ES2198681T3 - Valvula para inflar y desinflar una camara de aire interior de un neumatico. - Google Patents

Abstract

SE DESCRIBEN UN DISPOSITIVO DE INFLADO Y DESINFLADO DE UNA CAMARA INTERNA DE AIRE (4) Y UNA CAMARA INTERNA DE AIRE QUE COMPRENDE ESTE DISPOSITIVO. LA CAMARA INTERNA DE AIRE (4) SE PUEDE EXPANDIR ELASTICAMENTE PARA LA INTRODUCCION DE UN FLUIDO EN SU VOLUMEN INTERNO Y SE PUEDE COLOCAR EN EL ESPACIO ENTRE EL NEUMATICO (2) Y LA LLANTA (3), PUDIENDOLA AISLAR DEL ENTORNO EXTERIOR A PRESION ATMOSFERICA. EL DISPOSITIVO NO INCLUYE ELEMENTOS PARA CONECTAR EL VOLUMEN INTERNO DE LA CAMARA INTERNA DE AIRE CON EL ENTORNO FUERA DE LA RUEDA.

Description

Válvula para inflar y desinflar una cámara de aire interior de un neumático.

La presente invención se refiere a una válvula para hinchar los tubos internos para neumáticos, a un tubo interno provisto de dicha válvula y a una rueda para vehículos que comprende un neumático montado sobre una llanta correspondiente y provisto de dicho tubo interno; más en particular, la invención se refiere a un tubo interno formado por uno o más compartimentos separados y provisto de una válvula de hinchado que no tiene ningún sistema fijo para la conexión con el exterior del neumático y de la llanta.

La rueda es el elemento que forma un enlace entre el vehículo y la carretera; realiza las funciones de proporcionar al vehículo y a su carga un sistema de soporte de tipo neumático y asegurar, por medio del neumático, una conducta adecuada sobre la carretera.

El soporte para el vehículo es proporcionado por medio del volumen del aire presurizado contenido dentro del neumático; con este propósito, la primera y más comúnmente adoptada de las soluciones consiste en el uso de un tubo interno insertado entre el neumático y la llanta e hinchado con aire presurizado introducido dentro del tubo por medio de una válvula de hinchado que se proyecta hacia fuera de la rueda.

Más precisamente, la rueda comprende un neumático que define una cavidad toroidal que está montada sobre una llanta correspondiente y tiene una superficie de fondo provista de un canal central y dos asientos de talón sobre los cuales descansan los talones del neumático en contrafuerte y cada uno está axialmente delimitado entre una superficie extrema radial (borde proyectado) en una posición axialmente externa y una contra-superficie elevada, anular, axialmente interna.

El tubo interno, insertado entre el neumático y la llanta, comprende un cuerpo tubular expandible en forma de toro que generalmente está fabricado de un material elastomérico y que puede hincharse por medio de una válvula de hinchado asociada.

La válvula usualmente comprende una base para conectar el tubo interno y un cuerpo cilíndrico (vástago) que se fija a la base y dentro del cual se ubica el mecanismo para activar las funciones de hinchado y deshinchado.

El vástago de la válvula usualmente se aloja en un orificio adecuado que se proporciona en la superficie de fondo de la llanta, más precisamente en la pared de canal, y del cual emerge hacia el ambiente exterior, a presión atmosférica, con el extremo correspondiente cerrado por medio de un tapón.

La válvula anteriormente mencionada permite al menos tres operaciones fundamentales que se llevan a cabo para proporcionar al neumático la correcta presión de funcionamiento, es decir, hinchado y rápido deshinchado y ajuste al valor de presión deseado.

La patente US-A-2.905.211 muestra las características del preámbulo de las reivindicaciones 1 ó 10 y se refiere a válvulas del tipo empleado para proporcionar flujo controlado del medio de hinchamiento entre dos o más compartimientos de tubos de seguridad o neumáticos. Éstas válvulas son sensibles al diferencial de presión de flujo entre los contenedores interno y externo y están designados para cerrarse en el caso de una pérdida repentina de aire de hinchamiento desde el contenedor exterior.

Los tubos internos tradicionales, precisamente debido al hecho de que comprenden un vástago que pasa a través de la llanta, pueden plantear problemas – que hasta ahora no se han resuelto - en algunas condiciones de funcionamiento del neumático.

De hecho, en condiciones de aceleración rápida del vehículo, se ha notado que el neumático puede resbalar con respecto a la llanta con un alto riesgo consecuente de que el tubo se rasgue en el fondo de la válvula o de que se trasquile el vástago de la válvula, lo que resultaría en un deshinchamiento inmediato del neumático y la correspondiente pérdida de estabilidad del vehículo, con serios riesgos en lo que se refiere a la seguridad del conductor y de los pasajeros del mismo vehículo.

El problema se acentúa además en el caso de neumáticos de alto rendimiento, pero no puede ser excluido en otras aplicaciones, en particular en vista del hecho que los vehículos de hoy en día, aún a pesar de que tienen un poder limitado, y por ello son incapaces de velocidades muy altas, sin embargo permiten que torsiones de conducción altas se transmiten al suelo, de forma de aumentar los riesgos anteriormente mencionados.

Esencialmente el problema de tener un tubo interno que es seguro aún en el caso de resbalamiento entre el neumático y la llanta sigue sin resolver todavía.

Por otra parte, debe señalarse que el montaje de un tubo interno tradicional entre el neumático y la llanta implica algunos problemas debido a que el tubo interno debe insertarse pasándolo a través del espacio limitado definido entre el lado del neumático y la llanta y luego, por medio de sucesivos intentos al realizar una operación manual que no es particularmente fácil, introducir el vástago de la válvula a través del orificio apropiado de la llanta de forma de que emerja con su porción de extremo dentro del ambiente fuera de la rueda, a presión atmosférica.

En particular, el problema anteriormente mencionado surge con más frecuencia en los neumáticos llamados ``de bajo perfil'', donde la relación entre la altura de la sección transversal, medida entre la base de los talones y la parte superior de la banda de rodadura, y la anchura máxima del neumático, es igual a o menor que 0,7.

