CN102963220A

CN102963220A - 自充气轮胎

Info

Publication number: CN102963220A
Application number: CN2012103145766A
Authority: CN
Inventors: D.P.L.M.欣克
Original assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Current assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Priority date: 2011-08-30
Filing date: 2012-08-30
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2032-08-30
Also published as: US20130048178A1; EP2565059A2; EP2565059A3; JP2013049414A; JP5911402B2; US8701726B2; BR102012021683A2; CN102963220B; EP2565059B1

Abstract

本发明涉及自充气轮胎。自充气轮胎组件包括连接到轮胎并且限定了空气通道的空气管，该空气管由柔性材料构成，其可操作以允许与轮胎印迹相对的空气管段压扁，闭合通道，并且弹性地恢复到未压扁的原始构造。该空气管在与轮胎旋转方向相反的方向上由轮胎印迹依次压扁以沿着通道泵送空气到进口装置从通道排出或到出口装置用于引导至轮胎腔体中。进口装置被定位在环形通道内180度与出口装置相对，使得空气管由轮胎印迹依次压扁实现随着轮胎在正向或反向旋转方向上旋转，沿着空气通道泵送空气。本发明进一步包括用于调节空气管泵的进口流动的进口装置。

Description

自充气轮胎

技术领域

本发明大体涉及自充气轮胎，并且更具体地涉及用于这样的轮胎的泵机构。

背景技术

正常的空气扩散随时间降低轮胎压力。轮胎的平常状态处于充气状态。相应地，驾驶员必须反复动作以维持轮胎压力，否则驾驶员将会看到降低的燃料经济性、缩短的轮胎寿命以及降低的车辆制动和操作性能。轮胎压力监测系统已经被建议用以当轮胎压力显著低时警告驾驶员。然而，这样的系统依然依赖于当被警告对轮胎再充气到建议的压力时采取补救动作的驾驶员。因此，期望在轮胎内合并将使轮胎自充气的自充气特征，以便于补偿轮胎压力随时间的任何下降，而无需驾驶员的介入。

发明内容

本发明在第一方面中提供了一种自充气轮胎组件，该自充气轮胎组件包括安装到轮辋的轮胎，该轮胎具有轮胎腔体、和第一侧壁和第二侧壁，该第一侧壁和第二侧壁分别从第一轮胎胎圈区域和第二轮胎胎圈区域延伸到轮胎胎面区域。该组件进一步包括连接到轮胎并且限定了空气通道的空气管，该空气管由柔性材料构成，其可操作以允许空气管段的靠近轮胎印迹的一部分基本上闭合环形通道。该组件进一步包括连接到空气管的进口端的进口调节器装置，该进口调节器装置包括安装在轮胎中的插件，其中该插件具有穿过其的孔，其具有位于轮胎腔体中的第一端和延伸穿过轮胎的第二端，其中压力膜被接纳在插件的第一端内，并且调节器体被接纳在插件的第二端，其中该调节器体具有从第一端延伸到远端的内通道，其中该远端延伸到插件的腔体中，其中压力膜对腔体轮胎压力和外部空气压力作出响应，其中压力膜被定位用于当轮胎压力达到设定值时与调节器体的远端接合。

本发明在第二方面中提供了一种自充气轮胎组件，该自充气轮胎组件包括安装到轮辋的轮胎，该轮胎具有轮胎腔体、和第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁和第二侧壁分别从第一轮胎胎圈区域和第二轮胎胎圈区域延伸到轮胎胎面区域。本发明进一步包括连接到轮胎并且限定了空气通道的空气管，由柔性材料构成的空气管可操作以允许空气管段的靠近轮胎印迹的一部分基本上闭合环形通道。该组件还具有连接到空气管的进口端的进口调节器装置，该进口调节器装置包括安装在轮胎中的插件，其中该插件具有穿过其的孔，其具有位于轮胎腔体中的第一端、形成腔室的中部、以及延伸穿过轮胎并且与外部空气和腔室流体连通的第二端，其中活塞可滑动地安装在插件的第一端内，并且调节器体被接纳在腔室内并且被定位成与止动件接合，腔室具有用于与泵进口空气管流体连通的孔，弹簧安装在腔室内并且具有用于与活塞接合的第一端和用于与腔室的底壁接合的第二端，其中调节器体具有从第一端延伸到远端的内通道，其中该远端延伸到插件的腔体中。

