(57)【要約】  畑地状態と道路状態との間を周期的に移動しなければならない農業用機械などの機械のタイヤのための急速膨張システムが提供される。本システムは、タイヤ内に画定される高圧リザーバチャンバの使用によって、より低い畑地使用可能状態からより高い圧力の道路使用可能状態までタイヤを比較的急速に膨張させることができる。
2018500222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホイール及びタイヤとともに使用するための膨張システムであって、
仕切り壁であって、前記タイヤの内部空洞を、前記タイヤのトレッド部分と前記仕切り壁との間の上部チャンバ、及び前記仕切り壁と前記ホイールとの間の下部チャンバに仕切るように構成される、仕切り壁と、
前記上部チャンバと連通されるように配設される第１の圧力センサと、
前記下部チャンバと連通されるように配設される第２の圧力センサと、
前記上部チャンバ及び下部チャンバを連通させるための開位置、及び前記下部チャンバから前記上部チャンバを隔離するための閉位置を有する第１の弁と、
前記下部チャンバを加圧ガス源と選択的に連通させるように構成される第２の弁と、
前記第１及び第２の圧力センサ並びに前記第１及び第２の弁と動作可能に関連付けられるコントローラであって、前記コントローラが、畑地使用可能予充填モードを規定するように構成され、該畑地使用可能予充填モードでは、前記上部チャンバが４ｐｓｉ〜１６ｐｓｉの範囲の畑地使用可能圧力まで膨張され、前記第１の弁が閉じられ、前記下部チャンバが予充填圧力まで予充填され、前記予充填圧力は、前記第１の弁を開いたときに前記畑地使用可能予充填モードから道路使用可能モードへの移行が１０分以下の移行時間で起こる程度であり、該道路使用可能モードでは、前記上部チャンバが２０ｐｓｉ〜４０ｐｓｉの範囲の道路使用可能圧力まで膨張される、コントローラと、を備える、膨張システム。
【請求項２】
前記移行時間が、５分以下である、請求項１に記載の膨張システム。
【請求項３】
前記畑地使用可能圧力が、前記道路使用可能圧力の２０％〜５０％の範囲である、請求項１に記載の膨張システム。
【請求項４】
前記畑地使用可能圧力が、前記道路使用可能圧力の２５％〜４０％の範囲である、請求項１に記載の膨張システム。
【請求項５】
前記ホイール、前記タイヤ、及び前記仕切り壁は、前記上部チャンバが上部チャンバ容積を有し、前記下部チャンバが下部チャンバ容積を有するように構成され、前記下部チャンバ容積が、前記上部チャンバ容積及び前記下部チャンバ容積の総計の２０％〜４０％の範囲である、請求項１に記載の膨張システム。
【請求項６】
前記予充填圧力が１００ｐｓｉ以下である、請求項５に記載の膨張システム。
【請求項７】
前記下部チャンバを取り囲む環状ブラダを更に備え、前記仕切り壁が、前記環状ブラダの一部分であり、前記環状ブラダが、前記ホイールに同心状に係合するように構成される、請求項１に記載の膨張システム。
【請求項８】
前記タイヤを更に含み、前記仕切り壁が、前記タイヤの対向するサイドウォールに封止的に係合するように構成される、請求項１に記載の膨張システム。
【請求項９】
前記タイヤのサイドウォールが、ビード部を含み、
前記仕切り壁が、前記ビード部と前記ホイールとの間で受容されるように構成される軸方向延在リップを含む、請求項８に記載の膨張システム。
【請求項１０】
各ビード部が、その中に画定される切り欠きを有し、
各軸方向延在リップが、その関連付けられるビード部の前記切り欠き内に嵌合するように構成される突起を含む、請求項９に記載の膨張システム。
【請求項１１】
各軸方向延在リップが、前記ホイールの補完的な切り欠きにおいて受容される、前記ビード部から離れる方向に延在する突起を含む、請求項９に記載の膨張システム。
【請求項１２】
サイドウォールを有する前記タイヤを更に含み、前記仕切り壁が、前記タイヤの前記サイドウォールに一体的に取り付けられる、請求項１に記載の膨張システム。
【請求項１３】
前記コントローラが、再充填モードを規定するように構成され、該再充填モードでは、前記第１の弁が閉じられ、前記第２の弁が開かれて、前記下部チャンバを前記加圧ガス源と連通させ、前記再充填モードでは、前記下部チャンバを、１時間以下で、前記畑地使用可能圧力から前記予充填圧力まで再充填する、請求項１に記載の膨張システム。
【請求項１４】
前記コントローラが、収縮モードを規定するように構成され、該収縮モードでは、前記上部チャンバが、低圧ゾーンと連通され、また、５分以下で、前記道路使用可能圧力から前記畑地使用可能圧力まで収縮される、請求項１に記載の膨張システム。
【請求項１５】
ホイールに装着されるタイヤを膨張させる方法であって、
（ａ）４ｐｓｉ〜１６ｐｓｉの範囲で前記タイヤを畑地使用可能圧力まで膨張させることと、
（ｂ）前記タイヤと前記ホイールとの間の空洞内に高圧ガスリザーバを提供し、前記リザーバを予充填圧力まで加圧することと、
（ｃ）前記高圧ガスリザーバを前記空洞と連通させる弁を開き、１０分以下の移行時間で、前記高圧ガスリザーバからの高圧ガスによって、前記タイヤを前記畑地使用可能圧力から２０ｐｓｉ〜４０ｐｓｉの範囲の道路使用可能圧力まで膨張させることと、を含む、方法。