El solicitante se ha dado cuenta de que existe la posibilidad de resolver el problema según el neumático para ruedas de vehículo definidos en las reivindicaciones 1 a 10 y el procedimiento para el hinchado de un tubo interno insertado en la cavidad toroidal definida por el neumático para vehículo según las reivindicaciones 11 a 16.

La presente invención se entenderá más claramente, sin embargo, con la ayuda de la siguiente descripción y los dibujos adjuntos que se proponen puramente a modo de ejemplo no limitante y en los que:

- La Figura 1 es una sección transversal axial parcial de un neumático montado en la llanta respectiva y asociado con el tubo interno según la invención.

- La Figura 2 muestra un tipo diferente de tubo interno según la invención.

- La Figura 3 muestra un juego de tres válvulas para el tubo interno según la Figura 1.

- La Figura 4 muestra un juego de dos válvulas para el tubo interno según la Figura 1.

- La Figura 5 muestra una realización preferida para el juego de válvula según la Figura 1.

- La Figura 6 muestra un primer detalle de la construcción del juego de válvula en la realización según la Figura 5, a lo largo del plano VI-VI de dicha figura.

- La Figura 7 muestra otro detalle de la construcción del juego de válvula en la realización según la Figura 5, a lo largo del plano VII-VII de dicha figura.

- La Figura 8 muestra una realización preferida de un neumático según la invención.

La Figura 1 muestra, señalado como 1, una vista parcial en sección transversal de una rueda para vehículos, que comprende un neumático 2, una llanta 3 y un tubo interno 4 insertado dentro de la cavidad delimitada entre el neumático y la llanta.

El neumático 2, en el ejemplo que se muestra, es de tipo convencional y en cualquier caso de importancia limitada para los propósitos de la invención; comprende una carcasa toroidal 5, paredes laterales 6 que terminan en un par de talones 7, una banda de rodadura 8 provista en su superficie radialmente externa con un diseño de banda de rodadura adecuada que incluye ranuras 100 y cortes 105 y, si es necesario, una estructura de correa 50 colocada, en la parte superior del neumático, entre la carcasa y la banda de rodadura y que usualmente comprende una pluralidad de bandas de correa dispuestas radialmente una sobre la otra y reforzadas con cuerdas de material textil o metal que están colocadas paralelas unas respecto a otras en cada banda y que se interceptan con respecto a las bandas adyacentes y preferentemente colocadas paralelas al plano ecuatorial en la banda radialmente más exterior.

La llanta 3 comprende una superficie de fondo 9 provista de un canal central 10 y dos asientos de talón 11 que son laterales con respecto al canal y sobre los cuales descansan los talones del neumático en contrafuerte; cada asiento está delimitado axialmente entre la superficie de extremo radial (borde proyectado) 12 en una posición axialmente externa y una superficie elevada anular axialmente interna 13.

La pared del canal 10 ventajosamente tiene, formada en la misma, un orificio 44 dentro del cual se monta una válvula de hinchado 90 para neumáticos sin tubo.

El neumático ilustrado en la Figura 1 es del tipo de ``bajo perfil'', es decir con una relación de sección transversal H/C (entre la altura H y el ancho C de su sección transversal) no mayor que 0,7. El tubo interno 4 es preferentemente moldeado y vulcanizado en una forma toroidal de forma de ``memorizar'' esta forma; en otras palabras, cuando es sometido a tensiones mecánicas que lo deforman, es capaz de producir reacciones elásticas que le permiten recuperar su forma original no deformada. En particular, y más preferentemente, el tubo interno está moldeado y vulcanizado con una forma toroidal que tiene un volumen interno no menor a un tercio del volumen operativo final.

En esta conexión, es particularmente ventajoso usar un tubo (Figura 2) que está dividido hasta en dos compartimientos circunferenciales A y B separados por medio de una pared central 110 que tiene una rigidez mayor que las paredes laterales 115, tal como la descrita en la Solicitud de Patente Europea Nº 97EP-830600.9 archivada por el mismo solicitante.

En cualquier caso, para los propósitos de la invención, el tubo interno puede estar formado en cualquier otra forma conveniente y puede ser de cualquier tipo, tanto de volumen único y con más de dos compartimientos, dispuestos de cualquier manera.

Para los propósitos de hinchado y deshinchado del compartimiento en que está dividido el tubo interno, preferentemente cada compartimiento estará provisto de su propio dispositivo según la invención.

El dispositivo 14 para el hinchado y deshinchado del tubo interno tiene un cuerpo rígido 15, preferiblemente hecho de plástico, que comprende un juego de válvulas cada una de las cuales está delimitada por medio de una cubierta que tiene, colocado en su interior, el mecanismo de activación asociado, es decir, la parte de la válvula que opera entre una posición de abierto y una posición de cerrado, respectivamente, para admitir o para interrumpir el flujo de aire presurizado a través de la cubierta.

En particular, este juego de válvulas comprende tres válvulas, respectivamente una válvula de hinchado 16, una válvula de ajuste 17 y una válvula de deshinchado 18.

El cuerpo rígido 15, que tiene una configuración preferiblemente cilíndrica, se monta dentro de un manguito adecuado 21 (Figura 2) que define un paso circular a través de la abertura formada en el material elastomérico de la superficie radialmente interna (parte inferior) del tubo interno.

Preferentemente el cuerpo rígido anteriormente mencionado (Figura 3) tiene una porción anular 19 de su superficie externa que está roscada de forma de permitir que sea atornillada dentro del manguito 21, y un borde inferior 20 que permite que su posición se fije con respecto al manguito.

Como puede verse claramente a partir de las Figuras 1, 2 y 8, el cuerpo rígido anteriormente mencionado 15 y el juego de válvulas contenido en el mismo está completamente aislado del medio ambiente circundante y por ello no tiene ningún elemento de conexión hacia el ambiente exterior de la rueda, pasando a través de la pared de la llanta. Por otra parte, el tubo interno proporcionado con este dispositivo es libre de moverse en cualquier posición dentro de la cavidad delimitada por medio del neumático y por medio de la pared de la llanta.

Con motivo de una mejor comprensión y facilidad de descripción, la Figura 3 ilustra las tres válvulas mencionadas con anterioridad, colocadas en relación de lado a lado en el mismo plano, aún cuando en el cuerpo cilíndrico están más ventajosamente colocadas alrededor del mismo eje de simetría del cuerpo cilíndrico.

