CN108349340A - 轮胎状况或车辆监控系统和方法 - Google Patents
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Abstract
所有轮胎系统,包括包含自充气设备的轮胎系统,因为安全原因,需要能够定期地和可靠地监控和报告车辆和轮胎状况。对于自充气轮胎而言,该自充气轮胎可以通过监控自充气系统的运行并评估该自充气系统是否与处于良好状况的轮胎一致来实现。
Description
技术领域
本发明涉及轮胎状况和车辆监控系统和方法。
背景技术
自充气轮胎可以包括位于轮胎壁上或其旁边的柔性供气腔室。通过滚动轮胎的反复变形可以使腔室移位,产生泵送动作。在一个实施例中,可以在变形点处将软管形状腔室挤压成减小的横截面。相对而言,变形点在轮胎滚动时沿着轮胎的周长前进,将包含在腔室内的介质推向前方,使得腔室作为蠕动泵工作。
发明内容
所有轮胎系统,包括包含自充气设备的轮胎系统,因为安全原因,都需要能够定期地和可靠地监控和报告车辆和轮胎的状况。对于自充气轮胎而言,该自充气轮胎可以通过监控自充气系统的运行并评估该自充气系统是否与处于良好状况的轮胎一致来实现。
在一个方面中,乘车状况监控系统可以包括泵单元,该泵单元由车辆的轮胎变形或车辆的轮胎的转动驱动;和数据收集器,该数据收集器被配置为接收来自泵单元、车辆的车轮、车辆、道路、驾驶员、操作员、车辆外部单元、泵单元、轮胎、状态通信单元和车辆中的一个或多个数据;和处理单元,该处理单元被配置为从接收的数据中确定轮胎、车轮、车辆、道路、泵单元、驾驶员或操作员中的任意一个的状况状态;以及状态通信单元,该状态通信单元被配置为向车辆、驾驶员、操作员、车辆外部单元、数据收集器、泵单元、车轮或轮胎提供状况状态。
在某些实施例中,接收的数据可以包括来自以下参数中的一个或多个的信息:轮胎变形;轮胎痕迹的大小或长度或面积;轮胎压力;轮胎充气不足;轮胎过量充气;蓄能器压力;海拔;周围环境压力;地理坐标;泵单元充气循环的频率;泵单元再循环循环的频率;打开或封闭泵单元的调压器的频率;充气时间的长度;行驶距离;轮胎周围环境温度;车辆周围环境温度;轮胎内部的空气湿度;周围环境空气的温度;由泵单元的能量收集器产生的输出(功率,电压等);启动泵单元的能量收集器的频率;轮胎放气速度;轮胎充气速度;车轮转动方向;车轮转动速度;车辆速度;车轮处于静止状态的时间;以及轮胎压力随时间变化的特性。
在其它方面中,一种用于确定车辆的自充气轮胎的状况的方法,该方法通过监控车辆的自充气轮胎功能的特性,该方法包括:从自充气设备接收数据;处理数据以确定轮胎的状况;并将轮胎的状况传递给车辆。
在某些情况下,该方法可以包括基于泵单元循环或泵流量或其组合来确定轮胎完全充气的实际行驶距离,并比较轮胎完全充气的目标行驶距离,并当完全充气的实际行驶距离小于完全充气的目标行驶距离时标示良好的轮胎状况。
在某些情况下,该方法可以包括基于来自轮胎压力传感器的输入或泵流量或其组合来确定轮胎完全充气的实际行驶距离,并比较轮胎完全充气的目标行驶距离,并当完全充气的实际行驶距离小于完全充气的目标行驶距离时标示良好的轮胎状况。
在某些情况下,完全充气的目标行驶距离可以基于处于良好状况的轮胎的目标放气速率、轮胎静止的时间,或泵流量或,其组合中的一个或多个。
在某些情况下,该方法可以包括直接测量由自充气系统传递的空气体积以实现完全充气,并比较完全充气的目标空气体积,并当实现完全充气的实际空气体积小于目标体积时标示良好的轮胎状况。
在另一方面中,车辆系统状况监控系统可以包括泵单元,该泵单元由车辆的轮胎变形或车辆的轮胎的转动驱动;和/或更多来自以下:数据收集器,该数据收集器被配置从数据来源接收数据;状态通信单元,该状态通信单元被配置为向数据目标提供状况数据或状况状态;或处理单元,该处理单元被配置成从状况数据确定状况状态,该状况数据从状态通信单元被接收。
在某些情况下,数据来源或数据目标可以包括状态通信单元、泵单元、车轮、阀、轮胎、车辆、计算机、芯片或传感器中的一个或多个。
在某些情况下,数据来源或数据目标可以包括人、驾驶员或运行员中的一个或多个。
在某些情况下,泵单元可以是蠕动泵或隔膜泵。例如,泵单元可以包含旁通阀,并且该泵被配置为将气体从来源再循环至目标。
在某些情况下,系统可以包括能量收集器,该能量收集器通过轮胎变形、轮胎转动或泵送空气的移动产生电能来驱动。
在某些情况下,该系统可以包括电池。例如,电池可以由能量收集器充电,该能量收集器通过轮胎变形、轮胎转动或泵送空气的移动产生电能来驱动。
在某些情况下,数据来源或数据目标可以位于车辆上/车辆中。
在某些情况下,数据来源或数据目标可以位于车轮上/车轮中和/或轮胎上/轮胎中。
在某些情况下,数据来源或数据目标可能位于车辆外部。
其他方面、实施例和特征将从以下的描述、附图和权利要求中显而易见。
附图说明
图1示出了监控系统的第一替代方案的示意图。
图2示出了监控系统的第二替代方案的示意图。
图3示出了设备的示意图。
图1.1-7B描绘了某些泵配置。
图1-15描绘了其他的泵配置。
具体实施方式
传统的轮胎压力监控系统(TPMS)使用各种手段在轮胎压力低时警告驾驶员。使用传统轮胎时,驾驶员在接收到低压力警告后必须手动充气。这些传统的系统不能分辨由于日常维护需求导致的低压力和由于缺陷导致的低压力,例如由嵌入的钉子引起的刺孔周围的缓慢泄漏。
可以被并入到本发明的系统和方法中的相关轮胎压力控制系统包括:在例如美国专利公布号US20140345768、美国专利公布号US20120285596、美国专利公布号US20100326578、美国专利公开号US20120211137和美国专利7,117,731中所描述的内容,其中每一个通过引用被完整地并入。
在某些实施例中,使用滚动轮胎的动力,自充气轮胎系统能够使轮胎自主地保持自身在正确的空气压力下。对于处于良好状况的轮胎,这消除了对传统TPMS的需求,因为轮胎自己监控并对自身充气。对于漏气的缺陷轮胎,根据情况,自充气可以通过更努力地工作来保持空气压力。尽管如此,这种能力可能隐藏问题并过度地延迟其修正。
如本发明所述,用于自充气轮胎的轮胎状况监控系统可以从监控自充气系统的活动和其他车辆状况获得基本的信息。例如,如果自充气系统在良好的轮胎状况下工作得比预期要多,则监控系统警告驾驶员。与传统的TPMS不同,这种系统只能在有轮胎缺陷时提供警告,而不在轮胎需要日常维护充气时提供警告。这种警告可以为驾驶员提供有价值的信息,并解决自动充气轮胎的一个潜在问题,即其自充气能力可能隐藏需要注意的问题。简单的系统只能在检测到问题时才会提供警告。更精细的系统可以提供更详细的充气活动信息,该信息可以提供益处或安全益处给其他的用户。
在某些情况下,系统可以与传统的TPMS结合来监控自充气系统实际保持的空气压力。尽管如此,在其他情况下,系统可以被配置为消除对传统TPMS的需求。
用于读出压力的传感器正在成为现代汽车的标准装置。因为泵腔室的流量以及泵每次转动的流量以及转动速度是已知的,所以可以在泄漏开始后限定,例如轮胎刺孔是否过大以及然后腔室K是否可以仅在有限的时间内补偿它。在这种情况下,系统可以建议驾驶员在安全的地方停车,或通知驾驶员实际的驾驶范围。该设备可以知道驾驶距离或车辆速度。该设备可以基于监控数据运算泄漏的体积或泄漏的速度。该设备可以直接或通过车辆的通信接口与驾驶员通信。如果将传感器放置在轮胎内并离开备用内胎并且压力下降缓慢,那么系统可以知道轮胎的再充气速率并且可以找出内胎需要多少时间来接管轮胎的密封功能。此外,如果系统确定腔室不能充分地补偿泄漏,它可以将其提前通知驾驶员。如果轮胎与具有接缝的基部或具有接缝的备用内胎一起被刺穿,传感器可以检测轮胎压力的下降,然后检测在接缝撕裂的时刻冲击的增加。然后压力可以开始下降或增加,并在它可以达到预设压力时停止。当发生压力下降时,系统可以从其速率确定内胎是否可以及时被再充气。传感器和/或系统可以与基准空间(reference space)相互连接,或者其可以检索关于腔室止回阀的打开的信息,该腔室止回阀的打开表明再充气;或者其可以从不同腔室节段检索信息,其可以从该不同腔室节段获得附加的信息,例如系统开始再充气,储气室空间压力和轮胎压力等之间有什么差异;因此即使没有关于车轮转数(wheel revolutions)的信息它也可以正常工作,或者它可以自己确定这些信息。该设备可以读取关于阀状态或车辆的车轮转数的信息。
美国申请12/918,690描述了轮胎自充气系统,该轮胎自充气系统当不需要充气时在轮胎内再循环空气,该美国申请通过引用被完整地并入。在一个实施例中,该系统主要包括蠕动泵,该蠕动泵连接至具有3个孔V1、V2和V3的腔室。V1与外部大气连通;V3与轮胎腔连通;V2连接至泵的进气口,该泵的出口进入轮胎腔。
当不需要充气时,V1封闭,V3打开;因此,泵将空气从腔室循环进轮胎腔中,通过V3从轮胎腔再次进入腔室以在下一个泵循环中再循环。当轮胎压力低时,封闭元件封闭V3;这会阻止再循环,从而泵吸入新的空气通过V1进入腔室,然后通过V2和泵进入轮胎腔,给轮胎充气。
对于任意实施例而言,泵流量是已知的。因此,可以通过监控泵充气循环次数来确定泵送进轮胎的新空气的量。对于示例中的布置,轮胎转动一次产生一个循环。由于轮胎周长是已知的,因此可以通过测量在封闭元件封闭的行驶距离来计算泵循环的次数。
或者,可以通过测量封闭元件封闭的时间以及该时间段内的平均速度来计算泵循环的次数。
处于良好状况的轮胎以各种速度缓慢泄漏空气,这里以每月约2%的示例性速率。对于由滚动轮胎驱动的自充气系统,当轮胎静止时,该泄漏可以降低轮胎压力。因此,为了更准确地测量轮胎状况,系统进一步将监控轮胎静止的时间段;计算与良好状况一致的由此产生的放气量;并将其与轮胎开始滚动和自充气之后通过系统传递的实际充气量进行比较。
轮胎内(in-tire)传感器可以确定封闭元件何时封闭,以便系统充气,或者何时打开以便系统再循环,或两者兼有。在示例的系统中,封闭V3的柔性膜片也可以封闭电触点以完成此目的的回路。在这种配置中,不需要其他轮胎内压力监控传感器。
或者,轮胎内压力传感器可以通过检测压力为低来推断系统正在充气,从而需要自充气,当压力增加时,表明自充气正在运行,或者两者兼有。在基本实施例中,这可以是表明低压力或充足压力的简单二进制传感器。或者,这可以是测量实际压力、压力变化、压力变化速率或其中某些组合的更复杂的传感器,或者从其他信息确定压力,如间接监控系统,该间接监控系统不直接读取压力,而是通过车轮的转动差异来确定压力,即当左侧车轮旋转得比右侧车轮快时。差速旋转(differential spinning)可能意味着更快速的旋转轮胎具有更小的直径,这表明左侧车轮比右侧车轮具有较低的压力。轮胎过热也可能表明轮胎处于压力下或其他轮胎缺陷需要解决。
轮胎内信息可以发送至车载计算机,该车载计算机将轮胎内信息与关于轮胎的特定参数和一天或多天静止、行驶距离、行驶时间和平均速度的信息或其他参数结合,取决于所选择的配置,来运算与良好轮胎状况一致的实际的自充气体积和预期的自充气体积。在基本的实施例中,如果实际的充气超过预期的充气,系统向操作员传递警告。或者,附加的充气数据可被报告。
如果每个泵体积的空气体积在合理预期的轮胎压力范围内非常多变,系统可能需要充气阶段进程中的实际轮胎压力,以便更准确地计算自充气体积。在这种情况下,将需要测量实际轮胎压力的轮胎内传感器。这一需求是否存在取决于自充气系统的特性。
使用来自车辆、轮胎、环境或其组合的信息,自充气轮胎系统可以借助来自系统的任意信息或确定的信息来使用或管理。可以独立地使用自充气轮胎设备或与其他车辆数据来源结合收集信息,该车辆数据来源包括但不限于汽车车载计算机、车载GPS、温度计、无线传输信号或无线电信号。其中的每一个都可用于产生有助于管理轮胎压力监控系统的信息。
接收的数据可包括来自一个或多个以下参数的信息:轮胎变形;轮胎痕迹大小或长度或面积;轮胎压力;轮胎充气不足;轮胎过量充气;蓄能器压力;海拔;周围环境压力;地理坐标;泵单元充气循环的频率;泵单元再循环循环的频率;打开或封闭泵单元的调压器的频率;充气时间的长度;行驶距离,包括在各种情形中带有自充气系统行驶的行驶距离;轮胎周围环境温度;车辆周围环境温度;轮胎内部的空气湿度;周围环境空气的温度;由泵单元的能量收集器产生的输出(功率、电压等);启动泵单元的能量收集器的频率;轮胎放气速度;轮胎充气速度;车轮转动方向;车轮转动速度;车辆速度;车轮处于静止状态的时间;和轮胎压力随时间变化的特性以及人工输入。例如,轮胎压力变化的特性可包括轮胎压力变化的行为,例如,当在夜晚期间温度低时,轮胎压力低,然后在白天期间温度升高时,轮胎压力增加,则压力特性对应于温度特性。
轮胎的关键功能是尽可能确保理想的轮胎痕迹。合适的痕迹可减少消耗、滚动阻力和制动距离。充气、负载和速度都会影响轮胎痕迹。驾驶状况也有影响。痕迹的监控可提供关于如何调节轮胎充气或如何调准(tune)车辆系统的信息。例如,在恶劣的乘用中,车辆的车载计算机可以调节悬架以从轮胎承受一些负载。因为轮胎痕迹反映了轮胎的各种状况,以下信息有助于痕迹状态的完全画面:轮胎变形和轮胎痕迹大小、痕迹长度或痕迹面积;轮胎压力;轮胎充气不足;轮胎过量充气;蓄能器压力;海拔;周围环境压力;地理坐标;泵单元充气循环的频率;泵单元再循环循环的频率;打开或封闭泵单元的调压器的频率;充气时间的长度;行驶距离;轮胎周围环境温度;车辆周围环境温度;轮胎内部的空气湿度;周围环境空气的温度;由泵单元的能量收集器产生的输出(功率,电压等);启动泵单元的能量收集器的频率;轮胎放气速度;轮胎充气速度;车轮转动方向;车轮转动速度;车辆速度;车轮处于静止状态的时间;以及轮胎压力随时间变化的特性。
