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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Steuergerät, insbesondere zur Verwendung in einem Reifenfüllsystem, auf ein dieses Steuergerät enthaltendes Reifenfüllsystem und auf Verfahren zum Betreiben dieses Reifenfüllsystems. Reifenfüllsysteme des vorliegend vorgeschlagenen Typs können auf Fahrzeugen wie Lastwagen oder auf Arbeitsmaschinen wie Traktoren, Radladern, Kippladern, Baggern oder dergleichen montiert werden.
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Reifenfüllsysteme werden wichtig für gewisse Fahrzeuge, beispielsweise für Lastwagen, Traktoren oder Baufahrzeuge. Reifenfüllsysteme werden verwendet, um einen Reifendruck zu messen und anzupassen, um Fahrzeuge mit der Flexibilität auszustatten, sich über verschiedene Terraintypen zu bewegen, und um Wartungsanforderungen zu reduzieren. Zum Beispiel kann der Druck eines Fahrzeugreifens verringert werden, um eine zusätzliche Zugkraft für das Fahrzeug bereitzustellen, wenn das Fahrzeug auf weichem Untergrund wie beispielsweise Sand oder Schlamm fährt, oder der Reifendruck kann erhöht werden, um den Rollwiderstand des Fahrzeugs zu reduzieren, wenn das Fahrzeug auf einer Asphaltstraße fährt. Reifenfüllsysteme umfassen typischerweise eine Hauptfluidleitung zum Aufpumpen des Reifens und zum Luftablassen aus dem Reifen, ein Radventil zum Steuern des Prozesses zum Aufpumpen des und zum Luftablassen aus dem Fahrzeugreifen und eine Ansteuerfluidleitung zum wahlweisen Öffnen und Schließen des Radventils, indem ein Steuerdruck oder ein Steuerdruckpuls an das Radventil angelegt wird.
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Ein Steuergerät für ein Reifenfüllsystem basiert hauptsächlich auf Ventilen, die an einen Verteiler angeflanscht sind, der Radreifenventile ansteuert, um das Aufpumpen, Luftablassen oder Druckprüfen durchzuführen. Außerdem enthält ein Steuergerät typischerweise Drucksensoren, Temperatursensoren und eine elektronische Steuerplatine zum Zusammenführen von Sensorsignalen und zum geeigneten Befehligen der Radventile. Zudem ist ein Steuergerät mit einer Fahrzeugversorgungsleitung verbunden und ist verantwortlich dafür, den Reifendruck basierend auf der laufenden Steuerungslogik aktiv zu regeln.
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Ein gewöhliches Steuergerät ist jedoch unzureichend in Bezug auf Sicherheitaspekte in Hinblick auf die Begrenzung des Reifendrucks. Dies wird gewöhnlich an das Fahrzeug deligiert, wobei der Druck der Versorgungsleitung reguliert wird.
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Um dieses Problem zu beheben, wenden derzeit bestehende Lösungen ausgeklügelte Software oder komplexe Radventile an, die Luft automatisch ablassen oder sich auf die Begrenzung des Fahrzeugdrucks stützen, sobald eine gewisse Druckgrenze überschritten wird.
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US 8844596 B2 offenbart ein Ventil zur Verwendung in einem zentralen Reifenfüllsystem, das ein Gehäuse umfasst, das an der Felge eines Fahrzeugs in Verbindung mit dem Reifen befestigt werden kann und einen Hauptkörper beherbergt, der mit einer Druckmittelversorgung des zentralen Reifenfüllsystems verbunden werden kann, sowie ein Ventilelement, das innerhalb des Hauptkörpers bewegt werden kann, um den Luftstrom durch das Ventil zu steuern. Das Ventil kann bündig an der Außenfläche der Felge oder in einer vertieften Position innerhalb der Felge angebracht werden und kann mit einem Verteiler verbunden sein, der den Fluss des Druckmittels vom zentralen Reifenfüllsystem zu jedem Ventil und jedem mit dem Ventil verbundenen Reifen steuern kann. Der Betrieb des Verteilers und der Druckfluidzufuhr kann unter Verwendung einer Steuervorrichtung gesteuert werden, die betriebsmäßig mit dem Verteiler und der Fluidzufuhr sowie mit Sensorvorrichtungen verbunden ist, die Informationen über die Betriebsbedingungen des Fahrzeugs an die Steuervorrichtung liefern, um bei der Einstellung des Reifenfülldrucks nach Bedarf zu helfen.
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Basierend auf dem Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein vielseitigeres Steuergerät zur Verfügung zu stellen.
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Dieses Problem wird durch ein Steuergerät gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 1 enthält, durch ein Reifenfüllsystem, das dieses Steuergerät enthält, und durch Verfahren zum Betreiben dieses Reifenfüllsystems. Spezielle Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Daher wird vorliegend ein Steuergerät vorgeschlagen, insbesondere für aber nicht begrenzt auf die Verwendung in einem zentralen Reifenfüllsystem. Das vorgeschlagene Steuergerät umfasst:
- einen Einlass zur Verbindung mit einer Druckquelle,
- wenigstens einen Auslass zur Verbindung mit einem ersten pneumatischen Reifen, ein Versorgungsventil,
- wenigstens ein erstes Kanalventil und
- wenigstens ein erstes Druckbegrenzungsventil,
- wobei das Versorgungsventil und das erste Kanalventil den Einlass wahlweise fluidisch mit dem ersten Auslass verbinden und fluidisch in Serie zwischen dem Einlass und dem ersten Auslass verbunden sind und
- wobei das erste Druckbegrenzungsventil zum Begrenzen eines Druckes am ersten Auslass fluidisch mit dem ersten Auslass verbunden ist.
