CN100480071C - 具有受控气压和蓄压器的车轮 - Google Patents
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Abstract
一种具有受控压力的车轮，其包括：轮圈(2)，其与容器(4)相连，所述容器适于被一种流体充注到第一压力；轮胎(3)，其被安装到所述轮圈上，且其内部容积被充胀到一个处于基准温度下的工作压力，所述工作压力低于所述第一压力；至少一个阀组件，其适于在所述容器、所述轮胎的内部容积、以及外界环境之间建立连通关系；其中，所述阀组件包括控制阀、排放阀、以及补偿阀，它们相互之间保持工作联系；并且：所述控制阀对所述容器与轮胎所述内部容积之间的连通进行控制；所述排放阀与外界环境、所述内部容积、所述控制阀、以及补偿阀相连接；所述补偿阀与所述排放阀和所述控制阀相连接；其中，所述控制阀具有内部腔室，其与所述排放阀和所述补偿阀以一定方式相连接，从而，利用所述内部腔室响应于轮胎内部压力的变动而出现的压力变动，使得所述控制阀由所述排放阀和所述补偿阀进行操作。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有受控气压的车轮。
背景技术
用于两轮车辆和四轮车辆的车轮一般都包括与充气轮胎相结合的轮圈，轮胎被充气到预定的工作压力。
所述的轮胎通常都包括：胎体结构，其具有至少一个胎体帘布层和与帘布层相联的至少一个环形的增强结构；用弹性体材料制成的胎面箍带，其位于胎体结构的径向外侧位置上；束带结构，其被介置在胎体结构与胎面箍带之间；以及一对胎侧壁，它们位于胎体结构上两个相反的轴向位置上。
对于无内胎轮胎而言，轮胎的气密性是由所述胎体结构的径向内侧层来保证的，该径向内侧层一般被称为“胎衬”。在使用过程中，例如由于透过所述胎衬(其通常并非完全气密的)的自然漏气，轮胎内的气压会下降，从而，车辆的驾驶员被迫要定期恢复所述的气压。
致力于使轮胎的气压在相当长的时间内基本上保持恒定，人们提出了一种解决方案，该方案考虑采用这样的轮圈：其内部容纳着压力气罐，其压力高于轮胎的工作气压。借助于一个或多个适当操作的阀，在需要时可以恢复轮胎的气压。
专利文件US 6601625 B2公开了一种车轮，其带有集成到轮圈中的压缩空气罐。更具体来讲，该文件公开了：用于从外部气源存贮压缩空气的高压罐；第一机械阀，其允许压缩空气从外部气源流向高压罐；第二机械阀，其允许空气从高压罐流向轮胎的内胎；第三阀，其将空气从轮胎的内胎中释放出来；以及第四阀，其用于将空气从高压罐中释放出去。所述专利文件中描述的车轮以机械方式将轮胎的气压保持在预定的数值内，从而降低了要求车辆驾驶员人工充气以达到所需气压的必要性。当轮胎中的气压降低到低于预定阈值时，存储在高压罐中的空气就被释放到轮胎中，从而对轮胎充气而将其保持在所需的最小压力上，反之，当轮胎中的气压升高到超过预定阈值时，空气就被从轮胎释放到周围的大气中。
专利文件US 4067376公开了一种系统，该系统用于在车辆行驶过程中自动地重新纳入轮胎所泄漏的空气，以减小爆胎的结果。该车轮被制成具有集成的环形气胆，且该气胆被设计成适于存贮一定量的高压压缩空气。在所述气胆与轮胎之间设置了压力安全阀，且每当轮胎中的压力降低到低于预定限度时，该安全阀适于将空气从气胆中向轮胎释放。
申请人认识到：这些现有的装置并不能精确地调整轮胎的工作压力，而对于用在高性能两轮车和四轮车上的轮胎而言，这样的调整是特别重要的。事实上，对于车辆的行驶安定性和操控性而言，首先关心的是在混合路面上的高速行驶，此条件下需要轮胎处于优异的状况，而在不对工作气压进行严格控制的条件下，这样的状况是无法得到的。最后，保持正确而恒定的工作压力也能使胎面箍带避免出现不平或早期磨损的问题。
因而，申请人认识到：为了在很长的时间内—例如一年内或更长的时间内有效地控制轮胎的内部压力，而无需由人工将压缩空气重新充入到轮胎中，就必须要以自动而适时的方式、高精度地执行恢复轮胎工作气压的步骤。
此外，在轮胎被刺破的情况下，系统必须要维持能在尽可能长的距离上确保车辆控制性的残余气压。按照申请人的设计，通过提供气罐，并由气罐耗尽其压力，加之轮胎的压力，来实现上述特性。
但是，申请人感觉到必须不能使“轮胎”系统由于附加了传感器和电子装置(这些传感器和装置用于按照上述方式恢复轮胎的工作压力)而变得更为复杂，应当尽力在机械领域找寻精确而可靠的解决方案。
发明内容
为此目的，申请人可验证：通过提供至少一个阀组件，其被插入到流体压力罐与轮胎之间，来克服上文讨论的问题，其中，所述的流体罐与车轮的轮圈相联，轮胎则被安装在所述轮圈上，而所述组件中的至少一个阀允许流体罐与轮胎连通，所述阀是由所述组件中的至少另一个阀进行操作的，该另一阀对轮胎压力的降低作出响应，从而可适时地、以所需的精度恢复轮胎的工作压力。
在第一方面，本发明涉及一种对安装在轮圈上的轮胎的内部压力进行控制的方法，所述方法包括步骤：
-在基准温度上，将轮胎的内部容积充气到一定的工作压力上；
-将一种被加压到第一压力的流体充入到与轮圈相联的容器内，所述第一压力高于轮胎在基准温度下的工作压力；
