CN101638040B - 卡扣式轮胎阀 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种卡扣式轮胎阀和一种卡扣式轮胎压力监测系统，该卡扣式轮胎压力监测系统具有能变形为形成绕轮胎轮辋中的开口的环形密封面的阀。传感器外壳具有电子设备部件，该电子设备部件被设置成检测轮胎内的状况，并且该传感器外壳可安装到所述阀。由所述部件收集的数据可被无线传输以用于进一步的处理。

Description

卡扣式轮胎阀
技术领域
本发明涉及一种可被压配合到轮胎轮辋的开口中的卡扣式轮胎阀(snap-in tire valve)。 
发明内容
本发明提供了一种卡扣式轮胎压力监测系统TPMS，包括： 
阀，其具有内部和外部，所述外部是弹性元件，该弹性元件具有被设置成卡扣在轮胎轮辋中的开口内的环形密封面，所述内部是刚性元件，该刚性元件限定向内端和向外端之间的空气通道； 
外壳，其具有被设置成检测轮胎轮辋内的参数的电子设备； 
电连接元件，其在所述外壳的内侧延伸以电连接所述电子设备，并在所述外壳的外侧延伸以电连接所述向内端；以及 
紧固件，其可拆卸地安装到所述向内端，该紧固件提供将所述电连接元件压抵所述向内端的压力。 
本发明所提供的TPMS中，紧固件可以是螺纹连接到向内端的螺纹部的具有螺纹的螺母。向内端的螺纹部可具有实心的横截面。螺纹部可包含不同于内部的其余部分的材料。 
紧固件可以是装配到向内端上所具有的槽内的弹簧夹。 
外壳可包括围绕向内端的至少一部分延伸的连接区域，并且紧固件可将外壳压抵向内端。连接区域可包括位于内部的相反侧上的至少两个开口，该至少两个开口可与内部的纵轴平行。电连接元件可位于紧固件和外 壳之间。 
向内端的一部分可具有实心的横截面，并可包含与空气通道连通的横向孔，所述横向孔可位于所述实心的横截面和弹性元件的端部之间。内部可包括将内部通过键连接到外壳的连接部的平面。平面可与所述横向孔的纵轴垂直。 
内部可包括位于环形密封面的外侧的第一圆柱形零件，该第一圆柱形零件从限定空气通道的主体部向外延伸，第一圆柱形零件提供向外延伸的面，弹性元件的位于环形密封面和第一圆柱形零件之间的部分接合该向外延伸的面，以阻止向内移动。内部可包括位于环形密封面的内侧的第二圆柱形零件，该第二圆柱形零件从主体部向外延伸，第二圆柱形零件提供向外延伸的面，弹性元件的位于环形密封面和第二圆柱形零件之间的部分接合第二圆柱形零件的向外延伸的面，以阻止向外移动。 
外壳可包括开口底侧和填充外壳以保护电子设备的封装材料，其中，外壳还可包括沿外周边的通道，该通道从所述外周边向外凸出，并从所述开口底侧延伸到电池上方的顶侧，所述通道填充有所述封装材料。 
外壳可包括向上延伸的连接部，内部穿过所述连接部延伸；电连接元件可以为u形，并装配在所述连接部的顶部，电连接元件可具有沿所述连接部的第一侧延伸的第一侧，以及沿所述连接部的第二侧延伸的第二侧；内部可包括所述连接部的所述第二侧上的肩部；并且其中，紧固件可将所述肩部压抵所述连接部，使得紧固件将电连接元件的所述第一侧压抵所述连接部的所述第一侧，并将电连接元件的所述第二侧压抵所述连接部的所述第二侧。 
本发明还提供了一种卡扣式轮胎压力监测系统TPMS，包括： 
阀，其具有内部和外部，所述外部是弹性元件，该弹性元件具有被设置成卡扣在轮胎轮辋中的开口内的环形密封面，所述内部是刚性元件，该刚性元件限定向内端和向外端之间的空气通道，所述向内端具有紧固件部和肩部； 
外壳，其具有被设置成检测轮胎轮辋内的参数的电子设备，所述外壳具有带有开口的向上延伸的连接部，所述内部穿过该开口延伸，所述紧固件部被设置在所述连接部的第一侧上，且所述肩部被设置在相反侧上，即设置在所述连接部的第二侧上；以及
紧固件，其紧固到所述紧固件部，以将所述外壳固定到阀主体。 
本发明还提供的TPMS中，紧固件可以是具有螺纹的螺母。 
TPMS还可包括u形电连接件，该u形电连接件沿着所述第一侧和所述第二侧包裹连接部的顶部，所述u形电连接件将电子设备电连接到阀。 
本发明还提供了一种卡扣式轮胎阀，包括： 
