CN107000511A - 快速轮胎充气系统 - Google Patents

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CN107000511A CN201580064706.7A CN201580064706A CN107000511A CN 107000511 A CN107000511 A CN 107000511A CN 201580064706 A CN201580064706 A CN 201580064706A CN 107000511 A CN107000511 A CN 107000511A
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乔恩·I·斯塔基
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Bridgestone Americas Tire Operations LLC
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Abstract

本发明提供了一种快速充气系统，所述快速充气系统用于必须定期在田间条件与道路条件之间移动的机器诸如农业机器的轮胎。通过使用所述轮胎内限定的高压贮存器腔室，所述系统可以将所述轮胎从低压田间就绪状态相对较快地充气到高压道路就绪状态。

Description

快速轮胎充气系统
背景技术
1.技术领域
本公开整体涉及用于调节轮胎内的空气压力的方法和设备。更具体地讲，当使用大农业轮胎的农业车辆从田间环境移动到道路环境以及从道路环境移动到田间环境时，所述系统为所述轮胎提供田间就绪压力与道路就绪压力之间的快速变化。
2.现有技术的描述
大型自推进农业设备诸如拖拉机、联合收割机或高地隙喷雾机在栽培田间中或周围花费了其大部分操作时间。因此，所述设备的轮胎通常适于解决由在栽培田间上使用重型机械所引起的常见问题。常见问题之一是土壤压实。当大型设备在给定田间上行进时，设备轮胎下方的土壤将被压实而增大密度。该土壤压实可能对田间的生产或产量有害。当土壤压实度增大时，产量通常将下降。为了应对该问题，当设备处于田间时，设备操作员通常会降低轮胎的空气压力。经验表明，降低的轮胎空气压力可减小田间中的土壤压实水平。因此，这也可以提高田间的生产和效率。
虽然这种降低的轮胎空气压力在田间环境中可为优选的，但当设备在典型的铺设道路上行进时，升高的轮胎压力仍为优选的。该升高的轮胎压力允许每个轮胎更有效地转动，并实现更高的最大速度。由于许多用户不得不将其大型农业设备从一个田间长距离地运输到另一个田间，运输期间的速度和效率很重要。然而，对典型轮胎进行充气或放气所需的时间通常会对将农业设备从田间环境快速且有效地移动到道路环境的能力构成障碍。
于是需要的是解决这些问题的改进轮胎充气系统。
发明内容
在一个方面，用于与车轮和轮胎一起使用的充气系统包括分隔壁，所述分隔壁被配置成将轮胎的内腔分隔成位于轮胎胎面部分与分隔壁之间的上部腔室、以及位于分隔壁与车轮之间的下部腔室。所述系统可包括第一压力传感器和第二压力传感器，它们被布置成与上部腔室和下部腔室连通。第一阀门具有用于连通上部腔室和下部腔室的打开位置、以及用于将上部腔室与下部系统隔离的关闭位置。第二阀门被配置成选择性地使下部腔室与加压气体源连通。控制器操作性地与第一压力传感器和第二压力传感器及第一阀门和第二阀门关联。控制器被配置成限定田间就绪预充模式，其中上部腔室被充气到4psi至16psi范围内的田间就绪压力，第一阀门被关闭并且下部腔室被预充到预充压力。预充压力被选择为具有一定值，使得在打开第一阀门后，在不超过十分钟的过渡时间内发生从田间就绪预充模式向道路就绪模式的过渡，在道路就绪模式中，上部腔室被充气到20psi至40psi范围内的道路就绪压力。
