CN110312623A - 车轮，特别是自行车车轮，用于这种车轮的轮毂以及装配有这种车轮的车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车轮，其包括：轮毂、轮辋和可充气轮胎，其中轮毂位于车轮的旋转轴周围；压缩机，其基本上位于轮毂内用以压缩外部空气，其配有吸入为大气压的空气的入口，以及输送加压空气的出口；驱动器，其用于驱动压缩机，其中驱动器可相对于旋转轴运动，特别是可旋转，更特别是可在与轮毂的旋转方向相反的方向上旋转；空气储器，其用于存储加压空气，其中空气储器位于车轮的轮辋内；连接件，其用于将压缩机的出口与车轮的可充气轮胎的空气储器相连。

Description

车轮，特别是自行车车轮，用于这种车轮的轮毂以及装配有这 种车轮的车辆

本发明涉及一种车轮，特别是自行车车轮，用于这种车轮的轮毂和装配有这种车轮的车辆。

轮毂是广泛已知的并且通常形成例如自行车的轴毂连接的一部分。在这种情况下，自行车的轴通常安装在轮毂中，轮毂通过轮辐连接到自行车车轮的轮辋。车轮，包括其轮毂，围绕自行车的轴旋转并安装在自行车的轴上。

例如在骑行比赛期间，重要的是以预确定的轮胎压力骑行，在这种情况下，该压力可取决于骑车者骑行的地形。轮胎中的较小压力通常会导致轮胎与地形之间的较大的接触面积，这会导致比通过较高压力获得的抓地力更好的抓地力。相反，具有较小抓地力的较高压力会导致较小的阻力和因此较高的速度。在例如比赛或骑行旅行期间，为了能够调整轮胎压力以适应环境，骑车者必须下车并从轮胎释放空气或将空气泵入轮胎中，这与相当大量的时间和精力相关联。还必须的是，在骑车时携带单独的自行车泵，以能够给轮胎充气。

例如，WO2015114153公开了一种自行车车轮的车轮轮毂装配组合件，包括车轮轴，包含泵壳体的旋转泵，泵转子，配置成与充气轮胎流体连接的第一流体端口和配置成与流体储器流体连接的第二流体端口。装配组合件还包括用于控制致动或操作模式/状态的控制装置。泵配置成在第一和第二流体端口之间移动流体。泵转子配置成相对于泵壳体与车轮轴同轴地旋转，并且泵壳体配置成相对于车轮轴旋转。US2016263949公开了一种轮胎充气装置，其用于维持安装在车辆的双车轮单元中的一对轮胎的预先确定的充气压力。装置包括与壳体相连的第一和第二泵单元，壳体包括用于与双车轮单元的互补安装结构接合的安装结构。第一和第二泵包括第一和第二泵杆，其配置成响应于双车轮单元的旋转而平移。齿轮组和偏心驱动机构布置为使第一和第二泵杆往复运动。EP0621144公开了安装有可充气轮胎的车轮，包括空气储器和泵单元，用于选择性地使空气从轮胎流入储器以使轮胎放气，以及使空气从储器流入轮胎以给轮胎充气。

因此，本发明的一个目的是提供一种气压调节系统，该系统可以在骑行和/或运动期间使用，或者在静止时使用，其中可将气压增加或减少到任意值。可具有根据本发明的这种系统的车辆包括各种(可以是电动的)自行车、踏板车、轻便摩托车、摩托车以及其他两轮车(或三轮车)，其中通过滚动车辆的至少一个车轮来发生运动。此外，系统可被应用于其他的机动车辆，例如汽车。

为此，本发明包括车轮，特别是自行车车轮，包括轮毂、轮辋和可充气轮胎，其中轮毂位于车轮的旋转轴的周围，在车轮旋转时，轮毂围绕静止的旋转轴而旋转；压缩机，其基本上位于轮毂内用以压缩外部空气，所述压缩机配有用于吸入为大气压的空气的入口，以及用于输送加压空气的出口；用于驱动压缩机的驱动器，其中驱动器可相对于旋转轴运动，特别是可旋转，更特别地，可在与轮毂的旋转方向相反的方向上旋转；以及第一连接件，用于将压缩机的出口与车轮的可充气轮胎相连。

因此，本发明使用来自旋转的(自行车)车轮的能量来驱动压缩机，通过该压缩机，在运动或骑行期间，能够给轮胎充气。将压缩机的出口与车轮的可充气轮胎相连的第一连接件可包括在轮胎和压缩机之间的多个分支和中间部件，例如空气储器。

位于轮毂中的压缩机由于驱动器围绕旋转轴的旋转而压缩外部空气。当其运动时，例如在骑行期间，压缩机可因此被驱动以压缩外部空气。例如，如果轮胎中的压力低于期望的压力，可将该压缩空气供给到车轮的待充气的轮胎。为了将压缩机压缩的空气供给到可充气轮胎，在压缩机和轮胎之间提供了连接件。