-当所述轮胎的内部压力低于所述工作压力时，在所述轮胎的内部容积与所述容器之间建立连通关系；
-当轮胎的所述内部压力基本上等于所述工作压力时，停止所述轮胎内部容积与所述容器之间的连通；
其中，在轮胎内部容积与容器之间建立连通关系的所述步骤是由至少一个阀组件完成的，该阀组件包括控制阀、排放阀、以及补偿阀，这三个阀相互之间保持工作联系，且所述方法包括步骤：向排放阀传送轮胎压力的降低量；通过排放阀在控制阀内形成一个压力降低量，从而可操作控制阀，并使得所述内部压力达到基本上等于工作压力的数值；以及
停止所述连通关系的所述步骤包括操作：将基本上等于工作压力的轮胎内部压力传送给排放阀和补偿阀；通过补偿阀在控制阀内形成一个压力增加量，从而可操作控制阀，以停止所述的连通关系。
需要进一步指出的是：当轮胎内部压力由于温度的重大改变—例如在几十度的数量级上变化而出现变动时，现有的装置不能适当地对此进行补偿。更具体来讲，如公知的那样，按照气体定律，压力与绝对温度成比例，因此，在外界温度显著降低的情况下，各个轮胎内部的压力将下降。申请人注意到：通过将加压流体(例如压缩空气)从容器送入到轮胎中以对这种低温下的压力进行恢复的方案可能会带来问题，在行驶过程中、或者无论如何当轮胎内部的流体温度再次上升时，这样的方案可能会导致压力过高的问题。该过压问题可能会造成先前纳入的空气被排出，以恢复到正确的工作压力，这样就会降低容器的独立性。
根据所述方法的一种优选实施方式，使所述轮胎内部容积与所述容器连通的所述步骤是在高于一阈值温度的温度条件下进行的。
在另一个优选实施方式中，所述控制阀的工作由弹性常数为K的弹性元件进行控制，其中的常数K在-50℃到+50℃的温度范围内以一定方式变动，从而在轮胎内部压力由于温度在所述范围内降低而降低之后，使得所述控制阀的封闭构件被保持在关闭状态。
根据一种不同的优选实施方式，借助于开启所述排放阀第一封闭构件的步骤，而实现控制阀与外部环境之间的所述联系，其中，所述排放阀的内部腔室被与外界环境连通。
根据另一优选实施方式，所述排放阀所述第一封闭构件的开启是由弹性元件控制的，弹性元件的弹性常数K在-50℃到+50℃的温度范围内以一定方式变动，从而在轮胎内部容积的压力由于温度在所述范围内降低而降低之后，使得所述第一封闭构件和腔室被保持在与外界环境隔绝的状态下。
可以认识到：依照根据本发明的这种方式，加压流体容器的持续工作时间能被有利地加长。事实上，当轮胎压力由于外界温度下降而降低时，应基本上禁止从容器向所述轮胎充放流体(例如空气)，从而可避免由于温度升高而出现轮胎过压和/或随后的排放流体问题。
在另一方面，本发明涉及一种具有受控压力的车轮，其包括：
-轮圈，其与容器相连，所述容器适于被一种流体充注到第一压力；
-轮胎，其被安装到所述轮圈上，且其内部容积被充胀到一个处于基准温度下的工作压力，所述工作压力低于所述第一压力；
-至少一个阀组件，其适于在所述容器、所述轮胎的内部容积、以及外界环境之间建立连通关系；
其中，所述阀组件包括控制阀、排放阀、以及补偿阀，它们相互之间保持工作联系；
并且：
-所述控制阀对所述容器与轮胎所述内部容积之间的连通进行控制；
-所述排放阀与外界环境、所述内部容积、所述控制阀、以及补偿阀相连接；
-所述补偿阀与所述排放阀和所述控制阀相连接；
其中，所述控制阀具有内部腔室，其与所述排放阀和所述补偿阀以一定方式相连接，从而，利用所述内部腔室响应于轮胎内部压力的变动而出现的压力变动，使得所述控制阀由所述排放阀和所述补偿阀进行操作。
在一种优选实施方式中，为了优化可用空间，所述容器被集成在所述轮圈中。
在另一种实施方式中，为了以最优的方式来分割可用容积，所述容器占据了一定容积，使得所述容器占据的所述容积与轮胎所述内部容积之间的比值约在0.1到0.4之间。
在一种不同的实施方式中，所述比值约在0.12到0.25之间。
在一种优选实施方式中，所述车轮包括充注阀，其与所述容器保持工作联系。
从下文对根据本发明一些优选的但非排它性的、压力可控且受补偿的车轮实施方式的详细描述，可更加清楚地理解本发明的其它特征和优点。
附图说明
下文将参照附图进行描述，其中的附图作为非限定性的实例，在附图中：
图1是根据本发明的车轮的局部侧视剖面图；
图2中的俯视剖面图表示了图1所示车轮的一个部件；
图3表示了图2所示部件的一个工作步骤；
图4表示了图2所示部件的另一个工作步骤；
图5表示了图2所示部件的另一个工作步骤；
图6表示了图2所示部件的另一个工作步骤；
图7表示了图2所示部件的另一个工作步骤；
图8表示了图2所示部件的另一个工作步骤；
图9表示了图2所示部件的另一个工作步骤；
图10表示了图2所示部件的另一个工作步骤；
图11中的俯视剖面图表示了图1所示车轮上部件的两种备选实施方式；
图12中的图线表示了根据本发明的所述车轮部件中一个元件的弹性常数随温度变化而变化的关系；以及
图13中的图线表示了对于根据本发明的车轮和现有类型的车轮、在轮胎刺破的情况下压力随时间的变化。
具体实施方式
如图1所示，根据本发明的、用于两轮车辆或四轮车辆的车轮1包括轮圈2，具有内部容积3′的轮胎3被安装到轮圈2。适于容纳加压流体的容器4与轮圈2相连，优选地是集成到轮圈中，所述的流体可以是空气或基本惰性的气体—例如氮气。