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。

"轴向的"和"轴向地"表示平行于轮胎旋转轴线的线或方向。

"胎圈包布"是放置在轮胎胎圈外侧周围的窄带形材料，用于保护帘布层免受磨损和被轮辋切割并且分散轮辋上方的挠曲。

"周向的"表示垂直于轴向沿环形胎面表面的周边延伸的线或方向。

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

"内侧面"表示当轮胎安装在车轮上并且车轮安装在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。

"净接触面积"表示在围绕胎面整个圆周的横向边缘之间的接地胎面元件的总面积除以横向边缘之间整个胎面的总面积。

"非定向胎面"表示如下胎面：没有优选的前进行进方向也不要求设置在车辆上特定的一个或多个车轮位置来确保胎面花纹与优选的行进方向对准。相反地，定向胎面花纹具有优选的需要特定车轮定位的行进方向。

"外侧面"表示当轮胎安装在车轮上且车轮安装于车辆上时最远离车辆的轮胎侧面。

"蠕动的"表示通过沿管状通道推动例如空气的内含物的波状收缩进行的操作。

"径向的"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。

"花纹条"表示胎面上圆周延伸的橡胶条，其由至少一个周向沟槽、以及第二个这样的沟槽和横向边缘中任一个限定，该条在横向方向上未被全深度沟槽分开。

"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花纹条或块状元件。

"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

将以举例方式并且参照附图描述本发明，其中：

图1是示出了两个蠕动泵组件的轮胎和轮辋组件的等轴测图。

图2是图1中的轮胎的侧视图。

图3A是泵出口机构的放大透视图。

图3B是图3A的泵出口机构的截面图。

图4A和图4B图示轮胎、轮辋、管道、和阀的侧视图，示出了当轮胎旋转时泵到轮胎腔体的操作。

图5A是穿过轮胎的局部截面图。

图5B是紧靠轮辋的泵管定位的放大图。

图6A是穿过在路面上在负载下的轮胎的局部截面图。

图6B是图6A的放大图，示出了在轮胎胎圈区域中受压缩的管。

图7是带有被示出为安装在轮胎中的压力调节器的轮胎和轮辋组件的放大截面图。

图8是压力调节器的截面视图；

图9是被示出为在操作中的图8的压力调节器的截面视图；

图10是被示出为在关闭位置的图8的压力调节器的截面视图；

图11A是压力调节器的第二实施例的截面视图；

图11B是图11A示出了可调整性特征的压力调节器的截面视图；

图12是被示出为在操作中的在关闭位置的图11的压力调节器的截面视图；

图13是被示出为在操作中的在打开位置的图11的压力调节器的截面视图；以及

图14是带有被示出为安装在轮胎中的图11的压力调节器的轮胎和轮辋组件的放大截面图。

具体实施方式

参照图1和图5A，轮胎组件10包括轮胎12、蠕动泵组件14和轮胎轮辋16。轮胎以传统方式安装到一对被定位成与外轮辋凸缘22、24相邻的轮辋安装表面18、20。外轮辋凸缘22、24具有外轮辋表面26。如所示出的，环形轮辋体28连接轮辋凸缘22、24并且支撑轮胎组件。该轮胎具有传统结构，具有一对侧壁30、32，所述一对侧壁从相对的胎圈区域34、36延伸到胎冠或轮胎胎面区域38。轮胎和轮辋封闭轮胎腔体40。

如图1、图2和图4中所示，蠕动泵组件14包括第一泵41和第二泵42，该第一泵41和第二泵42安装在位于轮胎侧壁区域中的通道43中，优选地靠近胎圈区域。空气通道优选地在硫化作用期间被模制到轮胎的侧壁中并且在形状上优选地是环形。每个泵41、42具有通过进口装置44连接在一起的第一端41a、42a和通过出口装置46连接在一起的第二端41b、42b。泵41、42由诸如塑料、弹性体或橡胶复合物的弹性柔性材料形成的管构成并且能够承受重复变形循环，当管经受外力变形成压扁状态，一旦除去外力，管就恢复到大体上圆形截面的原始状态。管的直径足以可操作地传递为此处所描述的目的来说足够的空气体积，并且允许将管定位在轮胎组件内的可操作的位置，如将被描述的。优选地，管具有圆形截面形状，虽然可以利用其它形状，诸如椭圆。

