CN102015334A - 轮胎压力调节装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一轮胎压力调节装置，其包括具有形状记忆的气室(K)和一阀门(V)。阀门(V)是一三通阀，其设有与外部环境(O)和轮胎内部环境(P)互相连接的进气口，其中第一进气口(V1)设置有一阀门(JV)，第二进气口(V2)与具有形状记忆的气室(K)的一端连接，第三进气口(V3)与一闭合单元(R)互相连接。此外，一轮胎压力调节装置亦包括通过一进气口与外部环境互相连接以及通过一出气口与轮胎气室互相连接并设置有最少一阀门的具有形状记忆的气室(K)。气室(K)沿轮胎转动方向的长度是轮胎周长的0.001至0.5，而气室(K)在变形前的容积相对于其在变形时的容积比率相等或大于需求轮胎压力相对于外部环境(O)压力的比率。

Description

轮胎压力调节装置
技术领域
本发明涉及一轮胎压力调节装置。此装置包括一气室和一阀门。气室是轮胎的一部分或与轮胎壁邻接，且具有形状记忆。此装置最终包括一具有形状记忆的气室，其通过一进气口与外部环境互相连接，并通过一出气口与轮胎气室互相连接，且设置有最少一个阀门。
背景技术
现时有各种已知的方法为轮胎加压。例如于轮胎安装与外部压力源连接的供气装置。此方法的缺点在于高昂的购入成本和特定装置的复杂性。
已知的方法中亦包括自行充气的轮胎。举例说，专利申请号CZPV2002-1364以及CZ PV2001-4451已描述了自行充气轮胎的示例，其中供气气室设置于轮胎壁内或轮胎壁旁。随着轮胎转动，轮胎变形加剧，气室会周期性地被完全压扁或沿气室断开。气室继续压扁至没有横截面，使气室内所载的介质推向前方，从而使后方产生真空。沿着轮胎周长设于轮胎壁内或轮胎壁旁的管状气室具有蠕动泵的作用。
这种方法的缺点在于无法解决调控问题，或在通过气室的压缩比而设定输出压力时只能慢速充气，这是因为当轮胎压力越来越接近气室输出压力时，轮胎每一转所泵入轮胎内的空气便会越少。另外，若通过气室的压缩比设定输出压力，也难以沿着轮胎的整个周长设置气室，因为气室必须完全畅通，即在轮胎每转一圈期间最少有一段时间气室不会因变形而受压。本发明的装置可以消除上述缺点。
而且，气室的精确位置及长度问题并未解决，但它们却是正常操作的要素。要正常操作，蠕动气室的整个长度需要逐步纵长地关闭，但要震动的轮胎维持这样子，是困难的。由于气室压力变化，上述气室经常受压，而压力变化的幅度至少在轮胎压力与其周边环境的压力差之内，但往往不止于此。因此，在轮胎的使用年期内，轮胎会经历上百万次受压，使气室与其部件承受巨大的压力。此外，这些方法并未照顾到由于加热使轮胎压力变化所造成的差异。只有当轮胎温度与轮胎的设定温度相同，气室的输出压力与需求压力才会互相对应。因此，气室只能实现限定数目的操作循环，及/或不准确地操作及充气。可移动的机械部件会受会变化的离心力及其他干扰力量影响其操作准绳，或可使装置的操作完全失效，或甚至使轮胎出现故障和损毁等等。本发明的装置可以消除上述缺点。
发明内容
通过使用本发明的轮胎压力调节装置，上述缺点在很大程度上会被消除。根据本发明，轮胎压力调节装置包括一具有形状记忆的气室和一阀门，而该阀门是一三通阀，其设有与外部环境和轮胎内部空间互相连接的进气口，其中第一进气口设置有一阀门，第二进气口与具有形状记忆的气室连接，第三进气口与一闭合单元互相连接。
在一实际的配置中，三通阀设置有一阀门的进气口与外部环境互相连接，连接具有形状记忆的气室的第二进气口与轮胎内部空间互相连接，设有闭合单元的第三进气口与轮胎内部空间互相连接。
在另一实际的配置中，三通阀设置有一阀门的进气口与轮胎内部空间互相连接，连接具有形状记忆的气室的第二进气口通过气室与外部环境互相连接，设有闭合单元的第三进气口通过闭合件与外部环境互相连接。
在三通阀和具有形状记忆的气室之间可设置一附加单向阀。
此解决方法的阀门可容许气室沿整个轮胎周长设置，也可使充气装置在充气时达至高压缩比，因为不在充气阶段时，空气可自由于气室和外部环境之间或气室与轮胎内部空间之间循环运行，只有在充气时，此循环运行才被中断，并只由装置的操作中部件的压缩比决定充气速率。因此，理论上，即使没有所谓的止容积，所有气室容积均可用作充气。而且，若没有启动所述不在充气阶段时的空气循环运行，气室的压力或压力不足便会持续而循环地加剧，导至持续承受大压力，并可能构成损毁。车辆如客车的气室每行走一公里大约进行上述循环运行500次，使用年期内则进行数百万次，因此，可取的做法是消除不必要的压力。根据本发明的装置，除非正在充气，否则气室所有部分的压力大致相同。若一辆汽车每年平均行驶32,000公里，每年的平均压力泄漏是12％，而使用本装置行驶12km可抵销压力泄漏，相对于不能进行上述循环运行的装置，气室的压力可降至12/36,000，即0.03％，这具有极大好处。
