CN103775693B - 一种轮胎中央充放气系统轮胎阀用的阀芯结构 - Google Patents

Abstract

本发明属于气控型轮胎阀技术领域，具体涉及一种轮胎中央充放气系统轮胎阀用的阀芯结构。本发明的阀芯结构应用于气控型轮胎阀中，其为一种新的阀芯结构，采用了双导向环定位的活塞为阀芯运动部件，活塞的复位采用双弹簧装置，这种结构的活塞运动摩擦力稳定，工作可靠性高。阀芯还具有防尘装置，能够有效阻挡外界杂质进入阀芯内部。这种阀芯结构极大的提高了轮胎阀的工作可靠性和防尘抗污染能力，能够显著提高轮胎阀可靠性并减小轮胎阀外形尺寸。

Description

一种轮胎中央充放气系统轮胎阀用的阀芯结构

技术领域

本发明属于气控型轮胎阀技术领域，具体涉及一种轮胎中央充放气系统轮胎阀用的阀芯结构。

背景技术

随着轮胎中央充放气系统在各种重型载重车辆中的广泛应用，使用者对轮胎中央充放气系统自身性能和可靠性要求也日益提高。在轮胎中央充放气系统中，轮胎阀是系统的关键部件，系统的可靠性很大程度上取决于轮胎阀的可靠性。

在发明专利ZL200510088613.6中，详细介绍了一种轮胎压力气体方向控制阀（既轮胎阀）的结构，该阀的工作原理详见发明专利ZL200510088613.6说明书的叙述。该轮胎阀属于气控型轮胎阀，能够实现为轮胎进行充气、放气、测压和保压的功能。但该轮胎阀也有以下不足：①该轮胎阀的运动部件活塞为一个加了密封圈的金属圆柱，活塞运动的摩擦面为金属对金属，这容易造成活塞运动的摩擦阻力加大，引起活塞运动卡滞。②活塞的复位装置为一个螺旋压缩弹簧，为了保证活塞在不同点的复位力，弹簧的工作行程较长，导致活塞行程较长，增大了活塞运动的不稳定性和阀体的结构尺寸。③该轮胎阀防尘能力较差，外界杂质容易从放气口进入阀芯内部。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何提供一种新型阀芯结构，要求其能够解决上述现有阀芯所存在的技术问题。

（二）技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种轮胎中央充放气系统轮胎阀用的阀芯结构，所述阀芯结构包括：阀芯运动活塞结构、双弹簧活塞复位结构以及防尘圈结构；

所述阀芯运动活塞结构包括：设置于缸套9内部的活塞1、导向环3及密封圈4；所述活塞1内部开有轴向和径向的环形槽，用来形成气路，通过气体，所述活塞1的外表面上开有3个环形槽，所述导向环3设有两个，分别安装在所述活塞1位于两侧的环形槽上，所述密封圈4安装在所述活塞1位于中间的环形槽上；所述导向环3在活塞1两侧起到支撑作用，缸套9内表面与活塞1外表面之间存有间隙，不发生接触；运动摩擦面为导向环3外表面与缸套9内表面之间的接触面；

所述双弹簧活塞复位结构包括：第一复位弹簧5、第二复位弹簧6以及复位弹簧支撑2；所述第二复位弹簧6在复位弹簧支撑2的限位作用下被预紧于活塞1运动方向上的某一位置，所述复位弹簧支撑2设置为可在活塞1运动方向上滑动；所述第一复位弹簧5作用于活塞1背面，用于产生第一复位力，当活塞1向左侧运动到某一位置，与复位弹簧支撑2相接触后压缩复位弹簧支撑2，使复位弹簧支撑2发生滑动，被事先预紧了的复位力迅速作用在活塞1背面，使活塞1的复位力实现了阶段性跳跃；

所述防尘圈结构包括：防尘圈7；所述防尘圈7安装在阀体8上，防尘圈7在安装后自身发生变形，在其自身变形力的作用下，完全遮挡了阀体8上的放气孔，使外界杂质难以进入，当放气孔有气体排出时，防尘圈7在气体压力下变形，使气体通过。

