CN100372711C - 小型空气充填装置 - Google Patents

Abstract

一种小型简易空气充填装置具有组装在可分离的外壳中的马达、回转轴、小型空压机、空气输送装置。本发明具有可靠性、高性能且在低温状态下也可使用产生高压空气，特别在轮胎爆胎时，同密封剂一并使用，可对爆胎进行空气的填充并达到汽车可以应急行驶的目的。本发明在小型空压机的活塞同汽缸内壁之间配备橡胶圈，因橡胶圈为V型，克服了现有技术存在的缺陷，通过橡胶圈本身的缩放来弥补公知的O型环无法解决的一体式活塞的倾角变化而引起的活塞同汽缸之间缝隙变化的问题。本发明体积小，重量轻，能够长年保证作动，提供汽车可以行驶的轮胎内压。

Description

小型空气充填装置

技术领域

本发明涉及到一种具有可靠性、高性能且在低温状态下也可使用产生高压空气的小型简易空气充填装置，特别在轮胎爆胎时，同密封剂一并使用，可对爆胎进行空气的填充并达到汽车可以应急行驶的目的，为一种可应急修理的组合用的小型空气充填装置。

背景技术

目前已有轮胎应急修理用途的空气压缩机产品，但市场上仍然具有可提供搭载在汽车上，一种小型、轻便、有良好的耐久性，可以在爆胎时进行应急修理的可靠的小型简易应急修理组合的需求。

现在的小型空压机，如图11所示：有马达m、被马达驱动的减速齿轮和齿轮镶嵌的曲轴盘k、该曲轴盘k连接的连杆n、连杆n前端的活塞q，连杆n和活塞q为一体式，还有密封活塞q和汽缸室u的橡胶圈s。

再依发明人所享有如US6,280,163号专利，因上述美国专利案中的小型空压机所使用的橡胶圈s，是在上述活塞q的外周面q1处的凹陷槽y内断面形状为圆型的O型环。另小型空压机在上述机构马达等的作动下，活塞下降时，吸气圈v打开，上升时开闭，所以活塞能够压缩汽缸内的空气并通过吐气口z将其排出。

由于活塞的往复运动，在上下死点如图1 2所示，外周面q1的最大倾斜角度为q2，q1同汽缸之间的间隙g1较q2同汽缸形成椭圆的长径间隙g2小。

因此，对连杆、活塞一体式的小型空压机，希望有一种在活塞呈最大倾斜角，也能充分起到密封作用的橡胶圈。前述说明中，如图11所使用的断面为圆形或矩型的橡胶圈，不能充分对应连杆、活塞一体式所产生的同汽缸之间的间隙变化，如加大橡胶圈，又会导致空气填充能力的下降。更希望小型空压机的橡胶圈能在相对低温(如：-30度的冬季)也可通过作动升温来达到密封的效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种具有可靠性、高性能且在低温状态下也可使用产生高压空气的小型简易空气充填装置，特别在轮胎爆胎时，同密封剂一并使用，可对爆胎进行空气的填充并达到汽车可以应急行驶的目的，为一种可应急修理的组合用的小型简易空气充填装置。

本发明要解决的另一技术问题是，以断面为V型的橡胶圈，通过橡胶圈本身的缩放来弥补O型环无法解决的一体式活塞的倾角变化而引起的活塞同汽缸之间缝隙变化的问题，来提供可靠性高的小型空压机为课题。

在汽车爆胎时，应急修理使用的修理组合，是由小型简易空气充填装置和包含装有轮胎填充剂的密封缸的密封升压装置所组成的组合。上述组合，在将上述密封缸中的轮胎填充剂打入爆胎的同时补充轮胎内压。

