CN103260913B - 具有辅助端口的阀杆 - Google Patents

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Abstract

一种阀杆，该阀杆可以包括辅助端口。例如空气压力计、轮胎气压监测系统传感器、温度测量仪器和单向阀的装置可以安装至辅助端口。具有辅助端口的阀杆可以用在自动轮胎充气系统中。套筒可以可平移地安装至阀杆，以便覆盖和不覆盖辅助端口。

Description

具有辅助端口的阀杆
相关申请的交叉引用
本申请要求于2010年8月23日提交的、名称为“具有辅助端口的阀杆”的美国临时专利申请61/376144的优先权，其全部内容作为参考合并在此。
技术领域
本文公开的方法和装置主要涉及轮胎压力的维持。
背景技术
自动轮胎充气系统可以依靠标准车辆轮胎阀杆。标准车辆轮胎阀杆不会提供允许用于空气流动或用于安装辅助装置的备选路径的辅助端口。需要适用于自动轮胎充气系统的带有辅助端口的阀杆。
发明内容
一种车轮端部组件，该车轮端部组件包括轮毂罩，该轮毂罩被安装至能够在车桥上转动的车轮，所述车轮端部组件包括：在所述轮毂罩中或者被安装至所述轮毂罩的转动接头，该转动接头与空气压力供应源处于密封的流体连通；空气软管，该空气软管具有第一端部和第二端部，所述第一端部与所述转动接头连接，以便允许空气从所述空气压力供应源流动通过所述空气软管；以及阀杆，该阀杆被安装至所述车轮，以便允许对充气轮胎充气，所述阀杆包括第一单向阀和辅助端口，其中，所述空气软管的第二端部与所述阀杆连接，以便允许加压空气与所述阀杆的流体连通。该车轮端部组件还包括被安装至所述辅助端口的空气压力计、轮胎压力监测系统传感器、温度传感器和第二单向阀其中之一。所述第二单向阀包括压力释放阀，该压力释放阀取向成能够从所述充气轮胎释放空气，或者所述第二单向阀取向成能够允许空气被充至所述充气轮胎中。
一种用于被安装至车轮的充气轮胎的自动轮胎充气系统，所述车轮具有被安装在该车轮上的轮毂罩，所述自动轮胎充气系统包括：空气压力供应源；在所述轮毂罩内或被安装至所述轮毂罩的转动接头，所述转动接头与所述空气压力供应源处于密封的流体连通；空气软管，该空气软管具有第一端部和第二端部，所述第一端部与所述转动接头连接，以便允许空气从所述空气压力供应源流动通过所述空气软管；以及阀杆，该阀杆被安装至所述车轮，以便允许对充气轮胎充气，所述阀杆包括单向阀和辅助端口，其中，所述空气软管的第二端部与所述阀杆连接，以便允许加压空气与所述阀杆的流体连通。
一种改进型阀杆，在该阀杆内沿着该阀杆的长轴线布置有流体通道，所述改进型阀杆包括：基座端部，该基座端部被构造用于安装至车轮；柱端部，该柱端部具有被安装于所述流体通道内的施克拉德阀；一个或更多个辅助端口，所述一个或更多个辅助端口布置于所述基座端部和所述柱端部之间，所述一个或更多个辅助端口与所述流体通道处于流体连通；套筒，该套筒可平移地布置在所述阀杆周围，以便允许将所述一个或更多个辅助端口关闭和打开；以及第一密封件，该第一密封件邻近所述一个或更多个辅助端口布置，用于在所述阀杆与所述套筒之间的密封接合。
附图说明
图1示出了带有辅助端口的阀杆的一个实施例。
图2示出了带有自动轮胎充气系统的车辆的一个实施例。
图3更详细地示出了图1的自动轮胎充气系统。
图4A和图4B示出了带有辅助端口的阀杆以及处于覆盖该辅助端口的关闭位置的套筒的另一个实施例。
图5A和图5B示出了图4A和图4B的实施例，其中，套筒处于不覆盖所述辅助端口的打开位置。
具体实施方式
如在图1的实施例中可看出地，改进型轮胎阀杆2可以包括柱4和基座6。基座6可以装配在密封件8内，该密封件构造成允许基座6以与标准轮胎阀杆大致相同的方式卡入式(snap-in)安装在轮辋(未示出)的孔中。螺母10和垫圈12可以例如通过螺纹连接的方式可移除地安装至基座6，从而将基座6固位在密封件8内。该密封件可以是橡胶、聚氨酯、尼龙或任何合适的密封材料。在一些实施例中，基座6可以通过任何合适的方式保持在密封件内，例如通过摩擦配合、凸缘、锁定突片、粘结剂等。或者，基座6可以直接焊接或螺纹连接至轮辋(未示出)中的孔内。基座6可以包括空气通道14，该空气通道大体上沿基座6的长轴定位，允许空气流动通过基座6。空气过滤器16可以被安装至基座6的第一端部18，以便防止来自充气轮胎的污染物进入阀杆2。
