CN102416825B - 分布泵式自充气轮胎总成 - Google Patents

Abstract

本发明涉及分布泵式自充气轮胎总成。一种自充气轮胎总成包括连接到轮胎并具有多个由单向阀分隔的相邻膜腔的一个或多个空气管。空气通道延伸穿过空气管和膜腔。该单向阀允许空气从进口阀侧到出口阀侧通过该阀的定向通过。滚动轮胎的印迹顺序地压扁各膜腔从而定向地泵送空气通过各膜腔之间的单向阀并从空气管进口装置到空气管出口装置沿空气通道泵送。

Description

分布泵式自充气轮胎总成

技术领域

本发明总的涉及自充气轮胎，更具体地涉及一种用于这种轮胎的空气泵机构。

背景技术

标准的空气扩散随着时间降低轮胎压力。轮胎的自然状态为在充气状态下。因此，驾驶员必须重复动作以保持轮胎压力或者他们会发觉降低的燃料经济性、轮胎寿命和降低的车辆制动和操纵性能。已经提出轮胎压力监测系统在轮胎压力相当低时警告驾驶员。然而这种系统仍依赖于驾驶员在收到警告时采取补救措施将轮胎再次充气到推荐压力。因此，希望在轮胎内部包含有自充气部件，该部件将会对轮胎自行充气以便补偿轮胎压力随着时间流逝的任何减少而不需驾驶员参与。

发明内容

根据本发明的一个方面，自充气轮胎总成包括连接到轮胎并具有多个相邻隔膜区段的一个或多个空气管，该隔膜区段包括通过单向止回阀分隔的可压缩膜腔。空气通道延伸穿过该空气管和膜腔。该单向阀允许从进口阀侧到出口阀侧通过该阀的空气的定向传送。该空气管是由弹性材料组成的，可操作为使靠近轮胎印迹的空气管区段被至少部分压扁，转动轮胎中的轮胎印迹可操作为顺序压缩各膜腔从而通过各膜腔之间的单向阀将空气沿着空气通道从进口装置泵送到出口装置。

另一个方面，相邻的隔膜区段具有各自的体积，该体积设计尺寸为一次压缩滚动轮胎中的一个区段。根据又一方面的相邻隔膜区段具有各自的区段长度，该区段长度大体上与通过轮胎印迹变形压扁的空气管的区段长度相等。该压扁的管区段当由于轮胎转动在胎面印迹外部重新定位时弹性恢复到未压扁状态。

根据其他方面，单向阀被配置为膜主体，该膜主体具有一个或多个贯通的缝隙，对于通过该膜主体流向进口装置的气流是闭合的而对于从该膜主体流向出口装置的气流是打开的。该膜主体在关闭状态下基本上阻断了膜室之间的气体通道并且在打开状态下至少部分变形从而允许气体仅在出口装置方向上流过贯通的缝隙。

定义

轮胎的"高宽比"表示其截面高度（SH）与其截面宽度（SW）的比值乘以百分之百来表示为百分比。

"不对称胎面"表示具有关于轮胎的中心面或赤道平面EP不对称的胎面花纹的胎面。

"轴向"以及"轴向地"表示平行于轮胎旋转轴线的线或方向。

"胎圈包布"是一种放在轮胎胎圈外部的窄带形材料用来防止帘布层磨损和防止轮辋切割并将挠曲分布在轮辋上方。

"圆周（的）"表示垂直于轴向沿环形胎面表面的周长延伸的线或方向。

"赤道中心平面（CP）"表示垂直于轮胎的旋转轴线并经过胎面中心的平面。

"印迹"表示轮胎胎面在零速度及标准负载和压力下，与平坦表面的接地面积或接触面积。

"花纹沟"表示胎面中的细长空隙区域，其可以以笔直、弯曲或Z字形方式在胎面附近圆周或横向延伸。有时圆周延伸和横向延伸的花纹沟具有共同部分。"沟宽"等于花纹沟或花纹沟部分占据的胎面表面区域，在论述中其宽度被这种花纹沟或花纹沟部分的长度分开；因此沟宽是其长度上的平均宽度。花纹沟可以具有轮胎中的可变深度。花纹沟的深度可围绕胎面圆周变化，或者一个花纹沟的深度可以是恒定的但是与轮胎中另一个花纹沟的深度不同。如果这种窄的或宽的花纹沟与相互连接的宽周向花纹沟相比具有明显减少的深度，这些花纹沟被认为形成力图在所涉及的胎面区域保持肋状特征的"拉杆"。