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Indem das erste Druckbegrenzungsventil fluidisch mit dem ersten Auslass verbunden ist, um den Druck am ersten Auslass zu begrenzen, wird das Steuergerät in vorteilhafter Weise dadurch verbessert, dass eine Sicherheitsfunktion hinsichtlich der Reifendruckbegrenzung am ersten Auslass gegeben ist. Auf diese Weise kann das erste Druckbegrenzungsventil verhindern, dass der Druck in einem ersten Reifen, der fluidisch mit dem ersten Auslass verbunden ist, einen Druckschwellwert überschreitet, zum Beispiel beim Druckbeaufschlagen oder beim Aufpumpen des ersten Reifens über den ersten Auslass.
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Das Steuergerät kann einen zweiten Auslass zur Verbindung mit einem zweiten pneumatischen Reifen, ein zweites Kanalventil und ein zweites Druckbegrenzungsventil umfassen. Insbesondere können das Versorgungsventil und das zweite Kanalventil den Einlass wahlweise fluidisch mit dem zweiten Auslass verbinden und fluidisch in Serie zwischen dem Einlass und dem zweiten Auslass verbunden sein, und das zweite Druckbegrenzungsventil kann zum Begrenzen eines Druckes am zweiten Auslass fluidisch mit dem zweiten Auslass verbunden sein.
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Ähnlich dem Fall des ersten Druckbegrenzungsventils verbessert die Tatsache, dass das zweite Druckbegrenzungsventil zum Begrenzen des Drucks am zweiten Auslass fluidisch mit dem zweiten Auslass verbunden ist, das Steuergerät dadurch, dass eine Sicherheitsfuntkion hinsichtlich der Reifendruckbegrenzung gegeben ist.
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Das Versorgungsventil kann den Einlass wahlweise fluidisch mit dem ersten Kanalventil verbinden, oder es kann den Einlass parallel mit dem ersten Kanalventil und mit dem zweiten Kanalventil verbinden.
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Das Steuergerät kann eine Entlüftungsöffnung zum Ablassen von Fluid vom ersten Auslass und/oder vom zweiten Auslass umfassen.
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Das erste Druckbegrenzungsventil kann ein Vorspannelement enthalten, das das erste Druckbegrenzungsventil zu einer geschlossenen Stellung hin vorspannt, in der das erste Drucksbegrenzungsventil das Ablassen von Fluid von dem ersten Auslass über das erste Druckbegrenzungsventil blockiert. Insbesondere kann das erste Druckbegrenzungsventil einen druckbeaufschlagbaren Aktuator enthalten, der fluidisch mit dem ersten Auslass verbunden ist und der das erste Druckbegrenzungsventil zu einer geöffneten Stellung hin vorspannt, in der das erste Drucksbegrenzungsventil den ersten Auslass fluidisch über das erste Druckbegrenzungsventil mit der Entlüftungsöffnung verbindet.
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Das zweite Druckbegrenzungsventil kann ein Vorspannelement enthalten, das das zweite Druckbegrenzungsventil zu einer geschlossenen Stellung hin vorspannt, in der das zweite Drucksbegrenzungsventil das Ablassen von Fluid von dem zweiten Auslass über das zweite Druckbegrenzungsventil blockiert. Insbesondere kann das zweite Druckbegrenzungsventil einen druckbeaufschlagbaren Aktuator enthalten, der fluidisch mit dem zweiten Auslass verbunden ist und der das zweite Druckbegrenzungsventil zu einer geöffneten Stellung hin vorspannt, in der das zweite Drucksbegrenzungsventil den zweiten Auslass fluidisch über das zweite Druckbegrenzungsventil mit der Entlüftungsöffnung verbindet.
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Das erste Kanalventil kann eingerichtet sein, wahlweise in eine erste Steuerstellung oder in eine zweite Steuerstellung gebracht zu werden, wobei das erste Kanalventil in der ersten Steuerstellung das Versorgungsventil fluidisch mit dem ersten Auslass verbindet und wobei das erste Kanalventil in der zweiten Steuerstellung das Versorgungsventil fluidisch vom ersten Auslass isoliert und den ersten Auslass fluidisch mit der Entlüftungsöffnung verbindet.
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Das zweite Kanalventil kann eingerichtet sein, wahlweise in eine erste Steuerstellung oder in eine zweite Steuerstellung gebracht zu werden, wobei das zweite Kanalventil in der ersten Steuerstellung das Versorgungsventil fluidisch mit dem zweiten Auslass verbindet und wobei das zweite Kanalventil in der zweiten Steuerstellung das Versorgungsventil fluidisch vom zweiten Auslass isoliert und den zweiten Auslass fluidisch mit der Entlüftungsöffnung verbindet.
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Eines oder mehrere des Versorgungsventils, des ersten Kanalventils und des zweiten Kanalventils kann/können eingerichtet sein, mittels elektromagnetischer Signale betätigt zu werden.
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Das Steuergerät kann eine elektronische Steuereinheit und wenigstens einen Drucksensor in Verbindung mit der elektronischen Steuereinheit umfassen. Insbesondere kann die elektronische Steuereinheit eingerichtet sein, eines oder mehrere des Versorgungsventils, des ersten Kanalventils und des zweiten Kanalventils basierend auf wenigstens einem von dem wenigstens einen Drucksensor erhaltenen Signal zu steuern.
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Der wenigstens eine Drucksensor kann einen ersten Drucksensor, der eingerichtet ist, einen pneumatischen Druck am Einlass zu messen, und/oder einen zweiten Drucksensors, der eingerichtet ist, einen pneumatischen Druck in einer Fluidleitung zu messen, die das Versorgungsventil fluidisch mit dem ersten Kanalventil verbindet oder die das Versorgungsventil fluidisch mit dem ersten Kanalventil und mit dem zweiten Kanalventil verbindet, umfassen.
