CN1003846B - 轮胎气门嘴组件 - Google Patents

Abstract

一种用于轮胎集中充气系统（１０）的轮胎气门嘴组件（３００）包括一个控制阀（５８）和一个轮胎气压偏低截止阀（５６），该阀连接在有选择地加压和排气管道（５２）上，并连接在和轮胎内部加压腔（７４）流体连通的管道（６８），一个单根有选择地加压和排气的管道（５２）操纵控制阀，同时除使轮胎内部初始充气至其预定最小压力外，还给组件提供系统工作所需要的压力流体和／或向大气排气的唯一联接。

Description

轮胎气门嘴组件

本发明系轮胎集中充气系统（CTIS），也可以作为车上充气系统和轮胎牵引系统，在此系统中一辆或几辆机动车轮胎的充气压力可以在车辆静止和/或运动中由远外（通常是在车辆的驾驶舱）来控制，并使用车上压力流体源（通常为车辆气刹车压缩机和/或压缩空气罐的压缩空气）。特别是本发明涉及一种可以安装在轮胎钢圈上或在轮胎钢圈中的阀门组件，该阀门组件仅通过把阀门组件联接在系统控制阀上的一根管道来排气，该控制阀随管道中的压力而启闭，并且在轮胎充气压力小于最小参考压力时该控制阀能起自动地、使流体与轮胎隔离的作用。

轮胎集中充气系统，同样也可作为轮胎牵引系统，在现有技术中是众所周知的，这一点在参考美国专利Nos.2，634，782;2，976，906;2，989，999;3，099，309;3，102，573;3，276，502;3，276，503;4，313，483;4，418，737;4，421，151和4，434，833后可以很清楚，为此所有公开的内容都包括在这里作为参考。CTIS允许操作者远距离手动地和/或自动地改变和/或保持一个或几个车辆轮胎中来自车辆（通常是卡车）空气系统的充气压力，此时的车辆既可在行进中也可以在静止状态。

众所周知，车辆在比较软的地带（即在泥地、沙地或雪地）牵引时，减少轮胎内充气压力可极大地改善牵引状态。通过减少轮胎内的充气压力，轮胎的支承表面（通常称为“脚印”）将增加，因此扩大了轮胎和道路之间的接触面积。此外，将长途运输和在公路上行驶的车辆轮胎的压力减低以增加在粗糙路面上行驶的舒适性也是可取的。另一方面，在光滑道路上较高的轮胎压力减少了滚动阻力和轮胎外胎身的温度。因此，增加了经济性和安全性，因而，在越野汽车中，就希望改变轮胎中充气压力以适应不同的路面，同时还希望提供一种用车上压力源来改变行驶中或静止状态车辆的轮胎充气压力的系统，而且该系统可从汽车驾驶室中控制。这一点对于军用车辆尤其有意义，这些车辆通常以纵队行驶，车辆的停驶会耽误整个纵队。此外，如果军队受到敌人的攻击，车辆尽可能保持机动性是绝对必要的。如果轮胎被枪弹等毁坏，就希望至少能部分地给损坏的车轮充气，若能做到这一点，车辆就能保持机动性。

尽管CTIS在现有技术中是众所周知的，并且至少在第二次世界大战后已在美国军队中应用，但现有技术的系统也并不是完全令人满意的。这是由于这些系统使用安装在暴露位置的管道、阀门和/或密封件，使其变得在穿过粗糙地带时易于损坏。还由于使用要求在轮毂位置排气的阀门和管道，这样，由于水、泥浆、雪等堵塞的结果，造成误动作，不能做到自动隔离严重损坏了的，以及在稳定态操作情况下环形密封部件受到差压的车辆轮胎，因此减少其寿命，加大了泄漏的可能性和/或要求在轴壳上和/或轮毂组件内开通孔，这就可能减弱轮毂组件或轴壳和/或使对现存车辆进行CTIS改进更为困难和昂贵。

根据本发明，由于采用具有环形密封的轮胎集中充气系统，现有技术的缺点已减至最小或消除，环形密封安装在有良好保护的舱内位置（见美国专利No.4，434，833，已转让给本发明受让人），这种集中充气系统还采用了经过较严格试验的结构的可安装在车辆轮胎内部加以保护的管道和阀门，以及采用了能自动地从系统的其余部分隔离具有小于预定最小参考压力的轮胎的阀门调节装置，采用不需要在车轮组件处向大气排气的阀门和/或管道并在汽车底盘涉水线以上的位置提供系统的全部气孔，采用阀门操作将在系统稳定操作时，在环形密封处排出内部压力，并只需要在轮毂组件上单独钻一个开孔口，以便于对现存的汽车上改装该系统。

上述过程由提供给车辆的轮胎集中充气系统完成，该系统在每一轮端组件（通常为单或双联轮胎）采用一个包括一个控制阀和轮胎充气压力偏低截止阀的阀门组件。该阀门组件由单根压力导管通过环形密封组件联接在集中控制系统上并且使之增压，从而单根压力管道足以打开和关闭至汽车轮胎的通道，并对该轮胎充气和/或放气使之达到所选择的压力。整个系统的轮胎和阀组件的排气只是经过一根压力导管或管道，并且不要求在轮端提供轮胎和/或阀门组件的排气系统。

可以由仅具有两个通道的一个阀体构成的阀门组件，其中一个通道与轮胎内部联接，另一个通道与系统供气管道连接。该组件可以安装在轮胎外部也可安装在轮胎内部。例如装在轮胎的压边部分。轮胎气压偏低截止阀在轮胎的充气压力低于预定的最小参考值时，能有效地、自动地把与其连接的轮胎和轮胎集中充气系统其余部分隔开。