另外，本发明的轮胎压力调节装置，亦包括通过一进气口与外部环境互相连接以及通过一出气口与轮胎内部空间互相连接、并具有形状记忆的气室，其设置有最少一阀门。此装置也在很大程度上消除上述的缺点。原则上，气室沿轮胎转动方向的长度是轮胎周长的0.001至0.5，而气室在变形前的容积相对于气室在变形时的容积比率最少等于需求轮胎压力相对于外界环境压力的比率。
实际上，气室进气口设置有一阀门，而出气口则与闭合单元互相连接；若不然，气室出气口设置有一阀门而进气口则与闭合单元互相连接。
闭合单元可包括与一气室壁连接的一闭合件，闭合件的形状配合设于其对面的气室壁上的开口的形状。
实际上，闭合单元包括一处于基准压力的单元及/或弹簧及/或膜片及/或活塞及/或电动单元，用作闭合三通阀的进气口或气室的进气口及/或出气口，及/或排出孔。
实际上，单向阀的闭合件及/或关闭阀门的闭合件只可沿垂直于离心力及/或平行于旋转轴的方向自由移动。
实际上，闭合单元设置有一装置，其用作设定三通阀的进气口或气室的进气口及/或出气口及/或排出孔与闭合单元之间的距离。若不然，闭合单元可于与外部环境互相连接的输出阀设置有一附加闭合单元。
气室与储压器互相连接，而储压器则与内部空间互相连接。
本发明亦涉及设置有所述装置的轮胎及/或轮辋。
本发明的解决方法好处，在于准确限定的气室长度、容积和位置。本发明的解决方法亦确保轮胎行驶时即使产生不同温度亦可正常充气，并确保气室不会承受没有效益的压力。气室只在轮胎充气不足时受压，从而大量减少气室受压和磨损。气室不必像以往的解决方法一样完全闭合，这能令气室成功运转的次数增加。阀门消除了离心力和干扰力，从而进一步降低损毁轮胎的风险。本装置的生产和操作简易，生产和操作成本低，但可靠性却极高。
此装置的制作十分简单。在其最简单的结构配置中，此装置只是一简单的阀门，而阀门则设置有一中空的，注有空气并附有一膜片的盒。然而，此装置可在组装及操作时按需要改变压力。由于此装置十分简单，其制作成本并不高。然而，即使转动的轮胎处于十分恶劣的情况，此装置仍然是可靠的。而且，即使由于轮胎变暖而令轮胎压力上升，此装置仍可准确地充气。
附图说明
现参照以下的个别实施例及附图对本发明的轮胎压力调节装置作出更详细的说明，其中：
图1a以示意图示出了当轮胎压力处于设定的需求值时的示范性设计；
图1b示出了图1a的解决方法在压力下降时的情况；
图2a示出了当轮胎压力处于设定值时其位置的另一示范性设计；
图2b示出了图2a的解决方法在压力下降时的情况；
图2c及图2d示出图2a及图2b的解决方法，但其中使用了不同类型的闭合单元；
图3a至图3d以示意图示出了闭合单元以及由膜片形成的闭合件的不同设计；
图4a至图4e以示意图示出了在单向阀内的闭合件的不同设计；
图5a至图5d示出了闭合单元的膜片的不同设计；
图6a至图6d示出闭合件的不同设计；
图7a至图7k以示意图示出了各种可设定闭合单元距离的解决方法；
图8a及图8b示出了设置有一附加闭合单元的闭合单元；
图9a及图9b以示意图示出了当图1及图2的解决方法设置有一附加单向阀时的情况；
图10以示意图示出当轮胎压力处于设定值而第二及第三进气口深入气室里面时的示范性设计；
图11a至图11f以图解示出在轮胎壁和轮辋之间的气室的截面图；
图12a至图12c以图解示出其容积被准确限定的气室分别在受压和没有受压时的侧面图；
图13a至图13f示出于吸孔或开口设置有一单向阀的一气室，其与外部环境互相连接，并于通往轮胎的出气口设有一由基准空间的膜片闭合的开口；
图14a至图14f示出了与图13相似的装置，唯膜片通过一连接气室和外部环境的连结杆控制气室的吸孔，而通往轮胎的出气口则设有一单向阀。
具体实施方式
现参照本发明的个别实施例对本发明进行说明。
实施例1
图1a示出了设置于轮胎内部空间P内的三通阀V，其第一进气口V1与外部环境O连接，并设置有一由一圆球闭合的单向阀JV，其第二进气口V2开通至具有形状记忆的气室K，而气室K的另一端则同一时间开通至轮胎内部空间P。如图所示，三通阀V的第三进气口V3开通至轮胎内部空间P。此外，如图所示，处于基准压力的闭合单元R设有一膜片M，膜片M相对第三进气口V3设置，并与第三进气口V3分隔，因此，第三进气口V3是开启的。处于基准压力的闭合单元R设置于轮胎内部空间P内。在此情况下，闭合单元R内的基准压力与轮胎的需求压力相等，而轮胎内部空间P的压力亦处于一设定值，因此，闭合单元R内所载的气体体积会被压缩，使膜片M进一步被拉入闭合单元R。沿路面转动的轮胎逐步压向气室K，使其中所载的空气从三通阀V注入轮胎内部空间P。与此同时，通过气室K从三通阀V排出的空气通过第三进气口V3从轮胎内部空间P补充。轮胎每转一圈，空气便沿虚线箭头方向循环运行。三通阀V内的压力总是高于外部环境O的压力，并使三通阀V的第一进气口V1的单向阀JV的圆球保持于闭合单向阀JV的位置。