上述小型简易空气充填装置同密封升压装置之间，由带有气嘴的气管连接，另密封升压装置同爆胎之间，由带有气嘴的气管连接。另上述小型简易空气充填装置所产生的高压气流，在到达上述密封升压装置中上述密封缸下端，有密封盖的密封室(流出侧有开闭阀)时，冲破密封盖，以至开闭阀被打开的同时可将轮胎填充剂与气流一并输送到爆胎内。在轮胎填充剂全部充入爆胎后，小型简易空气充填装置继续作动，补充轮胎内压至标准内压。以上动作结束后，经过10分钟左右的行驶，轮胎填充剂充分填充爆胎的漏洞后，再次确认并补充轮胎内压至标准值后完成应急修理。另气管前配置有防止逆流阀防止逆流。

本发明提供的小型简易空气充填装置，具有由马达驱动回转轴，该回转轴是通过连杆连接活塞，在可往复运动的汽缸筒内往复运动为特征的小型空压机。

上述小型空压机为配有过压时空气逃逸的安全阀的空气机，并作为轮胎充气的手段将压缩缸中的高压空气充填到轮胎中。

上述连杆和活塞为一体式机构，上述机构有向汽缸内吸气并在压缩空气时密封的吸气阀。

上述活塞在活塞和汽缸内壁之间配有橡胶圈，并上述橡胶圈在圆周内外径点有向连杆方向延伸的肋条。且所述V型环(橡胶圈)具有分开的两肋条形成的V型槽，该V型环是设置在活塞外周面的沟槽内，所述沟槽为一设置在活塞外周面上的扩口槽。

本发明通过点烟插头连接汽车电瓶，并在空压机和轮胎之间配有密封升压装置，使该发明能更容易、切实的对爆胎进行应急修理。

本发明，在活塞同汽缸内壁之间配备橡胶圈，因橡胶圈为V型，克服了现有技术存在的缺陷，可以解决O型环无法解决的一体式活塞的倾角变化而引起的活塞同汽缸之间缝隙变化的问题，又由于是通过受力时橡胶圈外肋条的变形填补缝隙，更降低了活塞的受力，并通过降低摩擦提高产品的耐久性。又因上述橡胶圈的外肋条的伸缩在低温下较橡胶的变形容易发生，达到了低温下保压的目的。另该装置使产品更小型化，轻量化，使产品能够长年保证作动，提供汽车可以行驶的轮胎内压。