在另一个实施例中，提供了用于对安装在车轮上的轮胎进行充气的方法。所述方法可包括：
(a)将轮胎充气到4psi至16psi范围内的田间就绪压力；
(b)在轮胎与车轮之间的腔体内提供高压气体贮存器，并且将贮存器加压到预充压力；以及
(c)打开阀门，使贮存器与腔体连通，并且使用来自贮存器的高压气体，在不超过十分钟的过渡时间内将轮胎从田间就绪压力充气到20psi至40psi范围内的道路就绪压力。
在任何上述实施例中，过渡时间可不超过五分钟。
在任何上述实施例中，田间就绪压力可在道路就绪压力的20％至50％的范围内，并且更优选地在道路就绪压力的25％至40％的范围内。
在任何上述实施例中，车轮、轮胎和分隔壁可被配置成使得上部腔室具有上部腔室体积且下部腔室具有下部腔室体积，并且下部腔室体积在上部腔室体积与下部腔室体积总和的20％至40％的范围内。
在任何上述实施例中，预充压力可在40psi至120psi的范围内，并且更优选地，预充压力不大于约100psi。
在任何上述实施例中，分隔壁可为包围下部腔室的环形气囊的一部分。
在任何上述实施例中，分隔壁可被配置成密封地接合轮胎的相对侧壁。
在任何上述实施例中，轮胎侧壁可包括胎圈部分，并且分隔壁可包括轴向延伸的唇缘，所述轴向延伸的唇缘被配置成接纳在轮胎胎圈部分与车轮之间。
在任何上述实施例中，每个胎圈部分可具有限定在其中的凹口，并且分隔壁的每个轴向延伸的唇缘可包括突出部，所述突出部被配置成配合在其相关联胎圈部分的凹口内。
在任何上述实施例中，每个轴向延伸的唇缘可包括突出部，所述突出部远离胎圈部分延伸并接纳在车轮的互补凹口中。
在任何上述实施例中，分隔壁可一体地附接到轮胎的侧壁。
在任何上述实施例中，控制器可被配置成限定再充模式，其中第一阀门被关闭，并且第二阀门被打开以使下部腔室与加压气体源连通。在再充模式中，下部腔室可在不超过约一小时内从田间就绪压力再充到预充压力。
在任何上述实施例中，控制器可被配置成限定放气模式，其中上部腔室与低压区连通并且在不超过五分钟内从道路就绪压力放气到田间就绪压力。
在任何上述实施例中，可响应于接收自控制器的电气命令信号，而执行相应阀门的打开和关闭。
附图说明
图1是安装在车轮上并具有本文所述充气系统的轮胎的示意性剖视图。
图2是图1左下方的圈出部分的放大视图，示出了分隔壁的轴向唇缘构造的一个实施例。
图3是与图2类似的视图，示出了分隔壁的轴向唇缘的替代实施例。
图4是与图2类似的视图，示出了分隔壁与轮胎侧壁一体地构造的又一个实施例。
图5是与图1类似的剖视图，示出了分隔壁的替代实施例，其中分隔壁是包围下部腔室的环形气囊的一部分。
图6是与图1类似的示意性剖视图，并示出了各种阀门的构型以及一个具体例子的示例性压力，其中轮胎和充气系统处于田间就绪预充模式。
图7是与图6类似的视图，示出了在从图6的田间就绪预充模式向道路就绪模式过渡期间的阀门位置，并且这些阀门位置也代表道路就绪模式。
图8是与图6类似的视图，示出了一种可能的阀门定位，其用于从上部腔室排放压力以使轮胎从道路就绪模式返回到田间就绪模式。
图9是与图6类似的视图，示出了第二种可能的阀门布置方式，其用于使轮胎从道路就绪模式返回到田间就绪模式。
图10是与图6类似的视图，示出了一种阀门布置方式，其用于对轮胎的下部贮存器腔室进行再充以使轮胎返回到图6的田间就绪预充条件。
具体实施方式
定义
下文为本文所采用的所选术语的定义。这些定义包括落入术语范围内且可用于实施的部件的各种例子和/或形式。所述例子并非旨在进行限制。术语的单数和复数形式均可在所述定义之内。
“空气”应理解为意指适合在轮胎内使用的任何充气流体，包括但不限于包含一定量氮气或氧气的气体。因此，“空气压力”应理解为意指至少部分地由主体内所含的“空气”引起的流体压力。