图1b示出一轮胎在其内部空间P的压力下降至低于设定值时的情况。闭合单元R的基准空间内所载的气体体积变大，并朝膜片M膨胀。膜片M因此会越来越接近第三进气口V3，直至闭合第三进气口V3。如图1a所示般，空气依然从三通阀V被抽出，但不再通过第三进气口V3从轮胎内部空间P补充空气，以致三通阀V内的空气压力下降。当压力下降至低于外部环境O的压力值时，单向阀JV便会开启，而外部环境O的空气会被抽入，并沿虚线箭头方向注入轮胎内部空间P。此时，膜片M也因为三通阀V压力不足被拉向第三进气口V3。当足够的空气被重新注入至轮胎内部空间P时，压力便会上升至设定水平，而膜片M亦会开启第三进气口V3，三通阀V内的压力会上升至高于外部环境O的压力，使单向阀JV闭合，回复至图1a所示的情况。就在将要到达需求压力的时候，膜片M或处于已经开始收缩的状态，但三通阀V的压力不足会把膜片M拉起得更多，从而闭合第三进气口V3。但这是没关系的，因为更多空气会从外部环境O被抽入，而这样会使膜片M再次缩离第三进气口V3。因此，膜片M就如一自我修复装置-其不稳定性促使另一次空气补充，以增强其在收缩状态时的稳定性。此外，举例说，轮胎在行驶时颠簸一次而使膜片M震动一次进而闭合第三进气口V3的情况所最终引致的意外充气，只会将轮胎轻微充气以增加其稳定性，并避免类似情况再次发生。单向阀JV也可以设置有一弹簧来把其固定并保持于一闭合位置。三通阀V内的压力不足就必须克服此弹簧的阻力，方法是靠本发明装置可能实现的高压缩比。单次充气会抽入相对比较少量的空气，即由十分之一立方厘米(ccm)至数立方厘米到数十立方厘米不等。在一例子中，轮胎的内容积是33,000ccm，其中所载的压缩空气在大气压力中约占100,000ccm。因此，每充气1ccm，轮胎便会膨胀约1/100,000，即0.001％。这数字看似很小，但一辆客车的轮胎每公里约转500次，因此，若每转充气1ccm，轮胎会在2公里内充了1％的气，是相对快捷的充气。
实施例2
图2a示出了设置于轮胎内部空间P内的三通阀V，其第一进气口V1与轮胎内部空间P连接，并设置有一由一圆球闭合的单向阀JV，其第二进气口V2开通至具有形状记忆的气室K，而气室K的另一端则同一时间开通至外部环境O。如图所示，三通阀V的第三进气口V3开通至外部环境O。另外，如图所示，第三进气口V3有一连结杆，其密封件由膜片M控制，膜片则闭合闭合单元R的基准空间。密封件远离第三进气口V3，因此第三进气口V3是开启的。基准空间设置于轮胎内部空间P内。在此情况下，闭合单元R内的基准压力与轮胎的需求压力相等，而轮胎内部空间P的压力亦处于一设定值，因此，基准空间内所载的气体会被压缩，使膜片M进一步被拉入基准空间内。沿路面转动的轮胎逐步压向气室K，使其中所载的空气沿虚线箭头方向从外部环境O注入三通阀V。与此同时，从气室K推入三通阀V的空气会通过第三进气口V3排出至外部环境O。轮胎每转一圈，空气便沿虚线箭头方向循环运行。三通阀V内的压力总是低于轮胎内部空间P的压力，并使三通阀V的第一进气口V1的单向阀JV的圆球得以保持于闭合单向阀JV的位置。
图2b示出当轮胎内部空间P的压力下降至低于设定值时的情况。基准空间内被封闭的气体体积变大，并朝膜片M膨胀。膜片M因此会移动设有密封件的连结杆，使密封件越来越接近第三进气口V3，直至闭合第三进气口V3。如图2a所示般，空气进一步被推入三通阀V，但不再通过第三进气口V3进入外部环境O，以致三通阀V内的空气压力上升。当压力上升至高于轮胎内部空间P当时的压力值，而又当其克服闭合单向阀JV的力量时，单向阀JV便会开启，而空气便会沿虚线箭头方向从外部环境O被推入至三通阀V，并进一步注入轮胎内部空间P。此时，密封件亦因为三通阀V内的超压而压向第三进气口V3。当足够的空气被重新注入至轮胎内部空间P时，压力便会上升至设定水平，膜片M亦会收缩，把密封件推离第三进气口V3，而三通阀V内的压力亦会下降至低于轮胎内部空间P的压力，从而闭合单向阀JV，并回复至图2a所示的情况。
图2c和图2d示出了与图2a和图2b相似的结构，唯膜片M由一弹簧PR取代。弹簧PR的设置使其受外部环境的影响，且只有一端受轮胎内部空间P的压力影响。当轮胎压力下降，弹簧PR便会伸展，并闭合第三进气口V3。当压力上升至需求压力，弹簧PR便会压缩，并开启第三进气口V3。
三通阀V的内部空间应尽量细小，从而增加压缩比和轮胎充气速率。当汽车逆转行驶，使空气从气室K压向三通阀V，高压缩比可以损毁三通阀V或气室K。但如果使用膜片M，当空气超压时，膜片M会被推开，空气并可以漏回轮胎内部空间P而不会损毁任何部件。而且，单向阀JV可用作通过一例如是在加气站的外部空气压缩机进行的标准充气，即使第三进气口V3由膜片M闭合，充气时在三通阀V内的空气仍会通过第三进气口V3进入轮胎内，因为充气压力会在充气时把膜片M推离第三进气口V3。