Las tres válvulas ilustradas en la Figura 3 comprenden diferentes mecanismos de activación dependiendo del hecho de que cada una de ellas realiza una única función.

Cada válvula tiene su propia cubierta de contenedor que es sustancialmente de forma cilíndrica y está delimitada por dos bases, respectivamente una primera y una segunda, la primera base 22 coincidiendo con el borde asociado con la superficie inferior del tubo interno y la segunda base 23 en el lado axialmente opuesto al borde, en el extremo de la cubierta dentro del tubo interno. Las bases de cada cubierta cilíndrica tienen orificios centrales 24, 25.

La válvula de hinchado 16 es del tipo de no retorno y comprende un obturador desplazable desde la posición de ``válvula abierta'' a la posición de ``válvula cerrada'' y viceversa, estando el desplazamiento entre ambas posiciones determinado por la diferencia de presión que existe entre las superficies axialmente opuestas del obturador.

En la realización preferida de la Figura 3, el mecanismo de la válvula de hinchado comprende un obturador en forma de lente 26 que es convexo hacia el interior de la cubierta.

El obturador 26, en la posición de ``válvula cerrada'', descansa en la primera base 22 cerrando el orificio 25 y es desplazable hacia una posición de ``válvula abierta'' en una posición a una distancia de la primera base.

La posición de abierta a una distancia de la base 22 está determinada por la presencia de elementos de detención formados por un número discreto de elementos laminares 27 que se proyectan en voladizo desde la segunda base 23 hacia la primera base 22, estando colocadas circunferencialmente a intervalos una respecto a otra y extendiéndose axialmente sobre una sección con una longitud menor que la distancia entre dichas primera y segunda base y teniendo sus extremos axialmente dirigidos hacia la primera base perfilada con un contorno cóncavo. Los extremos de los elementos 27 juntos forman una superficie de soporte que coincide con la superficie convexa del obturador 26.

En la posición abierta de la válvula, el flujo del aire presurizado que viene del orificio 25 eleva el elemento en forma de lente 26 de la base 22, pasa a través de los espacios libres entre los elementos 27 y desde aquí fluye a través del orificio 24 dentro del tubo interno.

En la posición cerrada la presión de aire que existe dentro del tubo presiona la lente 26 contra la primera base 22 cerrando el orificio 25.

Preferentemente, este mecanismo de activación de la válvula se fabrica para tener una sensibilidad pequeña a fuerzas distintas de las generadas por la diferencia de presión entre los dos extremos de la válvula, en particular a fuerzas centrífugas que son capaces de actuar sobre el mecanismo de la válvula durante el funcionamiento del neumático, como resultado de las altas velocidades del vehículo, resultando en la transición de la posición de ``válvula cerrada'' a la posición de ``válvula abierta'' con el riesgo de un posible deshinchado del neumático.

En una realización preferida, el mecanismo para cerrar la válvula, es decir el elemento en forma de lente 26, está hecho con materiales livianos de forma que su masa limitada, aún cuando se combine con el efecto del cuadrado de la velocidad, no es capaz de desarrollar una fuerza suficiente para levantarlo de la posición cerrada contra la presión de aire que actúa sobre su superficie convexa.

Aún más preferentemente, como una alternativa o en combinación con el uso de materiales livianos, la construcción de un obturador que tiene una pequeña sensibilidad a las fuerzas centrífugas involucra, para este elemento, una relación entre la superficie del área del elemento en milímetros cuadrados y su masa en gramos que es mayor que 40 mm^{2}/g y, aún más preferentemente, mayor que 80 mm^{2}/g.

El mecanismo de la válvula de ajuste 17 comprende una aguja 28 y un muelle 29 alojado dentro de un contenedor cilíndrico sustancialmente idéntico al de la válvula 16.

Más precisamente, la aguja 28 tiene en sus extremos respectivamente una cabeza cónica 30 insertada en el orificio 24 de la segunda base 23 y una pieza cilíndrica de cola 31 que se desliza dentro del orificio 25 de la primera base 22.

El muelle 29, comprimido entre la superficie anular axialmente interna de la cabeza cónica 30 y la superficie anular axialmente interna de la primera base 22, empuja la cabeza cónica 30 contra el orificio 24, comunicando con el tubo interno, manteniendo la válvula en la posición cerrada.

Cuando la presión de aire dentro del tubo excede en un valor predeterminado la contra-presión externa, la presión antes mencionada supera la fuerza del muelle 29, ajustado sobre la base de este valor predeterminado, ocasionando el movimiento de la cabeza cónica 30 fuera del orificio 24 y el consecuente flujo hacia el exterior del aire a través del espacio presente entre la pieza cilíndrica de cola y el orificio 25, o como una alternativa o en combinación con el espacio, a través de aberturas 32 formadas en la primera base 22.

El mecanismo mantiene la válvula asociada abierta hasta que la presión de aire del interior del tubo ha caído a un valor insuficiente para superar la reacción del muelle que entonces trae a la aguja 28 hacia la posición cerrada.

El mecanismo para activar la válvula de deshinchado 18 comprende una bola 33 y un muelle 34 alojados dentro de un contenedor cilíndrico sustancialmente idéntico al de la válvula 16.

El muelle 34, comprimido entre la superficie de la bola 33 y la superficie anular axialmente interna de la primera base 22, empuja la bola 33 contra el orificio 24, comunicando con el tubo interno, manteniendo la válvula en la posición cerrada: el empuje ejercido por medio del muelle sobre la bola es de hecho ajustado ventajosamente a un valor que es decididamente mayor que aquel de la presión operativa del tubo.

Al ocasionar el desplazamiento de la bola hacia la base 22, superando la resistencia del muelle 34, se permite que el aire presurizado fluya fuera del tubo interno a través del orificio 24 dentro del contenedor cilíndrico y desde aquí, a través del orificio 25, dentro de la cavidad definida entre neumático y llanta, puestos en comunicación de antemano con el ambiente externo.

