CN1970321A - 包括自充气腔室的漏气保用系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于组件(E)内部的封闭的腔室元件(1)，该组件由具有充气阀(V)且其上安装有轮胎(P)的轮辋(J)构成，所述腔室元件(1)具有由薄的、柔软的、不漏气的薄片(11，12)构成的壁。腔室元件包含一定量的化学成分，该化学成分在环境温度下为固态或液态，但通过在40℃至80℃之间的化学平衡的转移或相变可转变为气态。

Description

包括自充气腔室的漏气保用系统
技术领域
本发明涉及用于安装在汽车上的某些类型的漏气保用组件。这些组件包括轮辋，该轮辋上安装有气门和轮胎。根据与这样的组件的生产相关的现有技术，轮胎内壁与轮辋之间的内部空间由设计成当内部容积的压力意外下降时暂时支撑载荷的装置占据。
背景技术
在本发明的领域的更加准确的背景中，所述装置包括多个封闭的腔室，这些腔室具有柔软且气密的壁，无论弹性的或非弹性的，该腔室中包含一定量的气体，如果需要，该气体还具有压力。这些封闭的腔室元件，其形成同样数量的防漏隔间，该腔室元件能彼此相互独立，也能以其侧边或端部相连接形成包括几个封闭腔室元件的一定长度的条带或组件。
当轮胎充气时，腔室受压，腔室中包含的气体的压力与充气压力保持平衡以使得腔室的容积仅占据轮胎内部容积的一部分。
如果压力下降，腔室以轮胎松弛度的增加为代价，膨胀并平衡载荷。腔室只有在与胎面上的刺孔成一条直线时才可能受到损害，载荷随即分散到邻近的腔室中。
专利US3256123描述了此类申请的第一个例子，其中具有压力气体的弹性球布置在轮胎的内部空间中。
专利DE1953824公开了此类申请的另一个例子，其中具有一定量不可扩展容积的软管部分借助于非弹性材料制成。管壁由可热焊接的、非弹性的聚氯乙烯或聚亚安酯薄片制成。每个腔室的整个容积都充满了一定量压力的空气，该一定量压力高于大气压力。成列的这样的管子布置在轮胎内壁与轮辋之间的内部容积中。
根据所使用材料的性质，公知的在塑料或弹性材料的薄片之间进行防漏连接，该连接可通过如公开专利US3574317中描述的粘接方式，或通过公开专利US6539994中描述的热焊接方式实现。
然而，值得注意的是，在上述的每一个变化中，在敞开的大气中和在腔室所包含的气体的内压的完全影响下，腔室都将其压力与大气压相平衡。所述腔室所占据的容积与其布置在未充气的轮胎的内部空间时所占据的容积基本相当。这样做的结果就是，必须使用特殊的装置使得所述腔室安装到轮胎的内部容积中，而且能引入到所述腔室中的气体的体积也受到限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种克服上述缺陷的方案。
为此，本发明提出制造具有由薄的、柔软的、气密的薄片构成的壁的腔室元件；每个腔室元件填充一定量的化学成分，该化学成分在环境温度下为固态或液态，并通过在高于环境温度的温度下，通常是在40℃至80℃的温度下发生的相变或化学平衡的转移而转变为气态。
在环境温度下，腔室元件占据较小的容积，且可以在完成将轮胎安装到轮辋的操作之前较容易地将一定量的所述腔室引进到轮胎的内部空间中。
在滚动过程中，由于轮胎运动造成的热量散发，轮胎内部的温度升高。在某一阈值之上，温度的升高触发化学反应，该化学反应产生气体组合物，其占据腔室元件的容积。
对化学成分转变为气态及随后对其成分的性质与量进行测定的所处温度的选择取决于使得反应起动的条件。过低的温度将导致在通常的工业使用过程中反应就起动，而过高的温度则要求输入在正常的车辆运行条件下很难达到的相当多的热量。实际上，比环境温度高20℃的温度在大多数使用条件下就能产生反应。