【請求項１６】
工程（ｃ）において、前記移行時間が、５分以下である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記畑地使用可能圧力が、前記道路使用可能圧力の２０％〜５０％の範囲である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記畑地使用可能圧力が、前記道路使用可能圧力の２５％〜４０％の範囲である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記リザーバが、前記空洞の容積の２０％〜４０％の範囲の容積を有する、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
工程（ｂ）において、前記予充填圧力が１００ｐｓｉ以下である、請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
工程（ｃ）の後に、１時間以下で、前記リザーバを前記予充填圧力まで再充填することを更に含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２２】
工程（ｃ）の後に、前記空洞を低圧ゾーンと連通させ、５分以下で、前記タイヤを逆に前記畑地使用可能圧力まで収縮させることを更に含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２３】
工程（ｃ）が、コントローラからの電気コマンド信号に応答して行われる、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、タイヤ内の空気圧を調整するための方法及び装置に関する。より具体的には、本システムは、タイヤを使用する農業用車両が畑地環境から道路環境へ、又はその逆に移動するときに、大型農業用タイヤの畑地使用可能圧力及び道路使用可能圧力との間での急速な変化を提供する。
【背景技術】
【０００２】
トラクター、コンバイン、バーベスタ又は高クリアランス噴霧器などの大型自走式農業用機器は、その運転時間の大部分を耕作畑地の中又は周りにおいて費やす。その結果、この機器のタイヤは、しばしば、耕作畑地の上で重機械を使用することによって生じる共通の懸念に対処するように適合される。共通の懸念の１つは、土壌の圧縮である。大型の機器が所与の畑地の上を進行すると、該機器のタイヤの下にある土壌が圧縮されて密度が増加する。この土壌の圧縮は、その畑地の生産又は収穫に悪影響を及ぼし得る。土壌の圧縮が増加するにつれて、収穫量がしばしば減少する。この問題に対抗するために、機器のオペレータは、機器が畑地の中にあるときに、タイヤの空気圧を低減させることが一般的である。経験によれば、低減させたタイヤの空気圧が、畑地における土壌圧縮レベルを低減させることができることが示されている。その結果、その畑地の生産及び効率を増加させることもできる。
【０００３】
この低減させたタイヤの空気圧は、畑地環境では好ましくなり得るが、それでも、機器が典型的な舗装道路の上を進行しているときには、高いタイヤ圧力が好ましい。高いタイヤ圧力は、各タイヤが、より効率的に転がり、より高い最大速度を達成することを可能にする。多くのユーザが、自分たちの大型農業用機器を一方の畑地からもう一方の畑地まで長い距離を輸送しなければならない状況では、輸送中の速さと効率が重要である。しかしながら、典型的なタイヤを膨張又は収縮させるために必要な時間は、しばしば、農業用機器を畑地環境から道路環境まで急速かつ効率的に移動させる能力の妨げになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
よって、これらの懸念に対処する、改善されたタイヤ膨張システムが必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一態様では、ホイール及びタイヤとともに使用するための膨張システムは、タイヤの内部空洞を、タイヤのトレッド部分と仕切り壁との間の上部チャンバ、及び仕切り壁とホイールとの間の下部チャンバに仕切るように構成される仕切り壁を含む。システムは、上部及び下部チャンバと連通させるように配設される第１及び第２の圧力センサを含むことができる。第１の弁は、上部及び下部チャンバを連通させるための開位置、及び下部システムから上部チャンバを隔離するための閉位置を有する。第２の弁は、下部チャンバを加圧ガス源と選択的に連通させるように構成される。コントローラは、第１及び第２の圧力センサ並びに第１及び第２の弁と動作可能に関連付けられる。コントローラは、畑地使用可能予充填モードを規定するように構成され、該畑地使用可能予充填モードでは、上部チャンバが４ｐｓｉ〜１６ｐｓｉの範囲の畑地使用可能圧力まで膨張され、第１の弁が閉じられ、下部チャンバが予充填圧力まで予充填される。予充填圧力は、第１の弁を開いたときに畑地使用可能予充填モードから道路使用可能モードへの移行が１０分以下の移行時間で起こるような弁を有するように選択され、該道路使用可能モードでは、上部チャンバが２０ｐｓｉ〜４０ｐｓｉの範囲の道路使用可能圧力まで膨張される。
