НИППЕЛЬ АВТОМОБИЛЬНОЙ ШИНЫ С АВТОМАТИЧЕСКОЙ АВТОНОМНОЙ ПОДКАЧКОЙ Российский патент 2022 года по МПК B60C23/12 

Полезная модель относится к системам подкачки и контроля давления в шинах автомобиля во время движения и может найти применение в бескамерных шинах в качестве основного устройства и в камерных шинах в качестве насадки на имеющийся на колесе ниппель.

Из уровня техники известна заявка на изобретение RU 93028567, целью которого является упрощение конструкции ниппеля и повышение его надежности. При этом ниппель включает гайку, втулку гайки с упругим уплотнительным кольцом и обратный клапан, уплотнительное кольцо выполнено в виде стакана с отверстием в дне, наружная поверхность дна выполнена в виде седла обратного клапана, головка обратного клапана выполнена холодной высадкой.

Отличия заявленного решения состоят в том, что ниппель со встроенной подкачкой имеет закрытый внутренний объем ограниченный стенками подкачивающей камеры, клапанами и мембранами и способен не только обеспечивать возможность подкачки шины, но и подкачивать шину самостоятельно во время движения.

Известен патент FR 2831486, в котором описывается усовершенствованный ниппель с датчиком для контроля давления в шине. При этом датчик располагается внутри обода колеса и конструктивно связан с клапаном ниппеля.

Отличия заявленного решения состоят в том, что ниппель с подкачкой способен не только механически отслеживать падение давления в шине, но и автоматически при этом запускаться для подкачки давления до необходимого, за счет установленных мембран и заполненного между ними пространства жидкостью, которые реагируют на скачки давления в шине чем и инициируется сжатие воздуха в подкачивающей камере и впуск его в шину.

Известен патент KR 101244423, описывающий ниппель со встроенным автоматическим регулирующим клапаном. Данная конструкция позволяет выставлять точное давление в шине, поскольку клапан стравливает излишнее давление обратно в атмосферу.

Отличия заявленного решения состоят в том, что ниппель с подкачкой предназначен не для стравливания, а для накачки шины воздухом и повышения давления в случае его падения.

Известен патент RU 2106978, описывающий способ подкачки шин при помощи расположенной в теле покрышки трубки, ограниченной клапаном с одной стороны и ограничителем давления с другой. При этом накачка шины происходит путем передавливания трубки в месте контакта колеса с поверхностью дороги, что заставляет перекрытый в трубке воздух стремиться к клапану и поступать в шину. Такое решение может оказаться малоэффективно в случае повреждения колеса в месте расположения трубки.

Отличия заявленного решения состоят в том, что система накачки колеса расположена в конструкции ниппеля, который располагается на ободе и его повреждение маловероятно. При этом принцип действия ниппеля с подкачкой состоит в нахождении внутри ниппеля мембран и пространства между ними, которое заполнено жидкостью, при этом скачки давления в колесе воздействуют на внешнюю мембрану, создавая силу давления, которая передается через жидкость на внутреннюю мембрану малой площади, которая, искривляясь, заполняет объем подкачивающей камеры, создавая повышенное давление, и воздух поступает через клапан в шину.

Известен патент GB 1457404, который описывает способ подкачки шины при помощи конструкции насоса, расположенного в внутри покрышки на ободе колеса. Насос состоит из двух телескопических цилиндров, которые движутся навстречу друг другу, накачивая воздух, когда часть покрышки (в которой находится насос) соприкасается с дорожной поверхностью.

Отличия заявленного решения состоят в том, что:

- конструкция подкачки колеса расположена внутри ниппеля, который располагается в наиболее защищенной части колеса;

- встроенная подкачка на ниппеле работает, не от соприкасания колеса с дорогой, а от изменения давления воздуха в шине, когда колесо проезжает неровности дороги (выбоины, заплаты, волны асфальта и др.).

Известен ранее зарегистрированный мной патент RU 172323, описывающий подкачивающий ниппель, имеющий в своей конструкции подпружиненные клапана и ступенчатый поршень.

Отличия от заявленного решения состоят в том, что в заявленном изобретении исключены подпружиненные клапана, так как при испытаниях была выявлена зависимость работы клапанов от попадания мельчайшей грязи, в заявленном решении применены мембранные клапана из мягкого материала, который может облегать мелкие песчинки без потери эффективности работы конструкции. А ступенчатый поршень заменен мембранами с расположенной между ними жидкостью.