用于驱动压缩机的驱动器(其可相对于旋转轴运动，特别是可旋转)也可(刚性地)与轮毂相连，以在运动时与轮毂一起旋转。驱动器可以直接与轮毂的定子轴相连。当系统用在机动车辆中时，这种结构可以是特别合适的，并且确实会导致简化的系统，尽管其也会导致减小的旋转差异，并因此减少压缩动作。在这种结构中，不需要齿轮或变速器，并且驱动器可以直接与轴相连。在这种情况下，压缩机的转速(rpm)等于车轮的转速。

车轮也可包括用于存储加压空气的空气储器，其中空气储器位于车轮的轮辋内；第一连接件，其用于将压缩机的出口与车轮的可充气轮胎的空气储器相连；以及第二连接件，其用于将空气储器与车轮的可充气轮胎的相连。

由于存在空气储器，因此能在骑行期间以及静止时在短时间内使轮胎充气。为了改进系统的性能，有利的是能在非常短的时间内改变轮胎压力，此外，对于压缩机的驱动，仅需要非常少的能量，优选地在相对长的时间内分散，而不是在短时间内需要大量的能量。如果在骑行比赛期间，例如地形有变化，则有利的是在该时间点可立刻调节轮胎压力而不需要来自骑行者的任何额外能量。如果在该时间点需要额外能量以能够调节轮胎压力，这将首先给骑车者导致不利而不是优势，因为其需要大量的能量来调节轮胎压力并且其不会立即起作用，因为该作业仍需要在激活的时间点执行。

压缩空气也可以存储在空气储器内，例如，如果轮胎中的压力具有期望的压力。该空气储存器位于车轮的轮辋内，因此在车轮上不需要额外的储存器或储槽，并且因此车轮的重量也不会增加。为了将压缩空气从储器供给到可充气轮胎，在储器和轮胎之间提供有连接件。优选地，由压缩机压缩的空气总是供给到空气储器，并且轮胎总是使用来自空气储器的空气来充气。但是，当省略空气储器时，可将压缩空气直接送至轮胎。

压缩机例如与轮毂相连，特别是以固定和/或非旋转的方式相连。因此，轮毂围绕旋转轴的运动或旋转同时导致压缩机围绕旋转轴的旋转。特别有利的是，压缩机的驱动器也可围绕旋转轴旋转，但是在相反的方向上旋转。因此，可以实现提高的相互旋转速度，从而导致更高的压缩机输出。

车轮包括例如控制器，其用于控制空气供给和将第一连接件与空气储器或可充气轮胎相连。这种控制器包括例如气动阀，例如双向阀或三通阀。通过这种阀，可根据需要连接内部元件。控制器例如配置成使得压缩空气经由第一管道传递到可充气轮胎和/或经由第二管道传递到空气储器。如果压缩空气不能进入这些管道中的一个，则不需要压缩，并且可以关闭压缩机。

第一连接件和/或第二连接件包括例如中空的轮辐。连接件将空气储器与轮胎相连，储器和轮胎位于车轮的轮辋侧上，而压缩机位于轮毂中。空气储器和轮胎之间的连接例如通过第一连接件和/或第二连接件以及通过轮毂来实现。通常，轮辐在车轮的这些部件之间延伸。通过在空心轮辐中提供连接件，车轮的外观仅受到非常轻微的影响，并且车轮的结构无需不必要地改变。例如，第一连接件和第二连接件也可以同轴布置。其结果是，同一轮辐可被用于两个连接件，在这种情况下，例如内侧可以用于第一连接件，并且在第一连接件的内侧和轮辐的内侧之间的空间可用于第二连接件。

轮毂配有用于将空气供给到压缩机的入口的进气口，该进气口优选地配有迷宫和例如过滤器，以阻止污物和水进入轮毂内。因此，通过轮毂的空气供给来提供(待压缩的)外部空气给处于轮毂内的压缩机。迷宫保证了不会(或至少在较小程度上)将灰尘、泥浆和水分供给到压缩机，以阻止压缩机的污染。进气口例如也配置为排气，在这种情况下，例如，在排气期间通过吹气来清洁迷宫。通过进气口供给空气至少会对于例如污物施加抽吸效果，而同时污物会积聚在迷宫上或迷宫内。当通过压缩机吹出空气并且这种吹出经同一进气口进行时，任何可能已经积聚的污物会被从迷宫中吹出或离开迷宫。由于排出的空气具有比周围环境更高的空气压力，可以容易地将任何污物吹走，因此清洁了迷宫和进气口。由于轮毂的产生离心效应的旋转，污物也可能被排出。

