CZ303719B6 - Zarízení pro úpravu tlaku v pneumatikách - Google Patents

Abstract

Resení se týká zarízení pro úpravu tlaku v pneumatikách, sestávajícího z komory (K) s tvarovou pametí a ventilu (V). Ventil (V) je trícestný, se vstupy propojenými s vnejsím okolím (O) a vnitrním prostorem (P) pneumatiky, pricemz jeden vstup (V1) je opatren ventilem (JV), dalsí vstup (V2) je pripojen k jednomu konci tvarové komory (K) a poslední vstup (V3) je propojen s uzavíracím prvkem (R).

Description

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení pro úpravu tlaku v pneumatikách, sestávajícího z komory s tvarovou pamětí, která je součástí pneumatiky nebo sousedí se stěno pneumatiky a z ventilu.

Dosavadní stav techniky

Z technické praxe jsou známa různá řešení umožňující doplnění tlaku v pneumatice. Jedná se například o pneumatiky opatřené přívodem vzduchu, připojeným k vnějšímu tlakovému zdroji. Nevýhodou těchto řešení jsou značné náklady na pořízení a složitost celého zařízení.

Rovněž jsou známy samodohustitelné pneumatiky. Příkladná samodohustitelná pneumatika je například popsána v patentových přihláškách CZ PV 2002-1364 a CZ PV 2001^1451. Komora pro přívod vzduchuje umístěna ve stěně pneumatiky nebo v jejím sousedství. Komora je periodicky s valivě postupující deformací pneumatiky napříč komory úplně stlačována nebo zlomena, postupující stlačení komory na nulový průřez komory tlačí před sebou médium obsažené v komoře a za sebou vytváří podtlak. Komora ve tvaru hadičky umístěné ve stěně nebo v jejím sousedství po obvodu pneumatiky pracuje jako peristatické čerpadlo.

Nevýhodou těchto řešení je neřešená regulace, nebo v případě nastavení výstupního tlaku prostřednictvím kompresního poměru v komoře je nevýhodou pomalost huštění. Čím víc se totiž tlak pneumatiky blíží výstupnímu tlaku komory, tím menší objem vzduchu na otáčku je vtlačován do pneumatiky. Při nastavení výstupního tlaku kompresním lakem komory, je také nevýhodné vytvářet komoru po celém obvodu pneumatiky z důvodu, že by komora měla být alespoň jednou za otáčku plně průchozí, tzn. nezatížena deformací. Tyto nevýhody zařízení dle tohoto vynálezu odstraňuje.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky jsou do značné míry odstraněny zařízením pro úpravu tlaku v pneumatikách, sestávajícím z komory s tvarovou pamětí a ventilu, podle tohoto vynálezu. Jeho podstatou je to, že ventil je třícestný, se vstupy propojenými s vnějším okolím a vnitřním prostorem pneumatiky. Jeden vstup je opatřen ventilem, další vstup je připojen k tvarové komoře a poslední vstup je propojen s uzavíracím prvkem.

Ve výhodném provedení je vstup třícestného ventilu opatřený ventilem propojen s vnějším okolí, další vstup připojený ke komoře s tvarovou pamětí je propojen s vnitřním prostorem pneumatiky a poslední vstup s uzavíracím prvkem je propojen s vnitřním prostorem pneumatiky.

V dalším výhodném provedení je vstup třícestného ventilu opatřený ventilem propojen s vnitřním prostorem pneumatiky, další vstup připojený ke komoře s tvarovou pamětí je jejím prostřednictvím propojen s vnějším okolím a poslední vstup s uzavíracím prvkem je jeho prostřednictvím propojen s vnějším okolím.

Uzavírací prvek je s výhodou tvořen prvkem s referenčním tlakem a/nebo pružinou a/nebo membránou a/nebo pístem a/nebo elektronickým prvkem pro uzavírání vstupu třícestného ventilu.

Uzavírací člen v jednosměrném ventilu a/nebo uzavírací člen v uzavíratelném ventilu má s výhodou volnost pohybu pouze v kolmém směru na odstředivé síly a/nebo ve směru rovnoběžném s osou rotace. Uzavírací člen může být umístěn na vahadle a/nebo může být opatřen protizávažím.

Uzavírací prvek je s výhodou opatřen mechanismem pro nastavení vzdálenosti uzavíracího prvku od vstupu třícestného ventilu. Popřípadě může být uzavírací prvek opatřen dalším uzavíracím prvkem umístěným u výpustného ventilu, propojeného s vnějším okolím.

Mezi třícestným ventilem a komorou s tvarovou pamětí může být umístěn pomocný jednosměrný ventil. Třícestný ventil má s výhodou vstup s uzavíracím prvkem minimálně stejně veliký jako vstup připojený k jednomu konci komory s tvarovou pamětí.

Ventil dle tohoto řešení umožňuje využít pro vytvoření komory celého obvodu pneumatiky. Dále umožní v průběhu foukání dosažení vysokého kompresního poměru hustícího zařízení vzhledem k tomu, že mimo fáze huštění nechává vzduch volně cirkulovat mezi komorou a okolím nebo komorou a vnitřním prostorem pneumatiky. Pouze po dobu huštění tento okruh odpojí a rychlost huštění tak může být dána čistě kompresním poměrem v té chvíli fungujících částí zařízení. Teoreticky je tedy možno využít až 100 % objemu komory na huštění, a to bez tzv. mrtvých objemů. Dále, pokud by se neumožnila popsaná cirkulace v čase mimo huštění, v komoře by neustále docházelo k cyklickému zvyšování tlaku nebo podtlaku, a tím i k neustálému namáhání a případné destrukci. Komora například u osobního automobilu projde cyklem zhruba 500 krát během každého km a mnoha miliónkrát po dobu své životnosti, je tedy vhodné každou nadbytečnou zátěž eliminovat. V zařízení dle tohoto patentu je ve všech částech komory, pokud právě nedochází k huštění, zhruba stejný tlak. Pokud je průměrné množství ujetých km 32 000 km/automobil/rok a průměrný únik 12 % tlaku za rok, přičemž tento únik je možné eliminovat ujetím 12 km s tímto zařízením, snižujeme tím zatížení komory na 12/36 000 tzn. na 0,03% proti zařízením, která tuto cirkulaci neumožňují. Toto je obrovská výhoda.