例如,如果有存储来自轮胎的过量空气的蓄能器,蓄能器内部压力的知识可以传达关于系统是否正常工作的信息,该信息可以通过计算机处理。而且,如果泄漏从储气室被补偿,它可以确定车辆可以被驱动多长时间。
海拔和压力相互影响:在较高的海拔存在较低的压力,这影响轮胎压力本身,也影响充气速度,因为较低的输入压力可能意味着充气缓慢。我们可能从海拔计或GPS和地图读取关于海拔的信息,因此当汽车计算机知道其位置时,它也知道海拔。类似地,周围环境和轮胎内部温度补充关于轮胎或车辆状态的信息。
带导航的GPS也可以帮助轮胎压力管理。如果把路线输入GPS,则可以预期未来的状况并相应地调节压力。调节可以将压力变化所需的时间考虑在内。计算机可以发送指令给车轮位置开关(wheel-located switch),触发充气。或者,设备可以判断蓄能器是否包含足够的空气,如果不是,则从周围环境空气对轮胎或蓄能器打气以创建足够的缓冲。计算机可以是车载、轮胎内芯片或组合。
关于阀打开的信息可以提供关于系统状态和泵运行的重要信息。而且,充气速率可以表明是否有泄漏,如果有的话,系统是否可以补偿泄漏,并警告驾驶员泄漏以及完全放气之前的时间或距离。充气时间的长度或充气时的行驶距离,加上关于在此期间压力的减少或压力的增加的信息是对此判断的补充。
当空气从轮胎外部充气时,它可能携带湿度。湿度会干涉温度如何影响轮胎内部的压力,并且关于其湿度状态的信息对于补充关于轮胎或车辆状态的完全画面很重要。
有用的空气流动信息包括充气速率,该速率可以通过泵系统的流量计直接测量。采用由空气流动驱动的叶轮或类似结构的流量计也可用于驱动发电机。如此产生的电力可以为轮胎状况监控系统或其他需要电力的轮胎内或车轮上的应用提供动力,或者给为这种系统供电的电池充电。
此外,来自驾驶员的输入可以促成车辆或轮胎状况的完整画面。如果驾驶员喜欢更快的乘用,则可以在驾驶员的位置选择该配置,或者车载计算机可以自主地识别驾驶员的风格并调节车辆系统以使乘用顺畅、经济、安全等。信息或者这些信息的运算结果也可以提供回去给车轮用于合适的轮胎状况维护,并且可以提供给其他车辆系统用于调节他们以改善车辆性能。而且,如果驾驶员的风格被识别是危险的,车辆系统(包括轮胎压力)可以调节他们自身以减少危险。车队操作员可以将整个车队的期望的经济参数预设进车载计算机中。这些示例仅示出了部分可能的选项,其中上述所列类型的任意信息有助于状况监控,并且该信息可以源自轮胎、车轮、车辆、甚至车辆的外部、数据库、驾驶员或操作员。
因此监控系统不仅可以收集和存储信息,还可以将信息或这种信息的运算结果供给给任意其他车辆系统,该系统包括车轮或泵机构本身、车载计算机、驾驶员或操作员等。
监控轮胎状况的有效方法可以包括测量实际放气速率并将其与目标放气速率进行比较。确定实际放气速率必需的信息包括对轮胎再充气所需的空气体积。这种再充气体积可以直接用流量计测量,也可以从系统运行推断出来。对于所描述的类型的自充气系统,从系统运行推断充气体积最简单是通过测量系统处于充气模式下的行驶距离来完成。从该信息可以推断出主动泵循环的次数,并且,结合已知的泵体积计算充气体积。
系统是否处于充气模式可以通过观察系统配置来确定,也可以从在轮胎或系统其他部件中测量的压力或压力变化来推断。
或者,主动泵循环可以直接用系统中的传感器进行计数,也可以从完全充气所需的时间与在此期间的平均速度相结合推断出来,从中可以推断出主动泵循环。
最简单的测量可以基于距离。时间是距离和平均速度的函数,因此测量时间涉及另一个变量,该变量是不必要的。泵循环是距离的函数(一次轮胎转动是一次泵循环),因此不需要直接计数泵循环。尽管如此,为了推断泵循环,需要轮胎内传感器来监控泵何时工作,而不是再循环。可靠的传感器将忽略泵送中的短暂中断。或者,监控泵何时不工作(不工作是工作的补充;当轮胎滚动时,系统始终处于这两种情形之一)。以下计算假定每个泵循环(转动)传递的空气体积的与轮胎压力无关。相应地,替代方案2采用简单的二进制TPMS,具有两种状态:合适地充气和充气不足。如果泵体积随着轮胎压力而显著变化,准确计算需要轮胎内传感器来测量两种替代方案的实际轮胎压力。在车载计算机上可能需要附加的计算。
进一步详细地说,自充气系统的泵仅在轮胎滚动时工作,但不总是在轮胎滚动时工作。在示例的系统中,当轮胎滚动时,泵可以工作以对轮胎充气(不处于再循环模式)或不工作(处于再循环模式)。然后在泵工作时可以测量距离(“替代方案1”)。参见图1。为了可靠的测量,在监控工作或再循环模式时,轮胎内传感器应忽略简短的中断。或者,系统可以通过测量距离以达到正确的压力来监控轮胎状况,该压力是通过监控具有两种情形的直接二进制TPMS:合适地充气和充气不足。(“替代方案2”)。参见图2。
替代方案1和替代方案2都涉及计算,该计算假定每个泵循环(在示例中系统的一次轮胎转动)传递的空气体积与轮胎压力无关。如果泵体积随着轮胎压力而显著变化,则精确计算需要轮胎内传感器来测量实际轮胎压力。这些测量将涉及车载计算机或车轮内的芯片进行的附加计算。更具挑战性的组件是系统将需要复杂的传感器。
系统从对轮胎再充气到正确的压力所需的空气体积来推断放气体积。评估轮胎状况需要评估放气速率。这可以在系统不能运行的期间通过将再充气体积除以轮胎静止的时间来充分地计算。
现在,前面内容可以用变量和计算来描述。示例单位(立方厘米、米、天)用于说明目的:替代方案1涉及测量泵工作时的距离。当完全充气的实际距离(“ADFI”)小于完全充气的目标距离(“TDFI”)时,轮胎处于良好状况(ADFI <TDFI)。确定此比较所需的计算涉及由轮胎确定的输入和变量输入。由轮胎确定的输入包括:轮胎体积(立方厘米)(“A”),泵体积(立方厘米)(“B”),轮胎周长(米)(“C”)和目标放气速率(%/天)(“D”)。变量输入包括:由车载计算机测量的静止天数(“X”),也由车载计算机测量的当车辆开始移动时的初始里程计读数(“O1”),以及通过轮胎内泵运行监控器测量的、泵停止工作时的里程计读数(“O2”)(ppt幻灯片把这个写成OT然后写成O2)。
ADFI是泵停止工作时在里程计读取的里程数减去汽车开始移动时里程计读数(O2- O1)。
确定TDFI需要首先确定1)目标放气体积(立方厘米)(“TDV”)和2)目标充气泵循环(“TIPC”)。TDV等于轮胎体积乘以目标放气速率乘以静止天数(A * D * X)。然后使用TDV除以泵体积(TDV / B)确定TIPC。最后,TDFI等于目标充气泵循环乘以轮胎周长并除以一千(TIPC *(C / 1000))。如果ADFI小于TDFI,轮胎处于良好的形状。
替代方案2涉及通过监控直接TPMS来测量达到正确的压力的距离。替代方案2与替代方案1在第二里程计测量(O2)上不同。虽然替代方案1在泵停止工作时利用里程表测量并通过轮胎内泵运行监控器进行测量,替代方案2在TPMS显示完全充气并通过轮胎内直接TPMS测量时测量最终里程计值。
当完全充气的行驶实际距离(“ADFI”)小于完全充气的目标距离(“TDFI”)时,轮胎处于良好状况(ADFI <TDFI)。确定此比较所需的计算涉及由轮胎确定的输入和变量输入。由轮胎确定的输入包括:轮胎体积(立方厘米)(“A”),泵体积(立方厘米)(“B”),轮胎周长(米)(“C”)和目标放气速率(%/天)(“D”)。变量输入包括:由车载计算机测量的静止天数(“X”),也由车载计算机测量的当车辆开始移动时的初始里程计读数(“01”),以及当通过轮胎内直接TPMS测量的、TPMS显示完全充气时(“O2”)的里程计读数。
ADFI是泵停止工作时在里程计读取的里程数减去汽车开始移动时里程计读数(O2- O1)。
确定TDFI需要首先确定1)目标放气体积(立方厘米)(“TDV”)和2)目标充气泵循环(“TIPC”)。TDV等于轮胎体积乘以目标放气速率乘以静止天数(A * D * X)。然后使用TDV除以泵体积(TDV / B)确定TIPC。最后,TDFI等于目标充气泵循环乘以轮胎周长并除以一千(TIPC *(C / 1000))。如果ADFI小于TDFI,轮胎处于良好的形状。
源头可以是空气来源。目标是从泵得到空气的地方。例如,在充气期间,源头可以是外部环境,并且目标可以是轮胎或储气室。当不需要充气并且系统再循环时,源头和目标可以相同,因此泵从一个位置获取空气并将其返回到同一位置。
如上所述,前述的计算可以用其他变量代替,包括直接测量的主动泵循环,或完全充气的时间和在此期间的平均速度。如果需要进行精确测量,由于预期的运行范围内取决于轮胎压力的每个泵循环的空气体积变化较大,因此可以测量实际空气压力并相应地调整计算。或者,可以用流量计直接测量完全充气的空气体积。
数据可以使用标准协议进行传输和处理,其可以被定制或修改以系统的特定条件有效。参照本文所描述的系统,图3中的系统包括集中式计算机110,泵单元106,数据收集器102,处理单元104和状态通信单元105。单元可以以广泛的各种方式相互连接。系统可以任选地包括显示器或其他警告能力。状态通信单元是状态或状况信息的传输器或其他提供者。系统可以包括通用计算机并且可以具有用于存储数据和诸如运行系统(例如,DOS、Windows 2000 TM、Windows XP TM、Windows NT TM、OS / 2、UNIX、iOS、Android或Linux)和一个或多个应用程序的程序的内部或外部存储器。应用程序的示例包括实现在此描述的用于歌词和多媒体用户化的技术的计算机程序;能够生成文档或其他电子内容的编著应用(例如文字处理程序、数据库程序、电子表格程序或图形程序);能够与其他计算机用户通信、访问各种计算机资源以及查看、创建或另外操纵电子内容的客户端应用(例如,互联网服务提供商(ISP)客户端、电子邮件客户端或即时消息(IM)客户端);和能够呈现标准互联网内容和根据诸如超文本传输协议(HTTP)等标准协议格式化的其他内容的浏览器应用程序(例如,微软的Internet Explorer)。一个或多个应用程序可以安装在通用计算机的内部或外部存储器上。或者,在另一实施例中,应用程序可以外部地存储在一个或多个设备中或通过一个或多个设备外部地执行,该一个或多个设备位于通用计算机外部。在实施例中,处理单元和通信单元可以是应用程序。
另外,数据收集器、处理单元和通信单元可以是或可以包括计算机、服务器、笔记本计算机或其他移动运算设备;具有网络功能的(network-enabled)移动电话(具有或不具有媒体捕捉/回放能力);无线客户端或其他客户端、机器或设备来执行各种任务,该任务包括网页浏览、搜索和其他任务、应用和功能。系统可以附加地包括任意便携式媒体设备,诸如数码照相机设备、数码摄像机(具有或不具有静态图像捕捉功能)、媒体播放器(诸如个人音乐播放器和个人视频播放器)以及任意其他便携式媒体设备。
通用计算机可以包括用于执行指令以响应命令的中央处理单元(CPU),以及用于发送和接收数据的通信设备。通信设备的一个示例是调制解调器。其他示例包括收发器、通信卡、圆盘式卫星天线(satellite dish)、天线、网络适配器,或能够通过有线或无线数据通路(data pathway)在通信链路上传输和接收数据的一些其他机构。
通用计算机还可以包括输入/输出接口,其使得能够有线或无线连接至各种外围设备。外围设备的示例包括但不限于鼠标、手机、个人数字助理(PDA)、键盘、具有或不具有触摸屏输入的显示监控器,以及视听输入设备。在另一实施方案中,外围设备本身可以包括通用计算机的功能。例如,手机或PDA可以包括运算和网络能力,并通过访问网络和与其他计算机系统通信充当通用计算机。诸如网络108之类的网络的示例包括因特网、万维网、WAN、LAN、模拟或数字有线和无线电话网络(例如公共交换电话网络(PSTN)、综合业务数字网络(ISDN))、和数字用户线路(xDSL))、无线电、电视、电缆或卫星系统以及其他携带数据的传递机构。通信链路可以包括能够通过一个或多个网络进行通信的通信通路。
在一个实施方案中,通用计算机的基于处理器的系统可以包括主存储器、优选随机存取存储器(RAM)、并且还可以包括辅助存储器。辅助存储器可以包括例如硬盘驱动器或可移动存储驱动器,表现为软盘驱动器、磁带驱动器、光盘驱动器(蓝光、DVD、CD驱动器)、磁带、纸带、穿孔卡、独立RAM磁盘、埃美加极碟(Iomega Zip drive)等。可移动存储驱动器可以从可移动存储介质读取或写入可移动存储介质。可移动存储介质可以包括软盘、磁带、光盘(蓝光盘、DVD、CD)、存储器卡(压缩闪存卡、安全数码卡、存储棒)、纸带数据存储器(穿孔卡、穿孔带)等,它们可以从用于执行读取和写入操作的存储驱动器中移除。应当理解的是,可移动存储介质可以包括计算机软件或数据。
