiter Betriebzustand der erfindungsgemäßen Druckregelungsvorrichtung ergibt sich bei weiterer (Dreh-)Bewegung des Reifens 1 in Richtung des Pfeils D und ist in der nachfolgenden 2 dargestellt.
2 zeigt schematisch einen zweiten Betriebzustand des Reifens 1 aus 1. Aufgrund der erfolgten Drehbewegung D des Reifens 1 ist der flexible Kanal 2 nunmehr unterhalb seines Einlasses 4 abgeklemmt, so dass keine Luft durch diesen in die Umgebung 6 entweichen kann. Ein weiteres Abrollen des Reifens 1 in Richtung des Pfeils D bewirkt auf diese Weise, dass kontinuierlich Luft aus dem Kanal 2 über den Auslass 5 in den Reifeninnenraum 7 gepumpt wird. Die erfindungsgemäße Druckregelungsvorrichtung funktioniert somit nach dem Prinzip einer Schlauchpumpe, bei der durch Drehung eines Rotors jeweils ein Teil eines Schlauches abgeklemmt und das in dem Schlauch befindlichen Medium (Luft oder Flüssigkeit) in Richtung eines Schlauchausgangs geschoben wird. Durch die oben beschriebene relative Abmessung von Aufstandsfläche 11 und dem Abstand zwischen Kanal-Einlass 4 und Kanal-Auslass 5, L > d, ist gewährleistet, dass in keiner Stellung des Reifens 1 Luft aus dem Reifen 1 entweichen kann.
Alternativ zu der Ausgestaltung gemäß den 1 und 2 ist es auch möglich, den Kanal 2 derart auszubilden, dass der Einlass 4 und der Auslass 5 überlappen, das heißt der Kanal 2 ist länger als ein vollständiger Außenumfang des Reifens 1.
Durch den vorstehend anhand der 1 und 2 beschriebenen Mechanismus pumpt der Kanal 2 bei jeder Umdrehung des Reifens 1 Luft in den Reifeninnenraum 7, wodurch dort ein Überdruck entsteht. Um diesen beziehungsweise den Reifendruck zu regulieren, ist das Ventil 9 als Überdruckventil ausgebildet, welches beim Entstehen eines zu starken Überdrucks in dem Reifeninnenraum 7 öffnet und so den Reifendruck reguliert beziehungsweise konstant hält. Dies ist in der nachfolgenden 3 nochmals genauer dargestellt.
3 zeigt den Reifen 1 der 1 und 2 in einer teilweisen Querschnittansicht. Wie aus 3 ersichtlich, ist der flexible Kanal 2 mittig unterhalb der Lauffläche des Reifens 1 entlang dessen Umfang angeordnet. Wie die insbesondere aus der vergrößerten Darstellung im rechten Teil von 3 ergibt, sorgt das (Überdruck-)Ventil 9 für einen Druckausgleich zwischen dem Reifeninnenraum 7 und der Umgebung 6, wenn der Reifeninnendruck aufgrund der Pumpwirkung des Kanals 2 zu stark ansteigt. Wie der Darstellung in 3 weiterhin zu entnehmen ist, kann das Ventil 9 über eine Steuerleitung 12 mit einer (nicht gezeigten) Steuereinheit verbunden sein, so dass eine automatische, insbesondere von außen zugängliche Einstellmöglichkeit des Ventil 9 gegeben ist, durch die der Reifeninnendruck automatisch angepasst werden kann, beispielsweise an einen Beladungszustand des Fahrzeugs.

Claims

Druckregelungsvorrichtung für den Reifendruck bei einem luftgefüllten Reifen (1) eines Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass in den Reifen (1) ein flexibler Luftkanal (2) integriert ist, der sich im Wesentlichen entlang eines Umfangs (3) des Reifens (1) erstreckt und der einen mit der Umgebung (6) kommunizierenden Einlass (4) sowie einen mit einem Innenraum (7) des Reifens (1) kommunizierenden Auslass (5) aufweist.
Druckregelungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein entlang des Reifenumfangs (3) bestimmter Abstand (d) zwischen dem Einlass (4) und dem Auslass (5) kleiner ist als eine in gleicher Richtung bestimmte Abmessung (L) einer Aufstandsfläche (10) des Reifens (1).
Druckregelungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein den Innenraum (7) des Reifens (1) mit der Umgebung (6) verbindendes Ventilmittel (9), durch das der Reifendruck im Betrieb der Druckregelungsvorrichtung begrenzt ist.
Druckregelungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilmittel (9) zum Bereitstellen unterschiedlicher Reifendrücke steuerbar ist, insbesondere zum automatischen Anpassen an unterschiedliche Beladungszustände des Fahrzeugs.
Reifen (1) für ein Fahrzeug, mit einer Druckregelungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.