在轮毂组件上的通向环形密封的单根压力管道由许多控制阀联接到加压流体源，这些控制阀能有效地打开加压流体源至轮胎的通道，以便检测轮胎现存的压力，从而根据需要对轮胎充气或放气，沟通或切断轮胎和轮胎集中充气系统的通道，并在轮胎充气系统稳定状态情况下排出单根压力导管的压力以及释放在环形密封处的压力，最可取的是，可以是分离的或由单个阀块提供的控制阀是由一个控制器操作，控制器最好为一个微处理机控制器，它检测由操作者选择的轮胎充气压力，检测汽车速度和汽车空气刹车系统以及充气系统贮气罐的当时的压力状态。

因此，本发明的目的就是提供一种新的和改进了的轮胎集中充气系统。

本发明的另一个目的是提供一种改进了的轮胎集中充气系统，该系统使用一种阀门组件，它最好是在单个阀门体内有一个通道联接在轮胎腔上;另一通道联接在排气和加压流体源上，该阀门组件除了通过一根供气管道外，不需要排气管道且能有效地根据供气管道的压力增高或排气打开和关闭流体源至轮胎的通道，如果轮胎的充气压力下降到最小参考压力以下还能把轮胎隔离。

在阅读了以下具体描述和附图之后，本发明的这些目的与优点将变得十分明显。

图1是本发明用来控制单个轮胎充气的气动元件的原理示意图。

图2是图1原理示意图中的控制阀的剖面图;

图3是图1原理示意图中的轮胎充气压力偏低截止阀的剖面图;

图4是图1原理示意图中的快速释放阀的剖面图;

图5是轮胎在不同充气压力时轮胎印痕的图示;

图6是在初始或稳定状态操作情况下，图1所示气动元件的原理示意图;

图7是在轮胎压力测量操作方式时图1所示气动元件原理示意图;

图8是在轮胎充气操作方式时图1所示气动元件的原理示意图;

图9是图1所示轮胎充气压力偏低充气防护操作方式的气动元件的原理示意图;

图10是在系统截止操作方式时图1所示气动元件的原理示意图;

图11是在轮胎放气操作方式时图1所示气动元件的原理示意图;

图12是一个可能的操作器控制板的透视图;

图13是一个可供选择的控制阀和轮胎气压偏低截止阀组件的原理示意图;

图14和图15是一个可供选择的控制阀和轮胎气压偏低截止阀组件安装实例的剖面图。

在以下的对本发明的叙述中，将使用某些术语，这仅仅是为参考用的;而不是想给出什么限制。象术语“向上”、“向下”、“向左”、“向右”就是有关参考附图的方向;术语“向内”和“向外”就分别有关朝向所提到的装置的几何中心方向，还是背离装置的几何中心方向。术语“充气”和“放气”是分别有关轮胎或其他类似东西的气压是增加还是减少，上述的这些名词术语将包括前面特别提到过的词及其转意词，和一些类似外来词的词。

根据运输工具在运输过程中所经过的不同地形，改变运输工具特别是那些负载较大的运输工具的充气轮胎（特别是从动轮）的充气压力的优点在现有的技术中是人所共知的，参照图5后我们就能懂得这一点。

例如，假定在好的公路路面上，汽车的后驱动轮的正常充气压力大约是75PSi。对于在粗糙面越野行驶，轮胎的压力就要减少到大约30PSi。要是汽车在沙地，泥地或是在雪地里行驶，轮胎的压力就要减少到大约20PSi，这样做的结果使轮胎与地面有更大的接触面积（即;脚印），因而改善了牵引情况。在轮胎充气压力较低的情况下的除了能改善牵引外，汽车还将能以较快的速度通过路面不好的地段，并减少汽车的磨损，因为就好象铲平机驶过“搓板”型路面。相反地，为了减少在高速公路上行驶时轮胎的工作温度和磨损，就希望轮胎的充气压力较高。当然，为了增强汽车的机动性，很需要在汽车驾驶室里，通过一个在汽车上的流体压力源，来控制轮胎的压力。当汽车行驶时也要和停车时一样，汽车轮胎的压力也可以改变或保持不变。还很需要使汽车轮胎的充气压力可以变化，可以测量。而且独于立于轮胎集中充气系统，以便能迅速检查、增加或减少轮胎的压力。这就是对轮胎充气基本的要求。

参照图1到图4，可以看出怎样利用轮胎集中充气系统（10）的气动组件来控制一个单个的轮胎（12）的充气压力。图1到图4表示了加种管道加压状态和各种阀门的位置状态。参照图6到图11可以看出系统（10）的不同工作状态。

可充气的轮胎（12）装在轮辋（14）上，轮辋固定在轮毂组件（16）上，轮毂通过轴承（20）可旋转地支承在轴壳（18）的外端。一根驱动轴（未画出）如一个差动器（未画出），由常规的方法驱动，从轴壳（18）延伸过来，还包括一个法兰盘（未画出）使驱动轴与轮毂相连。参看已转让给本发明受让人的美国专利No.4，434，833就可以了解得更详细。在轴承（20）的内侧位置一个环形衬套（24）压配在轴壳上。轮毂可以有一个向内侧伸长的套在轴衬套（24）外的套筒形法兰盘（26）。一对环形密封圈（28）和（30）径向地排列在衬套（24）的外圆和套筒形法兰（26）的内圆之间，从而在它们之间形成了一个环形密封腔室（32）。衬套（24）提供了一个进口（34）和一个通向腔室（32）的通道（36）。套筒形法兰盘（26）有一个沿径向延伸的通道（38），这条通道是从环形密封腔室（32）通向法兰盘径向外部。在轮毂（16）的径向法兰盘部位（42）上可以提供一个简单的通道（40）作为一根压力管路通道，上述结构在上面提望到的美国专利No，4，434，833中有介绍，但并不是本发明的一部分，当然应当理解，本发明同样适用于其他结构的轮毂/轴壳组件（也称为“轮端组件”）。