压缩机例如配置成在至少两个独立的步骤中压缩空气，其中，压缩机被配置为例如在第一步骤中，将空气压缩到空气储器中的可高达6巴的压力，特别是到大约4巴的压力，并且在随后的第二步骤中，将压缩空气进一步压缩至可高达18巴的压力，特别是大约12巴的压力。在几个步骤中对空气进行压缩导致在这些步骤中有较少的能量损失。压缩机例如配置成在至少两个单独的步骤中压缩空气，在第一步骤中压缩到大气压力的4到6倍，在第二步骤中压缩到第一压力的3倍。这种压力可以例如用在公路自行车中。在其他类型的自行车或机动车辆中，压力可显著地降低。在这种情况下，压缩机可以被配置为例如在至少两个单独的步骤中压缩空气，其中在第一步骤中，压缩机被配置为例如将空气压缩到空气储器中的可高达3巴的压力，特别是到大约2巴的压力，并且在随后的第二步骤中，将压缩空气进一步压缩到可高达9巴的压力，特别是大约6巴的压力。

对空气的压缩通常等熵地进行，与周围环境没有能量交换，并且压缩快速进行。这种压缩会导致空气加热，并且因此随后的压缩需要更多的功(work)。与压缩相关的功的增加取决于压缩冲程的起始体积和最终体积之间的比率，并且还取决于一系数，根据以下公式：

在该公式中，V₁是压缩的起始体积，V₂是压缩的最终体积。对于等熵压缩，系数k等于1.4，并且对于(较慢的)等温压缩，其等于1.0。因此，在等温压缩的情况下，没有功的增加。由于功的增加取决于相对(起始和最终的)体积，则有利的是限制每个压缩冲程的这些体积的差异(比率)。

压缩机包括，例如储存器，用于存储在第一步骤中以第一增压压缩的空气，优选地储存器位于轮毂内。在第二步骤中，来自储存器的空气例如随后被进一步压缩到所需的或增加的最终压力。在一个实施方案中，储存器可由连接两个泵级的连接管形成。

压缩机包括，例如，至少两个用于对空气进行压缩的活塞或波纹管，其中每个活塞或波纹管例如配有止回阀，该阀允许供给空气，但阻止压缩空气泄漏。压缩机例如是容积式泵。在这种情况下，活塞或波纹管配置成通过具有止回阀的管线或开口允许压力处于第一压力，例如大气压。这会阻止在压缩机内压缩的空气再次逸出到外部空气中。波纹管例如是(玻璃纤维)加强的波纹管，使得其能承受增高的压力，特别是在第二或后续步骤中。波纹管的加强件包括例如玻璃纤维、丝织物、诺梅克斯(Nomex)、迪尼玛(Dyneema)或凯芙拉(Kevlar)。作为替代，薄膜或膜片可用于压缩空气，所述膜片的薄膜可配有空气入口阀(或入口止回阀)和空气出口阀(或出口止回阀)。在压缩机压缩运动时，其他的压缩机构也可应用于对空气进行压缩。

压缩机包括，例如，多个缸体和多个活塞，所述多个缸体与轮毂刚性连接，所述多个活塞配置成相对于旋转轴在径向方向上在缸体内运动。活塞例如由于压缩机的驱动器的旋转而在缸体内以往复方式运动。缸体，例如，沿着轮毂的周向(-n虚拟)按比例彼此等距离地分布或围绕旋转轴等距离地分布。缸体也可以分布在多个壳体上，其中每个壳体包括至少两个缸体，所述至少两个缸体在轮毂的周向上彼此等距地分布，其中壳体设置为基本上彼此平行。每个壳体基本上沿径向方向延伸到旋转轴的不同位置处。这样，同一轮毂中的多个缸体和活塞可以由同一驱动器驱动，其中可相对于其他壳体而调节每个壳体的驱动器，例如通过驱动器上的凸轮轴来调节。每个活塞例如配有凸轮从动件，并且驱动器例如配有凸轮从动件与之相连的凸轮系统。在旋转期间，凸轮系统的凸轮例如相对于旋转轴执行偏心圆，并且因此与凸轮从动件相连的活塞在缸体内执行平移往复运动。

压缩机例如是容积型的或是活塞泵。这些类型的压缩机的优点是其具有高的压力积累并且是自吸式的。此外，例如与离心泵或叶片泵相比，最大的压力累积基本上不依赖速度。

驱动器包括例如凸轮轴，该凸轮轴可围绕旋转轴旋转以将驱动器的旋转转换成往复运动或泵送运动，特别是与旋转轴成直角或在径向方向上的往复运动或泵送运动。凸轮轴例如配有带有多个凸起的中心轴，其中所述凸起在径向方向上相对于彼此有偏移。因此，每个凸起可用于在中心轴上的多个位置处产生在径向方向上的运动，并且因此例如通过驱动器的相同旋转运动来控制压缩机的不同的压缩步骤。