“轴向”和“轴向地”是指平行于轮胎旋转轴线的方向。
“胎圈”或“胎圈芯”是指轮胎上包括环形受拉构件的部分，在具有或不具有其他加强元件的情况下，胎圈芯被帘线层包绕并成形为配合所设计的轮辋。
“带束”或“带束层”是指织造的或非织造的环形层或平行帘线层，位于胎面下方、未锚定至胎圈。
“周向”是指沿环形胎面表面的圆周延伸的与轴向垂直的线或方向。
“帘线”是指组成轮胎中帘布层的加强线束之一。
“胎冠”基本上是指设置胎面的轮胎外周。
“赤道面(EP)”是指垂直于轮胎的旋转轴线并且穿过轮胎胎面中心的平面。
“气密层”是指弹性体或其他材料的层，其形成无内胎轮胎的内表面，并在轮胎内包含充气流体。
“帘布层”是指橡胶涂覆的平行线的连续层。
“径向”和“径向地”是指垂直于轮胎旋转轴线的方向。
“径向帘布层”或“径向帘布层轮胎”是指带束的或周向限制的充气结构，其中帘线层以相对于轮胎赤道面成65度与90度之间的帘线角设置。在“径向帘布层轮胎”内，帘线层从胎圈延伸到胎圈。
“信号”可包括本领域普通技术人员可理解的任何含义，至少包括对电流、电压、电荷、温度、数据或者一个或多个存储器位置的状态的电学或磁性表示，其在一个或多个传输介质上表示且一般能够传输、接收、存储、比较、组合或另外以任何等同方式操作。
本申请还结合轮胎的旋转轴线来阐明了方向。术语“向上”和“向上地”是指朝向轮胎胎面的总体方向，而“向下”和“向下地”是指朝向轮胎旋转轴线的总体方向。因此，当相对的方向性术语(例如，“上部”和“下部”)结合元件使用时，“上部”元件比“下部”元件更靠近胎面。此外，当相对的方向性术语(例如，“上方”或“下方”)结合元件使用时，如果某一元件位于另一元件的“上方”，则意味着该元件比另一元件更靠近胎面。术语“轴向向内”和“轴向向内地”是指朝向轮胎赤道面的总体方向，而“轴向向外”和“轴向向外地”是指远离轮胎赤道面并且朝向轮胎侧壁的总体方向。除非另外指明，否则术语“当…时”用来指定部件相对位置的取向，而不是作为本文所述和要求保护的权利要求或设备的时间限制。
就在说明书或权利要求书中使用术语“包括”或“具有”而言，其旨在以类似于术语“包含”在权利要求中用作过渡词时所理解的方式来具有包容性。此外，就采用术语“或”(例如，A或B)而言，其旨在表示“A或B或两者”。当申请人旨在指示“仅A或B但不是两者”时，则将采用术语“仅A或B但不是两者”。因此，本文中术语“或”的使用具有包容性，不具有排他性。参见Bryan A.Garner,A Dictionary of Modern Legal Usage 624(2d.Ed.1995)(BryanA.Garner，《现代法律用语词典》第624页(第二版，1995年))。此外，就在说明书和权利要求书中使用术语“在…中”或“到…中”而言，其旨在另外表示“在…上”或“到…上”。此外，就在说明书或权利要求书中使用术语“连接”而言，其旨在不仅表示“直接连接到”，而且也表示“间接连接到”，例如通过另外的一个部件或多个部件进行连接。
诸如“一个”、“一种”和“该”之类的术语并非旨在仅指单一实体，而是包括其具体例子可用于举例说明的通用类别。本文的术语用来描述本发明的具体实施例，但它们的使用并不界定本发明，除非如权利要求书中所述。
现在参见图1，轮胎10被示出为安装在车轮12上。与轮胎10和车轮12相关联的是充气系统14。当轮胎10安装在车轮12上时，在轮胎与车轮之间限定内腔13。轮胎10包括胎面部分11及第一侧壁15和第二侧壁17。
充气系统14包括分隔壁16，所述分隔壁被配置成将轮胎的内腔13分隔成上部腔室18和下部腔室20。
上部腔室18(也可称为主动充气腔室18)可被描述为在轮胎的胎面部分11与分隔壁16之间。下部腔室20(也可称为贮存腔室20)可被描述为在分隔壁与车轮12之间。