轮胎集中充气系统（10）可以看成是由两个部件组成的，一个是固定在汽车底盘上的固定的部件（46），另一个是可旋转地固定在轮毂（16）和轮胎（12）上的旋转部件（48）。固定部件（46）与旋转部件（48）之间的气路连接是靠由环形密封圈（28）和（30）所确定的环形腔室（32）来实现的。简而言之，从固定部件（46）来的流体管道（50）连接在衬套（24）上构成的通道（36）的进口（34）上。而通向旋转部件（48）的流体管道（52）被连接到在套筒形法兰（26）上构成的通道（38）上，并且通过在转毂（16）的法兰盘（42）上形成开口（40）。为了保护流体管道（52），在开口（40）上配一个护孔环或衬套（54），或者通过在车轮紧固螺栓上钻孔构成开口（40），当然换一种方式也可以在轮毂（16）上提供一条通道向外部。由此可见，装到轮端组件上的系统（10），不需要在轴壳（18）上钻孔，只要在轮毂（16）的径向法兰盘（42）上钻一个孔（40），因而，作为一种基本装置和/或在汽车上改装一个系统（10）是非常简单的，并且不会减弱轴壳和轮毂的载荷支承结构。还应该注意到环形密封圈（28）和（30）及通向轮端组件的管道（50）都可安置在汽车内较安全的地方。

系统（10）的旋转部件（48）包括一个轮胎充气压力偏低截止阀（56），一个控制阀（58）和一个手动充气与压力检查阀（60），轮胎气压偏低截止阀（56）和控制阀（58）可以作为一个整体和/或安装在轮胎（12）里。

管道（52）的多通管部件（62），分别把轮胎气压偏低截止阀（56）和控制阀（58）的进排气道（64）和（66）相互连接起来，并通过腔室（32）与管道（50）连接起来。另一个多通管部件（68），分别把轮胎气压偏低截止阀（56）和控制阀（58）的进排气道（70）和（72）连接起来。而且把手动充气和压力检查阀（60）及充气轮胎（12）的充气腔（74）连通起来。管道（76）分别把轮胎气压偏低截止阀（56）和控制阀（58）的进排气通道（78）和（80）互相连接起来。如果用两个轮胎可以将多通管部件（68）的气流分至充气阀（60）和需要时把两个轮胎之间的气路隔开的手动截止阀。

参看图2，图3，可以分别了解控制阀（58）和轮胎充气压力偏低截止阀（56）的详细结构和工作原理。在本发明中所用到的多种阀门的结构都有一定程度的描述，应该了解，许多阀门和用几个阀门组成的组件显然结构不同但可以执行同样的功能，因而可以相互代换。还应了解不同的导管和通道可用一个结构块来表示，也可用多个结构块来表示，它们也可以互相代换。

参看图2，可以看出控制阀（58）是一种膜片阀，它可以设法利用市场上能买到的阀门进行改装，可以买Bery制造公司生产的部件No.Ac15793的汽车空气刹车快速释放阀。控制阀（58）有4个进排气道，进排气道（66）与管道（52）的多通管部件（62）相连接，进排气道（72）与多通管（68）相连接，进排气道（80）与管道（76）相连接，还有一个不工作的进排气道（82）用一个柱塞（84）堵塞住。控制阀（58）包括一个阀体（86），它确定了一个中央腔室（88），在此腔室内中要装一个柱塞式膜片（90），可以是一个多块结构的阀体（86）确定了一个第一环形阀座（92），它由膜片（90）的外圆周来密封，用以控制进排气道（80）和（66）之间的流体连接。分别由一个弹簧和一个弹簧定位器来迫使膜片（90）的外圆周（94）和环形阀座（92）密封结合，阀体（86）还可以确定一个环形阀座（100），通常它与膜片（90）的柱塞部分（102）结合，用以控制进排气道（66）和（72）之间的气体流通。把一个衬套（104）压配在部件（72）上就在那形成了一个限流孔。弹簧（106）和弹簧座（108）用以迫使柱塞（102）与阀座（100）密封结合，使进排气道（80）处的气体压力也作用在膜片（90）的上表面（110）上。膜片上表面（110）的表面积比下表面（112）的面积大，那个限流孔允许使用一个较小张力的弹簧（106）。

弹簧（106）把膜片的柱塞部分压在环形阀座（100）上，它要顶住进排气道（72）（它通过导道（68）与轮胎（12）连接）处的大约100Psi的空气压力，所以轮胎的最大压力极限就是100Psi，当然也可以选择另一个最大的轮胎压力值。如果轮胎的压力超过了最大压力，那么膜片的柱塞部分就离开阀座（100），使进排气道（72）和（66）连通，让超值的轮胎压力按下述的方法排放：出现轮胎压力超值可能是由于通过手动阀不正常充气和/或轮胎（12）过高的温度所造成的。假定进排气道（80）通向大气，在进排气道（66）处，作用在膜片（90）的下表面（112）上大约是10～20Psi的压力使膜片柱塞部分离开阀座（100），使得进排气道（66）和（72）之间连通，从而就使密封腔室（32）和轮胎之间连通起来。当进排气道（66）处的压力下降到低于7Psi时，弹簧（106）将重新使膜片柱塞部分（102）紧紧压在阀座（100）上，这样就关闭了控制阀。如果管道（50）和管道（52）内的压力低于7Psi时，控制阀（58）就关闭，如果压力高于10～20Psi，控制阀（58）就将打开进排气道（66）和（72）间的通道。