压缩机和驱动器例如配有通过行星齿轮离合器连接的齿，其中行星齿轮离合器的齿和压缩机的齿具有例如大于1的比率。这种比率提供了压缩或泵送运动的加速。这种加速又保证了较小的压缩机部件可用于实现相同的压缩。在这种情况下，压缩机包括例如行星轮机构的卫星轮，并且驱动器作为具有中心轴的行星轮托架，所述卫星轮和驱动器通过至少两个行星轮彼此连接。行星齿轮离合器或行星轮机构具有的优点是，取决于多个元件相对于彼此的固定，可以实现多种功能。例如，如果离合器的部件都不固定，则所有元件以相同的角速度一起旋转。这导致驱动器和压缩机之间没有相互差异，并且因此压缩机不被驱动。如果行星轮相对于其他元件固定，则卫星轮和托架在相反方向上旋转，并且速度相互差异最大。

在脱离位置中，压缩机的驱动器例如可以与轮毂一起围绕固定的旋转轴旋转，特别是基本上以相同的角速度旋转，在接合位置中，压缩机的驱动器相对于轮毂旋转，特别是在相反的方向上旋转。在这种情况下，驱动器的脱离位置例如对应于部件相对于彼此都不固定的行星轮结构。在车轮旋转和因此轮毂和压缩机旋转期间，压缩机的驱动器以相同的角速度一起旋转，因此压缩机不被驱动。因此，驱动器的脱离位置是不发生压缩的自由位置。

轮毂包括例如离合器盘，在脱离位置中，该盘与轮毂一起围绕旋转轴旋转，并且在接合位置中，该盘与旋转轴相连，该轴相对于轮毂固定。因此在接合位置中，离合器盘被固定。当行星齿轮位于离合器盘上时，与通常位于压缩机上的卫星轮的旋转方向相比，这种连接(或固定)会导致驱动器在相反的方向上旋转。

将离合器盘的离合器接合是例如通过机电致动器或液压驱动器或气动驱动器或其组合来实现。离合器盘的液压驱动或致动的优点在于，例如自行车或汽车的现有液压系统可用于此目的。机电致动器的优点在于，其可被远程致动和/或以自动方式致动。气动驱动器例如可由压缩机本身压缩的空气提供动力，这可以是非常有效的。这种驱动器可包括内部压力储器，用以储存向气动驱动器和/或压力控制单元提供动力的空气。

车轮还包括例如用于改变离合器盘的位置的离合器机构，特别是响应于外部信号(例如制动动作或来自致动单元的致动信号)来改变。在车轮的压缩机中对外部空气进行压缩需要能量，例如在骑行比赛期间，该能量更优选地用于行驶和速度。但是，制动通常会产生能量，典型地在制动衬垫中产生热量。如果这种能量(也)用于驱动压缩机，这将导致能量随时间增加。离合器机构配置成例如在打算进行制动动作时(例如，通过压下制动踏板或推压制动杆)，将离合器盘固定或将其连接到旋转轴。离合器机构也可以配置成响应于外部信号通过加压的空气来移动离合器盘。

离合器机构包括例如起重磁铁。通过激励这种磁铁，可选地将力施加在离合器盘上，使得例如能够改变离合器盘的位置并能够开启压缩机。

根据本发明的车轮例如可以通过控制系统致动。该控制系统例如位于计算机上，例如自行车计算机，或位于移动电话上，例如智能手机。自行车计算机通常使用蓝牙或ANT+协议。为了能够通过这种系统进行通信，轮毂例如配有用于无线通信的芯片并且具有电源，例如电池或蓄电池以给芯片供电。因此，轮毂包括例如电压源，例如电池或蓄电池。电压源优选地位于轮毂的密封防水空间或腔室中。轮毂也可以配有与电压源关联的电压计，以确定电压源的电压。电压源优选地是可充电的，例如通过轮毂的旋转或通过发电机或通过微USB连接充电。电压源可以被配置为给轮毂中的多个电子组件供电。电压源具有例如3、6、9或12伏的电压。如果需要，可将能量源的位置传输给控制系统，所述控制系统包括例如指示能量源状态的指示器。

轮毂也包括例如至少一个压力传感器，用以确定可充气轮胎、空气储器、压缩机和/或压缩机的内部储存器中的压力。通过传感器，可以确定车轮中的压力状态，并且基于所确定的压力，能够决定例如给轮胎供给压缩空气，从轮胎释放空气或不改变。轮毂也可包括速度传感器，用以确定轮毂的旋转速度。此外，轮毂可以配有倾斜传感器或旋转传感器，用以记录压缩机的驱动器是否工作。这使得能够确定压缩机是否工作并且基于此可以传输信号。车轮本身也可包括压力传感器。

因此，轮毂包括例如控制系统，该系统例如被配置为如果空气储器中的空气压力下降到低于预定值则开启压缩机，或控制单元被配置为基于外部信号(例如车辆的使用者按压按钮)来开启压缩机。

例如，基于制动动作或基于外部致动，例如基于控制系统发出的信号，能够开启压缩机或实现压缩机和驱动器之间相对于彼此的旋转，特别是相反的旋转。这使得能够使用制动能量来压缩空气以及在车轮正常行驶期间压缩空气。