按照一种优选的实施方式，轮胎3工作压力与所述容器4完全充注后其中第一压力的比值在约0.1到0.6之间变动，优选地是在约0.2到0.4之间变动。
根据另一种优选实施方式，所述容器4的容积与轮胎所述内部容积3′之间的比值在约0.1到0.4之间，优选地是在约0.12到0.25之间。
优选地是，轮圈2中安装着机械型的阀组件5，其位于制在径向外侧位置上的承座5′中，该阀组件能使容器4、轮胎3的内部容积3′、以及周围大气实现相互连通。
优选地是，通过在轮圈2的内部设置将所述阀组件5与所述容器4连接起来的导管6而实现所述连通关系。此外，一旦阀组件5已被定位到其承座5′中之后，则其轴向内端和轴向外端(“内、外”是相当于车轮1而言的)将分别通向轮胎的内部容积3′和周围环境。
充注阀30与所述容器4保持工作连接关系。在一种优选的实施方式(图中未示出)中，所述充注阀30与所述阀组件5集成为一体。
如图2所示，在第一种优选实施方式中，所述阀组件5是由优选为金属质的圆筒体7构成的，在该圆筒体中，制有构成阀组件的多个元件—例如控制阀8、排放阀9、以及补偿阀10，这些阀相互之间借助于多条导管实现工作联系。
更具体来讲，控制阀8对所述流体在容器4与内部容积3′之间的流动进行控制；排放阀9与外界环境和控制阀8连通，并将内部容积3′与补偿阀10连接起来；最后，补偿阀10与所述排放阀9以及控制阀8连通。
不难理解：几乎在所有的工作条件下，内部容积3′与容器4的压力都互不相同，且不同于外界环境中的大气压。在此处以及下文中，用PT、PS、PA分别指代轮胎3、容器4、以及外界环境中的压力，而PTE则代表工作压力—即希望轮胎3内部保持的压力。
控制阀8中设置有一个针型的封闭构件11，其借助于导管12、13控制容器4与轮胎3内部容积3′之间的通流(经导管6实现)，并借助于导管12、13、以及14控制容器4与排放阀9之间的通流(经导管4实现)。
控制阀8中还设置有内部腔室27，与封闭构件11保持工作联系的板状元件15面对着所述腔室的内部，从而可对所述控制阀8的介入进行调节，原因在于：容器4中压力较高的流体不应当完全流入到轮胎3的内部容积3′中，但在将工作压力恢复到预定的介入阈值之前，必须要使流体流入到所述轮胎中。例如，通过使板状元件15具有适当的面积尺寸S15(此处以及下文中，对于面积而言，指的是有用面积一即可与所述流体接触的表面积)，以使得所述面积S15约为封闭构件11面对着导管12的部分的面积S11的约五倍，从而一旦恢复到压力PTE之后，自然就能阻止流体流向轮胎3的内部容积3′。事实上，如下文更明确地指出的那样，按照上述的示例，推定压力PTE是已知的，且在固定了最大允许的压力PS之后，能使压力PS不会大于压力PTE的约五倍。最后一点，弹性元件—优选为弹簧16作用在所述板状元件15上的预载决定了所述控制阀8的介入阈值(如下文介绍的那样：是在第一次充注过程中)，且当封闭构件11未被加载时，其将恢复到闭合状态。例如，如果所述预载的数值被固定为：该数值被面积S11除了之后处于约0.08bar与0.12bar之间，且优选地是等于约0.1bar，则为0.1bar的所述数值就成为了第一次充注时的所述介入阈值。
排放阀9与第一个阀8类似，严格而言，其包括针型的封闭构件17，其对所述流体在排放阀9内部腔室18与外界环境之间的流动进行控制。在与所述封闭构件17相反的位置上，设置了另一个封闭构件19，其与封闭构件17保持工作联系，该构件19能将轮胎3的所述内部容积3′与所述补偿阀10连接起来，从而使得所述流动在导管14与另一导管20之间进行，其中，另一导管20将排放阀9与补偿阀10连接起来。
在结构上，封闭构件19被布置在导管14、20与腔室18之间，且在导管14一侧具有面积S191，在腔室18一侧具有面积S192。优选为弹簧21的弹性元件以一定的作用力作用在封闭构件19的面积192上，该作用力被面积S191相除之后在约0.4bar到0.6bar之间，优选地是等于约0.5bar(如下文将要介绍的那样，在首次充注步骤的执行过程中，该数值对阀组件5的工作进行调整)。因而，可以写成如下的公式：
F21＝0.5×S191
其中，F21是由弹簧21产生的作用力。
排放阀9被制成这样：当封闭构件19不与导管14、20相抵时，暴露于导管14、20中所存在压力下的总体面积变为S191′，该面积略大于面积S192，而在相反的位置上，封闭构件17处于其闭合位置。
最后要注意到由弹簧21施加的作用力F2满足如下的关系式：
(PT-0.1)×S191′＝PT×S192+F21
该等式表达了当导管14、20中的压力低于PTE至少0.1bar时(腔室18中的压力仍等于PTE)，使封闭构件19上行的力平衡关系。该关系式还可被写成：
F21＝PT×(S191′-S192)-0.1×S191′
应当注意到：该力平衡关系就为响应于压力下降而对所述轮胎3重新充注的操作设定了介入阈值，从下文可更清楚地了解到此内容。