过往一些专利申请的缺点在于气室K只被建议设置于轮胎周长的某一部分，因为装置的输出压力是由气室K可变形及不可变形部件的压缩比所控制，而重要的是，轮胎每转一圈，气室K内的压力要等于外部环境O的压力或轮胎内部空间P的压力，若气室K的长度使进气口和出气口同时关闭，便无法实现等压。但使用本专利申请的三通阀V，便不需为正常操作而实现相似的等压，从而使轮胎的整个周长都可被使用来设置气室K。
实施例3
充气的速率视乎气室K的容积相对于从气室K压入空气的部件或被气室K抽走空气的部件的比率。三通阀V的内容积以及三通阀V和气室K的连接件的容积应尽量小。若不可能实现短连接，或短连接的效率很低，便可在三通阀V和气室K之间设置有一附加单向阀DV，以加快充气速率(见图9a和图9b)。这附加单向阀DV的开口朝向气室K的操作方向，使空气的循环运行可分别按照图1a或图3a的相同方式进行。但在此情况下，当第三进气口V3在每循环闭合后，其循环式开启并不能确保三通阀V内直至气室K的压力和外部环境O或轮胎内部空间P的压力相等，而且，相对于没有设置附加单向阀DV，三通阀V会有较大的超压或压力不足。
实施例4
这些实施例描述的三通阀V，其在轮胎已正常充气时只容许空气在气室K和轮胎之间或在气室和外部环境O之间循环运行，而三通阀V则由第三关闭进气口V3并通过在气室K其中一端的第二进气口V2确保其运行。但是，第三进气口V3亦可以被放进气室K更入的位置，并可从而减少三通阀V的内止容积，令充气时的压缩比更高。如图10所示，气室K的一端之后会与单向阀JV连接，而第三进气口V3则进一步深入至气室K内，但气室K在单向阀JV和第三进气口V3之间那部分的可变形容积不能太大，因为若容积太大，即使在轮胎已正常充气的情况下，并纵使第三进气口处于开启状态，仍可能做成不需要的充气。
此实施方式描述的三通阀V的长度可以与气室K位置上的未变形轮胎的周长相等甚至比之更长。这意味着气室K的进气口和出气口可以互相更加接近，或气室K可使其一部分在其另一端上重迭。若气室K的进气口和出气口互相之间够接近，使两者均在轮胎转动时的某一刻被轮胎已变形的部分闭合，或气室K自身重迭，而同一时间若第三进气口V3闭合，气室K会在轮胎转动时在其内积聚压力或形成压力不足。在此情况下，例如说，当使用与外部环境O互相连接的单向阀JV时，气室K会沿纵长方向变形同时开始从其中抽走空气。在某一时刻，变形朝气室K开端的方向完成一个循环，之后变形会继续进行；当变形移动至完全通过气室通往轮胎的末端后，气室K会通过该末端从轮胎注入空气，使气室K内的压力相等于轮胎压力。但在此之前，气室K亦已变形，其于三通阀V旁的一端横向断开，而此断开使空气不会从轮胎进入气室K和三通阀V。因此，在此情况下，三通阀V内会持续地出现压力不足，使空气持续通过单向阀JV被重新注入，而不会使该单向阀JV在每一转都出现持续的开启和闭合。这样可以简化单向阀JV的操作，并增加本装置的压缩比。所以，气室K和三通阀V的止容积基本上可以完全消除，使气室K的全部容积在每一转都被外部环境O的空气注入其中，并使用这些空气为轮胎充气。
实施例5
图11a示出了在轮胎壁SP和轮辋RA之间的气室K，其长度对应于轮胎位于轮辋RA变形时的纵长环向长度，其内容积对应于受压时供轮胎移向轮辋RA的容积，使变形的轮胎壁SP部分在每转都填满整个气室K一次。该变形的轮胎壁部分会把气室K内的空气压缩。气室K通过一阀门与外部环境O连接，并通过另一阀门与轮胎气室连接。上述的阀门图中未示。这样的配置必需有最少一阀门是控制阀，或气室K有一内置的压缩比，以致在空气输出至轮胎时达至需求输出压力。在此实施例中，气室K的好处正如图11b所示，能于每一转被完全闭合，并达至足够高的压缩比。其他设置于轮胎壁SP内或轮胎壁SP旁的蠕动气室必须确保可被压平至没有横截面，但此实施例的气室K即使未能确保可被压平至没有横截面(见图11c和图11d)，气室K仍然可以达至足够的压缩比，图11c和图11d所示的情况会在气室K受压前和受压时的容积值乘以环境压力值相等或高于需求输出压力时出现。因此，如图11e和图11f所示，气室K的长度可以较轮胎位于轮辋RA变形时的纵长环向长度长，但亦可以较该长度短。
实施例6
图12a示出了其容积被精确限定的气室K在受压和没有受压时的情况。气室K底部有一与气室K所有部分互相连接的槽Z。槽Z的容积同时是气室K最小的容积，因此限定了气室K的压缩比和输出压力。图12b则示出受压前气室K沿图12a中的虚线的横截面而图12c则示出了受压时或轮胎变形时气室K沿图12a中的虚线的横截面。槽Z与气室K的所有部分互相连接，可确保在轮胎转动期间轮胎朝气室K末端的方向变形时，沿气室K的变形不会对气室K构成过大的压力增幅，因为空气可以从气室K的末端通过槽Z注入气室K其他部分。
实施例7