化学反应可以是可逆的或不可逆的。实际上需要注意的是，当组合物转变为气态时，轮胎腔中的压力增加。因此必须通过增加所需空气的数量来调整压力以获得与轮胎工作压力相等的平衡压力。
在这些条件下，化学成分优选地为那些其变为气态的转变是由非可逆反应所造成的。实际上，当轮胎第一次使用时、或直接地在安装过程的最后阶段都有可能发生相变，以使得保持稳定的使用压力。
因此，通过碳酸氢钠与柠檬酸的混合物的反应生成二氧化碳气体的分解就是能使本发明应用于实践的化学成分的较佳例子。
还可能引入基于碳酸氢铵的成分，该碳酸氢铵在所需温度下分解为二氧化碳，但形成平衡随温度而改变的反应。
对在所要温度范围内挥发的组合物，例如丙酮、己烷、乙酸乙酯或二氯甲烷的选择应该是有利的，但也有不利的是，如果发生泄漏，会存在严格的环境限制。
所需引进的组合物的量取决于化学组合物自身以及在每个腔室元件中需要获得的气体的摩尔量。
在第一实施例中，调整组合物的量，使得在化学反应后或成分相变后并且在轮胎的工作压力和温度下，所有腔室元件的容积合起来等于由轮辋与轮胎内表面所限定的总内部容积的一部分。
实际上，在正常的行驶条件下，径向位于外侧的蜂窝状元件与轮胎内壁的接触不是所需要的。最好是在每次轮子转向时，轮胎所承受的弯曲不会传递到蜂窝状元件，因为这样会导致所述元件壁的弹性工作，这种弹性工作将导致不必要的热以及系统热平衡的扰动。实际上此部分所占据的容积达到了轮胎内部空间的总容积的40％到70％，优选地为所述总容积的50％到60％。
在这些条件下，在使用充气轮胎的过程中，包含在腔室元件中的气体的压力与轮胎内部空间其它部分的压力相平衡。
对构成腔室元件的壁的材料的性质的选择是用于根据本发明的第一实施例的系统的另一个决定因素。
弹性材料的选择能使得腔室元件在制造时，其容积原则上可以不受平衡腔室元件内部压力与腔其它部分压力的限制而增加。然而，使用这类材料制造封闭且完全防漏的腔室元件通常伴随着使用产生大量热量的装置。这种热源能够触发之前引进到腔室元件内部空间中的化学组合物的气态转化反应。结果将是减少，极端情况下还会消除预先设定的优势，这样将导致在轮子安装到轮辋的操作完成之后发生反应。并且，如果有钝物进入到轮胎腔中，在一定条件下，由于壁的延展性，碎片可以连续地与压头接触，并导致大量腔室壁被刺穿。
因此，当制造根据本发明的系统时，优选地选择一种非弹性材料。
在轮胎的内部空间中引进一定数目的腔室元件，腔室元件的数目确定为使得由每个腔室元件的最大容积之和所形成的容积大于由轮辋和轮胎内表面所限定的内部容积。
在第一实施例中，如果在没被腔室元件所占据的空间内的压力意外下降，那么包含在所述腔室元件内的气体就会膨胀。因此，轮胎整个内部空间都被腔室元件占据，其随即用于承载所述轮胎的载荷。等效工作压力基本上等于正常工作压力的一半。
在本发明的另一个优选实施例中，又一次选择了基本上非弹性的材料来制造腔室元件的壁。
在轮胎的内部空间中引进一定数目的腔室元件，腔室元件的数目确定为使得由每个腔室元件的最大容积之和所形成的容积等于由轮辋和轮胎内表面所限定的内部容积的所需部分。
这种设置伴随向腔室元件中填充一定量化学成分，这些化学成分在组合物化学反应或相变之后将产生大量气体，使得腔室元件内部压力高于轮胎正常工作压力。随后腔室元件在由轮辋和轮胎形成的内部空间中膨胀到其最大容积，并占据所述空间的容积的所需部分。占据的容积部分达到轮胎内部空间总容积的50％到60％，且其根据轮胎在漏气保用状况下能承受的松弛度来确定。