Para causar el desplazamiento antes mencionado, según una realización preferida de la invención, el elemento obturador, en el caso específico de la bola 33, se fabrica sensible a los efectos de un campo de fuerzas generado fuera de la llanta, preferentemente un campo magnético generado por medio de un imán colocado fuera de la llanta.

En esta realización, por lo tanto, el obturador esférico tendrá preferentemente al menos una porción del mismo consistente en material ferromagnético blando.

El campo magnético externo, generado de cualquier forma conocida, se asocia con la rueda en una posición tal que cause atracción a la bola 33 hacia la base 22, abriendo la válvula.

Ya se ha mencionado con anterioridad que el dispositivo 14 asociado con el cuerpo rígido 15, como una alternativa al ilustrado en la Figura 3, puede también usar otras realizaciones de las válvulas y puede concentrar dos o más de las funciones que se realizan en una de las tres válvulas mencionadas.

Exclusivamente a modo de ejemplo, la Figura 4 ilustra una válvula de hinchado 35 del tipo ``normalmente abierta'' que puede cerrarse por medio de una interferencia con un contra-elemento ubicado al lado de la válvula 36 propuesta para realizar la función doble de ajuste y deshinchado.

En la misma Figura las partes de las válvulas 35 y 36 similares a aquellas de las válvulas de la Figura 3 se indican por medio de la misma referencia numérica con un apóstrofe.

En una realización preferida del mismo, el mecanismo para la activación de la válvula de hinchado 35 comprende un vástago cilíndrico 37 que tiene un extremo provisto de una cabeza cónica 38 dirigida hacia el orificio 24', y un borde 39 fijado perpendicularmente sobre el vástago 37 con respecto a la dirección longitudinal del mismo, a una cierta distancia del extremo de su porción de extremo 40, deslizándose en un orificio de la primera base 22' a partir de la cual se proyecta axialmente hacia fuera.

Un muelle 41 con un diámetro mayor que el diámetro de la cabeza cónica 38, comprimido entre el borde 39 y la superficie axialmente interna de la segunda base 23', mantiene el borde 39 descansando sobre la base 22' y, junto con el mismo, la cabeza cónica 38 extraída del orificio 24'.

Uno o más orificios 42 pasan a través de la base 22' y pasan adecuadamente a través de aberturas formadas en el borde 39 ponen en comunicación el interior de la válvula 35 con el espacio delimitado entre la llanta y el neumático. La válvula de hinchado 35 se muestra en la condición abierta.

El cerrado de la válvula está determinado por medio de la entrada de la cabeza cónica 38 dentro del orificio 24', producido por medio del desplazamiento de la porción de extremo 40 hacia la base 23' cuando la superficie externa del dispositivo 14, como se verá, entra en contacto con la superficie de la llanta.

En una realización preferida de la válvula de ajuste 36, el obturador de la válvula comprende un vástago cilíndrico 28', que se desliza en el orificio 25' de la primera base 22' y teniendo un extremo provisto de una cabeza cónica 30' que tiene un diámetro de la base más grande que el diámetro del vástago y está insertada en el orificio 24'.

Un muelle 29', comprimido entre la superficie anular axialmente interna de la cabeza cónica 30' y la superficie anular axialmente interna de la primera base 22', empuja la cabeza cónica 30' contra el orificio 24', comunicando con el tubo interno, manteniendo la válvula en la posición cerrada.

En la realización preferida antes mencionada el vástago cilíndrico 28' está hecho con un material sensible a un campo magnético, dando de este modo lugar a un mecanismo de activación útil tanto para una válvula de ajuste y para una válvula de deshinchado. En particular, este obturador reemplaza la bola 33 de la válvula 18, mientras que, en lo que refiere al funcionamiento de la válvula 36, respectivamente para las funciones de ajuste o de descarga, se aplican todavía los mismos comentarios ya realizados. En este caso, en vista de la forma cilíndrica del accionador magnético es ventajoso usar, en lugar del material ferromagnético blando adecuado para accionadores esféricos, un material ferromagnético duro magnetizado para formar un imán permanente: son particularmente adecuados los materiales sinterizados que consisten en aleaciones de samario/cobalto o acero/neodimio/boro.

En la realización más preferida de la invención, una única válvula realiza las tres funciones contempladas.

Esta válvula (Figura 5) preferentemente comprende una cubierta cilíndrica 60 que se embrida sobre el extremo que se proyecta hacia fuera del tubo interno y provista de un roscado externo 61 u otro sistema equivalente de ajuste (acoplamiento rápido, etc.) en la proximidad de dicho extremo de borde para montar dentro del manguito 21 ya descrito.

Un anillo 62 se monta dentro de dicho extremo de borde, por medio de atornillado o en otra forma conveniente, estando dicho anillo provisto de al menos dos, pero preferentemente tres o más, bordes 63 que se proyectan radialmente hacia dentro.

El extremo axialmente opuesto a la cubierta cilíndrica 60 está cerrado por medio de una llanta circular 64 integral con un conducto 65 que está soldado sobre la superficie axialmente interna de dicha llanta, tiene dos aberturas, respectivamente 66 en la superficie lateral de la cubierta cilíndrica y 67 en la superficie lateral del conducto, y está dirigido hacia el extremo de borde de la cubierta y preferentemente coaxial con el mismo.

Un alojamiento en forma de taza 68 está atornillado, o bloqueado de alguna otra forma, en una posición coaxial, sobre la llanta circular 64, y un elemento en forma de lente 69, con su concavidad dirigida hacia la cubierta cilíndrica, es móvil dentro de la taza y descansa sobre la llanta circular.

Un vástago coaxial 70 está colocado dentro del cuerpo cilíndrico 60, siendo dicho vástago axialmente deslizable y en particular, guiado entre los bordes 63 del anillo 62: la superficie axial del vástago dirigida hacia la llanta circular es integral con un disco 71, que preferentemente tiene un diámetro mayor que aquel del vástago 70 y aún más preferentemente está provisto de patillas 72 que se proyectan radialmente en forma de voladizo desde la periferia del disco. El vástago antes mencionado 70 es preferentemente un imán permanente que está fabricado de una aleación sinterizada elegida preferentemente entre los tipos mencionados anteriormente, o en cualquier caso comprende material ferromagnético.