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Das Steuergerät kann einen Verteilerblock umfassen, wobei der Einlass, der erste Auslass, das erste Kanalventil und das erste Druckbegrenzungsventil und vorzugsweise das zweite Kanalventil und das zweite Druckbegrenzungsventil in dem Verteilerblock angeordnet oder an dem Verteilerblock angebracht sind.
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Ferner wird ein Reifenfüllsystem vorgeschlagen. Das vorgeschlagene Reifenfüllsystem umfasst:
- das oben beschriebene Steuergerät,
- eine Druckquelle, beispielsweise einen Kompressor oder eine Pumpe, die fluidisch oder wahlweise fluidisch mit dem Einlass des Steuergerätes verbunden ist, und
- wenigstens einen ersten Reifen, der fluidisch oder wahlweise fluidisch mit dem ersten Auslass des Steuergerätes verbunden ist.
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Ein vorliegend vorgeschlagenes Verfahren zum Betreiben des oben beschriebenen Steuergerätes umfasst die Schritte:
- fluidisches Verbinden des Einlasses mit dem ersten Auslass über das Versorgungsventil und das erste Kanalventil,
- Druckbeaufschlagung des ersten Auslasses und vorzugsweise des ersten Reifens, der fluidisch mit dem ersten Auslass verbunden ist, über den Einlass, das Versorgungsventil und das erste Kanalventil, beispielsweise unter Verwendung einer mit dem Einlass fluidisch verbundenen Druckquelle, und,
- falls oder wenn ein Druck am ersten Auslass einen Druckschwellwert überschreitet, Luftablassen von dem ersten Auslass über das erste Druckbegrenzungsventil.
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Ein anderes vorliegend vorgeschlagenes Verfahren zum Betreiben des oben beschriebenen Steuergerätes umfasst die Schritte:
- Luftablassen von dem ersten Auslass und vorzugsweise aus dem ersten Reifen, der fluidisch mit dem ersten Auslass verbunden ist, indem der erste Auslass über das erste Kanalventil mit einer Entlüftungsöffnung in Fluidverbindung gebracht wird.
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Ein anderes vorliegend vorgeschlagenes Verfahren zum Betreiben des oben beschriebenen Steuergerätes umfasst die Schritte:
- Schließen des Versorgungsventils, um den ersten Auslass fluidisch vom Einlass zu isolieren;
- fluidisches in-Verbindung-bringen des ersten Auslasses und vorzugsweise des ersten Reifens, der fluidisch mit dem ersten Auslass verbunden ist, mit einem Drucksensor über das erste Kanalventil und
- Messen eines Druckes am ersten Auslass und vorzugsweise eines Druckes im ersten Reifen, der fluidisch mit dem ersten Auslass verbunden ist, unter Verwendung des Drucksensors.
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Eine Ausführungsform des vorliegend vorgeschlagenen Steuergerätes und eine Ausführungsform des vorliegend vorgeschlagenen Reifenfüllsystems werden in der folgenden detaillierten Beschreibung beschrieben und sind in der begleitenden Zeichnung dargestellt, in welcher
- 1 schematisch eine Ausführungsform eines ein Steuergerät enthaltenden Reifenfüllsystems zeigt.
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Eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Reifenfüllsystems 100 für ein Fahrzeug ist in 1 gegeben. Das Reifenfüllsystem 100 umfasst eine Druckquelle 101, Reifen 102a-d, Radventile 103a-d, die an jedem Reifen angebracht sind, und ein Steuergerät 200. Die Radventile 103a-d können an den Reifen 102a-d befestigt sein. Unter anderem umfasst das Steuergerät 200 einen Einlass 201, der fluidisch mit der Druckquelle 101 verbunden ist, Auslässe 202a-d, die über die Radventile 103a-d wahlweise fluidisch mit den Reifen 102a-d verbunden sind, und eine Entlüftungsöffnung 212. Das Steuergerät 200 ist eingerichtet, die Druckquelle 101 wahlweise fluidisch mit einem oder mehreren der Reifen 102a-d zu verbinden, z. B. um einen oder mehrere der Reifen 102a-d aufzupumpen. Das Steuergerät 200 ist ferner eingerichtet, einen oder mehrere der Reifen 102a-d über die Entlüftungsöffnung 212 wahlweise in Fluidverbindung mit der Atmosphäre oder mit einem Niederdrucktank zu bringen, z. B. um Luft aus einem oder mehreren der Reifen 102a-d abzulassen.
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Die Druckquelle 101 enthält vorzugsweise einen Luftkompressor, der beispielsweise an dem Fahrzeug befestigt sein kann. Die Druckquelle 101 kann auch einen Lufttank umfassen. Die Druckquelle 101 ist eingerichtet, den Lufttank mit Druckluft zur Speicherung darin zu versorgen. Druckluft von der Druckquelle 101 kann an den Einlass 201 des Steuergerätes 200 geliefert werden, z. B. über den Lufttank. Ein Trockner kann zum Entfernen von Wasser aus der Druckquelle 101 vorgesehen sein. Es kann auch ein Filter zwischen der Druckquelle 101 und dem Einlass 201 des Steuergerätes 200 angeordnet sein.
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Die Reifen 102a-d enthalten typischerwese Luft bei einem bestimmten Druck, der im Folgenden Reifendruck genannt wird. Vorzugsweise ist der Reifendruck innerhalb eines vorbestimmten Bereichs eines Zielreifendrucks. Der Zielreifendruck kann als ein gewünschter Druck ausgewählt werden. Wenn ermittelt wird, dass der Reifendruck oberhalb des den Zielreifendruck enthaltenden Bereichs liegt, kann der Reifendruck vermindert werden.
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Das Steuergerät umfasst ferner ein Versorgungsventil 203, Kanalventile 204a-d und Druckbegrenzungsventile 205a-d.
