DE60105132T2

DE60105132T2 - Automatische reifendruck-regelanlage mit boosterpumpe

Info

Publication number: DE60105132T2
Application number: DE60105132T
Authority: DE
Inventors: Andrew Kent SOWATZKE; Joseph Frank SONZALA; Kevin Mark HENNIG
Original assignee: Equalaire Systems Inc
Current assignee: Equalaire Systems Inc
Priority date: 2000-03-17
Filing date: 2001-03-06
Publication date: 2005-09-22
Anticipated expiration: 2021-03-07
Also published as: ATE274422T1; AU2001241991A1; EP1265761A1; DE60105132D1; ES2227155T3; EP1265761A4; WO2001070521A1; EP1265761B1; US6269691B1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein automatisches Reifenfüllsystem (ATIS; automatic tire inflation system) zur Verwendung in einem Fahrzeug, wie zum Beispiel einem LKW mit einer Luftversorgung, die mit einer Druckverstärkerpumpe zu versehen ist, um den Luftdruck auf den von dem Reifenhersteller empfohlenen Druck zu erhöhen. Das System enthält ferner einen Druckstoß-Schutz und Überdruckschutz.
Hintergrund der Erfindung
Es ist bekannt, ein ATIS vorzusehen, welches den Fülldruck von Reifen eines Fahrzeuges steuert, wie zum Beispiel von einem LKW, wie es beschrieben ist in dem US-Patent 5,584,949, US-Patent 5,287,906, US-Patent 5,767,398, US-Patent 5,769,979 und der US-Patentanmeldung Nr. 09/309,140, angemeldet am 10. Mai 1999. Das ATIS verwendet die Luftversorgung des Fahrzeugs, um die drehenden Reifen mit Luft zu versorgen, falls der Luftdruck der Reifen unter den gewünschten Druck fällt. Es kann jedoch erforderlich werden, Reifen auf einen höheren Druck, als den Ausgangsdruck des Fahrzeugkompressors zu befüllen. Zum Beispiel ist in Europa ein beliebter Reifen eines LKW als Super Single bekannt. Der geeignete Luftdruck für einen Super-Single-Reifen liegt zwischen 120 psi (8 Bar) und 135 psi (9,5 Bar). Jedoch gibt es im Vereinigten Königreich und in anderen europäischen Ländern Gesetze, die den an den LKW bereitgestellten Maximaldruck auf 120,7 psi oder 8,5 Bar begrenzen. In derartigen Situationen ist kein ATIS verfügbar und solche Hochdruckreifen müssen mit herkömmlichen, an der Straße gelegenen Kompressoren befüllt werden.
Zusammenfassung der Erfindung Die vorliegende Erfindung betrifft ein automatisches Reifenfüllsystem, welches einen höheren Befüllungsdruck bereitstellt, als das LKW-System liefern darf. Die vorliegende Er findung nimmt den von der Luftversorgung des Fahrzeugs verfügbaren Luftdruck und verwendet eine Druckverstärkerpumpe, welche den Luftdruck von der Luftversorgung auf einen zur richtigen Reifenbefüllung erforderlichen Wert erhöht. Bei der bevorzugten Ausführungsform enthält das verbesserte ATIS eine Druckverstärkerpumpe, ein Überdruckventil und ein Druckstoß-Schutzventil.
Die Erfindung betrifft ein Luft-Füllsystem für ein Fahrzeug gemäß Anspruch 1.
Gemäß einer weiteren Aufgabe der vorliegenden Erfindung weist die Druckverstärkerpumpe einen ersten und zweiten Zylinder auf und jeder Zylinder enthält einen darin bewegbaren Kolben und die Kolben sind miteinander verbunden. Bei der bevorzugten Ausführungsform haben die Kolben die gleiche Größe.
Gemäß noch einer weiteren Aufgabe enthält der erste Zylinder an entgegengesetzten Seiten des darin befindlichen Kolbens Kammern A und B und der zweite Zylinder enthält an gegenüberliegenden Seiten des darin befindlichen Kolbens Kammern C und D.
Gemäß noch einer weiteren Aufgabe enthält die Druckverstärkerpumpe ein Kolbenventil, welches die Druckbeaufschlagung und die Entlüftung der Kammern A und D steuert und erste und zweite Steuerventile, die das Kolbenventil steuern.