如所示出的，进口装置44和出口装置46在各自的位置处隔开近似180度，形成两个180度泵41、42。进口装置和出口装置可以定位成彼此相邻，从而形成单个360度泵。可以利用诸如270度等的其它变型。如在图3A和图3B中所示，出口装置46是具有主体47的连接器，该主体47具有连接到泵41出口端41b的第一端口48。第一端口48与出口端口52流体连通。出口端口52延伸到轮胎腔体中，使得泵端41b与轮胎腔体流体连通。出口装置进一步包括连接到泵42出口端42b的第二端口50。第二端口50连接到位于轮胎腔体内的出口端口54，使得泵端42与轮胎腔体流体连通。图3B进一步示出每个出口端52、54可以进一步包括止回阀56、58以防止空气回流到泵中。出口装置46的出口端52、54延伸到轮胎腔体中，使得出口端与轮胎内部腔体40流体连通。

在图8-10中示出了进口装置44的第一实施例。进口装置用于调节泵41、42两者的进口流动。进口装置44包括可以被模制到生轮胎中然后被固化的外T形插件60。图8-10示出安装在轮胎的侧壁32中的进口装置，其中插件的T形部位于轮胎侧壁的内部上，面对轮胎腔体40。插件的外面61优选地与轮胎侧壁32平齐。插件60具有由侧壁63和底壁64形成的内腔室62。两个孔65、66位于内腔室侧壁63中用于与泵41、42的进口管端41、42a流体连通。

调节器体68穿过外面61的螺纹孔69被接纳在插件的内腔室62内。优选地，调节器体的外表面是带螺纹的，使得调节器体能够旋入或旋出螺纹孔69，从而调节调节器体的远端70位于腔室内的长度。调节器体68具有内部通道72，该内部通道72延伸穿过整个调节器体并且与轮胎的外部空气和插件的内腔体62流体连通。

压力膜74被接纳在T形插件腔室的孔75内，其中压力膜的外圆周由围绕内腔室壁63的边缘76支撑。压力膜优选地是盘形并且由柔性材料形成，诸如但不限制于橡胶、弹性体、塑料或硅酮。压力膜74对在膜的一侧上的轮胎腔体40的内部中的压力作出响应，并且其对在膜的另一侧上的进口室63中的压力作出响应。如图8中所示，如果轮胎压力足够高，则膜挠曲并且接合调节器体68的远端70，其中压力膜封闭从通道72的流动，使得没有空气流可以进入泵进口端41a、42a。由于轮胎损失空气压力，压力膜74从调节器体的远端70缩回，打开调节器通道72。外部空气然后可以进入调节器体的通道72，然后穿过腔室63从孔65、66出来进入泵进口端41a、42a中。

现在可以描述进口调节器装置44的操作。压力膜对轮胎腔体中的压力和调节器体腔室63中的压力作出响应。腔室中的压力类似于外部空气中的压力。当轮胎压力足够高时，压力膜对轮胎压力作出响应，并且如果该压力足够高于腔室压力，则压力膜被迫与调节器体的远端70接合，从而封闭到泵的进口端的流动，如图10中所示。如图9中所示，当轮胎压力下降时，压力膜从调节器体的远端离座，允许空气进入腔室63并且经由腔室壁中的侧孔65、66到泵41、42的进口端中。如图8中所示，可以通过沿任一方向旋动（旋转）调节器体68来调整进口调节器装置44以便增加或减小从调节器体的远端到压力膜的距离，从而更改到泵的流动将被切断的压力。

在图11-14中示出了进口装置200的第二实施例。进口装置用于调节泵41、42两者的进口流动。进口装置200包括可以被模制到生轮胎中然后被固化的外T形插件210。图14示出安装在轮胎的侧壁32中的进口装置，其中该插件的T形部位于轮胎侧壁的内部上，面对轮胎腔体40。该插件的外面212优选地与轮胎侧壁32平齐。该插件具有由侧壁222和底壁224形成的内腔室220。两个孔226、228位于内腔室侧壁222中用于与泵41、42的进口管端41、42a流体连通。