在替代实施例中,辅助存储器可以包括用于允许将计算机程序或其他指令加载到计算机系统中的其他类似装置。这种装置可以包括例如可移动存储单元和接口。这些的示例可以包括程序盒和盒式接口(诸如在视频游戏设备中找到的);可移动存储芯片(诸如EPROM或PROM)和相关联的插座;以及其他可移动存储单元和接口;其允许软件和数据从可移动存储单元转移到计算机系统。
通信接口的示例可以包括调制解调器、网络接口(例如以太网卡)、蓝牙连接、无线通信连接、通信端口、存储卡插槽和PCMCIA插槽和卡。通过通信接口转移的软件和数据可以以信号的形式,该形式可以是能够被通信接口接收的电子、电磁、光学或其他信号。这些信号可以经由能够携带信号的信道提供给通信接口,并且可以使用无线介质、有线或电缆、光纤或其他通信介质来实现。信道的一些示例可以包括电话线路、移动电话链路、RF链路、网络接口以及其他合适的通信信道。
在本文件中,术语“计算机程序介质”和“计算机可读取介质”通常用于指介质,该介质诸如是可移动存储设备、能够安装在磁盘驱动器中的磁盘,以及信道上的信号等。这些计算机程序产品可以向计算机系统提供软件或程序指令。
计算机可读取介质包括易失性和非易失性介质、可移动和不可移动介质以及数据库可读取的预期介质、交换机和各种其他网络设备。网络交换机、路由器和相关组件本质上是传统的,同样是通信手段。作为示例而非限制,计算机可读取介质包括计算机存储介质和通信介质。
计算机存储介质或机器可读取介质包括以任意方法或技术实施以用于存储信息的媒介。存储信息的示例包括计算机可用指令、数据结构、程序模块和其他数据表示法(representations)。计算机存储媒介包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其它存储器技术、CD-ROM、DVD、全息介质或其他光盘存储器、磁带盒、磁带、磁盘存储器和其它磁存储设备。这些存储器组件可以即刻、临时或长期地存储数据。
通信介质一般在调制的数据信号中存储计算机可用指令-包括数据结构和程序模块。术语“调制的数据信号”是指传播信号,该传播信号具有一个或多个其特性被设置或变化以对信号中的信息编码。示例性的调制的数据信号包括载波或其他输送机构。通信介质包括任意信息传递介质。作为示例而非限制,通信介质包括有线介质(诸如有线网络或直接有线连接)以及无线介质(诸如声学(acoustic)、红外线、无线电、微波、扩频和其他无线介质技术)。以上的组合包括在计算机可读取介质的范围内。
可能与应用程序有关联的计算机程序可能被存储在主存储器或辅助存储器中。这样的计算机程序也可以通过通信接口来接收。这样的计算机程序在执行时可以使计算机系统能够执行本文所讨论的特征。具体而言,计算机程序在被执行时可以使处理器能够执行所描述的技术。相应地,这样的计算机程序可以代表计算机系统的控制器。
在其中使用软件来实现元件的实施例中,软件可以被存储在计算机程序产品中;或经由计算机程序产品被传输并且使用例如可移动存储驱动器、硬盘驱动器或通信接口被加载到计算机系统中。
控制逻辑(软件)当由处理器执行时可以使处理器执行本文所描述的技术的功能。
在另一实施例中,可以使用例如硬件组件(诸如PAL(可编程阵列逻辑)设备、专用集成回路(ASIC)或其他合适的硬件组件)来主要在硬件中实施元件。实施硬件状态机以执行本文所描述的功能对于相关领域的技术人员将是显而易见的。然而在另一实施例中,可以使用硬件和软件的组合来植入元件。
在另一实施例中,通过经由网页提供对本文所描述的方法的访问,基于计算机的方法可万维网上被访问或被实施。相应地,网页可以由统一资源定位符(URL)来标识。URL可以表示服务器和服务器上的特定文件或页面。在本实施例中,可以设想客户端计算机系统可以通过URL与系统的其他组件交互,这又可以使得浏览器向该URL中标识的服务器发送对该URL或页面的请求。一般地,服务器可以通过检索请求的页面并且将该页面的数据传输回请求客户端计算机系统(其可以是客户端设备106)来响应请求(客户端/服务器交互可以一般依据超文本传输协议或HTTP执行)。选择的页面然后可以在客户端的显示屏幕上显示给用户。客户端然后可以使包含计算机程序的服务器启动应用,例如根据所描述的技术来执行分析。在另一实施方案中,服务器可以下载要在客户端上运行的应用,以根据所描述的技术来执行分析。
在实施例中,泵可以是蠕动泵或基于隔膜的泵(diaphragm based pump)。
这种用于在轮胎中或靠近轮胎输送空气的设备可以包括腔室,该腔室以中空可压缩通道形式沿着轮胎圆周的至少一部分放置。例如,将环附接至腔室的内侧,腔室外侧与轮胎转动轴线的距离等于腔室底侧与轮胎转动轴线的距离的1倍到1.1倍。另一类型是用于在轮胎中或靠近轮胎输送空气的设备,该设备具有在其输入的至少一个配有阀的通道。该通道可以通过其端部的至少一个与轮胎内胎和/或备用空气轮胎内胎(backup air tiretube)和/或外胎(case)和/或基部相互连接。
另一类型是在轮胎中或靠近轮胎输送空气的设备,该设备配有控制元件与传感器相互连接,该传感器位于由密封袋形成的完全分离的空间中,该密封袋从外部至少部分地受到轮胎和/或外胎和/或基部中的空气的压力。用于腔室的空间可以通过在轮胎和轮辋之间插入支架来制成。
另一类型是用于在轮胎中或靠近轮胎压缩空气的设备,该设备具有腔室和/或插入在两个联接的车轮(coupled wheels)之间的任意泵。
腔室和/或轮胎中的任意泵可以放置在基部上。有效地,基部包括中空圆盘。有效地,基部的相对壁连接在一起,这限定了其横截面。基部可以是刚性的和/或可折叠的系统和/或弹簧和/或弹簧材料。基部完全或几乎完全防止被其分离的轮胎压力空间的两部分之间的空气交换。有效地,基部配有至少一个阀和/或排气口,其将轮胎压力空间的分离部分的基部相互连接。
本发明的另一主题是一种用于在轮胎中或靠近轮胎输送空气的设备,该设备具有放置在轮胎壁中或靠近轮胎壁的、具有形状存储器的腔室,和放置在腔室内或腔室的端部的发电机。
有效地,环被放置在内胎和/或空气袋中,该内胎和/或空气袋放置在轮胎内。有效地,腔室端部与内胎和/或袋和/或基部和/或外胎相互连接。腔室端部可以配有控制元件。
有效地,阀是三通阀,其端部与外部环境和轮胎的内部空间相互连接,其中,一个端部设有阀,下一个端部连接至具有形状存储器的腔室,并且最后一个端部与封闭元件相互连接。有效地,通道至少部分由设有4个开口的纵向分段腔室形成,其中纵向分平面(divisional plane)可沿腔室的分段部分的至少一个的变形方向移动,并且至少一个开口设置有阀,和/或腔室的至少一个分段部分被该变形长期阻塞。纵向分段室可以放置在轮胎的壁中和/或靠近轮胎的壁和/或内胎,并且设有3个进入轮胎的开口和一个进入外部环境的开口或3个进入外部环境的开口并且一个进入轮胎的开口,和/或腔室的一个纵向部分的端部与腔室的第二纵向部分的端部相互连接。通道和/或腔室可以由彼此相邻放置的两个柔性内胎中的至少一个制成,其中,一个内胎具有等于另一个内胎的内径的外径,一个内胎和/或至少部分地插入到另一个的内部。泵可以具有任意适合于自充气的配置,例如2015年6月18日提交的PCT/IB2015/54600或2014/0020805号美国专利公开中描述的设备,其每一个通过引用被完整地并入。
有效地,腔室为弯曲的中空通道的形式,腔室至少一个外壁至少部分地由位于腔室的纵向方向上的两个区域的至少一部分形成,其包含角度a= 0°至120°,当如果确实a>0,它位于这些区域的接触边上,这些区域位于离腔室横截面区域中心较远的一侧。
环的长度可以变化。有效地,环具有T形、I形或O形截面或类似形状。环或压力变送器作用在腔室壁上的面积小于轮胎压力从相反侧作用于其上的面积。包含粘合剂和/或截面锁(sectional lock)的轮胎和/或轮辋和/或内胎或基部和/或腔室可以与来自轮胎和/或轮辋和/或内胎或基部和/或腔室的组的任意元件相互连接。轮胎和/或轮辋可以适用于放置任意设备。轮胎可以与线圈和/或磁体相互连接。
例如,用于调节轮胎P中的压力的腔室1在轮胎P内,在轮胎P的胎面部分的旁边,在从顶部由轮胎P的壁以及从底部由环OK的至少一部分限定的空间中被创建,该空间的长度以环OK的未加载部分远离轮胎P的壁的方式来限定。这意味着如果轮胎P的壁位于例如50厘米的半径上并且环OK在49厘米的半径上,它们之间可以有1厘米高的空间。环OK和轮胎P的壁之间的这种空间可以在下文称为PO。腔室K可放置在该空间PO内。负载的轮胎P在负载变形的点处抵靠腔室K并且在轮胎P的变形胜过腔室K的整个横截面的条件下横向封闭它。这允许腔室K的正确功能用于轮胎P的充气;封闭位置沿着腔室K移动并将空气泵送向轮胎P的内部,从而对其再充气。腔室K可以填满整个上述1厘米的空间,或者它可以更小并且邻接环OK、轮胎P的壁,或者位于它们之间,或者它可以是轮胎P、环OK或两者的一体部分。如果腔室K没有填满上述空间PO的整个横截面,则该空间PO的剩余体积可以有效地从轮胎压力空间分离。或者,该空间在轮胎外部排气。P或它可以与腔室K的入口相互连接并且空气在开始时从它排出并且被泵入轮胎P中。如果在这个示例中的变形变得大于1cm,环OK(轮胎P的内胎D也同样)可以避免朝向轮胎P的内部的这种变形。
图1示出了穿过未变形的轮胎P的截面,环OK放置在接近轮胎P的内胎面部分并且腔室K放置在环OK和轮胎P的壁之间。图1b示出了变形的轮胎P并且横向封闭的腔室K。同时在图1a上的腔室K放置在空间PO内,并且放置在其在环OK的侧面,在图1c上的腔室K放置在轮胎壁相对侧的空间PO内。图1d示出了与图1b类似的情况,但添加了内胎D。
在另一示例中,因为环OK可以在轮胎P内部自由移动,因此禁止了合适的功能,所以需要将其固定在正确的位置。一个选项是将环OK放置到轮胎P的内胎上。充气的内胎D邻接轮胎P的壁;仅就安装环OK的安装而言,内胎D不与轮胎P的壁邻接,但是轮胎P的壁因此可以将环OK的壁保持在恰当的位置。因为在这种情况下OK环的主要任务是限定内胎D的最大直径(就环OK而言)并且设置腔室K的空间PO或者腔室K自身的空间,环OK可以由例如纺织品制成的,只是它必须具有明确限定的环OK的最大周长,其可以确保它至少在其周边的一部分中距离轮胎P的壁足够的距离。这已经在图1a中示出并描述,该图描绘了就环OK的位置而言,穿过负载的轮胎P、环OK、内胎的截面,并且在图2a中仅在横截面描绘了相同的情况。同样地,图2a示出了就腔室K而言,来自图lb的情况的横截面,其中通过可在图1b中看到的负载变形截面横向封闭的负载。
为了在至少与在轮胎P内的压力相同或稍高的压力下进行再充气,必须在其变形位置与从腔室K到轮胎P进入腔室K的输出之间达到,并且在腔室K中的变形的相对侧必须达到负压,其可以允许从轮胎P的外部附加地摄入空气。这必须通过作用在腔室K的壁上的力来确保其封闭。因此,环必须有足够的压力朝向室K。然而内胎D的压力以及因此轮胎P的压力也从一侧作用在环OK上,并且从另一侧的腔室K中相同或稍微更高的空气压力可以例如仅通过内胎D在环OK上的压力来确保,或者通过在腔室K的封闭方向上作用在环OK上的离心力来增强。如果这是不够的,则环OK可以由更刚性的材料制成,其中其预张紧可以进一步作用在腔室K的封闭方向上。同样地,为了这个目的,可以增大轮胎P的压力作用的面积,与腔室K中被压缩的空气的压力可以作用于该区域的面积相比,使得腔室K的沿着封闭方向的总力大于指向腔室K封闭的力。
腔室K必须连接至其输入和输出,或连接至理想地放置在轮辋的控制元件。相互连接接口需要被创建。这些必须是贯穿的,对于来自腔室K的输出,它们可以保持它们的吞吐量,因为在它们内部具有相同的压力或者超压(overpressure)与轮胎P的压力对抗,尽管如此,在输入,在接口内部可能发生负压,这可能会使它们的壁一起塌陷,并通过它阻止空气流动或使其变得更加困难。因此,使用具有由其壁的形状稳定性确保的限定的横截面的接口是明智的,以便它们能够承受周围环境压力,该周围环境压力是轮胎P的压力。在它们局部塌陷时空气流动也可以堆积过多的热量,这是不希望的。接口可以放置在轮胎P或内胎D的壁中的凹部中。
带有环OK的腔室K可以集成到内胎D中,这将使其制造和组装更容易。
环OK可以有一个可调节的长度;因此它可以取决于轮胎P的直径而拉伸或收缩,带有腔室K的环OK被放入轮胎P。一个带有腔室K的环OK,或者带有环OK和腔室K的内胎D可以用于不同直径的轮胎P,每次只调节环的长度。环不一定是独立的部分,具有关于轮胎P的内胎接触的限定长度的腔室K本身可以接管其任务。
图3a以最简单的设计类型之一示出了整个系统,在该示例中用于自行车。图示出了在完整横截面以及在轮胎P和轮辋7的长度部分中展开的自行车轮胎,其中腔室K集成在自行车轮胎中。腔室K在位于轮辋7上的三通阀V内开始,然后它与轮胎P的侧壁BSI进入轮胎P的胎面部分BC,其复制轮胎P的整个周边并沿着轮胎P的侧壁BS2返回轮辋7,腔室K在轮胎的侧壁通向轮胎P的内部空间。腔室K在这种情况下不需要像图中示出那样直到返回轮辋7,而是可以通过胎面BC已经通向轮胎P的内部空间。虚线箭头示出内部空气循环,该内部空气循环从轮胎P内部经过控制元件R和三通阀V的输出V3进入腔室K,通过该循环主要沿着胎面返回到轮胎P中。只有在充气不足的轮胎中,输入V3通过控制元件R封闭;尽管如此,空气保持从三通阀V的空间抽出,在三通阀V中产生真空并且三通阀V通过单向阀JV从外部环境O吸入空气,直到输入V3被控制元件R疏通。该元件可以自动或手动控制。该图中的整个组件仅仅由与控制元件R和止回阀JV相互连接的腔室K组成,或包括与控制元件R和止回阀JV相互连接的腔室K。