Наиболее близким решением является ранее зарегистрированный мной патент RU 2632680, описывающий подкачивающий ниппель, имеющий подкачивающую камеру ограниченную внешней и внутренней стенками, пространство между которыми заполнено жидкостью, при этом выявлены такие проблемы как сильное нарушение балансировки из-за нахождения подкачивающей камеры со стенками в месте расположения ниппеля, низкая надежность из-за износа стенок, низкая эффективность из-за малой разницы площадей стенок, а также снижение эффективности из-за уменьшения объема подкачивающей камеры в процессе подкачивания воздуха.

Отличия от заявленного решения состоят в том, что приемная мембрана располагается на крепежной детали, которая располагается по диаметру колесного диска, чем обеспечивается лучшая балансировка и увеличение площади приемной мембраны, применяется система перекачки жидкости в нерабочий объем, что позволяет исключить воздействие жидкости на мембрану при вибрациях, стабилизировать эффективность накачивания шины и зафиксировать мембрану в нерабочем состояни, когда колесо накачено, что повышает ее надежность.

Технический результат заявленной полезной модели состоит в обеспечении возможности подкачки шин автомобиля при помощи универсальной конструкции, не имеющей прямой связи с покрышкой и работающей за счет краткосрочных изменений давления, обусловленных проездом различных неровностей, а также в повышении надежности конструкции, эффективности и улучшении балансировки.

Технический результат достигается за счет применения в конструкции мембран, пространство между которыми в конструкции заполнено жидкостью, при этом мембраны имеют большую разницу площадей, а подкачивающая часть расположена по диаметру колесного диска, что позволяет улучшить общую балансировку колеса в накаченном состоянии, а повышение надежности и эффективности достигается при помощи системы перекачки жидкости в закрытый объем, что позволяет исключить чрезмерное воздействие излишек жидкости на ответную мембрану, и где она не воздействует на мембрану при полностью накаченном колесе, а сама мембрана при этом прижимается к стенкам крепежной детали и фиксируется, что исключает воздействие на нее вибраций и снижает ее износ.

Краткое описание чертежей:

Фиг. 1 - 3D изображение ниппеля без подкачивающей части;

Фиг. 2 - 3D изображение подкачивающей части ниппеля;

Фиг. 3 - 3D изображение ниппеля с подкачивающей частью, установленных на колесном диске;

Фиг. 4 - Ниппель;

Фиг. 5 - Ответная деталь ниппеля в сборе в разрезе;

Фиг. 6 - 3D фрагмент подкачивающей части ниппеля со стороны зоны крепления;

Фиг. 7 - 3D фрагмент подкачивающей части со стороны ниппеля;

Фиг. 8 - Чертеж подкачивающего ниппеля в разрезе с переходным шлангом;

Фиг. 9 - Чертеж подкачивающей части ниппеля, вид сбоку;

Фиг. 10 - Чертеж подкачивающей части ниппеля в разрезе;

Фиг. 11 - Чертеж колпачка ниппеля, вид снизу;

Фиг. 12 - Чертеж колпачка ниппеля в разрезе;

Фиг. 13 - Чертеж впускного клапана (мембранного);

Фиг. 14 - Чертеж перепускного клапана (мембранного, для впуска воздуха в колесо);

Фиг. 15 - Чертеж ответной мембраны;

Фиг. 16 - Чертеж ответной мембраны в разрезе.

Ниппель автомобильной шины с автоматической автономной подкачкой состоит из следующих элементов:

1. Ниппель;

2. Ответная деталь ниппеля;

3. Колпачок;

4. Переходная трубка (шланг);

5. Прижимное кольцо перепускного клапана (не обязательный элемент конструкции);

6. Перепускной клапан;

7. Входные воздушные отверстия компрессорного подкачивания;

8. Входное отверстие колпачка;

9. Крепежная деталь;

10. Зона крепления с отверстиями;

11. Трубки расширения;

12. Приемная мембрана;

13. Колесный диск;

14. Отверстия для прохождения воздуха при ручной подкачке;

15. Боковые отверстия для прохождения воздуха при ручной подкачке;

16. Отверстия для прохождения воздуха в подкачивающую камеру;

17. Впускной клапан;

18. Ответная мембрана;

19. Прижим ответной мембраны (не является обязательным элементом конструкции);

20. Элемент герметизации внутреннего объема крепежной детали для поддержания внутри атмосферного давления;

21. Фиксирующее крепление для захвата отверстий в зоне крепления;

22. Направление движения воздушных потоков;

23. Воздушный фильтр;

24. Золотник;

25. Внутренний закрытый объем колпачка;