值得注意的是在这种结构中，系统对与化学成分的反应平衡相关的压力变化不是太敏感，因为腔室元件所占据的容积基本上为一定值。
因此，通过仅在轮胎安装到轮辋上后才产生充满腔室元件的气体，可以操作占据很小容积的大量腔室元件，并可针对关于将封闭的腔室元件引进到轮胎内部空间的问题提供有利的解决方案。在与热源相互作用之前，这些腔室元件具有使用灵活性，这源自被选择作为制造其室壁的材料的性质。
附图说明
以下的描述举例说明了实现本发明优选实施例的实际例子，参照图1-7，其中：
图1和2表示腔室元件组件的实施例；
图3显示了在轮胎与包含在其中的腔室元件加压之前，包括一组腔室元件的组件的剖视图；
图4显示了根据本发明的第一优选实施例，在轮胎与包含在其中的腔室元件加压之后，包括一组腔室元件的组件的剖视图；
图5显示了一种变化实施例的剖视图，在该实施例中腔室元件由弹性膜固定；
图6显示了根据第一优选实施例的组件在减小后的工作压力下的剖视图；以及
图7显示了根据本发明的第二优选实施例，在轮胎与包含在其中的腔室元件加压之后，包括一组腔室元件的组件的剖视图。
具体实施方式
图1所示的腔室元件1由两片薄片11和12形成，薄片构成了所述腔室元件的壁。薄片11和12由薄的、柔软的、气密的且基本上非弹性的材料制成，该材料优选地可被热焊接。
由一叠聚丙烯/EVOH/聚丙烯类型的层或聚丙烯/聚酰胺/EVOH/聚酰胺/聚丙烯类型的层形成的薄片具有特定的优良效果。它们通常可被热焊接，这样就使得腔室的工业规模化生产变得容易。焊接在局部实施，释放出的可以忽略的热量不足以从实质上改变腔室元件的内部的化合物的化学平衡。
薄片通过纵向接缝Sl与横向接缝St焊接在一起，纵向与横向方向分别通过箭头L和T示出。一定量的化学成分C在完成腔室的封闭前放入到每个腔室中。这样就生产出了腔室元件相互并列放置的组件。由于焊接过程中低热量耗散，因此在此操作中没有起动化学成分的化学反应或相变的风险。
直接由焊缝之间的间距所决定的腔室大小可以选择成使它们的单个容积比轮胎P内部空间容积小得多。这个容积可以从几cm3到几十cm3。典型地，腔室容积约为75cm3，纵向接缝间隔开8cm，横向接缝间隔开4cm时可以获得较好的效果。这些值只是示意性地给出，显然也可以根据其中需要布置腔室元件的轮胎的尺寸选择更小或更大的值。
腔室元件可以被相互分离以获得单个的腔室元件。然而，已经发现的是，通过生产在横向方向上具有特定宽度、在纵向方向上具有较大长度的条带的方式来制造腔室元件组件具有优势。这些非常薄的条带可以很容易地操纵，并且可以被很灵活地绕上线轴以便于存放和发送。
条带被切割成具有特定长度的节段，该长度为轮辋J与轮胎P的周长的函数，所述特定长度节段将被放入到轮胎P中。该节段在轮胎中卷成一圈或多圈，然而需要注意的是，每一圈所卷的长度相当于当腔室元件在轮胎P中气体形成和任何意外的压力下降的影响下膨胀时的条带的周长，使得它们能够采纳其所需占据的最大容积。因此，当腔室容积增大时，径向布置在外侧的腔室元件的层将绕着一个周长延伸，该周长基本上等于位于胎面以下的轮胎P内部部分的周长，而位于与轮辋J相接触的层基本上保持在同样的位置。一旦腔室元件沿轮辋J布置，就可能如图3所示将轮胎P安装在轮辋J上。
上述实现方法的替代方法包括从连续的条带上切下节段，该节段长度相当于当腔室元件为其最大容积时位于径向最靠近胎面部分的腔室层的最大周长。该节段以手风琴的方式沿纵向焊缝S1折叠，以获得与一个或多个腔室元件一样宽、并且包括如图2所示的一层叠一层布置的几个层的节段。在与前述相同的方式中，这种节段在轮胎中被卷起，通常只有一圈。所述节段的两端也可被热对接焊焊接到一起以形成具有所需周长的环，该环在安装轮胎P之前被放置在轮辋J上。根据轮辋J的宽度和环的宽度，一个或多个这样的环可以在横向方向上一个接一个地卷起。