充气系统14还包括第一压力传感器22和第二压力传感器24。第一压力传感器被布置成与上部腔室18连通，并且第二压力传感器被布置成与下部腔室20连通。
第一压力传感器22被示出为位于分隔壁16的上表面26上，但应当理解，第一压力传感器22可被布置在任何位置，只要其与上部腔室18连通即可。第一压力传感器22可物理地安装在分隔壁16上、轮胎10上或车轮12上。
相似地，第二压力传感器24被示出为安装在车轮12上，但应当理解，其可按任何方式定位，只要其与下部腔室20压力连通即可。
充气系统14包括第一阀门26，所述第一阀门具有用于连通上部腔室18和下部腔室20的打开位置、以及用于将上部腔室18与下部腔室20隔离的关闭位置。
第二阀门28被示出为延伸穿过车轮12，并被配置成经由高压供应管路31使下部腔室20与加压气体源30连通，或经由排放管路33使下部腔室与低压区32连通。如下文将进一步描述，第二阀门28可为三通阀门，其具有关闭位置、下部腔室20与压力源30连通的加压位置、以及下部腔室20与低压区32连通的减压位置。
充气系统14可任选地包括第三阀门34，所述第三阀门也安装在车轮12中并且经由通道36直接与上部腔室18连通。当第三阀门处于其打开位置时，其将使上部腔室18与低压区32连通。
阀门26、28和34中的每一者可包括单个阀门或可包括多个具有相同功能的阀门。
阀门26、28和34中的每一者可为响应于来自控制器38的电信号而在各个位置之间移动的电启动阀门。
控制器38操作性地与压力传感器22和24且与第一阀门26、第二阀门28和第三阀门34相关联。控制器38分别经由通信线路40和42从第一压力传感器22和第二压力传感器24接收压力信号。控制器38可分别经由通信线路44、46和48将命令信号发送到阀门26、28和34。通信线路40-48可为硬接线的，或可包括控制器38与各个相关联部件之间的无线通信路径。
分隔壁构造
分隔壁16的结构性构造可采取许多不同形式。例如，在图1中所示的实施例中，分隔壁16是在轮胎10的第一侧壁15和第二侧壁17之间轴向延伸的环形片状构件。
在图1的左下角，轮胎10、车轮12和分隔壁16的一部分被圈出，该圆形区域在图2中放大。
在图2的实施例中，分隔壁16在每一端上具有轴向延伸的唇缘50，所述唇缘被配置成接纳在轮胎10的胎圈部分19与车轮12之间。在图2的实施例中，每个轴向延伸的唇缘50包括径向向外延伸的突出部52，所述突出部接纳在轮胎10的胎圈部分19中限定的互补凹口54内。
在图3中所示的替代实施例中，每个轴向延伸的唇缘50包括突出部56，所述突出部远离胎圈部分19延伸并接纳在车轮12的互补凹口58中。
在图4中所示的又一个实施例中，分隔壁16可一体地附接到轮胎10的侧壁17。
图5示出了又一个实施例，其中分隔壁是包围下部腔室20的环形气囊60的一部分。环形气囊60同心地接合车轮12。环形气囊60与轮胎10的侧壁15和17之间的界面可类似于图2-图4中所示的任何构造。
上文参照图1-图5所述的分隔壁16和/或环形气囊60的任何实施例可具有由一个或多个橡胶涂覆的平行帘线层构造的分隔壁16或气囊60。如果利用了多层，则这些层优选地以斜交帘布层的方式取向，其中交替层的帘线以交替方向延伸。另外，内壁16和/或气囊60可由任何其他合适的材料制成。虽然内壁16和气囊60可为柔性的，但不要求它们为了操作目的而挠曲。出于下述体积计算的目的，假定内壁16的任何柔性是最低限度的且将不予考虑，因此假设上部腔室18和下部腔室20的体积在腔室的加压和减压期间保持恒定。
另外，应当注意，分隔壁16和/或环形气囊60可以以足够刚性的方式构造，使得分隔壁16和/或环形气囊60充当结构构件，所述结构构件使轮胎10的第一侧壁15和第二侧壁17远离彼此轴向向外偏置，从而有助于保持侧壁的胎圈部分密封在车轮12上。
控制器