26. Виброэлемент;

27. Свободный объем крепежной детали;

28. Примерное направление воздействия скачкой давления в шине на приемную мембрану;

29. Сдвижной элемент;

30. Жидкость;

31. Центральный воздушный канал;

32. Боковые воздушные отверстия колпачка;

33. Отверстие впускного клапана;

34. Отверстия перепускного клапана;

35. Складки в ответной мембране для ее раскладывания;

36. Отверстие для перетекания жидкости

Изобретение состоит из двух частей: непосредственно ниппеля с установленными на него элементами (в том числе элементы 1, 3, 8, 14, 15, 16, 17, 23, 24, 25, 26, 31, 32, 33) и подкачивающей части, включающей в себя остальные элементы, которая предпочтительно должна предоставляться потребителям в сборе.

Изобретение закрепляется на колесном диске 13 следующим образом:

Крепежная деталь 9 располагается на колесном диске 13 по его диаметру так, чтобы при монтаже шины конструкция оказалась внутри, при этом зона крепления 10 должна совместиться с фиксирующим креплением 21, крюки которого должны зацепиться за отверстия в зоне крепления 10. При этом крепежная деталь 9 располагается на колесном диске 13 таким образом, чтобы зона крепления 10, фиксирующее крепление 21 и сопутствующая им гибкая трубка 4 с установленной на нее ответной деталью 2 оказались вблизи отверстия под установку ниппеля на колесном диске 13. Затем в отверстие в колесном диске 13 с внешней стороны вставляется ниппель 1 и фиксируется там ответной деталью 2. После чего можно производить монтаж шины, накачивание колеса и его балансировку.

Работа ниппеля автомобильной шины с автоматической автономной подкачкой строится следующим образом (пример):

При наезде колеса автомобиля на неровность внутри шины скачкообразно вырастает давление, которое давит 28 на приемную мембрану 12, которая имеет большую площадь, мембрана передает создавшуюся силу давления жидкости 30, которой заполнено ограниченное пространство подкачивающей части, а также переходная трубка 4 и ответная деталь 2, внутри которой установлена ответная мембрана 18 меньшей площади чем приемная мембрана 12. Сила давления через жидкость 30 передается на ответную мембрану 18, при этом жидкость выдавливает ответную мембрану 18, заставляя ее эластичный материал удлиниться и заполнить подкачивающую камеру (подкачивающая камера ограничена ответной мембраной 18, стенками ответной детали 2, впускным клапаном 17 и перепускным клапаном 6). За счет заполнения ответной мембраной 18 подкачивающей камеры происходит уменьшение ее объема и сжатие находящегося внутри нее воздуха. Когда давление воздуха внутри подкачивающей камеры становится выше, чем давление в шине срабатывает перепускной клапан 6 и воздух поступает внутрь шины.

Далее, после скачка давления (когда колесо проехало неровность) система возвращается в изначальное состояние и при возврате ответной мембраны 18 в исходное положение внутри подкачивающей камеры образуется разрежение воздуха, которое приводит к выгибанию эластичного впускного клапана 17, через отверстие 33, в котором воздух поступает в подкачивающую камеру для повторения работы подкачки. При этом потоки воздуха 22 поступают во входное отверстие колпачка 8 и, проходя через воздушный фильтр 23, распределяются между воздушными отверстиями 32, далее поступая в воздушные отверстия 16 ниппеля 1. Затем воздушные потоки 22 проходят через впускной клапан 17 и попадают в подкачивающую камеру.

Кроме автоматической предусмотрена также ручная подкачка шины известными средствами (насосы, компрессоры и т.д.). Для этого в центральном отверстии 14 ниппеля 1 располагается золотниковый клапан (золотник) 24. Производятся следующие действия: откручивается колпачок 3, шланг насоса подключается к верхней части ниппеля 1 и воздух через золотниковый клапан начинает проходит по центральному отверстию 14, расходится в боковые отверстия ниппеля 15 и через входные отверстия 7 сделанные в ответной детали поступает в шину.

Поскольку скачки давления в шине при проезде препятствий могут происходить даже на полностью накаченной шине, то постоянная работа приемной мембраны 12 может привести к ее преждевременному износу. Для повышения ее надежности, а также для предотвращения перекачивания шины предусматривается система перекачки жидкости. Принцип ее работы состоит в том, что когда жидкость 30 находится по приемной мембраной 12, то мембрана работает от скачков давления и передает силу на ответную мембрану 18. Если жидкость 30 удалить из объема под приемной мембраной 12, то давление прижмет мембрану 12 к внутренней поверхности крепежной детали 9, а удаленная из объема жидкость не будет соприкасаться с приемной мембраной и соответственно не сможет получать и передавать создаваемое скачками давления усилие.