为保持形成腔室元件的层的这些组件的内聚性，将弹性膜M放置在最后一层上。如在后叙内容中将看到的，这层膜对于在滚动过程中改进所述腔室元件的保持性是非常有用的。
组件E由轮胎P、轮辋J组成，并包括布置在轮胎P与轮辋J之间的内部空间中的腔室元件，该组件可经由充气阀V充气到其工作压力。当轮胎第一次变热时，腔室中的化学成分C在热量输入的影响下转变为气态，这个过程使腔室元件膨胀，直到腔室中的压力与充气压力相平衡或直到腔室元件占据其最大容积。替代地，可将组件E加热到化学成分C的反应或相变被激活的温度。
图4，5和6显示了在本发明的第一实施例中腔室元件的排布。
图4显示了当腔室内部压力与充气压力相平衡时，一旦内部空间增长到正常的工作压力时组件E的状态。为此，必须在产生腔室元件容积增大后以腔室仅占据轮胎P内部空间的一部分的方式来调整充气压力。
如图5所示，通过将膜M安置在腔室元件组件的径向外层上，确保了将腔室元件保持在位。膜的弹性可以被调整以便当组件E转动时可以削弱组件E的离心力，同时如图6所示，如果组件E意外地降低压力，也允许腔室元件膨胀到其最大容积。
充气压力和膜施加的压力在腔室元件上的作用结合在一起，致使腔室元件内的压力稍微增加了一点。化学成分C的量因此必须以这种方式调整，使得腔室元件所占据的空间相当于在正常行驶条件下轮胎内部容积的所需部分。
图7显示了在本发明的另一个优选实施例中腔室元件的排布。
在这个第二实施例中，腔室元件内的压力高于充气压力，并且一旦组合物C发生化学反应或相变，腔室就占据其最大容积。这种容积增加的效果就是使腔室元件的壁处于张紧状态并且在组件上产生足够的径向和周向刚度，同时也由于腔壁的重力相对于其张力强度低，这样就不必要为了削弱离心力的影响而具有膜M。
如果在内部空间存在压力降低，轮胎下垂并与径向最外侧的腔室元件的表面接触。腔室元件随即像一个类似于例如在专利EP0748287中描述的那样的刚性支撑物的支撑物一样工作。
描述中所提及的图显示了组件E，其胎圈座如上述所引用的专利中所描述的向外侧倾斜。然而，本发明并不限于此种类型的组件，具有安装在向内倾斜的轮辋上的轮胎的组件也同样能实现本发明。

Claims (22)

1.一种在组件(E)内使用的封闭的腔室元件(1)，该组件包括轮子，轮子包括具有充气阀(V)的轮辋(J)，轮辋上装有轮胎(P)，所述腔室元件(1)具有由薄的、柔软的、气密的薄片(11，12)构成的壁；
其特征在于，腔室元件封装有一定量的化学成分(C)，该化学成分在环境温度下处于固态或液态，但当加热到高于环境温度的温度时，其转变为气态。
2.根据权利要求1所述的腔室元件，其特征在于，化学成分(C)在比环境温度高至少20℃的温度时转变为气态。
3.根据权利要求1所述的腔室元件，其特征在于，化学成分(C)在40℃至80℃时转变为气态。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的腔室元件，其特征在于，化学成分(C)由于相变而转变为气态。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的腔室元件，其特征在于，化学成分由于化学平衡的转移而转变为气态。