Finalmente, un muelle comprimido 73 rodea el vástago 70, descansando sobre el anillo 62 en un extremo y contra el borde proyectado del disco 71 y/o contra las patillas 72, en el otro extremo.

Como ya se ha mencionado para las válvulas similares descritas anteriormente, el valor de empuje del muelle se calibra sobre la base del valor de la presión de trabajo del neumático y del tubo interno.

A la luz de la descripción anterior, el modo de funcionamiento de la válvula puede entenderse fácilmente.

Durante la etapa de hinchado, el aire presurizado que actúa fuera del tubo fluye dentro del cuerpo cilíndrico, pasando entre la superficie lateral del vástago 70 y el anillo 62, y desde aquí, pasando por medio del disco 71 y a través de la llanta circular 64, desplaza el elemento lenticular 69 desde su posición de descanso sobre la llanta y entra dentro del tubo, pasando a través del alojamiento 68 que tiene la función exclusiva de contener el elemento lenticular en un espacio predeterminado.

Tan pronto como la presión que actúa en el interior del tubo excede el valor de la presión externa, el elemento lenticular es presionado contra la llanta circular, cerrando el orificio central del mismo, de forma de evitar que el aire pase desde el interior al exterior del tubo.

Si el valor de dicha presión interna excede el valor de ajuste del muelle, el aire presurizado que está presente dentro del conducto, comunicando con el tubo a través del orificio 66, comprime el muelle, desplazando el disco 71 y el vástago asociado 70 lejos del conducto, permitiendo así que el aire fluya hacia fuera a través del orificio 67 hacia el extremo de borde del cuerpo cilíndrico y desde aquí hacia el ambiente exterior.

Tan pronto como la presión interna, que decrece en valor, alcanza menos que el valor de ajuste del muelle, éste último se extenderá, volviendo inmediatamente al disco 71 contra el conducto 65 de forma que cierra el orificio 67.

Si uno desea entonces realizar un deshinchado rápido del tubo es suficiente con aplicar un campo magnético que actúa sobre el vástago 70, conduciéndolo hacia el extremo de borde del cuerpo cilíndrico, de forma de desplazar el disco 71 y abrir el orificio 67, como ya se ha descrito.

El campo magnético mantendrá la clavija en la posición abierta del orificio durante todo el período requerido por el operador.

En este punto de la descripción la persona experimentada en la técnica es capaz de diseñar y producir otros tipos de válvulas que no tienen elementos para la conexión al ambiente exterior, según con la invención, y que son diseñados para realizar al menos las tres funciones aquí descritas.

Por ejemplo, el simple accionador magnético de la válvula de deshinchado puede reemplazarse con un dispositivo activo, por ejemplo que comprenda una válvula solenoide miniaturizada, y un receptor de onda de radio o de ultrasonido diseñado para activar la válvula solenoide al recibir una señal codificada adecuada.

La válvula solenoide puede ser del tipo electromagnético o puede comprender accionadores de cambio de fase, diafragmas de tipo fusible, elementos hechos de materiales que memorizan la forma, micromotores eléctricos, accionadores piezoeléctricos y otros dispositivos similares.

En una realización alternativa, la rueda de la invención comprende un nuevo tipo de neumático que puede ajustarse a una llanta convencional, de manera de formar dicha rueda.

Preferentemente, en el tipo según la invención, el tubo interno forma parte integral, es decir un cuerpo único con el neumático: esto puede lograrse preferentemente por medio de la introducción de un tubo interno no procesado, o al menos parcialmente prevulcanizado dentro de la carcasa no procesada del neumático a vulcanizar. Durante el proceso de moldeado y vulcanización, el tubo, hinchado con fluido presurizado según los procesos de vulcanización usuales no descritos aquí dado que son conocidos para la persona entendida en la técnica y no particularmente importante para los propósitos de la presente invención, se adhiere íntimamente a la superficie del neumático excepto en su porción circunferencial inferior 120 (Figura 8) que se extiende axialmente entre los talones.

A modo de conclusión, el neumático según la invención está caracterizado por la presencia de un deflector circunferencial 125 que conecta juntos a los talones y separa la cavidad toroidal delimitada por medio de la carcasa del neumático del ambiente exterior.

Este deflector no necesita ser parte necesariamente de un tubo interno insertado en el neumático, pero puede estar hecho como un producto independiente semi-terminado, por ejemplo una hoja de material elastomérico, formado separadamente, por ejemplo por medio de calandrado, y montado con el neumático durante una etapa en la fabricación del mismo.

El dispositivo según la invención descrito anteriormente se monta ventajosamente en la pared de dicho deflector.

Alternativamente, el neumático provisto de dicho deflector puede comprender también una o más cavidades independientes, cada una provista de su propio dispositivo según la invención.

El neumático de rueda según la Figura 1, independientemente de si tiene un neumático y un tubo interno separados uno de otro o un neumático provisto del deflector de separación antes descrito, comprende medios para introducir y extraer aire presurizado respectivamente dentro y desde la cavidad toroidal definida entre el neumático y la llanta.

En todas las realizaciones, estos medios no tienen una extensión de ninguna clase que esté conectada al tubo o al deflector y que se diseña para fijar la posición circunferencial del tubo o del neumático con respecto a la llanta.

En la realización preferida de la rueda según la invención, dichos medios para introducir y extraer el aire comprenden la válvula usual para el hinchado de neumático sin tubo que esencialmente consiste en un elemento tubular 43 que tiene un extremo incorporado en un tope de goma 80 insertado en una forma hermética al aire dentro de un orificio correspondiente 44 en la pared de la llanta y provisto en el extremo opuesto de un tapón de cierre adecuado, no mostrado.

El procedimiento para montar e hinchar el neumático 2 sobre la llanta 3 inicialmente implica la etapa de ajustar un primer talón 7 sobre la llanta hasta que se halle en la proximidad del asiento de talón asociado.

Luego, el tubo interno se introduce dentro del espacio todavía no cerrado, delimitado entre el neumático y la llanta, luego se ajusta el segundo talón sobre la llanta dentro del asiento de talón asociado.