Для того, чтобы перекачка жидкости была возможна внутри крепежной детали 9, существует свободный объем 27, давление воздуха в котором при спущенном колесе равно атмосферному или меньше атмосферного (в зависимости от характеристик используемых материалов), при этом свободный объем 27 герметизирован от объема шины элементом герметизации 20.

Работа перекачки осуществляется так:

Когда давление внутри шины возрастает, то это давление через открытые концы трубок расширения 11 давит на стенки этих трубок, изнутри заставляя их расширяться. Поскольку трубки расширения 11 с нескольких сторон ограниченны крепежной деталью 9, то их расширение происходит в рассчитанном направлении в сторону свободного объема 27. При этом трубки расширения 11 толкают совмещенный (герметично, например с помощью клея) с ними сдвижной элемент 29. Далее сдвижной элемент 29 перемещается, уменьшая пространство свободного объема 27, а создаваемое в свою очередь пространство между сдвижным элементом 29 и крепежной деталью 9 за счет также создаваемого вакуума (разрежения) через одно или несколько отверстий 36 в крепежной детали 9 заполняется жидкостью 30. Когда колесо автомобиля полностью накачено, то система принимает такой вид: трубки расширения 11 полностью расширены, сдвижной элемент 29 примыкает или находится вблизи элемента герметизации 20, а жидкость 30 находится в пространстве между сдвижным элементом 29 и крепежной деталью 9.

Основной характеристикой системы перекачки жидкости является способность материала трубок расширения 11 к расширению, то есть материал должен быть эластичным и представлять собой резину или силикон. При этом толщина данного материала и его точный состав рассчитываются, исходя из максимального давления, для которого предназначена конкретная подкачка, так как разные экземпляры ниппеля с подкачкой могут подходить для разных колес и автомобилей.

Расчетные данные изобретения:

Величина продавливания колеса:

Для основных модификаций ниппеля с подкачкой, для основных размеров колес, срабатывание приемной мембраны 12 может быть настроено на 0,0004 МПа, что является всего 0,2% от расчетного максимума в 0,23 МПа. 0,2% примерно соответствует величине продавливания колеса в 1-3 мм, что способно вызвать работу подкачки.

Расчет показателей срабатывания подкачки:

Диаметр ответной мембраны 18 ниппеля составляет, например, 9 мм, при этом площадь мембраны получается равной 63,6 мм².

Высота подкачивающей камеры 7 мм.

Объем подкачивающей камеры 445,3 мм³.

Давление, до которого должна работать подкачка - 2,3 атмосферы (0,23 МПа), что примерно равно рабочему давлению на автомобилях отечественного и иностранного производства (плюс-минус 0,02 МПа).

Сила, при которой подкачивающая камера полностью выбирает свой объем, рассчитывается по формуле F=S×D и составляет - 63,6×0,23=14,63 Н/мм².

Далее измерим площадь поверхности приемной мембраны 12, которая составляет - 36480 мм².

Поскольку жидкость просто передает силу, то минимальная сила приходящаяся на приемную мембрану уже известна (14,63 Н/мм², поскольку она равна силе, которая необходима для выборки всего объема подкачивающей камеры). Исходя из этого, мы получаем возможность рассчитать давление, которое будет приходиться на приемную мембрану 12 для задействования мембраны ответной 18. Оно рассчитывается по формуле D=F/S и составляет: 14,63/36480=0,0004 МПа

Под действием центробежной силы сила давления может измениться. Центробежная сила составляет при 200 км/ч 0,12 Ньютонов, и эта сила является противодействующей.

(14,63+0,12)/36480=0,000404. Таким образом, центробежная сила оказывает минимальное влияние. При расчетах ее можно не учитывать, но необходимо ее учесть при испытаниях.

Разница площадей ответной 18 и приемной 12 мембраны составляет 573,58 раза.

При давлении срабатывания приемной мембраны в 0,0004 МПа разница давлений составляет 575 раз.

575 - это еще и количество полных срабатываний подкачки до достижения давления в колесе 0,23 МПа. В реальных условиях количество тактов будет большим, так как давление в колесе за одно срабатывание не сможет сильно вырасти, следовательно такты будут в какие-то моменты перекрывать друг друга, но для расчета мы можем использовать это значение.

Теперь можно рассчитать объем, на который будут прогибаться мембраны.