Zařízení je výrobně velmi jednoduché, jedná se v nejjednodušší konfiguraci pouze o jednoduchý ventil doplněný o prázdnou vzduchem naplněnou krabičku s membránou. Přesto je jím možno měnit žádaný tlak dle potřeby, a to jak při montáži, tak i provozu. Zařízení je mimořádně jednoduché a tím levně vyrobitelné a přitom spolehlivé i v mimořádně složitých podmínkách rotující pneumatiky. Také zajistí správné huštění i při změně tlaku v pneumatice v důsledku jejího zahřátí.

Přehled obrázků na výkresech

Zařízení pro úpravu tlaku v pneumatikách podle tohoto vynálezu bude podrobněji popsáno na konkrétních příkladech provedení spomocí přiložených výkresů kde na obr. laje znázorněno schématicky příkladné provedení v poloze, kdy je tlak v pneumatice na požadované hodnotě. Na obr. lb je znázorněno toto řešení při poklesu tlaku. Na obr. 2a je znázorněno další příkladné provedení v poloze, kdy je tlak v pneumatice na požadované hodnotě. Na obr. 2b je znázorněno toto řešení při poklesu tlaku. Na obr. 2c a 2d je znázorněno řešení z obr. 2a a 2b, přičemž je užit jiný typ uzavíracího prvku. Na obr. 3a až 3d jsou schematicky znázorněna různá provedení uzavíracího prvku a členu tvořeného membránou. Na obr. 4a až 4e jsou schematicky znázorněna různá provedení vedení uzavíracího členu v jednosměrném ventilu. Na obr. 5a až 5d jsou znázorněna další provedení membrány uzavíracího prvku. Na obr. 6a až 6d jsou znázorněna různá provedení uzavíracího členu. Na obr. 7a až 7k jsou schematicky znázorněna různá řešení umožňující nastavení vzdálenosti uzavíracího prvku. Na obr. 8a až 8b je znázorněn uzavírací prvek, opatřený dalším uzavíracím prvkem. Na obr. 9a a 9b schematicky znázorněno řešení z obr. 1 a 2 opatřené pomocným jednosměrným ventilem. Na obr. 10 je znázorněno schématicky příkladné provedení v poloze, kdy je tlak v pneumatice na požadované hodnotě a druhý vstup a poslední vstup jsou umístěny hlouběji v komoře.

Příklady provedení vynálezu

Vynález bude dále pro názornost popsán na jednotlivých příkladech provedení.

Příklad I

Na obr. 1 je znázorněn třícestný ventil V umístěný ve vnitřním prostoru P pneumatiky. Jeho jeden vstup Vije připojen do vnějšího okolí O a je opatřen jednosměrným ventilem JV uzavřeným kuličkou. Jeho druhý vstup V2 je otevřen do komory K s tvarovou pamětí, zároveň je tato komora K svým druhým koncem otevřena do vnitřního prostoru P pneumatiky. Poslední vstup V3 třícestného ventilu V je na tomto obrázku otevřen do vnitřního prostoru P pneumatiky. Dále je proti poslednímu vstupu V3 na tomto obrázku umístěna membrána M uzavíracího prvku R s referenčním tlakem. Membrána M je od posledního vstupu V3 vzdálená a proto je tento poslední vstup V3 otevřen. Uzavírací prvek R s referenčním tlakem je umístěn uvnitř vnitřního prostoru P pneumatiky. Uzavírací prvek R má v tomto případě uvnitř referenční tlak stejný jako je žádaný tlak pneumatiky. Tlak vnitřního prostoru P pneumatiky je také na žádané úrovni, tím je objem plynu uzavřeného v uzavíracím prvku R stlačován a díky tomu je membrána M zatažena více do uzavíracího prvku R. Pneumatika odvalující se po vozovce postupně stlačuje komoru K, a přesouvá jí obsažený vzduch směrem od třícestného ventilu V do vnitřního prostoru P pneumatiky ve směru tečkované šipky. Zároveň je z třícestného ventilu V komorou K vysátý vzduch doplněn přes poslední vstup V3 z vnitřního prostoru P pneumatiky. Při každé otáčce pneumatiky tak vzduch cirkuluje dokola ve směru čárkované šipky. Tlak v třícestném ventilu V je neustále větší než je tlak okolí O a drží kuličku jednosměrného ventilu JV jednoho vstupu VI třícestného ventilu V v poloze uzavírající tento jednosměrný ventil JV.