6.根据权利要求5所述的腔室元件，其特征在于，化学成分(C)转变为气态基本上是不可逆的。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的腔室元件，其特征在于，化学成分(C)包含碳酸氢钠与柠檬酸的混合物。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的腔室元件，其特征在于，化学成分(C)包含碳酸氢铵。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的腔室元件，其特征在于，化学成分(C)包含从由丙酮、己烷、乙酸乙酯或二氯甲烷组成的组中选出来的一种或多种产品。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的腔室元件，其特征在于，腔室元件(1)的壁(11，12)由可热焊接的材料构成。
11.根据权利要求10所述的腔室元件，其特征在于，由至少两片薄片(11，12)构成，所述薄片通过沿纵向(Sl)和横向(St)排列的线性焊缝局部地连接，所述薄片限定出一列防漏隔间(1)以形成小厚度的柔软条带。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的封闭的腔室元件，其特征在于，腔室元件(1)的壁(11，12)由基本上非弹性的材料构成。
13.根据权利要求1至11中任一项所述的封闭的腔室元件，其特征在于，腔室元件(1)的壁(11，12)由弹性材料构成。
14.一种由具有充气阀(V)且其上安装有轮胎(P)的轮辋(J)构成的组件(E)，
其特征在于，该组件包括布置在由轮辋(J)和轮胎(P)限定的内部空间中的根据权利要求12所述的封闭的腔室元件(1)。
15.根据权利要求14所述的组件(E)，其特征在于，由每个腔室元件(1)的最大容积的总和所形成的容积大于由轮辋(J)和轮胎(P)内表面所限定的内部容积。
16.根据权利要求15所述的组件(E)，其特征在于，化学成分(C)的量是确定的，使得在形成一定摩尔量气体的所述化学成分(C)的化学反应或相变之后，在轮胎(P)工作压力与温度下，包含在腔室元件(1)列中的气体的总容积与由轮辋(J)和轮胎(P)内表面所限定的总内部容积的一部分相等。
17.根据权利要求14所述的组件(E)，其特征在于，由每个腔室元件(1)的最大容积的总和形成的容积相当于由轮辋(J)和轮胎(P)内表面所限定的内部容积的一部分。
18.根据权利要求17所述的组件(E)，其特征在于，化学成分(C)的量是确定的，使得在形成一定摩尔量气体的所述化学成分(C)的化学反应或相变之后，包含在腔室元件列中的气体的压力高于轮胎(P)的工作压力。
19.一种由具有充气阀(V)且其上安装有轮胎(P)的轮辋(J)构成的组件(E)，
其特征在于，该组件包括布置在由轮辋(J)和轮胎(P)构成的内部空间的根据权利要求13所述的封闭的腔室元件(1)。
20.根据权利要求19所述的组件(E)，其特征在于，化学成分(C)的量是确定的，使得在形成一定摩尔量气体的所述化学成分(C)的化学反应或相变之后，在轮胎(P)工作压力与温度下，包含在腔室元件(1)列中的气体的总容积与由轮辋(J)和轮胎(P)内表面所限定的总内部容积的一部分相等。
21.根据权利要求14至20中任一项所述的组件(E)，其特征在于，腔室元件(1)由弹性膜(M)保持，所述膜在所述元件上施加朝向轮辋(J)的径向力，所述力足够大，以抵消当组件(E)旋转时离心力的影响，并且所述膜在腔室元件扩展的作用下膨胀。
22.根据权利要求14至21中任一项所述的组件(E)，其特征在于，所述腔室元件(1)的单个容积远小于由轮辋(J)和轮胎(P)内表面所限定的内部容积。
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