柱4可以例如通过螺纹附接的方式可移除地安装至基座6的第二端部20。当然，柱4可以通过任何合适的方式可移除地安装至基座6，例如通过摩擦配合、粘结剂、止动销等，或者柱可以被永久地安装至基座。在其它实施例中，柱4和基座6可以是整件式制造产品。在这种实施例中，词语“柱”和“基座”可以简单地表示该产品的部分。可以设置密封件22以密封住柱4和基座6之间的连接。该密封件例如可以是O型环、压缩垫圈或粘结剂，并且可以具有任何合适的材料，例如橡胶、聚氨酯、尼龙或任何合适的密封材料。柱4可以包括空气通道24，该空气通道大体上沿着柱4的长轴定位，从而允许空气流动通过柱4。柱4的第一端部26安装至基座6，这可以允许空气在柱4的空气通道24与基座6的空气通道14之间流动。例如为施克拉德阀的阀芯28可以可移除地安装(例如通过螺纹连接)在柱4的第二端部30内。阀芯28可以包括单向阀，该阀允许空气沿一个方向但不沿另一个方向流入空气通道24中。在公开的实施例中，阀芯可以允许空气通过柱4的第二端部30但不沿另一个方向流入空气通道24内。
柱4可以设有一个或更多个辅助端口32，该辅助端口沿大致径向的方向从空气通道24延伸至阶梯部分4的外表面。辅助端口32可以允许各种组成构件被安装至阀杆2。辅助端口32可以具有螺纹，例如1/8NPT(美国标准锥管螺纹)，以便允许可移除地安装这些组成构件。在一个实施例中，单向压力释放阀可以可移除地安装至辅助端口，以便允许将超过所需压力的轮胎压力释放至大气中。例如，空气可以被充至冷胎中以达到制造商推荐的轮胎压力。当轮胎在使用中变热时，轮胎压力会增长超过制造商推荐的轮胎压力。类似地，当轮胎从较低海拔驱动至较高海拔时，轮胎压力会增加，因此，会需要释放多余的轮胎压力。
例如，自动压力释放阀(未示出)可以安装至辅助端口，并构造成保持关闭，直到轮胎压力大约超过制造商推荐的轮胎压力或其它所需压力。当轮胎压力超过推荐的轮胎压力时，压力释放阀可以打开以允许空气逸出，从而降低轮胎压力。当轮胎压力大约达到推荐压力时，压力释放阀可以关闭以防止进一步的空气损失。因而，压力释放阀可构造成当轮胎压力增加超过压力阈值时自动打开，而当轮胎压力下降低于压力阈值时自动关闭。
在其它实施例中，轮胎压力监测传感器和/或轮胎温度监测传感器可以可移除地安装至辅助端口。例如，轮胎压力和/或温度监测传感器可以包括由BendixCommercialVehicleSystems制造的轮胎压力监测系统(TPMS)无线轮胎传感器。辅助端口可以对车辆安装这种传感器提供方便，而无需改变轮辋。
在又一个实施例中，具有辅助端口的轮胎阀杆可以与轮胎充气系统共同使用，例如在如美国专利号6698482、6105645或美国公开申请号2009/0283190中所公开的那样。如在附图2中所示，车辆100可以包括卡车102和拖车104。卡车102可以包括一个或更多个驱动车桥106作为车辆动力链的一部分。卡车102可以进一步包括转向车桥(没有详细示出)，其具有能够为车辆100提供转向能力的可枢转主轴。拖车104可以包括一个或更多个固定车桥(未示出)。每个车桥可以具有安装至其上的一个或更多个车轮108。充气轮胎110可以安装至每一个车轮108上。
车辆100可以设有自动轮胎充气系统(例如在附图2中所示)，该系统使用来自于车辆空气制动系统或一些其它源的加压空气来维持轮胎处于所需空气压力下。自动轮胎充气系统可以用于控制被安装至转向车桥(未示出)、驱动车桥106或拖车车桥(未示出)的一个或更多个轮胎110的气体压力。自动轮胎充气系统可以包括一个或更多个空气软管112，空气软管与每一个轮胎110流体连通，以便将来自气压源的空气通给一个或更多个轮胎110，反之亦然。