Gemäß einer weiteren Aufgabe enthält die Druckverstärkerpumpe erste und zweite, zwischen dem Einlaß und den Kammern B bzw. D angeordnete Rückschlagventile und dritte und vierte zwischen den Kammern B bzw. C und dem Auslaß angeordnete Rückschlagventile.
Gemäß einer weiteren Aufgabe ist das Kolbenventil mit dem Einlaß und einer Entlüftung verbunden.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Luft-Füllsystems für ein Fahrzeug mit wenigstens einer Achse mit wenigstens einem mit einem Luftreifen an jedem Ende der Achse versehenen Rad, wobei das Fahrzeug eine Luftversorgung aufweist. Eine Luftverbindung ist zwischen der Luftversorgung und den Reifen bereitgestellt und enthält einen Luftdurchlaß in der Achse, und eine Luft-Drehverbindung steht in Verbindung mit dem Durchlaß. Ein Drucksteuerventil steuert den Druck in der Luftverbindung und ein Sensor ist mit der Luftverbindung zur Erfassung eines Luftlecks in einem Reifen verbunden. Das System enthält eine Druckverstärkerpumpe mit einem Einlaß und einem Auslaß, wobei der Einlaß mit der Luftversorgung und der Auslaß mit der Luftverbindung zu den Reifen verbunden ist und wobei die Pumpe den Luftdruck von der Luftversorgung erhöht. Vorzugsweise enthält das Luft-Füllsystem ein mit dem Auslaß der Druckverstärkerpumpe und dem Sensor verbundenes Druckstoß-Schutzventil zur Dämpfung aller durch die Pumpe erzeugten Druckstöße. Vorzugsweise ist, zum zusätzlichen Schutz, auch ein Überdruckventil mit dem Auslaß der Druckverstärkerpumpe verbunden.
Andere und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile werden anhand der zum Zweck der Offenbarung gelieferten nachfolgenden Beschreibung eines gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen deutlich.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine schematische Teildarstellung eines Luft-Füllsystems mit einer Druckverstärkerpumpe gemäß der vorliegenden Erfindung, und
2 zeigt eine vergrößerte, schematische Schnittansicht der Druckverstärkerpumpe aus 1.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform Das automatische Reifen-Füllsystem mit einer Druckverstärkerpumpe gemäß der vorliegenden Erfindung kann in verschiedenen Arten von automatischen Reifen-Füllsystemen verwendet werden, wie zum Beispiel: US-Patent 5,584,949, US-Patent 5,287,906, US-Patent 5,767,398, US-Patent 5,769,979; und der US-Patentanmeldung Nr. 09/309,140, angemeldet am 10. Mai 1999.
Es wird nun auf die Zeichnungen und insbesondere auf 1 Bezug genommen. Das Bezugszeichen 10 kennzeichnet allgemein eine Achse eines Fahrzeugs, wie zum Beispiel eines LKWs mit einer Mehrzahl von Achsen mit Rädern mit einem oder mehreren (nicht gezeigten) Luftreifen an jedem Ende der Achse, mit einer Luftversorgung auf dem Fahrzeug, wie zum Beispiel einem Lastkraftwagen-Kompressor, der Luft in einem Reservoir-Tank 12 speichert, mit einer Luftverbindung 14 zwischen dem Versorgungsreservoir 12 und den mit Luft zu versorgenden Reifen, mit einem Drucksteuerschalter, zum Beispiel einem Druckregler 16, zum Steuern des Drucks in der Luftverbindung 14 und mit einer Warnanzeige 17, wie zum Beispiel einer Warnleuchte. Ein Niederdruck-Schutzventil 18, welches sich nur in die geöffnete Stellung bewegt, wenn ein vorbestimmter Druckwert in der Luftversorgung 12, wie zum Beispiel 80 psi, verfügbar ist, kann ebenfalls verwendet werden.