轮胎充气压力偏低截止阀（56）如图3所示，是由一个经过改装的卡车空气刹车系统的快速释放阀组成的，它是由Bery制造公司生产的部件No.Ac15793，这部分可参照上面介绍的控制阀（58）。轮胎气压偏低截止阀（56）包括一个阀体（114）它有4个进排气道，进排气道（64）与管道（52）的多通管部件（62）连接。进排气道（70）通过多通管（68）与轮胎（12）的充气腔室（74）连接。进排气道（78）通过管道（76）与控制阀（58）的进排气道（80）相连接。那个不用的进排气道（116）用柱塞（118）堵塞住。阀体（114）还有一个内腔室（120），在此内腔内装有一个柱塞膜片（122）。阀（56）是一个改装的阀，把正常的膜片弹簧拆了，代之以一个套筒件（124），它使膜片（122）的外圆（126）紧紧顶住阀座（128）。而进排气道（70）就和进排气道（64），（78）完全隔离开了。套筒件（124）有一个或几个孔（130）用来沟通进排气道（64）和（78）之间的气体流通及进排气道（78）和膜片（122）下表面（132）之间的气体流通。膜片下表面（132）的面积比上表面（134）的面积小。阀体（114）有一个环形阀座（136）可由膜片（122）的柱塞部分（138）来密封，从而限制进排气道（64）和（78）之间的气体流通。

承受在进排气道（70）处的轮胎压力的膜片（122）的面积（134）至少是膜片（122）的柱塞部分（138）面积（140）的10倍，柱塞部分承受进排气道（64）处的压力。然而只要在轮胎充气腔（74）中保持最低压力，即使与多通管（62）相连接的进排气道（64）处的压力是供气压力的十倍，也不会使阀门（56）打开连通进排气道（64）和（78）。假定在进排气道（64）处的供气压力不超过110Psi，轮胎和多通管（68）中的气压高于10Psi，就将使阀门（56）保持关闭状态。然而，万一轮胎（12）彻底坏了，那它就不可能保持住最低压力了，供气管道（62）的气压将使得膜片柱塞部分（138）离开阀座（136）从而连通了进排气道（64）和（78），这就使得供气压力经过管道（76）作用到控制阀（58）的进排气道（80）上，这样供气压力将作用在控制阀（58）的膜片（90）的上表面（110）上，使控制阀（58）保持关闭状态，切断进排气道（66）和（72）之间的通路。因此，把坏轮胎自动地和系统隔离，这样系统的供气压力就不会从坏轮胎泄漏，至少可以保持预先确定的最低压力，这样轮胎充气系统的其余部分可以给那些好的轮胎充气。坏轮胎自动隔离的工作方式如图9所示，并将在下面给予详细地说明。当轮胎充气系统关闭时，膜片（90）顶部的压力作用到表面（110）就沿着外圆（94）和阀座（92）处泄漏出去。当然，为了系统能工作，必须通过初始充气和压力检查阀（60）给轮胎（12）充气使初始压力要大于轮胎最低压力，例如10Psi。

初始充气和压力检查阀（60）安装在管（68）上，或者也可以直接安装在轮上。同时处在阀（56）和阀（58）的下边出口以便直接与轮胎（12）的充气腔（74）相连通。初始充气和压力检查阀（60）是一个标准的轮胎汽门塞结构，在先有技术中是众所共知的。

重要的是应该注意到安装在轮端套组件上的控制阀（58）和轮胎充气压力偏低截止阀（56），利用了这样的一些结构，各个腔室单独地通过多通管（62）和管道（52）通向大气，下面将更详细叙述。关于轮胎（12）里可能有水、泥、雪或沙子等污物，所以阀（56）和阀（58）将不会被阻塞。

轮胎集中充气系统（10）的固定部件（46）安装在汽车底盘的适当位置上，安装在汽车的涉水浅以上就更好，而且它借助由单根管道（50）和单一环形密封腔室（32）与旋转部件（48）连接起来。

固定部件（46）包括一个压力气源（142），它是一个典型的汽车空气压缩机系统或者更确切地说是由压气机供给的压缩空气气罐。

压力流体源供给的压缩空气，压力一般不超过120Psi，通过分岔管（144）的岔道（146）和（148）分别流向充气阀（154）的入口（150）和气压调节器（156）的入口（152），气压调节器（156）的出口（158）通过管道（160）通向排气阀（164）的出口（162）。充气阀（154）的出口（166）和排气阀（164）的入口（168）分别和一根多通管（170）相连接，多通管（170）还和截止阀（174）的入口（172）相连接。截止阀（174）有一个出口（176）通向排气孔。多通管（170）还与快速释放阀（180）的一个进排气道（178）相接。压力传感器（186）借助岔道（188）感受管道（170）的空气压力。快速释放阀（180）有一个与排气孔相连接的进排气道（182），另一个与管道（50）连接的进排气道（184）通向轮端组件。

压力调节器（156）可以是任何普通的设计方案，它将把通过管道（160）的气体压力限制大约8-10Psi左右，它还有一个释放气道（190）通向排气孔。因此，可以看出，当排气阀（164）的出口（162）与经过调节器调节的压力大约为8-10Psi的压缩空气相通时，充气阀（154）的入口处（150）承受着供气压力。正如下面将见到的那样，压力调节器（156）调节快速释放阀（180），因此将压力调到系统（10）给轮胎（12）放气的最小压力。

充气阀（154）、排气阀（164）及截止阀（174）都是比较小流量的两位阀，更确切地说，都是常规设计的电磁阀。充气阀（154）、排气阀（154）及截止阀（174）都有一个第一位置或关闭位置，此时不允许阀门的出口和出口处有任何气体流动。第二位置或称开启位置，此时允许气体在阀门的进口和出口处产生流动。通常，两位电磁阀（154）和（164）是靠弹簧把阀门压向关闭的位置，而截止阀（174）是靠弹簧把阀门压向开启的位置。