其中，所述活塞1为金属材质制成。

其中，所述导向环3为非金属耐磨材料制成，与金属之间的滑动摩擦系数较小，并且具有自润滑性。

其中，所述防尘圈7为橡胶材质制成。

（三）有益效果

本发明的阀芯结构应用于气控型轮胎阀中，其为一种新的阀芯结构，采用了双导向环定位的活塞为阀芯运动部件，活塞的复位采用双弹簧装置，这种结构的活塞运动摩擦力稳定，工作可靠性高。阀芯还具有防尘装置，能够有效阻挡外界杂质进入阀芯内部。这种阀芯结构极大的提高了轮胎阀的工作可靠性和防尘抗污染能力，能够显著提高轮胎阀可靠性并减小轮胎阀外形尺寸。

附图说明

图1为本发明技术方案的剖面结构示意图。

【附图标记说明】

1.活塞；2.复位弹簧支撑；3.导向环；4.密封圈；5.第一复位弹簧；

6.第二复位弹簧；7.防尘圈；8.阀体；9.缸套。

1.活塞；2.复位弹簧支撑；3.导向环；4.密封圈；5.第一复位弹簧；

6.第二复位弹簧；7.防尘圈；8.阀体；9.缸套；

10.阀杆；11.单向阀腔室。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

为解决现有技术的问题，本发明提供一种轮胎中央充放气系统轮胎阀用的阀芯结构，如图1所示，所述阀芯结构包括：阀芯运动活塞结构、双弹簧活塞复位结构以及防尘圈结构；

所述阀芯运动活塞结构包括：设置于缸套9内部的活塞1、导向环3及密封圈4；所述活塞1内部开有轴向和径向的环形槽，用来形成气路，通过气体，所述活塞1的外表面上开有3个环形槽，所述导向环3设有两个，分别安装在所述活塞1位于两侧的环形槽上，所述密封圈4安装在所述活塞1位于中间的环形槽上；所述导向环3在活塞1两侧起到支撑作用，缸套9内表面与活塞1外表面之间存有间隙，不发生接触；运动摩擦面为导向环3外表面与缸套9内表面之间的接触面；在活塞1运动的过程中，由导向环3支撑活塞1在缸套9内滑动；由于活塞1上两侧导向环3的作用，减小了活塞的运动摩擦力，提高了活塞的运动稳定性。活塞1运动了很短的距离后，密封圈4就越过了缸套9上的气隙，实现了气路的切换；这种新结构的阀芯运动装置具有较高的工作可靠性；

所述双弹簧活塞复位结构包括：第一复位弹簧5、第二复位弹簧6以及复位弹簧支撑2；所述第二复位弹簧6在复位弹簧支撑2的限位作用下被预紧于活塞1运动方向上的某一位置，所述复位弹簧支撑2设置为可在活塞1运动方向上滑动；所述第一复位弹簧5作用于活塞1背面，用于产生第一复位力，当活塞1向左侧运动到某一位置，与复位弹簧支撑2相接触后压缩复位弹簧支撑2，使复位弹簧支撑2发生滑动，被事先预紧了的复位力迅速作用在活塞1背面，使活塞1的复位力实现了阶段性跳跃；这种装置既满足了活塞在不同点的不同复位力要求，又有效缩短了活塞行程。

所述防尘圈结构包括：防尘圈7；所述防尘圈7安装在阀体8上，防尘圈7在安装后自身发生变形，在其自身变形力的作用下，完全遮挡了阀体8上的放气孔，使外界杂质难以进入，当放气孔有气体排出时，防尘圈7在气体压力下变形，使气体通过；防尘圈的存在相当于在排气孔上增加了一个低阻力的单向阀装置，能够有效阻止外界杂质进入，具有一定的抗污染能力。

其中，所述活塞1为金属材质制成。

其中，所述导向环3为非金属耐磨材料制成，与金属之间的滑动摩擦系数较小，并且具有自润滑性。

其中，所述防尘圈7为橡胶材质制成。

下面结合具体实施例来详细说明.