【０００６】
別の実施形態では、ホイールに装着されたタイヤを膨張させるための方法が提供される。本方法は、
（ａ）タイヤを４ｐｓｉ〜１６ｐｓｉの範囲の畑地使用可能圧力まで膨張させることと、
（ｂ）タイヤとホイールとの間の空洞内に高圧ガスリザーバを設け、リザーバを予充填圧力まで加圧することと、
（ｃ）リザーバを空洞と連通させる弁を開き、１０分以下の移行時間で、リザーバからの高圧ガスによって、タイヤを畑地使用可能圧力から２０ｐｓｉ〜４０ｐｓｉの範囲の道路使用可能圧力まで膨張させることと、を含むことができる。
【０００７】
上の実施形態のいずれかにおいて、移行時間は、５分以下とすることができる。
【０００８】
上の実施形態のいずれかにおいて、畑地使用可能圧力は、道路使用可能圧力の２０％〜５０％の範囲、より好ましくは、道路使用可能圧力の２５％〜４０％の範囲とすることができる。
【０００９】
上の実施形態のいずれかにおいて、ホイール、タイヤ、及び仕切り壁は、上部チャンバが上部チャンバ容積を有し、下部チャンバが下部チャンバ容積を有するように構成することができ、下部チャンバ容積は、上部チャンバ容積及び下部チャンバ容積の合計の２０％〜４０％の範囲である。
【００１０】
上の実施形態のいずれかにおいて、予充填圧力は、４０ｐｓｉ〜１２０ｐｓｉの範囲とすることができ、より好ましくは、予充填圧力は、約１００ｐｓｉ以下である。
【００１１】
上の実施形態のいずれかにおいて、仕切り壁は、下部チャンバを取り囲む環状ブラダの一部分とすることができる。
【００１２】
上の実施形態のいずれかにおいて、仕切り壁は、タイヤの対向するサイドウォールに封止的に係合するように構成することができる。
【００１３】
上の実施形態のいずれかにおいて、タイヤのサイドウォールは、ビード部を含むことができ、仕切り壁は、タイヤのビード部とホイールとの間で受容されるように構成される軸方向延在リップを含むことができる。
【００１４】
上の実施形態のいずれかにおいて、各ビード部は、その中に画定される切り欠きを有することができ、仕切り壁の各軸方向延在リップは、その関連付けられるビード部の切り欠き内に嵌合するように構成される突起を含むことができる。
【００１５】
上の実施形態のいずれかにおいて、各軸方向延在リップは、ビード部から離れる方向に延在し、ホイールの補完的な切り欠きにおいて受容される突起を含むことができる。
【００１６】
上の実施形態のいずれかにおいて、仕切り壁は、タイヤのサイドウォールに一体的に取り付けることができる。
【００１７】
上の実施形態のいずれかにおいて、コントローラは、再充填モードを規定するように構成することができ、該再充填モードでは、第１の弁が閉じられ、第２の弁が開かれて、下部チャンバを加圧ガス源と連通させる。再充填モードでは、下部チャンバを、約１時間以下で、畑地使用可能圧力から予充填圧力まで再充填することができる。
【００１８】
上の実施形態のいずれかにおいて、コントローラは、収縮モードを規定するように構成することができ、該収縮モードでは、上部チャンバが、低圧ゾーンと連通され、また、５分以下で、道路使用可能圧力から畑地使用可能圧力まで収縮される。
【００１９】
上の実施形態のいずれかにおいて、それぞれの弁を開くこと及び閉じることは、コントローラから受信する電気コマンド信号に応答して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】ホイールに装着され、本明細書で説明される膨張システムを有するタイヤの概略断面図である。
【図２】仕切り壁の軸方向リップ構成の１つの実施形態を示す、図１の左下の円で囲まれた部分の拡大図である。
【図３】仕切り壁の軸方向リップの代替の実施形態を示す、図２に類似する図である。
【図４】仕切り壁がタイヤのサイドウォールと一体的に構築される更に別の実施形態を示す、図２に類似する図である。
【図５】仕切り壁が下部チャンバを取り囲む環状ブラダの一部分である、仕切り壁の代替の実施形態を示す、図１に類似する断面図である。
【図６】図１に類似し、タイヤ及び膨張システムが畑地使用可能予充填モードである１つの具体的な実施例に関する様々な弁の構成及び例示的な圧力を示す、概略断面図である。
【図７】図６の畑地使用可能予充填モードから道路使用可能モードへの移行中の弁位置、また、道路使用可能モードの代表例も示す、図６に類似する図である。
【図８】タイヤを道路使用可能モードから畑地使用可能モードに戻すために、上部チャンバから圧力を放出するための１つの可能な弁の位置決めを示す、図６に類似する図である。
【図９】タイヤを道路使用可能モードから畑地使用可能モードに戻すための第２の可能な弁配設を示す、図６に類似する図である。
【図１０】タイヤを図６の畑地使用可能予充填状態に戻すために、タイヤの下部リザーバチャンバを再充填するための弁配設を示す、図６に類似する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
定義