调节器活塞230可滑动地被接纳在插件的内腔室220内。调节器活塞230具有可滑动地被接纳在腔室侧壁的槽234内的外凸缘表面232。位于T形插件的上腔室壁上的外止动件236将活塞230保持在腔室内。可选的外膜221被接纳在活塞230的顶部上以使系统气密并且防止在活塞和气缸234之间的空气的泄漏。调节器活塞具有内螺纹孔240，可调构件242被接纳在该中内螺纹孔240。可调构件242被定位成接合位于T形插件210的内环形壁252上的内止动件250。内环形壁252围绕从外面212延伸到内腔室220的通道266，使得外部空气与腔室流体连通。弹簧260被定位在插件腔室220中，其具有与活塞端壁262接合的第一端261和与腔室224的底壁接合的第二端263。弹簧使活塞和可调构件偏置远离内止动件250。

现在可以描述进口调节器装置200的操作。调节器活塞230对轮胎腔体中的压力、插件腔室220中的压力和弹簧260作出响应。腔室中的压力类似于外部空气中的压力。当轮胎压力足够高时，调节器活塞克服弹簧力并且被迫与插件的止动件250接合，从而封闭到泵的进口端的流动，如图12中所示。如图13中所示，当轮胎压力下降时，弹簧力克服来自轮胎压力的力，推动活塞230远离止动件250，允许外部空气进入腔室220并且经由腔室壁中的侧孔226、228到泵41、42的进口端中。可以通过沿任一方向旋动（旋转）可调整的构件242来调整进口调节器装置200以便增加或减小从可调整的构件的远端到止动件250的距离，从而更改到泵的流动将被切断的压力。

如将从图4A意识到的，进口装置44和出口装置46与圆形空气管42流体连通并且被定位成大体上间隔180度。当轮胎沿旋转方向88旋转时，印迹100抵靠地面98形成。压缩力104从印迹100被指向轮胎中，并且起到将泵42的一段110（在数字106所示）压扁的作用。对泵42的段110的压扁迫使位于压扁的段110和出口装置46之间的一部分空气沿由箭头84所示的方向朝向出口装置46移动。

当轮胎继续沿着地面98在方向88上旋转时，泵管42在与轮胎旋转的方向88相反的方向90上，将逐段依次被压扁或被挤压。泵管42的逐段依次压扁使得位于压扁的段和出口装置46之间的空气体积在泵42内沿方向84被抽到出口装置46。

随着轮胎在方向88上的旋转，压扁的管段由在方向90上沿着泵管42流入到进口装置44中的空气92依次重新填充，如图4A所示。从进口装置44在方向90上的空气流入继续，直至出口装置46，随着轮胎旋转88如所示出的沿逆时针方向旋转，经过轮胎印迹100。

图4B示出了在这样的位置中的蠕动泵组件14的定向。在所示位置中，通过压缩力104，管42继续依次与轮胎印迹相对地逐段102、102’、102”被压扁，如在数字106处所示。空气沿顺时针方向94被抽到进口装置44，在该进口装置处，空气被从通道43排泄或排出。来自进口装置44的排出空气96经过过滤器80，该过滤器80起到使过滤器自净其在多孔介质内累积的残渣或颗粒的作用。随着泵送的空气排出进口装置44，出口装置处于关闭位置并且空气不从那里流向轮胎腔体。当轮胎进一步沿逆时针方向88旋转直至进口装置44经过轮胎印迹100（如图4A中所示）时，空气流重新开始流向出口装置46 ，使得泵送的空气流出（86）至轮胎腔体40。

于是上述循环针对每次轮胎旋转重复出现，每次旋转的一半导致泵送的空气进入轮胎腔体，并且旋转的一半将泵送的空气返回导出进口装置过滤器80从而使过滤器自净。应理解，虽然轮胎12的旋转方向88是图4A和4B所示的逆时针方向，但本发明主题的轮胎组件及其蠕动泵组件14也将以相似的方式沿在数字88所示的方向的反向（顺时针）旋转方向起作用。相应地，蠕动泵是双向的并且对于沿向前或反向旋转方向移动的轮胎组件功能相同。

蠕动泵组件的定位将从图5-6得到理解。在一个实施例中，蠕动泵组件14被定位在轮胎侧壁中，在胎圈包布120中、轮辋凸缘表面26的径向外侧。如此被定位，空气管42在轮胎印迹100的径向内侧并且因此被定位成由从如上所述的轮胎印迹导出的力压扁。与印迹100相对的段将因来自印迹100抵抗轮辋凸缘表面26挤压管段的压缩力114而压扁。虽然管42的定位具体地示出为在轮胎的胎圈区域34处的胎圈包布120和轮辋表面26之间，但是它并不限于此种定位，并且可以被定位在轮胎的任何区域诸如侧壁或胎面中的任何位置。蠕动泵空气管42的直径大小被选定成跨越轮辋凸缘表面26的圆周，虽然它并不限于此。