Na obr. lb je znázorněna pneumatika, u které došlo k poklesu tlaku vnitřního prostoru P pneumatiky pod žádanou hodnotu. Plyn uzavřený v referenčním prostoru uzavíracího prvku R se roztahuje a prostřednictvím membrány M expanduje. Membrána M se tím přibližuje k poslednímu vstupu V3 až jej uzavře. Nadále dochází k odsávání vzduchu z třícestného ventilu V stejně jako u předchozího obrázku. Vzduch se však již nedoplňuje z vnitřního prostoru P pneumatiky prostřednictvím posledního vstupu V3 a jeho tlak v třícestném ventilu V klesá. Po jeho poklesu pod hodnotu tlaku okolí O se jednosměrný ventil JV otevře a vzduch je z okolí O přisáván a dopravován do vnitřního prostoru P pneumatiky ve směru přerušované šipky. Membrána M je k poslednímu vstupu V3 nyní přitahována i podtlakem třícestného ventilu V. Po doplnění dostatečného množství vzduchu do vnitřního prostoru P pneumatiky naroste tlak na žádanou úroveň, membrána M zprůchodní poslední vstup V3 a tlak uvnitř třícestného ventilu V se zvýší nad tlak okolí O, čímž dojde k uzavření jednosměrného ventilu JV a situace se vrátí do stavu znázorněnému na obr. la. Membrána M může být těsně před dosažením žádaného tlaku ve stavu, kdy se již bude odtahovat, nicméně podtlak vznikající v třícestném ventilu V membránu M ještě přitáhne a uzavře poslední vstup V3. Toto je v pořádku, protože opět dojde k přisátí dalšího vzduchu z okolí O a tím k dalšímu odtažení membrány M od posledního vstupu V3. Membrána M se tak bude chovat jako sebe opravující zařízení - jej i nestabilita bude mít za následek další přifouknutí a tím zvýšení její stability v odtaženém stavu. Také případné náhodné přifouknutí z důvodu například otřesu pneumatiky při jízdě a následném jednorázovém záchvěvu membrány M, která pak uzavře poslední vstup V3 pouze prifoukne pneumatiku směrem ke stabilizaci a k zabránění dalším podobným situacím. Také jednosměrný ventil JV může být opatřen pružinou, která jej přidržuje a stabilizuje v uzavřené poloze. Podtlak uvnitř ventilu V pak musí tento odpor pružiny překonat což je dosaženo možným vysokým kompresním poměrem zařízení dle našeho řešení. Při jednotlivém přifukování dochází k přifouknutí o relativně malé množství vzduchu v rozsahu desetin kubických cm až jednotek případně desítek jednotek kubických cm (ccm). V daném příkladě má pneumatika vnitřní objem 33 000 ccm a v ní uzavřený vzduch při atmosférickém tlaku zabírá zhruba 100 000 ccm. Každé přihuštění o 1 ccm tedy přifoukne pneumatiku zhruba o 1/100 000, respektive 0,001 %. To by se mohlo zdát málo, avšak pneumatika osobního automobilu vykoná zhruba 500 ot./km a při dofouknutí lccm/ot., tak přifoukne pneumatiku o 1 % během 2 km, což je poměrně rychlé.

Příklad 2

Na obr. 2a je znázorněn třícestný ventil V umístěný ve vnitřním prostoru P pneumatiky. Jeho jeden vstup Vije připojen do vnitřního prostoru P pneumatiky aje opatřen jednosměrným ventilem JV uzavřeným kuličkou. Jeho druhý vstup V2 je otevřen do komory K s tvarovou pamětí, zároveň je tato komora K svým druhým koncem otevřena do vnějšího okolí O. Poslední vstup V3 třícestného ventilu V je na tomto obrázku otevřen do vnitřního prostoru P pneumatiky. Dále je proti poslednímu vstupu V3 na tomto obrázku umístěno táhlo s uzávěrem posledního vstupu V3 ovládané membránou M, která uzavírá referenční prostor uzavíracího prvku R, uzávěr je od posledního vstupu V3 vzdálen, a proto je tento poslední vstup V3 otevřen. Referenční prostor je umístěn uvnitř vnitřního prostoru P pneumatiky. Uzavírací prvek R má v tomto případě uvnitř referenční tlak stejný jako je žádaný tlak pneumatiky. Tlak vnitřního prostoru P pneumatiky je také na žádané úrovni, tím je objem plynu uzavřeného v referenčním prostoru stlačován a díky tomu je membrána M zatažena více do referenčního prostoru. Pneumatika odvalující se po vozovce, postupně stlačuje komoru K, a přesouvá jí obsažený vzduch směrem z vnějšího prostředí O do třícestného ventilu V ve směru tečkované šipky. Zároveň je z třícestného ventilu V komorou K natlačený vzduch vytlačen přes poslední vstup V3 do vnějšího okolí O. Při každé otáčce pneumatiky tak vzduch cirkuluje dokola ve směru čárkované šipky. Tlak v třícestném ventilu Vje neustále menší než je tlak vnitřního prostoru P pneumatiky a drží kuličku jednosměrného ventilu JV jednoho vstupu VI třícestného ventilu V v poloze uzavírací tento jednosměrný ventil JV.

Na obr. 2b je znázorněna pneumatika, u které došlo k poklesu tlaku vnitřního prostoru P pneumatiky pod žádanou hodnotu. Plyn uzavřený v referenčním prostoru se roztahuje a prostřednictvím membrány M expanduje. Membrána M tím posouvá táhlo s uzávěrem, který se tím přibližuje k poslednímu vstupu V3 až jej uzavře. Nadále dochází k natlačování vzduchu do třícestného ventilu V stejně jako u předchozího obrázku. Vzduch však již neuchází do vnějšího okolí O prostřednictvím posledního vstupu V3 ajeho tlak v třícestném ventilu V stoupá. Po jeho nárůstu nad aktuální hodnotu tlaku vnitřního prostoru P pneumatiky a po překonání sil uzavírajících jednosměrný ventil JV se jednosměrný ventil JV otevře a vzduch je z okolí O tlačen do třícestného ventilu Va dopravován dále do vnitřního prostoru P pneumatiky ve směru přerušované šipky. Uzávěr je k poslednímu vstupu V3 nyní potlačován i přetlakem v třícestném ventilu V. Po doplnění dostatečného množství vzduchu do vnitřního prostoru P pneumatiky naroste tlak pneumatiky na žádanou úroveň, membrána M se zatáhne a odtlačí uzávěr od posledního vstupu V3 a tlak uvnitř třícestného ventilu V se sníží pod tlak vnitřního prostoru P pneumatiky, čímž dojde k uzavření jednosměrného ventilu JV a situace se vrátí do stavu znázorněnému na obr. 2a.