附图2更详细地示出了用于拖车轮胎的自动轮胎充气系统的多个实施例。拖车200可以包括两个车桥202和204。一些拖车可以在这些车桥的每一端处安装有双轮胎206和208，如可以关于车桥202看到地一样。其它拖车可以在车桥的每一端处安装有一个宽基座轮胎210，如可以关于车桥204看到地一样。总的来说，自动轮胎充气系统可以包括压力调节器214、以及如下文更详细描述地安装于车桥端部中或附近的一个或更多个转动空气连接件或转动接头216和218。压力调节器214可以通过导管212接收来自于空气压力源220的加压空气。空气压力源220例如可以包括车辆空气制动系统空气供应源，或者升压或增压泵。压力调节器214可以控制或降低来自于空气压力源220的空气压力至适于对轮胎206、208、210充气的空气压力水平，例如110psi。加压空气可以从压力调节器214通过导管222流至车桥202和204。
车桥202和204可以是全部实心或中空的，或者部分实心或中空的，并且可以以多种方式构造。仅为了示意的目的，车桥202和204是中空的。例如，在一些实施例中，车桥可以包括实心梁，其具有附装至每一端的心轴(未示出)。车桥心轴可以构造为允许安装车轮轴承，轮毂(未示出)可以转动地安装在该车轮轴承上。在其它实施例中，车桥可以包括中空管，具有附装至每一端的心轴。心轴可以是中空的，从而产生出在每一端敞开的中空车桥。或者，心轴可以是整体或部分实心的，从而产生出在每一端处关闭的中空车桥。
如果车桥在端部处是敞开的，则车桥可以通过例如在美国专利号5584949、5769979、6131631、6394556、6892778和6938658其中之一所披露的塞子或帽密封住，从而允许中空车桥保持住加压空气，并支撑空气导管或转动空气连接件(或其部件)。敞开的端部也可以设有塞子或帽，其不仅用作支撑空气导管或转动空气连接件(或其部件)，还用作密封中空车桥以保持住加压空气，所述塞子或帽例如为美国专利号6325124和7273082其中之一所披露的塞子或帽。
在附图2的实施例中，车桥202和204可以是中空的密封车桥。在一个实施例中，车桥204可以是中空的，并且可以被密封以用作加压空气导管。空气导管222可以被密封地连接至车桥204，从而允许加压空气从压力调节器214流至车桥204。加压空气可以通过车桥204流到安装于心轴端部内或附近的转动空气连接件216，如下文更详细描述地一样。空气软管224可以连接至转动空气连接件216至安装有轮胎210的车轮209的阀杆(未示出)，因而允许加压空气流至轮胎210，或从轮胎210流出。
在一些实施例中，空气导管222可以被密封地连接至T形件226，以允许加压空气流至车桥204以及车桥202二者。空气导管228可以允许加压空气从T形件226流至布置于车桥202内的导管230。车桥202可以携载空气导管230，以便将加压空气通至转动空气连接件218，例如在美国专利号6325124和7273082中披露地一样。空气软管232可以将转动空气连接件218连接至安装有轮胎206和208的车轮211的阀杆219和221，从而允许加压空气流至轮胎206和208，或者从轮胎206和208流出。在其它实施例中，如果车桥202是实心的，那么可以在车桥202内钻出通道，从而允许将全部或部分导管230定位在车桥202内。
参考附图1和图3，具有辅助端口的改进型阀杆2的基座6可以安装至轮胎206、208和210的每个轮辋来代替标准轮胎阀杆219和221。空气软管232和224可以通过螺纹附装的方式连接至改进型阀杆2的第二端部30。操作时，来自于空气供应源的加压空气可以经过自动轮胎充气系统的空气线路222、228和230到达转动接头216和218，并从转动接头216和218到达阀杆2。在每一个阀杆2中，加压空气可以打开阀芯28，因而允许空气经由空气通道24和14通过阀芯28，且经由过滤器16进入轮胎。如果轮胎内产生出过高的压力，空气可以经由过滤器16回流，往回经由空气通道14进入空气通道24内，并经由安装于辅助端口32中的自动压力释放阀(未示出)逸掉。阀芯28可以保持关闭，以防止空气从轮胎回流到自动轮胎充气系统中。在不需要自动压力释放阀的应用场合中，手动压力释放阀可以安装至辅助端口32，以便与自动轮胎充气系统一起使用。在这种系统中，如果轮胎被认定为过压，那么驾驶员或维修人员可以例如在起动车辆之前对轮胎手动放气至低于期望轮胎压力的水平。当自动轮胎充气系统起动时，加压空气会自动地带轮胎回到期望的轮胎压力。