综上所述，应了解，本发明提供了用于自充气轮胎的双向蠕动泵，在该自充气轮胎中，圆形空气管42逐段压扁并且在轮胎印迹100内闭合。空气进口T装置44可包括过滤器80并且是自清洁的。蠕动泵组件14在轮胎沿任一方向的旋转下泵送空气，旋转的一半泵送空气至轮胎腔体40，并且旋转的另一半将空气返回泵出进口装置44（过滤器80）。蠕动泵组件14可结合具有传统构造的辅助的轮胎压力监测系统（TPMS）（未示出）使用，所述TPMS用作系统故障检测器。TPMS可用来检测轮胎组件的自充气系统中的任何故障并且警告用户此类情况。

根据此处所提供的对本发明的描述，本发明中的变型是可能的。虽然出于示出本发明的目的，已经示出了某些典型实施例和细节，但是对于本领域的技术人员来说，显而易见的是，在不脱离本发明的范围的情况下，能够在其中作出各种改变和修改。因此，应理解，可在所描述的具体实施例中作出改变，这将在如下面所附的权利要求所限定的本发明的全部预期的范围内。

Claims

1. 一种自充气轮胎组件，其特征在于包括：

a. 轮胎，其安装到轮辋，所述轮胎具有轮胎腔体、第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁和第二侧壁分别从第一轮胎胎圈区域和第二轮胎胎圈区域延伸到轮胎胎面区域；

b. 空气管，其连接到所述轮胎并且限定了空气通道，所述空气管由柔性材料构成，其可操作以允许所述空气管段的靠近轮胎印迹的一部分基本上闭合所述环形通道；

c. 进口调节器装置，其连接到所述空气管的进口端，所述进口调节器装置包括安装在所述轮胎中的插件，其中所述插件具有穿过插件的孔，所述插件具有位于所述轮胎腔体中的第一端和延伸穿过所述轮胎的第二端，其中压力膜被接纳在所述插件的第一端内，并且调节器体被接纳在所述插件的第二端，其中所述调节器体具有从第一端延伸到远端的内通道，其中所述远端延伸到所述插件的腔体中，其中所述压力膜对腔体轮胎压力和外部空气压力作出响应，其中所述压力膜被定位用于当所述轮胎压力达到设定值时与所述调节器体的远端接合。

2. 根据权利要求1所述的自充气轮胎组件，其特征在于所述插件的第二端形成与所述轮胎的外表面平齐的外面。

3. 根据权利要求1所述的自充气轮胎组件，其特征在于插件安装在所述轮胎的侧壁中。

4. 根据权利要求1所述的自充气轮胎组件，其特征在于插件安装在所述轮胎的胎面中。

5. 根据权利要求1所述的自充气轮胎组件，其特征在于所述调节器体具有带螺纹的外表面并且所述插件的第二端具有用于接纳所述调节器体的带螺纹的外表面的螺纹孔。

6. 根据权利要求1所述的轮胎组件，其特征在于所述空气管由轮胎印迹依次压扁以沿着空气通道在轮胎正向旋转方向或轮胎反向旋转方向上泵送空气。

7. 根据权利要求1所述的轮胎组件，其特征在于所述出口装置和所述进口调节器装置基本上间隔开180度安装到所述环形空气管。

8. 根据权利要求1所述的轮胎组件，其特征在于所述出口装置和所述进口调节器装置基本上间隔开180度安装到所述环形空气管。

9. 一种自充气轮胎组件，其特征在于包括：

c. 进口调节器装置，其连接到所述空气管的进口端，所述进口调节器装置包括安装在所述轮胎中的插件，其中所述插件具有穿过其的孔，所述插件具有位于所述轮胎腔体中的第一端、形成腔室的中部、以及延伸穿过所述轮胎并且与外部空气和所述腔室流体连通的第二端，其中活塞可滑动地安装在所述插件的第一端内，并且调节器体被接纳在所述腔室内并且被定位成与止动件接合，所述腔室具有用于与泵进口空气管流体连通的孔，弹簧安装在所述腔室内并且具有用于与所述活塞接合的第一端和用于与所述腔室的底壁接合的第二端，其中所述调节器体具有从第一端延伸到远端的内通道，其中所述远端延伸到所述插件的腔体中。