Поскольку при каждом повышении давления в колесе на 0,0004 МПа в подкачивающей камере должно создаваться давление в 0,23 МПа и подкачивающая камера полностью выбирается, то соответственно при каждом такте ответная мембрана 18 должна выбирать объем в 445,3 мм.

Также необходимо рассчитать полный прогиб мембраны приемной, для чего необходимо взять объем подкачивающей камеры и умножить на число тактов:

445,3*575=256047,5 мм.

Также мы можем рассчитать прогиб мембраны приемной 12 за один скачок давления.

Средний прогиб приемной мембраны - 0,0141 мм.

Полный прогиб приемной мембраны в среднем 6,9973 мм.

Полный прогиб приемной мембраны (максимальный) - Примерно 13,9946 мм.

Следует учесть, что повышение давления на 0,0004 МПа будет происходить резко и жидкость 30 будет перераспределена к ниппелю и ответной мембране 18, однако по мере повышения давления в колесе ответная мембрана 18 должна возвращаться в свое исходное положение, что возможно только путем установления механизма перетекания жидкости в другой объем. Причем перетекание жидкости должно происходить медленно, чтобы не повлиять на эффективность работы ответной мембраны.

Для этого под приемной мембраной 12 и жидкостью 30 имеется стенка с микроотверстиями 36 для перетекания жидкости. После этой стенки расположен сдвижной элемент 29.

Сам по себе сдвижной элемент не рассчитывается от давления и сил, но следует учесть, что он должна изготавливаться по возможности из плотных материалов. Края сдвижного элемента 29 сделаны П-образными, что позволяет присоединить их к трубкам 11 находящимся за стенками.

Эти трубки 11 ответственны за перемещение элемента 29 в ходе работы устройства и повышения давления в колесе.

Расчет центробежной силы:

F=mwR, где F - сила (Ньютон), m - масса (кг), w - угловая скорость (рад), R - радиус (м)

Показатели размеров колеса для расчетов:

Диаметр расположения подкачки - 322 мм (0,322 м=0,161 м (R))

Диаметр диска - 355,6 мм

Диаметр колеса - 469,3 мм

Периметр колеса - 1474,5 мм (1,4745 м)

Число оборотов при скорости:

50 км/ч (13,8 м/с) - 9,36 об/с (58,8 рад/с)

100 км/ч (27,6 м/с) - 18,72 об/с (117,6 рад/с)

120 км/ч (33,3 м/с) - 22,58 об/с (141,87 рад/с)

150 км/ч (41,4 м/с) - 28,08 об/с (176,4 рад/с)

200 км/ч (52,2 м/с) - 37,44 об/с (235,2 рад/с)

Воздействие центробежной силы на приемную мембрану 12:

Вес мембраны - 46,7 гр. (0,0467 кг)

50 км/ч - 25,995 Н (0,0007 Н/мм²)

100 км/ч - 103,98 Н (0,0028 Н/мм²)

120 км/ч - 151,33 Н (0,0041 Н/мм²)

150 км/ч - 233,959 Н (0,0064 Н/мм²)

200 км/ч - 415,927 Н (0,0114 Н/мм²)

Воздействие центробежной силы на сдвижной элемент 29*:

Вес - 161,7 гр. (0,1617 кг)

50 км/ч - 90 Н (0,0024 Н/мм²)

100 км/ч - 360 Н (0,0098 Н/мм²)

120 км/ч - 524 Н (0,0144 Н/мм²)

150 км/ч - 810 Н (0,0222 Н/мм²)

200 км/ч - 1440 Н (0,0395 Н/мм²)

Воздействие центробежной силы на жидкость*:

Объем - 271 689.55 мм (0,272 литра)

Вес - около 0,272 кг.

50 км/ч - 151,4 Н (0,0041 Н/мм²)

100 км/ч - 605,6 Н (0,0166 Н/мм²)

120 км/ч - 881 Н (0,0241 Н/мм²)

150 км/ч - 1362 Н (0,0373 Н/мм²)

200 км/ч - 2422 Н (0,0664 Н/мм²)

Суммарная нагрузка на приемную мембрану составит:

50 км/ч - 267,4 (0,0073 Н/мм²)

100 км/ч - 1069,6 Н (0,0293 Н/мм²)

120 км/ч - 1556,3Н (0,0427 Н/мм²)

150 км/ч - 2405,96Н (0,066 Н/мм²)

200 км/ч - 4277,927 Н (0,1173 Н/мм²)

* - сдвижной элемент воздействует на жидкость, а жидкость воздействует на приемную мембрану под действием центробежной силы.