Na obr. 2c a 2d je znázorněn obdobný mechanizmus jako na obr. 2a a 2b, membrána M je však nahrazena pružinou PR. Tato pružina PR je celá umístěna v tlaku okolního prostředí, pouze na její jednu stranu působí svým tlakem vnitřní prostor P pneumatiky. Při poklesu tlaku pneumatiky se pružina PR natahuje a uzavírá uzávěrem poslední vstup V3. Po nárůstu tlaku na požadovaný tlak se pružina PR zkracuje a otevírá poslední vstup V3.

Příklad 3

Na obrázku 3a až 3d je schematicky znázorněna membrána M, která je opatřena pérkem PE. Toto pérko PE umožní pouze skokové a nikoli plynulé uzavírání posledního vstupu V3 membránou M. Membrána M tlačí na pérko PE a k přisunutí k poslednímu vstupu V3 tak musí překonat jeho odpor. Po jeho překonání se membrána M skokově přisune k poslednímu vstupu V3. Odpor pérka PR pak musí membrána M opět překonat, aby poslední vstup V3 plně otevřela. Na obrázcích je znázorněno místo, kde dochází k překonání odporu pérka PE tečkovanou svislou čarou. Na obr. 3a se počíná membrána M nafukovat a tlačit směrem k poslednímu vstupu V3. Přitom překonává kromě tlaku okolí O i sílu pérka PE, které proti ní tlačí. Na obr. 3b je již pérko PE téměř v pozici, kdy změní směr působení své síly, tato pozice je naznačena tečkovanou svislou čarou. Pérko PE nadále tlačí proti membráně M. Na obr. 3c je již pérko PE znázorněné po překonání rovnovážného stavu. Došlo k rychlému vzdálení od rovnovážného stavu znázorněného tečkovanou svislou čarou a jeho síla působí ve směru membrány M, a tím ji pomáhá přitisknout na poslední vstup V3 a uzavřít jej. Poté, díky dofukování pneumatiky dochází ke zmenšování membrány M a tato se pokouší odtáhnout od posledního vstupu V3, pérko PE jí vtom však brání. Po překonání jeho odporu se membrána M skokově odtáhne od posledního vstupu V3 do polohy znázorněné na obr. 3d. Na tomto obrázku je znázorněno pérko PE, které pomáhá poslední vstup V3 skokově otevírat i zavírat. Také je však možno použít pérko PE, které umožní skokové uzavření a pak plynulé otevření, nebo plynulé uzavření a pak skokové otevření. Obdobné pérko PE může být použito i při nahrazení membrány M pružinou nebo i v případě doplnění membrány M pružinou.

Tlak pneumatiky je předepisován ve studeném stavu, protože při provozu se pneumatika ohřívá a dochází k nárůstu tlaku v závislosti na zvýšené teplotě a měření teploty. Dohledávání správného hustícího tlaku pro teplotu, která by byla při každém dofukování jiná z důvodu různých teplot pneumatiky, by bylo uživatelsky složité. V daném případě však může díky referenčnímu prostoru obsahujícímu vzduch docházet ke správnému huštění při jakékoli teplotě. Referenční prostor umístěný uvnitř vnitřního prostoru P pneumatiky bude mít totiž přibližně stejnou teplotu, a tím dojde také ke zvýšení jeho tlaku paralelně se zvyšujícím se tlakem pneumatiky. Tím může dojít k vysunutí membrány M pouze v případě, že tlak pneumatiky skutečně klesne pod žádaný tlak pneumatiky, a to bez ohledu na ohřívání nebo chladnutí pneumatiky. Referenční prostor s membránou M může být doplněn nebo nahrazen pružinou, kdy tato otevře poslední vstup V3 pouze při podhuštěné pneumatice, pokud bude například bimetalická, může také pomoci správnému huštění i při rozdílných správných teplotách, avšak v tomto případě to bude techniky náročnější. Na druhou stranu však pružina může být menší než referenční prostor a snáze kalibrovatelná. Také může být poslední vstup V3 otevírán a uzavírán namísto referenčního prostoru a membrány M elektronicky ovládaným ventilem řízeným například elektronickou řídicí jednotkou nebo i piezoelektricky, kdy změna tlaku v pneumatice působí na piezoelektrickou jednotku.