快速释放阀（180）的详细结构可参看图4，简单地说，快速释放阀（180）的结构在本质上与前面提到的控制阀（58）的结构是一样的，只有一点例外，就是控制阀（58）使用排气节流器（104），而快速释放阀不用排气节流器。阀（180）具有一个带有四个进排气道的阀体（192），进排气道（178）与多通管（170）连接，排气道（182）与排气孔连接，进排气道（184）与管道（50）连接，不使用的进排气道（194）用柱塞（196）封住。阀体（192）有一个中央腔室（198），在腔室中要装一个柱塞膜片（200）膜片（200）的外圆周（202）与一个环形阀座（204）来控制进排气道（178）和（184）之间的气体流动。弹簧（206）和弹簧定位器（208）用来护膜片的外圆周（202）与阀座（204）密封结合。膜片中央柱塞部分（210）与在排气道（182）处的环形阀座（212）共同来控制排气道（182）和（184）之间的气体流动。借助于管道（170）中作用在上表面（218）的气体压力，使膜片的柱塞部分（210）与阀座（212）密封结合。

快速释放阀（180）的工作特点是：该阀体可以从进排气道（178）流向进排气道（184）（也就是说管道或腔室中的高压气流流向低压）。然而，当膜片抬起，使进排气道（184）通向排气道（182）时，气流可不从进排气道（184）流向进排气道（178）。更进一步说，快速释放阀（180）通过沟通进排气道（178）到（184）及从进排气道（184）到排气道（182）之间的流体通道使得在进排气道（178）处〔管道（170）处〕的气压和在进排气道（184）处〔管道（50）处〕的气压趋向与较低压力管道中的压力相等。

重要的是应当注意到轴端组件的各个阀门通过快速释放阀（180）排气，（180）布置在离轮端组件较远，同时可能离控制阀，电磁阀（154）、（164）和（174）也较远。（180）可以由一根与其进排气道（178）相连的多通管道（170）上带有的多个电磁阀来远距离控制。下面将作更详细的说明。为了使系统放气更快和使控制阀（58）和轮胎充气压力偏低截止阀（56）工作得更快，在每一根轴上或在每一个轮端组件上各自安装一个快速释放阀。通过控制管道（170）中的压缩气体，就可以控制管道（50）和（52）及所有连通的腔室的最小压力，因此这些地方的气体都可以通过快速释放阀（180）自动地排气。当系统（10）处于放气的工作状态时，快速释放阀（180）把管道（50）和（52）中的空气放出管道（50）和（52）通过控制阀与轮胎充气腔（74）相连通使得当此处的压力等于经过调节器（156）调节后的压力，当系统（10）处于关闭状态（稳定工作状态）时，轮胎充气腔（74）就由控制阀（58）控制与管道（52）隔开了，而管道（170）经过截止阀（174）通向大气，管道（50）和（52）及密封腔（32）通过快速释放阀（180）通向大气。

压力传感器（186）可以是任何一种市售的设计产品，它提供信号，确切地说是电信号，显示管道（170）的压力。

轮胎集中充气系统（10）中气动元件的工作原理如下。在正常和稳定状态情况下，即当轮胎充气系统（10）并不起作用时，轮胎（12）的内腔（74）以及多通管道（68）将加压至大于最小压力值的某个压力值，例如：用于公路为75Psi用于越野为30Psi。或用于沙地、泥地或雪地行驶为20Psi。如果轮胎（12）中压力低于最小压力值（例如10Psi），轮胎必须借助于手动充气和压力检查阀（60）至少加压到最小压力值。在稳定状态情况（见图6），充气阀（154）和排气阀（164）关闭，而截止阀（174）打开，在这种情况下，在管道（144）中有供气的压力，在管道（160）中有调整后的压力，由于截止阀打开，管道（170）排气，这样快速释放阀（180）中膜片（200）的上表面（218）仅经受大气压力，不论管道（62）中有多大压力，管道（52）和（50）都将向大气排气，由于此压力作用在膜片（200）的下表面（220）上，使柱塞（210）脱离连接管道（50）的阀座（212），通过快速释放阀（180）的进排气道（184）和（182）排气，由于管道（52）的多通管部分（62）与大气连通，因此，分别在阀（56）和（58）的进排气道（64）和（66）上存在大气压力，这样，阀（56）和（58）的进排气道（70）和（72）将分别被密封住，把管道（68）和在轮胎充气压力下的轮胎（12）从系统的其他部分隔开。由于管道（52）和（50）是排气的，或者通过快速释放阀（180）迅速成为排气的，构成密封腔室（32）的两个环形密封（28）和（30），在其两面只受大气压或基本上只受大气压力。

在图6、图7、图8、图9、图10和图11中，各种管道和/或腔室的压力用“S”表示供气压力，用“R”表示调整后的压力（8-10Psi），用“A”表示大气压力以及用“T”表示轮胎压力。

最好的方法是，在车辆驾驶室中配有带控制板（222）的操作器，从附图（12）中可以更详细地看到该控制板，一个典型的控制板包括一个板体（224）最好可以装在车辆的仪表板上，控制板上有许多（图示中为四个）可发光的按钮（226），（228），（230）和（232）。

在图示的实施例中，按钮（226）上标明“公路”，按钮（228）上标明“越野”，按钮（230）上标明“沙地-泥地”，按钮（232）上标明“关断”。当然，还可能有其它的控制按钮，而且操作器可以装有仪表或LED或LCD数字显示装置，显示轮胎当时的充气压力和/或在要求特殊充气压力时候，操作器可提供控制。出于安全的目的，板（222）包括一个铰接的护罩（234），每个控制按钮包括连接器装置（236）用以连接中央控制单元，这将在下面更详细地叙述。