Расчет накачивания шины 175/65 R14:

Объем шины R14 (примерно) - 24666955,94 мм³

Объем подкачивающей камеры ниппеля - 445,3 мм³

В среднем за один оборот колеса подкачка может срабатывать один раз (больше или меньше раз в зависимости от вида дороги).

Один оборот колеса составляет - 1,474 м (метра)

Для достижения 1 объема шины необходимо сделать 55394 оборота колеса или проехать 81670 метров, или 81,7 км.

Давление в 0,23 МПа это 3,3 воздушных объема шины теоретически, что можно рассматривать как 81400954,6 мм³.

При снижении давления в колесе на 0,01 МПа на накачку до полного давление требуется еще 2466696 мм³. Или 5539 оборотов колеса, или 8164 м (8,1 км).

Расчет специального накачивания шины 175/65 R14 (при увеличенной подкачивающей камере):

Объем шины R14, примерно - 24666955,94 мм³

Объем подкачивающей камеры ниппеля - 2650,7 мм³

Один оборот колеса составляет - 1,474 м (метра)

Для достижения 1 объема шины необходимо сделать 9306

оборота колеса или проехать 13717 метров, или 13,7 км.

Давление в 0,23 МПа это 3,3 воздушных объема шины теоретически, что можно рассматривать как 81400954,6 мм³.

При снижении давления в колесе на 0,01 МПа на накачку до полного давление требуется еще 2466696 мм³. Или 930 оборотов колеса, или 1370 м (1,4 км).

Особенности изобретения

1. Подкачивающая часть является гибкой для размещения по диаметру колесного диска и имеет зону крепления 10, которая меньше по размеру, чем остальная часть крепежной детали 9. Для того, чтобы не нарушать балансировку колес эта зона может быть армирована металлом с целью увеличения своего веса. А также предполагается, что часть зоны крепления 10 может отрезаться в зависимости от размерности колесного диска 13, что сделано с целью увеличения универсальности устройства, т.е. конкретная модификация изобретения может подходить под разный диапазон размерностей колес, например от 12 до 15 дюймов, от 16 до 19 и т.д.

2. Ниппель 1 имеет два вида воздушных каналов: центральный 14 и отходящие от него боковые отверстия 15, предназначенные для подкачивания воздуха от насоса, при этом в центральном отверстии 14 может быть установлен золотниковый клапан 24 (золотник). А также отверстия 16, предназначенные для прохождения воздуха в покачивающую камеру для работы автоматической подкачки.

3. Мембраны и клапана всех типов 6,12,17,18 могут крепиться с помощью клея, стопорных колец, прижимов и прижимных колец 5,19, которые при установке блокируются другими деталями конструкции.

4. Ответная деталь 2 ниппеля имеет стенки и содержит внутри себя элементы, ограничивающие подкачивающую камеру 6, 17, 18 а также имеет в своей верхней части отверстия 7 для входа воздуха в шину при подкачивании колеса насосом.

5. Перекачка жидкости 30 через отверстие 36 обеспечивает также стабилизацию работы конструкции. Т.е. при увеличении давления воздуха в колесе приемная мембрана 12 выгибается в обратную сторону, выдавливая часть жидкости в сторону ответной мембраны 18, что вынуждает ответную мембрану выгибаться и уменьшать размер подкачивающей камеры, что соответственно снижает объем воздуха, находящийся внутри подкачивающей камеры и поступающей затем в колесо, а следовательно и снижает эффективность. Перекачка жидкости из под приемной мембраны 12 в образуемый в крепежной детали 9 объем позволяет обеспечить увеличение прогиба приемной мембраны при увеличении давления и отсутствие прогиба ответной мембраны 18, что в свою очередь позволяет сохранить эффективность работы подкачки во всем диапазоне показателей давления (предположительно диапазон работы ниппеля с подкачкой это до максимального давления с уровня на 0,1 МПа меньше максимального давления).