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Das Versorgungsventil 203 und die Kanalventile 204a-d verbinden den Einlass 201 wahlweise fluidisch mit den Auslässen 202a-d. Genauer sind das Versorgungsventil 203 und die Kanalventile 204a-d fluidisch in Serie zwischen dem Einlass und den Auslässen 202a-d verbunden. D. h., das Versorgungsventil 203 und das erste Kanalventil 204a sind fluidisch in Serie zwischen dem Einlass 201 und dem ersten Auslass 202a verbunden, das Versorgungsventil 203 und das zweite Kanalventil 204b sind fluidisch in Serie zwischen dem Einlass 201 und dem zweiten Auslass 202b verbunden, u. s. w. Das Steuergerät 200 umfasst eine erste Leitung, auch als erstes gemeinsames Verteilerrohr 210 bezeichnet, und das Versorgungsventil 203 ist über das erste gemeinsame Verteilerrohr 210 fluidisch mit jedem der Kanalventile 204 a-d verbunden. Das Versorgungsventil 203 verbindet den Einlass 201 wahlweise fluidisch mit dem ersten gemeinsamen Verteilerrohr 210. Das Versorgungsventil 203 hat eine offene Stellung 203' und eine geschlossene Stellung 203". Wenn das Versorgungsventil 203 in seine offene Stellung 203' geschaltet ist, verbindet das Versorgungsventil 203 den Einlass 201 fluidisch mit dem ersten gemeinsamen Verteilerrohr 210 and mit den Kanalventilen 204a-d. Und wenn das Versorgungsventl 203 in seine geschlossene Stellung 203" geschaltet ist, isoliert das Versorgungsventil 203 den Einlass 201 fluidisch vom ersten gemeinsamen Verteillerrohr 210 und von den Kanalventilen 204a-d.
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Jedes der Druckbegrenzungsventile 205a-d ist zum Begrenzen eines Drucks an den Auslässen 202a-d fluidisch mit einem der Auslässe 202a-d verbunden. D. h., das erste Druckbegrenzungsventil 205a ist fluidisch mit dem ersten Auslass 202a verbunden, das zweite Druckbegrenzungsventil 205a ist fluidisch mit dem zweiten Auslass 202b verbunden, u. s. w. Jedes der Druckbegrenzungsventile 205a-d verbindet einen der Auslässe 202a-d wahlweise fluidisch mit der Entflüftungsöffnung 212. Genauer umfasst das Steuergerät 200 ferner eine zweite Leitung, auch als zweites gemeinsames Verteilerrohr 211 bezeichnet, das fluidisch mit der Entlüftungsöffnung 212 verbunden ist, und jedes der Druckbegrenzungsventile 205a-d verbindet einen der Auslässe 202a-d wahlweise fluidisch mit dem zweiten gemeinsamen Verteilerrohr 211.
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Jedes der Druckbegrenzungsventile 205a-d ist ausgebildet oder eingerichtet, einen der Auslässe 202a-d wahlweise in Fluidverbindung mit der Entlüftungsöffnung 212 zu bringen, wenn ein Druck an dem entsprechenden Auslass einen vorbestimmten Druckschwellwert überschreitet. Wenn beispielsweise einer oder mehrere der Reifen 102a-d über einen oder mehrere der Auslässe 202a-d aufgepumpt werden, begrenzen die Druckbegrenzungsventile 205a-d den Fluiddruck an den Auslässen 202a-d und in den Reifen 102a-d, die mit den Auslässen 202a-d verbunden sind, und verhindern so Materialermüdung oder Reifenschäden. Vorzugsweise sind die Druckbegrenzungsventile 205a-d derart eingerichtet oder ausgebildet, dass der Druckschwellwert, der durch die Ausgestaltung der Druckbegrenzungsventile 205a-d bestimmt ist, gleich oder kleiner ist als ein maximal zulässiger Druck der Reifen 102a-d. Offensichtlich können die verschiedenen Druckbegrenzungsventile 205a-d abhängig von der Ausgestaltung der Reifen 102a-d eingerichtet oder ausgebildet sein, bei unterschiedlichen Druckschwellwerten zu öffnen. D. h., wenn der erste Reifen 102a derart eingerichtet oder ausgebildet ist, dass er einen höheren Maximaldruck aushalten kann als der zweite Reifen 102b, kann ein Druckschwellwert, bei dem das erste Druckbegrenzungsventil 205a öffnet, höher sein als ein Druckschwellwert, bei dem das zweite Druckbegrenzungsventil 205b öffnet.
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Das erste Druckbegrenzungsventil 205a kann ein erstes Vorspannelement 213a enthalten, das das erste Druckbegrenzungsventil 205a in eine geschlossene Stellung vorspannt, in der das erste Druckbegrenzungsventil 205a das Ablassen von Fluid vom ersten Auslass 202a durch das erste Druckbegrenzungsventil 205a blockiert. Zum Beispiel kann das erste Vorspannelement 213a eine Feder oder ein anderes elastisches Element enthalten. Und das erste Druckbegrenzungsventil 205a kann einen druckbeaufschlagbaren Aktuator 214a enthalten, der fluidisch mit dem ersten Auslass 202a verbunden ist und das erste Druckbegrenzungsventil 205a in eine offene Stellung vorspannt, in der das erste Druckbegrenzungsventil 205a den ersten Auslass 202a über das erste Druckbegrenzungsventil 205a fluidisch mit der Entlüftungsöffnung 212 verbindet.