Příklad 4

V pneumatice působí silné proměnné odstředivé síly, které mohou ovlivnit správnou funkci pohyblivých součástí. Pokud například kulička jednosměrného ventilu JV bude mít volnost pohybu kolmo k ose otáčení kola a bude uzavírat jednosměrný ventil JV v pozici dále od osy, nemusí se jednosměrný ventil JV otevřít, protože bude kulička ve své pozici nadále držet odstředivou silou, která bude větší, než je síla sající komory K z druhé strany kuličky. Protože je odstředivá síla proměnlivá v závislosti na rychlosti, je obtížněji eliminovat. Jedním ze způsobů je uložení pohyblivých částí tak, že mají volnost pohybu pouze ve směru rovnoběžném s osou rotace pneumatiky, respektive nemají volnost pohybu ve směru působení odstředivé síly. Kulička jednosměrného ventilu JV tak v případě jejího uložení ve vedení rovnoběžném s osou rotace pneumatiky se bude pohybovat ve směru zavřeno/otevřeno zejména silou rozdílu tlaku vzduchu působícího z jejích protilehlých stran. Toto je znázorněno na obr. 4a, kde je kulička uzavírající vstup a 4b, kde kulička vstup otevřela. Kulička se pohybuje pouze rovnoběžně s osou rotace kola, a tím jsou eliminovány odstředivé síly. Na obr. 4c a 4d jsou další příklady vedení kuličky vždy nejdříve znázorněné v podélném a pak příčném řezu k ose rotace kola. Také na obr. 4e je vedení kuličky téměř rovnoběžné s osou rotace kola, zobrazen je otevřený a pak zavřený ventil.

Obdobně může být membrána M případně pružina vedena rovnoběžně s osou rotace, případně umístěna ve vodicím tunelu, který jí zabrání se významně odklonit od žádaného směru. Toto je znázorněno na obr. 5a, kde je membrána M v poloze uzavírající poslední vstup V3 a na obr. 5 b je membrána M v poloze otevírající poslední vstup V3. Membránu M případně pružinu je možné vyztužit vodicí tyčkou, jak je naznačeno na obr. 5c a 5d, nebojí nahradit pístkem. Také je možno nahradit nebo doplnit tuto metodu o vytvoření protizávaží k pohyblivé součásti. Pokud odstředivá síla, nebo například i vibrace působí na pohyblivý díl i na jeho protizávaží najednou, tyto odstředivé síly nebo vibrace se u takto propojených součástí vyruší, jak je zobrazeno na obr. 6a až 6d. Na obr. 6a je uzavírající člen vyvážen protizávažím v poloze uzavírající poslední vstup V3. Rušivá síla Fr, která je způsobena například odstředivou silou při průjezdu zatáčkou nebo vibrací způsobenou terénní nerovností, působí na obě strany vahadla a vyruší se. Tím je vliv rušivé síly Fr eliminován, a znázorněná otevírací síla Fo může nerušeně uzavírací prvek otevřít, jak je znázorněno na obr. 6b. Takto zkonstruovaný uzavírací prvek eliminuje nejlépe rušivé síly působící kolmo k vahadlu. V zásadě však bude eliminovat jakékoliv rušivé síly působící v kterémkoli směru, protože jejich složka, rovnoběžná s osou rotace kola, bude eliminována pákovým efektem vahadel a složka kolmá k ose bude eliminována tím, že páka a uzavírající člen nemají volnost pohybu ve směru kolmém na osu rotace kola případně je také eliminována vzájemným působením protizávaží. Vahadlo by mělo být zkonstruováno kolmo k potenciálním rušivým silám tak, aby tyto síly byly, pokud možno, vždy navzájem rovné, a to i s ohledem například na kroutící moment a podobně. Na obr. 6c a 6d je vahadlo rovnoběžné s osou rotace a výhodným provedením je i vahadlo, které má obě své rovnovážné části ve stejné vzdálenosti od osy rotace kola.

Příklad 5

Z třícestného ventilu V je odsáván vzduch komorou Ka při správně nahuštěné pneumatice je tento vzduch nahrazen vzduchem z vnitřního prostoru P pneumatiky. Aby byla náhrada vzduchu plynulá i při větších rychlostech odsávání, které jsou na hranici propustnosti dalšího vstupu V2, je vhodné, aby poslední vstup V3 měl při správně nafouknuté pneumatice stejnou nebo větší propustnost než další vstup V2. V opačném případě by si třícestný ventil V nestihl úbytek vzduchu kompenzovat z posledního vstupu V3 a i při správně nafoukané pneumatice by přisával další vzduch přes jednosměrný ventil JV.

Vnitřní prostor třícestného ventilu V by mě! být co nejmenší, tím se zvětší kompresní poměr a rychlost dofoukávání pneumatiky. Vysoký kompresní poměr, by v případě couvání vozidla, kdy by došlo natlačení vzduchu z komory K do třícestného ventilu V, mohl způsobit při velkém kompresním poměru poškození ventilu V nebo komory K. Při osazení membránou M ji však přetlak vzduchu odtlačí a vzduch může uniknout zpět do vnitřního prostoru P pneumatiky bez poškození součástí. Obdobně je možno jednosměrný ventil JV použít pro standardní huštění externím kompresorem, například na benzínové pumpě, jelikož se hustící vzduch z třícestného ventilu V dostane dále do pneumatiky prostřednictvím posledního vstupu V3 a i v případě jejího uzavření membránou M, jelikož tuto membránu M hustící tlak pro dobu huštění odtlačí.

U některých předchozích patentových přihlášek popisované komory K měly nevýhodu, že komora K byla doporučovaná pouze po části obvodu pneumatiky. Důvodem bylo, že výstupní tlak zařízení byl řízen kompresním poměrem deformovatelné a nedeformovatelné části komory K, přičemž bylo důležité, aby se tlak v komoře K při každé otáčce vyrovnal s tlakem okolí O, respektive tlakem vnitřního prostoru P pneumatiky. Pokud by komora K byla tak dlouhá, že by její vstup i výstup byli v jednom okamžiku oba uzavřené, nemohlo by k takovémuto vyrovnání tlaků dojít. V případě použití třícestného ventilu V dle této přihlášky však třícestný ventil V ke své správné funkci nepotřebuje obdobné vyrovnání tlaků a je tak možno využít pro vytvoření komory K celý obvod pneumatiky. V příkladech popisovaná řešení zanedbávají podobné vlastnosti jako je například vlastní pružnost membrány M, která se bude muset do jejího chování započítat, případně bude v závislosti na konstrukci z pohledu funkce zařízení zanedbatelná. Tlak referenčního prostoru také nemusí být vždy stejný jako žádaný tlak pneumatiky, může být větší i menší. Pouze musí zajistit při poklesu tlaku pneumatiky natlačení membrány M až k poslednímu vstupu V3 a po dohuštění odtažení membrány M od posledního vstupu V3.

