CN104417285B - 用于空气维持轮胎的过滤器组件 - Google Patents

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Abstract

公开了一种轮胎组件，其中轮胎具有：胎面部分和从胎面部分沿径向向内延伸以与相应的胎圈接合的一对侧壁；用于胎面部分和侧壁的支承胎体；以及定位在轮胎的弯曲区域内的泵通路。泵通路进行操作以在轮胎旋转时打开和关闭。轮胎组件进一步包括阀组件，其与泵通路处于流体连通。轮胎进一步包括形成在轮胎中的袋部，以及安装在袋部中的过滤器组件。过滤器组件与阀组件处于空气流连通，其中过滤器组件由壳体和盖形成，其中盖具有用于将空气连通到壳体中的一个或多个孔，其中盖连接至壳体，壳体的内部腔体在其中容纳有过滤介质，壳体具有与阀组件处于流体连通的孔，其中柔性套圈环绕盖。

Description

用于空气维持轮胎的过滤器组件
技术领域
本发明总体上涉及轮胎，并且更具体地涉及用于轮胎的空气维持组件。
背景技术
随着时间的推移，正常的空气扩散使轮胎压力降低。轮胎任其自然的状态是亚充气。因此，驾驶员必须重复地动作以维持轮胎压力，否则他们将看到降低的燃料经济性、轮胎寿命和降低的交通工具制动和操纵性能。已提出了轮胎压力监测系统，以便当轮胎压力明显低时警告驾驶员。然而，这种系统仍依赖于驾驶员在被警告时采取补救动作，以将轮胎重新充气至推荐压力。因此，希望的是：在轮胎内包含空气维持特征，其将在不需要驾驶员介入的情况下，在轮胎内维持正确的空气压力，以补偿随着时间推移的任何轮胎压力下降。有利的是在空气维持轮胎系统的设计中包含过滤器，使得外部空气在进入系统之前被过滤。过滤器必须固定至轮胎，并且能够承受旋转作用力。过滤器还必须设计成使轮胎中的应力最小化并允许方便组装。
发明内容
本发明在第一方面提供了一种轮胎组件，其具有：轮胎，其具有胎面部分和从所述胎面部分沿径向向内延伸以与相应的胎圈接合的一对侧壁。所述轮胎具有用于所述胎面部分和侧壁的支承胎体。泵通路定位在所述轮胎的弯曲区域内，所述泵通路进行操作以在轮胎旋转时打开和关闭。阀组件与所述泵通路处于流体连通。所述轮胎具有袋部以及安装在袋部中的过滤器组件。所述过滤器组件与所述阀组件处于空气流连通，其中所述袋部的面积比所述过滤器组件的面积大20-40%。
本发明在第二方面提供了一种轮胎组件，其具有：轮胎，其具有胎面部分和从所述胎面部分沿径向向内延伸以与相应的胎圈接合的一对侧壁；用于所述胎面部分和侧壁的支承胎体。泵通路定位在所述轮胎的弯曲区域内，所述泵通路进行操作以在轮胎旋转时打开和关闭。阀组件与所述泵通路处于流体连通。椭圆形的袋部形成在所述轮胎中，其中所述袋部的短轴与所述轮胎的径向方向对齐。过滤器组件安装在所述袋部中，所述过滤器组件与所述阀组件处于空气流连通，其中所述过滤器组件为椭圆形形状。
本公开还提供以下技术方案：
1. 一种轮胎组件，包括：
轮胎，其具有胎面部分和从所述胎面部分沿径向向内延伸以与相应的胎圈接合的一对侧壁；用于所述胎面部分和侧壁的支承胎体；
泵通路，其定位在所述轮胎的弯曲区域内，所述泵通路进行操作以在轮胎旋转时打开和关闭；
阀组件，其与所述泵通路处于流体连通；
袋部，其形成在所述轮胎中；
过滤器组件，其安装在所述袋部中，所述过滤器组件与所述阀组件处于空气流连通，其中所述袋部具有的面积大于过滤器壳体的面积。
2. 如技术方案1所述的轮胎组件，其中，所述袋部的面积比所述过滤器壳体的面积大10-30%。
3. 如技术方案1所述的轮胎组件，其中，所述过滤器组件具有椭圆形的形状。
4. 如技术方案3所述的轮胎组件，其中，所述椭圆形具有长轴和短轴，其中所述过滤器组件的短轴与所述轮胎的径向方向对齐。
5. 如技术方案1所述的轮胎组件，其中，所述袋部形成在所述轮胎的侧壁中。
6. 如技术方案1所述的轮胎组件，其中，所述袋部具有底表面，其中所述底表面具有孔，其连接至形成于所述轮胎壁中的通道，其中所述孔通过所述通道与所述阀组件处于流体连通。