补偿阀10借助于导管22和23，分别对流体流向控制阀8内部腔室27和排放阀9腔室18的流动进行控制。在补偿阀10中设置了封闭构件24，其与弹性元件—优选为弹簧25保持工作联系，其中的弹性元件被调整为适于具有这样的预载量：可施加一个基本上等于压力PTE的压力。
在第一优选实施方式中，在导管23中设置了热补偿阀26，其例如由一弹簧以热学的形式驱动，弹簧的弹性常数是温度的函数(例如其是由形状记忆材料[SMA]制成的，下文将更为详细地对此进行描述)，在某一给定的温度或“阈值温度”Tp以下，该热补偿阀截断经导管23的流通，其中的预定温度例如在约-30℃与0℃之间。
对于弹簧16、21以及25的预载量而言，需要指出下文的内容。
弹簧16预载量的选择不依赖于轮胎的压力PT，该预载量作为作用在板状元件15上的作用力与作用在封闭构件11上的作用力之间的力差。
由弹簧21施加的作用力满足关系式：
P21＝PT×(S191′-S192)-0.1×S191′
但是，由于S191′并没有比S192大很多，也就是说，S191′≈S192，因而，也可以说所述作用力并不太依赖于压力PT，这样的说法也无大错。
弹簧25是实际调整压力PTE的部件，且有利地是：为该弹簧25设置预载量调整系统，该系统是由螺钉实现的，从而可使该阀成为多用途的，也就是说，其可被应用到任何工作压力的轮胎上。
当对容器4和轮胎3进行充气时，起先阀组件5的各个部分与轮胎3和容器4具有相同的压力，也就是外界环境的压力PA。
在这些条件下，封闭构件11处于其闭合状态，封闭构件19封闭了导管14与导管20之间的通道，封闭构件17处于开启状态，使得外部环境与腔室18连通，且封闭构件24处于闭合状态，阻止了导管20与导管22和23的流通。最后，由于充气操作是例如在0℃到30℃之间的基准温度上进行的，该温度高于Tp，所以热补偿阀26处于开通状态。
通过向容器4充入加压流体—例如经充注阀30(见图1)充入，导管12中的压力也将开始升高(见图3)。一旦压力差—即导管12内部压力相对于环境压力的相对压力超过了0.1bar的数值(见图4)，封闭构件11将转为开启状态，从而允许流体通入到导管13和14中，进而通入到轮胎3中，而阀组件5的所有其它元件则保持着PA的压力。
当内部容积3′以及导管12、13、14中的压差超过0.5bar的数值时，封闭构件17到达其闭合位置，并将腔室18与外界环境隔绝开，而封闭构件19则允许导管14与导管20连通(见图5)，封闭构件24由于其被预加载为压力PTE，所以保持着闭合状态。
当与轮胎额定压力或工作压力PTE相对应的压差在随后被超过时，即当轮胎3处于预期的压力时，封闭构件24变为开启状态，流体开始进入到导管22以及导管23中(见图6)。更具体来讲，导管22将压力传递给阀8的内部腔室27，在该内部腔室中，由于存在先前所述的板状元件15(面积等于S15)与封闭构件11(面积为S11)之间的面积比值，所述封闭构件11将处于其闭合状态；因而，对轮胎3的充注(达到约1.7bar到5.5bar之间的压力)将停止，且继续对容器4进行充注，直到达到初始压力或第一压力为止，该第一压力一般是在约8.5bar到约10bar之间。可以理解：此操作服从于先前关于PS与PTE之间比值的结论，也就是说，PS/PTE的比值不会超过比值S15/S11(对于此处给出的实例，该比值基本上对应于5)。
与此同时，导管23使得腔室18中的压力与轮胎3中压力相同。在这些条件下，由于都处于压力PTE之下，封闭构件19将不会向上运动，也就是说，由于作用力F2不足以克服由S191′、S192之间面积差引起的作用，所以封闭构件不能到达其闭合位置(见图7)。
在安装有根据本发明车轮1的车辆的工作期间，一般会有少量的空气泄漏，出现漏气的原因例如或者是由于轮胎胎体结构径向内侧层的气密性不佳，或者是由于胎边与其所贴接的轮辋凸缘未能完美地贴合。这样的压力损失一般约为0.1bar/月。
如果轮胎3内部容积3′的压力损失大于了0.1bar(见图8)，则封闭构件24将立即处于其闭合状态，并将导管20与导管22、23隔绝开。弹簧21的作用力F21变得足以使封闭构件19向上运动，该构件封闭了导管20和14，与此同时，封闭构件17将腔室18与外界环境之间的通道开启，从而使腔室18处于压力PA之下(见图9)。
此条件下，将基本上遵循与充注过程中的循环相同的操作(见图10)：导管23以及导管22在此时处于环境压力PA之下，而处于闭合状态的封闭构件24使导管20与轮胎3处于的压力下。由于控制阀8中与导管22连接着的内部腔室27也处于压力PA中，封闭构件11将开启，使得加压流体从导管12流入到导管13、14中，进而流入到轮胎3中。此条件下，封闭构件19将再次开启，且由于对应于面积S191′的内部腔室3′的压力大于弹簧21自身的作用力。封闭构件17将关闭。
一旦轮胎3中的工作压力PTE得以恢复之后，封闭构件24将再次开启，使控制阀8中的压力再次上升，因而，所述控制阀驱动封闭构件11，使其到达闭合位置，从而，轮胎3将达到其充注终了时的状态(见图7)。