"内侧面"表示轮胎安装在车轮且车轮安装于车辆上时最靠近车辆的轮胎侧面。

"横向"表示轴向方向。

"横向边缘"表示在标准负载和轮胎充气情况下测量的、与轴向最外侧的胎面接地面积或印迹相切的线，这些线平行于赤道中心平面。

"纯接触面积"表示接触围绕胎面整个圆周的横向边缘之间的胎面元件的地面总面积除以横向边缘之间整个胎面的总面积。

"非定向胎面"表示这种胎面，其没有优选的前进行进方向也不要求设在车辆上特定的车轮位置从而确保胎面花纹与行进的优选方向对准。相反地，定向胎面花纹具有需要具体车轮定位的优选行进方向。

"外侧面"表示轮胎安装在车轮且车轮安装于车辆上时最远离车辆的轮胎侧面。

"蠕动的"表示沿管状通道通过推动内含物（例如空气）的波状收缩进行的操作。

"径向"和"径向地"表示在径向方向上朝着或远离轮胎的旋转轴线的方向。

"肋"表示胎面上圆周延伸的橡胶条，其由至少一个圆周花纹沟以及第二个这种花纹沟和横向边缘中任一个限定，该条在横向方向上未被大深度花纹沟分开。

"花纹细缝"表示模制到轮胎胎面元件中、细分胎面表面并提高牵引力的小狭槽，细缝通常在宽度方向上窄并且在轮胎印迹内闭合，与轮胎印迹中保持敞开的花纹沟相反。

"胎面元件"或"牵引元件"表示由具有形状交界的花纹沟限定的肋或块状元件。

"胎面弧宽"表示在胎面横向边缘之间测量的胎面弧长度。

附图说明

将通过举例的方式根据附图描述本发明，其中：

图1是轮胎、轮辋和具有蠕动泵和进气阀的管道的等距视图。

图2是设有管道和阀并显示用户设置阀的位置的轮胎的侧视图。

图3A是轮胎空腔出口处的泵的放大局部视图。

图3B是进口和过滤器的放大局部视图。

图3C是排气模式下进口和过滤器的放大局部视图。

图4A是轮胎、轮辋、管道和阀的侧视图，显示出轮胎转动时泵到空腔的流动操作。

图4B是轮胎、轮辋、管道和阀的侧视图，显示出轮胎转动时流出过滤器的回流操作（清洗）。

图5A是轮胎从路面转过180度的部分断面图。

图5B是紧挨着轮辋的管定位的放大视图。

图6A是轮胎在路面上的部分断面图。

图6B是压缩到轮辋上的管的放大视图。

图7A和7B是轮胎运动和胎侧管位置区域的示意性布置图。

图8是显示出胎侧管位置的轮胎等距视图。

图9是轮胎管位置的断面图。

图10是显示出脉管阀（vein valve）位置的环形空气管的侧向正视图。

图11A和11B是显示出脉管打开和关闭位置的断面图。

图12A-12C是阀开口以及两个附加实施例的开口结构的端视图。

图12D-12F是备选空气管形状的截面图。

图13是显示出径向辐条位置的轮胎等距视图。

图14A是图13的侧视图，显示出对于沿线15-15的断面图来说处于未压缩状态的辐条。

图14B是图13的侧视图，显示出对于沿线16-16的断面图来说处于压缩状态的辐条。

图15是沿图14中线15-15截取的未压缩区域上的断面图，其中"区域"被标识以显示轮胎中出现弯曲的地方。

图16是沿图14B中线16-16截取的压缩区域中的断面图。

图17是在管内侧壁位置来看的等距视图。

图18是图15中标识区域的放大截面图。

图19是显示出圆周管实施例的定位的轮胎等距视图。

图20是图19的侧视图。

图21A是在未压缩状态下沿图20中线21-21截取的断面图，显示出圆周管位置和通向外部空气的通道。

图21B是在内壁上的管位置来看的等距视图。

图22A是由图20中线22-22截取的断面图，显示出处于压缩状态的轮胎。

图22B是显示出管出口位置的等距视图。

图23是管上出口孔的放大视图。

图24是变型的起皱的管区段的侧视图，显示出囊和阀位置。

图25A选自图24的囊的形状和阀位置的放大视图。

图25B-25D是不同囊的形状的实施例。

具体实施方式

参考图1和5B，轮胎总成10包括轮胎12、蠕动泵组件14和轮胎轮辋16。所示系统表示了在均为2009年12月12日提交的、共同的未决的美国专利申请序列号12/643176和12/643243中图示和描述的那类蠕动系统的工艺现状，其全文引入以供参考。轮胎以常规方式安装到一对邻近外部轮辋凸缘22，24的轮辋安装面18，20上。轮辋凸缘22，24具有径向向外的表面26。轮辋体28如图所示地支撑该轮胎总成。该轮胎具有传统结构，具有一对从相对的胎圈区域34，36延伸到胎冠或胎面区域38的侧壁30，32。轮胎和轮辋围成轮胎空腔40。