内部和外部，所述外部是弹性元件，该弹性元件具有被设置成卡扣在轮胎轮辋中的开口内的环形密封面，所述内部是刚性元件，该刚性元件限定向内端和向外端之间的空气通道；所述内部具有位于所述环形密封面的外侧的第一圆柱形零件，该第一圆柱形零件从所述空气通道向外延伸，所述第一圆柱形零件提供向外延伸的面，所述弹性元件的位于所述环形密封面和所述第一圆柱形零件之间的部分接合该向外延伸的面，以阻止向内移动。 
本发明所提供的阀中，内部可包括位于环形密封面的内侧的第二圆柱形零件，该第二圆柱形零件从限定所述空气通道的主体部向外延伸，第二圆柱形零件提供向外延伸的面，弹性元件的位于环形密封面和第二圆柱形零件之间的部分可接合第二圆柱形零件的向外延伸的面，以阻止向外移动。 
附图说明
本发明的特征在附加的权利要求书中被指出。然而，通过结合附图查阅以下详细的说明书，本发明的其他特征将变得更加明显，并且本发明将被得到最好的理解。这些附图是： 
图1图解了根据本发明的一个非限制性方面的具有螺纹紧固件的卡扣式轮胎阀； 
图2图解了所示的轮胎阀的横截面图； 
图3图解了轮胎阀的分解图； 
图4图解了轮胎阀的传感器部(sensor portion)和阀部(valve portion)的组件； 
图5图解了轮胎阀的端面图；以及 
图6图解了根据本发明的一个非限制性方面的具有弹簧夹的卡扣式轮胎阀。 
具体实施方式
图1图解了根据本发明的一个非限制性方面的卡扣式轮胎压力监测系统(snap-in tire pressure monitoring system)10。TPMS 10可被用于可控制地调节轮胎(未示出)内的气压。如图2中的横截面图所示，TPMS 10可被压配合到轮胎轮辋14的开口12中。阀20的外部18可包含允许阀20卡扣到开口12内的弹性材料。弹性材料可以是橡胶或者具有足以围绕开口12形成环形密封面13以维持轮胎内的气压的特性的任何其他材料。 
可以通过阀芯22调节轮胎内的气压。阀芯22可包括往复阀24，该往复阀24向内移动以使空气进入或释放空气，向外移动以密封轮胎。阀芯22可通过螺纹连接到阀20的刚性的内部26内。内部26可被用于限定阀20的向内端(轮胎内侧)和向外端(轮胎外侧)之间的空气通道28。阀芯22可被用于可控制地调节流过通道28的空气。可将阀盖30安装到阀20，以保护阀芯22远离污染和其他碎片。 
阀20可安装有传感器外壳32。传感器外壳32可包括测量轮胎内的状况的电子设备34。可将电子设备34安装到印刷电路板(PCB)36上并将电子设备34设置成测量轮胎内的很多状况，例如但不限于轮胎气压、转速和/或温度。图3图解了某些电子设备34和PCB36，该电子设备34和PCB36由电池38提供能量。电池38可以是多层次电池(multi-level battery)，具有顶部40比底部42小的同心的圆形部。传感器外壳32可包括一开口底侧(open bottom side)44，电子设备34、PCB36和电池38能够通过该 开口底侧44插入。 
开口传感器外壳32可用封装材料(potting material)46填充，以保护部件34、36和38远离污染。可将电子设备34预制在PCB36上，并然后放入外壳32内。可将封装材料46以半液体的状态倾倒在外壳32中。一小块或通道(channel)48可从外壳32的周边凸出，以将流动的封装材料引导到电池38上方的顶侧50。这能够有助于确保电池电极的电隔离。可选择地，电池38的顶部40可以是负极，使得电流沿离心力的方向流过电池，而离心力沿向上的方向从外壳的底侧44指向外壳的顶侧50。 
外壳32的顶侧50可包括向上凸出的连接部54，该连接部54被称为支架54。支架54可包括开口56，阀20的内部26可贯穿该开口56延伸，连接到传感器外壳32。阀20的向内端可具有实心的横截面。实心的横截面可为与螺纹紧固件62配合的螺纹紧固部58和肩部60提供结构支撑，以将阀20固定到传感器外壳32。空气通道28可在实心部之前在横向孔(cross-hole)64处结束。横向孔64可在轮胎的内侧和外侧之间交换空气。横向孔64可沿与离心力相同的方向被钻而得。这有助于当轮胎转动时允许从阀20排出碎片和其他物质。 