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Das Vorspannelement 213a und der druckbeaufschlagbare Aktuator 214a sind derart eingerichtet oder ausgebildet, dass das erste Druckgebrenzungsventil 205a in der geschlossenen Stellung ist und das Ablassen von Fluid von dem ersten Auslass 202a durch das erste Druckbegrenzungsventil 205 blockiert, wenn der Druck am ersten Auslass 202a unterhalb eines vorbestimmten Druckschwellwerts ist, und dass das erste Druckbegrenzungsventil 205a in der offenen Stellung ist und das Ablassen von Fluid vom ersten Auslass 202a durch das erste Druckbegrenzungsventil 205a erlaubt, wenn der Druck am ersten Auslass 202a gleich dem oder oberhalb des vorbestimmten Druckschwellwerts ist. Der Wert des vorbestimmten Druckschwellwerts hängt von der Ausgestaltung des Vorspannelements 213a und des druckbeaufschlagbaren Aktuators 214a ab. Zum Beispiel kann das Vorspannelement 213a derart eingerichtet sein, dass eine Vorspannkraft, die von dem Vorspannelement 213a ausgeübt wird und das erste Druckbegrenzungsventil 205a in die geschlossene Stellung vorspannt, verstellt werden kann, um den Druckschwellwert zu verändern. Druckbegrenzungsventile wie das oben beschriebene Druckbegrenzungsventil 205a sind auf dem Gebiet der Pneumatik oder Hydraulik allgemein bekannt.
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In der hier dargestellten Ausführungsform des Steuergerätes 200 sind die weiteren Druckbegrenzungsventile 205b-d in derselben Weise eingerichtet oder ausgebildet wie das erste Druckbegrenzungsventil 205a. Es versteht sich jedoch, dass in alternativen Ausführungsformen des Steuergerätes 200 nicht alle Druckbegrenzungsventile, die fluidisch mit den Auslässen verbunden sind, in derselben Weise eingerichtet oder ausgestaltet sein müssen.
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Jedes der Kanalventile 204a-d kann eingerichtet sein, wahlweise in eine einer ersten Steuerstellung 204a-d' und einer zweiten Steuerstellung 204a-d" gebracht zu werden. Zum Beispiel verbinden die Kanalventile 204a-d in ihrer ersten Steuerstellung 204a-d' das erste gemeinsame Verteilerrohr 210 und das Versorgungsventil 203 mit den Auslässen 202a-d und isolieren die Auslässe 202a-d fluidisch vom zweiten gemeinsamen Verteilerrohr 211 und von der Entlüftungsöffnung 212. Auf der anderen Seite isolieren die Kanalventile 204a-d in ihrer zweiten Steuerstellung 204a-d" das erste gemeinsame Verteilerrohr 210 und das Versorgungsventil 203 fluidisch von den Auslässen 202a-d und verbinden die Auslässe 202a-d fluidisch mit dem zweiten gemeinsamen Verteilerrohr 211 und mit der Entlüftungsöffnung 212. Die Kanalventile 204a-d können als Magnetventile eingerichtet sein, die in die zweite Steuerstellung 204a-d" vorgespannt sind. Mit anderen Worten können die Kanalventile 204a-d derart eingerichtet sein, dass sie normalerweise in ihre zweite Steuerstellung 204a-d" geschaltet sind, sofern sie nicht aktiv durch ein elektromagnetisches Signal, beispielsweise durch einen Schaltstrom in ihrem Elektromagneten, in ihre erste Steuerstellung 204a-d' geschaltet werden. In ähnlicher Weise kann das Versorgungsventil 203 als ein Magnetventil eingerichtet sein, das in seine offene Stellung 203' vorgespannt ist, zum Beispiel durch ein Vorspannelement, beispielsweise eine Feder. Mit anderen Worten kann das Versorgungsventil 203 derart eingerichtet sein, dass es normalerweise in seine offene Stellung 203' geschaltet ist, sofern es nicht aktiv durch ein elektromagnetisches Signal, beispielsweise durch einen Schaltstrom in seinem Elektromagneten, in seine geschlossene Stellung 203" geschaltet wird.
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Das Steuergerät 200 kann einen oder mehrere Sensoren enthalten, beispielsweise einen ersten Drucksensor 206, einen zweiten Drucksensor 207 und einen Temperatursensor 208. In der hier dargestellten Ausführungsform des Steuergerätes 200 kann der erste Drucksensor 206 eingerichtet sein, einen Fluiddruck oder Luftdruck am Einlass 201 zu messen, auch dann, wenn das Versorgungsventil in seiner geschlossenen Stellung 203" ist. Zum Beispiel kann der erste Drucksensor 206 an oder entlang einer Fluidleitung 215 angeordnet sein, die den Einlass 201 fluidisch mit dem Versorgungsventil 203 verbindet. Der zweite Drucksensor 207 kann eingerichtet sein, einen Fluiddruck oder Luftdruck in einem Fluidkanal oder in einer Fluidleitung zu messen, die das Versorgungsventil 203 fluidisch mit den Kanalventilen 204a-d verbindet, zum Beispiel im ersten gemeinsamen Verteilerrohr 210. Mit anderen Worten kann der zweite Drucksensor 207 an dem oder entlang des ersten gemeinsamen Verteilerrohrs 210 angeordnet sein. Und der Temperatursensor 208 kann eingerichtet sein, eine Fluid- oder Lufttemperatur in einem Fluidkanal oder in einer Fluidleitung zu messen, die das Versorgungsventil 203 fluidisch mit den Kanalventilen 204a-d verbindet, zum Beispiel im ersten gemeinsamen Verteilerrohr 210 oder in einem Fluidkanal oder in einer Fluidleitung, die das Versorgungsventil 203 fluidisch mit dem ersten gemeinsamen Verteilerrohr 210 verbindet.