在另一示例中,如何固定环OK的另一方式是使用腔室K的壁将其从轮胎P的壁上设置。因此腔室K填充环OK和轮胎P的壁之间的空间,而环OK在关于轮胎P的变形方面,由于其预张紧,环OK推挤腔室K,这可以通过环OK的刚度来设置,或者除了腔室K的变形的点之外由腔室K的壁的增加的刚度来设置。轮胎P在其长度的相对较短的截面内变形腔室K,因此,即使腔室K的壁在变形的方面塌陷并封闭,腔室K的其余部分也可以将环OK保持在正确的距离从而有助于在关于变形的方面增加环的刚度。这可以进一步帮助,使得腔室K具有足够的纵向刚度,其可以防止连接的环OK偏移。可以通过制造成T形状或类似来增加防止其偏转的环OK的刚度。
因为在这种情况下,轮胎P内的压力作用在腔室K的外壁上,它可能沿着腔室K的整个长度朝向环OK塌陷,并且该腔室失去功能。如果腔室K具有足够刚性的壁或者其壁预张紧或者如果它与轮胎P连接,则这种情况可以被阻止,其中接触轮胎P壁的腔室K壁被粘合至该壁上或者集成在该壁中或者在其制造期间直接作为轮胎P的一部分制成。
图4a示出了腔室K的示例性设计,其中预张紧壁在轮胎P的壁和环OK之间拉伸,其中腔室K未因为轮胎P的变形而负载。与此相反,图4b示出了轮胎P的开始变形,其中由于轮胎P和环OK之间的压力以及轮胎P中的空气压力(在这种情况下其为腔室的周围环境),腔室K的壁开始塌陷。图4c示出了完全封闭的腔室K,其中灰色侧壁朝向腔室K中心塌陷。图4c示出了腔室K的壁之间的未封闭空间的白色残留物,然而,仅示出室K的侧壁在环OK和轮胎P壁之间向下折叠。在实际中,侧壁薄的可以忽略,或者环OK中和轮胎P壁上的凹部可以被制成用于侧壁,或者折叠壁本身可以填充它们之间的空隙,只要它们的共同的“折叠”长度是等于它们的原始距离。腔室K的所有壁因此可以自身承载并全密封地密封腔室K。如果腔室K独立于轮胎P制成,则除了上述粘合之外,它也可以使用例如在轮胎P壁上创建的截面锁来附接至轮胎P。有效地,腔室K的上壁可以在不同的预张紧环上创建,该预张紧环复制固定或不固定在轮胎P上的轮胎P壁。在实际中,腔室K的高度可以在毫米甚至十分之几毫米的范围内,这可以使得腔室K侧壁的预张紧更容易。即使腔室K内部和外部的压力之间仅有压力差异,这些壁也可以被张紧。
图4示出了环OK的宽度,其受到来自一侧的轮胎P内部压力的影响,该宽度明显大于从相对侧作用在环OK上的腔室K的宽度。这种差异可以确保指向腔室K封闭的力总是高于从腔室K推开环OK和其非封闭的力。有效地,推动腔室K的环OK的整侧与轮胎的内部全密封地隔离。这个全密封地隔离的部件可以有通气阀。
尽管腔室K通过其一部分尚未发生变形的部分通过其输出通向轮胎P,但可在腔室K内产生对轮胎P的轻微超压。实际上,这可能会以更快的速度发生。如果进入轮胎P的输出配有止回阀,由于该阀的阻力,也会发生这种情况。如果这种超压是希望的但不足够的话,可以通过限流腔室K的输出来增加。如4d所示,超压允许腔室K的壁向腔室K外均匀地膨胀。
有效地,腔室K可以被制成通过在其输入和输出附近一次两点的变形而封闭。这可以确保在该示例中腔室K的增强的性能,因为否则腔室K将由来自轮胎P的空气每圈至少一次填充,其必须从其中每圈首先排空,然后才会产生足够的负压,以便从来源吸入空气。尽管如此,如果腔室K的端部彼此足够接近以致它们两者通过一次变形而被封闭,或者如果腔室的端部重叠,可以在腔室K的输入处产生恒定的负压。在应用中以及在这个示例中,本文主要描述了在来自外部环境的输入中设置有阀的腔室,其中内部空气循环,但具有进入轮胎P的输出中的阀的腔室K将表现为类似方法。为了简单起见,示例没有描述所有方式的空气循环。
在另一示例中,腔室K可以被独立制成的并且它可以被放置在轮胎和内胎之间。图5a示出了位于内胎的展开的外部区域上的腔室,其组件固定在材料条ST上,其中该条ST沿着胎面部分BC中的整个车轮周边连续,用作环OK。条ST被放置在内胎D和轮胎外胎P之间,并且当内胎D充气时它被固定。从腔室K进入内胎D的输入和输出可以像图3a那样解决,即直接通向内胎D内,但是在图5中增加了外胎SC,它可以有两个功能。第一个功能在图5a中示出:外胎SC在这种情况下通过轮辋7保护组件及其布置,并且通过单个输出VSC将来自腔室K和输入V3的输出与内胎的内部相互连接。另一个重要的功能在该图中未示出,但在图6a中,该重要的功能可以是将来自轮胎P或内胎D内部空间本身的空气循环分离。在这种情况下,输出VSC将设置有仅在轮胎P充气不足时才从外胎SC携带空气的阀。
然后外胎SC将是具有保持预设压力的分离的压力空间,并且外胎SC然后将用作压缩空气存储器。它具有如下优点:如果腔室或其组件被损坏,则不能让轮胎P的空气排出。而且如果以这种方式制造的腔室由于某种原因将空气泄漏到外部环境中,则不需要是太紧的设计。当车轮开始移动时,外胎可以加压回到其预设值。只有当它充气不足时,当腔室的输入和输出通向外胎SC并且外胎SC也与外部环境O相互连接并且腔室K的输出直接重新布线到轮胎P中时,这尤其在外部循环的情况下是有利的。外胎内部具有与周围环境压力相等的压力,即1A,并且空气仅在腔室K和外胎SC之间循环,并且外胎SC仅在轮胎P充气时从周围环境O吸入空气。阀可以(但不一定)放置在外胎SC和周围环境O之间;直到充气开始时,才有主要的吸入从外部环境O到外胎SC中。这样的设计可以防止通过腔室K将周围环境空气连同其污染物一起恒定的泵送。腔K和环OK的宽度相对而言可以忽略不计,并且内胎壁可以卷绕它并且可以将它们自己相对轮胎内壁设置。如果腔室K或环OK较宽,则内胎将侧向膨胀而不向上膨胀,从而减小了轮胎P的直径,这将不会为腔室K留下空间。这可以通过上述窄的腔室、轮胎P的成型壁或与内胎和轮胎接触的环OK来防止,或者通过将内胎放置入外胎中来防止,其限定它的充气截面并留出空间给在内胎和轮胎之间的腔室K。
腔室K可以非常简单地在内胎和轮胎P的壁之间制造,使得腔室K可以从顶部由轮胎P的壁限定,从底部由环OK限定并且从侧面由侧环SO密封。内胎D可以承载可以设置它们的环OK和侧环SO,同时它可以将侧环SO推到轮胎P的壁上。将侧环SO按压在轮胎P壁上可以密封这些组件,并禁止空气从侧环后面的腔室泄漏。密封条件只是它们之间的压力高于在腔室K中被压缩的空气的压力。此外,通过将侧环SO相对于轮胎P壁预张紧和/或扩大侧环的面积,其中内胎D在相对于轮胎壁按压方向上推压在该侧环上,该压力可以达到。图4a示出了以这种方式制造的腔室K,其中侧环SO与内胎的接触面积大于侧环SO与轮胎P壁的接触面积。
在另一示例中,如果接口与轮胎P一起制造,接口可以集成在轮胎P的壁中;它们也可以粘合至轮胎P壁,运行在为此目的而设计的安装座上,或者它们可以通过内胎和轮胎外胎之间的压力固定。同样地,它们可以有自己的侧环SO,该侧环可以如上所述限定它们的体积以创建腔室。内胎D的作用可以假定通过橡胶层、薄箔、膜片、无法呼吸的(breathless)纺织品或任意其他材料,该其他材料可以至少部分地将轮胎P的压力空间与轮胎P的外胎分离。这种材料条也可以,例如纵向复制腔室K并且与轮胎P的壁形成气密连接。
这种设计具有如下优点:流过腔室K和/或其周围的空气在每次转动中冷却轮胎。如果腔室的周围环境不是轮胎P的压力空间的一部分,则当泵送开始时可以将其排出或者可以通过腔室K排出空气,这可以降低用于充气时间段的腔室K周围的压力,因此在打开的情形下增加其刚度。
从通过变形泵送空气的观点来看,腔室K不一定总是通过变形而全密封地封闭,只需要将足够量的空气或其内所含的任意其他气体从腔室K中排空,以在变形期间或在低于提供气体的来源的压力(例如轮胎P的周围环境)的压力下产生真空。
在另一示例中,如果腔室K被制成从轮胎P分离并且其顶壁与轮胎P壁接触,或者甚至腔室周围环境的其余部分可以设置有软橡胶或泡沫材料等或充气环或垫片,该些设置能够吸收腔室和轮胎P壁之间的纵向和横向的振动或者导致轮胎P和腔室K之间短暂相互纵向或横向移位的力,并且同时它可以限定从轮胎P到腔室K的距离。
在另一示例中,用于调节轮胎中的压力的设备可以包括具有形状存储器(K)和阀的腔室。阀(V)是三通阀,该阀的输入与外部环境(O)和轮胎内部空间(P)相互连接,其中,一个输入(VI)设置有阀(JV),下一个输入(V2)连接至具有形状存储器(K)的腔室,并且最后一个输入(V3)与封闭元件(R)相互连接。
除了其它设备外,该设备允许腔室与轮胎的周围环境之间或腔室K与轮胎P的内部空间之间的内部或外部空气循环。除了腔室K和相关联组件的应力(由于腔室K内部的压力在其寿命的大部分时间相对恒定的事实)减小之外,这允许在腔室K以这样的方式制成的情况下消除无效容量,即其在输入和输出处在一次旋转中同时封闭至少一次。对于以这种方式制造的腔室K,接口体积有多大并不重要,因为腔室K可以在泵送时清空这些接口并在其输入创建长期真空或超压。该原理已在实施例4中提及。根据本申请的设备可以显著地示出这种优点,因为放置在胎面处的腔室K离轮辋相对较远并且相互连接的接口可以相对较长并且具有大的内部体积。
在另一示例中,无内胎轮胎P可以包含通过其端部通向备用内胎D(或任意其他封闭的可收缩或可折叠的袋)的腔室K。如果此时轮胎P有空气泄漏,则腔室可以对内胎D再充气,该内胎可以逐渐填充轮胎P的体积,并且即使在轮胎P被损坏和泄漏的情况下也能够保持其可驱动。
例如,收缩的内胎可以卷绕在轮辋上,然后只有当轮胎P损坏时才能充气。这种示例性设计在图6a中示出。其中来自外胎SC的输出VSC与止回通路阀VP相互连接到(在此由气囊代表的)未充气的内胎D中。
由于未损坏的轮胎P一般地在一个月内泄漏百分之几,并且在这种情况下,逐渐充气的内胎D将是不合适的,因为例如半充气内胎D可能,例如在轮胎P内部颤动,这可以用几种方式来防止。内胎D可以设置有通向轮胎P的开口,其中内胎D正在被再充气,其中空气补偿了轮胎P的一般泄漏和/或在内部循环期间通过内胎D的空气流动,并且该空气从内胎D逸出,通过开口进入轮胎P。因为内胎D是预张紧的,所以它本身试图去掉这种空气并将其推出到进入轮胎P中。只有当轮胎P以较高的速率泄漏并且然后需要较长时间的再充气时,来自内胎D的空气将会不能及时将其装入轮胎P中,并且内胎D将填满轮胎P的整个内部体积。从内胎D进入轮胎P的开口的大小可以是预定义的,或者可以通过任意控制元件、限流阀或封闭阀或者通过轮胎P内部的压力来控制或封闭,因此当进入内胎D的空气比通过开口离开轮胎P的空气更多时,内胎D可以导致再充气。
有效地,控制内胎D和轮胎P之间的开口的控制元件可以是封闭三通阀V的最后输入V3的相同控制元件。因此该元件可以在一次动作中封闭输入V3和从内胎D进入轮胎P的开口,或者它可以是两个位置的(two-position)控制器,该控制器仅在压力低时封闭输入V3,并且使从内胎D进入轮胎P的开口打开;当轮胎P中的压力显著下降时,该控制器也可以封闭从内胎D进入轮胎P的开口。
即使是外胎SC本身也可以由收缩的内胎D构成或包括收缩的内胎D。这样的示例可以使用图5a来描述,其中SC = D,并且如果轮胎P泄漏比通过输出VSC(速率由其通过量、阻力和/或限流给定;或者其可以配有阀)被填充的速度快,内胎D可以被充气,直到它填满轮胎P的整个体积。如果然后输出VSC封闭,内胎D可以完全代替轮胎P的密封功能。
在另一示例中,控制元件可以控制内胎D的空气入口。在轮胎P合适地充气的情况下,空气在轮胎P和腔室K之间或者在外部环境O和腔室K之间循环。只有当封闭元件R启动并且输入V3封闭原始从腔室K流入外部环境O或进入轮胎P的内部环境的空气时,才可以被再引导,使得其直接流入内胎D。此外,封闭元件R可以是多位置/多方向元件,该元件将空气从腔室K引导到除了有一点点泄漏的内胎D之外的轮胎P中,并且仅对于显著和/或较快的泄漏,才将空气从腔室K引导进入内胎D。
而且封闭元件R在显著泄漏的内部循环的情况下可以首先仅将来自腔室K的输出再引导进入内胎D中,同时腔室K的输入保持打开进入轮胎P中,并且首先已经被压缩的空气恰好从轮胎P移位进入内胎D中,并且只有在腔室K的输入可以短暂或长期封闭之后,并且如果轮胎P仍然充气不足,它可以继续通过止回阀从周围环境O吸入空气,并且腔室K进入轮胎P中。这种空气再泵送是有利的,因为腔室K具有设定的工作体积,并且例如在3A的压力下从轮胎中再泵送1升空气比在1A的周围环境压力下从外部环境O再泵送1升空气更有利。
同样地,在外部空气循环的情况下,当处于合适地充气的轮胎P中时,空气仅从外部环境O移动进入腔室K中并返回,并且在小幅度下降的压力下,空气可以通过腔室K从外部环境O吸入,然后通过止回阀直接进入轮胎P或内胎D,轮胎P或内胎D可以此外设置有将内胎和轮胎P相互连接的开口。只有在显著泄漏时,来自腔室K的空气才可以改变路线直接进入内胎D。而且在这种情况下,腔室K的吸入可以首先通过控制元件R再引导,使得压缩的空气首先从轮胎P再泵送进入内胎D,然后才从外部环境O再充气。控制元件R可以是多于两个位置的控制器,取决于需要使用多少种组合。