正如图2和3A，B和C所见，该蠕动泵组件14包括封闭环形通道43的环形空气管42。管42是由弹性的柔性材料制成的，例如塑料或橡胶化合物，其能够承受重复变形的循环，其中管受外力影响变形为扁平状态而一旦去除这种力就恢复到横截面大体为圆形的原始状态。管具有的直径足够使对于在此描述的目的来说足够用的空气量可操作地通过并允许将管定位在轮胎总成内的操作位置上，正如将要描述的那样。

该蠕动泵组件14进一步包括在空气管32内相应位置处以大约180度间隔的进口装置44和出口装置46。出口装置46具有T形构造，其中T形套管48，50在一端连接到出口套筒52上。内部出口通道54延伸穿过出口套管52并与轮胎空腔40气体流动连通。位于每个T形套筒48，50的轴向腔中的是与出口套筒42的出口通道54相对设置并与其气体流动连通的阀装置56。阀装置56是市场上可买到的常见类型的阀装置，包括一对分别坐落于相应球阀阀室64内的单向球阀60，62。以常规方式将球阀60，62弹簧偏压（未示出）为关闭出口通道54的常闭结构。当来自通道43的空气利用足够的压力冲击球阀60，62从而克服轮胎空腔的偏压力时，球阀向后移动并且T形出口打开为空气从通道43流出出口通道54的通路。可以设置从通道43的空气所要克服的偏压大小以便同时通过将偏压弹簧（未示出）抵靠在每个球阀60，62上来调整流出出口装置46的空气的流量，利用轮胎空腔的压力将球阀偏压到关闭位置。来自管通道43的空气必须具有足够的压力来克服轮胎空腔的压力和球阀的偏压弹簧力从而移动到打开位置，由此启动空气向轮胎空腔40内的流动。

进口装置44是类似的T形构造，具有一对与入口套筒74相互联合的同轴进口套筒70，72。空气通道76延伸穿过该入口套筒74并允许空气流入和流出管42的空气通道。过滤器80设在入口套筒74内。过滤器80由常规可获得类型的多孔过滤剂组成。如此设在套筒74内，过滤器80净化进入管通道43、在图3B中标识为"外部空气"的空气。通过套筒74内的过滤器80离开通道43的空气回流操作为通过使收集在多孔过滤介质内的颗粒冲出去而使过滤器自清洗。插入的T形体82位于进口装置44内并用来使套筒70，72排成一行。

正如根据图3A-3C和4A所理解的，进口装置44和出口装置46以大体180度间隔设在圆形空气管42内。轮胎沿转动方向88转动，抵靠在地面98上形成印迹100。挤压力104从印迹100指向轮胎内并作用为压扁用数字106图示的空气管通道43的一区段110。通道43的区段110的压扁促使空气在箭头84所示方向沿着管通道43从这区段朝着出口装置46流。

当轮胎沿地面98在方向88上继续转动时，将在与轮胎转动方向88相反的方向上在轮胎印迹对面一段接一段地顺序压扁或挤压管42。管通道43一段接一段的顺序压扁使从压扁区段排出的空气在管通道43内沿方向84泵送到出口装置46。当气流足够抵抗球阀60时，该阀打开并允许空气通过出口装置46流向86处所示的轮胎空腔。以箭头86为参考，排出出口装置套筒52的空气被引至轮胎空腔40并用来将轮胎再次充气到期望的压力级。轮胎空腔压力与任一辅助偏压弹簧（未示出）结合共同抵抗球阀60，62，为了使球阀打开，管通道43内的空气压力克服必须上述结合作用。

使轮胎沿方向88转动，压扁的管区段会由沿方向90顺着通道43流入进口装置44的空气92再次充气，如图3B和4A所示。空气沿方向90从进口装置44的流入继续直至出口装置46经过轮胎印迹100，该出口装置46如图所示随着轮胎转动88而逆时针转动。图3C和图4B显示出处于这种位置的蠕动泵组件14的定向。在图示位置，管42继续在轮胎印迹对面被压缩力104一段接一段地压扁，如数字106所示。空气沿顺时针方向94泵送到入口装置44，在那里从通道43抽空或排出。从入口装置44的排出空气96经过过滤器80，这起到自动清洗掉过滤器中的在多孔介质中积聚的残渣或颗粒的作用。随着泵送空气从入口装置44中排出，出口装置处于关闭位置并且空气不会从出口装置流向轮胎空腔。当轮胎进一步沿逆时针方向88转动直至入口装置44经过轮胎印迹100时（如图3A，3B和4A所示），气流重新回到出口装置46，打开出口装置46内的球阀并使泵送空气流出（86）到轮胎空腔40。

图4B图示出当轮胎沿方向88转动时管42被一段接一段地压扁102。当相邻区段112在轮胎印迹对面移动时，压扁区段111随着轮胎沿方向88逆时针移动。因此，可以看出挤压或压扁的管区段沿顺时针方向移动，与沿方向88的轮胎转动相反。当区段111离开印迹100时，从印迹区域作用到轮胎中的压缩力消除并且在区段111由来自通道43的空气再次填充时该区段111可自由地弹性重构到未压扁状态。在原始的未压扁构造中，管42的区段在横截面上大体为圆形。