内阀主体(inner valve body)26可包含导电材料。该图解的主体完全由黄铜组成，但该主体的部分可具有不同的材料。例如，实心的向内端可由钢制成，以提高强度并减小螺纹紧固件62的尺寸。电连接件66可在阀20与PCB36和/或电子设备34中的一个或多个之间延伸。电连接件66可用于将阀20与电子设备34和/或PCB36电连接，例如，以支持无线数据传输。 
如图所示，电连接件66卷绕支架54的顶侧。连接件66的第一侧68可沿支架54的对应的第一侧延伸并向下进入传感器外壳32中以连接到PCB36。连接件66的第二侧70可沿支架54的对应的第二侧延伸。可以作为用于创建外壳32的注塑成型过程的部分将连接件66安装到支架54，和/或在创建外壳32之后将连接件66安装到支架54。连接件66可包含翼72、74，该翼72、74位于外部侧，用来帮助电连接件66定位。连接件66可被凹进，使得其第二侧70与支架54的第二侧齐平。连接件66可以是不 对传感器外壳32和阀20之间的连接提供结构支撑的相对薄的材料。 
当将紧固件62紧固到阀20时，连接件66的第一侧68可被压抵螺母62，且第二侧70可被压抵肩部60，以提供与内阀主体26的多点接触。可通过将支架开口56内的壁78成型为与连接件66的第一和第二侧68、70上的开口80、82齐平或凹进成低于开口80、82，来使多点接触更容易实现。支架54和连接件66的开口56、80和82可通过键与阀主体26的向内端固定，以确保横向孔64的正确对齐，例如通过含有阀主体26以及开口56、80和82上的平面(flat)86、88、90和92。 
在支架54内，在阀主体26的相反侧上可包含孔100和102。如图4所示，孔100和102可用于定位传感器外壳32的底侧44和轮胎的凹槽(dropwell)104。期望的定位可在凹槽104与外壳32的左底边缘106和右底边缘108之间设定相等的间隙。左底边缘106和右底边缘108可包括在底侧44下面延伸的支脚110、112，以在TPMS 10转动的情况下保护封装材料46。导轨(未示出)可贯穿孔100、102，以帮助以确保左底边缘106和右底边缘108的期望的定位的方式将TPMS10引导到轮辋开口12中。 
在装配期间，TPMS 10可沿导轨放置，并被从轮胎轮辋14的内侧从开口12挤过去。可选择地，可将一工具(未示出)安装到阀主体26的向外部的螺纹端116，以帮助将TPMS 10从开口12拉过去。插入方法也许没有确保左底边缘106和右底边缘108的正确定位重要。如果一侧没有被正确对齐，那么顶侧50或支架54的一部分可能会升至轮胎的胎圈凸起(bead hump)118上方。这能引起在安装期间轮胎胎面(未示出)撞击外壳32，这很可能干扰电子设备34的运行。传感器外壳32、阀20、紧固件62和其他部件的尺寸和形状可被限定在位于胎圈凸起118的下面的包装中，如图5所示。 
传感器外壳32在胎圈凸起118的下面的定位可以参见图2。图2还图解了在TPMS 10被插入之后用于密封轮胎的环形密封面13。外部18的弹性性质使其在插入期间移动。粘合剂可被用于将外部18固定到内阀主体26。在弹性元件18的前缘(lead edge)可包含斜面(ramp)122，以限制一些相关应力。该斜面122可提供与后缘(trailing edge)126配合的前缘 124，以帮助密封环形面。在插入之后，应力可仍然作用在前缘124和后缘126上。 
在阀主体26的相对于环形密封面13的内侧和外侧，可包含圆柱形的零件(cylindrical feature)128、130，以帮助阻止前缘124和后缘126上的应力产生空气泄露。零件中的第一个128可远离主体部130延伸以提供一表面，当就位的阀20(如图2所示)被向内压时，弹性元件18的位于环形密封面13和零件128之间的那一部分压抵该表面。零件中的第二个130可远离主体部130延伸以提供一表面，当就位的阀20(如图2所示)被向外压时，弹性元件18的位于环形密封面13和零件130之间的那一部分压抵该表面。弹性元件18与面128、130的接合阻止了向内/向外移动。这能有助于防止在高速转动期间离心力将传感器外壳32抬高胎圈凸起118上方太远。 