控制器38包括处理器62、计算机可读存储器介质64、数据库66以及具有显示器70的输入/输出模块或控制面板68。
如本文所用，术语“计算机可读存储器介质”可指单独的或作为多个非暂态存储器介质64之一的任何非暂态介质64，其内包含计算机程序产品72，所述计算机程序产品包括处理器可执行的软件、指令或程序模块，所述处理器可执行的软件、指令或程序模块在执行时，可提供数据或者以其他方式使计算机系统实现主题或者以其他方式以本文进一步限定的具体方式操作。可进一步理解，可联合使用不止一种类型的存储器介质将处理器可执行的软件、指令或程序模块从第一存储器介质传导到处理器以供执行，所述软件、指令或程序模块最初驻留在第一存储器介质上。
如本文通篇所用，“存储器介质”还可包括但不限于传输介质和/或存储介质。“存储介质”可以以等同方式指易失性和非易失性、可移动和不可移动介质，至少包括动态存储器、专用集成电路(ASIC)、芯片存储器设备、光盘或磁盘存储器设备、闪速存储器设备或任何其他可用于以处理器可访问的方式存储数据的介质，并且除非另外说明，否则可驻留在单个计算平台上或分布于多个此类平台。“传输介质”可包括能有效地允许驻留在介质上的处理器可执行的软件、指令或程序模块被处理器读取和执行的任何有形介质，包括但不限于诸如本领域已知的导线、电缆、光纤和无线介质。
如本文所用，术语“处理器”可至少指如本领域技术人员可理解的通用或专用处理设备和/或逻辑，包括但不限于单线程或多线程处理器、中央处理器、父处理器、图形处理器、媒体处理器等。
控制器38从传感器22和24接收输入数据。基于程序72，控制器38将命令信号发送到阀门26、28和34，以控制腔室18和20中的空气压力，如下文进一步所述。
实例
控制器38被配置成控制各种阀门26、28和/或34的操作，从而控制腔室18和20的加压和减压，以便限定充气系统14的各种模式。更具体地讲，以下描述将阐明充气系统14、特别是控制器38的操作，该操作用于选择性地调整上部腔室18的充气压力，以便将上部腔室18充气到田间就绪压力或道路就绪压力。例如，田间就绪压力(其中轮胎10以相对较低压力进行加压，以便用于田间并降低轮胎对田间的压实度)可包括上部腔室18中4psi至16psi范围内的压力。另一方面，道路就绪压力将处于相对较高水平，这可例如涉及将上部腔室18充气到20psi至40psi范围内的道路就绪压力。此外，本文所述的充气系统14被构造成提供上部腔室18从其田间就绪状态向道路就绪状态的相对较快充气，并且所谓相对较快，意指可在不超过约十分钟、优选不超过约五分钟的过渡时间内发生从田间就绪状态向道路就绪状态的过渡。这允许农业车辆能以比现有技术的系统可能实现的速度快得多的速度，从田间就绪状态转变为道路就绪状态。相似地，充气系统14提供了在不超过约十分钟的过渡时间内，并优选地在不超过约五分钟的过渡时间内，从道路就绪状态向田间就绪状态的相对较快过渡。
通过以下方式提供从田间就绪状态向道路就绪状态快速过渡的能力：以足够高的压力在下部腔室18中提供足够体积的高压气体，使得在打开阀门26并允许压力在上部腔室18和下部腔室20之间平衡后，整个腔体13中的平衡压力将处于所需的道路就绪压力。用于实现该平衡压力的时间也可能受到穿过阀门26的流动通道的尺寸的影响，该尺寸可被选择为允许在所需的时间范围内实现平衡。
还应当理解，充气系统14可被设计和控制为使得将在实现上部腔室18和下部腔室20之间的平衡条件之前实现上部腔室18中的所需道路就绪压力，在这种情况下，阀门26将在下部或贮存腔室20中的剩余压力仍然超过上部腔室18中的道路就绪压力的时间点关闭。
在图6中，提供了所称的田间就绪预充模式的示意图，其中上部腔室被充气到田间就绪压力Pf，并且其中下部腔室20已被预充到所称的预充压力Px，或另选地，Px可称为贮存器压力。在图6中，阀门26、28和34中的每一者被指示为处于关闭位置。