于是对于轮胎每转动一圈，重复上述循环，每转动半圈导致泵送空气进入轮胎空腔，而每转动另半圈将泵送空气引导回流出入口装置过滤器80从而自清洗过滤器。应当理解，虽然轮胎12的转动方向88在图4A和4B中所示为逆时针方向，但是上述轮胎总成及其蠕动泵组件14在与以数字88表示的转动的相反方向（顺时针）上以同样方式实现功能。因此该蠕动泵是双向的并且当轮胎总成沿正向或反向的转动方向运动时具有相同的功能。

由图6和6A将理解蠕动泵组件的定位。在一个实施例中，蠕动泵组件14设置在轮辋凸缘表面26和轮胎12的下部胎圈区域34之间。如此设置，空气管42从轮胎印迹100径向向内并因此设置为如上所述地被从轮胎印迹指向的力压扁。与印迹100相对的区段110被来自印迹100的压缩力114压扁，压缩力114将管区段压在轮辋凸缘表面26上。管42的定位具体图示为胎圈区域34处的轮胎胎圈包布120和轮辋表面26之间。选择蠕动泵空气管42的直径尺寸以跨越轮辋凸缘表面26的圆周。

可以通过如下条件给出的一种方法实现压力调整，即如果P（腔室68处）<Pset，则阀向空腔打开并且允许空气从管42流出。如果P>Pset，球阀保持关闭并且空气经由入口装置44排到外部。第二种选择是如此设置压力Pset以至于如果P<Pset，阀向空腔打开，如果P>Pset，旁通绕过出口装置46内的单向球阀60，62并且空气在管通道43内再循环。

根据上述内容，应当理解本发明提供一种用于自充气轮胎的双向蠕动泵，其中圆形空气管42一段接一段地压扁并在轮胎印迹100中合拢。空气进口T形装置44可包括过滤器80并且可以自清洗。出口T形装置46采用被配置为两个单向阀，例如但不限于球阀60，62的阀装置。蠕动泵组件14在轮胎在任一方向转动的情况下泵送空气，转动半圈将空气泵送到轮胎空腔40而转动另半圈将空气泵出入口装置44（过滤器80）。该蠕动泵组件14可与用作系统故障检测器的具有常规结构的辅助轮胎气压监测系统（TPMS）（未示出）一起使用。轮胎气压监测系统可用来检测轮胎总成的自充气系统中的所有故障并向使用者警示这种状态。

虽然图1-6A所示类型的蠕动系统工作良好，蠕动泵依赖于将管42压扁至完全合拢而工作。实现这种动作相对很难，但是如果成功将产生高压下的气流。作为另一种选择，如图7-20所述，尤其参考图7A和10，隔膜泵系统310通过改变空腔或变形体314中空气通道312的体积进行工作。该隔膜系统相对更容易地在工作过程中起作用，但是可以证实难于达到期望的高压气流水平。为了克服隔膜方案中气压变化的限制，如图所示，空气管316中的几个隔膜区段318，320，322和324可用在它们之间的单向阀326链接在一起。虽然在图10的环形结构中图示了四个隔膜区段318，320，322和324，可以采用或多或少的隔膜区段来实现通过管316的通道312泵送的空气的期望体积和压力。

图7A，7B，8，9和10显示出隔膜系统310的圆周布置，其中由于轮胎弯曲，在压缩状态下通过挤压轮胎轮辋或合拢凹槽而使泵送管316变形。位置200、202、204表示用于布置系统310的潜在位置。隔膜（也被称为"囊"）式管主体316附接于由于轮胎弯曲变形的轮胎。该管可径向或圆周地设置并在经受大半径变化（弯曲）的位置处，例如轮胎滚过印迹的位置，附接于轮胎内部。举例来说，在不将本发明限制到其他位置的情况下，经受大直径变化或弯曲的位置可包括：