El tapón del elemento tubular 43 se retira ahora y, usando cualquier instrumento, por ejemplo una pistola común de suministro de aire comprimido con un calibrador de presión, se introduce aire presurizado dentro del espacio entre el neumático y la llanta.

El valor de la presión del aire que se introduce se elige suficientemente alto de forma que sea capaz de empujar casi instantáneamente los dos talones 7 del neumático sobre sus asientos de talón, contra los correspondientes bordes proyectados 12 de la llanta, produciendo de esta forma el cierre sellado de la cavidad interna entre el neumático y la llanta. Tan pronto como se ha alcanzado el valor deseado de presión, fácilmente comprobable por medio de cualquier dispositivo (calibrador de presión), la introducción del aire presurizado se detiene.

Preferentemente el valor de la presión de aire se elige de forma que se halle entre 150% y 200% de la presión de trabajo; en el ejemplo de la descripción, la presión del aire introducido es de 4,5 bar para un neumático proyectado para tener una presión de aire de 2,5 bar en condiciones de trabajo.

Inicialmente, el aire a alta presión deforma el tubo interno, comprimiéndolo sustancialmente sobre sí mismo; sin embargo el tubo, habiendo sido moldeado ventajosamente con una forma de toro, memoriza esta forma y reacciona a la deformación por medio del desarrollo de tensiones internas que resultan en que reasuma su configuración toroidal.

En estas condiciones, una presión negativa se produce dentro del tubo, con respecto a la presión externa de la cavidad, resultando en un flujo de aire dirigido hacia el interior del tubo interno a través de la válvula de hinchado del dispositivo según la invención.

Al llenarse el volumen interno del tubo con el aire presurizado, el tubo se expande, volviendo gradualmente a su forma moldeada; finalmente luego de un cierto período de tiempo, se alcanza el equilibrio de presión entre el interior del tubo y la cavidad externa entre el neumático y la llanta. Durante esta etapa, tanto la válvula de ajuste como la válvula de deshinchado permanecen cerradas.

La herramienta de suministro de aire se retira ahora del elemento tubular 43 de forma que todo el aire presurizado contenido en la cavidad se descarga a través del mismo, resultando en que esta cavidad asume el valor de la presión atmosférica.

La diferencia de presión entre los dos compartimientos completa la expansión del tubo interno 4, también de una manera prácticamente instantánea, de forma de colocarla con la superficie inferior presionada topando contra la superficie del fondo de la llanta y, en el caso de la válvula 35, causa el cierre hermético de la válvula de hinchado debido al efecto de empuje ejercido por medio de la pared de la llanta sobre la base 40 del vástago 37.

De hecho, debido a esta diferencia en la presión, la superficie inferior del tubo interno se presiona contra la superficie del fondo de la llanta, forzando a la porción de extremo 40 del vástago 37 a entrar en el orificio 25, superando el empuje opuesto del muelle 41, forzando de esta manera a la cabeza cónica 38 a entrar en el orificio 24, cerrando la comunicación entre el interior y el exterior del tubo interno.

En el caso de la válvula 16 o de la válvula 60, el cerrado se realiza como resultado de la diferencia positiva en la presión aplicada a los dos extremos opuestos del elemento obturador.

Debido a que la presión alcanzada en el interior del tubo interno es mayor que la presión predeterminada de trabajo, la válvula de ajuste se abre debido a que esta presión produce, en el elemento obturador, un empuje que tiene un valor mayor que aquel ejercido por medio del muelle de ajuste.

La válvula se cierra cuando la diferencia entre la presión dentro y la presión fuera del tubo, equivalente a la presión atmosférica debido a que el tapón de la válvula 43 se ha retirado, corresponde a la presión de trabajo sobre la base de la cual se ha realizado el ajuste del muelle de oposición.

El comportamiento de un neumático provisto de un deflector de separación según la invención será funcionalmente enteramente idéntico a aquel con el tubo interno, excepto por la manera diferente y el grado diferente de deformación del deflector.

Una vez que se ha completado la operación que involucra el hinchado del tubo y el ajuste de la presión al valor predeterminado, se aplica el tapón de cierre sobre el elemento tubular 43, aislando la cavidad de la rueda del ambiente exterior.

El valor de la presión que existe dentro del tubo interno puede determinarse en cualquier momento usando, por ejemplo, la herramienta de suministro del tipo conocido ya mencionada.

El procedimiento incluye inyectar una pequeña cantidad de aire presurizado dentro de la cavidad de la rueda; se leer el valor indicado por el calibrador de presión, que corresponde con un grado razonable de seguridad a la presión existente dentro del tubo.

Alternativamente, al menos un operario experimentado puede ventajosamente usar, para verificar el valor de la presión de hinchado, un instrumento adecuado que es capaz de medir exactamente la cantidad de aire introducido dentro de la cavidad antes mencionada, fuera del tubo.

Supongamos, por ejemplo, que se han inyectado 100 cm^{3} de aire a una presión de 5 bar y se mide la presión resultante. Supongamos también que el volumen interno del tubo expandido es equivalente a 30 litros; el error de medición que surge de la introducción de la cantidad de aire antes mencionada es equivalente a 0,0143 bar, correspondiente al 0,6%, y puede ignorarse dado que es menor que el error de ajuste de calibres de presión normalmente usados para comprobar la presión de los neumáticos.

Si la presión dentro del tubo debe aumentarse, por ejemplo para restaurar el valor de la presión de trabajo, el procedimiento de hinchado antes descrito debe repetirse desde el principio.

Un deshinchado rápido del tubo interno, como ya se ha visto, puede realizarse por medio del desplazamiento del obturador de la válvula correspondiente desde su posición cerrada.

Este desplazamiento puede realizarse de diferentes maneras, de las cuales la persona entendida en la técnica no tendrá dificultades para elegir la que más se adecua a sus requerimientos específicos; estas maneras incluyen la posibilidad de abrir las aberturas formadas sobre la pared de la llanta y asir mecánicamente con una herramienta adecuada el obturador de cierre antes mencionado que es accesible desde el exterior del dispositivo en todas las realizaciones del mismo ilustradas con anterioridad: el solicitante, sin embargo, prefiere hacer uso de un imán permanente o de un electroimán puesto en la cercanía de la válvula de deshinchado provista de un obturador sensible al campo magnético.