图13a示出了气室K在没有受压时的情况，其与外部环境O互相连接的吸孔SO设置有了一单向阀JV，另外亦设置一开口，而开口由一基准空间的膜片M在连接轮胎的出气口V0处闭合，图13b示出了同样的气室K在受压时的情况。如图13a及图13b所示，在已正常充气的轮胎内，基准空间R所封闭的空气会被压缩，保持膜片M缩离气室K通向轮胎的出气口V0。轮胎每转一圈，空气都会从气室K内被挤压出来，注入轮胎，最后从轮胎重新注入气室K。因此，空气只会沿双向虚线箭头的方向流动。如图13c所示，若轮胎压力下降，膜片M便会被拉向气室K通向轮胎的出气口V0，直至膜片M封闭出气口V0。当气室K如图13d所示被压扁，气室K内的空气便会推开膜片M然后沿虚线箭头方向注入轮胎内部空间P。但是，如图13e所示，当气室K膨胀后，气室K便再无法从轮胎抽取空气，以致气室K出现压力不足，令气室K如图13e的虚线箭头所示，从外部环境O抽进空气，然后如图13f所示，在膜片M四周把空气排至轮胎。之后，图13c、13d、13e和13f的循环便会重复，直到达至需求轮胎压力。如图13a和图13b所示，当压力达至基准空间R的压力所设定的值时，膜片M便会缩离进气口V0，空气便再次只能在轮胎内部空间P和气室K之间流动，从而避免气室K的压力降至低于外部环境O的压力值，并停止充气。膜片M可以设置一弹簧或由弹簧取代，而出气口V0亦可靠电动闭合。基准空间R的压力不一定需要与需求轮胎压力相等，只需确保轮胎在充气不足的情况下闭合出气口V0即可。
实施例8
图14a示出了与之前实施例相似的装置，但膜片M则通过一连结杆控制气室K的连接气室K和外部环境O的吸孔SO，而通往轮胎的出气口V0则设置一单向阀JV。图14a和图14b示出了此装置在一已正常充气的轮胎时的状态，其中连结杆缩离吸孔SO而空气则如图14b的双向虚线箭头所示，只可在气室K和外部环境O之间绕着吸孔SO流动。因此，气室K载有从外部环境O而来的空气，其压力大约是1A，亦通过一单向阀JV与轮胎内部空间P分隔开来。单向阀JV则由轮胎一侧较高的压力所闭合。图14b示出了膜片M把连结杆压向吸孔SO而使轮胎压力下降的情况。如图14d所示，把气室K压下使气室K内的压力高于轮胎压力，令空气通过单向阀JV压入轮胎内部空间P。如图14e所示，当气室K回复至没有受压的状态，单向阀JV便会再次闭合，气室K便会沿单向虚线箭头方向从外部环境O抽入空气至连结杆四周，而抽入的空气则暂时把连结杆推离吸孔SO，令轮胎充气。当气室K被压下，其中所载的空气会再注入轮胎内。如图14a及图14b所示，当轮胎充气至需求值后，膜片M便会缩向基准空间R，并同时带动连杆开启吸孔SO。
图13及图14所示的装置可使充气装置在充气时达至高压缩比，使其不在充气阶段时容许空气在气室K和外部环境O或气室K和轮胎内部空间P之间自由流动，并只在充气时中止上述空气流动，然后由操作中部件的压缩比决定充气速率。若膜片M设置为完全把出气口V0或吸孔SO密封，而流动空气即使在有需要时仍不能把它推离出气口V0或吸孔SO，则可于膜片M旁边设置一附加阀门，使空气从气室K注入轮胎或从外部环境O注入气室K。理论上，气室K的全部容积均可用作充气，而不会存在止容积。相关部件如轮胎阀门的内容积也可以是不可变形的内容积的一部分。若轮胎设置一标准气室K，并使用不同内容积的阀门形成因应轮胎在不同应用情况下需求的不同的压缩比配置，这种设计是有效的。若于不充气阶段不能进行所述循环运行，则气室K内的压力或压力不足便会持续而循环地加剧，产生持续的大压力，有可能构成损毁。
膜片M可以被替代而闭合单元R可包括一与气室K的另一块壁及/或轮胎或轮辋RA其他部分连接的闭合件，而此闭合件的位置至少局部地与吸孔SO相对，在设有吸孔SO的气室K的壁移动时，吸孔SO会被闭合件覆盖及/或填满，以免空气从气室K漏出外部环境O。当气室K持续受压，其中所载的空气便会开始被压缩，最终通过出气口V0经过阀门注入轮胎，使之充气。把闭合单元R移近吸孔SO可使内置压缩比上升，移离吸孔SO则使压缩比和充气压力下降。
一移动单元可至少局部地安插在气室K内，通过把移动单元移入或移出气室K可改变气室的内容积，并从而改变压缩比和需求输出压力。
实施例9