在另一示例中,为了合适地运行,控制元件必须至少部分地放置在它控制压力的环境中。如果轮胎P内部的压力快速下降,并且轮胎P的密封功能被内胎D的密封功能代替,则将控制元件R与内胎D的内部环境相互连接是明智的。这可以通过将控制元件R放置进与轮胎P的内部空间相互连接的隔离空间中来实现。只有当轮胎P的密封功能被内胎的密封功能代替时,或者存在快速或明显来自轮胎P的空气泄漏,这种相互连接会中断,并且该相互连接可以通过将该隔离空间与内胎相互连接来代替。在此之前,带有控制元件R的隔离空间只能与轮胎P相互连接或与轮胎P和内胎两者相互连接。这个时刻和相互连接的变化可以通过控制元件直接设置和发动,或者例如当内胎D的壁机械地改变该空间的相互连接时,通过内胎D的达到一定的设定值的充气直接设置和发动。有效地,该空间然后可以与从内胎D进入轮胎P的开口相互连接,其中该空间也可以在开口封闭之后与轮胎P的内部分离,尽管如此,与轮胎的相互连接可以保留。
如果通过电子装置控制控制元件,该控制基于来自传感器的数据,则独立的传感器可以放置在轮胎内部和内胎内部,控制元件只能由位于密封环境内的传感器控制。尽管如此,传感器甚至可以放置在完全分离的空间中,例如在密封袋中,当密封袋充气时,其至少部分地被轮胎P中的空气或内胎D的壁按压并且填满轮胎P的内部空间。
密封功能可以通过内胎代替,该内胎可以例如通过电子装置或甚至在例如正在被再充气的内胎D或控制元件或轮胎断开时通过光学装置指示驾驶员或乘用者。来自控制元件布置的空间的P可以从轮辋中滑出可视指示器,或者轮胎P的壁可以设置有透明窗口,内胎D的可视壁按压在透明窗口上等。
上述示例中提到的腔室K通过轮胎P的胎面放置,尽管如此,它也可以放置在轮胎P的壁的距离或负载的轮辋的距离改变的任意地方。
在另一示例中,如图7a至7c,腔室K的空间可以通过将支架HR插入轮胎P和轮辋7之间而形成。图7a示出了没有支架的组件,如图7b然后示出通过用支架HR变形加载轮胎P,图7c示出了具有支架HR的未负载的轮胎P。使用支架HR在轮胎P和轮辋7之间创建了空间,其中轮胎P的变形大于图7a所示的组件中的轮胎P的变形,该组件在这个地方不会发生变形,或者它是最小的。支架HR可以是独立的或轮胎P或轮辋7的一部分。
在另一示例中,腔室K或任意泵可以插入在两个联接的车轮之间,例如在双轮胎中。图8示出了放置在两个轮胎P'和P''之间的腔室K。图的顶部示出了一个腔室K作为未负载点的通过量,图的底部示出了通过轮胎P'和P''负载点变形的相互逼近来封闭腔室K。
腔室K可以固定到轮辋7或轮胎P中的一个,但是有效地可以将带有具有与轮胎壁的轮廓相对应轮廓的腔室的小环恰好放置在两个轮胎之间。如果平衡的话,这样的小环可能倾向于与车轮保持同心。同时,它可以预张紧在轮胎的壁上或以这样的方式放置在壁上,使得会聚的轮胎壁在其上方变窄。
当腔室K是整体的或者具有限定截面宽度的条形形状时,腔室也可以逐步地插入轮胎之间,该宽度逐渐地卷绕在轮胎之间并且当它被卷入时,端部通过锁连接。如图8b所示,以这种方式可以简单地创建具有重叠端部的腔室。在卷绕之后,腔室K由具有锁ZA的带B限制和固定。同样地,腔室可以自行锁定而不需要带B。带可以对刺孔形成保护等,或者它可以用作找到轮胎之间具有合适距离的正确位置的模板等。当腔室K的一个宽度可用于不同轮胎轮廓或具有各种距离的轮胎时,由于其简单的安装和多功能性,卷绕腔室是有利的。
图7a没有示出合适的比例;实际上,腔室的两个重叠端部可以放置在距转动轴线几乎相同的距离内(腔室K可以具有最小直径或其壁的距离在十分之几毫米的范围内,并且因此从腔室K的重叠的端部的与转动轴线的距离的差异相对于腔室端部所处的半径可以忽略)。因此,相邻轮胎的壁的距离在腔室K的两端应该是相似的;如果不是这种情况,可以对腔室K进行分析,以补偿这种差异。
图8c示出了放置在两个将其设置在轮胎P'和P''的壁的系带TL之间的腔室的横截面。腔室K和系带TL由带B以合适的半径固定。虚线箭头示出负载时轮胎壁的移动方向;该移动然后可以通过使用系带TL来封闭腔室K。
图8d示出了类似的情况,仅在腔室K直接通过轮胎P'的壁放置的情况下。
在另一示例中,图8a示出了承载在增压器MU上的腔室K,增压器MU此外承载在系带TL上,系带TL在此充气达到轮胎P的压力。由于增压器MU有比邻接腔室区域更大的邻接系带TL的区域,因此腔室K中被压缩的空气达到轮胎P的压力没有足够的动力来将增压器MU推离进入系带TL中,这总是可以通过轮胎的变形导致腔室K封闭。尽管如此,如果轮胎变形大于仅需封闭腔室所需的量,那么充气的系带TL可能在这种变形时间段部分塌陷,然后它可以在完全保留腔室K的功能的情况下向后拉直。
在上面的示例中,系带TL被充气达到轮胎P的压力。尽管如此,如果系带TL与腔室的输出相互连接,则这不是必需的,这导致腔室K对系带TL充气,并且由于增压器,腔室总是能够达到比系带TL中的压力更高的压力,并且因此可以对其再充气达到预设的压力值。系带TL可以用作压缩空气的储气室或作为外胎SC。
图8f示出了类似的情况,但系带TL通过朝向轮胎P'的壁的窄端重叠腔室K,并且设置腔室K与该壁的正确距离。当轮胎变形时,腔室K和这些系带的窄端部首先塌陷,并开始再充气。
图8g示出了设置有接合件的系带,从而形成杠杆NU,其可以增强封闭腔室K的力。
在图8示出的设备,图8描述了双轮胎,但是它们甚至对于分离的轮胎P功能相同,例如在轮胎P和轮辋7之间,或轮胎P的相对壁之间。同样地,如果与轮辋或轮胎连接,系带TL可以吸收过度的变形。系带TL的变形能力也可以通过盘形弹簧来确保;它可以例如使用弹簧片等而不是使用充气被制成。充气系带的优点主要在于其重量轻,同时牢固地固定在位置上;它使组装更容易,特别是与卷绕腔室K结合找到正确的位置,同时它可以形成储气室或基准空间,同时还解决了过度变形的问题,在首次通过变形封闭腔室K时简单地避免该问题。
在另一示例中,图8a还示出了轮胎P'中的腔室K',其中具有环OK的室K'放置在基部OD上。这可以简单地以放置在轮缘7上的刚性圆环的形式存在,尽管如此,其可以由吸收过度轮胎变形的变形区域代替。有效地,这样的设计具有图9a所示的形状。其中橡胶、纺织品或类似的圆环由沿着外部和内部圆环周边连接的两层材料组成,或包括由沿着外部和内部圆环周边连接的两层材料。而且举例来说,它们可以像图中那样通过接缝互相连接。它是在充气之后限定基部OD的截面。接缝用虚线表示。然后在图9b中示出了基部OD的未充气圆环的截面,图9c示出了部分充气的圆环的截面,图9d示出了完全充气的圆环的截面。其最大充气直径可以内置或由环OK限定,并且可以从底部与轮辋7相互连接。
基部OD可以有自己设计的预张紧并充气达到轮胎P的压力;有效地,它也可以通过轮辋7放气和展开,条件是当检测到充气不足时,空气可以从轮胎P中进入它,并且由于预张紧或离心力,空气可以膨胀到其完全直径。如果它主要由于离心力而展开,它可以在停止后由于其壁的预张紧或由于其放气而缩回到其展开的位置。如果基部OD通过离心力展开,则不需要包含可充气组件,并且由于离心力可以保持在其展开的位置,尽管如此,其不仅可以通过离心力作用于轮胎P或腔室K,更甚至因为它在垂直于轮胎变形方向的方向上是刚性的,或者它可以在轮胎P的过度变形时发生弹性变形。这样的示例在图10b中示出,其中基部处于其卷入位置,并且其由图10c中的离心力展开。它的三个组件顺时针方向绕由黑点代表的节点旋转,并且在轮胎壁移动的方向上占据了基部刚性的位置。垂直于转动轴线的线由点画线表示。例如,由于节点中的弹簧,在离心力停止后,设计可以缩回到其卷入的位置。这种设计只是示例,同样地,组件可以使用导轨等相互移动。放置在端部的泵可以复制轮胎P周边的一部分甚至整个周边。因为轮辋的周边比轮胎P的周边短,所以较长的泵可以在其卷入的位置重叠并且逐渐展开,或者它可以卷曲等。如果基部OD是可充气的,它可以被有效地充气达到比轮胎P更高的压力。这可以确保基部OD的稳定性和更简单的设计。
充气的基部OD也可以有效地用作类似于示例5中描述的外胎SC的压缩空气来源。因此,腔室K可以从可以根据需要再充气的轮胎P中对基部OD再充气。例如,基座可以具有3.5A的压力,轮胎的通道阀可以具有0.5A的阻力,并且合适地充气的轮胎可以具有3A的压力。如果轮胎压力降低,通道阀可以打开,轮胎P可以从基部OD逐渐地再充气,并且腔室K可以并行的从外部环境对基部OD再充气达到3.5A的原始压力。它仅仅是很好地确保基部OD中的空气的下降(这会影响其支撑功能),比从腔室K再充入基部OD缓慢。尽管如此,这实际上不应该发生,因为环OD中的压力总是可以高于轮胎中的压力。
接合基部OD的壁的接缝可以这样设计,即它保持基部的壁仅在接合轮胎P和基部OD之间有一定的压力差异。如果基部OD与轮胎P之间的通道阀是额定的,从而它只能补偿来自轮胎P的有限泄漏速率,并且实际泄漏高于该泄漏速率,则基部OD与轮胎之间的压力差异可以增加,基部OD可以尝试膨胀,并且增加的力可以作用于接缝。在一定的压力差异下,接缝可以撕裂并且基部OD的壁可以膨胀直到它们填满轮胎的整个体积。因此在轮胎刺孔较大的情况下,基部同样可以起到内胎D的作用。接缝可以有一个限定的弱点,以便它只在正确的时刻撕裂,并且也是逐步地撕裂和安全地撕裂。有效地,在接缝破裂后,腔室K的输出压力可以从3.5A降低至3A。
如果基部OD的压力等于轮胎P的压力并且基部OD例如通过其壁的刚度、预张紧的环OK,或者由于它将轮胎P的两个压力空间纵向分离保持在位置上,这可以以类似的方式起作用,因此只有腔室K的输出压力不必降低。
腔室K和基部OD以及所有组件都可以在轮胎P内占据相对较小的空间,并且同时它们可以是相当刚性的,但是它们可以补偿一般的泄漏并且在轮胎被刺穿时密封轮胎。
在另一示例中,每个轮胎具有最佳变形高度,由于货物等的负载条件的变化,难以保持实际的最佳变形高度。放置在基部OD上的腔室可以被设计,使得仅当负载时轮胎变形比适当地多时才完全封闭。同时,以基部OD的形式的可充气垫可确保即使变形大于泵送所需的变形也能开始泵送;泵可以简单地避免变形,或者过度变形可以被气垫吸收。该气垫可以用弹簧材料等代替。如果需要释放轮胎P,则可以设置有排放阀,或者通过定期泄漏可以降低至低于设定值的压力。这些还可以通过选用用于轮胎密封层的低等级材料来增加,这可以进一步节省生产。
可充气圆环可以非常简单地插入到轮胎P和轮辋7之间,并且组装的下一步可以如下:将空气充入腔室K中。从那里空气进入基部OD,该基部可以被充气并且竖立并固定在轮辋7、轮胎P周边或两者上。然后空气直接或通过阀从基部OD泄漏到轮胎P中,然后对轮胎P充气。当轮胎P充气时,所有组件都具有最佳压力,并且系统在驱动过程中试图保持最佳压力。如果系统包括以包含压缩空气作为基准介质的基准空间形式的控制元件R,则该基准空间可以通过止回阀与轮胎空间相互连接。基准空间随轮胎一起通过止回阀充气。然后控制元件R可以尝试保持相同的状况。然后设定压力的增加可以通过仅将轮胎P充气至较高的压力实现,该压力可导致控制元件R再校准至新压力值。
在另一示例中,到目前为止,我们主要描述了螺旋形可充气基部OD,但它也可以是同心圆形或类似的形状,或者也可以是位于刚性垫上的相对较低的基座OD的形式。螺旋可以通过将一个或多个软管卷绕到彼此之上而创建,其中层可以通过锁接合,该锁例如是毛边扣件。无论层中的内部压力如何,层都可以具有准确地限定的最大横截面或长度。如果存在具有1cm高壁的限定横截面的充气圆层,例如在腔室K和轮胎P壁之间的W,则只有在轮胎P变形1cm时腔室K才可以被负载。如果这个圆具有变量长度,它可以充气直到它靠在轮胎P壁上。因此可以设置腔室与轮胎P之间的距离。该圆可以具有与基部OD的压力不同的压力,以便轮胎越容易越过它到达腔室K。
除了其设置功能之外,该圆还可以作为稳定支撑,以便通过轮辋和轮胎来锚定整个组件。基部OD可以包含排气口,以便在应用需要时不会将轮胎分成密封部件;另一方面,如果组件因为由两侧的独立的压力空间支撑而更加稳定,则它们可以全密封地分开或者至少最小化轮胎P的这些空间之间的空气交换。这些空间可以通过具有阻力的以单向方式的阀相互连接,阀只能通过限流阀或限流孔在空间之间存在一定的压力差异下打开。基本上,整个基部OD只能通过分离轮胎的两个部分的膜片或刚性壁来制造,轮胎的两个部分通过来自其侧的压力平衡保持在位置上。尽管如此,该基部应该在其较大的直径上预张紧,或者这些空间应该全密封地分开,或者它本身必须具有足够的结构刚度以免塌陷。或者,如图10a所示,基部OD可以由穿过轮胎的两个平行内胎的壁制成,或者它可以在它们之间运行。有效地,内胎可以是一个内胎D的一部分;如果内胎D至少在一个点上相交,它们甚至可以由多个不同的内胎制成。在图中,内胎被分别标为D和D',而它们的壁分别由点画线或虚线表示。
腔室的相对侧然后可以形成可以锁定基部OD的最大直径的锁。例如,毛边扣件带可以附接至腔室的这侧,并且相对的带可以沿着基部OD的增加的周边逐渐地膨胀,直到两条带接触和接合的时刻。此时,所有组件层的直径可以确定。通过这种方式,可以制造适用于不同直径轮胎和轮辋的通用组件。腔室K可以非常容易地沿着基部OD的壁或其下方与组件相互连接。