由圆柱形部128、130促使的正确定位能有助于确保TPMS10的正确运行，并有助于监测TPMS10运行。如上参照图3所述，传感器外壳32的正确定位可有助于确保电子设备34的正确运行，该电子设备34可进行很多操作。由本发明的一个非限制性方面所设想的一个具体操作涉及检测轮胎压力，并将检测到的值无线传输至交通工具(未示出)内的另一个元件。为了便于压力测量，传感器外壳32可包括孔136。膜或其他压力检测元件138可被放置于孔136下面以便于压力测量。可具有垫片140，以从暴露的孔136密封传感器外壳32的内侧。 
如上所支持的，本发明的一个非限制性方面设想了一种具有卡扣式阀部26和可拆卸可安装的传感器部32的TPMS10。安装可通过直接与阀主体26的刚性部分螺纹连接的螺母62实现。空气通道56可在阀主体26的最接近螺母62的实心部分之前结束。可选择地，通道56可继续穿过刚性部分36的整个长度，以在阀主体26的螺母62之外的一端提供开口。另一个可选择的特征可包括通过夹子或其他紧固件安装传感器外壳32。 
图6图解了用于将传感器外壳142安装到阀144的夹子结构140。弹簧夹146可装配到狭缝148内，以将传感器外壳142紧固到阀144。夹146 可包含与支架部154接合的臂150、152。如上所述，支架部154可以是传感器外壳142的整体部，或者可以是铆接到外壳142的单件(separatepiece)，如图5所示。图5中所示的支架154可被用于补充或代替上述电连接件66，以将电子设备34和阀主体26电连接，使得阀主体26能被用作天线。 
如所需要的，本发明的详细的实施方式公开于此；然而，要被理解的是，所公开的实施方式仅仅是可按多种且可选择的形式实施的本发明的示例。附图未必按比例绘制，一些特征可能会被夸大或缩小，以示出具体部件的细节。因此，这里公开的具体的结构上的和功能上的细节不是用来作为限制性解释，而是仅仅作为用于权利要求书的代表性基础和/或用于示教本领域技术人员多方面地利用本发明的代表性基础。 

Claims (19)

1.一种卡扣式轮胎压力监测系统TPMS，包括：
阀，其具有内部和外部，所述外部是弹性元件，该弹性元件具有被设置成卡扣在轮胎轮辋中的开口内的环形密封面，所述内部是刚性元件，该刚性元件限定向内端和向外端之间的空气通道；
外壳，其具有被设置成检测轮胎轮辋内的参数的电子设备；
电连接元件，其在所述外壳的内侧延伸以电连接所述电子设备，并在所述外壳的外侧延伸以电连接所述向内端；以及
紧固件，其可拆卸地安装到所述向内端，该紧固件提供将所述电连接元件压抵所述向内端的压力；
其中，所述外壳包括向上延伸的连接部，所述内部穿过所述连接部延伸；
所述电连接元件为u形，并装配在所述连接部的顶部，所述电连接元件具有沿所述连接部的第一侧延伸的第一侧，以及沿所述连接部的第二侧延伸的第二侧；
所述内部包括所述连接部的所述第二侧上的肩部；并且
其中，所述紧固件将所述肩部压抵所述连接部，使得所述紧固件将所述电连接元件的所述第一侧压抵所述连接部的所述第一侧，并将所述电连接元件的所述第二侧压抵所述连接部的所述第二侧。
2.根据权利要求1所述的TPMS，其中，所述紧固件是螺纹连接到所述向内端的螺纹部的具有螺纹的螺母。
3.根据权利要求2所述的TPMS，其中，所述向内端的所述螺纹部具有实心的横截面。
4.根据权利要求3所述的TPMS，其中，所述螺纹部包含不同于所述内部的其余部分的材料。
5.根据权利要求1所述的TPMS，其中，所述紧固件是装配到所述向内端上所具有的槽内的弹簧夹。
6.根据权利要求1所述的TPMS，其中，所述外壳包括围绕所述向内端的至少一部分延伸的连接区域，并且所述紧固件将所述外壳压抵所述向内端。
7.根据权利要求6所述的TPMS，其中，所述连接区域包括位于所述内部的相反侧上的至少两个开口，该至少两个开口与所述内部的纵轴平行。
8.根据权利要求6所述的TPMS，其中，所述电连接元件位于所述紧固件和所述外壳之间。
9.根据权利要求1所述的TPMS，其中，所述向内端的一部分具有实心的横截面，并包含与所述空气通道连通的横向孔，所述横向孔位于所述弹性元件的端部和所述实心的横截面之间。
10.根据权利要求9所述的TPMS，其中，所述内部包括将所述内部通过键连接到所述外壳的连接部的平面。