以下は、本明細書で用いられる、選択された用語の定義である。これらの定義には、用語の範囲に該当し、実施のために使用され得る構成要素の様々な例及び／又は形態が含まれる。実施例は、制限的であることを意図しない。用語の単数形及び複数形は、いずれも定義の範囲内であり得る。
【００２２】
「空気」は、ある量の窒素又は酸素を含有するガスが挙げられるが、これらに限定されない、タイヤ内で使用するのに適している任意の膨張流体を意味するものと理解される。したがって、「空気圧」は、本体内に含まれる「空気」によって少なくとも部分的に引き起こされる流体圧を意味するものと理解される。
【００２３】
「軸方向の」及び「軸方向に」は、タイヤの回転軸と平行する方向を指す。
【００２４】
「ビード」又は「ビードコア」は、環状引張部材を含むタイヤの一部を指し、ビードコアは、プライコードが巻き付き、他の補強要素の有無に関わらず、設計されたタイヤ縁部に適合するように成形されている。
【００２５】
「ベルト」又は「ベルトプライ」は、織られているか織られていないかに関わらず、トレッドの下部にあり、ビードに固定されていない環状層又は並列コードのプライを指す。
【００２６】
「周方向の」は、軸方向に対して垂直である環状トレッド表面の外辺部に沿って延在する線又は方向を指す。
【００２７】
「コード」は、タイヤ中のプライを構成する補強ストランドの１つを意味する。
【００２８】
「クラウン」は、実質的に、トレッドが配置されるタイヤの外周を指す。
【００２９】
「赤道面（ＥＰ）」は、タイヤの回転軸に対して垂直であり、タイヤのトレッドの中心部を貫通する平面を指す。
【００３０】
「インナーライナー」は、チューブレスタイヤの内表面を形成し、タイヤ内に膨張流体を含む、エラストマー又は他の材料の１つ又は複数の層を意味する。
【００３１】
「プライ」は、ゴムでコーティングされた並列コードの連続層を意味する。
【００３２】
「ラジアル」及び「径方向に」は、タイヤの回転軸に対して垂直である方向を指す。
【００３３】
「ラジアルプライ」又は「ラジアルプライタイヤ」は、プライコードが、タイヤの赤道面に対してコード角度６５度〜９０度の間にあるベルテッド又は周方向に拘束された空気入りタイヤを指す。「ラジアルプライタイヤ」内では、プライコードがビードからビードまで延在する。
【００３４】
「信号」は、１つ以上の伝送媒体に関して述べられるような１つ以上のメモリ場所の電流、電圧、電荷、温度、データ、又は状態の少なくとも電気的又は磁気的表現を含む、当業者によって理解され得るような任意の意味を含み得、また、概して、任意の等価的な様式で伝送し、受信し、記憶し、比較し、組み合わせ、あるいは操作することができる。
【００３５】
タイヤの回転軸に対しての方向も本明細書に記述している。用語「上向きの」及び「上向きに」は、タイヤのトレッドに向かう概ねの方向を指し、「下向きの」及び「下向きに」は、タイヤの回転軸に向かう概ねの方向を指す。したがって、「上部の」及び「下部の」など相対的な方向用語が要素に関連して使用されるとき、「上部の」要素は、「下部の」要素よりもトレッドに近い位置に離間配置される。加えて、「上」又は「下」など相対的な方向用語が要素に関連して使用されるとき、他の要素の「上」にある要素は、前記他の要素よりもトレッドに近い。用語「軸方向内側の」及び「軸方向内側に」は、タイヤの赤道面に向かう凡その方向を指し、「軸方向外側の」及び「軸方向外側に」は、タイヤの赤道面から離れ、タイヤのサイドウォールに向かう凡その方向を指す。用語「とき（when）」は、別途指定されない限り、本明細書で説明され、特許請求される特許請求の範囲又は装置の一時的な限定としてではなく、構成要素の相対的な位置についての配向を指定するために使用される。
【００３６】
用語「含む（includes）」又は「含むこと（including）」は、本明細書又は特許請求の範囲において使用される限りで、用語「備えること（comprising）」が特許請求の範囲で転換語として用いられる際に解釈されるものと同様に包括的であることが意図される。更に、用語「又は（or）」が用いられる限りで（例えば、Ａ又はＢ）、「Ａ若しくはＢ、又は両方とも」を意味することが意図されている。本出願人らが「Ａ又はＢの両方ではなく一方のみ」を示すことを意図する場合、用語「Ａ又はＢの両方ではなく一方のみ」が用いられる。したがって、本明細書における用語「又は（or）」の使用は、排他的使用ではなく、包含的である。Ｂｒｙａｎ  Ａ．Ｇａｒｎｅｒ，Ａ  Ｄｉｃｔｉｏｎａｒｙ  ｏｆ  Ｍｏｄｅｒｎ  Ｌｅｇａｌ  Ｕｓａｇｅ  ６２４（２ｄ．Ｅｄ．１９９５）を参照されたい。また、用語「中（in）」又は「中へ（into）」は、本明細書又は特許請求の範囲において使用される限りで、「上（on）」又は「上へ（onto）」を更に意味することが意図される。更に、用語「接続する（connect）」は、本明細書又は請求項において使用される限りで、「直接〜に接続する（directly connected to）」だけではなく、別の構成要素を介して接続するなど「間接的に〜に接続する（indirectly connected to）」を意味することが意図される。
【００３７】