如果在辅助端口32内安装了其它类型装置例如空气压力计(未示出)，则空气可以通过空气通道14和24在轮胎和装置之间流通，因而允许装置获取轮胎压力或者其它空气属性(例如温度)。在进一步的实施例中，单向阀例如施克拉德阀可以安装至辅助端口，以允许用于加压空气的另一进入点。该实施例可以允许在无需从柱4的第二端部30移除自动轮胎充气系统空气软管的情况下将空气充入轮胎。
图4A和图4B、以及图5A和图5B是示出了改进型阀杆2的另一实施例中的视图。柱4可以包括套筒40，该套筒可以沿着柱4平移，从而覆盖和不覆盖一个或更多个辅助端口32。该套筒可以具有任何适当刚性或半刚性的材料，例如金属、塑料、橡胶或陶瓷。一个或更多个密封件42可以布置于杆上，以允许柱4与套筒40的密封接合。例如，密封件42可以周向地围绕套筒40的内部安装在具有合适尺寸的槽44中。或者，更多密封件可以周向地围绕柱4安装在具有合适尺寸的槽(未示出)中。密封件42可以邻近辅助端口32定位，并可以提供与套筒40的密封界面。密封件42可以是O型环、唇形密封件或任何合适的密封件，并可以具有任何合适的材料，例如腈或橡胶。在第一位置中，如附图4所示，套筒40可以覆盖辅助端口32，且密封件42可以在辅助端口32的上方和下方提供与套筒40的密封界面，从而防止流体流经辅助端口32。在第二位置中，如附图5所示，套筒40可以在辅助端口32的上方或下方与密封件42中的至少一个密封件脱离接合，从而允许流体流过辅助端口32。
套筒40可以可滑动地从第一位置向第二位置平移，并从第二位置向第一位置平移。在一个实施例中，第一位置可以是默认位置或“关闭”位置，且套筒可以通过弹簧46朝向第一位置偏压。弹簧46的第一端部48可以坐在柱的肩部50上。弹簧46的第二端部52可以坐在设在套筒40的内表面上的肩部54上。在套筒40的默认位置或“关闭”位置中，弹簧46可以被轻微地压缩，以便沿着柱4驱策套筒40进入那个位置中。在柱4周围可以设置锁定环56或螺母，以便防止套筒40沿着柱4平移远离弹簧46。因此，在套筒40的默认位置或“关闭”位置中，弹簧46可以对着锁定环56驱策套筒40。
可以手动地将套筒40沿着柱4从图4所示的“关闭”位置向图5所示的第二位置或“打开”位置平移，从而允许通过辅助端口32的流体流通，例如空气可以从空气通道24排至大气中，反之亦然。套筒40从“关闭”位置向“打开”位置的平移可以使弹簧46压缩，从而当释放被施加在套筒40的手动作用力时，套筒40将沿着柱4回到“关闭”位置。
在一些实施例中，保护裙部或波纹管58可以从套筒40延伸至柱4的第一端部26。图4和图5中以轮廓线示出的波纹管58可以具有柔性材料，例如橡胶、织物或硅树脂。波纹管58可以被密封至套筒40并密封至柱4的第一端部26，从而防止污染物被收集在套筒40内和弹簧46周围。
在其它实施例中，套筒40可以以螺纹连接的方式安装至柱4，且可以沿着柱4沿着这些螺纹(未示出)可转动地平移。例如，代替使用弹簧46，柱4可以具有螺纹，并且套筒40的内部也可以具有螺纹以允许套筒40以螺纹连接的方式安装至柱4。在一些实施例中，螺纹可以用于密封。如果套筒40被螺纹连接至柱4，那么套筒40可以围绕柱4转动，使得套筒40能够沿着柱4从“关闭”位置向“打开”位置平移，反之亦然。
在又一个实施例中，通过设置在柱上的棘爪或隆起部或者任何用于防止套筒40在没有施加作用力的情况下沿着柱40平移的合适机构(例如套筒40中的用于与一个或者多个密封件42接合的槽)，套筒40可以被固位在“关闭”位置或“打开”位置。