Příklad 6

Referenční prostor R s membránou M, případně pružina mohou být s výhodou posuvné ve směru od nebo k poslednímu vstupu V3. Jejich přisunutím nebo odsunutím při montáži nebo i v průběhu užívání je možno měnit žádaný tlak pneumatiky. Přisunutím k poslednímu vstupu V3 dojde ke zvýšení žádaného tlaku, jelikož se v tomto případě poslední vstup V3 membránou M uzavře dříve - při menším poklesu tlaku pneumatiky a následně se od posledního vstupu V3 membrána M odtáhne až při větším nárůstu tlaku v pneumatice než tomu bylo před přisunutím k poslednímu vstupu V3. Obdobně odsunutím od posledního vstupu V3 dojde ke snížení žádaného tlaku pneumatiky.

Referenční prostor R může být stlačitelný a/nebo zvětšitelný. Jeho stlačením dojde k překalibraci a nastavení vyššího žádaného tlaku, naopak uvolněním dojde k poklesu nastaveného žádaného tlaku. Posuvný nebo stlačitelný a roztažitelný referenční prostor R je výhodný jak z pohledu výroby, kdy jednoduchou úpravou při montáži tentýž uzavírací prvek může sloužit pro různé žádané tlaky různých pneumatik, tak i při provozu, kdy obsluha vozidla může měnit žádaný tlak, jak je znázorněno na obr. 7a až 7j. Na obr. 7a je znázorněn referenční prostor R a membrána M ve chvíli kdy má pneumatika nižší než žádaný tlak a membrána M uzavírá poslední vstup V3. Na obr. 7b je totožný referenční prostor R a membrána M, přičemž i tlak v referenčním prostoru a pneumatice je stejný jako na obr. 7a. Referenční prostor R s membránou M je však více vzdálen od posledního vstupu V3 a tento zůstává otevřen. Pouhým odsunutím referenčního prostoru R se snížil nastavený žádaný tlak pneumatiky a pneumatika se nedohušťuje.

Na obr. 7c a 7d je znázorněna změna objemu referenčního prostoru R aplikací trvalé síly najeho stěny ve směru hrotů, která má za následek natlačení membrány M k poslednímu vstupu V3 a zvýšení žádaného tlaku. Sestava znázorněná na obr. 7d tak zajistí dohuštění na vyšší tlak než sestava znázorněná na obr. 7c.

Pokud má referenční prostor R větší vnitřní tlak než je tlak jeho okolí, v případě, že je tvořen například pogumovaným textilem, zůstane nafouknut na svůj maximální objem definovaný maximálními rozměry pogumovaného textilu. Na obr. 7e, 7f a 7g je znázorněno zmenšení referenčního prostoru R jeho postupným natlačením do menší krabičky ve směru šipky a tím způsobené vytlačení membrány M. Na obr. 7h, 7k a 7j je zmenšování, respektive zvětšování vnitřního objemu referenčního prostoru R způsobeno otáčením vnější krabičky ve směru šipky. Referenční prostor Rje znázorněn v řezu, a membrána M není v tomto pohledu vidět. Tmavě šedé stěny referenčního prostoru R jsou z textilu, a černé jsou pevné, otočná krabička je světle šedá. Obdobnými způsoby je možno plynule regulovat nastavený žádaný tlak.

Popsané zařízení ani v případě svého selhání nezvýší riziko proti běžným pneumatikám. Pokud dojde k porušení referenčního prostoru nebo membrány M, dohušťování se tím znemožní a pneumatika se již pouze chová jako běžná pneumatika.

Příklad 7

Na obr. 8 je znázorněn mechanizmus odpouštění dalším uzavíracím prvkem JM. Tento další uzavírací prvek JM je součástí referenčního prostoru. Další uzavírací prvek JM při správně nahuštěné, nebo při podhuštěné pneumatice uzavírá výpustný otvor ústící ven z pneumatiky, jak je znázorněno na obr. 8a. Při přehuštění pneumatiky pak dojde ke zmenšení objemu referenčního prostoru, které se projeví zatažením dalšího uzavíracího prvku JM, jak je znázorněno na obr. 8b a dojde k úniku vzduchu z vnitřního prostoru P pneumatiky do okolí O, znázorněnému přerušovanými šipkami. V průběhu odpouštění dochází k poklesu tlaku v pneumatice, a tím i k expanzi vzduchu v referenčním prostoru, čímž se další uzavírací prvek JM natlačí na výpustní otvor a opět jej uzavře a vrátí se do stavu znázorněnému na obr. 8a. Tento další uzavírací prvek JM může být s výhodou doplněn nebo nahrazen pružinou, která zabezpečí přitlačení dalšího uzavíracího prvku JM na výpustní otvor i v případě poškození referenčního prostoru R a vyrovnání tlaku v referenčním prostoru R a pneumatice. V případě poškození referenčního prostoru se tak i v tomto případě pneumatika dále již pouze chová jako běžná pneumatika.