El campo magnético resultante del imán, al atraer el obturador antes mencionado hacia la base de la llanta, supera la fuerza del muelle de oposición de forma de causar la apertura de la válvula y consecuentemente fluyendo el aire presurizado presente dentro del tubo interno hacia fuera a través del elemento tubular 43 del cual se ha quitado de antemano el tapón.

El dispositivo de hinchado y deshinchado según la invención tiene numerosas ventajas comparado con las válvulas asociadas con un tubo interno según el estado de la técnica.

De hecho el rasgo característico principal de este dispositivo es que comprende, en cualquier realización, válvulas que no tienen elementos que proporcionen una conexión entre el volumen interno del tubo interno y el ambiente fuera de la rueda.

Por ello, en condiciones de viaje donde ocurre el deslizamiento del neumático con respecto a la llanta, causando también la rotación del tubo alrededor de la llanta, la válvula de hinchado siempre permanece intacta y perfectamente funcional sin sufrir ningún daño, de forma diferente a cuando sucede en los tubos internos tradicionales con desgarro de la pared del tubo y hasta con la cizalladura del vástago de la válvula que pasa a través de la pared de la llanta.

Por otra parte, el trabajo normal del tubo interno es ventajosamente asegurado debido al hecho de que el dispositivo también realiza, con válvulas separadas una de la otra o con medios concentrados en la misma válvula, las funciones adicionales de ajuste y deshinchado; en particular la función de ajuste ya no se realiza manualmente por un operario, sino que es realizada por un dispositivo automático que asegura de forma precisa los valores predeterminados de la presión de trabajo que son siempre los mismo para cada operación de hinchado del tubo mientras que se elimina el deshinchado accidental debido al daño de la parte de válvulas convencionales que se proyectan desde la llanta, por ejemplo como resultado de impactos con obstáculos en la carretera u otros problemas, tales como la pérdida del tapón de cierre.

De hecho, a partir del examen de la Figura 1 el tubo interno y el juego de válvulas asociadas con el mismo permanecen independientes e intactos aún en el caso donde el elemento tubular 43 insertado en la llanta se dañe durante un viaje por cualquier razón.

De hecho, aún si este elemento se extrajera completamente del orificio 44 de la llanta, no alteraría y en ningún caso podría influenciar el mecanismo de activación de las válvulas, cualquiera fuera la función de esta última.

Por otra parte, el dispositivo de hinchado según la invención, que no tiene partes asociadas con el tubo interno y que se proyecten desde la llanta, permite que el tubo interno se coloque rápidamente y sin retorcerse en el interior de la cavidad entre el neumático y la llanta.

Esto se debe a que la presente realización de la válvula de hinchado, que está caracterizada por medio del rasgo característico antes mencionado, elimina la necesidad de llevar a cabo operaciones complejas y difíciles que se requieren con las válvulas convencionales según el estado de la técnica para insertar el vástago de la válvula del tubo interno, desde dentro de la cavidad entre el neumático y la llanta hacia el exterior a través del orificio apropiado proporcionado en la llanta.

Ventajosamente, la mayor facilidad de insertar el tubo interno dentro de la cavidad antes mencionada no sólo resulta en un ahorro sustancial de tiempo y un mayor atractivo del producto para el personal de mantenimiento y de reparación, pero puede también llevar a un uso preferencial de un tubo interno con varios compartimientos en neumáticos fabricados como una versión sin tubo.

El tubo interno con al menos dos compartimientos independientes forma de hecho un dispositivo de seguridad destinado a dar estabilidad al neumático aún cuando se halle parcialmente deshinchado a causa de una perforación de un compartimiento.

Debe señalarse que el dispositivo de hinchado según la invención, que tiene válvulas sin elementos que se proyecten fuera de la llanta, supera las desventajas mencionadas anteriormente tanto cuando el tubo interno consiste en un único compartimiento como cuando tiene varios compartimientos independientes fabricados de cualquier manera.

Preferentemente, en este caso cada compartimiento estará provisto de su propio dispositivo como se ha descrito e ilustrado anteriormente.

Ventajosamente, debido a los rasgos característicos de la invención, la extracción rápida y fácil del tubo interno de la rueda también se obtiene cuando se requiere realizar el reemplazo del neumático o del tubo o de su dispositivo de hinchado, que está montado en la pared del tubo en una forma fácilmente separable de esta última.

La colocación preferida de las válvulas en un único cuerpo rígido 15 o 60 permite por otra parte la extracción inmediata de los manguitos de alojamiento 21 (Figura 2) y la inmediata reparación o reemplazo de los mismos.

Claims (16)

1. Neumático para ruedas de vehículo, que delimita una cavidad toroidal definida entre una porción superior y un par de paredes laterales axialmente enfrentadas (6) que terminan en talones (7) para el montaje del neumático (2) con una llanta de montaje correspondiente, siendo dicha cavidad toroidal capaz de ser aislada del ambiente circundante a presión atmosférica, siguiendo el montaje antes mencionado y que comprende un tubo interno (4) en dicha cavidad, elásticamente expandible para la introducción de un fluido presurizado dentro de su volumen interno, siendo integral con la superficie de dicha cavidad y provista de un dispositivo de hinchado y deshinchado (14) insertado en la porción circunferencial de la pared de dicho tubo interno (4) que se extiende axialmente entre dichos talones (7), no teniendo dicho dispositivo (14) elementos para conectar el volumen interno del tubo interno (4) y dicho ambiente circundante a presión atmosférica, caracterizado por el hecho de que dicho dispositivo (14) comprende al menos una primera válvula de entrada (16), para hinchar dicho tubo interno (4) con fluido presurizado y una segunda válvula de ajuste (17), para mantener la presión existente en dicho tubo interno (4) dentro de un rango predeterminado de valores.

2. Neumático según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dicho dispositivo (14) comprende al menos una tercera válvula de descarga (18), para el deshinchado rápido de dicho tubo interno (4).

3. Neumático según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dicho dispositivo (14) comprende un cuerpo rígido (15) que incorpora una válvula de hinchado (16), una válvula de ajuste (17) y una válvula de descarga (18).