如上所描述地，当图4和5中的改进型阀杆2安装在车轮上代替标准轮胎阀杆219和221时，改进型阀杆可以允许使用者手动地为轮胎放气以便例如释放过压，而无需将自动轮胎充气系统的空气软管232和224断开连接。同样，可以在使用标准轮胎阀杆之外还使用改进型阀杆2，例如，改进型阀杆作为安装至车轮的独立阀杆，并相似地用于允许对轮胎进行手动放气。
一个或更多个辅助端口32可以用于图4和5的实施例中。辅助端口32可以具有螺纹或者不具有螺纹，并可以足够地大以允许轮胎与使用标准阀杆进行放气相比相对快地放气。例如，辅助端口32的数量和尺寸可以设置成足以允许轮胎在大约10秒钟内放气掉大约10psi。在其它实施例中，辅助端口的数量和尺寸可以设置成足以与名为“使用手动压力释放的自动轮胎充气系统”的美国临时专利申请序列号61/494327的系统一起使用，该美国临时专利申请的全部公开内容通过参考并入本文中。
在再一个实施例中，除标准阀杆之外还可以设置具有辅助端口的一个或更多个改进型阀杆。可以在车轮中设置其它孔，以便在车轮上容装除标准阀杆之外的改进型阀杆。
虽然已经详细地描述了本发明及其优点，可以理解的是，在此可以得到各种改变、代替和变化，而不偏离由所附权利要求书限定的本发明。此外，本发明的范围并不意欲仅限于本说明书中所描述的特定实施例的工艺、机械、制造、组成、或者物质、手段、方法和步骤。如人们将从公开内容中容易领会地，可以利用当前存在或之后将发展的、执行与本文描述的相应实施例基本相同功能或实现基本相同结果的工艺、机械、制造、物质的组成、手段、方法或步骤。因此，所附权利要求书意欲包括在其范围内的这些工艺、机械、制造、物质的组成、手段、方法或步骤。

Claims (3)

1.一种改进型阀杆(2)，在该阀杆内沿着该阀杆的长轴线布置有流体通道(24)，所述改进型阀杆(2)包括：
基座端部(6)，该基座端部被构造用于安装至车轮；
柱端部(4)，该柱端部具有被安装于所述流体通道(24)内的单向阀(28)；
一个或更多个辅助端口(32)，所述一个或更多个辅助端口布置在所述基座端部(6)与所述柱端部(4)之间，所述一个或更多个辅助端口(32)与所述流体通道(24)处于流体连通；
套筒(40)，该套筒能平移地布置在所述阀杆(2)周围，以便允许将所述一个或更多个辅助端口(32)关闭和打开；
第一密封件(42)，该第一密封件邻近所述一个或更多个辅助端口(32)布置，用于在所述阀杆(2)与所述套筒(40)之间的密封接合，所述第一密封件(42)布置在所述一个或更多个辅助端口(32)与所述柱端部(4)之间；
锁定环(56)，该锁定环布置在所述第一密封件(42)与所述柱端部(4)之间；
第二密封件(42)，该第二密封件布置用于所述阀杆(2)和所述套筒(40)之间的密封接合，所述第二密封件(42)邻近所述一个或更多个辅助端口(32)布置在所述阀杆(2)周围，并位于所述一个或更多个辅助端口(32)与所述基座端部(6)之间；以及
弹簧(46)，该弹簧能滑动地布置在所述阀杆(2)周围，所述弹簧(46)的第一端部在所述第二密封件(42)与所述基座端部(6)之间，并且所述弹簧(46)的第二端部抵接所述套筒(40)以对着所述锁定环(56)驱策所述套筒(40)；
其中，当对着所述锁定环(56)驱策所述套筒(40)时，所述一个或更多个辅助端口(32)关闭，且所述第一密封件和所述第二密封件(42)密封地接合所述阀杆(2)和所述套筒(40)；并且
其中，所述套筒(40)能够在作用力下对抗弹簧压力沿着所述阀杆(2)平移远离所述第一密封件(42)，从而打开所述一个或更多个辅助端口(32)，并允许流体流动通过所述一个或更多个辅助端口。
2.如权利要求1所述的改进型阀杆(2)，还包括：波纹管(58)，该波纹管在第一端部处被密封至所述套筒(40)，并在第二端部处在所述弹簧(46)的第一端部与所述基座端部(6)之间被密封至所述阀杆(2)。
3.如权利要求1所述的改进型阀杆，其中所述柱端部(4)和所述基座端部(6)能够经螺纹连合。
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