6. Колпачок 3 ниппеля предназначен для периодической замены, так как имея в себе отверстия для засасывания воздуха подвержен внутреннему загрязнению при эксплуатации в условиях, связанных с частым появлением пыли, грязи и т.д. Для достижения чистоты воздуха, поступаемого через ниппель внутрь шины при работе подкачки, предусмотрен воздушный фильтр 23, устанавливаемый внутри входного отверстия 8. Для снижения воздушных завихрений внутри колпачка 3, что может вызвать засасывание дополнительной грязи отверстие 8 может быть сделано с одной или нескольких сторон колпачка 3 (если таких отверстий несколько), но не рекомендуется использование кругового, кольцевого отверстия 8, т.е. располагающегося по кругу вокруг центра колпачка 3 в виде кольца. Для увеличения срока службы колпачка предусматривается наличие внутри колпачка 3 закрытого объема 25, внутри которого находится виброэлемент 26, представляющий собой камешек, песчинку (песчинки), шарик или шарики. Задача виброэлемента 26 создать при движении автомобиля микровибрации в колпачке ниппеля, которые приведут к растрескиванию и выпаду грязи с отверстия 8, если таковая там имеется.

7. Крепежная деталь 9 и сдвижной элемент 29 могут быть армированы нитками, пластиком, проволокой и другими материалами с целью увеличения их прочности и лучшей сопротивляемости действию давления (в том числе отрицательного).

8. Перепускной мембранный клапан 6 имеет отверстия 34, расположенные на удалении от его центра, и устанавливается на ответную деталь 2 таким образом, чтобы перекрывать своей центральной частью отверстие, сделанной на ответной детали 2 для впуска воздуха в шину из подкачивающей камеры. Когда давление в подкачивающей камере повышается выше, чем давление в шине, перепускной клапан 6 изгибается и воздух из отверстия в ответной детали 2 может пройти через отверстия 34. В некоторых модификациях перепускной клапан 6 может иметь только одно отверстие 34.

9. Похожим образом работает впускной клапан 17, отличаясь тем, что он перекрывает отверстия 16 в ниппеле 1, которые находятся на расстоянии от центра. И когда в подкачивающей камере создается разрежение воздуха, то клапан 17 изгибается и атмосферный воздух поступает из отверстий 16, расположенных на удалении от центра окружности клапана 17 в его центральное отверстие 33, поступая затем в подкачивающую камеру. В некоторых модификациях впускной клапан 17 может иметь несколько отверстий 33, в том числе расположенных не в центре, в зависимости от вида воздушных отверстий в ниппеле 1.

10. Для снижения зависимости от растяжения материала ответная мембрана 18 может быть изготовлена со складками 35, которые показаны на фиг. 15, 16. Складки позволяют обеспечить раскладывание ответной мембраны 18 и заполнение ею подкачивающей камеры с последующим незначительным расширением материала. При этом, поскольку работа ответной мембраны 18 зависит от работы других систем, то ее способность к растяжению должна быть максимальна.

11. Повышение эффективности работы подкачки возможно не только при помощи увеличения объема подкачивающей камеры, но и при помощи увеличения площади приемной мембраны 12 (чем больше площадь, тем меньше скачки давления для срабатывания). В идеальной ситуации для увеличения эффективности необходимо увеличивать площадь приемной мембраны 12 одновременно с увеличением объема подкачивающей камеры.

12. Также для повышения эффективности конструкции возможна установка нескольких подкачивающих частей с одним ниппелем. При этом трубка (шланг) 4 будет иметь один вход для ответной части ниппеля 2 и несколько входов (более одного) для крепежной детали 9.

13. Улучшение балансировки обеспечивается уравновешиванием компонентов изобретения по диаметру колесного диска. Т.е. например, каждые 10 см подкачивающей части на протяжении ее длины весят примерно одинаково. При этом учитывается, что при балансировке колеса оно должно быть полностью накачено.

14. В некоторых модификациях изобретения жидкость может быть заменена на гель или пасту.

15. Автоматизм обеспечивается изменением воздействия силы давления внутри колеса на составляющие конструкции изобретения, т.е. при полностью накаченном колесе приемная мембрана 12 прижимается к крепежной детали 9 и не имеет контакта с жидкостью 30, что препятствует воздействию на нее скачков давления, а при спущенном колесе под приемной мембраной 12 находится жидкость 30, которая передает силу давления и изобретение автоматически начинает работать.