轮毂也配有例如在轮毂外侧上的连接件，例如阀。这种连接件配置为例如与外部压力源相连，例如自行车泵或空气压缩机，用以使用预定压力的空气给轮胎充气和/或填充空气储器。预先对空气储器加压会减少在车轮旋转期间，特别是在骑行期间，所需的压缩和因此所需的功。该连接件配置成例如允许储器排空。例如，当轮毂用在比赛中时，例如骑行比赛，可以想象每个参赛者必须以空的储器出发，以因此给予每个骑行者相同的获胜机会。

本发明还涉及一种轮毂或压缩机，明确地是其用在根据本发明的车轮中，并且还涉及一种车辆，特别是自行车，其具有至少一个根据本发明的车轮。

将通过非限制性的示例性实施方案来解释本发明，在以下附图中显示了该非限制性的示例性实施方案，其中：

-图1示意性地显示了根据本发明的自行车；

-图2示意性地显示了根据本发明的具有两个连接件的车轮；

-图3示意性地显示了根据本发明的具有同轴连接件的车轮；

-图4示意性地显示了根据本发明的轮毂中的压缩机的分解图；

-图5示意性地显示了图4的沿线I-I的截面；

-图6示意性地显示了根据图4和5的压缩机的两个分解图6A和6B；

-图7示意性地显示了根据本发明的用于开启压缩机的离合器；

-图8显示了具有行星轮驱动器的压缩机的示意图；

-图9示意性地显示了根据本发明的用于开启压缩机的离合器；

-图10示意性地显示了图9的处于未分解状态的分解图；

-图11示意性地显示了根据本发明的轮毂的分解图；

-图12A和12B示意性地显示了根据本发明的在具有单链条的机动车辆上的车轮；

-图13示意性地显示了根据本发明的轮毂的变体；以及

-图14以分解图示意性地显示了图13的轮毂，其带有离合器机构的变体以及由压缩机本身压缩的气动驱动器。

图1示意性地显示了作为根据本发明的车辆(1)的实施例的自行车(1)。自行车(1)配有两个车轮(2)，每个车轮包括轮毂(3)、轮辋(4)和轮胎(5)。每个轮毂(3)通过两个连接件——第一连接件(6)和第二连接(7)——与相应的车轮(2)相连。连接件也可以为例如同轴的，如图3所示。也可以使用单个连接件将轮毂与轮胎相连。

图2示意性地显示了根据本发明的车轮(2)，其中包括轮胎壁的两个放大部分2A和2B。车轮(2)包括轮毂(3)，轮辋(4)和轮胎(5)。轮毂(3)通过第一连接件(6)与轮胎(5)相连，并通过第二连接件(7)与轮辋(4)内的空气储器(8)相连。储器(8)可以存储压缩空气，并且储器(8)布置为例如基本上围绕整个轮辋，使得轮辋内的所有空的空间可被用于存储空气。通过第二连接件(7)，该空气可以例如被再次返回到轮毂(3)并且经由第一连接件(6)被供给到轮胎(5)，以能够给轮胎(5)充气。连接件也可以是例如同轴的，例如，如图3所示。该储器也可被略去，其中压缩机(直接)与轮胎连接。

图3示意性地显示了如图2所示的车轮，其中连接件同轴布置。图3示意性地显示了根据本发明的车轮(2)，其中包括轮胎壁的一个放大部分3A。车轮(2)包括轮毂(3)、轮辋(4)和轮胎(5)。轮毂(3)通过第一连接件(6)与轮胎(5)相连，并通过第二连接件(7)与轮辋(4)内的空气储器(8)相连。该储器(8)可以存储压缩空气，并且该储器(8)布置为例如基本上围绕整个轮辋，使得轮辋内的所有空的空间可被用于存储空气。通过第二连接件(7)，该空气可以例如被再次返回到轮毂(3)并且经由第一连接件(6)被供给到轮胎(5)，以能够给轮胎(5)充气。在所显示的连接件中，第一连接件(6)在同轴系统的内侧，并且外壁形成第二连接件(7)。该第二连接件(7)例如通过开口(O)与储器(8)相连。该储器也可被略去，其中压缩机直接与轮胎相连，并且其中在压缩机和轮胎之间仅需要一个连接件，以及在轮胎和储器之间不需要连接件。

图4示意性地显示了根据本发明的轮毂(3)内的压缩机(10)的分解图。压缩机(10)包括六个泵元件，这些泵元件三个一组地——即第一组三个泵元件(11)和第二组三个泵元件(12)——设置在两个壳体内。压缩机(10)可围绕旋转轴(13)旋转，同时凸轮轴(14)将这种旋转运动转换为泵元件(11、12)内的平移往复运动。通过第一连接件(6)和第二连接件(7)，压缩空气可被转到车轮(2)的空气储器(8)或轮胎(5)中。连接件也可以是例如同轴的，例如，如图3所示。在这种情况下，凸轮轴(14)用作压缩机(10)的驱动器。轮毂(3)内的空的空间(R)例如用作轮毂的内部储存器(R)。在第一步骤中，所压缩的外部空气被存储到例如该空的空间(R)内，然后在第二步骤中将其达到更高的压力。储存器(R)也可以由连接泵元件组(11、12)或泵级的连接管形成。