Das vorliegende ATIS weist eine Drehverbindung auf, ähnlich derjenigen, die beschrieben ist in der am 10. Mai 1999 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 09/309,140 mit dem Titel "Press Plug Support for Tire Inflation System", die hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird. Die Luftverbindung 14 liefert Luft und setzt das Innere 20 der Achse 10 mit Luft unter Druck, um die Luftreifen an jedem Ende der Achse 10 mit Luft zu versorgen. Eine luftdichte Sperre 24, wie zum Beispiel ein Eindrückverschlußdeckel, ist in jedem Ende der Achse 10 dichtend eingepaßt und trägt eine Leitung 41 und einen Luftfilter 43, um die Luft aus dem Inneren 20 der Achse 10 aufzunehmen. Ein drehbarer Schlauch bzw. ein drehbares Rohr 30 erstreckt sich in die Leitung 41 durch eine drehbare Dichtung 42 um Luft aufzunehmen und erstreckt sich durch eine Radnabenkappe 34 und zu einem Verbindungsansatz 52 zur Verbindung mit (nicht gezeigten) Schläuchen, um Luft an einen oder mehrere Luftreifen zu leiten.
Der Sensor wird ausführlicher in dem US-Patent 5,767,398 beschrieben, welches hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird, und enthält eine Luftstrom-Drossel 42, wie zum Beispiel ein Venturi, welches in der Luftverbindung 14 angeordnet ist. Ein luftbetätigter differenzieller Druckschalter 44 ist mit einem Ausgang mit der Luftverbindung 14 stromauf der Strömungsdrossel 42 verbunden und ein zweiter Eingang ist mit dem Venturi 42 verbunden. Der Druckschalter 44 ist mit der Warnan zeige 17 verbunden und betätigt diese von der elektrischen Spannungsquelle 78. Das ATIS kann auch ein herkömmliches Absperrventil 36 und ein Filterventil 38 enthalten.
Die obenstehende allgemeine Beschreibung des ATIS ist im wesentlichen in den vorerwähnten Patenten und Anmeldungen offenbart. Wenn jedoch der Luftdruck in dem Reservoir 12, beispielsweise gesetzlich, beschränkt und begrenzt ist, steht kein ausreichender Luftdruck zum richtigen Befüllen bestimmter Arten von Luftreifen zur Verfügung.
Die vorliegende Erfindung enthält eine Druckverstärkerpumpe 51, die zwischen der Luftversorgung 12 und der Drehverbindung 30 in der Luftverbindung 14 zur Erhöhung des Luftdrucks von der Luftversorgung 12 angeordnet ist. Die vorliegende Erfindung enthält ferner ein Überdruckventil 53 zum Schutz des Systems im Falle von Überdruck. Und ferner erzeugt die Druckverstärkerpumpe 51, wie nachfolgend ausführlich beschrieben wird, im Betrieb Druckstöße und bringt periodisch große Druckunterschiede in das System ein und betätigt dadurch die Warnleuchte 17 mit jedem Kompressionshub der Pumpe 51. Daher wird ein Druckstoß-Schutzventil 54 zur Dämpfung des Druckstoßes, den die Pumpe 51 beim Betrieb erzeugt, bereitgestellt. Das Druckstoß-Schutzventil 54 ist vorzugsweise zwischen dem Venturi 42 und dem Druckdifferenzschalter 44 angeordnet. Ein geeignetes und zufriedenstellendes Druckstoßventil wird von Operating & Maintenance Specialties, Inc. unter der Marke "Ray Snubber" verkauft.
Es wird nun auf die 2 Bezug genommen, in der der Aufbau und der Betrieb der Druckverstärkerpumpe 51 am besten zu sehen ist. Die Druckverstärkerpumpe enthält einen mit der Luftversorgung 12 verbundenen Einlaß 60 und einen durch eine Drossel, wie zum Beispiel eine Öffnung 64, mit der Luftverbindung 14 zu der Drehverbindung 30 und den Reifen verbundenen Auslaß 62. Die Pumpe 51 nimmt die Luft von der Luftversorgung 12 auf und wird durch die komprimierte Luft in der Luftversorgung 12 zum zyklischen Betrieb und zum Pumpen der Luftversorgung auf einen höheren Ausgabedruck angetrieben.