最好应当指出的是：控制阀8的内部处于环境压力下，以驱动封闭构件11的开启，因而可利用容器4的压力，直到所述容器的压力达到工作压力PTE为止。另外，如果容器4已达到压力PTE、而轮胎3趋于进一步泄气时，封闭构件24不再达到其开启状态(其被预加载到PTE)，而封闭构件19趋于关闭，封闭构件17趋于开启。因此，基于上述的原因，封闭构件11再次开启，轮胎3可利用容器4中残留的压力差，从而能减缓轮胎的泄气速度。
换言之，这就意味着：在压力PTE以下，轮胎3的内部容积3′与容器4保持相互连通，它们同时发生泄气，从而它们能独立更长的时间。
对于使用了本发明车轮的车辆而言，基于安全性的考虑，上述的优点是特别重要的。事实上，出于上述的原因，在出现穿刺的情况下，容器4与轮胎的内部容积3′保持连通，从而可防止轮胎的内部压力突然降低，而胎压的突然降低会造成车辆方向的失控。
如图13所示，在关于时间(x轴)/压力(y轴)的图线上表示了对本发明车轮和普通车轮(没有容器和阀组件，只具有标准的、插置在轮胎上的充注/复原阀)进行穿刺试验所得到的结果，两种车轮上轮胎的内部容积都等于0.06m3，初始压力都为2.5bar。从图可以看出，通过模拟穿刺的情况，使得压力在起始时以约0.029bar/秒的速度下降，对于根据本发明的车轮(其配备有容积为0.09m3的容器，且容器的起始压力约为9bar)，在经过约两分钟之后，本发明车轮的残余压力约为1.5bar，而普通车轮的压力只有0.65bar。在经过约165秒之后，本发明车轮中的残余压力仍然达到约1.45bar，而普通车轮中的所述压力则下降到零。
不难理解：这种轮胎压力逐渐降低的方式使得驾驶员能在始终掌控着车辆的情况下安全地停下车辆。
即使轮胎的温度由于滚动而升高，也能确保正常的工作，由于内部容积3′中所容纳流体的温度始终高于或等于容器4中所容纳流体的温度，因而，由于所涉及的表面(S15、S11)是不同的，作用在板状元件15上的作用力将始终大于作用在封闭构件11上的作用力。
与此相反，当内部容积3′的压力不是由于压力损失而是由于内部温度降低(低于Tp)而减小时，阀26将介入工作，其将导管23封闭。在此情况下，封闭构件19将导管14、20封闭，且封闭构件17变为开启状态，但只有腔室18中以及导管23中位于阀26下游的流体被排放到外界环境中，而导管22中进而阀8的内部则保持着先前的压力，因而，封闭构件11将不会开启，从而避免了不利的充气。
在图11所示的、车轮1的第二种优选实施方式中，取消了阀26，而弹簧16却是用形状记忆型材料SMA制成的，其弹性常数K随着温度的降低而增加。
在此情况下，当温度降低时，轮胎3中的压力会降低，因而可将封闭构件17开启。但是，由于所述弹簧16的弹性常数已增大，在导管23放气的同时，弹簧16的载荷将增大。由于出现了这样的现象，封闭构件11不会发生开启，从而可避免将容器4中的流体不当地通入到轮胎3的内部容积3′中。
仍然如图11所示，在一种不同的实施方式中，阀26被永久取消，弹簧21是用形状记忆材料SMA制成的，其弹性常数K随温度的降低而降低。
当温度降低、且内部容积3′中的压力下降时，由于所述弹簧21的弹性常数降低，弹簧21的载荷也同时下降。封闭构件17保持闭合状态，导管23未被泄放，从而，阀8的封闭构件11没有接收到任何开启指令。
更具体而言，例如如图12所示，图中表示了所述弹性常数K如何随温度进行变化；从图12中可看出，在预定的温度范围内(例如在-50℃到+50℃之间)，对于用普通弹簧钢材料制成的弹簧(即在此情况下弹性常数基本上与温度无关)，温度(x轴)/弹性常数K(y轴)的图线是一直线(虚线)，其基本上平行于x轴。与此相反，对于由上述材料制成的弹簧，弹性常数的增加或减小却表达出了与所述温度范围的相关性。
优选地是，根据本发明，所述弹簧的弹性常数在-50℃与+50℃之间具有很大的变化，该温度范围优选地是在约-30℃到+50℃温度之间，更为优选地是在-30℃到+20℃之间。
尤其是，对于用镍钛钢(钢线直径为1.2mm，两圈可用)制成的弹簧(例如图11所示实施方式中的弹簧21或阀26中所用的弹簧)，在最后提到的温度范围(-30℃到+20℃)内，弹性常数K的数值相对于范围上限(+20℃)时的数值变化约26％，更具体来讲，从约5500N/m(在+20度时)变化到约4060N/m(在-30℃时)。
在任何情况下，所采用的材料都被选择成使得所述变动在预定的温度区间内处于约10％到40％的范围内，优选地是处于约20％到30％的范围内，其中的温度区间至少是在-50℃到+50℃之间，或者是更为严格的温度范围。
更具体来讲，图11所示弹簧16和21以及阀26中选择性采用的弹簧在所述温度区间的下端点测得的弹性常数数值(例如为-50℃下的K-50℃)与在所述区间上端点测得的弹性常数数值(例如为+50℃下的K+50℃)至少相差10％，优选地是，相对于在所述区间上端点测得的弹性常数数值(例如为+50℃下的K+50℃)的差值不大于40％，也即是：
以及
优选地是，这些变动是在20％到30％之间，也就是说：
以及
对于更为严格的温度范围，同样存在相同的关系，其中的温度范围例如是上文所述的范围：-30℃/+50℃和-30℃/+20℃，因而，弹性常数为K-30℃和K+20℃。
因而，对于上文给出的镍-钛钢的实例，具有如下的关系：