在组装过程中,基部OD可以是不完整的圆,即例如没有圆形的截面,当它被充气(或放气,取决于什么驱使它来采取正确的位置),它可以膨胀到完整的圆。接合件可以发生在封闭的圆形的截面内,并且该接合件的壁可以固定接口软管、基准空间等。同样地,内胎可以在一个点中断,并且在只有在充气时才能加入的该圆的表面处形成不完整的圆。然后从轮辋等进入室K的进气口可以在这些表面之间运行。
在另一示例中,腔室或泵在需要之前不需要完全负载。尽管轮胎P在这一点上变形,但图9e示出了在基部OD上远离轮胎P的腔室K。基部OD由充气至高于轮胎周围环境压力的压力的中空同心圆组成,或包含充气至高于轮胎周围环境压力的压力的中空同心圆。例如,它们一直被手动充气至轮胎P的压力。当检测到轮胎P的充气不足时,腔室K下的最后一个圆可以放气到轮胎P的外部环境O中。轮胎内的压力可以推动该圆的壁并将其体积降低到可能的最低值;与此同时,如图9f中所示,壁可假定预应力位置,其可将腔K朝向轮胎P移位。图9g示出了类似的放气和整个支撑OD的膨胀。
图9k示出了基部OD,该基部具有由从轮辋7朝向基部OD的周边延伸的虚线表示的接缝。这些接缝可以设置在它们之间部分分开的空间,并且因此也可以设置当它们充气到一般压力时基座OD的相对壁的距离。与此同时,它们可以在接缝端部与基部OD的周边之间的端部处形成相对均匀的圆形空间。这可以通过接缝端部和基部OD的周边之间的另一个圆形接合件来支撑,这可以在其自身上形成缓冲器空间并吸收可能的过度变形,该过度变形可能会损坏接缝。主要由于基部OD和轮胎P之间的压力差异或另一预定义的机械冲击,接缝可能以这种方式被损坏。这样的基座可以容易地制造成螺旋形,例如多层中的一片材料重叠,然后将其接合在由虚线表示的接缝点和由双点画线表示的长期接合件。腔室K也可以这样制造在两个长期的圆周接合件之间,如果该接合件的底部接合牢固且足够宽,它甚至可以起到环OK的作用。因此,整个系统可以在单次运行中制成,其中层例如通过在模具中橡胶硫化接合,该模具可以仅将长期接合点和接缝点压在一起。图9l示出了在接合层之前截面中相同的基部,该层未来的接合点由字母X指定。图9k中基部周围的箭头示出了长期接合件的长度并且因此也是该示例中的腔室K的长度,因此可以使得在一个步骤中的腔室K甚至比轮胎P的周边任意长。加入的层数不受限制。腔室K不仅可以纵向并排地重叠,而且也可以一个在另一个之上地垂直地重叠,使得腔室可以以螺旋方式卷起。这也可以在一个制作步骤中实现。
图9m和图9n示出了其他设计类型的基部OD,该基部以双绞线的形式一个接一个地在层上卷绕,这可以确保其侧面稳定性。如果以灰色五角形表示的线穿过双绞线的中心,则它可以将双绞线的相对圆柱体拉到一起以及到轮辋7。腔室K可以位于最后一层或它可以通过另一双绞线层与轮胎分离,另一双绞线层有效地不与腔室K下方的双绞线层接合。图9n示出了较窄的双绞线,而腔室K没有被另一双绞线层重叠。
如果腔室K以螺旋方式卷绕并且线限定了双绞线的最大长度,则基部的内周和外周在充气时可以旋转。如果然后线可以通过其端部接合轮胎P或轮辋7或另一相互连接组件,则这也可以限定基部OD的直径。基部OD的可充气部分在充气前可以具有比轮辋7的直径更大的直径,该直径可以使其固定在(seated)轮辋7上。如果其先前与轮胎P连接,则它将简单地与轮胎P一起安装。同样地,基部可在组装期间放置在轮辋上,并且其最大周长低于胎圈的周长或胎面的内侧,这可以使轮胎P的安装更容易。充气后,基部OD可以自行固定到轮胎P中并取其最终形状。以这种方式膨胀的基部OD可以例如将直到然后自由开卷的接口软管固定在基部OD底部部分的下方。只有当它牢固地固定在轮辋上之后,在最终充气后,它还可以最终固定轮胎和轮辋之间的其他部分,例如压力传感器、发电机等。
在另一示例中,图11至图15示出了将腔室K分开成两部分KS和KC。即使在分开的腔室K的一部分中压力高于压力较低的另一部分的情况下,仍然可以用较高的压力压缩另一部分。这可以通过例如使用增压器MU或不同类型的杠杆来实现。
这些示例主要描述了腔室K的分离部分,其中它们中的至少一个可以与上述支撑OD相同,或者与系带TL、内胎D等相同。
图11a示出了纵向划分的腔室K,其中4个开口进入轮胎P的外部环境O或进入轮胎P的内部空间。在该示例中,开口I通向外部环境O并且开口II至IV通向空间P。接口O/P(实际上是轮胎P或轮辋7的壁,或者将轮胎P的内部与轮胎P的外侧分离的其他部分)由双点划线表示,在它上面的区域是外部环境O,在它下面的区域是轮胎P的内部空间。当轮胎P旋转时,其壁的变形逐渐地滚动通过腔室K并将腔室K内的空气推向前方。图11a示出了腔室K的变形通过的点以及由灰色区域表示的变形深度。变形移动的方向由灰色区域中的细虚线箭头表示。图11a用于指示输入并描述变形通过的方式;在图11b和图11c中这些指示已被省略,以保持简单。
图11b示出了作为通过量的开口III和IV,并且在轮胎的压力下,与其相互连接的腔室KC的纵向分离部分充满来自轮胎的空气。当轮胎滚动时,空气从轮胎P的内部空间通过开口III循环,然后通过腔室K(KC)并最终通过开口IV返回到轮胎。所以这只是从轮胎进入腔室并返回的内部空气循环。因为腔室K的整个体积已经充满了腔室KC的纵向分离部分,所以与开口I和II相互连接的腔室KS的纵向分离部分在室K的整个长度上是不通过的。因此,空气没有从外部环境O转移到轮胎P的内部空间中,这在开口I和II中用虚线箭头表示。
图11c示出了开口HI(或者也是IV)封闭。变形已经沿着腔室KC的分离部分通过并将其空气泵送进入轮胎P的内部空间。由于其内部产生的真空,腔室KC的部分已经横向收缩,从而清除了腔室KS的相邻纵向部分。因此,变形现在通过开口I和II将来自外部环境O的空气转移进入轮胎P的内部空间中。因为轮胎中的压力高于周围环境压力,所以建议腔室KS的部分或者由于变形而长期中断,所以腔室至少在一个点内通过变形恒定地中断,和/或通过一个或者多个阀以防止在再充气期间泄漏。
为了停止泵送,开口III(或最后为IV)必须打开,腔室KC的部分然后可以由来自轮胎的空气填充,该空气可以堵塞腔室KS的一部分。如图11b所述,当轮胎滚动时仅发生内部循环。如在此以及其他示例中所描述的,如果部件KC和/或KS通过其输入和输出两者处的变形而封闭,则它可以增加泵送效率,然而,不需要在两个部件处发生,因为甚至当这只发生在一个部件时效率增长;或者这种封闭可以代替某些阀的需要。
在另一示例中,图12a示出了纵向分隔腔室,其中开口I、III和PV通向外部环境O并且开口通向该示例中的空间P。腔室K变形的方向和程度由灰色领域中的灰色细扁平虚线箭头表示。
在图12b中,开口II或I设置有止回阀或部件KC按压在KS上,并且至少在一点上它恒定地中断它,因此它不会通过腔室KS的纵向部分让空气从轮胎进入外部环境O。开口III和IV打开并且空气通过它们在纵向部分KC和外部环境O之间循环。腔室KS长期地横向被压缩而不是贯穿。它被在KC中流动的介质的压力和在分离KC和KS的纵向壁上的这种介质的压力压缩。该压力可以被增强或被预张紧代替,通过增压器MU来增强或者输出IV可以被限流,从而在KC内部发生对KC的超压,从而长期地阻塞KS并避免压缩从环境吸入的空气并且进一步转移进入轮胎。
图12c中的开口III封闭,这导致从腔室KC的部分排出空气并将其壁拉到一起。这种拉在一起可以清除腔室KS的随后可以被来自外部环境0的空气填充的部分,然后该空气可以在开口H处抵靠阀压缩,然后被泵送进入轮胎中。此外,任意开口都可以设置有阀。每个阀也可以通过变形的腔室中断和非通过的横向中断来代替。
在另一示例中,图13a示出了纵向分隔腔室,其中开口I通向外部环境O并且开口H、III和IV在该示例中通向空间P。腔室K变形的方向和程度由灰色领域中的灰色细扁平虚线箭头表示。在这种情况下,腔室比通过它的变形更深。
图13b示出了在这样方式中创建的腔室中不开始再充气,因为其与开口I和II连接的纵向部分KS长期贯穿,并且其中的变形不会导致必要的压缩并朝向轮胎转移。这里没有再充气或没有泵送通过开口I和II处的交叉虚线箭头来表示。为了合适地工作,例如在这些开口中的一个开口处或者在它们之间放置阀是必要的,这可以防止空气从轮胎通过腔室KS的部分泄漏。
在图13c中,来自轮胎的空气进入腔室KC的部分,其可以收缩部件KS的截面及其深度。腔室变形然后可以横向封闭部件KS并且将来自外部环境O的空气转移进入轮胎的内部空间。因此,来自轮胎的空气可以仅在轮胎压力或更低的压力下进入到部件KC中,而且如果变形通过足够的深度,则压力也可以更高,使得它首先将空气通过开口III再充气到腔室KS中,从而对这部分“充气”达到所需的体积,足以使腔室KS的部分的截面横向收缩。
在另一示例中,图14a示出了纵向分隔腔室,其中开口I、III和IV通向外部环境O并且开口II通向该示例中的空间P。腔室K的变形方向和变形深度由灰色领域中的灰色扁平细虚线箭头表示。
图14b示出了在这样方式中创建的腔室中不开始再充气,因为其与开口I和II连接的纵向部分KS长期贯穿,并且其中的变形不会导致必要的压缩并朝向轮胎转移。这里没有再充气或没有泵送通过开口I和II处的交叉虚线箭头来表示。为了合适地工作,例如在这些开口中的一个开口处或者在它们之间放置阀是必要的,这可以防止空气从轮胎通过腔室KS的部分泄漏。
在图14c中,来自轮胎的空气进入腔室KC的部分,其可以收缩部件KS的截面及其深度。腔室变形然后可以横向封闭部件KS的剩余截面并且将来自外部环境O的空气转移进入轮胎的内部空间。因此,来自轮胎的空气可以仅在轮胎压力或更低的压力下进入到部件KC中,它首先将空气通过开口III再充气到腔室KS的部分中,从而对这部分“充气”达到所需的体积,足以使腔室KS的部分的截面横向收缩。在这种情况下,阀也必须放置在开口IV处,这可以保持腔室KC的部分充气;或者,一些阀可以通过变形代替。此外,部件KS可以通过杠杆按压在部件KC上。
图15a示出了放置在来自腔室的输出的发电机。发电机在这种情况下由叶轮构成或包括叶轮,尽管如此,它可以是任意其他类型的由空气喷射或空气压力推动的发电机,例如旋转球、螺旋桨、压电发电机等。发电机可以放置在腔室入口或腔室出口,它可以是分开的以及为轮胎充气而设计的未分开的腔室,
但是即使创建的腔室仅用于推动发电机而不是充气。这意味着发电机可以放置在任意类型的具有由轮胎变形的形状存储器的腔室后面。产生的电力可以以电力形式积累和/或其可以用于车轮或轮胎中的推动电气装置,例如,压力传感器和其他传感器、车轮数据传输设备等。设备可以包括电力蓄能器。在某些情况下,设备可以包括数据传输模块。
图15b示出了在轮胎与腔室KC的一部分之间的空气循环的时刻在腔室KC的部分的入口处的发电机。 如果发电机机械或电气停止,发电机也可用作阀,进入KC的入口处的空气被限流或完全停止流动,并且KC塌陷,从而阻塞KS。发电机还可以用作阀或限流阀。如果它配有自由轮,它可以用作机械止回阀等。在示例中,图15c中的发电机已经通过朝向左侧壁的细虚线箭头的方向移动而机械地停止。这是一个叶轮发电机;尽管如此,可以使用任意其他已知类型的发电机,例如,一个基于螺旋桨、齿轮泵、活塞式发电机、压电式发电机等的发电机。发电机不仅需要产生电力,还需要产生机械功,还可以推动例如其他泵等。发电机也可以作为传感器使用(它周围的空气流速直接取决于车轮的速度),或者它可能受到压力和温度等的变化的影响。速度或产生的功率的变化是然后直接与这些参数的变化相关联。发电机然后可以用于为系统的任意其他功能提供电力。
上述示例中描述的解决方案尤其在轮胎胎面、轮胎和轮辋之间或两个轮胎之间的位置中进行描述。尽管如此,它们可以放置在两点之间的任意地方,改变其相对距离,而其中一个可以放置在轮胎上或旁边。
发电机可以由在磁场中移动的线圈构成或包括在磁场中移动的线圈,其中一部分与轮胎连接并且另一部分与轮辋连接。一个或多个线圈然后可以与基部OD或轮辋7连接并且磁性层与轮胎P连接,反之亦然,同时组件被适当地成形以便在线圈和磁场源之间进行线性运动。
具有用于根据本发明的轮胎中的压力调节的形状存储器的腔室可以应用于新轮胎的生产以及对现有轮胎的修改,用于乘用车辆和多用途车辆、自行车或摩托车。
在隔膜泵的实施例中,腔室可以具有用于调节轮胎中的压力的形状存储器,其在一个端部连接到介质的传递点并且另一端部连接到介质的来源,由此存在纤维以0.01至50mm的相互距离在腔室的壁和/或其载体的至少部分上穿过。任意自充气系统,包括带隔膜泵的自充气系统都可以采用。特征的选择可以取决于系统中要依赖的特定因素。
在优选实施例中,纤维将腔室的壁和/或腔室壁连接到腔室载体,和/或纤维附接到腔室载体和/或轮胎。
使用的介质的传递点和/或来源是轮胎的内部空间和/或轮胎的外部环境和/或存储器和/或内胎和/或阀的内部,以及和/或调压器的内部。介质可以是空气、氮气、另一气体或气体混合物。
在另一优选实施例中,纤维与腔室的相对壁相互连接。这些纤维可以将腔室内径上的壁连接至腔室外径上的壁。纤维可以彼此平行或者可以形成图案和/或多边形图案和/或它们可以相交或者倾斜。纤维也可以是波浪状的和/或弹性的。
在另一优选实施例中,腔室载体是轮胎和/或其内胎和/或辅助结构。该腔室可以通过纤维附接至载体。除了在腔室的轮胎的变形负载的作用之外,纤维优选地包括腔室和/或轮胎和/或内胎和/或辅助结构的桥接件的一部分,该辅助结构阻止腔室塌缩。