Die Druckverstärkerpumpe 51 enthält einen ersten Zylinder 66 und einen zweiten Zylinder 68, die jeweils einen darin bewegbaren Kolben aufweisen. Der Kolben 70 ist also in dem Zylinder 66 bewegbar und der Kolben 72 ist in dem Zylinder 68 bewegbar. Die Kolben 70 und 72 sind miteinander über eine Kolbenstange 74 verbunden. Vorzugsweise haben die Kolben 70 und 72 die gleiche Größe.
Der erste Zylinder 66 enthält Kammern A und B an gegenüberliegenden Seiten des Kolbens 70. Der zweite Zylinder 68 enthält Kammern C und D an gegenüberliegenden Seiten des Kolbens 72. In Kammer C wird hoher Druck erzeugt, indem gleichzeitig die Kammern B und D mit Druck beaufschlagt werden und die Kammer A entlüftet wird. Im nächsten Zyklus wird hoher Druck in der Kammer B erzeugt, indem gleichzeitig die Kammern A und C mit Eingangsdruck beaufschlagt werden und die Kammer D entlüftet wird. Das Kolbenventil 80 steuert die Druckbeaufschlagung und Entlüftung der Kammern A und D. Der zyklische Betrieb wird durch die Verwendung von zwei federgespannten Steuerventilen 82 und 84 erreicht. Die Steuerventile 82 und 84 steuern das Kolbenventil 80 abwechselnd an und belüften das Kolbenventil 80, wenn einer der Kolben 70 und 72 in Kontakt mit einem der Steuerventile 82 bzw. 84 gelangt.
Rückschlagventile werden zur Steuerung des Luftstroms in und aus der Druckverstärkerpumpe 51 verwendet. Daher sind die Eingangsrückschlagventile 86 und 88 zwischen dem Eingang 60 und den Kammern B bzw. C angeordnet. Die Ausgangs-Rückschlagventile 90 und 92 sind zwischen dem Ausgang 62 und den Kammern B bzw. C angeordnet.
In der in 2 gezeigten Stellung wird der Einlaß 60 mit dem Luftdruck von dem Luftversorgungs-Reservoir 12 beaufschlagt und anfänglich werden durch die Rückschlagventile 86 und 88 die Kammern B und C beaufschlagt. Bei vorher durch den Kolben 70 betätigtem Steuerventil 82 befindet sich das Kolbenventil 80 in der gezeigten Stellung, indem es mit dem Einlaß 60 zur Druckbeaufschlagung der Kammer D verbunden ist und wobei die Kammer A mit dem Auslaß verbunden ist. Das Kolbenventil 80 befindet sich in dieser Stellung, da die Kolben 70 und 72 sich vorher in der rechten Stellung befanden und bewirkten, daß sich das Steuerventil 84 in der Stellung zum Druckabbau von der rechten Seite des Kolbenventils 80 befand, während das Steuerventil 82 vorher durch den Kolben 70 betätigt wurde, um es Luft auf der linken Seite des Kolbenventils 80 zu ermöglichen, diesen in die gezeigte Stellung zu bringen. So werden die Kammern B und D weiterhin mit Druck beaufschlagt und die Kolben 70 und 72 in den Zylindern 66 bzw. 68 nach links bewegt. Dies bewirkt, daß in Kammer C ein höherer Druckpegel aufbaut wird, wobei das Rückschlagventil 88 geschlossen wird, das Rückschlagventil 92 geöffnet und das Rückschlagventil 90 geschlossen wird, um die Luft mit dem höheren Druck von der Kammer C zu dem Auslaß 62 zu leiten.
Es ist daher zu beachten, daß der Druck in der Kammer C auf einen Druck erhöht werden kann, der größer als derjenige in dem Einlaß 60 ist, da der Einlaßdruck in beiden Kammern B und D gegen eine Seite der Kolben 70 und 72 wirkt.
Der Zyklus endet, wenn der Kolben 72 mit dem Steuerkolben 84 in Kontakt tritt und diesen zur Bewegung gegen dessen Feder veranlaßt und Luft der rechten Seite des Kolbenventils zuführt, und das Kolbenventil 80 nach links bewegt, wodurch die Kammer D entlüftet wird und gleichzeitig die Kammern A und C mit dem Einlaßdruck beaufschlagt werden. Daher wird im Gegenzyklus nun in Kammer B Hochdruck erzeugt. Der zyklische Betrieb wird durch die Verwendung der zwei federgespannten Steuerventile 82 und 84 fortgesetzt, welche die Kolbenventile 80 verschieben, die die Druckbeaufschlagung und Entlüftung der Kammern A und D steuern.