图3a至图3d是设置有弹簧PE的膜片M的示意图。弹簧PE使膜片M不能持续闭合第三进气口V3或吸孔SO或出气口V0，相反，只能瞬时闭合。因此，为拉起至第三进气口V3或拉起至吸孔SO或出气口V0，膜片M要推向弹簧PE并克服其阻力。当阻力被克服，膜片M便会立刻拉起至第三进气口V3或拉起至吸孔SO或出气口V0。膜片M必须再次克服弹簧PE的阻力，以完全开启第三进气口V3或吸孔SO或出气口V0。图中的垂直虚线显示了弹簧PE的阻力被克服的那一点。图3a示出了膜片M如何开始膨胀并推向第三进气口V3或吸孔SO或出气口V0，这样做除了克服外部环境O的压力外，亦克服了弹簧PE压向膜片M所造成的压力。图3b示出了当弹簧PE正要改变其压力方向时的位置，即垂直虚线所示的位置，而弹簧PE则继续压向膜片M。图3c示出了已被压过均衡状态的弹簧PE，其中弹簧PE快速撤离垂直虚线所示的均衡状态，使弹簧PE向膜片M方向施力，从而协助使膜片M推向并闭合第三进气口V3或吸孔SO或出气口V0。之后，轮胎充气会吹开膜片M，使其尝试缩离第三进气口V3或缩离吸孔SO或出气口V0，但却遇到弹簧PE的阻力。当膜片M克服了弹簧PE的阻力，膜片M便会缩离第三进气口V3或吸孔SO或出气口V0至图3d所示的位置。图3d示出协助瞬时开启及闭合第三进气口V3或吸孔SO或出气口V0的弹簧PE，但弹簧PE亦可以是容许逐渐闭合然后逐渐开启、或逐渐闭合然后逐渐开启的弹簧PE。当膜片M由弹簧PR取替或设置一弹簧PR时，也可使用一类似的弹簧PE。
在典型的情况下，轮胎压力是在冷却环境下被确定的，因为轮胎会在操作时变暖，而压力则视乎上升的温度而增加。由于轮胎温度不同，每次充气时的温度亦不同，故使用者难以寻找恰当的充气压力。但本发明的实施例会因为基准空间所载的空气而可以在任何温度下正常充气。位于轮胎内部空间P内的基准空间的与轮胎内部空间P的温度大致上相同，换言之，当轮胎压力上升时，基准空间的压力亦会同步上升。因此，不论轮胎变暖还是冷却，只有当轮胎压力下降至低于轮胎需求压力时，膜片M才会突起。
设有膜片M的基准空间可设置一弹簧，或由一弹簧取替，弹簧只会在轮胎充气不足的情况下闭合第三进气口V3或吸孔SO或出气口V0。举例说，若弹簧是双金属弹簧，即使操作温度改变，亦可以协助正常充气，但技术要求会较高。另一方面，弹簧可以小于基准空间，使校准更容易，或者，第三进气口V3或吸孔SO或出气口V0可由一电动阀门控制其开启和闭合，例如一电动控制单元甚至压电工具，后者使轮胎压力的变更由压电工具而不是基准空间和膜片M操控。
实施例10
轮胎内强力而变动的离心力会影响可移动部件的正常操作。举例说，若单向阀JV的圆球可自由地横越轮胎轴，并于远离轮胎轴的位置闭合单向阀JV，但由于离心力大在圆球另一边的气室K的拉力，圆球仍然会留在闭合位置，或会使单向阀JV无法开启。由于离心力会随周转率而变化，离心力是很难消除的。其中一个解决方法是在设置可移动部件的时候只容许其自由地与轮胎轴平行移动，及/或不容许其顺着离心力作用的方向自由移动。把单向阀JV的圆球置于一与轮胎轴平行的导引道，圆球便主要受其两端的压力差所产生的作用力而向“闭合/开启”方向移动。从图4a可见，圆球闭合了进气口，在图4b，圆球则开启了进气口。圆球只能与轮胎轴平行移动，从而消除了离心力。图4c及图4d示出了其他导引圆球的例子，两图都是首先示出相对轮胎轴的同轴切面，然后示出相对轮胎轴的横切面。图4e示出圆球的导引方向与轮胎轴大体上平行，其中示出一开启及一闭合的阀门。
同样地，膜片M或弹簧可被导引与旋转轴平行，或设置于一导引道内，以免严重偏离所要求的方向。图5a示出了膜片M闭合第三进气口V3或出气口V0时的位置。图5b示出了膜片M开启第三进气口V3或出气口V0的位置。如图5c及图5d所示，膜片M或弹簧可由一导引杆加固，或由一活塞取替。另外，在移动部件设置平衡重，可取替上述方法或作为上述方法的延伸。若离心力或例如震动等力量同时施加在移动部件及其平衡重上，离心力或震动便会在这些连接的部件上被均等化并被消除(见图6a至图6d)。图6a示出由一平衡重平衡抵销的闭合件，其处于闭合出气口的位置。由例如驶弯路时产生的离心力或由于路面起伏而产生的震动所形成的干扰力Fr会施加在平衡杆两端，并被均等化。因此，干扰力Fr的影响会被消除，从而可使图中所示的开启力Fo不受干扰地开启闭合件(见图6b)。如此设计的闭合件可最有效地消除横向施加于平衡杆的干扰力。理论上，从任何方向而来的任何干扰力都会被消除，因为与轮胎轴平衡的干扰力会由于平衡杆的杠杆作用而被消除，而与轮胎轴垂直的干扰力会因为杠杆和闭合件无法垂直于轮胎轴自由移动而被消除，若不然，干扰力可藉平衡重之间的互动而被消除。平衡杆的设计必须垂直于潜在的干扰力，以使这些力量若可能的话可保持均等，即使相对于例如扭矩等力量亦如是。图6c及图6d示出与旋转轴同轴的平衡杆。
实施例11
空气通过气室K从三通阀V被抽出来。在已正常充气的轮胎内，被抽出来的空气会被轮胎内部空间P的空气取替。为使空气取替即使在排放率较高以至达到第二进气口V2的处理量上限时仍然继续，便应当在已正常充气的轮胎内使第三进气口V3的处理量相等或高于第二进气口V2的处理量，否则，三通阀V便不能补充从第三进气口V3漏出的空气，甚至不能为已正常充气的轮胎补充空气；其会通过单向阀JV重新注入空气。
此方法对任何连接气室的开口而言，都能有效避免上述瓶颈情况。
另外，单向阀JV亦可用于通过例如是在加气站的外部空气压缩机进行标准充气，使补充空气即使在膜片M关闭进气口时仍可通过该进气口和膜片M进一步注入轮胎，因为充气压力会在充气时把膜片M推开。