实施例

本实施例提供一种新的阀芯具体结构，安装在轮胎阀阀体中，能够实现轮胎阀保压、充气、放气和测压的功能，具体功能实现的过程如下：

1.保压过程。当轮胎阀的进气口通大气时，轮胎阀工作在保压状态，保压状态为轮胎阀将轮胎气压截止，使轮胎气压不与外界相通的状态。此时阀芯的工作原理是这样的，请参见说明书附图1，轮胎阀的进气口与活塞1右侧表面相连，活塞1的右侧表面受到大气压的作用，活塞1的左侧表面始终与大气相连，同时活塞1左侧表面还与第一复位弹簧5相接触，在第一复位弹簧5的弹簧力作用下活塞1向右移动，阀杆10与活塞1通过螺纹刚性联接，因而阀杆10也向右移动，直到阀杆10上的硫化橡胶面与阀口紧密接触，并紧紧密封住左侧腔室，由于左侧腔室与轮胎相连接，因而轮胎气压被截止，实现了轮胎阀的保压功能。

2.充气过程。当轮胎阀的进气口通有高压气体时，轮胎阀实现充气功能。高压气体通过轮胎阀进气口作用在活塞1的右侧表面上，活塞1的左侧表面受到大气压力和第一复位弹簧5的作用力。由于高压气体（约为0.8-1Mpa）在活塞1上的作用力远大于大气压力和第一复位弹簧5的作用力，活塞1向左移动，与复位弹簧支撑2相接触，继而推动第二复位弹簧6，使其压缩，活塞1继续向左移动。直到活塞1左侧表面上的密封垫与轮胎阀阀体相接触时，活塞1被限位，停止运动。由于阀杆10与活塞1刚性连接，因此也随活塞1向左运动。同时由于活塞1向左运动，密封圈4向左越过了缸套9上的缝隙。此时形成了如下一条气路通道：作用在活塞1右表面的高压气体经过活塞1上的环形沟槽，进入缸套9上的间隙，再经过轮胎阀阀体上的通气孔进入单向阀腔室11，经过单向阀腔室11后进入左侧腔室，由于左侧腔室与轮胎相连接，高压气体进入轮胎，为轮胎充气，轮胎阀进入充气工作过程。

3.放气过程。当轮胎阀进气口中的气压较低（0.08-0.1Mpa）时，轮胎阀实现放气功能。气源中的低压气体通过轮胎阀进气口作用在活塞1的右侧表面上，活塞1的左侧表面受到大气压力和第一复位弹簧5的作用力。在低压气体的作用下，活塞1克服第一复位弹簧5的弹力向左移动。当与复位弹簧支撑2相接触时，由于低压气体的作用力不足以克服第二复位弹簧6的弹力，活塞1停止运动。此时活塞1上的密封圈4尚未越过缸套9上的缝隙。由于阀杆10与活塞1刚性连接，因此也随活塞1向左运动。于是形成了如下一条气路通道：轮胎中的压力气体通过阀杆10进入活塞1左侧表面的腔室，由于活塞1左侧表面的腔室始终通过防尘圈7与大气相连，轮胎中压力气体经防尘圈7排入大气，由于防尘圈7单向阀作用的存在，使轮胎阀在排气的过程中外界杂质很难进入阀体内部。轮胎阀实现了放气功能。

4.测压过程。当需要为轮胎测量压力时，首先轮胎阀进气口通入与充气过程压力相同的高压气体，持续一段时间后，中央充放气系统的整个管路封闭，由于管路上端中央充放气系统控制箱中有压力传感器与管路连接，通过压力传感器测量管路上端的气压，从而得到轮胎气压进行测压。轮胎阀的工作是这样完成的：当轮胎阀进气口通入高压气体，阀芯动作过程与轮胎阀充气过程完全相同。持续一段时间后，整个管路封闭。此时，活塞1右侧表面的气体压力并没有降低，活塞1不会回位，形成与轮胎阀充气过程完全相同的气路通道。气体的流动随着气压平衡逐渐停止。由于单向阀腔室11是反向可微量通过气体的。使得活塞1右表面的腔室始终与轮胎相通，活塞右表面腔室通过轮胎阀进气口始终与中央充放气系统管路相连，这样通过压力传感器测量管路上端的气压，就可以得到轮胎气压，轮胎阀实现了为轮胎测量压力的功能。