Wenn der maximale gewünschte Austrittsdruck erreicht ist, wird der Verstärker 51 zum Stillstand gebracht (keine Kolbenbewegung). Mit anderen Worten, die externen Kräfte auf die Kolben 70 und 72 sind ausgeglichen. Wenn der Druck an dem Auslaß 62 unterhalb des maximalen Austrittsdrucks fällt, beginnen sich die Kolben 70 und 72 zu bewegen, gehen wieder in den zyklischen Betrieb und bauen den Druck wieder bis zu dem Maximaldruck auf. So wird die Druckverstärkerpumpe 51 durch die eintretende komprimierte Luftversorgung aus dem Reservoir 12 angetrieben, wobei dies der Pumpe 51 ermöglicht den zyklischen Betrieb und die Versorgung auf einen höheren Ausgangsdruck zu pumpen, um den erforderlichen Druck zur Verfügung zu stellen, der für die verwendeten Luftreifen erforderlich ist.
Der vorliegenden Erfindung gelingt es, die Aufgaben zu erfüllen und die erwähnten sowie andere inhärente Ergebnisse und Vorteile zu erzielen. Eine gegenwärtig bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wurde zum Zweck der Offenbarung angegeben, zahlreiche Veränderungen der Details des Aufbaus und der Anordnung von Teilen werden dem Fachmann schnell deutlich und fallen in den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche.

Claims

Luft-Füllsystem für ein Fahrzeug mit wenigstens einer Achse mit wenigstens einem mit einem Luftreifen versehenen Rad an jedem Ende der Achse, wobei das System eine Luftversorgung, eine Luftverbindung mit einer Drehverbindung zwischen der Luftversorgung und den Reifen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das System ferner eine Druckverstärkerpumpe mit einem Einlaß und einem Auslaß zum Verstärken des Luftdrucks von der Luftversorgung zu den Reifen aufweist, wobei der Einlaß mit der Luftversorgung und der Auslaß mit der Drehverbindung und den Reifen verbunden ist, und wobei die Pumpe den Luftdruck von der Luftversorgung erhöht.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Druckverstärkerpumpe einen ersten und zweiten Zylinder aufweist, wobei jeder Zylinder einen darin bewegbaren Kolben aufweist und wobei die Kolben miteinander verbunden sind.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Kolben die gleiche Größe haben.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei der erste Zylinder Kammern A und B auf entgegengesetzten Seiten des darin befindlichen Kolbens enthält, und der zweite Zylinder Kammern C und D auf gegenüberliegenden Seiten des darin befindlichen Kolbens enthält.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 4, mit einem Kolbenventil, welches die Druckbeaufschlagung und die Entlüftung der Kammern A und D steuert, und mit ersten und zweiten Steuerventilen, die das Kolbenventil steuern.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 5, mit einem ersten und einem zweiten Rückschlagventil, die zwischen dem Einlaß und den Kammern B bzw. C angeordnet sind, und mit einem dritten und vierten Rückschlagventil, die zwischen den Kammern B bzw. C und dem Auslaß angeordnet sind.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 6, wobei das Kolbenventil mit dem Einlaß und einer Entlüftung verbunden ist.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Luftverbindung zwischen der Luftversorgung und den Reifen einen Luftdurchlaß innerhalb der Achse enthält, wobei die Luft-Drehverbindung in Verbindung mit dem Durchlaß steht, und ferner mit einem Drucksteuerventil, welches den Druck in der Luftverbindung steuert, und mit einem Sensor, der zur Erfassung eines Luftlecks in einem Reifen mit der Luftverbindung verbunden ist.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 8, mit einem mit dem Auslaß der Druckverstärkerpumpe und dem Sensor verbundenen Druckstoß-Schutzventil, zum Dämpfen jedes durch die Pumpe erzeugten Druckstoßes.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 7, mit einem mit dem Auslaß der Druckverstärkerpumpe verbundenen Überdruckventil.