Подкачивающая часть ниппеля включает в себя колпачок, корпус ниппеля, ответную деталь ниппеля, воздушные отверстия, клапана, приемную и ответную мембраны, жидкость, подкачивающую камеру, крепежные детали и элементы, трубки или шланги, свободный объем, сдвижные элементы. Подкачивающая часть расположена по диаметру колесного диска и уравновешивается по своей длине, соединяясь с ответной деталью, которая крепится на корпус ниппеля изнутри колесного диска трубкой или шлангом. Ниппель имеет воздушные отверстия для прохождения воздуха при накачивании насосом, внутрь каждых из которых может быть установлен золотниковый клапан, и боковые отверстия для прохождения воздуха в подкачивающую камеру, ограниченную впускным клапаном, перепускным клапаном, ответной мембраной и стенками ответной детали. Приемная и ответная мембраны соприкасаются с жидкостью и имеют значительную разницу в площади поверхности, при этом приемная мембрана, имеющая возможность прогиба в зависимости от давления или скачков давления воздуха в шине, больше ответной мембраны, которая при скачках давления воздуха в шине за счет передачи силы давления жидкостью может изгибаться внутрь подкачивающей камеры. Технический результат - повышение эффективности, стабильности и надежности работы ниппеля вне зависимости от понижения или повышения давления в колесе. 14 з.п. ф-лы, 16 ил.

1. Ниппель автомобильной шины с автоматической автономной подкачкой, состоящий из подкачивающей части, включающей в себя колпачок, корпус ниппеля, ответную деталь ниппеля, воздушные отверстия, клапана, приемную и ответную мембраны, жидкость, подкачивающую камеру, крепежные детали и элементы, трубки или шланги, свободный объем, сдвижные элементы, отличающийся тем, что подкачивающая часть расположена по диаметру колесного диска и уравновешивается по своей длине, соединяясь с ответной деталью, которая крепится на корпус ниппеля изнутри колесного диска трубкой или шлангом, ниппель имеет воздушные отверстия для прохождения воздуха при накачивании насосом, внутрь каждого из которых может быть установлен золотниковый клапан, и боковые отверстия для прохождения воздуха в подкачивающую камеру, ограниченную впускным клапаном, перепускным клапаном, ответной мембраной и стенками ответной детали, приемная и ответная мембраны соприкасаются с жидкостью и имеют значительную разницу в площади поверхности, при этом приемная мембрана, имеющая возможность прогиба в зависимости от давления или скачков давления воздуха в шине, больше ответной мембраны, которая при скачках давления воздуха в шине за счет передачи силы давления жидкостью может изгибаться внутрь подкачивающей камеры.

2. Ниппель шины с подкачкой по п. 1, отличающийся тем, что колпачок имеет одно или более воздушных отверстий для входа воздуха, в каждом из которых расположен воздушный фильтр.

3. Ниппель шины с подкачкой по п. 1, отличающийся тем, что внутри колпачка имеется закрытый объем с виброэлементом.

4. Ниппель шины с подкачкой по п. 1 или 2, отличающийся тем, что воздушные отверстия для входа воздуха не имеют форму кольца.

5. Ниппель шины с подкачкой по п. 1, отличающийся тем, что впускной и перепускной клапан представляют собой мембрану с отверстием или отверстиями.

6. Ниппель шины с подкачкой по п. 1, отличающийся тем, что крепежная деталь закрепляется на колесном диске с помощью имеющихся с одной ее стороны отверстий в зоне крепления и установленных с другой стороны крючков.

7. Ниппель шины с подкачкой по п. 1 или 6, отличающийся тем, что часть зоны крепления может срезаться.

8. Ниппель шины с подкачкой по п. 1 или 6, отличающийся тем, что материал зоны крепления может быть армирован.

9. Ниппель шины с подкачкой по п. 1, отличающийся тем, что в крепежной детали может иметься одно или более отверстий для перекачки жидкости в объем между крепежной деталью и сдвижным элементом.

10. Ниппель шины с подкачкой по п. 1 или 9, отличающийся тем, что перемещение сдвижного элемента производится за счет расширения установленных и герметично закрепленных между сдвижным элементом и крепежной деталью трубок расширения, концы которых являются открытыми, а сами они сделаны из эластичного материала.

11. Ниппель шины с подкачкой по п. 1, отличающийся тем, что свободное пространство под сдвижным элементом герметично и имеет разрежение воздуха.

12. Ниппель шины с подкачкой по п. 1, отличающийся тем, что мембраны и клапана всех типов могут крепиться с помощью клея, стопорных колец, прижимов и прижимных колец, которые при установке блокируются другими деталями конструкции.

13. Ниппель шины с подкачкой по п. 1, отличающийся тем, что крепежная деталь и сдвижной элемент могут быть армированы нитками, пластиком или проволокой.

14. Ниппель шины с подкачкой по п. 1, отличающийся тем, что ответная мембрана может иметь складки.

15. Ниппель шины с подкачкой по п. 1, отличающийся тем, что совместно с ниппелем возможна установка нескольких подкачивающих частей при условии использования трубки или шланга, имеющих один вход для ответной детали и более одного входа для крепежной детали.