在实际腔室本身和/或作为实际腔室一部分的下方,有通过来自内胎的主动压力防止从下方封闭腔室的环带。环带优选还可以包含纤维。
腔室可以附加地设置有桥接件,该桥接件锚定到腔室的侧面并且由此保护腔室免于其扩大。它包括由弹性材料制成的内胎,该内胎的至少一部分由用于阻止任意裂纹扩展的纤维的图案实现。腔室和/或其载体至少部分地覆盖有格栅以阻止任意裂纹扩展。该解决方案可以包括桥接件、环带和/或格栅,其由纺织品和/或纤维图案制成,以阻止任意裂纹扩展。纤维可以是纺织品和/或金属和/或塑料和/或天然纤维和/或合成纤维和/或纳米纤维。腔室可以优选通过波浪状和/或弹性的纤维连接,以使腔室和/或其载体扩大。
腔室可以优选地至少部分地位于通过不同材料的层与轮胎材料分离的区域中和/或保持分离在单独的可移除单元中的区域中。另一材料的层可以包括纤维,织物和/或薄膜和/或另一形式的分离器。该解决方案专为车辆和/或其他机器和/或装置(包括静止的装置)的车轮设计。
在另一优选实施例中,内胎设置有纤维。纤维可以是平行的和/或歪斜的和/或波浪状的和/或弹性的和/或形成图案和/或多边形。
根据本发明,内胎可以优选地连接到腔室和/或连接到再充气设备和/或连接到另一设备。根据前述任一项权利要求,内胎可以优选地由非弹性和/或无弹性和/或塑性材料制成,并且可以连接到腔室和/或再充气设备和/或另一设备。
内胎还附加地设置有阀,除了内胎与周围环境的内部之外,该阀还将内胎与由轮胎和轮辋形成的腔之间的空间与周围环境全密封地密封。
阀,轮辋,轮胎和/或车轮的另一部分设置有出口,该出口能够使内胎与轮胎和轮辋之间的空间通气。
根据前述权利要求中的任一项所述的内胎可以连接到腔室和/或再膨胀设备和/或另一设备。
另一解决方案是使用位于与轮胎材料机械分离的区域中的腔室。腔室所在的部分通过分割与轮胎材料分离以阻止任意裂纹扩展。腔室的部分可位于分离的部分中,或者与轮胎材料物理分离,或者位于轮胎壁内部,与胎圈相邻。它也可以位于辅助结构中,插入在轮胎壁和构成轮辋的组中的至少一个物件,轮毂盖或附接至轮辋或轮毂盖的托架。腔室所在的辅助结构优选地附接至轮辋或轮毂盖或轮胎壁上。腔室所在的辅助结构的形状可以在一侧适合于与轮胎壁更紧密地连接,而在另一侧适合于在尺寸上适配以紧密地连接至轮辋。
在另一实施例中,腔室设置有至少一个调压器和至少一个阀,而腔室K具有两个端部,并且这两个端部可由至少一个调压器封闭,并且阀位于它们之间。
腔室可以优选地在相对端部具有至少两个可封闭的入口,该入口到达介质传递点,并且在这些之间具有至少一个入口,该入口到达介质来源,或者腔室可以在相对端处具有至少两个可封闭的入口,该入口到达介质来源,并且在这些之间具有至少一个入口,该入口到达介质传递点。
介质传递点的入口优选地设置有至少一个阀,而介质来源的入口包括至少一个阀。
阀优选地包括至少一个元件和/或包含选自以下组的元件中的至少一个元件,该组包括:单通阀、双通阀、多通阀、封闭元件、电子控制元件、电子控制阀、闸阀、具有基准压力的元件、弹簧、隔膜。
调压器可以至少包括元件和/或包含选自以下组的元件中的至少一个元件,该组包括:单通阀、双通阀、多通阀、封闭元件、电子控制元件、电子控制阀、闸阀、具有基准压力的元件、弹簧、隔膜。至少一个调压器设置有双向运行所需的元件,该调压器配备有至少一个阀。
腔室和/或设备和/或内胎优选地位于轮胎壁的与胎圈相邻的区域中。
腔室可以位于辅助结构中,插入在轮胎壁和构成轮辋、轮毂盖或附接至轮辋或轮毂盖或内胎的支撑件的组中的至少一个物件之间。在泵的入口和/或出口处,有一个具有最小规定体积的截面。
泵优选地可以设置有三通阀,该三通阀包括用于泵的来源和泵的传递点的入口,由此一个入口设置有阀,下一入口直接连接至泵并且最后的入口与封闭元件相互连接。泵的内壁可以配有环,由此其外侧与轮胎的转动轴线的距离等于泵的下部与轮胎的转动轴线之间的距离的1至1.1倍。
泵优选地可以是弯曲的中空通道的形状,至少一个外围壁,该外围壁至少局部地由该表面对中的位于泵的纵向方向上的至少一个截面形成并且相互定位在α= 0到120°的角度,而如果角度α> 0°,则将其放置在这些表面的连接边处,位于泵的中央横截面的远侧。或者,泵可以具有其他横截面设计。
腔室的长度优选地可以大于与地面接触而未变形的轮胎周长的长度。在其优选实施例中,腔室的长度小于与地面接触而未变形的轮胎周长的长度。
腔室的端部可以彼此相邻,或者它们可以比轮胎周长长度的10%更靠近彼此。
本发明还涉及与轮胎和/或车轮和/或腔室和/或再充气装置相邻的轮胎和/或内胎和/或轮辋和/或辅助结构,该再充气装置至少配有上面标识的设备之一。
图中的附图的说明
根据本发明的腔室具有形状存储器,该腔室用于调节轮胎中的压力,可以在附图中更详细地描述其具体实施例。在图1.1中,腔室放置在表面上。图1.2、1.3和1.4描绘了轮胎的变形。图2.1示出了在发生损坏的点处选择的内胎表面的矩形。图2.2描绘了刺穿。裂纹扩展在图2.3中示出。图2.4介绍了应用于轮胎的调节。图2.5和2.6示出了纤维。图3.1描绘了轮胎连同内胎以及阀。在图3.2中,内胎已经膨胀,而在图3.3中,内胎已经占据了轮胎的整个体积。图3.4描绘了将阀插入其最终位置。图3.5示出了最终状态。图4.1至4.6说明了来自来源的再充气。图4.7至图4.9描绘了集成阀,而图5.0至5.5说明了该阀的功能,而图5.6描绘了其特定实施例。图6.0a和6.0b示出了带有内胎的普通汽车轮胎,而图6.1a至6.3b中描绘了其中带有环的轮胎的设计,而分离部分在图7a和7b中示出。
实现技术方案的示例
使用单独的示例来描述隔膜泵的示例。
示例1
具有形状存储器的腔室K用于调节轮胎P中的压力,该腔室包括轮胎P的一部分或与轮胎P的壁相邻并且在一端连接到轮胎P的内部并且在另一端连接到外部环境O,该腔室呈弯曲的中空通道形状。
如果具有形状存储器的蠕动腔室K附接至轮胎P并且其朝向轮胎P的轴线被压缩,则腔室K基于腔室K的上壁和下壁之间的相互接触而封闭。上壁和下壁位于不同的半径上,因此它们具有不同的周长长度。例如,如果腔室K的高度为1mm并且其围绕轮胎P的整个周长,则上壁和下壁的长度之间的差异可以是2×pi×1mm,即6.28mm。因此,在每次旋转时,都会发生6.28 mm范围内的上下壁之间的剪切。这种剪切会创建摩擦,从而破坏腔室K的壁并且还生成热量。
上述的缺陷大部分被具有形状存储器的腔室K消除,该腔室用于轮胎P中的压力调节,该腔室构成轮胎的一部分或者与轮胎壁相邻,并且根据本发明,该腔室在一端连接至轮胎的内部或腔室K传递点,在另一端连接到外部环境O或腔室的来源。例如,如果将锚定纤维引导穿过腔室K,跨度为0.5毫米,则剪切只能在这些纤维之间累积并且不能在它们后面转移。在那里,剪切沿着腔室K的整个长度均匀分布。剪切的最大可能的大小也减小了。纤维可以锚定在腔室K的相对壁或锚定在连接到它的组件上。举例来说,它可以围绕腔室K环绕以将腔室的下壁和上壁锚定在一起,或者设计成与腔室的一个壁相交并且锚定到周围的材料。纤维只能连接到其长度的一部分和/或其数量中描述的组件上,然后在其长度的另一部分上连接到这里未描述的其他元件。
示例 2
在图1.1中,腔室K放置在表面SP上,该表面SP例如可以是轮胎P的内胎或轮胎P的实际层中的一个,或者甚至是位于车轮上的整个其他部分。然后可以用附加的层覆盖腔室,使得例如如果层SP实际上是指轮胎P的层并且腔室K与轮胎的另一层一起位于其上,则轮胎P的外观确实不需要与普通轮胎的不同。腔室K在上面的图像上可以看到,它具有中空内胎的形状,即我们看不到它的内部。
在图1.1中,引导穿过腔室K的纤维既与腔室连接又与层SP连接。在图1.2中,腔室K的位置受到轮胎变形的影响,轮胎从左侧进入腔室K,并且变形并在腔室壁前方滚动,导致纤维VL沿从左到右的方向扩张。在图1.3和1.4中,变形已经进一步发展,左侧的光纤被重新调节。变形不会超出纤维允许的程度。否则,例如可能会发生这样的变形,即变形可能在整个回转时间段内累积,并且在腔室K的上壁对着腔室K的相对的下壁的以剪切形式的每次回转仅释放一次在一个点上。这会削弱这个地方,这也成为后来回转中剪切的自然候选,每次回转都会增加这一趋势,并迅速破坏这个地方。尽管如此,纤维SP在腔室K的较大部分或整个长度上分散这种潜在的破坏。这个示例描述了通过使用蠕动泵实施的解决方案;尽管如此,类似地它也适用于其他泵,其中泵的相对壁彼此接触,例如,隔膜泵。
示例 3
默认情况下,轮胎的内胎由弹性材料制成。图2.1示出了在发生损坏(例如通过刺穿)的地方,内胎表面选择的矩形。在图2.2中,内胎中的刺孔用十字和一个圆点标出。由于内胎由弹性材料制成并且其内部的压力较高,所以刺孔以裂纹的形式扩散,几乎立即导致内胎中的破裂和压力损失。这在图2.3中示出为手绘灰色线条;裂纹传播穿过矩形,甚至可能在它后面,穿过内胎的表面。尽管如此,如果如图2.4所示实施内胎的调节,则可以防止这种情况发生。在图2.4中,内胎配有防止裂纹扩散的织物或另一格栅。因此,裂纹的长度最远只能达到最接近格栅的纤维。这是一种有利的解决方案,特别是与再充气轮胎相结合,其可以逐渐地再充气,补偿从内胎漏出的空气,并且如果实际内胎也代表用于蠕动泵或另一类型的泵的载体,则充气的内胎可以在其工作位置支撑该泵。通过用非弹性材料或抗裂纹扩展的材料代替或覆盖内胎材料可以获得类似的效果。整个内胎或仅其外露部分,例如胎面,可以被覆盖。如图2.2所示,纤维不需要具有方形图案,但是例如它们也可以具有三角形或其他种类的图案。纤维也可以对角布置,这可以确保在填充轮胎期间内胎可以被拉伸,而如果因为纤维彼此远离,它们仍然可以捕捉和限定裂纹的最大长度。如图2.5所示,纤维也可以是波浪状的,从而能够如图2.6示出的那样拉伸内胎,由此纤维稍微再调节并且它们之间的空间增加,但是纤维仍然可以限定最大裂纹长度(在它们之间)。纤维也可以由纺织品和橡胶材料的组合制成,例如用于衣服中使用的弹性带,其具有弹性,但也具有限定的最大长度,在该最大长度该拉伸在预限定的长度终止。这些橡胶带例如用纱线螺旋编织并具有预先确定的长度。
内胎也可以由无弹性或塑性材料制成,这确保了它们的基本不可渗透性,诸如用于不可渗透的纺织品、箔、碳和其他类似类型的产品。这防止了任意快速放气,或者例如在使用碳的情况下,它增加了其抗刺穿性。这种内胎可以有利地构成用于再充气轮胎的泵。
示例 4
默认情况下,内胎轮胎P的内胎D通过阀与外部环境O分离,而轮胎P和内胎D之间的空间不与其周围环境全密封地分离。如果内胎D被刺穿,则来自内胎D的空气立即逸出到轮胎P中并且随后围绕阀V从轮胎-轮辋组件中流出。这种即时放气是非常危险的,并且代表了内胎轮胎的主要缺点之一。可以创建轮胎P,尽管它具有通常确保气密性本身的内胎D,但实际的轮胎P本身另外与其外部环境O全密封地分离。这是有意义的,特别是关于自充气轮胎P,其中内胎D主要充当可再充气设备的载体;尽管如此,在出现任意缺陷的情况下,该组合可以具有对抗快速放气的与无内胎轮胎P相同程度的阻力。
这是通过以下方式实现的。内胎D配有阀V,该阀V除了密封内胎D的内部之外还将内胎D与由轮胎P和轮辋形成的腔之间的空间与其周围全密封地分离。以这种方式,阀V具有与现代无内胎轮胎的通常阀类似的密封功能。
由于阀V将防止内胎D的必要充气程度并且由此将防止强制空气离开轮胎P的可能性,使得内胎D可以假定其合适位置并填充轮胎P的整个体积,阀或者车轮组件必须设置有能够使内胎D与轮胎P和轮辋之间的空间排气的出口。在该排气之后,出口封闭并由此防止来自轮胎P的任意进一步的空气泄漏。以这种方式封闭出口不会将轮胎P的内部与其外部环境O全密封地密封,直到开始从轮胎P与内胎D之间的空间排出空气。
根据本发明的阀可以具有与当前无内胎阀的形状类似的形状,其具有必须被强制拉入其在轮辋中的位置的塞子形状。如果在阀V主体的最终安装就位之前,在阀V的侧面应该存在泄漏,例如或者在轮辋与阀V主体之间出现另一间隙,空气可通过该间隙逸出,同时对内胎D充气,轮胎P也可以通过该间隙排气。在将内胎D充气到与轮胎P相同的完整体积并且迫使内胎D与轮胎P之间的空气之后,内胎D通过其自身的压力可以将阀V插入其在轮辋中的最终位置并且由此密封整个系统。也可以手动或机械方式将阀安装到其最终位置,或者可以通过具有垫圈的螺母将阀密封到轮辋上,其方式与目前使用在无内胎阀的情况类似。也可以通过附加的间隙或出口将轮胎和轮辋之间的空间排出,随后将其密封。例如,空气可以在轮胎P(围绕其胎圈)和轮辋之间被挤出,直到轮胎P上的内胎D及其胎圈的压力足以使胎圈咬合到其合适位置,其中胎圈靠着轮辋被密封。胎圈也可以安装到轮辋的侧面,例如具有使空气能够逸出的间隙或通道,并且在胎圈咬合到其最终位置之后,该间隙可以消失,使得它实际上不再将轮胎P和内胎D之间的腔连接到其周围之间。