（A）径向管位于rhom点附近的内衬上，

（B）圆周管位于最大胎侧印迹凸出部分的点，

（C）径向管位于肩部处的内衬上，和

（D）圆周管位于胎冠中线处。

图7A和7B以示意表达方式图示了槽和空气管在轮胎内的布置。应当理解，滚动轮胎的侧壁往往弯曲并经受轮胎在地面上滚动时引入侧壁的弯曲应变造成的几何变形。邻近轮胎印迹的侧壁区域内的弯曲应变使这些侧壁区域内的侧壁曲率半径更大程度地弯曲。在侧壁的弯曲区域174中，该区域从176处图示的未应变结构转变成178处图示的弯曲结构。在弯曲状态下，区域174具有未应变的中性轴180；压缩状态下的区域174的中性轴180的压缩侧182和伸长状态下的区域174的中性轴180的延伸侧。对于槽和空气管的布置，选择那些在该区域邻近轮胎印迹时经历弯曲应变的侧壁弯曲区域。该区域174的压缩侧182对于槽内管主体316的布置来说是令人满意，因为该区域174的压缩侧182的压缩会使槽在空气管附近合拢。与此相反，区域174的延伸侧184是不能令人满意的，因为伸长应变作用下的这一侧会使槽变宽而不是合拢并且不会使管压扁。槽和管总成的布置进一步放置在区域178的压缩侧182内，放在离中性轴180最远的位置处，在这种位置将经历最大的压缩应变。因此，由于最大压缩力和施加到围绕该槽的轮胎区域上的弯曲，距所选择的弯曲区域174的中性轴180最远地定位槽和管会使槽最大程度合拢。因此，槽的有效且完全的合拢和压缩会导致位于该槽内的空气管被同样有效且完全的压扁。

应当理解，囊状或隔膜系统310可以径向形式或环状形式结合到许多不同的侧壁区域内，例如200，202，204，以使管主体316承受轮胎转动时一段接一段变形管主体316所需的弯曲力。利用侧壁弯曲区域内的弯曲应变不需要通过将空气管挤压到例如轮胎总成轮辋的相对硬的阻挡件上来压缩空气管。由此可以避免由接触轮辋造成的对空气管的潜在损害并在整个轮胎寿命周期内保持空气管的结构完整性。

本文使用的"管"表示具有多个区段318，320，322和324的空气通道主体，通过单向止回阀326使相邻区段连接在一起。形成管主体316的各区段318-324不一定需要沿各区段长度的横截面为圆形，如在图25A-D所示并如下所述的实施例获知的。空气管主体316可以是如图10所示的圆形或环形或者如图13和14A所示的径向的318。如同图1-6中所示的现有蠕动系统10一样，隔膜或囊状系统316沿空气通道312泵送空气，与各区段318-324的压扁顺序或次序无关。因此该系统是双向的并且可被配置为在任一转动方向上将空气泵送到轮胎内。圆周布置316（图10）是这样一种结构，由于轮胎弯曲通过挤压在轮胎轮辋上或通过在压缩状态下将槽合拢来使泵送管变形。

具有圆形管形式316或径向结构318的隔膜式泵系统310依赖于将每一区段318-326压缩成部分压扁的状态从而沿空气通道312将空气从部分压扁区段泵出。如果这些部分或区段在长度方向上的尺寸足够大以至于每次只有一个部分被压缩，管316，328的在止回阀326之间的每个部分或区段318-324都最佳地工作。在最佳长度上，这些区段一段接一段地压缩因此没有抵消相互之间的压力增加但又足够小以至于具有良好的体积减小（对良好的压力增加来说）。因此，在各区段318-324的最佳尺寸上，使用近似等于由滚动轮胎的印迹变形压扁的管长度作为各部分长度。

参考图11A，11B和12A，单向止回阀326放置在相邻的隔膜区段318-324之间并且通常是工业中商业上可获得的类型。以典型结构示出的每个止回阀326包括由一个或多个缝隙340分成两个或多个膜部分326，328的膜334。膜部分326有方向性地被偏压从而在一方向上打开以允许空气沿箭头346所示的方向在膜腔342，344之间在空气通道312内流动。图11A图示了处于打开状态的阀326，当强迫空气的压力达到足够高的压力以使膜部分326，328分开时，允许加压空气沿方向346流动。当空气压力降至低于打开阀326所必需的水平时，膜部分326，328包围缝隙340闭合，阻断空气在方向346上的流动以及阻断空气在通道312内的回流。图11B显示出处于关闭位置的阀326。

如果需要，在不脱离本发明范围的情况下可以采用其它类型的通用阀结构。图12A-C显示出在圆形横截面的阀中的缝隙和膜部分的替代结构。图12A显示出阀326内的膜334，如上所述以及如图11A和11B所示，该膜由一个直径方向上的裂缝340分成两个膜部分336，338。图12B显示出具有三个部分348A、B和C的分成三支的膜；而图12C显示出被分成四部分348A、B、C和D的膜334。打开阀326内的膜所需的压力和膜334的材料特性将会确定对于特定应用的最佳阀-膜结构。