11.根据权利要求10所述的TPMS，其中，所述平面与所述横向孔的纵轴垂直。
12.根据权利要求1所述的TPMS，其中，所述内部包括位于所述环形密封面的外侧的第一圆柱形零件，该第一圆柱形零件从限定所述空气通道的主体部向外延伸，所述第一圆柱形零件提供向外延伸的面，所述弹性元件的位于所述环形密封面和所述第一圆柱形零件之间的部分接合该向外延伸的面，以阻止向内移动。
13.根据权利要求12所述的TPMS，其中，所述内部包括位于所述环形密封面的内侧的第二圆柱形零件，该第二圆柱形零件从所述主体部向外延伸，所述第二圆柱形零件提供向外延伸的面，所述弹性元件的位于所述环形密封面和所述第二圆柱形零件之间的部分接合所述第二圆柱形零件的向外延伸的面，以阻止向外移动。
14.根据权利要求1所述的TPMS，其中，所述外壳包括开口底侧和填充所述外壳以保护电子设备的封装材料，其中，所述外壳还包括沿外周边的通道，该通道从所述外周边向外凸出，并从所述开口底侧延伸到通过所述开口底侧插入的电池上方的顶侧，所述通道填充有所述封装材料。
15.一种卡扣式轮胎压力监测系统TPMS，包括：
阀，其具有内部和外部，所述外部是弹性元件，该弹性元件具有被设置成卡扣在轮胎轮辋中的开口内的环形密封面，所述内部是刚性元件，该刚性元件限定向内端和向外端之间的空气通道，所述向内端具有紧固件部和肩部；
外壳，其具有被设置成检测轮胎轮辋内的参数的电子设备，所述外壳具有带有开口的向上延伸的连接部，所述内部穿过该开口延伸，所述紧固件部被设置在所述连接部的第一侧上，且所述肩部被设置在所述连接部的相反的第二侧上；
紧固件，其紧固到所述紧固件部，以将所述外壳固定到阀主体；以及
电连接元件，其在所述外壳的内侧延伸以电连接所述电子设备，并在所述外壳的外侧延伸以电连接所述向内端；
其中，所述电连接元件为u形，并装配在所述连接部的顶部，所述电连接元件具有沿所述连接部的第一侧延伸的第一侧，以及沿所述连接部的第二侧延伸的第二侧；并且
其中，所述紧固件将所述肩部压抵所述连接部，使得所述紧固件将所述电连接元件的所述第一侧压抵所述连接部的所述第一侧，并将所述电连接元件的所述第二侧压抵所述连接部的所述第二侧。
16.根据权利要求15所述的TPMS，其中，所述紧固件是具有螺纹的螺母。
17.根据权利要求15所述的TPMS，其中，所述u形电连接件将电子设备电连接到阀。
18.一种卡扣式轮胎阀，包括：
内部和外部，所述外部是弹性元件，该弹性元件具有被设置成卡扣在轮胎轮辋中的开口内的环形密封面，所述内部是刚性元件，该刚性元件限定向内端和向外端之间的空气通道；所述内部具有位于所述环形密封面的外侧的第一圆柱形零件，该第一圆柱形零件从所述空气通道向外延伸，所述第一圆柱形零件提供向外延伸的面，所述弹性元件的位于所述环形密封面和所述第一圆柱形零件之间的部分接合该向外延伸的面，以阻止向内移动；
外壳，其具有被设置成检测轮胎轮辋内的参数的电子设备，所述外壳具有带有开口的向上延伸的连接部，所述内部穿过该开口延伸，所述紧固件部被设置在所述连接部的第一侧上，且所述肩部被设置在所述连接部的相反的第二侧上；
紧固件，其紧固到所述紧固件部，以将所述外壳固定到阀主体；以及
电连接元件，其在所述外壳的内侧延伸以电连接所述电子设备，并在所述外壳的外侧延伸以电连接所述向内端；
其中，所述电连接元件为u形，并装配在所述连接部的顶部，所述电连接元件具有沿所述连接部的第一侧延伸的第一侧，以及沿所述连接部的第二侧延伸的第二侧；并且
其中，所述紧固件将所述肩部压抵所述连接部，使得所述紧固件将所述电连接元件的所述第一侧压抵所述连接部的所述第一侧，并将所述电连接元件的所述第二侧压抵所述连接部的所述第二侧。
19.根据权利要求18所述的阀，其中，所述内部包括位于所述环形密封面的内侧的第二圆柱形零件，该第二圆柱形零件从限定所述空气通道的主体部向外延伸，所述第二圆柱形零件提供向外延伸的面，所述弹性元件的位于所述环形密封面和所述第二圆柱形零件之间的部分接合所述第二圆柱形零件的向外延伸的面，以阻止向外移动。
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