「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」などの用語は、単一の実体だけを指すことを意図するものではなく、具体的な実施例が例示のために使用され得る一般的な分類を含む。本明細書の用語は、本発明の具体的な実施形態を説明するために使用されるが、それらの使用は、特許請求の範囲に記載されるものを除いて、本発明の範囲を定めるものではない。
【００３８】
以下、図１を参照すると、ホイール１２に装着されたタイヤ１０が示される。膨張システム１４は、タイヤ１０及びホイール１２と関連付けられる。タイヤ１０がホイール１２に装着されると、内部空洞１３がタイヤとホイールとの間に画定される。タイヤ１０は、トレッド部分１１と、第１のサイドウォール１５と、第２のサイドウォール１７とを含む。
【００３９】
膨張システム１４は、タイヤの内部空洞１３を上部チャンバ１８及び下部チャンバ２０に仕切るように構成される仕切り壁１６を含む。
【００４０】
アクティブ膨張チャンバ１８とも称することができる上部チャンバ１８は、タイヤのトレッド部分１１と仕切り壁１６との間にあるものとして説明され得る。リザーブチャンバ２０とも称することができる下部チャンバ２０は、仕切り壁とホイール１２との間にあるものとして説明され得る。
【００４１】
膨張システム１４は、第１の圧力センサ２２及び第２の圧力センサ２４を更に含む。第１の圧力センサは、上部チャンバ１８と連通するように配設され、第２の圧力センサは、下部チャンバ２０と連通するように配設される。
【００４２】
第１の圧力センサ２２は、仕切り壁１６の上部表面２６に位置するように示されるが、第１の圧力センサ２２は、それが上部チャンバ１８と連通している限り、任意の場所に配置することができると理解される。第１の圧力センサ２２は、仕切り壁１６に、タイヤ１０に、又はホイール１２に物理的に装着することができる。
【００４３】
同様に、第２の圧力センサ２４は、ホイール１２に装着されるように示されるが、それが下部チャンバ２０と圧力連通しているのであれば、任意の方法で位置させることができると理解される。
【００４４】
膨張システム１４は、第１の弁２６を含み、該弁は、上部チャンバ１８及び下部チャンバ２０を連通させるための開位置、及び下部チャンバ２０から上部チャンバ１８を隔離するための閉位置を有する。
【００４５】
第２の弁２８は、ホイール１２を通って延在するように示され、また、下部チャンバ２０を、高圧供給ライン３１を介して加圧ガス源３０と、又は放出ライン３３を介して低圧ゾーン３２と連通させるように構成される。下で更に説明されるように、第２の弁２８は、三方弁とすることができ、該三方弁は、閉位置と、下部チャンバ２０が圧力源３０と連通される加圧位置と、下部チャンバ２０が低圧ゾーン３２と連通する減圧位置とを有する。
【００４６】
膨張システム１４は、任意追加的に、同じくホイール１２に装着され、通路３６を介して上部チャンバ１８と直接連通される第３の弁３４を含むことができる。第３の弁がその開位置にあるときに、該弁は、上部チャンバ１８を低圧ゾーン３２と連通させる。
【００４７】
弁２６、２８、及び３４の各々は、単一の弁を備えることができ、又は同じ機能を有する複数の弁を備えることができる。
【００４８】
弁２６、２８、及び３４の各々は、コントローラ３８からの電気信号に応答して様々な位置の間を移動する電気作動弁とすることができる。
【００４９】
コントローラ３８は、圧力センサ２２及び２４、並びに第１の弁２６、第２の弁２８、及び第３の弁３４と動作可能に関連付けられる。コントローラ３８は、通信ライン４０及び４２を介して、それぞれ、第１の圧力センサ２２及び第２の圧力センサ２４から圧力信号を受信する。コントローラ３８は、通信ライン４４、４６、及び４８を介して、弁２６、２８、及び３４にそれぞれコマンド信号を送信することができる。通信ライン４０〜４８は、コントローラ３８と様々な関連付けられる構成要素との間を配線することができ、又はワイヤレス通信経路を備えることができる。
【００５０】
仕切り壁の構成
仕切り壁１６の構造的な構成は、数多くの異なる形態をとることができる。例えば、図１に示される実施形態において、仕切り壁１６は、タイヤ１０の第１のサイドウォール１５と第２のサイドウォール１７との間で軸方向に延在する環状シート状部材である。
【００５１】
図１の左下隅部では、タイヤ１０、ホイール１２、及び仕切り壁１６の一部分が円で囲まれており、その円の領域は、図２に拡大される。
【００５２】
図２の実施形態において、仕切り壁１６は、各端部に、タイヤ１０のビード部１９とホイール１２との間で受容されるように構成される軸方向延在リップ５０を有する。図２の実施形態において、各軸方向延在リップ５０は、タイヤ１０のビード部１９に画定された補完的な切り欠き５４内で受容される、半径方向外方へ延在する突起５２を含む。
【００５３】
図３に示される代替の実施形態において、各軸方向延在リップ５０は、ビード部１９から離れる方向に延在し、ホイール１２の補完的な切り欠き５８において受容される突起５６を含む。
【００５４】
図４に示される更に別の実施形態において、仕切り壁１６は、タイヤ１０のサイドウォール１７に一体的に取り付けることができる。
【００５５】