5.由充气、放气和测压过程进入保压过程。轮胎阀由充气和测压过程进入保压过程的过程完全相同，在进入保压状态前活塞1右表面都作用有高压气体。此时的气路通道与轮胎阀在充气过程使时的气路通道完全相同。在进入保压状态时，活塞1右表面与大气相通，由于单向阀腔室11只允许少量气体反向流动，其流入量远小于活塞1右表面气体向外流出量。于是活塞1右表面压力迅速下降，直到不足以克服第二复位弹簧6的弹力，于是活塞1向右移动，密封圈4向右越过缸套9上的间隙，气路通道被隔断，活塞1不与复位弹簧支撑2相接触后，在第一复位弹簧5的弹力下继续向右运动，由于阀杆10与活塞1刚性连接，在活塞1向右运动的过程中，阀杆10与活塞1一同向右运动。当阀杆10上的橡胶面与轮胎阀阀体相接触后，阀杆10和活塞1被限位，停止运动。此时轮胎阀的工作状态与轮胎阀保压状态完全相同，实现了轮胎阀由充气过程或者测压过程进入保压过程的功能。轮胎阀由放气过程进入保压过程是这样实现的：轮胎阀在放气过程时，活塞1只向左运动到了与复位弹簧支撑2相接触，就停止了继续向左运动，在进入保压状态时，活塞1右表面与大气相通，气体压力迅速下降，活塞1在第一复位弹簧5弹力的作用下向右移动，由于阀杆10与活塞1刚性连接，在活塞1向右运动的过程中，阀杆10与活塞1一同向右运动。当阀杆10上的橡胶面与轮胎阀阀体相接触后，阀杆10和活塞1被限位，停止运动，此时轮胎阀的工作状态与轮胎阀保压状态完全相同，实现了轮胎阀由放气过程进入保压过程的功能。

6.附加说明。以上所述轮胎阀的工作过程中，活塞1的运动始终是由导向环3支撑活塞1在缸套9内滑动。摩擦面为金属与非金属，摩擦阻力小，对润滑状况的要求低，从而减小了活塞1的运动摩擦力，提高了活塞的运动稳定性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种轮胎中央充放气系统轮胎阀用的阀芯结构，其特征在于，所述阀芯结构包括：阀芯运动活塞结构以及双弹簧活塞复位结构；

所述阀芯运动活塞结构包括：活塞(1)、导向环(3)、密封圈(4)及固定于轮胎阀阀体上的缸套(9)；设置于缸套(9)内部的活塞(1)、导向环(3)及密封圈(4)；所述活塞(1)内部开有轴向和径向的环形槽，用来形成气路，通过气体，所述活塞(1)的外表面上开有3个环形槽，所述导向环(3)设有两个，分别安装在所述活塞(1)位于两侧的环形槽上，所述密封圈(4)安装在所述活塞(1)位于中间的环形槽上；所述导向环(3)在活塞(1)两侧起到支撑作用，缸套(9)内表面与活塞(1)外表面之间存有间隙，不发生接触；运动摩擦面为导向环(3)外表面与缸套(9)内表面之间的接触面；

所述双弹簧活塞复位结构包括：直接与活塞(1)相接触的第一复位弹簧(5)、第二复位弹簧(6)以及复位弹簧支撑(2)；所述第二复位弹簧(6)在复位弹簧支撑(2)的限位作用下被预紧于活塞(1)运动方向上的某一位置，所述复位弹簧支撑(2)设置为可在活塞(1)运动方向上滑动；所述第一复位弹簧(5)作用于活塞(1)背面，用于产生第一复位力，当活塞(1)向左侧运动到某一位置，与复位弹簧支撑(2)相接触后压缩复位弹簧支撑(2)，使复位弹簧支撑(2)发生滑动，被事先预紧了的复位力迅速作用在活塞(1)背面，使活塞(1)的复位力实现了阶段性跳跃，

所述阀芯结构还包括防尘圈(7)；所述防尘圈(7)安装在轮胎阀阀体(8)上，防尘圈(7)在安装后自身发生变形，在其自身变形力的作用下，完全遮挡了阀体(8)上的放气孔，使外界杂质难以进入，当放气孔有气体排出时，防尘圈(7)在气体压力下变形，使气体通过。

2.如权利要求1所述的轮胎中央充放气系统轮胎阀用的阀芯结构，其特征在于，所述活塞(1)为金属材质制成。

3.如权利要求1所述的轮胎中央充放气系统轮胎阀用的阀芯结构，其特征在于，所述导向环(3)为非金属耐磨材料制成，与金属之间的滑动摩擦系数较小，并且具有自润滑性。

4.如权利要求1所述的轮胎中央充放气系统轮胎阀用的阀芯结构，其特征在于，所述防尘圈(7)为橡胶材质制成。