在控制板（222）的一个实施例中，按钮（226），（228）或（230）之一的指示灯稳定发亮将表明由系统10保持的当时的压力，操作者可以按动另一个按钮，其指示灯将闪烁，直到建立新的压力，这时该按钮将稳定地发亮。如果操作者按动“关断”钮（232），控制器将选择公路的压力，然后使该系统不工作，“关断”按钮将稳定地发光为了便于操作器的维修或保护选择的系统的压力，该系统将定期监视各个轮胎中维持的压力，并采取各种修正措施（充气或排气）来维持上述选择的压力，供气量不足和/或其它故障可以由“关断”的闪烁来指示，下面将更详细叙述，最好该控制器能检测车辆速度并在车辆达到某个预定速度时，例如40英哩/小时，它能自动地把轮胎充气至公路要求的压力并点亮“公路”按钮。为了安全起见，在检测到车辆速度超过40英哩/小时时，虽按下按钮（228）或（230），系统将不响应操作器选择的“越野”或“沙-泥”情况。

当操作者选择一个不同于当时压力的充气压时，或者当自动定期监测到的当时的操作压力时，控制单元必须测量当时的充气压力，以便确定是否需要充气和/或排气，从而得到或维持所需的选择压力。

图7所示为系统（10）的操作的压力测量方式，简言之，控制器关闭充气阀（154）、排气阀（164）以及截止阀（174），于是充气阀（154）将快速地脉动（即;迅速地打开然后再关断），这将使供气压力作用在快速释放阀（180）中膜片（200）的上表面（218）上，因此管道（50），（52）和（62）加压。假设轮胎和管道（68）中的压力超过最小压力，则轮胎充气压力偏低截止阀（56）将保持关闭，于是控制阀（58）进排气道（66）处的供气压力将作用在阀（58）中膜片（90）的背面（110）上，就打开阀（58）的进排气道（66）和（72）之间的流体通道，管道（68）中的轮胎压力将保持阀（58）于开启状态。这样，轮胎压力或基本上是轮胎压力将存在于管道（62）、（52）和（50）中，并且由于快速释放阀（180）的作用，存在于管道（170）和（188）中的压力引向压力传感器（186），因而，压力传感器（186）将只受轮胎压力作用。并向控制单元提供一个显示其压力的信号。可以理解为了精确测量轮胎充气压力，该系统必须处于平衡状态（即几乎没有或根本没有流体流动），这个平衡状态是在控制阀（154）、（164）和（174）处于其关闭位置时的情况。

然后，控制器把由压力传感器（186）提供的信号所显示的目前轮胎充气压力与所需要的轮胎压力进行比较，以便确定是否需要充气或排气，如果控制确定需要充气，则使系统（10）采取其如图8所示的充气操作方式并维持一道时间。如果控制器确定需要排气，则使系统采取如图11所示的排气操作方式。如果控制器确定不需要任何动作，则使系统采取其如图10所示的系统截止操作方式，这些操作方式的每一种将在下面详细说动。

在当时监测的轮胎充气压力和操作器或控制器选定的所需压力进行比较的基础上，如果系统控制单元确定需要向被监测的轮胎充气，系统（10）将采取如图8所示的充气操作方式。在该充气操作方式中，排气阀（164）和截止阀（174）是关闭的，而充气阀（154）打开一段时间，在这段时间结束时，充气阀（154）关闭，存在于管道（60），（62），（52），（50），（170）和（188）中的轮胎充气压力由压力传感器（186）检测，以便确定需要什么样的进一步动作，如果需要，在截止阀（174）和排气阀（164）关闭时，打开充气阀（154）将在多通管（170）中产生供气压力，该供气压力将沿快速释放阀（180）中膜片外圆周流动，并进入管道（50），通过环形密封腔（32），进入管道（52）和其多通管部分（62），并分别进入阀（56）和（58）的进排气道（64）和（66）。假若存在于管道（68）的充气压力超过最小充气压力，轮胎充气压力偏低截止阀（56）将保持关闭，在控制阀（58）进排气道（66）处的流体压力将作用在膜片（90）的下表面（112）上，从而打开进排气道（66）和（72），以便通过管道（68）向轮胎（12）充气。

应当注意到，单根压力管道通路，管道（52）既用来打开控制阀（58）也向轮胎（12）充气，而且充气是在其满供气压力时迅速向轮胎（12）充气，在这段时间结束时，充气阀（154）就关闭。由于充气阀是在截止阀和排气阀保持关闭状态时关闭的，所以控制阀（58）将保持开启，快速释放阀（180）将使轮胎充气压力由压力传感器（186）来监测。

当得到的充气压力与选择的轮胎压力一致时，（通常是加上或减去给定的百分比），轮胎充气系统（10）将采取如图10所示的截止操作方式，在截止操作方式中，电磁充气阀（154）和排气阀（164）关闭，电磁常开开关使截止阀打开。因而，多通管（170）向大气排气，管道（62）、（52）和（50）中压力将迅速通过快速释放阀（180）的排气道（182）排向大气，使控制阀（58）关闭，系统（10）将采取如图6所示的正常稳定状态。如上所示，为了维持所需压力，最好在稳定方式时，控制单元自动地，周期循环地处于如图7所示的压力测量操作方式。

如上所讨论的，如果一个轮胎（12）遭到严重损坏以致不能维持最小的充气压力（如10Psi），就非常希望把该轮胎与轮胎集中充气系统（10）中其他部件隔开，使其他轮胎可以正常地充气和/或排气，其中有一个轮胎充气压力低于最小压力的轮胎充气系统（10）的操作，可以参照图9。可以看到轮胎（12）在“F”处遭受严重损坏使其内腔（74）和与其连接的多通管（68）实质上向大气排气。因此，轮胎充气压力偏低截止阀（56）的腔（70）将减压，而且只有大气压力作用在膜片（122）的上表面（134）上，由于充气阀（154）是开启的，压力管道（62）和阀（56）的进排气口（64）将与进排气口（78）流体连通，使管道（76）和控制阀（58）的进排气口（80）加压，这样，作用在阀（58）中膜片（102）的上表面（110）的供气压力将从管道（62）封住阀（58）的进排气口（72），把管道（62）和轮胎（12）与充气系统（10）的其他部件隔开。