另外，如图12D、E和F所示，隔膜区段318-324和阀326不一定必须具有圆形横截面结构。如果需要可在不同的膜、狭缝和剖面结构中采用其他剖面结构。

如图13、14A、14B和15所示，在隔膜系统310中一个或多个径向管328可布置在rhom（最大径向曲率变化）点附近的内衬上。轮胎12被安装到构造有安装面18和轮辋凸缘22的轮辋16上。轮胎侧壁32从胎圈区域34延伸到胎面区域38。图14A显示出与抵靠地面98的轮胎印迹100相对的、处于未压缩状态的径向辐条管328。径向管328具有位于轮辋凸缘22上方的进口端352，允许外部空气92通过进口装置44进入管328。该管328具有经过胎圈区域34附近的径向区段354和一系列沿轮胎内衬延伸到出口管端362的隔膜区段358。端部362邻近于该胎面区域38设置。当轮胎空腔40内的空气压力降到低于预定阈值水平时压力调节阀356打开。位于隔膜管区段358之间的是一个或多个如上所述操作的单向止回阀360。隔膜管328可以以一个或多个径向"辐条"方式设置以便一次或几次地从顶点延伸到胎肩，流出到胎肩或回流。如此设置的隔膜管328将实现泵送而与轮胎12的转动方向88无关。

图14B和16图示出轮胎转动到隔膜管328处于轮胎印迹100内的一个位置。挤压力104使轮胎在变形区域内抵靠地面98压扁并作用为沿管328部分地顺序地压缩隔膜区段354。促使空气沿管328内的空气通道定向流向出口端362并进入轮胎内腔40。径向管"辐条"优选为尺寸足够长以至于即使相邻也不会同时变形或压缩。径向管328设置在胎面区域38的胎肩处位于内衬上。

轮胎的弯曲区域在图15和16中图示为区域1，2和3。所标识出的轮胎弯曲区域代表适合于管主体328定位的轮胎区域。如此设置，管部分将在印迹前缘和后缘上产生大的曲率变化。径向管主体328的三个区段358应稍长于轮胎的印迹100。图17和18图示出径向管主体328的位置及其构件。过滤机构364可在进口端352设置在管328内。来自进口外部的空气沿箭头366表示的方向经过过滤器并一个隔膜区段接一个隔膜区段358地通过管328泵送。通过止回阀360的操作防止空气沿与方向366相反的方向回流。

图19和20显示出轮胎和圆周管316实施例的位置。图21A和21B显示出未压缩状态下的管316而图22A和22B是处于压缩状态的。共同参考这些附图，圆形管316实施例从位于轮辋凸缘22上方在轮胎12外部的管的进口端368开始为隔膜管总成布置路线。管包括从进入端368径向向内围绕胎圈34延伸到轮胎内衬侧374的径向管区段370。管进口区段372沿内衬374与通过单向阀326连接的相邻成对的区段372邻接。这些区段将空气从进口传递到圆形管主体316。

该圆形管主体（见图10）316沿内衬374设置在轮胎的赤道中心平面上但是如果需要可以设在替代位置。如先前参考图10说明的圆形管主体316包括相连的隔膜区段318，320，322和324，利用单向阀326连接每一对相邻的隔膜区段。从进口端368到出口端376的空气流动方向由箭头378表示。应当理解，当轮胎滚动时可通过隔膜区段318-324的顺序压扁沿管主体内空气通道推进气流。靠近转动轮胎印迹的区段318-324将由印迹作用于轮胎上的力部分地压扁，使该隔膜区段通过阀326将空气泵送到相邻连接的隔膜区段内。当泵送隔膜区段离开印迹附近时，它弹性恢复到未压扁的正常状态，同时接下来的相邻连接的隔膜区段被部分压扁。因此沿管空气通道的空气泵送通过各隔膜区段的顺序压扁通过单向阀在单向方向上传送。

图21显示出未压缩状态下的圆周管主体316和管定位以及通向外部空气的通道。图21A图示出空气流378在368处流入管中、沿着内衬在管区段372内流动、并且在交叉点384处流入圆形管主体316中。通过区段372输送的空气是如箭头378所示的单向的。在交叉点384处气流将在主体316附近的路径380和382之间交替分配。当轮胎整圈转动时将在方向380，382上交替地沿圆形主体通道312泵送空气。气流380，382将被输送到出口端376。

图22A和22B显示出轮胎12处于压缩状态下抵靠地面98，形成印迹100。圆形管主体316沿着内衬374顺着轮胎的赤道中心平面前进，使空气从轮胎外部通过隔膜系统泵送到轮胎空腔内。阀326打开以便允许空气在期望方向上定向流动，如从进口径向区段370和进口内衬区段372开始的圆形隔膜区段317，318，319，320，322和324。沿着穿过各区段延伸的通道312将空气逐渐、顺序、定向地推进到轮胎空腔内。圆形主体316各区段的长度优选为，但不是必须，近似等于或大于由滚动轮胎形成的印迹100。这种尺寸设定使管的隔膜区段在轮胎转动时一次一个地压扁，由此确保空气在期望方向上的正流动。