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Das Steuergerät 200 kann ferner eine elektronische Steuereinheit (ECU) 209 enthalten. Die ECU 209 enthält typischerweise ein programmierbares Gerät, beispielsweise einen FPGA, einen Mikroprozessor oder dergleichen. Die ECU 209 kann mit einem, mehreren oder allen der Sensoren 206, 207, 208 in Verbindung stehen, zum Beispiel über drahtgebundene oder drahtlose Verbindungen. D. h., die ECU 209 kann eingerichtet sein, Sensorsignale oder Sensordaten von einem, mehreren oder allen der Sensoren 206, 207, 208 zu erhalten. Und die ECU 209 kann in Verbindung mit einem, mehreren oder allen des Versorungsventils 203, der Kanalventile 204a-d und möglicherweise der Radventile 103a-d stehen, um eines, mehrere oder alle des Versorungsventils 203, der Kanalventile 204a-d und möglicherweise der Radventile 103a-d zu steuern. Die ECU 209 kann mit einem, mehreren oder allen der Ventile 203, 204a-d, 103a-d über drahtgebundene oder drahtlose Verbindungen in Verbindung stehen. Zum Beispiel kann die ECU 209 eingerichtet sein, eines, merere oder alle der Ventile 203, 204a-d, 103a-d anhand von Sensorsignalen oder Sensordaten zu steuern, die von einem, mehreren oder allen der Sensoren 206, 207, 208 erhalten werden.
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Das Steuergerät 200 enthält einen Verteilerblock. Alle oder einige der Ventile 203, 204a-d, 205a-d können in oder an dem Verteilerblock angeordnet oder angebracht sein. In ähnlicher Weise können alle oder einige der Sensoren 206, 207, 208 und/oder alle oder einige der Fluidleitungen 210, 211, 215 in oder an dem Verteilerblock angeordnet oder angebracht sein. In einigen Ausführungsformen kann auch die ECU 209 in oder an dem Verteilerblock angeordnet oder angebracht sein.
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Im Folgenden werden verschiedene Betriebsmodi des Reifenfüllsystems 100 und des Steuergerätes 200 beschrieben.
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In einem Betriebsmodus kann der Druck in einem oder mehreren der Reifen 103a-d geprüft werden. Zum Beispiel kann der Reifendruck in einem einzelnen Reifen geprüft werden, oder es kann der Reifendruck in zwei oder mehr Reifen geprüft werden, entweder fortlaufend einer nach dem anderen, oder gleichzeitig.
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Um zum Beispiel den Reifendruck im ersten Reifen 102a zu prüfen, schaltet die ECU 209 das Versorgungsventil 203 in die geschlossene Stellung 203", um das erste gemeinsame Verteilerrohr 210 fluidisch vom ersten Einlass 201 zu isolieren. Zusätzlich schließt die ECU 209 die Radventile 103b-d des zweiten, dritten und vierten Reifens 102b-d, um die Reifen 102b-d fluidisch vom ersten gemeinsamen Verteilerrohr 210 und von der Entlüftungsöffnung 212 zu isolieren. Dann schaltet die ECU 209 das erste Kanalventil 204a in die erste Steuerstellung 204a', um den ersten Auslass 202a fluidisch mit dem ersten gemeinsamen Verteilerrohr 210 und mit dem zweiten Drucksensor 207 zu verbinden und um den ersten Auslass 202a fluidisch von der Entlüftungsöffnung 212 zu isolieren. Danach wird das erste Radventil 103a geöffnet, um den ersten Reifen 102a in Fluidverbindung mit dem ersten gemeinsamen Verteilerrohr 210 und mit dem zweiten Drucksensor 207 zu bringen. In dieser Situation misst der zweite Drucksensor 207 den Reifendruck im esten Reifen 102a. Der zweite Drucksensor 207 kann dann ein Drucksensorsignal oder Drucksensordaten, die ein Indikator für den Reifendruck im ersten Reifen 102a sind, an die ECU 209 übermitteln. Nach der Druckprüfung kann das Radventil 103a geschlossen werden. Zusätzlich kann die ECU 209 das erste Kanalventil 204a in die zweite Steuerstellung 204a" schalten.
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Anhand der obigen Beschreibung der individuellen Prüfung oder Messung des Reifendrucks im ersten Reifen 102a versteht ein Durchschnittsfachmann ohne weiteres, wie eine individuelle Prüfung oder Messung des Reifendrucks in einem oder mehreren der anderen Reifen 102b-d in analoger Weise durchgeführt werden kann. Auf diese Weise kann der Reifendruck in einer beliebigen Anzahl von Reifen geprüft oder gemessen werden, indem nacheinander individuelle Reifendruckprüfungen vorgenommen werden. Bedeutend ist, dass nur ein einziger Drucksensor 207 vonnöten ist, um den Druck in den verschiedenen Reifen 102a-d zu prüfen oder zu messen.
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In ähnlicher Weise kann gleichzeitig der Reifendruck in zwei oder mehr der Reifen 102a-d geprüft oder gemessen werden. Dies kann die Zeit, die nötig ist, um eine Druckprüfung an zwei oder mehr Reifen durchzuführen, erheblich verringern. Um zum Beispiel gleichzeitig den Reifendruck im ersten Reifen 102a und im zweiten Reifen 102b zu prüfen, schaltet die ECU 209 das Versorgungsventil 203 in die geschlossene Stellung 203", um das erste gemeinsame Verteilerrohr 210 fluidisch vom Einlass 201 zu isolieren. Zusätzlich schließt die ECU 209 die Radventile 103c-d des dritten und vierten Reifens 102c-d, um die Reifen 102c-d fluidisch vom ersten gemeinsamen Verteillerrohr 210 und von der Entlüftungsöffnung 212 zu isolieren. Die ECU 209 schaltet dann das erste Kanalventil 204a und das zweite Kanalventil 204b in ihre ersten Steuerstellungen 204a', 204b', um den ersten Auslass 202a und den zweiten Auslass 202b fluidisch mit dem ersten gemeinsamen Verteilerrohr 210 und mit dem zweiten Drucksensor 207 zu verbinden und um den ersten Auslass 202a und den zweiten Auslass 202b fluidisch von der Entlüftungsöffnung 212 zu isolieren. Danach werden das erste Radventil 103a und das zweite Radventil 103b geöffnet, um gleichzeitg den ersten Reifen 102a und den zweiten Reifen 102b in Fluidverbindung mit dem ersten gemeinsamen Verteilerrohr 210 und mit dem zweiten Drucksensor 207 zu bringen. In dieser Situation gleichen sich der Druck im ersten Reifen 102a und im zweiten Reifen 102b einander über das erste gemeinsame Verteilerrohr 210 an und der zweite Drucksensor 207 misst den Reifendruck im ersten Reifen 102a und im zweiten Reifen 102b. Der zweite Drucksensor 207 kann dann ein Drucksensorsignal oder Drucksensordaten, die ein Indikator für den Reifendruck im ersten Reifen 102a und im zweiten Reifen 102b sind, an die ECU 209 übermitteln. Nach der Druckprüfung können die Radventile 103a, 103b geschlossen werden. Wiederum erlaubt es die Auslegung des Steuergerätes 200, den Reifendruck in verschiedenen Reifen unter Verwendung nur eines einzigen Drucksensors 207 zu prüfen oder zu messen.
