보상된 온도 및 제어된 압력을 가지는 바퀴 document_id A220623020234

2개의 바퀴를 가진 차량 또는 4개의 바퀴를 가진 차량용 바퀴는 일반적으로 주어진 작동 압력으로 팽창된 타이어와 결합된 림(rim)을 포함한다. 상기 타이어는 일반적으로 적어도 하나의 카카스 플라이 및 카카스 플라이와 연결된 적어도 하나의 고리모양의 강화 구조를 가지는 카카스 구조(carcass structure), 카카스 구조에 방사상 외부에 위치하는 엘라스토머 재료의 트레드 밴드(tread band), 카카스 구조와 트레드 밴드 사이에 놓인 벨트 구조(belt structure) 및 카카스 구조상의 축방향 대향 위치에 있는 한 쌍의 사이드월(sidewall)을 포함한다. 튜브가 없는 타이어의 경우, 타이어의 기밀(airtightness)은 일반적으로 "선형(linear)"이라고 불리는 상기 카카스 구조의 방사상 내부 층에 의해 보증된다. 사용시에, 상기 방사상 내부 층(모든 경우에 이 층은 완벽히 공기를 통과시키지 않을 수 없다)을 통한 자연적인 공기 유출로 인해, 타이어 내의 압력이 감소하여 운전자로 하여금 주기적으로 이를 복구시키도록 한다. 다소 긴 시간 동안 타이어의 압력을 대체로 일정하게 유지하기 위한 시도로서, 타이어의 작동 압력보다 더 높은 압력 하의 가스를 위한 탱크를 내부에 수용하는 림들을 사용하는 것이 제안되었다. 적절하게 작동되는 하나 이상의 밸브들로 인해, 압력은 필요할 때 회복된다. 미국 특허 6,601,625 B2는 림 내부에 통합된 압축된 공기 탱크를 구비한 바퀴를 개시한다. 더욱 구체적으로 외부 공급원으로부터 압축 공기를 저장하는 고압 탱크, 압축 공기가 외부 공급원으로부터 고압 탱크로 흐르도록 하는 제1 기계적 밸브, 공기 통로가 고압 탱크로부터 타이어의 내부 튜브로 통하도록 하는 제2 기계적 밸브, 공기가 타이어의 내부 튜브로부터 자유롭도록 하는 제3 밸브, 및 고압 탱크로부터 공기를 자유롭게 하는 제4 밸브가 개시되어 있다. 상기 특허에서 개시된 바퀴는 타이어 압력을 기계적 방법으로 소정의 값으로 유지하여서, 차량 운전자가 타이어를 원하는 압력에 도달하도록 수동으로 팽창시킬 필요성을 줄여준다. 타이어 내의 압력이 소정의 임계값(threshold value) 아래로 감소할 때, 고압 탱크 내에 저장된 공기가 타이어 내로 주입되어서 타이어가 원하는 최소 압력으로 팽창되도록 하며; 반대로, 타이어 내의 압력이 소정의 임계값 너머로 증가할 때, 공기는 타이어로부터 주변 대기로 빠지게 된다. 미국 특허 4,067,376은 폭발의 영향을 최소화하기 위해 차량이 달리는 동안 타이어로부터 유출된 공기의 자동적인 재-유입(re-admission)을 위한 시스템을 개시한다. 바퀴는 고압 하의 압축 공기를 저장하도록 하는 통합된 고리모양 백(bag)을 구비한 채 형성된다. 압력 안전 밸브는 상기 백과 타이어 사이에 위치하고 타이어 내의 압력이 소정의 한계 아래로 감소하는 매 시간마다 공기를 백으로부터 타이어로 주입하도록 되어 있다. 본 출원인은 예를 들어 수십 도의 중요한 온도 변화로 인한 때에 공지된 장치들이 타이어 내의 압력 변화를 편리한 방법으로 보상되게 하지 못한다는 것을 깨달았다. 더 구체적으로, 현저한 압력 범위의 경우, 예를 들어 밤에 온도가 0도 아래로 수십도 감소할 수 있는 장소에 차량을 멈춤으로 인해, 각 타이어 내의 압력은 감소할 것이다. 왜냐하면, 공지된 바와 같이 상기 압력은 가스 법칙(gas law)에 따라 절대 압력에 비례하기 때문이다. 본 출원인은 그러한 낮은 온도에서 탱크로부터 타이어로 압축 공기의 통로를 통해 압력을 복구하는 것이 주행 중이나 타이어 내의 공기 온도가 다시 상승하는 순간의 어떠한 경우에 과압(overpressure)을 포함할 수 있다는 것을 깨달았다. 이러한 과압은 미리 설정된 압력을 복구하기 위해 미리 주입된 공기를 빼내게 할 수 있다. 이러한 방식으로 고압 탱크의 작동 기간은 대체로 감소할 것이다. 왜냐하면 외부 환경으로 인한 각각의 온도 저하로, 불필요한 공기 주입이 발생하기 때문인데, 이러한 공기는 이어서 과압을 피하기 위해 방출될 것이다. 안전상의 이유 때문에 그리고 충전을 더 어렵게 만들지 않을 목적으로, 상기 탱크들의 작동 용량이 용액을 공급함으로 인해 수십 bar로 증가되는 것에 따른 용액(solution)을 선택하는 것은 가능하지가 않다. 실용적인 관점에서, 사실, 현재 사업 영역에서 존재하는 압축기를 사용하는 것이 유리한데, 상기 압축기는 일반적으로 약 8-10 bar의 압력으로 압축 공기를 제공한다. 그러므로 본 출원인은 예를 들어 1년 이상의 오랜 시간 동안 필요한 압축 공기의 수동적인 재공급 없이 타이어 내부 압력을 효과적으로 제어하기 위해 압력이 공간 온도의 하강으로 인한 이유 때문이 아니라 실재 공기 유출들(미세구멍들, 선형(linear)의 기밀성 부족, 등)로 인해 내려갈 때 일어나는 타이어의 작동 압력의 재-설정의 단계가 필요하다는 것을 인지하였다. 그러나 본 출원인은 상술한 것과 같은 방식으로 타이어의 작동 압력의 재-설정을 수행하기 위해 센서들 및 전자 장치들의 추가로 복잡해진 "바퀴" 시스템을 만들지 않아야 할 필요성을 느꼈고, 기계적 영역 내에서 낮은 가격으로 신뢰할 수 있고 적용할 수 있는 간단한 기술적 해결책을 찾으려 노력하였다. 이를 위해 본 출원인은, 공간 온도의 변화에 대한 압력 변화를 보상할 수 있는, 바퀴의 림과 연결된 압력 하의 유체 탱크와 상기 림 상에 장착된 타이어 사이에 삽입된 적어도 하나의 밸브나 통로 요소를 만드는 것이 상술한 문제를 극복하게 해주고 상기 압력이 공간 온도의 하강으로 인한 것과는 다른 이유로 내려갈 때 타이어 작동 압력이 재충전되게 해준다는 것을 확인할 수 있었다. 더 구체적으로, 본 출원인에 의해 찾아진 해결책에서, 바퀴 내의 적어도 하나의 밸브 몸체를 상기 바퀴의 림과 연결된 압력 하의 가스 탱크와 그 위에 장착된 타이어 사이에 위치시키는 것이 제안되고, 상기 밸브 몸체는 상기 밸브가 -50℃ 내지 +50℃ 범위 내에서 온도 감소로 인해 내부 타이어 압력이 감소하는 것에 따라 닫혀진 위치를 유지하는 방식으로 상기 온도 범위 내에서 변하는 탄성 계수(K)를 가진 탄성 요소를 가진다.