図５は、仕切り壁が下部チャンバ２０を取り囲む環状ブラダ６０の一部分である、更に別の実施形態を示す。環状ブラダ６０は、ホイール１２に同心状に係合する。環状ブラダ６０とタイヤ１０のサイドウォール１５及び１７との間の境界面は、図２〜図４に示される構成のいずれかに類似し得る。
【００５６】
図１〜図５に関して上で説明した仕切り壁１６及び／又は環状ブラダ６０の実施形態のいずれかは、ゴムコーティングした並列コードの１つ以上のプライで構築される仕切り壁１６又はブラダ６０を有することができる。複数の層が利用される場合、これらの層は、好ましくは、交互方向に走る交互層のコードを有するバイアスプライの様式で配向される。加えて、内壁１６及び／又はブラダ６０は、任意の他の好適な材料で作製することができる。内壁１６及びブラダ６０は、可撓性とすることができるが、それらが動作の目的で撓曲する必要はない。下に記載される容積算出の目的のために、内壁１６の任意の可撓性が最小限であり、無視されるものと想定され、したがって、上部チャンバ１８及び下部チャンバ２０の容積は、チャンバの加圧中及び減圧中に一定のままであるとみなす。
【００５７】
加えて、仕切り壁１６及び／又は環状ブラダ６０は、仕切り壁１６及び／又は環状ブラダ６０が、ホイール１２に対するサイドウォールのビード部の封止を維持するのを支援するように、タイヤ１０の第１のサイドウォール１５及び第２のサイドウォール１７を、互いに離れるように軸方向外方へ付勢する構造部材としての役割を果たす、十分に剛性の様式で構築することができることに留意されたい。
【００５８】
コントローラ
コントローラ３８は、プロセッサ６２と、コンピュータ可読メモリ媒体６４と、データベース６６と、ディスプレイ７０を有する入力／出力モジュール又は制御パネル６８とを含む。
【００５９】
本明細書で使用されるとき、用語「コンピュータ可読メモリ媒体」は、実行時にデータを提供し得るか、あるいはコンピュータシステムに対象事項を実装させ得るか、あるいは本明細書に更に定義されるような具体的な様式で動作し得るプロセッサ実行可能ソフトウェア、命令、又はプログラムモジュールを含むコンピュータプログラム製品７２が中に具体化される、単独の非一時的媒体６４、又は複数の前記非一時的メモリ媒体６４のうちの１つを指し得る。２種類以上のメモリ媒体を組み合わせて使用して、プロセッサ実行可能ソフトウェア、命令、又はプログラムモジュールが最初に常駐する第１のメモリ媒体から、実行のためにプロセッサに対してプロセッサ実行可能ソフトウェア、命令、又はプログラムモジュールを行い得ることが更に理解され得る。
【００６０】
本明細で一般に使用されるとき、「メモリ媒体」は、伝送媒体及び／又は記憶媒体を更に含んでもよいが、これらには限定されない。「記憶媒体」は、少なくとも動的メモリ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、チップメモリ装置、光学若しくは磁気ディスクメモリ装置、フラッシュメモリ装置、又はプロセッサがアクセスできる様式でデータを記憶するために使用され得る任意の他の媒体を含む、揮発性及び非揮発性の取り外し可能及び取り外し不可能な媒体を等価的様式で指し得、別途明記されない限り、単一コンピューティングプラットフォームに常駐し得るか又は複数のそのようなプラットフォーム全体に分散され得るかのいずれかであり得る。「伝送媒体」は、ワイヤ、ケーブル、光ファイバー、及び当該技術分野では既知であるものなどのワイヤレス媒体を含む、媒体に常駐するプロセッサ実行可能ソフトウェア、命令、又はプログラムモジュールがプロセッサによって読み出され実行されることを可能にするのに有効な任意の有形的媒体を含み得るが、これらには限定されない。
【００６１】
本明細書で使用されるとき、用語「プロセッサ」は、単一又はマルチスレッドプロセッサ、中央処理装置、親プロセッサ、グラフィカルプロセッサ、及びメディアプロセッサなどを含むが、これらに限定されない、当業者によって理解され得るような、少なくとも汎用又は専用処理装置及び／又はロジックを指し得る。
【００６２】
コントローラ３８は、センサ２２及び２４から入力データを受信する。下で更に説明されるように、プログラミング７２に基づいて、コントローラ３８は、チャンバ１８及び２０の空気圧を制御するために、コマンド信号を弁２６、２８、及び３４に送信する。
【実施例】
【００６３】
コントローラ３８は、膨張システム１４の様々なモードを規定するようにチャンバ１８及び２０の加圧及び減圧を制御するために、様々な弁２６、２８、及び／又は３４の動作を制御するように構成される。より具体的には、以下の説明は、上部チャンバ１８を畑地使用可能圧力又は道路使用可能圧力のいずれかまで膨張させるように上部チャンバ１８の膨張圧力を選択的に修正するための、膨張システム１４の、具体的にはコントローラ３８の動作を説明する。例えば、畑地で利用され、タイヤ１０による畑地の圧縮を低減させるように該タイヤが比較的低い圧力で加圧される、畑地使用可能圧力は、４ｐｓｉ〜１６ｐｓｉの範囲の上部チャンバ１８の圧力で構成することができる。