在以下实例中，假定当希望将上部腔室18中的压力从田间就绪压力Pf提高到道路就绪压力Pr时，阀门26将被打开并且腔体18和20内的压力将被允许平衡。
具有体积Vf的上部腔室18中的压力Pf与具有体积Vx的下部腔室20中的压力Px之间的压力关系可描述如下：
Pf×Vf+Px×Vx＝Pr×Vr
其中Vr＝Vf+Vx。
体积Vf和Vx由轮胎10和车轮12的构造及分隔壁16的构造决定，所述分隔壁的构造决定了腔体13的体积分隔成的后续体积。因此，体积Vf和Vx由分隔壁16的构造决定。对于可被描述为占总体积Vr的百分比的所选体积Vx而言，在给出任何假定的所需田间就绪压力Pf和道路就绪压力Pr的情况下，可通过下式计算贮存腔室20的必需预充压力Px：
设计充气系统14所用的轮胎尺寸及适用田间就绪压力和道路就绪压力的若干实例可包括以下：
表I
轮胎尺寸 田间就绪压力Pf(PSI) 道路就绪压力Pr(PSI)
480/80R50 12-14 35
480/80R46 12-14 35
710/70R42 6 29
800/70R38 6 23
从表I选择轮胎尺寸800/70R38时，这种轮胎的腔体13具有85,500立方英寸的总体积。对于这种800/70R38轮胎而言，且对于分隔壁16的构造的各种选择以便将下部腔室20的体积Vx限定为占腔体13的总体积Vr的百分比而言，为了从6psi的田间压力Pf充气到23psi的道路就绪压力Pr，腔室体积Vx内的必需贮存器压力Px的相对量值示于下表II中：
表II(800/70R38)
Vr＝85,500英寸3，Pf＝6psi，Pr＝23psi
Vx ％Vr Px
8550 10％ 176
17100 20％ 91
25650 30％ 63
34200 40％ 49
42750 50％ 40
在分隔壁16的设计中必须考虑的另一个因素是分隔壁16在车轮12之上的高度，该高度相反地决定分隔壁16与轮胎10的胎面部分11之间的间隙。应当理解，当在极低充气压力下以田间就绪模式操作轮胎10时，胎面区域11会向车轮12大幅偏转，并且分隔壁16应被设计成使得胎面部分11不会接触分隔壁16。任何给定轮胎的容许偏转的量将有所不同，并且在为该轮胎设计适当充气系统14时及在选择要利用的充气压力和贮存器压力时需要加以考虑。
另外，安全性和操作考量可能对贮存腔室20内的所需压力设置上限。一般来讲，优选的是，贮存腔室20中的预充压力Px不大于约100psi。
将这些因素考虑在内，腔体体积为大约85,500立方英寸的尺寸800/70R38轮胎的充气系统14的一种合适设计是，将分隔壁16设计成使得贮存腔室20的体积Vx大约为23,900立方英寸，这大约占腔体13的总体积的28％。对于这种体积Vx而言，必需预充压力Px大约为67psi。以上部腔室18中6psi的田间就绪压力Pf以及下部腔室20中67psi的贮存器压力Px开始，在如图7所示打开阀门26并允许压力在腔室18与20之间平衡后，上部腔室18和下部腔室20中的所得平衡压力Pr将大约为23psi，这是所讨论的轮胎尺寸的所需道路就绪压力。
表I中所示的四种轮胎尺寸的优选田间就绪压力和道路就绪压力可被描述为田间就绪压力在道路就绪压力的20％至50％的范围内，并且更优选地其中田间就绪压力在道路就绪压力的25％至40％的范围内。
对于上表II中所示的实例而言，系统14可被描述为具有车轮12、轮胎10和分隔壁16，所述分隔壁被配置成使得下部腔室体积Vx在腔体13的总体积的20％至40％的范围内，这将引起49psi至91psi范围内的预充压力。
再次参见图7，如此前指出，该图表示道路就绪模式，其中上部腔室18中的压力Pr已与下部腔室20中的压力在所需道路就绪水平处达到平衡。在上部腔室18中的压力达到平衡之后，或如果上部腔室中的压力在平衡之前达到所需道路就绪压力，则可关闭阀门26。