按照所述的优选方案，弹性常数对温度的依赖关系可由一个在所述预定温度范围内的增函数来表达(见图12)。
同样从图12还可看出：用普通弹簧用钢(例如，根据UNI标准是C级钢)制造的弹簧的弹性常数K在同样的温度范围(-30℃/+20℃)内基本上为常数，所述数值在+20℃时大体上约等于14000N/m，在-30℃时约等于14200N/m，从此可看出，变动量ΔK约等于1.43％(对于钢丝直径为1.2mm，3.5圈可用的弹簧而言)。
最后要指出的是：根据本发明所给出的、所述弹性常数在其内变动很大的温度范围包括了车轮1正常工作时的室温。这就意味着：当车轮1工作在这样的温度下时，由于封闭构件11在压力只是由于室温的变化而降低时不允许容器4与轮胎3的内部容积3′连通，所以该车轮的压力控制具有温度补偿功能。
Claims (39)
1.一种对安装在轮圈(2)上的轮胎(3)的内部压力进行控制的方法，所述方法包括步骤：
-在基准温度时，对轮胎(3)的内部容积(3′)进行充注，使其在基准温度时达到一定的工作压力；
-经由与所述容器(4)保持工作联系的充注阀(30)将一种被加压到第一压力的流体充入到与轮圈(2)相联的容器(4)内，所述第一压力高于轮胎在基准温度时的工作压力；
-当所述轮胎(3)的内部压力低于所述工作压力时，在所述轮胎(3)的内部容积(3′)与所述容器(4)之间建立连通关系；
-当轮胎(3)的所述内部压力基本上等于所述工作压力时，停止所述轮胎内部容积(3′)与所述容器(4)之间的连通；
其中，在轮胎(3)内部容积(3′)与容器(4)之间建立连通关系的所述步骤是由至少一个阀组件(5)完成的，该阀组件包括控制阀(8)、排放阀(9)、以及补偿阀(10)，这三个阀相互之间保持工作联系，并且包括如下步骤：
-向排放阀(9)传送轮胎(3)压力的降低量；
-通过排放阀(9)在控制阀(8)内形成一个压力降低量，从而可操作控制阀(8)，并使得所述内部压力达到基本上等于工作压力的数值；以及
停止所述连通关系的所述步骤包括如下步骤：
-将基本上等于工作压力的轮胎(3)内部压力传送给排放阀(9)和补偿阀(10)；
-通过补偿阀(10)在控制阀(8)内形成一个压力增加量，从而可操作控制阀(8)，以停止所述的连通关系。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：轮胎(3)所述工作压力与所述容器(4)所述第一压力的比值在0.1到0.6之间。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述容器(4)中所述第一压力在8.5bar～10bar之间。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：通过将所述控制阀(8)的内部腔室(27)与外界环境连通来在所述控制阀(8)中形成所述的压力降低量。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：控制阀(8)与外界环境之间的连接是利用开启所述排放阀(9)第一封闭构件(17)的步骤完成的，所述排放阀的内部腔室(18)被置于与外界环境连通。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：开启所述第一封闭构件(17)的所述步骤是利用封闭第二封闭构件(19)的步骤来进行的，第二封闭构件(19)与第一封闭构件(17)保持工作联系，从所述排放阀(9)的外部，基本上等于轮胎(3)内部容积(3′)中压力的压力被施加到其中的第一封闭构件(17)上。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述控制阀(8)中的压力增加是通过将所述控制阀(8)的内部与轮胎(3)的内部容积(3′)连接起来而完成的。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述连接是通过如下操作实现的：用至少一导管(20)将所述排放阀(9)与补偿阀(10)相互连接起来；由至少一导管(13、14)将所述排放阀(9)与内部容积(3′)连接起来；由至少一导管(22)将所述补偿阀(10)与所述控制阀(8)的内部腔室(27)连接起来。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述连接是通过如下步骤完成的：
-开启排放阀(9)的第二封闭构件(19)，以使所述内部容积(3′)与补偿阀(10)通过所述至少一导管(13，14)和所述至少一导管(20)实现连通；以及
-开启补偿阀(10)的封闭构件(24)，以使得补偿阀(10)与控制阀(8)的内部腔室(27)通过所述的至少一条导管(22)实现连通。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：使所述轮胎(3)的内部容积(3′)与所述容器(4)连通的步骤是在高于阈值温度(Tp)的温度下进行的。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述控制阀(8)的工作由弹性元件进行控制，该弹性元件的弹性常数(K)在-50℃到+50℃的温度范围内发生变动，以使得所述控制阀(8)的封闭构件(11)在轮胎(3)内部容积(3′)压力由于温度在所述范围内降低而降低之后保持为关闭状态。