以上各实施例所述的解决方法并没有考虑某些特性，例如膜片M的天然弹性。膜片M的天然弹性或应视为影响其操作性能的因素。若以装置操作的角度来看，视乎装置的设计，膜片M的天然弹性或可视为无关紧要。另外，基准空间的压力不一定总要相等于轮胎的需求压力，可以较之高或较之低，只需确保当压力下降时，膜片M会被推向至特定的互连件，而当空气被重新注入，轮胎压力回复正常时，其会缩离特定的互连件。
实施例12
实际上，附有膜片M或弹簧的基准空间R可移向/移离第三进气口V3或出气口V0。通过在组装甚至操作时移动附有膜片M或弹簧的基准空间R，便可改变轮胎需求压力。若移近第三进气口V3或出气口V0，需求压力便会上升，因为在此情况下，膜片M较快便闭合了第三进气口V3或出气口V0，减少轮胎压力下降，而且，相对于膜片M移近第三进气口V3或出气口V0之前，膜片M亦只会在轮胎压力上升较多时才会缩离第三进气口V3或出气口M。相应地，若膜片M移离第三进气口V3或出气口V0，轮胎需求压力便会下降。同样地，在使用膜片M的时候，轮胎需求压力可设定至闭合吸孔SO。
基准空间R是可压缩及/或可膨胀的，其压缩会使校准变更，并设定一较高的需求压力；其膨胀则会使设定的需求压力下降。可移动或可压缩/可膨胀的基准空间R有利于生产制造，正如图7a至图7j所示，通过组装以至操作时的简便变化，相同的闭合单元便可产生不同的轮胎需求压力，使车辆操作人员可转变其需求压力。图7a示出了当轮胎压力低于需求压力时的基准空间R和膜片M，其中膜片M闭合了第三进气口V3或出气口V0。图7b示出了与图7a相同的基准空间R和膜片M，其中基准空间R及轮胎的压力亦与图7a的相同，但附有膜片M的基准空间R则离开保持开启的第三进气口V3或出气口V0更远。只需通过挪离基准空间R，设定的需求轮胎压力便会下降而轮胎不会被充气。相应地，在使用膜片M的时候，轮胎需求压力可设定至闭合吸孔SO。
图7c及图7d示出沿箭头方向把压力持续施加在基准空间R的壁，使膜片M压向第三进气口V3或出气口V0并增加需求压力时，基准空间R的容积变化。相对于图7c的配置，图7d的配置确保充气至更高的压力值。相应地，在使用膜片M的时候，轮胎需求压力可设定至闭合吸孔SO。
若基准空间R的压力大于其外部环境的压力，那么，举例说，当基准空间R的物料是橡胶纤维物时，基准空间R便会按橡胶纤维物所限定的最大尺寸保持膨胀至其最大的容积。图7e、7f及7g示出了当一较小的盒子沿箭头方向逐渐把基准空间R套入，从而推出膜片M时，基准空间R的收缩情况。图7h、7i及7j示出了基准空间R的内容积收缩/膨胀是因为外盒沿箭头方向箭头方向转动，其中示出基准空间R的横截面，因此未能看到膜片M，至于图中基准空间R深灰色的壁是纤维物，黑色的是实心固体，浅灰色的是旋转盒。因此，任何刻度值都可被选作设定需求压力。
相对于一般轮胎，即使在故障时，上述的装置仍不会增加风险。若基准空间R或膜片M出现破损，便无法充气，而轮胎便会像现有正规轮胎一般继续运作。
实施例13
图8示出了使用一附加闭合单元JM进行空气排出的结构。这附加闭合单元JM是基准空间R的一部分。当轮胎已正常充气，或充气不足，附加闭合单元JM便会闭合延伸至轮胎外的排出孔(见图8a)。当轮胎过度充气，基准空间便会收缩，使附加闭合单元JM缩离排出孔(见图8b)，而空气便会沿虚线箭头所示从轮胎内部空间P漏至外部环境O。当空气排出，轮胎压力便会下降，而在基准空间R内的空气亦会膨胀，从而使附加闭合单元JM推向排出孔并把其再次闭合，回复到图8a所示的状态。事实上，这附加闭合单元JM可设置一弹簧或被一弹簧替代，以确保其即使在基准空间R破损的情况下仍然压向排出孔，并使基准空间R和轮胎内的压力均等化。同样地，在此实施例中，若基准空间R出现破损，轮胎便会像一般轮胎一样运作。
当此解决方法连系到一可调节的基准空间，即前述与膜片M和附加闭合单元JM的膜片两块膜片连接的基准空间，其好处便显然易见。压力会被维持在需求压力值。选择一较低的需求压力时，空气会立即排出，而选择一较高的需求压力时，空气会在操作时被重新注入。整个基准空间R不需要隐藏于轮胎内，换言之，其不需要被实际轮胎压力所包围，只需要使实际轮胎压力施加于最少一部分基准空间R，而基准空间R则随轮胎压力转变而收缩或膨胀。因此，基准空间的其余部分可以在轮胎内部空间外，使其例如容积等可被调较。同样地，附加闭合单元JM可设置一弹簧、活塞或电动阀门，或由一弹簧、活塞或电动阀门所取替。
实施例14
前述实施例所描述的阀门JV是一单向阀，纵然如此，该阀门亦可以是一双向阀。当轮胎充气不足，空气便会进入轮胎内，而当轮胎过度充气，空气便会从轮胎排出外部环境O。这样的阀门JV可设置有一机械或电动控制单元。
一储压器可安插于气室K和轮胎外部空间P之间，其会从气室K注入空气，之后在轮胎充气不足时用于向轮胎充气。