图5示意性地显示了图4的沿线I-I的截面。在截面中，显示了压缩机(10)，其可围绕固定的旋转轴(13)旋转。凸轮轴(14)也设置为围绕旋转轴(13)。凸轮轴(14)包括多个与泵元件(11、12)的凸轮从动件(16)接合的凸轮(15)。在凸轮轴(14)和压缩机(10)相对于彼此旋转时，凸轮(15)交替地使多个凸轮从动件(16)往复运动，从而将相互旋转转换成平移、往复运动。第一泵元件(11)配有波纹管(17)，以及第二泵元件(12)配有活塞(18)，而当然也可为此目的而使用其它元件。泵元件(11、12)的空气供给和排出可通过传统的止回阀来控制。在一个实施方案中，由于凸轮轴(14)和压缩机(10)相对于彼此的旋转以及凸轮从动件(16)的最终平移运动，外部空气例如在第二泵元件(12)中被压缩并存储在轮毂(3)的空的空间(R)中。然后，该压缩空气被供给到第一泵元件(11)，在那里空气被进一步压缩。外部空气例如通过围绕旋转轴(13)和凸轮轴(14)的空间(A)来供应。

图6示意性地显示了根据图4和5的压缩机(10)的两个分解视图6A和6B。在所显示的视图中，为泵元件(11、12)设置了阀(19)，在其中设置有入口(20)和出口(21)，用于供给空气和排出(更多的)压缩空气。开口(20、21)例如可配有止回阀。图6A显示了示出具有凸轮(15)的凸轮轴(14)和泵元件(11、12)的凸轮从动件(16)的代表。图6B从另一侧显示了图示，在其中可看到压缩机(10)的驱动器。如图6B所显示的驱动器(22)是行星轮型的。压缩机(10)配有卫星轮(23)，并且驱动器(22)作为具有托架(22)的中心轴。卫星轮(23)和驱动器(22)通过两个行星轮(24)彼此耦合，并且驱动器(22)与凸轮轴(14)相连。

根据这种行星轮机构的多个元件的相互固定，可以实现多个功能。例如，如果离合器的部件都不固定，则所有的元件以相同的角速度一起旋转。这意味着驱动器(22)和卫星轮(23)之间相对于彼此没有差异，并且因此压缩机(10)和凸轮轴(14)之间相对于彼此在旋转方面没有差异，以及因此压缩机(10)不被驱动。如果行星轮(24)的托架相对于其他元件而固定，使得轮(24)不再与卫星轮(23)一起旋转，则卫星轮(23)和托架(22)在相反的方向上旋转。这导致凸轮轴(14)和压缩机(10)相对于彼此而(-n相反)旋转，并且因此压缩机(10)被驱动。

图7示意性地显示了根据本发明的用于开启压缩机的离合器。图7示意性地显示了图5B的行星轮(24)。这些行星轮(24)布置在离合器板(25)上。在脱离位置中，该离合器板(25)以与压缩机(10)和轮毂(3)的其余部分相同的转速而旋转。在接合位置中，离合器板(25)可通过两个固定爪(26)而固定，使得离合器板(25)接触爪(26)并且不再与压缩机(10)和轮毂(3)的其余部分一起旋转。例如，爪与也不和轮毂(3)一起旋转的固定旋转轴(13)相连。但是，行星轮(24)设置在离合器板(25)内以便可旋转。当行星轮(24)不再与压缩机(10)的卫星轮(23)一起旋转时，行星轮(24)将相对于卫星轮(23)而旋转，并且将该旋转传递到压缩机的驱动器(22)。通过爪(26)来使旋转盘减速例如能以已知的方法实现，如通常与盘式制动器一起使用那样。

图8显示了压缩机(10)的示意图，压缩机包括卫星轮(23)、行星轮(24)和压缩机(10)的驱动器(22)。当卫星轮(23)与轮毂(3)一起旋转并且行星轮(24)由于其被固定而不能旋转时，行星轮(24)将相对于压缩机(10)旋转并将该旋转传递到驱动器(22)，因此致使与驱动器(22)相连的凸轮轴(14)的旋转。该旋转通过凸轮(15)和凸轮从动件(16)转换为泵元件(11、12)的泵送运动。

图9示意性地显示了开启或耦合压缩机(10)的方式。图9显示了离合器板(25)的分解图，在其中设置有例如如图6、7或8所示的行星轮(24)。另外，显示了配有摩擦板(28)的爪保持器(27)。接下来，显示了具有爪(26)的卡盘(29)。在脱离位置中，离合器板(25)与轮毂一起旋转，爪保持器(27)和卡盘(29)为静止的。