12.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述排放阀(9)第一封闭构件(17)的开启由弹性元件进行控制，该弹性元件的弹性常数(K)在-50℃到+50℃的温度范围内发生变动，从而在轮胎(3)内部容积(3′)压力由于温度在所述范围内降低而降低之后，可使得所述第一封闭构件(17)被保持为关闭状态，且所述腔室(18)被保持为相对于外界环境处于隔绝状态。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于：所述弹性元件在-50℃时的弹性常数值(K-50℃)与在+50℃时的弹性常数值(K+50℃)的差值相对于+50℃时的弹性常数值(K+50℃)至少为10％。
14.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于：所述弹性元件在-50℃时的弹性常数值(K-50℃)与在+50℃时的弹性常数值(K+50℃)的差值相对于+50℃时的弹性常数值(K+50℃)不超过40％。
15.一种具有受控压力的车轮，其包括：
-轮圈(2)，其与容器(4)相连，所述容器能够被一种流体充注到第一压力；
-轮胎(3)，其被安装到所述轮圈(2)上，且其内部容积(3′)被充胀到一个处于基准温度时的工作压力，所述工作压力低于所述第一压力；
-充注阀(30)，其与所述容器(4)保持工作联系；
-至少一个阀组件(5)，其用于在所述容器(4)、所述轮胎(3)的内部容积(3′)、以及外界环境之间建立连通关系；
其中，所述阀组件(5)包括控制阀(8)、排放阀(9)、以及补偿阀(10)，它们相互之间保持工作联系；
并且：
-所述控制阀(8)对所述容器(4)与轮胎(3)所述内部容积(3′)之间的连通进行控制；
-所述排放阀(9)与外界环境、所述内部容积(3′)、所述控制阀(8)、以及补偿阀(10)相连接；
-所述补偿阀(10)与所述排放阀(9)和所述控制阀(8)相连接；
其中，所述控制阀(8)具有内部腔室(27)，其与所述排放阀(9)和所述补偿阀(10)相连接，从而，利用所述内部腔室(27)响应于轮胎内部压力的变动而出现的压力变动，使所述控制阀(8)由所述排放阀(9)和所述补偿阀(10)进行操作。
16.根据权利要求15所述的车轮，其特征在于：所述容器(4)被集成在所述轮圈(2)上。
17.根据权利要求15所述的车轮，其特征在于：所述容器(4)具有一定体积，使得所述容器(4)的所述体积与轮胎(3)所述内部容积(3′)之间的比值在0.1到0.4之间。
18.根据权利要求17所述的车轮，其特征在于：所述比值在0.12到0.25之间。
19.根据权利要求15所述的车轮，其特征在于：所述充注阀(30)与所述阀组件(5)是一体的。
20.根据权利要求15所述的车轮，其特征在于所述控制阀(8)包括：
-封闭构件(11)和盘形元件(15)，它们相互之间具有工作联系，并与内部腔室(27)相联系；
-所述盘形元件(15)与弹性元件(16)相连；
-所述封闭构件(11)对所述容器(4)与轮胎(3)所述内部容积(3′)之间的连通进行控制；
-所述内部腔室(27)通过至少一导管(22、23)与所述排放阀(9)和补偿阀(10)连接起来。
21.根据权利要求15所述的车轮，其特征在于所述排放阀(9)包括：
-第一封闭构件(17)，其与第二封闭构件(19)保持工作联系，以使得它们的其中之一处于开启状态，而另一者处于闭合状态；
-腔室(18)，其与所述第一封闭构件(17)和第二封闭构件(19)实现工作联系；
-所述第二封闭构件(19)与弹性元件(21)相连；
-所述第一封闭构件(17)控制所述排放阀(9)向外界环境的开启；
-所述第二封闭构件(19)控制至少两导管(14、20)之间的通道，以将所述补偿阀(10)与所述轮胎(3)的内部容积(3′)连接起来。
22.根据权利要求15所述的车轮，其特征在于：所述补偿阀(10)包括封闭构件(24)，其与弹性元件(25)保持工作联系，以使轮胎(3)的所述内部容积(3′)与所述控制阀(8)的所述内部腔室(27)以及所述排放阀(9)的腔室(28)实现连通。
23.根据权利要求15所述的车轮，其特征在于：所述阀组件(5)包括热补偿阀(26)，其被热学性地触发，以便于在预定的温度Tp以下时阻断所述控制阀(8)的腔室(27)与所述排放阀(9)中腔室(18)之间的连接。
24.根据权利要求23所述的车轮，其特征在于：所述热补偿阀(26)的内部设置有弹性元件，该元件的弹性常数(K)在-50℃到+50℃的温度范围内发生变动，以使得所述热补偿阀(26)在轮胎(3)内部容积(3′)压力由于温度在所述范围内降低而降低之后保持为关闭状态。
25.根据权利要求20所述的车轮，其特征在于：所述弹性元件(16)的弹性常数(K)在-50℃到+50℃的温度范围内发生变动，以使得所述封闭构件(11)在轮胎(3)内部容积(3′)压力由于温度在所述范围内降低而降低之后保持为关闭状态。