本发明的小型简易空气充填装置能令爆胎时的汽车能够行驶到汽车修理工厂，让驾驶者方便操作使用，故本发明装置颇具有实用性及进步性。

附图说明：

图1为本发明的小型简易空气充填装置的立体示意图；

图2为本发明的小型简易空气充填装置的部份分解图；

图3为本发明的小型简易空气充填装置填充爆胎的实施示意图；

图4为本发明中利用填充剂填充轮胎的示意图；

图5A、5B、5C为活塞体作动示意图；

图6A、6B为本发明中V型环的构造示意图；

图7为本发明中V型环与活塞体相结合的构造示意图；

图8A、8B为本发明中活塞体动作变化图；

图9A、9B为本发明中安全阀的构造示意图；

图10A、10B、10C为本发明中点烟插头的构造示意图；

图11、12为公知活塞体的动作示意图。

附图标号说明：

1、小型简易空气充填装置  10、小型空压机

11、回转轴               12、曲轴盘         13、连杆           14、活塞

14a、外周面              15、汽缸筒         15a、内壁          15e、气阀

16、汽缸                 17、安全阀         18、空气输送装置   19、点烟插头

2、密封                  20、外壳           20A、20B、外壳     21、传动齿轮

22、减速齿轮             221、开关          23、主架           23A、半圆

24、一体式空气吐出组合   26、曲轴针         3、密封升压装置

30、橡胶圈               31、进气阀         31A、通气孔        31B、阀体

33、沟槽                 35、略矩型基部     36、内肋条         37、外肋条

4A、气管                 4B、气管           42、空间           43、外壁

43a、组装口              43b、组装          43c、组装          44、气压表

5a、气嘴                 5b、气嘴           50a、阀座          50b、螺纹

51、阀芯                 52、螺丝           53、弹簧           55、本体

56、正极端子             57、负极端子       6A、电线           S、修理组合

T、爆胎                  C、密封盖          f、密封室          i、开闭阀

j、逆流阀                M、马达            k、曲轴盘          n、连杆

q、活塞                  u、汽缸室          s、橡胶圈          q1、外周面

y、凹陷槽                v、吸气圈          z、吐气口

q2、q1、最大倾斜角度     g1、间隙           g2、间隙

具体实施方式

有关本发明的具体装置及其使用功效配合附图详细说明如后。

如图3、4所示，在汽车爆胎时，应急修理使用的修理组合S，是由小型简易空气充填装置1和包含装有轮胎填充剂的密封缸2的密封升压装置3所组成的组合。上述组合S，在将上述密封缸2中的轮胎填充剂打入爆胎T的同时补充轮胎内压。

上述小型简易空气充填装置1同密封升压装置3之间，由带有气嘴5a的气管4A连接，另密封升压装置3同爆胎T之间，由带有气嘴5b的气管4B连接。另上述小型简易空气充填装置1所产生的高压气流，在到达上述密封升压装置3中上述密封缸2下端，有密封盖C的密封室f(流出侧有开闭阀i)时，冲破密封盖C，以至开闭阀i被打开的同时可将轮胎填充剂与气流一并输送到爆胎T内。在轮胎填充剂全部充入爆胎T后，小型简易空气充填装置1继续作动，补充轮胎内压至标准内压。以上动作结束后，经过10分钟左右的行驶，轮胎填充剂充分填充爆胎T的漏洞后，再次确认并补充轮胎内压至标准值后完成应急修理。另气管4A前配置有逆流阀j防止逆流。

上述小型简易空气充填装置1，如图12在马达M驱动回转轴11，通过曲轴盘1 2带动连杆1 3，再由连杆13驱使活塞14，有可以使活塞14往复运动的汽缸筒15的汽缸16所组成的小型空压机10。上述小型空压机 0并有高压空气可以逃逸的安全阀17，以及将高压空气填充到轮胎的装置18。另有连接汽车电瓶的点烟插头19，并使用汽车的12V直流电为电源的DC马达M。

本发明的小型简易空气充填装置1，如图1，将上述马达M、回转轴11、小型空压机10、空气输送装置18组装在可分离的外壳20A、20B所组成的外壳20中，该外壳20内还有连接上述点烟插头1 9的电线6A，连接上述输送装置1 8前端密封升压装置3的配有气嘴5a的气管4A。另上述电源线6A连接上述外壳20上的开关221。

上述小型简易空气充填装置，作为空气充填的手段，主架23内组有一体式空气吐出组合24。由主架23半圆23A部的内壁支撑回转轴11，并由主架壁反面伸出的轴固定，如图2所示，同马达M前端传动齿轮21咬合的减速齿轮22。又由回转轴上突出部，如图2所示，固定曲轴盘12。另马达M也由螺丝固定在上述主架上，则有传动齿轮和减速齿轮形成减速装置，将马达的转速降低到1/3～1/8传递到回转轴11。

上述曲轴盘12同连杆13通过曲轴针26连接并作为连杆的转动轴心，连杆另一端装有活塞，本发明的连杆和活塞为一体轻量式机构。上述活塞14的外周面14a，装有橡胶圈30，该活塞如图5A所示，有贯通活塞的通气孔31A，该通气孔31A上面(反连杆方向为上)组装有，由有弹性的橡胶、合成树脂、金属等弹性体，或由绕线弹簧组成的可回弹密封的薄板等的阀体31B所组成的进气阀31。

又活塞14，可参考图2，该活塞14可位于汽缸16的内腔15a内，通过曲盘轴12带动连杆13，作八字型正反倾斜往复运动，在汽缸筒15的内壁同活塞之间组装的橡胶圈30密封的前提下，以图5B的下死点到活塞最大倾斜图5C，到上死点(未做图示)的过程，通过进气阀31的开关，使汽缸筒15内的空气被压缩成为高压空气。