此装置的制作十分简单。在其最简单的结构配置中，此装置只是一个气室，其中设有一简单的阀门，而阀门则设置有一中空的，注有空气并附有一膜片的盒。然而，此装置可在组装及操作时按需要改变压力。由于此装置十分简单，其制作成本并不高。然而，即使一转动的轮胎情况十分恶劣时，此装置仍然是可靠的。
所述装置被设置于轮胎壁内或接近轮胎壁，但即使气室在轮胎壁外，仍可使用此装置并保留其好处。
气室K，举例说，可以由环绕轮胎轮辋周长的软管制成，其中一圆筒在转动时沿软管转动，横向压向软管，以代替轮胎变形的作用。若根据本发明把软管与阀门连接，该阀门亦会控制充气量。
工业应用性
无论是生产新轮胎还是改装现有轮胎，是客车还是公车，都可应用本发明的轮胎压力调节装置。
三通阀V
轮胎内部空间P
三通阀V的第一进气口V1
三通阀V的第二进气口V2
三通阀V的第三进气口V3
外部环境O
单向阀JV
气室K
闭合单元R的膜片M
闭合单元R
弹簧PR
弹簧PE
干扰力Fr
开启力Fo
闭合单元JM
吸孔SO
轮胎壁SP
轮辋RA
出气口V0

Claims (14)

1.一轮胎压力调节装置，包括一具有形状记忆的气室(K)和一阀门，其特征在于：所述阀门是一三通阀(V)，其设有与外部环境(O)和轮胎内部空间(P)互相连接的进气口，其中第一进气口(V1)设置一阀门(JV)，第二进气口(V2)与所述具有形状记忆的气室(K)连接，第三进气口(V3)与一闭合单元(R)互相连接。
2.如权利要求1所述的轮胎压力调节装置，其特征在于：所述三通阀(V)设置有所述阀门(JV)的所述第一进气口(V1)与所述外部环境(O)互相连接，与所述具有形状记忆的气室(K)连接的所述第二进气口(V2)通过所述气室(K)与所述轮胎内部空间(P)互相连接，与所述闭合单元(R)互相连接的所述第三进气口(V3)与所述轮胎内部空间(P)互相连接。
3.如权利要求1所述的轮胎压力调节装置，其特征在于：所述三通阀(V)设置有所述阀门(JV)的所述第一进气口(V1)与所述轮胎内部空间(P)互相连接，与所述具有形状记忆的气室(K)连接的所述第二进气口(V2)通过所述气室(K)与所述外部环境(O)互相连接，与所述闭合单元(R)互相连接的所述第三进气口(V3)与所述外部环境(O)互相连接。
4.如上述权利要求任何一项所述的轮胎压力调节装置，其特征在于：在所述三通阀(V)和所述具有形状记忆的气室(K)之间设置一附加单向阀(DV)。
5.如上述权利要求任何一项所述的轮胎压力调节装置，其特征在于：所述气室(K)的长度比在所述气室(K)位置上的未变形轮胎长。
6.一轮胎压力调节装置，包括通过一进气口与外部环境互相连接以及通过一出气口与轮胎内部空间互相连接、并设置有最少一阀门的具有形状记忆的气室(K)，其特征在于：所述气室(K)沿轮胎转动方向的长度是轮胎周长的0.001至0.5，而所述气室(K)在变形前的容积相对于其在变形时的容积比率相等或大于需求轮胎压力相对于所述外部环境(O)压力的比率。
7.如权利要求6所述的轮胎压力调节装置，其特征在于：所述气室(K)的所述进气口设置有一阀门而所述气室(K)的所述出气口与一闭合单元(R)互相连接。
8.如权利要求6所述的轮胎压力调节装置，其特征在于：所述气室(K)的所述出气口设置有一阀门而所述气室(K)的所述进气口与一闭合单元(R)互相连接。
9.如权利要求6至8任何一项所述的轮胎压力调节装置，其特征在于：所述闭合单元(R)包括一闭合件，其形状与所述气室(K)的与所述气室(K)另一面壁或轮胎及/或轮辋(RA)其他部分连接的壁上开设的开口配合。
10.如上述权利要求任何一项所述的轮胎压力调节装置，其特征在于：所述闭合单元(R)及/或一附加闭合单元(JM)包括一处于基准压力的单元及/或弹簧及/或膜片及/或活塞及/或电动单元，以闭合所述三通阀的所述进气口、或所述气室(K)的进气口及/或出气口、及/或排出孔。
11.如上述权利要求任何一项所述的轮胎压力调节装置，其特征在于：任何阀门的闭合单元及/或所述闭合单元(R)的闭合件及/或所述附加闭合单元(JM)只能沿垂直于离心力及/或平行于旋转轴的方向自由移动。
12.如上述权利要求任何一项所述的轮胎压力调节装置，其特征在于：所述闭合单元(R)及/或所述附加闭合单元(JM)设置有一装置，其用作设定所述三通阀(V)的所述进气口或所述气室(K)的所述进气口或所述出气口及/或所述排出孔与所述闭合单元及/或所述闭合件之间的距离。
13.如上述权利要求任何一项所述的轮胎压力调节装置，其特征在于：所述气室(K)与一储能器互相连接，而所述储能器则与所述轮胎内部空间(P)互相连接。
14.一种轮胎及/或轮辋，其特征在于：其设置有上述权利要求任何一项所述的轮胎压力调节装置。
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