26.根据权利要求21所述的车轮，其特征在于：所述弹性元件(21)的弹性常数(K)在-50℃到+50℃的温度范围内发生变动，从而在轮胎(3)内部容积(3′)压力由于温度在所述范围内降低而降低之后，可使得所述第一封闭构件(17)被保持为关闭状态，且所述腔室(18)被保持为相对于外界环境处于隔绝状态。
27.根据权利要求24、25、26之一所述的车轮，其特征在于：所述弹性元件在-50℃时的弹性常数值(K-50℃)与在+50℃时的弹性常数值(K+50℃)的差值相对于+50℃时的弹性常数值(K+50℃)至少为10％。
28.根据权利要求24、25、26之一所述的车轮，其特征在于：所述弹性元件在-50℃时的弹性常数值(K-50℃)与在+50℃时的弹性常数值(K+50℃)的差值相对于+50℃时的弹性常数值(K+50℃)不超过40％。
29.一种阀组件，其用于压力可控的车轮，所述阀组件(5)用于在容器(4)、设置于所述车轮上的轮胎(3)内部容积(3′)、以及外界环境之间建立连通；
其中，所述阀组件(5)包括控制阀(8)、排放阀(9)、以及补偿阀(10)，这三个阀相互之间保持工作联系，
且：
-所述控制阀(8)对所述容器(4)与轮胎(3)所述内部容积(3′)之间的连通进行控制；
-所述排放阀(9)与外界环境、所述内部容积(3′)、所述控制阀(8)、以及所述补偿阀(10)相连接；
-所述补偿阀(10)与所述排放阀(9)和所述控制阀(8)相连接；
其中，所述控制阀(8)具有内部腔室(27)，其与所述排放阀(9)和所述补偿阀(10)相连接，从而，利用所述内部腔室(27)响应于轮胎内部压力的变动而出现的压力变动，使所述控制阀(8)由所述排放阀(9)和所述补偿阀(10)进行操作。
30.根据权利要求29所述的阀组件，其特征在于：所述阀组件(5)与充注阀(30)是一体的。
31.根据权利要求29所述的阀组件，其特征在于所述控制阀(8)包括：
-封闭构件(11)和盘形元件(15)，它们相互之间具有工作联系，并与内部腔室(27)相联系；
-所述盘形元件(15)与弹性元件(16)相连；
-所述封闭构件(11)对所述容器(4)与轮胎(3)所述内部容积(3′)之间的连通进行控制；
-所述内部腔室(27)通过至少一导管(22、23)与所述排放阀(9)和补偿阀(10)连接起来。
32.根据权利要求29所述的阀组件，其特征在于所述排放阀(9)包括：
-第一封闭构件(17)，其与第二封闭构件(19)保持工作联系，以使得它们的其中之一处于开启状态，而另一者处于闭合状态；
-腔室(18)，其与所述第一封闭构件(17)和第二封闭构件(19)实现工作联系；
-所述第二封闭构件(19)与弹性元件(21)相连；
-所述第一封闭构件(17)控制所述排放阀(9)向外界环境的开启；
-所述第二封闭构件(19)控制至少两导管(14、20)之间的通道，以将所述补偿阀(10)与所述轮胎(3)的内部容积(3′)连接起来。
33.根据权利要求29所述的阀组件，其特征在于：所述补偿阀(10)包括封闭构件(24)，其与弹性元件(25)保持工作联系，以使轮胎(3)的所述内部容积(3′)与所述控制阀(8)的所述内部腔室(27)以及所述排放阀(9)的腔室(18)实现连通。
34.根据权利要求29所述的阀组件，其特征在于：所述阀组件(5)包括热补偿阀(26)，其被热学性地触发，以便于在预定的温度Tp以下时阻断所述控制阀(8)的腔室(27)与所述排放阀(9)中腔室(18)之间的连接。
35.根据权利要求34所述的阀组件，其特征在于：所述热补偿阀(26)的内部设置有弹性元件，该元件的弹性常数(K)在-50℃到+50℃的温度范围内发生变动，以使得所述热补偿阀(26)在轮胎(3)内部容积(3′)压力由于温度在所述范围内降低而降低之后保持为关闭状态。
36.根据权利要求31所述的阀组件，其特征在于：所述弹性元件(16)的弹性常数(K)在-50℃到+50℃的温度范围内发生变动，以使得所述封闭构件(11)在轮胎(3)内部容积(3′)压力由于温度在所述范围内降低而降低之后保持为关闭状态。
37.根据权利要求32所述的阀组件，其特征在于：所述弹性元件(21)的弹性常数(K)在-50℃到+50℃的温度范围内发生变动，从而在轮胎(3)内部容积(3′)压力由于温度在所述范围内降低而降低之后，可使得所述第一封闭构件(17)被保持为关闭状态，且所述腔室(18)被保持为相对于外界环境处于隔绝状态。
38.根据权利要求35、36、37之一所述的阀组件，其特征在于：所述弹性元件在-50℃时的弹性常数值(K-50℃)与在+50℃时的弹性常数值(K+50℃)的差值相对于+50℃时的弹性常数值(K+50℃)至少为10％。
39.根据权利要求35、36、37之一所述的阀组件，其特征在于：所述弹性元件在-50℃时的弹性常数值(K-50℃)与在+50℃时的弹性常数值(K+50℃)的差值相对于+50℃时的弹性常数值(K+50℃)不超过40％。
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