在耦合位置中，离合器板(25)移动抵靠摩擦板(28)，并且离合器板(25)与摩擦板(28)和爪保持器(27)一起减速直至其静止。与卡盘(29)相邻地，设置有底板(30)，所述底板形成轮毂(3)的壳体的一部分。紧固板(33)(通过适配器盘(40))抵靠用于盘式制动器(39)的底板(30)。板(33)可以相对于底板(30)以一角度地自由旋转。如果盘式制动器(39)在行驶或骑行时被致动，则发生旋转。如果释放制动器，则板(30)将由于旋转弹簧(37)而返回其初始位置。旋转受底板(30)的凸轮(31)的限制。板(33)配有从动型材(34)。该从动型材确保了型材从动盘(32)可以轴向运动，这是由于板(33)相对于底板(30)的相对旋转。型材从动盘(32)本身不能相对于底板(30)旋转，而是附接到底板(30)上以便可在轴向方向上恢复。在型材从动盘(32)的轴向移位时，该盘与致动盘(35)接触，由此该盘也能够轴向运动。该盘通过多个杆(36)与卡盘(29)相连。因此，附接板(33)的旋转会导致致动盘(35)和卡盘(29)朝向外侧(远离离合器板(25))的轴向移位，并且最终会导致离合器板(25)和摩擦板(28)之间的耦合。

底板(30)配有压缩弹簧(38)，该压缩弹簧保证在脱离期间卡盘(29)从离合器板(25)脱离。其结果是，致动盘(35)也能够在向里的方向上再次轴向运动。在脱离期间，型材从动盘(32)也将在向里的方向上轴向运动。该移位大于致动盘(35)的轴向移位，因此在脱离之后旋转的轮毂壳体不再与静态的致动盘(35)接触，因此不会发生磨损和功率损失。

图10显示了处于接合位置的图9的分解图，其也显示了盘式制动器(39)。

图11显示了根据本发明的完整的轮毂(3)的分解图。

尽管多个附图显示了自行车轮和轮毂的应用，但是本发明不限于用在自行车中。可以设想的是，本发明适用于各种车辆，包括自行车、摩托车、踏板车、轻便摩托车以及甚至汽车。

图12示意性地显示了本发明在机动车辆中的应用。图12A显示了示意图，其中图12B显示了图12A的轮毂部分的详细视图。与前文所示的元件相应的特征配有相同的附图标记。在机动车辆中，与例如自行车或人力驱动车辆相反，可发生更连续的例如较低速度的泵送动作。为此，可向压缩机(10)提供外部空气，该压缩机(10)在车轮(2)旋转时被驱动。通过第一连接件(6)将压缩空气送至轮胎(5)。机动车辆可例如总是使用监测轮胎(5)内的压力的压力监测系统，并且如果压力下降到低于阈值则自动接合压缩机。这种系统具有的优点是：轮胎压力始终在规定范围内，并允许平稳且经济的乘坐。在所示的实施方案中，压缩机(10)位于轮毂(3)的一侧，并且轮毂的中心配有定子轴(44)。使用这种定子轴(44)是因为所示的机动车辆配有所谓的单链条(单个)后轴罩。可以设想的是，元件的特定结构取决于所使用的实际车轮，其中所有种类的变体都被认为落入本发明的保护范围中。

图13示意性地显示了根据本发明的轮毂安装系统的变体。图13显示了适于集成在车轮的轮毂中的压缩机。在图的右侧，显示了压缩机(10)，其用于通过薄膜(11)来压缩外部空气。薄膜(11)由于凸轮轴(14)的泵送作用而压缩空气。压缩空气通过(未示出的)管道被供给到压力控制单元(40)。压力控制单元(40)可经由连接出口(41)将压缩空气送至(未示出的)轮胎。

朝向左侧，显示了行星齿轮组，类似于图8和11中所示的组。进一步向左侧，显示了离合器组，也如前所述。在最左侧显示了致动组(42)，通过空气管道(43)从压力控制单元(40)向其提供压缩空气。这样，致动器可以选择性地从左向右移动，以及选择性地与离合器机构接合或脱离。这使得离合器能够通过气压，而不是制动力或外部致动器来操作。

Claims (17)

1.一种车轮(2)，特别是自行车车轮(2)，包括：

a)轮毂(3)、轮辋(4)和可充气轮胎(5)

b)其中，所述轮毂(3)位于所述车轮(2)的旋转轴(13)的周围，在所述车轮(2)旋转时，所述轮毂(3)围绕固定的旋转轴(13)旋转；

c)压缩机(10)，其基本上位于所述轮毂(3)内；

d)用于驱动所述压缩机(10)的驱动器(14、22)，其中所述驱动器(14、22)能够相对于所述旋转轴(13)运动，特别是能够旋转，更特别是能够在与所述轮毂(3)的旋转方向相反的方向上旋转；以及

e)将所述压缩机(10)的出口与所述车轮(2)的可充气轮胎(5)相连的第一连接件(6)；

f)其特征在于，所述压缩机(10)配置成压缩外部空气，其中所述压缩机(10)配有吸入为大气压的空气的入口，以及输送加压空气的出口，以及其中所述轮毂(3)配有将空气供给到所述压缩机(10)的入口的进气口(A)。