图23是位于管状管出口区段319的出口端376处的出口开口386的放大视图，该开口386将泵送空气排出到轮胎空腔内。图24图示出改型的压扁管区段，在每一区段317，318，319，320，322和324中都有膨胀的囊状部分388。囊状部分388在包括该囊状部分的每一区段以先前所述的方式经过相邻的滚动轮胎印迹时将在直径方向上压扁。

图25A显示出图24中囊的形状和阀位置的放大视图。如图所示，隔膜管区段322内的囊状部分388被配置为具有大体为圆形的截面形状。图25B-25D显示出不同囊的形状的实施例：图25B是大体为卵形纵向截面形状的囊；图25C是较短的四边形纵向截面形状；和图25D是细长的四边形纵向截面形状。其他囊的形状也在本发明的预期之内。

如上所述，管主体附接于轮胎并通过轮胎弯曲而变形，不管管主体是圆形结构316还是径向结构354。管可以在经历大半径变化（弯曲）的位置，例如滚动通过印迹的位置处，附接于轮胎内部。没有意图限制本发明的替代实施例的例子为：

（A）在rhom（最大径向曲率变化）点附近位于内衬上的径向管；

（B）设在径向"辐条"上的管，从而几次从顶点行进到胎肩，流出到胎肩或回流以便在任一方向上泵送（"辐条"如此设置和间隔以使相邻的辐条不会同时变形）；

（C）在最大圆周曲率变化点处位于内衬上的圆周管；

（D）位于胎肩处内衬上的径向管；

（E）位于当轮胎在印迹内变形时半径变化的内衬胎冠位置处的圆周管。

在这样的隔膜系统结构中，优选的为管区段之间的间距是足够的以便赶上印迹前缘和后缘处的大的曲率变化。因此，管区段可以名义上设定为长于滚动轮胎的印迹的尺寸。与管结构（径向或圆形）无关，该管正如所述地配置为在止回阀之间设置管部分或区段长度，所述止回阀例如图25A-25D的示例性压扁设计中的区段囊状结构。

下面是用实验方法进行验证的图表，显示出以百分比表示的管区段的区段体积缩小和区段或部分体积压缩比。标识出由N个不同体积缩小的部分产生的压力。通过选择隔膜管的弹性材料组分、几何形状和尺寸以及管区段的数量，可以获得需要的压力比，这提供必要的psig使轮胎充气到期望压力。还可以采用使管区段的结构变成包括图25A-25D中所示的囊状部分的方式获得该系统所需的psig。

表1：等温情况

区段体积缩小	区段压缩比	区段数量	压力比	PSIG
					33.3%	1.5	4	5.1	59.7
16.7%	1.2	8	4.3	48.5
					9.1%	1.1	16	4.6	52.8

表2：绝热情况

区段体积缩小	区段体积压缩比	区段压力比	区段数量	压力比	PSIG
						33.3%	1.5	1.8	4	9.7	127.7
16.7%	1.2	1.3	8	7.7	98.6
						9.1%	1.1	1.1	16	8.5	109.6

根据上述内容，应当理解本发明提供一种包括一个或多个空气管的自充气轮胎总成10。在圆形隔膜管主体316内，该管包括多个邻接的隔膜区段317，318，319，320，322和324，这些隔膜区段包含由单向止回阀326分隔的可压缩膜腔。根据需要管主体还可以配置为径向结构354。空气通道312延伸穿过该空气管和膜腔。该单向阀允许空气通过该阀从进口阀侧到出口阀侧的定向传送。该空气管是由柔性材料组成的，可操作为使靠近轮胎印迹的空气管区段被至少部分压扁，滚动轮胎中的轮胎印迹工作为顺序压缩膜腔从而通过各膜腔之间的该单向阀泵送空气并沿着空气通道从进口装置泵送到出口装置。相邻隔膜区段具有各自的体积和尺寸，被设计为一次压缩滚动轮胎的一个区段。相邻的隔膜区段具有等于或略大于滚动轮胎的轮胎印迹变形的各自区段长度。该压扁的管区段在由于连续轮胎转动而重新位于胎面印迹外部时弹性恢复到未压扁状态。单向阀326或360被配置为膜主体，该膜主体具有一个或多个贯穿缝隙，这些缝隙关闭使空气通过该膜主体流向进口装置，打开使空气通过该膜主体流向出口装置。如此配置和设置，该膜主体在关闭状态下基本上阻断膜腔之间的空气通道而在打开状态下至少部分地变形从而允许空气只能在出口装置的方向上流过该贯穿缝隙。

可以根据在此给出的描述对本发明进行变形。虽然为了说明本发明的目的已经示出了某些典型实施例和细节，但是对本领域普通技术人员来说，在不脱本发明范围的情况下进行各种改变和变形是显而易见的。因此，应当理解的是，可以对所述特定实施例进行变化，其将在所附权利要求中限定的发明的全部期望范围内。

Claims (10)