Výhody tohoto řešení se projeví zejména při zapojení s v předchozím bodě popsaným regulovatelným referenčním prostorem, který je napojen na obě membrány- membránu M a membránu dalšího uzavíracího prvku JM, přičemž se tlak udržuje na nastaveném žádaném tlaku a při případné volbě nižšího žádaného tlaku dojde kjeho okamžitému upuštění, při volbě vyššího žádaného tlaku pak dojde kjeho doplnění během provozu. Referenční prostor R nemusí být celý ukryt v pneumatice, respektive není třeba, aby byl celý obklopen aktuálním tlakem pneumatiky. Pouze je potřeba, aby se v tomto tlaku nacházely alespoň některé části referenčního prostoru, ve kterých dochází ke kontrakci nebo expanzi v důsledku měnících se tlaků pneumatiky. Zbytek referenčního prostoru tak může být mimo vnitřního prostoru pneumatiky, čímž se zpřístupní k úpravám například jeho objemu. Další uzavírací prvek JM je opět možno nahradit nebo doplnit pružinou, pístkem nebo elektronickým ventilkem.

Příklad 8

Rychlost foukání je závislá na poměru objemu komory K a ostatních částí, do kterých vzduch natlačuje, respektive částí, ze kterých jej vysává. Vnitřní objem třícestného ventilu V i objem propojení třícestného ventilu V s komorou K by tedy měl být co nejmenší. Pokud není výhodné nebo možné vytvořit krátké propojení, je možné zvýšit rychlost foukání osazením pomocného jednosměrného ventilu DV mezi třícestný ventil V a komoru K, jak je zobrazeno na obr. 9a a 9b. Tento pomocný jednosměrný ventil DV se otvírá ve směru funkce komory K a umožňuje cirkulaci vzduchu stejně, jako je znázorněno na obr. la respektive obr. 3a. Po uzavření posledního vstupu V3 však při každém cyklu v tomto případě již nedojde při cyklickém otevírání komory K. k vyrovnávání tlaku mezi vnitřkem třícestného ventilu V komorou K a vnějším okolím O nebo vnitřním prostorem P pneumatiky a uvnitř ventiluje dosahováno vyššího přetlaku nebo podtlaku než bez pomocného jednosměrného ventilu DV.

Příklad 9

V předchozích příkladech je popisován ventil JV jako jednosměrný, nicméně tento ventil může být i obousměrný, přičemž směrem dovnitř do pneumatiky propouští vzduch při podhuštění pneumatiky a/nebo směrem do vnějšího okolí O v případě jejího přehuštění. Takovýto ventil JV pak může být opatřen ovládacím mechanickým nebo elektronickým prvkem.

Příklad 10

V příkladech popisujeme třícestný ventil V, který v okamžiku správně nafoukané pneumatiky umožňuje cirkulaci pouze mezi komorou K a pneumatikou nebo komorou K a vnějším okolím O, přičemž tuto komunikaci třícestný ventil V zajišťuje uzavíratelným posledním vstupem V3 a dále prostřednictvím vstupu V2 do jednoho konce komory K. Je však také možné umístit poslední vstup V3 hlouběji do komory K, přičemž se tímto také může zmenšit vnitřní mrtvý objem třícestného ventilu V, a tím bude zvýšen kompresní poměr při foukání. V takovém případě pak bude komora K připojena svým koncem na jednosměrný ventil JV, přičemž dále v těle komory K bude vytvořen poslední vstup V3 jak je znázorněno na obr. 10. Část komory Kmezi jednosměrným ventilem JV a posledním vstupem V3 by však neměla mít příliš veliký deformovatelný objem. Pokud by totiž tento objem byl příliš veliký, mohlo by dojít nechtěnému huštění i v případě, že by byla pneumatika správně nahuštěná, a to i přesto, že by vstup V3 byl otevřen.

U zde popisovaného třícestného ventilu V je možné použít komoru K, která bude stejně dlouhá nebo i delší než je délka nedeformovatelného obvodu pneumatiky v místě umístění komory K, to znamená, že vstup a výstup komory K mohou být blízko sebe nebo se komora K může překrývat se svou částí na svém opačném konci. Pokud jsou vstup a výstup komory K dost blízko u sebe na to, aby byly oba během otáčky v jednom okamžiku uzavřeny deformovanou částí pneumatiky, nebo se komora K překrývá a pokud je zároveň vstup V3 uzavřen, tak v komoře K dochází ke kumulaci tlaku nebo podtlaku v průběhu odvalování. V tomto případě například při použití jednosměrného ventilu JV propojeného s vnějším okolím O, začne komora K z něj vysávat vzduch, přičemž deformace prochází podélně s komorou K až do okamžiku, kdy deformace uzavře úplný okruh kzačátku komory Ka pokračuje dále. Poté, co projde deformace přes konec komory K ústící do pneumatiky, tak se komora K plní přes tento konec vzduchem z pneumatiky a tlak v komoře K se srovnává s tlakem pneumatiky. Před tímto okamžikem však již byla komora K na svém konci u třícestného ventilu V také deformována a příčně přerušená a toto přerušení nepustí vzduch z pneumatiky do komory Kaž k třícestnému ventilu V. LI třícestného ventilu V je tak v tomto případě dosažen nepřetržitý podtlak, který umožňuje nepřetržité přisávání prostřednictvím jednosměrného ventilu JV a nikoli neustálé otevírání a zavírání tohoto jednosměrného ventilu JV při každé otáčce. Tím se zjednoduší funkce jednosměrného ventilu JV a zvýší se kompresní poměr zařízení. Mrtvý objem komory Ka třícestného ventilu V je takto v podstatě plně eliminován, a veškerý objem komory Kje při každém cyklu naplněn vzduchem z okolí a tento vzduch je přihuštěn do pneumatiky.