2.根据权利要求1所述的车轮(2)，包括用于存储所述加压空气的空气储器(8)，其中所述空气储器(8)位于所述车轮(2)的轮辋(4)内，其中，例如，所述第一连接件(6)配置成将所述压缩机(10)的出口与所述车轮(2)的所述空气储器(8)或所述可充气轮胎(5)相连；以及优选地，包括将所述车轮(2)的所述空气储器(8)与所述可充气轮胎(5)相连的第二连接件(7)。

3.根据权利要求2所述的车轮(2)，包括控制器，所述控制器用于控制所述空气供给和将所述第一连接件(6)与所述空气储器(8)或所述可充气轮胎(5)相连，其中所述控制器包括例如双向阀或三通阀。

4.根据上述权利要求中任一项所述的车轮(2)，所述第一连接件(6)和/或第二连接件(7)包括中空的轮辐(6、7)和/或其中所述第一连接件和第二连接件同轴地布置。

5.根据上述权利要求中任一项所述的车轮(2)，其中所述进气口(A)优选地配有迷宫，以便阻止污物和水进入所述轮毂内，其中所述进气口(A)例如也配置为排气，在此情况下，例如，在排气期间通过吹气来清洁所述迷宫。

6.根据上述权利要求中任一项所述的车轮(2)，其中所述压缩机(10)配置为在至少两个独立的步骤中对空气进行压缩，其中所述压缩机(10)配置为例如，在第一步骤中，将空气压缩到所述空气储器(8)内可高达6巴的压力，以及在随后的第二步骤中，将所压缩的空气进一步压缩到可高达18巴的压力，其中，所述压缩机(10)包括储存器(R)用于存储在第一步骤中压缩为第一加压的空气，所述储存器(R)优选地位于所述轮毂(3)内。

7.根据上述权利要求中任一项所述的车轮(2)，其中所述压缩机(10)与所述轮毂(3)相连，特别是以固定和/或非旋转的方式相连。

8.根据上述权利要求中任一项所述的车轮(2)，其中所述压缩机(10)包括至少两个活塞(18)或波纹管(17)以便对空气进行压缩，其中每个活塞(18)或波纹管(17)例如配有止回阀(19)，所述阀(19)允许供给空气，但阻止所压缩的空气泄漏。

9.根据上述权利要求中任一项所述的车轮(2)，其中，所述驱动器(14、22)包括能够围绕所述旋转轴(13)旋转的凸轮轴(14)，以便将所述驱动器(14、22)的旋转转换成往复运动或泵送运动，特别是与所述旋转轴(13)成直角或沿径向方向的往复运动或泵送运动。

10.根据上述权利要求中任一项所述的车轮(2)，其中，所述压缩机(10)和所述驱动器(14、22)配有通过行星齿轮离合器相连的齿，其中，所述行星齿轮离合器的齿与所述压缩机(10)的齿具有例如大于1的比率。

11.根据权利要求10所述的车轮(2)，其中，在脱离位置中，所述压缩机(10)的驱动器(14、22)能够与所述轮毂(3)一起围绕所述固定的旋转轴(13)旋转，特别是基本上以相同的角速度旋转，在接合位置中，所述压缩机(10)的驱动器(14、22)相对于所述轮毂(3)旋转，特别是在相反方向上旋转。

12.根据权利要求11所述的车轮(2)，其中，所述轮毂(3)包括离合器盘(25)，在所述脱离位置中，所述离合器盘(25)与所述轮毂(3)一起围绕所述旋转轴(13)旋转，在所述接合位置中，所述离合器盘(25)与所述旋转轴(13)相连。

13.根据权利要求10、11或12所述的车轮(2)，其中，所述行星齿轮(23、24)位于所述离合器盘(25)上，以及特别地，设置在所述离合器盘(25)上，以便能够旋转。

14.根据权利要求12或13所述的车轮(2)，其中，包括离合器机构，所述离合器机构用于改变所述离合器盘(25)的位置，特别是响应于外部信号改变所述离合器盘(25)的位置，所述外部信号例如为制动动作或来自致动单元的致动信号。

15.一种轮毂(3)，其用于根据上述权利要求中任一项所述的车轮(2)。

16.一种车辆(1)，特别是自行车(1)，其配有至少一个根据上述权利要求1到14中任一项所述的车轮(2)。

17.一种压缩机(10)，其包含在根据权利要求15所述的轮毂(3)中，或包含在根据上述权利要求1到14中任一项所述的车轮(2)中。