1.一种自充气轮胎总成，其特征在于，包括：

（A）轮辋，具有在第一和第二轮辋凸缘之间延伸的轮胎安装面；

（B）安装到该轮辋轮胎安装面上的轮胎，该轮胎具有轮胎空腔、分别从第一和第二轮胎胎圈区域延伸到轮胎胎面区域的第一和第二侧壁；

（C）至少一个空气管，其连接到轮胎并具有多个邻接隔膜区段，该隔膜区段包括各自的邻接膜腔和延伸穿过该空气管和膜腔的空气通道，至少一对相邻的邻接膜腔由单向止回阀分隔，该单向止回阀允许空气从进口阀侧到排出阀侧通过该阀的定向传送；该空气管由弹性材料组成，操作为顺序地、至少部分地压扁经过滚动轮胎印迹附近的相邻隔膜区段以便沿该空气通道通过在相邻膜腔之间的单向止回阀泵送空气；

（D）设置在该空气通道内的进口装置，可操作地将空气送入该空气通道；

（E）设置在该通道内的出口装置，在打开位置可操作地将该空气通道内的空气送入该轮胎空腔，

其中，所述空气管布置在邻近所述滚动轮胎印迹的所述侧壁的弯曲区域的压缩侧中。

2.根据权利要求1所述的轮胎总成，其特征在于相邻隔膜区段具有各自的体积，其尺寸为每次压缩转动轮胎中的一个区段，以及相邻隔膜区段具有基本上等于由轮胎印迹变形压扁的空气管的长度的各自区段长度。

3.根据权利要求1所述的轮胎总成，其特征在于该单向止回阀包括膜主体，该膜主体在关闭状态下基本上阻断膜腔之间的空气通道而在打开状态下至少部分变形从而允许空气通过该膜主体流向出口装置。

4.根据权利要求3所述的轮胎总成，其特征在于该膜主体由弹性体材料成分组成并且该膜主体包括至少一个贯穿缝隙，该贯穿缝隙关闭时使空气通过该膜主体流向该进口装置而打开时使空气通过该膜主体流向该出口装置。

5.根据权利要求1所述的轮胎总成，其特征在于该空气管为环形空气管，其包括基本上圆形排列的隔膜区段，当轮胎总成在地面上转动时这些隔膜区段在靠近轮胎印迹处一段接一段地压扁，以及相邻隔膜区段的膜腔在各个相邻隔膜区段经过滚动轮胎印迹附近时被顺序地部分压缩并且在各个相邻隔膜区段离开滚动轮胎印迹时弹性膨胀。

6.根据权利要求5所述的轮胎总成，其特征在于该出口装置和该进口装置基本上相距180度安装到该环形空气管。

7.根据权利要求6所述的轮胎总成，其特征在于该空气管通过滚动轮胎印迹顺序地压扁从而在从进口装置到出口装置的流动方向上在相邻的一对隔膜区段的膜腔之间沿空气通道泵送空气，以及部分压扁的隔膜区段在由于轮胎转动离开滚动轮胎印迹而重新定位时弹性恢复到未压扁状态。

8.根据权利要求7所述的轮胎总成，其特征在于该单向止回阀包括膜主体，其在关闭状态下基本上阻断膜腔之间的空气通道而在打开状态下至少部分变形从而允许空气通过该膜主体流向出口装置。

9.一种自充气轮胎总成，其特征在于包括：

（A）具有在第一和第二轮辋凸缘之间延伸的轮胎安装面的轮辋；

（B）安装到该轮辋轮胎安装面上的轮胎，该轮胎具有轮胎空腔、分别从第一和第二轮胎胎圈区域延伸到轮胎胎面区域的第一和第二侧壁；

（C）连接到轮胎并具有多个邻接隔膜区段的至少一个空气管，这些隔膜区段包括各自的膜腔和延伸穿过该空气管和膜腔的空气通道，至少一对相邻的邻接膜腔由单向止回阀分隔；

（D）该空气管由弹性体材料组成，操作为顺序地压缩该对相邻的邻接隔膜区段的膜腔从而沿空气通道通过位于膜腔之间的单向阀泵送空气；

（E）设在空气通道内部的进口装置，可操作为使空气进入该空气通道；

（F）设在该通道内部的出口装置，在打开位置可操作为使空气通道内的空气进入轮胎空腔，

其中，所述单向止回阀在关闭状态下基本上阻断膜腔之间的空气通道而在打开状态下至少部分打开以允许空气流向该出口装置，所述空气管布置在邻近滚动轮胎印迹的所述侧壁的弯曲区域的压缩侧中。

10.根据权利要求9所述的轮胎总成，其特征在于相邻隔膜区段具有各自的体积，其尺寸为每次压缩滚动轮胎中的一个区段，以及相邻隔膜区段具有基本上等于由轮胎印迹变形压扁的空气管的长度的各自区段长度。