一方で、道路使用可能圧力は、例えば、上部チャンバ１８を２０ｐｓｉ〜４０ｐｓｉの範囲の道路使用可能圧力まで膨張させることを含むことができる、比較的高いレベルになる。更に、本明細書で説明される膨張システム１４は、チャンバ１８の畑地使用可能状態から道路使用可能状態への該チャンバの比較的急速な膨張を提供するように構築されるが、比較的急速とは、畑地使用可能状態から道路使用可能状態への移行が、約１０分以下の、好ましくは約５分以下の移行時間で起こり得ることを意味する。これは、農業用車両を、従来技術のシステムによって可能であったよりもはるかにより速く、畑地使用可能状態から道路使用可能状態へ変換することを可能にする。同様に、膨張システム１４は、約１０分以下の移行時間で、好ましくは約５分以下の移行時間で、道路使用可能状態から畑地使用可能状態への比較的急速な移行を提供する。
【００６４】
畑地使用可能状態から道路使用可能状態への急速移行を行う能力は、弁２６を開き、そして、上部チャンバ１８と下部チャンバ２０との間の圧力を均一にさせた時点で、キャビティ１３の全体にわたる平衡圧力が所望の道路使用可能圧力になる十分に高い圧力で、十分な容積の下部チャンバ１８の高圧ガスを提供することによって提供される。この平衡圧力を達成するための時間はまた、平衡を所望の時間枠内で達成することを可能にするように選択することができる、弁２６を通る流路のサイズによっても影響を受け得る。
【００６５】
また、膨張システム１４は、上部チャンバ１８と下部チャンバ２０との間の平衡状態を達成する前に、上部チャンバ１８の所望の道路使用可能圧力が達成されるように設計し、制御することができ、その事例において、下部チャンバ即ちリザーブチャンバ２０の残留圧力が依然として上部チャンバ１８の道路使用可能圧力を超えている時点では、弁２６が閉じられることも理解される。
【００６６】
図６では、上部チャンバが畑地使用可能圧力Ｐｆまで膨張される畑地使用可能予充填モードとして説明することができ、また、下部チャンバ２０が予充填圧力Ｐｘとして、又は代替的にリザーバ圧力と称することができるＰｘとして説明することができる圧力まで予充填された場合の概略図が提供される。図６では、弁２６、２８、及び３４の各々が、閉位置にあるように示される。
【００６７】
下の実施例では、上部チャンバ１８の圧力を畑地使用可能圧力Ｐｆから道路使用可能圧力Ｐｒまで上昇させることが所望されるときに、弁２６が開かれ、そして、キャビティ１８及び２０内の圧力を均一にさせることが前提である。
【００６８】
容積Ｖｆを有する上部チャンバ１８の圧力ｐｆと、容積Ｖｘを有する下部チャンバ２０の圧力Ｐｘとの圧力関係は、以下のように説明することができる。
Ｐｆ×Ｖｆ＋Ｐｘ×Ｖｘ＝Ｐｒ×Ｖｒ
式中、Ｖｒ＝Ｖｆ＋Ｖｘである。
【００６９】
容積Ｖｆ及びＶｘは、空洞１３の容積が仕切られる二次的な容積を決定する、タイヤ１０及びホイール１２の構成及び仕切り壁１６の構成によって形成される。したがって、容積Ｖｆ及びＶｘは、仕切り壁１６の構成によって決定される。総容積Ｖｒとして表すことができる選択された容積Ｖｘ、よって、任意の想定される所望の畑地使用可能圧力Ｐｆ及び道路使用可能圧力Ｐｒの場合、リザーブチャンバ２０に関する必要な予充填圧力Ｐｘは、次式によって算出することができる。
【００７０】
【数１】
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【００７１】
膨張システム１４が設計されるタイヤサイズ並びに適用可能な畑地使用可能圧力及び道路使用可能圧力のいくつかの例としては、以下を挙げることができる。
【００７２】
【表１】
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【００７３】
表Ｉからタイヤサイズ８００／７０Ｒ３８を選択すると、そのようなタイヤの空洞１３は、８５，５００立方インチの総容積を有する。このような８００／７０Ｒ３８タイヤについて、及び空洞１３の総容積Ｖｒのパーセンテージとして下部チャンバ２０の容積Ｖｘを画定するための仕切り壁１６の構成の様々な選択対象について、また、６ｐｓｉの畑地圧力Ｐｆから２３ｐｓｉの道路使用可能圧力Ｐｒまで膨張させるためのチャンバ容積Ｖｘ内の必要なリザーバ圧力Ｐｘの相対的な大きさが、以下の表ＩＩに示される。
【００７４】
【表２】
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【００７５】
仕切り壁１６の設計において考慮しなければならない別の因子は、ホイール１２の上側の仕切り壁１６の高さであり、これは、仕切り壁１６とタイヤ１０のトレッド部分１１との間の離間距離を反比例的に決定する。タイヤ１０が非常に低い膨張圧力の畑地使用可能モードで動作するときには、ホイール１２に向かってトレッド領域１１の実質的な撓みがあり、仕切り壁１６は、トレッド部分１１が仕切り壁１６に接触しないように設計しなければならない旨、理解される。任意の所与のタイヤの許容される撓みの量は、そのタイヤのための適切な膨張システム１４を設計するときに、及び利用する膨張圧力及びリザーバ圧力を選択するときに、変動し、また、考慮することが必要になる。
【００７６】