上述橡胶圈30，在上述活塞14往复作动中，即使活塞14同汽缸筒15内壁之间的间隙有变化，也可以有效的起到密封作用。该橡胶圈组装在活塞14的外周面14a上设置的沟槽 3中，该沟槽33如图7所示，由同活塞14中心轴平行的底面33A和连杆方向与反连杆方向的两侧面，同连杆侧3 3B的和反连杆侧的3 3C组成扩口槽。

上述沟槽33中33B和33C两侧面同底面垂直线分别成角α1和α2，扩口角度设定在5～20℃，另上述α1和α2可以相同，也可将α1做得稍小以减小摩擦力。本结构将α1和α2均设为10度。

上述沟槽33的上述底面33A的宽度W33a，普通为0.9～3.6mm，适度尺寸为1.5～2.5mm，本实施例采用1.8mm，上述沟槽33的深度H33，普通为1.0～4.0mm，适度尺寸为1.6～2.3mm，本实施例采用了2.0mm。上述沟槽的扩口结构，既便于橡胶圈30的组装，又可防止作动时的橡胶圈的逃逸，以有效维持密封效果。

上述橡胶圈30，如图6所示为圆环状，其断面如图6B所示，以基面35a的略矩型基部35和以该基部3 5的内外半径端点延伸出的，略八字分开的两肋条形成V状槽，36为内肋条，37为外肋条。又内、外肋条的根部同厚，上述V型槽的反向侧各表面(内肋条36的内面，外肋条37的外面)，内肋条先端为外膨胀圆弧状曲线，外肋条以80～140度的交叉点37c到先端有高度为全高H37的5～15％的H37c的斜面，所形成。

在自由状态下，内肋条36的内面、外肋条37的外面同基部35的基面35a的垂线分别是呈角度β1和β2。该角度范围，普通为10～40度，适度角度为15～30度，本实施例为22度。

又上述基部35的基面35a的宽度W35a如果同沟槽33的上述连杆方向的侧面3 3B的长度相同，则如图7所示，基面35a同该侧面33B可安定接触。又上述状态下，因上述内肋条36同沟槽33的底面33A接触的状态更加稳定，上述角度β1设在上述角度α1以上，(α1+15度)以下，并通过基面35a同侧面33B的安定接触和内肋条36同沟槽33的底面33A的接触保证在组装后外肋条37不会倾向槽内。另如图7所示，为保证组装后内肋条36能夹在沟槽33的两侧面之间，将高度H36设定比沟槽33的宽度大2～10％。

又沟槽33上组装橡胶圈30后，上述反连杆侧面33C以上述α2的角度向反连杆方向倾斜，同时上述外肋条37以垂直基面35a呈β2角度向半径外方向倾斜，该结果保证即使高H37同内肋高H36相同，也同侧面33C有N(图7)的高度差，来保证外肋条37受压向内倾斜时，也不会同侧面33C有接触的危险。又上述外肋条37的外表面的交叉点37c同活塞外周面14a在半径方向有L的突出距高，即在活塞14未插入汽缸筒15的自由状态下，外肋条37的外径R是上述活塞外周面14a外径d14a和两个L之和(R＝d14a+2L)。

另外肋条37的上述交点37c的两交叉面37c1、37c2形成的角度γ，自由状态下为90～130度的范围，作动时其等分线垂直汽缸筒15内壁15a的状态最具有润滑性，在做动时同汽缸内壁15a的接触、摩擦力均等化为意图。

有关上述距离L的设计，首先考虑活塞14的外周面14a的外径d14a，在活塞14呈最大倾斜角时，外周面14a也不会同汽缸内壁15a冲突，并考虑活塞14的厚度和缘部的面处理，来设定外周面14a的外径d14a(图8A)。