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In einem anderen Betriebsmodus kann der Reifendruck in einem oder mehreren der Reifen 102a-d erhöht werden, indem einer oder mehrere der Reifen 102a-d aufgepumpt werden. Zum Beispiel kann ein einzelner Reifen aufgepumpt werden, oder zwei oder mehr Reifen können aufgepumpt werden, entweder einer nach dem anderen oder gleichzeitig.
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Wenn zum Beispiel der Reifendruck im ersten Reifen 102a in Übereinstimmung mit dem oben beschriebenen Vorgehen geprüft wird, kann die ECU 209 feststellen, dass der Druck im ersten Reifen 102a unterhalb eines Zielreifendrucks liegt, z. B. um mehr als als eine vorgegebenen maximale Druckabweichung. In diesem Fall kann die ECU 209 feststellen, dass der erste Reifen 102a aufgepumpt werden muss, um den Druck im ersten Reifen 102a auf den Zielreifendruck zu erhöhen, oder bis auf innerhalb der maximalen Druckabweichung vom Zielreifendruck.
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In einem ersten Schritt werden die Radventile 13a-d geschlossen, und die ECU 209 schaltet das Versorgungsventil 203 in seine offene Stellung 203' oder lässt das Versorgungsventil 203 sich in seine normalerweise offene Stellung 203' bewegen, um die Druckquelle 101 fluidisch mit dem ersten gemeinsamen Verteilerrohr 210 zu verbinden. Weiter schaltet die ECU 209 das erste Kanalventil 204a in seine erste Steuerstellung 204a', um das erste gemeinsame Verteilerrohr 210 fluidisch mit dem ersten Auslass 202a zu verbinden. Die ECU 209 kann weiter die Kanalventile 204b-d in ihre zweite Steuerstellung 204a-d" schalten.
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Die ECU 209 steuert dann die Druckquelle 101, um das erste gemeinsame Verteilerrohr 210 mit Druck zu beaufschlagen, vorzugsweise bis ein Fluid- oder Luftdruck im ersten gemeinsamen Verteilerrohr 210 den zuvor bestimmten Druck im ersten Reifen 102a erreicht, oder bis ein Fluid- oder Luftdruck im ersten gemeinsamen Verteilerrohr 210 innerhalb einer maximalen Druckabweichung von dem zuvor bestimmten Druck im ersten Reifen 102a liegt. Wenn das erste gemeinsame Verteilerrohr 210 über die Druckquelle 101 mit Druck beaufschlagt wird, kann der Fluid- oder Luftdruck im ersten gemeinsamen Verteilerrohr 210 unter Verwendung des zweiten Drucksensors 207 gemessen oder geprüft werden. Während dieses Prozesses kann der zweite Drucksensor 207 kontinuerlich ein Drucksignal oder Druckdaten, die ein Indikator für den Fluid- oder Luftdruck im ersten gemeinsamen Verteilerrohr 210 sind, an die ECU 209 senden, und die ECU 209 vergleicht vorzugsweise kontinuierlich den Fluid- oder Luftdruck im ersten gemeinsamen Verteilerrohr 210 mit dem zuvor bestimmten Druck im ersten Reifen 102a.
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Wenn die ECU 209 feststellt, dass der Fluid- oder Luftdruck im ersten gemeinsamen Verteilerrohr 210 den zuvor bestimmten Druck im ersten Reifen 102a erreicht hat oder innerhalb einer maximalen Druckabweichung von dem zuvor bestimmten Druck im ersten Reifen 102a liegt, wird das Radventil 103a des ersten Reifens 102a geöffnet, um den Einlass 201 und die Druckquelle 101 fluidisch mit dem ersten Reifen 102a zu verbinden. Die ECU 209 steuert dann die Druckquelle 101, um den ersten Reifen 102a mit Druck zu beaufschlagen, vorzugsweise bis ein Fluid- oder Luftdruck im ersten Reifen 102a den Zieldruck erreicht oder bis ein Fluid- oder Luftdruck im ersten Reifen 102a innerhalb einer maximalen Druckabweichung von dem Zieldruck liegt. Wenn der erste Reifen 102a über die Druckquelle 101 mit Druck beaufschlagt wird, kann der Fluid- oder Luftdruck im ersten Reifen 102a gemessen oder geprüft werden, indem entweder einer oder beide des ersten Drucksensors 206 und des zweiten Drucksensors 207 verwendet werden. Während dieses Prozesses können einer oder beide des ersten Drucksensors 206 und des zweiten Drucksensors 207 kontinuierlich ein Drucksignal oder Druckdaten, die ein Indikator für den Fluid- oder Reifendruck im ersten Reifen 102a sind, an die ECU 209 senden, und die ECU 209 vergleicht vorzugsweise kontinuierlich den Fluid- oder Luftdruck im ersten Reifen 102a mit dem Zieldruck.