图3.1描绘了具有内胎D和阀V的轮胎P。如由连续箭头所示,而内胎D通过阀V充气,如虚线箭头所示,来自内胎D周围的车轮空间(标记为灰色)的空气在阀V周围被排出并进入大气。如虚线箭头所示,图3.2说明了内胎D的膨胀,并且阀V邻接轮辋;尽管如此,如虚线箭头所示,其壁设置有通道,该通道从内胎D与轮胎P和轮辋R之间的空间连续排出空气。在图3.3中,除了位于实际阀V周围的小区域外,内胎D几乎占据了轮胎P的整个体积;内胎D的压力增加并推到阀V上,直到其插入其最终位置(图3.4中所示),此时轮胎P与内胎D之间仅有极少量的或没有残余空气。在轮胎P再充气到其工作压力之后,系统稳定在图3.5所示的状态。在内胎D即将破坏的情况下,内胎D中的空气仅逸出到由轮胎P,轮辋R和内胎D的阀封闭的区域中。如果提供内胎用于轮胎或用于专门用作泵设备、蠕动泵、或例如用于驱动机械设备的压缩空气源的载体的无内胎轮胎,则该解决方案是有利的。该示例描述了这样的解决方案,即,从内胎挤出的空气在阀周围逸出,虽然它可以类似且有利地通过另一点从车轮组件中逸出,如果组件在分配必需体积的空气之后,已被再密封。
示例 5
申请人在本发明中另外描述了一种新的解决方案,该方案能够在轮胎的两个转动方向上充气,同时通过内部或外部循环确保腔室的释放,由此除了在充气期间空气只能通过封闭的腔室被输送,否则该空气会返回至其被吸取的地方。例如(返回至)轮胎、储气室或轮胎的外部环境。图4.1至图4.6中示出了类似这样的解决方案,其中图4.1描绘了从来源例如从轮胎的外部环境通过蠕动泵和带有隔膜B的右侧调压器在这种情况下通过带隔膜的参考空间形成再充气,但该参考空间也可以是不同类型的电子或机械或利用叶片、叶轮、弹簧等;原则上任意阻止或减缓通过特定入口到达泵的传递点的空气流动的方法,在这种情况下是轮胎。如果轮胎-泵的传递点-充气不足,则调压器A的隔膜封闭入口,并在泵内形成真空,该隔膜打开左侧入口阀LVV并启动将空气吸入腔室,然后将空气在隔膜B周围推到泵的传递点-轮胎-如虚线箭头所示。隔膜A和隔膜B都试图弹出,因为它们都响应轮胎内的负压;尽管如此,隔膜B被从腔室流出的空气移动。如果调压器包括不会被流动空气移动的元件,则可以在其旁边安装分离的单通阀,从而可以将该空气从泵释放到轮胎。这种单通阀可以安装用于每个调压器或从腔室到轮胎的每个入口。图4.2描绘了轮胎合适地充气情况。调压器的隔膜缩回,空气沿着虚线箭头指示的方向循环。图4.3和4.4示出了相同的情况,但车轮在相反的方向上旋转,因此气流的方向也发生了反转,与图4.1和4.2相比,这导致单独元件的相反接合。图4.5和图4.6说明了它们统一到单个调压器中,在这种情况下只有单个隔膜;尽管如此,具有两个或多个隔膜的调压器也可以实现类似的功能。图4.5示出的轮胎充气不足,隔膜已经弹出,并封闭了腔室的左侧入口。与此同时,隔膜已经被从腔室的左侧出口流出的空气推到一边,并且空气现在流入轮胎中。在右侧形成真空,其打开右侧入口阀PVV并开始从泵的来源吸入空气,直到轮胎再充气并且隔膜已缩回调压器。说明的调压器不一定是隔膜调压器;它可以基于叶轮、电子、叶片、弹簧或其他机械设备。入口阀PVV和LVV可以组合成单个入口阀JVV,其可以代替这些中的一个或者在回路中的任意其他地方。图4.7至4.9描绘了这种情况。
在图4.7中,阀JVV位于阀LVV和PVV的原始位置之间的位置。而且表明了腔室K的变形,其标记有灰色尖端,其在6个不同点处依次地中断腔室。实际上,这代表连续六次发生腔室的单次中断,前提条件是这些中断在沿着虚线箭头的方向的这些位置之间进行。变形的起始点标识为ZD,其终点示出为KD。泵的传递点(在这个示例中为轮胎,尽管也可以有另一储气室和另一传递点)放气,并且调压器的隔膜封闭到腔室K的右侧入口。
图4.8说明了变形从点ZD沿着虚线箭头移位到灰色尖端的情况。气体,在这个示例中为封闭在腔室K中的空气,原始来自调压器的隔膜和ZD点之间,现在已经膨胀到灰色尖端,同时其压力降低并且在那里产生真空,压力低于泵的来源的压力。在这个示例中,外部环境的压力是O,它代表1个大气压。与此同时,原始存在于点ZD和尖端当前位置之间的区域内的空气沿着虚线箭头的方向被供给到腔室K的左侧部分,并且附加地在轮胎的调压器R周围。
在图4.9中,变形的尖端已经移位穿过阀JVV连接点后面的腔室,于是它接触到在腔室这部分创建的真空;JVV打开并且这部分的压力随着泵的来源的压力而变得平稳。
在图5.0中,变形移位到点KD,而在变形左侧的腔室中,空气被额外压缩并且然后被供给到轮胎,而在变形的右侧的腔室中,通过JVV吸入空气继续发生。如图5.1表明的,如果变形随后离开腔室,如虚线箭头所示,其中尖端不中断腔室K,则阀门JV封闭并且轮胎压力充满整个腔室,围绕调节器R的隔膜到室K。如图4.9到5.0表明的,轮胎和腔室内的空气体积根据从周围吸入的体积而增加。
另一种可能性是,在变形在点KD离开腔室之前,如图5.2示出的,这种变形例如在点ZD再次影响另一区域的腔室K。在此之前,通过JVV吸入空气并将其供给入轮胎已经如由调压器的虚线箭头所示。从在点KD的变形终点开始,阀JVV封闭,压力拉平趋向灰色尖端说明的变形。在调压器R上通过虚线箭头表明从轮胎到腔室的压力拉平。同时地,在变形的其他侧上并且朝向由调节器R的隔膜封闭的腔室的端部,原始真空仍然存在,因此该区域不需要再次排气,并且该泵可以具有比图5.1中描述的泵更高的效率。
在图5.5中,变形已经移位,新的循环继续进行,轮胎中的空气压缩也继续。
阀JVV的放置位置也可能与这些示例中所描述的不同;举例来说,它不需要直接连接到通过变形区域的腔室,但它也可以更靠近调压器中的一个或两个的一部分。取决于状况,可以选择具有优点的实施例,该优点是:当其放置在腔室的出口中的一个出口附近时,在变形方向上或与变形方向相对;不管轮胎的转动方向如何,再充气仍然可以起作用。
该阀被描述为单向的,然而其可以是提供必要的特征的任意类型,例如,双通阀、控制阀、多通阀、封闭元件、电子控制元件、电子控制阀、闸阀,具有参考压力的元件、弹簧、隔膜。
类似地,调节器也可以包括任意类似的设备。
为了确保泵的双向运行,还可以使用简单的阀以及由抽吸空气移动的球、折叠板或滑块,该阀封闭不需要的方向并打开期望的空气流动方向。这种阀如图5.6示出。例如,通过蠕动泵产生的力即使在旋转的轮胎中也是足够的,以移位元件并将其保持在所需位置。图中的箭头示出了泵送空气如何与特定元件一起工作,以及空气如何在所需方向上被再引导,以及如何确保泵送或者蠕动泵(例如经典的单通泵或具有内部或外部循环的泵等,还可以确保其他泵)的输入或输出。
示例 6
另一种解决方案是使用压力释放阀。任意泵和蠕动腔室也可用于释放轮胎中的空气;在这种情况下,空气可以沿着压力释放阀的方向从轮胎中泵送出。压力释放阀可以设置为例如在10个大气压下封闭,从而释放空气。例如,如果最佳轮胎压力是3个大气压,并且这被超过而达到3.1个大气压,泵可以开始向压力释放阀方向泵送空气。在压力释放阀的旁边的泵中的压力超过10个大气压的时刻,阀可以打开并且泵可以通过它排出多余的空气。设置在10个大气压的压力释放阀既运行简单又非常安全。并不是实际的轮胎压力打开它;它仅基于泵提供的正压打开。泵可以通过调压器、隔膜或其他方式进行控制;它可以是单向或双向的,并且具有内部或外部循环,或是任意其他蠕动泵或其他类型的泵。
示例 7
本发明另外涉及内胎的桥接。下面的图6.0a和6.0b说明了通常的内胎汽车轮胎。如果在胎面下方创建腔室K,则胎面会失去其部分弯度并可能开始塌陷。这在图6.0b中说明,其中除了腔室K所在的胎面之外,作用在其所有壁上的内部的轮胎压力。轮胎壁上的压力设置使这些侧面分开,而另一方面,它将胎面拉下,从而无意中封闭腔室K。这可以通过下面描述的解决方案来防止。
在图6.1b中,在自行车的这个示例中,在内胎D上创建腔室K。尽管如此,如图6.1b所示,原始的轮胎胎面会失去内胎D的支撑并因此塌陷。这种塌陷将由轮胎P的壁上的内胎的压力引起,由此胎面被拉下并且与此同时变平并且在宽度上膨胀。这种塌陷可以通过桥接腔室K来避免,腔室K锚定在腔室的侧面,从而保护腔室不会变得扩张。桥接件可以具有拱形,在这种情况下也可以保持胎面的拱形形状。尽管如此,根据胎面,腔室可以具有任意形状。然后在实际腔室下方形成环带,通过实际内胎D的压力防止从下方封闭腔室K。环带确保腔室K内的内胎不超过等于或小于腔室K的较低直径的直径。图6.2a示出了锚定在标记为X的点处的腔室上方的桥接W,在胎面下形成的桥接件上方有一个完整的拱形拱顶。到目前为止腔室K已经被说明,不包括由道路引起的变形位置,并且室已经被打开。在图6.2b中,腔室通过与箭头方向的道路接触而变形,直到该变形通过胎面的变形和朝向腔室K的内部的弯度而导致期望的腔室K的封闭。
示例 8
轮胎壁中的蠕动腔室可能是裂纹萌生和扩散的来源,这会危及轮胎的使用寿命。解决方案是在与轮胎P的结构物理分离的部分中创建的腔室K。通过该分离,裂纹被阻止。这可以参见图7a。另一解决方案是在与轮胎连接的部件中形成腔室K,尽管阻挡裂纹扩散的阻挡层诸如纺织品壁,箔或插入部件之间的其他阻挡材料,其可以再引导裂纹或停止它。这可以参见图7b。
示例描述了使用车辆轮胎;然而,它们的优点在任意使用空气填充轮胎的机器中都是有用的,包括诸如升降机的固定机械,在轮胎上拉伸环带的传送带等。
工业实用性
具有用于轮胎压力调节的形状存储器的腔室可以用于新轮胎的制造以及用于乘用和多用途车辆的现有轮胎的调节。
要求优先权
本申请要求2015年8月14日提交的美国临时申请62 / 205,659的优先权,其全部内容通过引用被完整地并入本文。
其他实施例在以下权利要求的范围内。
Claims (18)
1.一种乘车状况监控系统,该系统包括:
泵单元,该泵单元由车辆的轮胎变形或车辆的轮胎的转动驱动;和
数据收集器,该数据收集器被配置为从泵单元、车辆的车轮、车辆、道路、驾驶员、操作员、车辆外部单元、泵单元、轮胎、状态通信单元和车辆中的一个或多个接收数据;和
处理单元,该处理单元被配置为从接收的数据中确定轮胎、车轮、车辆、道路、泵单元、驾驶员或操作员中的任意一个的状况状态;
状态通信单元,该状态通信单元被配置为向车辆、驾驶员、操作员、车辆外部单元、数据收集器、泵单元、车轮或轮胎提供状况状态。
2.根据权利要求1所述的系统,接收的数据包括来自以下参数中的一个或多个的信息:轮胎变形;轮胎痕迹的大小或长度或面积;轮胎压力;轮胎充气不足;轮胎过量充气;蓄能器压力;海拔;周围环境压力;地理坐标;泵单元充气循环的频率;泵单元再循环循环的频率;打开或封闭泵单元的调压器的频率;充气时间的长度;行驶距离;轮胎周围环境温度;车辆周围环境温度;轮胎内部的空气湿度;周围环境空气的温度;由泵单元的能量收集器产生的输出(功率,电压等);启动泵单元的能量收集器的频率;轮胎放气速度;轮胎充气速度;车轮转动方向;车轮转动速度;车辆速度;车轮处于静止状态的时间;以及轮胎压力随时间变化的特性。
3.一种用于确定车辆的自充气轮胎的状况的方法,该方法通过监控车辆的自充气轮胎功能的特性,该方法包括:
从自充气设备接收数据;
处理数据以确定轮胎的状况;
将轮胎的状况传递给车辆。
4.根据权利要求3所述的方法,该方法进一步包括基于泵单元循环或泵流量或其组合来确定轮胎完全充气的实际行驶距离,并比较轮胎完全充气的目标行驶距离,并当完全充气的实际行驶距离小于完全充气的目标行驶距离时标示良好的轮胎状况。
5.根据权利要求3所述的方法,该方法进一步包括基于来自轮胎压力传感器或泵流量或其组合的输入来确定轮胎完全充气的实际行驶距离,并比较轮胎完全充气的目标行驶距离,并当完全充气的实际行驶距离小于完全充气的目标行驶距离时标示良好的轮胎状况。
6.根据权利要求4或5所述的方法,其中该完全充气的目标行驶距离基于处于良好状况的轮胎的目标放气速率、轮胎静止的时间,或泵流量,或其组合中的一个或多个。
7.根据权利要求3所述的方法,该方法进一步包括直接测量由自充气系统传递的空气体积以实现完全充气,并比较完全充气的目标空气体积,并当实现完全充气的实际空气体积小于目标体积时标示良好的轮胎状况。
8.一种车辆系统状况监控系统,该系统包括:
泵单元,该泵单元由车辆的轮胎变形或车辆的轮胎的转动驱动;和/或更多来自以下:
数据收集器,该数据收集器被配置为从数据来源接收数据;
状态通信单元,该状态通信单元被配置为向数据目标提供提供状况数据或状况状态;和
处理单元,该处理单元被配置为从状况数据确定状况状态,该状况数据从状态通信单元被接收。
9.根据权利要求8所述的系统,其中该数据来源包括以下中的一个或多个:
状态通信单元,
泵单元,
车轮,
阀,
轮胎,
车辆,
计算机,
芯片,或者
传感器。
10.根据权利要求8所述的系统,其中该数据来源包括以下中的一个或多个:
人,
驾驶员,或
操作员。
11.根据权利要求8所述的系统,其中该泵单元是蠕动泵或隔膜泵。
12.根据权利要求8所述的系统,其中该泵单元包含旁通阀,并且该泵被配置为将气体从来源再循环至目标。
13.根据权利要求8所述的系统,其中能量收集器由轮胎变形、轮胎转动或泵送空气的移动产生电能来驱动。
14.根据权利要求8所述的系统,其中该系统包括电池。
15.根据权利要求14所述的系统,其中该电池由能量收集器充电,该能量收集器通过轮胎变形、轮胎转动或泵送空气的移动产生电能来驱动。
16.根据权利要求10所述的系统,其中该数据来源位于车辆上/车辆中。
17.根据权利要求10所述的系统,其中该数据来源位于车轮上/车轮中和/或轮胎上/轮胎中。
18.根据权利要求11所述的系统,其中该数据来源位于车辆外部。
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