另为保证活塞14在呈最大倾斜角时，在通过橡胶圈30的交点37c的平面b，同汽缸内壁15a呈椭圆型，其长轴的长径d2(短径为汽缸筒15的内径d1)上也可起到密封作用，设定R较d2大，R/d2为1.01～1.15。因此，最大倾斜角时，图8A所示，也可减小压缩空气的泄露。但比例超过1.15时，将导致过度接触，以至作动性、耐磨耗性降低；1.02以下时，空气易泄露。所以设定在恰当的范围1.0 3～1.08内。

以橡胶圈V型结构，在汽缸内压缩空气时，外肋条37受向半径外方向压力，来充分保证同汽缸内壁的接触，起到密封作用。更减小了因橡胶圈变形导致空气泄露，并由于圆滑的作动，降低磨损提高耐久性。并保证活塞在最大倾斜角度时的密封。

上述橡胶圈30，其可为HNBR、NBR、BR、SBR、CR、EPDM等橡胶材质制成，特别是HNBR因有良好的弹性和耐寒性，以其在-30度C的环境下也可确保密封效果，故其被采用作为橡胶圈的成型材质为最佳。

另外，为了减少汽缸内壁15a同橡胶圈30的摩擦，可以使用PAO、矿油、氟系滑油、硅滑油等滑油做润滑剂，上述PAO因其在从-30度C到高温广域内的良好的耐久性，为最合适使用在爆胎应急修理组合S中小型简易空气充填装置1的滑油。

上述一体式空气吐出组合24，如上述，将小型空压机10和空气输送装置18组装入主架23中。空气输送装置18由上述主架23上汽缸内的吐气阀15e，该入口前的空间42和外壁43组成。

外壁43上，为了输送汽缸筒15所产生的高压空气，如图5所示，为连接密封、升压装置3的气管4A的接头设置组装口43a，为了上述安全阀17设置组装口43b，为上述外壳上气压表44连接用气管4C的接头设置组装口43c。

上述安全阀17，如图9A所示，有先端呈锥型指向组装口43b腔的阀座50a，后端有螺纹50b，有同阀座50a接触的带有橡胶圈的阀芯51，通过上述螺纹50b可调节的螺丝52，在螺丝和阀芯之间提供压力的弹簧53。并可通过螺丝的调整设定橡胶圈所受压力，当调整腔4 3的内压所形成的压力大于设定时，橡胶圈(阀芯)被阀座50a推开(图9B)内压逃逸。即内压超过安全阀17所设定的开放压(本实施例设定为350kpa)后，安全阀开放，小型空压机10，空气输送装置18，密封升压装置3、其它的气管及轮胎内的高压部分可以得到释放，以避免高压产生的破坏，并可设定轮胎的内压。

上述弹簧53使用不锈钢、琴线钢、弹簧钢、工具钢等材质。其中因热处理后的不锈钢所制作的弹簧在反复使用后劣化程度小，使长期保持安全阀的设定压变得可能，本发明亦可另将安全阀通过气管同本体分离，如分隔10cm的情况下，可以避免高温对O型环和弹簧的劣化。

上述点烟插头19，通过汽车内插座连接汽车电瓶，该点烟插头19，如图10A所示，包括本体55和前端的正极端子56和侧面的负极弹片。上述负极弹片如图10B所示，有后端的连接片57a，四个相对平行的脚片57b，中央呈山形折曲圆弧，同本体55中心线平行的在本体两侧突出部分57c。

如上所述，两突出的山形在本体的两侧，在点烟插头插入插座时，负极端子57的前端57c可顺畅的滑入，并压接在插座内壁上。以至点烟插头在插入、拔出，或为调整电线角度而做回转时均能顺畅使用，并保证不会从插座中脱落。另上述负极端子采用磷青铜、铜、不锈钢等材质，特别是磷青铜材质制作的负极端子57，电流传导性好，弹性好，耐磨耗性和耐腐蚀性强，并可充分保证以上作动性，为最恰当的材质。