加えて、安全性及び動作上の考慮事項は、リザーブチャンバ２０内の所望の圧力に上限を設定する場合がある。全般に、リザーブチャンバ２０の予充填圧力Ｐｘは、約１００ｐｓｉ以下であることが好ましい。
【００７７】
これらの因子を考慮すれば、約８５，５００立方インチの空洞容積を有するサイズ８００／７０Ｒ３８タイヤに関する膨張システム１４の１つの好適な設計は、リザーブチャンバ２０の容積Ｖｘが、空洞１３の総容積の約２８％である約２３，９００立方インチであるように仕切り壁１６を設計することである。このような容積Ｖｘの場合、必要な予充填圧力Ｐｘは、約６７ｐｓｉである。６ｐｓｉの上部のチャンバ１８の畑地使用可能圧力Ｐｆ、及び６７ｐｓｉの下部チャンバ２０のリザーバ圧力Ｐｘから始めると、図７に例示されるように弁２６を開き、そして、チャンバ１８と２０との間の圧力を均一にさせた時点で、結果として生じる上部チャンバ１８及び下部チャンバ２０の平衡圧力Ｐｒは、当該のタイヤサイズに対する所望の道路使用可能圧力である約２３ｐｓｉになる。
【００７８】
表Ｉに示される４つのサイズに関する好適な畑地使用可能圧力及び道路使用可能圧力は、道路使用可能圧力の２０％〜５０％の範囲である畑地使用可能圧力として説明することができ、より好ましくは、畑地使用可能圧力は、道路使用可能圧力の２５％〜４０％の範囲である。
【００７９】
上の表ＩＩに記載される実施例の場合、システム１４は、下部チャンバ容積Ｖｘが空洞１３の総容積の２０％〜４０％の範囲であるように構成されるホイール１２と、タイヤ１０と、仕切り壁１６とを有するように説明することができ、その結果、４９ｐｓｉ〜９１ｐｓｉの範囲の予充填圧力となる。
【００８０】
図７を再度参照すると、上で述べたように、上部のチャンバ１８の圧力Ｐｒが所望の道路使用可能レベルで下部チャンバ２０の圧力と均一にされた、道路使用可能モードを表す。上部チャンバ１８の圧力が均一にされた後に、又は上部チャンバの圧力が均一化の前に所望の道路使用可能圧力に到達した場合に、弁２６を閉じることができる。
【００８１】
図８〜図１０は、膨張システム１４の他の動作状態を例示する。図８は、上部チャンバ１８を逆に道路使用可能状態から畑地使用可能状態まで収縮させるための、第１の任意追加的な技法を例示する。図８に例示される第１の放出モードでは、第１の弁２６が開かれ、そして、第２の弁２８がその放出位置まで移動し、そこでは、該第２の弁が開かれて、下部チャンバ２０を、放出通路３３を介して、低圧ゾーン３２と連通させる。低圧ゾーン３２は、例えば、単にタイヤ１０を取り囲む周囲圧力とすることができる。この実施形態において、上部チャンバ１８の圧力が所望の畑地使用可能圧力に到達するまで該圧力を低下させ、次いで、弁２６を、弁２８と同じように再度閉じる。図８を参照して説明される収縮又は放出モードでは、下部チャンバ２０の圧力も放出されることは明らかである。
【００８２】
図９は、第３の弁３４が膨張システム１４に提供される場合に可能である第２の放出モードを概略的に例示する。第３の弁３４は、上部チャンバ１８と低圧ゾーン３２との間の通路３６を介した直接連通を提供するために開くことができ、したがって、リザーブチャンバ２０を収縮させることなく、上部チャンバ１８の収縮を可能にする。これは、実際には既に完全予充填状態まで再充填することができる、下部チャンバ１８の圧力の損失を回避し、したがって、道路使用可能状態から畑地使用可能状態までの、そして逆に道路使用可能状態までのより急速なサイクルを可能にする。
【００８３】
最後に、図１０は、第１の弁２６が閉じられ、第２の弁２８が開かれて、圧力供給ライン３１を介して源３０と連通される、再充填モードを概略的に例示する。
【００８４】
リザーブチャンバ２０を再充填するために所望される時間は、タイヤ１０及び膨張システム１４が装着される機械の性質によって変動する。例えば、タイヤが比較的低い頻度で、おそらくは１日に１〜２度、畑地と道路との間を移動する農業用機械に装着される場合は、圧力源３０を、リザーブチャンバ２０を再充填するまでおそらく１時間かかる程度とすれば全く十分である。圧力源２０が、例えば、農業用機械に担持される圧縮機システムである場合は、機械のタイヤの各々のリザーブチャンバ２０を、割り当てられた時間内で、所望の予充填圧力まで逆に再充填することができるように、圧縮機システムをサイズ決定することだけが課題である。予充填状態へのより高速な復帰が所望される場合、圧縮器システムは、サイズを好適なサイズに増加させなければならない。
【００８５】
したがって、本発明の装置及び方法が、言及された目的及び利点並びに本明細書固有のものを容易に達成することが理解される。本発明の特定の好ましい実施形態が、本開示の目的のために示され説明されてきたが、部分及び工程の配置及び構成において多数の変更が当業者によってなされ得、その変更は、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲及び趣旨内に包含される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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