Popisované zařízení je umístěno ve stěně pneumatiky nebo její blízkosti. Je jej však možné použít při zachování výhod i u komory umístěné mimo stěn pneumatiky. Takováto komora Kmůže, například být tvořena hadičkou umístěnou po obvodě ráfku, přičemž se po hadičce při otáčení odvaluje rolna, která tuto hadičku příčně stlačuje, čímž supluje funkci deformace pneumatiky. Pokud bude tato hadička připojena k ventilu dle tohoto vynálezu, bude tento ventil také řídit úroveň huštění.

Průmyslová využitelnost

Zařízení pro úpravu tlaku v pneumatikách, podle tohoto vynálezu nalezne uplatnění při výrobě nových pneumatik i při úpravě stávajících pneumatik, a to jak pro osobní vozidla, tak i pro užitková vozidla.

• třícestný ventil V • vnitřní prostor P pneumatiky • jeden vstup VI třícestného ventilu V • druhý vstup V2 třícestného ventilu V • poslední vstup V3 třícestného ventilu V • vnější okolí O • jednosměrný ventil JV • komora K • membrána M uzavíracího prvku R • uzavírací prvek R • pružina PR.

• pérko PE.

• rušivá síla Fr • otevírací síla Fo • uzavírací prvek JM (další) • pomocný jednos měrný ventil DV

Claims (14)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zařízení pro úpravu tlaku v pneumatikách, sestávající z komory (K) s tvarovou pamětí, která je součástí pneumatiky nebo sousedí se stěnou pneumatiky, a kní připojeného ventilu (V), vyznačující se tím, že ventil (V)je třícestný, se vstupy propojenými s vnějším okolím (O) a vnitřním prostorem (P) pneumatiky, přičemž jeden vstup (VI) je opatřen ventilem (JV), další vstup (V2) je připojen k tvarové komoře (K) a k poslednímu vstupu (V3) ventilu (V) je připojen uzavírací prvek (R).
2. 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že jeden vstup (V 1) třícestného ventilu (V) opatřený ventilem (JV) je propojený s vnějším okolím (O), další vstup (V2) připojený ke komoře (K) s tvarovou pamětí je jejím prostřednictvím propojen s vnitřním prostorem (P) pneumatiky a poslední vstup (V3) s uzavíracím prvkem (R) je propojen s vnitřním prostorem (P) pneumatiky.
3. 3. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že jeden vstup (VI) třícestného ventilu (V) opatřený ventilem (JV) je propojený s vnitřním prostorem (P) pneumatiky, další vstup (V2) připojený ke komoře (K) s tvarovou pamětí je jejím prostřednictvím propojen s vnějším okolím (O) a poslední vstup (V3) s uzavíracím prvkem (R) je propojen s vnějším okolím (O).
4. 4. Zařízení podle kteréhokoli z uvedených nároků, vy z n a č uj í c í se t í m , že uzavírací prvek (R) a/nebo další uzavírací prvek (JM) je tvořen prvkem s referenčním tlakem a/nebo pružinou a/nebo membránou a/nebo pístem a/nebo elektronickým prvkem pro uzavírání vstupu třícestného ventilu.
5. 5. Zařízení podle kteréhokoli z uvedených nároků, vyznačující se tím, že uzavírací prvek v kterémkoli ventilu a/nebo uzavírací člen v uzavíracím prvku (R) a/nebo dalším uzavíracím prvku (JM) má volnost pohybu pouze v kolmém směru na odstředivé síly a/nebo ve směru rovnoběžném s osou rotace.
6. 6. Zařízení podle kteréhokoli z uvedených nároků, vyznačující se tím, že uzavírací člen v kterémkoli ventilu a/nebo uzavírací člen v uzavíracím prvku (R) a/nebo dalším uzavíracím prvku (JM) je umístěn na vahadle a/nebo je opatřen protizávažím.
7. 7. Zařízení podle kteréhokoli z uvedených nároků, vy z n a č uj í c í se t í m, že uzavírací prvek (R) je opatřen mechanismem pro nastavení vzdálenosti uzavíracího prvku a/nebo členu od vstupu třícestného ventilu (V).
8. 8. Zařízení podle kteréhokoli z uvedených nároků, vyznačující se tím, že uzavírací prvek (R) je opatřen dalším uzavíracím prvkem (JM) umístěným u výpustného otvoru, propojeného s vnějším okolím (O).
9. 9. Zařízení podle kteréhokoli z uvedených nároků, vyznačující se tím, že mezi třícestným ventilem (V) a komorou (K) s tvarovou pamětí je umístěn pomocný jednosměrný ventil (DV).
10. 10. Zařízení podle kteréhokoli z uvedených nároků, vyznačující se tím, že třícestný ventil (V) má vstup (V3) s uzavíracím prvkem minimálně stejně veliký jako vstup (V2) připojený ke komoře (K) s tvarovou pamětí.
11. 11. Zařízení podle kteréhokoli z uvedených nároků, vyznačující se tím, že ventil (JV) je jednosměrný.
12. 12. Zařízení podle kteréhokoli z uvedených nároků, vyznačující se tím, že ventil (JV) je řízený.

    5
13. 13. Zařízení podle kteréhokoli z uvedených nároků, vyznačující se tím, že délka komory (K) je delší než nedeformovaná část pneumatiky v místě umístění komory (K).
14. 14. Pneumatika a/nebo ráfek, vyznačující se tím, že je opatřen zařízením dle kteréhokoli z uvedených nároků.