4. Neumático según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dicha válvula de entrada (16) es una válvula del tipo de no retorno que comprende un mecanismo de activación que es accionado por medio de la diferencia de presión que existe entre los extremos de dicha válvula (16).

5. Neumático según la reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que dicho mecanismo de activación comprende un elemento obturador (26) que es desplazable desde una posición abierta a una posición cerrada de dicha válvula (16), como resultado de la diferencia de presión que existe entre el interior y el exterior de dicho tubo interno (4).

6. Neumático según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dicha válvula de entrada (16) es una válvula del tipo normalmente abierto que comprende un mecanismo de activación desplazable desde la posición abierta a la posición cerrada de dicha válvula (16) como resultado de la interferencia con un elemento de oposición.

7. Neumático según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dicha válvula de ajuste (17) es una válvula de tipo normalmente cerrado que comprende un mecanismo de activación que es desplazable desde una posición cerrada a una posición abierta de dicha válvula (17) como resultado del empuje ejercido por el fluido presurizado dentro de dicho tubo interno (4) contra un elemento de oposición elástica que ejerce un empuje opuesto que tiene un valor predeterminado.

8. Neumático según la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que dicha válvula de descarga (18) es una válvula de tipo normalmente cerrado que comprende un mecanismo de activación desplazable desde una posición cerrada a la posición abierta de dicha válvula (18) como resultado del empuje ejercido por la acción que surge de dicho ambiente circundante contra un elemento de oposición elástica que ejerce un empuje opuesto que tiene un valor mayor que aquel de la presión del fluido dentro de dicho tubo interno (4).

9. Neumático según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dicho tubo interno (4) comprende al menos dos compartimientos (A, B) independientes uno del otro y cada uno provisto de dicho dispositivo (14).

10. Neumático para ruedas de vehículo, que delimita una cavidad toroidal definida entre una porción superior y un par de paredes laterales axialmente enfrentadas (6) que terminan en talones (7) para el montaje del neumático (2) con una llanta de montaje correspondiente, siendo dicha cavidad toroidal capaz de ser aislada del ambiente circundante a presión atmosférica, siguiendo el montaje antes mencionado, comprendiendo dicho neumático un deflector elásticamente expandible (125) soldado a dichas paredes laterales (6) y que se extiende axialmente entre las mismas de forma de delimitar un espacio cerrado formado en dicha cavidad entre el deflector (125) y la porción superior de dicho neumático (2), dicho deflector (125) comprende un dispositivo de hinchado y deshinchado (14) que no tiene elementos para conectar dicho espacio cerrado y dicho ambiente circundante a presión atmosférica, caracterizado por el hecho de que dicho dispositivo (14) comprende al menos una primera válvula de entrada (16), para hinchar dicho deflector (125) con fluido presurizado y una segunda válvula de ajuste (17), para mantener la presión existente en dicho deflector (125) dentro de un rango predeterminado de valores.

11. Procedimiento para hinchar un tubo interno (4) insertado en la cavidad toroidal definida por medio de un neumático (2) para ruedas de vehículo, montado sobre la llanta correspondiente, estando dicha cavidad aislada del ambiente circundante a presión atmosférica, estando dicho tubo interno (4) provisto de un dispositivo de hinchado y deshinchado (14) que no tiene ningún elemento para conectar con dicho ambiente circundante, pasando a través de dicha llanta, que comprende las siguientes etapas:

a) introducir aire presurizado dentro de dicha cavidad toroidal hasta que se alcanza un valor predeterminado de presión de forma de causar la contracción del volumen del tubo (4) y una reacción elástica consecuente de los materiales que forman dicho tubo (4), deformado por medio de dicha contracción en volumen;

b) esperar a que la presión dentro del tubo interno (4), como resultado de dicha reacción elástica del tubo (4), regrese al equilibrio con la presión del aire fuera de dicho tubo (4), en el espacio definido entre el neumático (2) y la llanta;

c) descargar el aire presurizado que permanece en dicha cavidad entre el neumático (2) y la llanta.

12. Procedimiento según la reivindicación 11, que comprende las etapas adicionales de:

d) esperar a que el tubo interno (4) haya descargado el exceso de fluido hasta que alcance un valor de presión de hinchado predeterminado;

e) aislar dicha cavidad entre el neumático (2) y la llanta del ambiente circundante a presión atmosférica.

13. Procedimiento según la reivindicación 11, en el cual dicha etapa de introducir aire presurizado dentro de dicha cavidad se realiza con una válvula (16) del tipo de no retorno montada sobre dicho dispositivo de hinchado (14) y comprende las etapas de causar el cierre de dicha válvula (16) como resultado de la diferencia de presión entre el interior y el exterior del tubo interno (4).

14. Procedimiento según la reivindicación 11, en el cual dicha etapa de introducir aire presurizado dentro de dicha cavidad se realiza con una válvula del tipo normalmente abierto montada sobre dicho dispositivo de hinchado (14) y que comprende la etapa de causar el cierre de dicha válvula por medio de la interferencia entre el dispositivo (14) y la pared de la llanta.

15. Procedimiento según la reivindicación 12, en el cual dicha etapa de descargar el exceso de fluido hasta que se alcanza dicho valor predeterminado de presión de hinchado se realiza con una válvula de ajuste (17) del tipo normalmente cerrado montado sobre dicho dispositivo de hinchado (14).

16. Procedimiento para deshinchar un tubo interno (4) hinchado con fluido presurizado e insertado en la cavidad toroidal definida por un neumático (2) para neumáticos de vehículos, montado sobre la llanta correspondiente, estando dicho tubo interno (4) provisto de un dispositivo de hinchado y deshinchado (14) que no tiene ningún elemento para la conexión con el ambiente fuera de dicha cavidad, pasando a través de dicha llanta, en el cual dicha etapa de deshinchado se realiza por medio de la extracción de dicho fluido de dicho tubo (4) por medio de una válvula de descarga (18) del tipo normalmente cerrado, montado sobre dicho dispositivo de hinchado (14), desplazando un mecanismo de activación desde la posición cerrada a la posición abierta de dicha válvula (18) como resultado de una acción que surge de dicho ambiente fuera de dicha cavidad.