7. 如技术方案5所述的轮胎组件，其中，所述袋部为椭圆形形状，并且具有与所述轮胎的径向方向对齐的短轴。
8. 如技术方案1所述的轮胎组件，其中，所述阀组件具有入口，其中所述过滤器组件具有出口，其中管将过滤器出口组件连接至所述阀组件的入口。
9. 如技术方案8所述的轮胎组件，其中，所述管由聚氨基甲酸酯制成。
10. 如技术方案8所述的轮胎组件，其中，所述管具有位于每个端部上用于快速连接的倒钩。
11. 如技术方案8所述的轮胎组件，其中，所述管具有位于每个端部上的快速连接件。
12. 如技术方案8所述的轮胎组件，其中，所述管具有位于每个端部上用于快速连接的压力接头。
13. 如技术方案1所述的轮胎组件，其中，所述过滤器组件由壳体和盖形成，其中所述盖具有用于与所述壳体连通空气的一个或多个孔，其中所述盖连接至所述壳体，所述壳体具有用于接收过滤介质的内部腔体，所述壳体具有用于与所述阀组件流体连通的孔，其中柔性套圈环绕所述盖。
14. 如技术方案13所述的轮胎组件，其中，所述柔性套圈由橡胶制成。
15. 如技术方案13所述的轮胎组件，其中，所述套圈的截面形状是U形的。
16. 一种轮胎组件，包括：
轮胎，其具有胎面部分和从所述胎面部分沿径向向内延伸以与相应的胎圈接合的一对侧壁；用于所述胎面部分和侧壁的支承胎体；
泵通路，其定位在所述轮胎的弯曲区域内，所述泵通路进行操作以在轮胎旋转时打开和关闭；
阀组件，其与所述泵通路处于流体连通；
椭圆形的袋部，其形成在所述轮胎中，其中所述袋部的短轴与所述轮胎的径向方向对齐；
过滤器组件，其安装在所述袋部中，所述过滤器组件与所述阀组件处于空气流连通，其中所述过滤器组件为椭圆形形状。
17. 如技术方案16所述的轮胎组件，其中，所述过滤器组件的短轴处于比所述袋部的短轴小10%～50%的范围内。
18. 如技术方案16所述的轮胎组件，其中，所述过滤器组件的短轴处于比所述袋部的短轴小15%～30%的范围内。
19. 如技术方案16所述的轮胎组件，其中，所述过滤介质是多孔性膜片。
20. 一种轮胎组件，包括：
轮胎，其具有胎面部分和从所述胎面部分沿径向向内延伸以与相应的胎圈接合的一对侧壁；用于所述胎面部分和侧壁的支承胎体；
泵通路，其定位在所述轮胎的弯曲区域内，所述泵通路进行操作以在轮胎旋转时打开和关闭；
阀组件，其与所述泵通路处于流体连通；
袋部，其形成在所述轮胎中；
过滤器组件，其安装在所述袋部中，所述过滤器组件与所述阀组件处于空气流连通，其中所述过滤器组件由壳体和盖形成，其中所述盖具有用于将空气连通到所述壳体中的一个或多个孔，其中所述盖连接至所述壳体，所述壳体的内部腔体在其中容纳有过滤介质，所述壳体具有与所述阀组件处于流体连通的孔，其中柔性套圈环绕所述盖。
21. 如技术方案20所述的轮胎组件，其中，所述柔性套圈由橡胶制成。
22. 如技术方案20所述的轮胎组件，其中，所述柔性套圈的截面形状是U形的。
23. 如技术方案20所述的轮胎组件，其中，所述柔性套圈具有围绕所述盖的外表面用于接收的内孔，并且所述柔性套圈的外表面固定在所述袋部的侧壁的槽内。
附图说明
将通过示例并参考附图描述本发明，附图中：
图1是具有泵、阀和过滤器组件的轮胎和轮辋组件的前视图；
图2是在轮胎的胎圈区域中具有沟槽的卡车轮胎的截面视图；
图3是示出了泵通路的图2的卡车轮胎胎圈区域的特写截面图；
图4是示出了过滤器袋部的卡车轮胎胎圈区域的特写截面图；
图5是在轮胎的胎圈区域中示出的过滤器袋部的前视图；
图6是过滤器组件、调节器和轮胎胎圈区域的分解图；
图7是轮胎的一部分的截面图，示出了处于轮胎胎圈区域的袋部中的过滤器组件；
图8是安装在轮胎中的过滤器组件的前视图；
图9是过滤器组件的前视透视图；
图10是过滤器组件的侧视截面图；
图11是过滤器壳体的透视图；
图12是过滤器壳体的剖切视图。
具体实施方式