如果系统（10）的控制单元由测量操作方式确定需要轮胎排气，该系统将采取如图11所示的排气操作方式，在排气操作方式中，管道（50）和（170）最初基本上为轮胎压力，电磁充气阀（154）和电磁截止阀（174）关闭，而电磁排气阀（164）开启，因此，在管道（160）和（170）中以及在快速释放阀（180）的进排气道（178）处，存在调整后的压力值，例如：10Psi。排气阀（164）开启一段时间，排气阀的开启将在快速释放阀（180）中膜片（200）的顶部维持调整后的压力，此时，由于控制阀（58）随着系统压力测量操作方式保持开启，所以管道（50）、（52）、（62）和（68）将迅速下降到调整后的压力。由于压差存在于轮胎（12）的内腔（74）和管道（68）之间，轮胎（12）将继续排气，同时空气通过快速释放阀进排气道（182）排出。这段时间过后，排气阀将关闭，测量系统压力，确定是否需要进一步排气和/或充气。重要的是应当注意到，管道（170）中的压力，也就是快速释放阀进排气道（178）中的压力，将使快速释放阀关闭，防止轮胎（12）进一步排气到低于预定调整的压力，该预定调整压力大于轮胎（12）的最小压力，它会造成轮胎充气力偏低截止阀（56）的开启。

还有另一种轮胎气门嘴组件结构（300），它具有上述控制阀（58）和轮胎压力偏低截止阀（56）的组合功能，这种组件结构（300）可参照图13。轮胎气门嘴组件（300）放置在一个单一阀体或阀块（302）中，它只有两个外流体连接道或进排气道（304）和（306）。进排气道（304）流体连接在通向密封腔（32）的供气管（52）上，而进排气道（306）流体连接在轮胎（12）的内腔（74）上。一根类似于多通管（68）的流体管道（图中未表示出）可以插入进排气道（306）和内腔（74）。

阀体（302）确定一个由柱塞形膜片（314）分成下部（310）和上部（312）的中央阀腔（308）。进排气道（304）如截止梭式阀组件（316）一样以流体连通下腔部分（310）。腔（308）的下部（310）通过阀座（318）连通进排气道（306），（318）由膜片（314）的柱塞部分（320）来开启和关闭。弹簧（324）迫使柱塞部分（320）以一定的力抵住阀座（318）是以保持切断流体从进排气道（306）流到下腔部分（310）和进排气道（304），直到作用在柱塞部分表面（321）的轮胎压力超过预定的最大值。

膜片（314）确定一个受在进排气道（304）处和在下腔部分（310）中的流体压力作用的下表面（326），该表面积小于膜片的上表面积（327），该表面积（327）受在上腔部分（312）中流体压力的作用。

梭形阀（316）包括一个由弹簧（330）抵住的梭形零件（328），它趋于打开排气道（332）和（334）之间的流体通道，还包括一个受在排气道（306）处的轮胎压力作用的活塞部件（336）。活塞由弹簧力顶住，梭形零件向左偏移，以堵塞进排气道（332）和（334）之间的流体通道。进排气道（332）以流体连接下腔部分（310）和进排气道（304），而进排气道（334）以流体连接上腔部分（312），在进排气口（306）处的高于最小参考轮胎压力，即大约为10Psi，将有效地把梭形零件（328）保持在左方或保持其关闭位置，隔开上下腔部分的流体通路。弹簧（340）迫使膜片（314）的外圆周（342）在上下腔部分之间靠在阀座（344）上。在管道（52）和下腔部分（312）排气时，上腔部分将通过阀座（344）排气。

假若在进排气道（306）处压力超过最小轮胎压力，管道（52）的压力将对下腔部分加压，推柱塞（320）离开座（318）以便沟通管道（52）和轮胎（12）内腔（74）之间的流体通道。管道（52）的排气将使柱塞（320）在弹簧（324）迫使下封住座（318）。不过，如果轮胎压力低于最小轮胎压力，弹簧（330）将使梭形零件（328）位于右方或开启位置，并且管道（52）的加压将使上下腔（310）和（312）加压，在膜片（314）较大面积的上表面（328）上的供气压力将牢固地保持柱塞（320）与座（318）结合，以便自动地隔开轮胎（12）的流体通路。

主要的是要理解到，阀门组件（300）是在一个单个阀体（302）中，它仅在进排气道（304）和（306）处需要两个连接件，而且除了通过进排气道（304）外，不向大气排气。这些特点使轮胎气门嘴组件可以安装在轮辋或轮毂或轮胎腔（74）比较易于保护的位置。

参照图14和图15可以看到控制和轮胎充气压力偏低截止阀组件（300）的另一种安装形式。在图14和图15中，轮胎（12）安装在轮辋（14）上，限定一个由压胎边装置（400）密封的内腔（74）。压轮边装置，如压胎边装置（400）。在已有技术中是人所共知的，并且常用在期望在较低压力时工作的轮胎上，以维持卷边部分（402）密封地与轮辋结合，并防止轮胎在低轮胎充气压力时从在轮辋上滑转。图示的压胎边装置（400）为一种模压橡胶套筒结构而这种类型的压胎边装置可从新泽西洲的The Hutchin son Corecorp of Trenton买到。