使用图6A、图6B所示橡胶圈(V型环)和以往的O型环做比较实验。实施例1的材质为HNBR(以UROMETER A型(橡胶硬度测量仪)测量，硬度为74)，实施例2采用V型环，硅橡胶材质。在25度C和-30度C的两种温度环境下，以12V电源，测试轮胎225/60R16被充填到250kpa时所用时间。测试结果如表1所示，实施例1、2(V型环)同比较例(O型环)比较，特别是在低温，明显缩短了空气填充时间。

其中实施例1、2所使用的V型橡胶圈：沟槽33的底面33A的宽度W33a为1.8mm，开口部宽度W33d为2.5mm，材质的成型的收缩率0.05，活塞的最大倾斜角度20度。

               实施例1    实施例2    比较例1

形状           V型        V型        O型

材质           NBR        硅橡胶     NBR

升压性能25度C  5分56秒    6分5秒     5分57秒

升压性能-30度C 6分4 3秒   8分21秒    8分42秒

综观本发明，在活塞同汽缸内壁之间配备橡胶圈，如上述，因橡胶圈为V型，可以解决O型环无法解决的一体式活塞的倾角变化而引起的活塞同汽缸之间缝隙变化的问题，又由于是通过受力时橡胶圈外肋条的变形填补缝隙，更降低了活塞的受力，并通过降低摩擦提高产品的耐久性。又因上述橡胶圈的外肋条的伸缩在低温下较橡胶的变形容易发生，达到了低温下保压的目的。另该装置使产品更小型化，轻量化，使产品能够长年保证作动，提供汽车可以行驶的轮胎内压。

本发明采用HNBR或NBR材质的橡胶圈，并设定硬度在以UROMETR A型(橡胶硬度测量仪)测量，硬度为65～75范围内，来确保在常温或低温下均能保持其柔韧性并确实作动。又同O型环比较起来，其有较好的弹性变形。以其良好的耐候性和耐久性确保多年后偶尔使用时也能达到使用目的。

本发明橡胶圈，组装在上述活塞外周的凹槽内，在活塞未插入汽缸前(未使用状态)，上述橡胶圈外肋条的外径R，大于活塞在汽缸内呈最大倾斜角时，上述橡胶圈外肋条同汽缸内壁接触的椭圆长径d2，比例R/d2为1.02～1.15，以达到活塞在整个运动过程中顺畅无阻碍。

通过点烟插头连接汽车电瓶，并在小型简易空气充填装置和轮胎之间配有密封升压装置，使该发明能更容易、切实的对爆胎进行应急修理。

本发明的小型简易空气充填装置能令爆胎时的汽车能够行驶到汽车修理工厂，让驾驶者方便操作使用，故本发明装置颇具有实用性及进步性。

Claims (1)

1.一种小型空气充填装置，其特征在于，包括有：

一外壳，该外壳为可分离的外壳；

一小型空压机，其被组装于前述外壳内，该外壳内设有马达，马达驱动一回转轴，与回转轴相连动的曲轴盘带动连杆，该连杆使活塞在汽缸内进行往复运动，前述活塞外周面的槽内设有一V型环可和汽缸内壁间达到密封效果，前述汽缸并设有安全阀装置，该安全阀装置具有一先端呈锥型面向组装口的阀座，后端有螺纹，有同阀座接触的带有橡胶圈的阀芯，通过上述螺纹可调节的螺丝，在螺丝和阀芯之间提供压力的弹簧，该安全阀装置在充气气压过高时可作为泄压用途，以避免高压产生的破坏，并可设定轮胎的内压；所述V型环具有分开的两肋条形成的V型槽，该V型环是设置在活塞外周面的沟槽内，所述沟槽为一设置在活塞外周面上的扩口槽；

一点烟器插头，其一端藉由控制开关而与马达相连接，另端则可被插置于汽车内插座处；

一配有气嘴的气管，其一端接受空压机所产生的空气，另端气嘴可接置于轮胎上的气嘴，可进行充气工作；

一气管，其一端连接至空压机压力输出端，另端则接至被设于外壳的气压表。

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