参考图1和2，轮胎组件10包括轮胎12和泵组件14。轮胎以常规方式安装至具有外轮辋凸缘26的轮子16。环形轮辋体28与轮辋凸缘26接合并支承轮胎组件，如所示。轮胎为常规构造，具有从相反的胎圈区域34向胎冠或者轮胎胎面区域38延伸的一对侧壁32。轮胎和轮辋封闭内部轮胎腔体40，其被充注空气。
如图1和3中所示，轮胎组件包括泵14，其具有泵通路42，其安装或定位在轮胎中处于通道44中，优选邻近侧壁的胎圈区域34。泵通路42可以由离散管形成，其由弹性的柔性材料比如塑料、弹性体或橡胶化合物制成，并且能够承受重复变形循环，这时管受到外力而变形成压扁状态，并且在去除这种力后恢复原始状态。管具有的直径足以操作地传送足以达到本文所描述目的的空气体积，并允许管定位在轮胎组件内的可操作位置，如下面将描述的。优选地，管具有椭圆形截面形状，但是也可以采用比如圆形等其它形状。
泵通路自身也可以在硫化期间被一体地形成或模制到轮胎的侧壁中，从而消除对插入管的需求。优选通过向所选生坯轮胎部件比如胎圈包布中构建由金属丝或硅酮制成的可移除条带，来制造一体地形成的泵通路。该部件被构建到轮胎中并被固化。然后在固化后移除可移除条带，以形成模制成型或一体地形成的泵空气通路。
以下，术语“泵通路”指安装的管或一体地模制的通路。在轮胎内被选择用于泵通路的位置可以在居于轮胎的高挠曲区域内的轮胎部件内，所述轮胎的高挠曲区域随着轮胎在载荷下进行旋转而足以逐渐瘪缩内部中空空气通路，由此沿着空气通路将空气从入口输送至泵出口。
泵空气通路42具有由阀系统200接合在一起的入口端部42A和出口端部42B，如图1、6中所示。适用于本发明的压力调节器或阀系统的示例在美国申请No.13/221,231、13/221,433和13/221,506中公开，它们通过引用并入本文。如该特定示例中示出的，入口端部42A和出口端部42B间隔大约360度，从而形成环形泵组件。然而，入口和出口端部可以间隔90°、180°等。
阀组件200优选附接至轮胎的内部，邻近胎圈区域。阀组件200具有进气端口202，其与中心空气导管204处于流体连通。中心空气导管204与空气过滤器组件300处于流体连通，如图6-8中所示。中心空气导管优选为柔性管或通路，其从过滤器壳体延伸至阀组件200的进气端口202。
阀组件200是可操作的，以控制泵系统42的进气量。如果轮胎腔体压力40下降为低于设定的触发压力，则阀装置允许空气穿过进气端口202进入阀组件200，然后直到泵通路42。阀组件200可以允许空气流穿过进气端口202进入泵系统中。阀组件200也可以控制空气从泵向轮胎腔体中的流动，以及防止腔体空气回流到泵通路中。
空气过滤器组件300优选定位在轮胎的外部侧壁上，处于泵通路附近，如图6-8中所示。然而，也可以使用其它位置。空气过滤器组件过滤外部空气，并将过滤后的空气连通至阀组件200的进气端口202。空气过滤器组件300具有壳体304，以及盖306，其组装在一起以形成内部腔体308。过滤器壳体304在图7、10、11和12中示出。过滤器壳体304也优选为椭圆形形状，且短轴与轮胎的径向方向对齐。过滤器壳体的底表面310具有孔312，用于接收中心空气导管204的第一端部。过滤器壳体具有侧壁，所述侧壁具有切口316。盖306的平板状端部320被接收在切口316中，以将盖附接至过滤器壳体。盖的正面具有一个或多个孔322。过滤器壳体304和盖306可以由硬塑料或金属制成。
一层或多层过滤介质550被接收在过滤器组件300的内部腔体308中。过滤介质可以是织造或非织造纤维、泡沫、纺织玻璃纤维、木炭、或本领域技术人员公知的其它材料。替代地，可以使用比如PTFE GoreTex等膜片，单独地或与过滤介质结合。
空气过滤器组件300安装在袋部400中，所述袋部400形成在轮胎的外表面上，通常在邻近泵通路的侧壁区域中。袋部400在图4-6中示出。袋部可以被模制在轮胎(未示出)中，或者形成在硫化轮胎中，是在固化后通过激光切割。