压胎边装置（400）通过提供了一个凹槽或腔（404）而进行改进，在该凹槽中放置阀门组件（300）。如参考图13可以看到，阀门组件（300）在功能上与上述控制阀（58）和轮胎充压偏低截止阀（56）一样。阀门组件（300）包括一个与轮胎内部（74）连通的进气口（304）和一个出气口（306）。压胎边装置（400）配有环形气孔或通道（406）与阀门组件（300）的进气口（304）和接头（410）连通，该接头（410）可以连接在管道（52）上。一个公开的与上述阀（60）类似的，手动初始增压和压力检查阀也可以装在该组件上。接头（410）穿过轮辋（14）上的一个开口。

尽管已经在某种详细程度上说明了本发明最佳实施例，但应理解，也可以采取零件的某种代替和重新安排而构成的结构，但没有脱离下文要求的本发明的精神实质和范围。

Claims (13)

1、一种用于轮胎集中充气系统（10）的轮胎气门嘴组件（56、58），所说的轮胎气门嘴组件带有第一连接装置（62），使流体连接在有选择加压和排气的第一流体管道（52）;还带有第二连接装置，使流体连接在与可充气轮胎内部加压腔相通的第二流体管道（68）上，所述轮胎气门嘴组件其特征在于还包括：

一个控制阀（58），该控制阀带有一与上述的第一管道连接的第一进排气道（66）;还带有一与上述的第二管道用流体连接的第二排气道（72）;第一阀座（100）插入上述第一进排气和第二排气道;第一阀门部件（102）可以将密封件移入或移出上述第一阀座;第一弹性元件（106）则总是迫使上述第一阀门部件与上述第一阀座密封结合;上述第一阀门部件确定了总是与上述第一管道流体连通的第一表面，总是与上述第二管道流体相通的第二阀门表面以及表面积大于上述第二阀门表面的第三阀门表面（110）;在上述第一和第二表面上的流体压力，迫使上述第一阀门部件与上述第一阀座脱开密封结合;而上述第三表面上的流体压力迫使上述第一阀门部件与上述第一阀座密封结合;第三进排气道（80）连通上述的第三表面，一个低气压截止阀（56），该截止阀有一第四进排气道（64）与所述的第一管道相连，一第五进排气道（78）与所述的第三排气道相连，以及与上述第二管道（68）相连的第六进排气道（70）;插入上述第四和第五进排气道和第二阀座（136）;可将密封结合移入或移出第二阀座的第二阀门部件（138）;第二部件（124）迫使上述第二阀门部件与第二阀门密封结合;上述的第二阀门部件确定了总是与上述第二管道中流体连通的第四表面（134）;在上述第四表面上的流体压力有效地迫使上述第二阀门部件与第二阀座间密封结合。

2、根据权利要求1的轮胎气门嘴组件，其特征是所说的第二部件包括一个具有面积小于上述第四表面面积，并由所说的第二阀门部件确定的第五表面（140），并总是以流体与上述第一管道相连，上述第五表面上的流体压力有效地迫使上述第二阀门部件与上述第二阀座脱开密封结合。

3、根据权利要求2的轮胎气门嘴组件，其特征是所述的第一阀门部件为一个柱塞形的膜片，膜片具有一个装在中心的，与上述第一阀座配合的柱塞部分;上述的控制阀确定了一个插在上述第一和第三进排气道的第三阀座（92），并由上述柱塞形膜片的外圆周（94）弹性地密封;当上述第三进排气道上的压力超过第一管道中的压力时，上述柱塞形膜片允许流体从第三排进气道流入上述第一进排气道。

4、根据权利要求3的轮胎气门嘴组件，其特征是上述的控制阀和轮胎充气压力偏低截止阀仅通过上述的第一管道装置与大气相连。

5、根据权利要求2的轮胎气门嘴组件，其特征是所述的第一管道装置部分地由一个单独的环形密封腔（32）确定。

6、根据权利要求2的轮胎气门嘴组件，其特征是上述组件还附加包括一个手动控制的轮胎充气阀（60），它插入上述第二和第四进排气道以及上述的轮胎内腔。

7、根据权利要求2的轮胎气门嘴组件（300），其特征是所述的组件包括一个单个阀体（302），从该阀体外部到内部只有第一和第二流体通道（304、306）上述的第一流体通道确定第一流体连接，上述的第二流体通道确定第二流体连接。

8、根据权利要求7的轮胎气门嘴组件，其特征是所述的阀体安装在内加压腔（74）内。

9、根据权利要求8的轮胎气门嘴组件，其特征是所述的轮胎（12）借助于一个环状套筒压胎边装置（400）而安装在一轮胎边缘（14）上，而压胎边装置（400）则位于所述的内部加压腔中，所述的阀体装在一个凹槽或腔（404）中，该凹槽或腔则由上述压胎边装置设置。

10、根据权利要求9的轮胎气门嘴组件，其特征是，所述的压胎边装置包括一个环形通道（406），在其一端与上述第一通道（304）连通，在其另一端与穿过轮胎轮缘的流体连接头相通。

11、根据权利要求7的轮胎气门嘴组件（300），其特征是所述的第一阀门部件包括一膜片（314），膜片带有一第一表面（326），表面（326）总是经受第一通道中压力的作用;还有一对置的较大的第二表面（327）;所说的第二阀门装置包括一梭形阀（316），该阀有一打开位置，在此位置，它连通上述第一通道和上述的膜片的第二表面;该阀还有一关闭位置，在该位置，它切断上述第一通道和上述的第二膜片表面之间的流体通道。

12、根据权利要求11的轮胎气门嘴组件，其中，所述的梭阀装置包括一梭形零件（328），它总是靠一弹性零件（330）偏向上述开的位置，并带有一柱塞部分（336），该部分总是经受上述的第二通道（306）中的压力作用，上述柱塞部分上的流体压力作用于上述弹性元件的背面，使上述梭形阀偏向上述的关闭位置。

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