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Wenn die ECU 209 feststellt, dass der Fluid- oder Luftdruck im ersten Reifen 102a den Zieldruck erreicht hat oder innerhalb einer maximalen Druckabweichung von dem Zieldruck liegt, wird das Radventil 103a des ersten Reifens 102a geschlossen, um den ersten Reifen 102a fluidisch vom ersten Auslass 202a und von der Druckquelle 101 zu isolieren. Danach kann die ECU 209 fordern, dass die Druckquelle 101 abgeschaltet wird, zum Beispiel indem sie eine Forderung an eine Fahrzeugsteuereinheit sendet, die dann die Druckquelle 101 abschalten kann. Auch kann die ECU 209 das Versorgungsventil 203 in die geschlossene Stellung 203" schalten, um das erste gemeinsame Verteilerrohr 210 fluidisch vom Einlass 201 und von der Druckquelle 101 zu isolieren, und die ECU 209 kann das erste Kanalventil 204a in die zweite Steuerstellung 204a" schalten, um das erste gemeinsame Verteilerrohr 210 und den ersten Auslass 202a fluidisch voneinander zu isolieren.
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Wichtig ist, dass das erste Druckbegrenzungsventil 205a während des oben beschriebenen Prozesses des Druckbeaufschlagens oder Aufpumpens des ersten Reifens 102a sicherstellt, dass ein Fluid- oder Luftdruck am ersten Auslass 202a und im ersten Reifen 102a den zuvor erwähnten Druckschwellwert nicht überschreitet, bei dem das erste Druckbegrenzungsventil 205a öffnet, um den ersten Auslass 202a in Fluidverbindung mit der Entlüftungsöffnung 212 zu bringen. Wenn der erste Reifen 102a wie oben beschrieben aufgepumpt oder mit Druck beaufschlagt wird, kann ein Fluid- oder Luftdruck am ersten Auslass 202a und im ersten Reifen 102a zum Beispiel aufgrund einer Fehlfunktion eines oder mehrerer der ECU 209, der Druckquelle 101 oder der Drucksensoren 206, 207 den zuvor beschriebenen Druckschwellwert ereichen.
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Ausgehend von der obigen Beschreibung des Prozesses zum Aufpumpen oder Druckbeaufschlagen eines einzelnen Reifens versteht ein Durchschnittsfachman ohne weiteres, wie das Reifenfüllsystem 100 betrieben werden kann, um zwei oder mehr der Reifen 102a-d gleichzeitig aufzupumpen oder mit Druck zu beaufschlagen, zum Beispiel den ersten Reifen 102a und den zweiten Reifen 102b. Bevor der erste Reifen 102a und der zweite Reifen 102b gleichzeitig aufgepumpt oder mit Druck beaufschlagt werden, kann es vorzuziehen sein, zuerst den Druck in den Reifen 102a und 102b einander anzugleichen. Dazu kann das Versorgungsventil 203 in seine geschlossene Stellung 203" geschaltet werden, um das erste gemeinsame Verteilerrohr 210 fluidisch vom Einlass 201 zu isolieren, und danach können beide Radventile 103a, 103b geöffnet werden und beide Kanalventile 201a, 204b können in ihre erste Steuerstellung 204a', 204b' geschaltet werden, wodurch dem Fluid- oder Luftdruck in den Reifen 102a, 102b erlaubt wird, sich einander über das erste gemeinsame Verteilerrohr 210 anzugleichen.
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Der Prozess zum gleichzeitigen Druckbeaufschlagen oder Aufpumpen der zwei Reifen 102a, 102b kann dann analog zum oben beschriebenen Prozess zum Druckbeaufschlagen oder Aufpumpen des ersten Reifens 102a durchgeführt werden. Ein Durchschnittsfachmann versteht jedoch ohne weiteres, dass, um die zwei Reifen 102a, 102b gleichzeitig mit Druck zu beaufschlagen oder aufzupumpen, beide der Reifen 102a, 102b gleichzeitig fluidisch mit dem ersten gemeinsamen Verteilerrohr 210 verbunden werden müssen, indem beide Radventile 103a, 103b offen gehalten werden und indem beide Kanalventile 204a, 204b zur gleichen Zeit in ihre erste Steuerstellung 204a', 204b' geschaltet sind.
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In einem anderen Betriebsmodus kann der Reifendruck in einem oder mehreren der Reifen 102a-d verringert werden, indem aus einem oder mehreren der Reifen 102a-d Luft abgelassen wird. Zum Beispiel kann Luft aus einem einzelnen Reifen abgelassen werden, oder es kann Luft aus zwei oder mehr Reifen abgelassen werden, entweder einer nach dem anderen oder gleichzeitig.
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Wenn zum Beispiel der Reifendruck im ersten Reifen 102a in Übereinstimmung mit dem oben beschriebenen Vorgehen geprüft wird, kann die ECU 209 festestellen, dass der Druck im ersten Reifen 102a über einem Zielreifendruck liegt, zum Beispiel um mehr als eine vorbestimmte maximale Druckabweichung. In diesem Fall kann die ECU 209 feststellen, dass Luft aus dem ersten Reifen abgelassen werden muss, um den Druck im ersten Reifen 102a auf den Zielreifendruck oder auf innerhalb einer maximalen Druckabweichung vom Zielreifendruck zu verringern.
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Um Druck oder Luft aus dem ersten Reifen 102a abzulassen, wird das erste Radventil 103a geöffnet und das erste Kanalventil 204a wird in die zweite Steuerstellung 204a" geschaltet, um den ersten Reifen 102a in Fluidverbindung mit dem zweiten gemeinsamen Verteilerrohr 211 und mit der Entlüftungsöffnung 212 zu bringen und um über das zweite gemeinsame Verteilerrohr 211 und die Entlüftungsöffnung 212 Druck oder Luft aus dem ersten Reifen 102a abzulassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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