图8-图10示出了充气系统14的其他操作条件。图8示出了用于将上部腔室18从道路就绪条件放气回到田间就绪条件的第一任选技术。在图8中所示的第一排放模式中，第一阀门26被打开，并且第二阀门28被移动到其排放位置，在该位置中第二阀门被打开以便经由排放通道33使下部腔室20与低压区32连通。低压区32可例如简单地为轮胎10周围的环境压力。在该实施例中，允许上部腔室18中的压力下降直到其达到所需田间就绪压力，然后再次关闭阀门26，阀门28也要关闭。在参照图8所述的放气或排放模式中，很明显，下部腔室20中的压力也被排放。
图9示意性地示出了在充气系统14中设置第三阀门34的情况下可能存在的第二排放模式。第三阀门34可被打开，以便经由通道36提供上部腔室18与低压区32之间的直接连通，从而允许对上部腔室18放气，而不对贮存腔室20放气。这避免了下部腔室18(其可能实际上已被再充到完全预充状态)中的压力损失，从而允许从道路就绪条件到田间就绪条件再回到道路就绪条件的更快速循环。
最后，图10示意性地示出了再充模式，其中第一阀门26被关闭，并且第二阀门28被打开并经由压力供应管路31与源30连通。
贮存腔室20再充所需的时间将根据其上安装轮胎10和充气系统14的机器的性质不同而不同。例如，如果轮胎安装在农业机器上，该农业机器相对不频繁地(可能一天一次或两次)在田间与道路之间移动，则压力源30使得需要一小时来对贮存腔室20进行再充是完全充足的。如果压力源20是例如农业机器上承载的压缩机系统，则这仅仅是对压缩机系统设计尺寸的问题，使得压力源可在规定时间内将机器每个轮胎的贮存腔室20再充回到所需预充压力。如果需要更快返回到预充状态，则压缩机系统必须适当地增加尺寸。
因此，可以看出，本发明的装置和方法易于实现所提及的结果和优势，以及其中固有的那些结果和优势。虽然出于本公开的目的已示出并描述了本发明的特定优选实施例，但本领域的技术人员可对零部件和步骤的布置及构造进行许多改变，这些改变包含在附加权利要求所限定的本发明的范围和精神内。

Claims (23)

1.一种用于与车轮和轮胎一起使用的充气系统，所述充气系统包括：
分隔壁，所述分隔壁被配置成将所述轮胎的内腔分隔成位于所述轮胎的胎面部分与所述分隔壁之间的上部腔室、以及位于所述分隔壁与所述车轮之间的下部腔室；
第一压力传感器，所述第一压力传感器被布置成与所述上部腔室连通；
第二压力传感器，所述第二压力传感器被布置成与所述下部腔室连通；
第一阀门，所述第一阀门具有用于连通所述上部腔室和所述下部腔室的打开位置、以及用于将所述上部腔室与所述下部腔室隔离的关闭位置；
第二阀门，所述第二阀门被配置成选择性地使所述下部腔室与加压气体源连通；以及
控制器，所述控制器操作性地与所述第一压力传感器和所述第二压力传感器及所述第一阀门和所述第二阀门关联，所述控制器被配置成限定田间就绪预充模式，在所述田间就绪预充模式中所述上部腔室被充气到4psi至16psi范围内的田间就绪压力，所述第一阀门被关闭并且所述下部腔室被预充到预充压力，所述预充压力使得在打开所述第一阀门后，在不超过十分钟的过渡时间内发生从所述田间就绪预充模式向道路就绪模式的过渡，在所述道路就绪模式中，所述上部腔室被充气到20psi至40psi范围内的道路就绪压力。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述过渡时间不超过五分钟。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述田间就绪压力在所述道路就绪压力的20％至50％的范围内。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述田间就绪压力在所述道路就绪压力的25％至40％的范围内。
5.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述车轮、所述轮胎和所述分隔壁被配置成使得所述上部腔室具有上部腔室体积且所述下部腔室具有下部腔室体积，并且所述下部腔室体积在所述上部腔室体积与所述下部腔室体积总和的20％至40％的范围内。
6.根据权利要求5所述的系统，其中所述预充压力不大于100psi。
7.根据权利要求1所述的系统，还包括：
包围所述下部腔室的环形气囊，其中所述分隔壁是所述环形气囊的一部分，并且所述环形气囊被配置成同心地接合所述车轮。
8.根据权利要求1所述的系统，还包括所述轮胎，并且其中所述分隔壁被配置成密封地接合所述轮胎的相对侧壁。
9.根据权利要求8所述的系统，其中：
所述轮胎的侧壁包括胎圈部分；以及
所述分隔壁包括轴向延伸的唇缘，所述轴向延伸的唇缘被配置成接纳在所述胎圈部分与所述车轮之间。
10.根据权利要求9所述的系统，其中：
每个胎圈部分具有限定在其中的凹口；以及
每个轴向延伸的唇缘包括突出部，所述突出部被配置成配合在其相关联胎圈部分的所述凹口内。
11.根据权利要求9所述的系统，其中：
每个轴向延伸的唇缘包括突出部，所述突出部远离所述胎圈部分延伸以接纳在所述车轮的互补凹口中。
12.根据权利要求1所述的系统，还包括具有侧壁的所述轮胎，并且其中所述分隔壁一体地附接到所述轮胎的所述侧壁。
13.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述控制器被配置成限定再充模式，在所述再充模式中所述第一阀门被关闭，并且所述第二阀门被打开以使所述下部腔室与所述加压气体源连通，并且在所述再充模式中，所述下部腔室在不超过一小时内从所述田间就绪压力再充到所述预充压力。
14.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述控制器被配置成限定放气模式，在所述放气模式中所述上部腔室与低压区连通并且在不超过五分钟内从所述道路就绪压力放气到所述田间就绪压力。
15.一种对安装在车轮上的轮胎进行充气的方法，所述方法包括：
(a)将所述轮胎充气到4psi至16psi范围内的田间就绪压力；
(b)在所述轮胎与所述车轮之间的腔体内提供高压气体贮存器，并且将所述高压气体贮存器加压到预充压力；以及
(c)打开阀门，使所述高压气体贮存器与所述腔体连通，并且使用来自所述高压气体贮存器的高压气体，在不超过十分钟的过渡时间内将所述轮胎从所述田间就绪压力充气到20psi至40psi范围内的道路就绪压力。
16.根据权利要求15所述的方法，其中：
在步骤(c)中，所述过渡时间不超过五分钟。
17.根据权利要求15所述的方法，其中：
所述田间就绪压力在所述道路就绪压力的20％至50％的范围内。
18.根据权利要求15所述的方法，其中：
所述田间就绪压力在所述道路就绪压力的25％至40％的范围内。
19.根据权利要求15所述的方法，其中：
所述高压气体贮存器的体积在所述腔体的体积的20％至40％的范围内。
20.根据权利要求15所述的方法，其中：
在步骤(b)中，所述预充压力不大于100psi。
21.根据权利要求15所述的方法，所述方法还包括：
在步骤(c)之后，在不超过一小时内将所述高压气体贮存器再充到所述预充压力。
22.根据权利要求15所述的方法，所述方法还包括：
在步骤(c)之后，使所述腔体与低压区连通，并且在不超过五分钟内将所述轮胎放气回到所述田间就绪压力。
23.根据权利要求15所述的方法，其中：
响应于来自控制器的电气命令信号而执行步骤(c)。
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