如图5中所示，袋部400的大体形状是弯曲的，没有角部，以消除应力集中。优选的是：袋部也为椭圆形形状，且椭圆形的短轴与轮胎的径向方向对齐。袋部也可以是圆形的。袋部的深度为大约5-15mm，并且长轴宽度为大约20-40mm，短轴宽度为大约8-15mm。袋部的底表面402具有孔404，其连接至形成为穿过轮胎至轮胎腔体的通路406，使得流体可以从袋部中的孔404连通至通路出口408。可选的中心空气导管204定位在通路406中，以将过滤后的空气连通至阀组件200。替代地，通路406可以用于将流体从袋部连通至腔体。
袋部的底表面402可以进一步可选地包括模制在其中的附接隆起(knob)416，如图10中所示。附接隆起416可以用于将过滤器壳体固定至袋部。过滤器壳体的底部可以具有凹部418，其允许隆起416卡合在其内，如图10中所示。替代地，过滤器壳体可以具有隆起(未示出)，其被固定到袋部的凹部(未示出)中。
袋部400进一步包括侧壁410。侧壁410被接合在一起的第一和第二突台412、414环绕。柔性套圈500具有内部孔502，其中内部孔定位成围绕盖306的外部周向边缘307。柔性套圈500具有第二端部，其定位在第一突台412上。替代地，第二端部可以定位在形成于袋部的侧壁中的槽510中，如图10中所示。柔性套圈的截面轮廓512可以为U形的。柔性套圈允许在轮胎服务中见到的+/-10%的侧壁应变，同时防止过滤介质挠曲。柔性套圈500由柔性材料比如橡胶制成。
生坯(未硫化)橡胶环600具有内孔，其定位成围绕柔性套圈500的外周缘，并且其中橡胶环的外部定位在第二外部突台414上。生坯橡胶环600具有内侧，其涂覆有适当的粘结剂，如以下所描述的。生坯橡胶环600然后在柔性套圈之上固化，并被附接至轮胎的侧壁。生坯橡胶环600可以通过加热被固化。
如图7和10中所示，过滤器壳体长轴尺寸和短轴尺寸小于袋部内部腔体308，使得存在环绕过滤器壳体的间隙。该空间间隙可处于2mm到大约8mm的范围内。因此，过滤器壳体的长轴尺寸可以处于比袋部长轴尺寸小10%～50%并且更优选地比袋部长轴尺寸小20-30%的范围内。
过滤器壳体的底部通过使用在两侧被涂覆有适当粘结剂的一条或多条生坯未硫化橡胶，而附接至袋部底表面402。粘结剂可以被加热固化或在室温固化。一种适当的粘结剂是由Rubber Patch公司制造的快干自硫化胶结剂。
邻近袋部的是两个孔704、706，如图5中所示。孔704、706延伸穿过轮胎的侧壁，并且与调节器的对齐孔708、710处于流体连通。泵管702、703具有第一端部，其插入穿过孔704、706，并进入调节器孔708、710中。泵管702、703优选具有快速连接端部，比如倒钩等，以便可以轻松地组装系统。泵管702、703优选由高强度聚氨基甲酸酯制成。泵管具有第二端部，其弯曲大约90°。第二端部插入形成在袋部附近的槽716、718中。泵管的第二端部连接至连续的泵通路42。
泵通路连接至泵管的第二端部，然后泵通路插入通道44中。优选地，泵通路被涂覆橡胶胶结剂，然后插入泵通路中。具有内表面的生坯橡胶盖条首先被涂覆橡胶胶结剂，然后放置在环形通道中的泵通路之上。可以使用加热来固化橡胶胶结剂。
鉴于本文提供的对本发明的描述，本发明的变型是有可能的。尽管为了说明本发明的目的而示出了某些代表性的实施例和细节，但对本领域的技术人员来说显而易见的是：在不背离本发明的范围的情况下，能够在其中做出各种变化和修改。因此，应该明白的是：能够在所描述的特定实施例中做出变化，其将落入如后面所附权利要求书限定出的本发明的完整预期范围内。

Claims (22)

1.一种轮胎组件，包括：
轮胎，其具有胎面部分和从所述胎面部分沿径向向内延伸以与相应的胎圈接合的一对侧壁；用于所述胎面部分和侧壁的支承胎体；
泵通路，其定位在所述轮胎的弯曲区域内，所述泵通路进行操作以在轮胎旋转时打开和关闭；
阀组件，其与所述泵通路处于流体连通；
袋部，其形成在所述轮胎中；
过滤器组件，其安装在所述袋部中，所述过滤器组件与所述阀组件处于空气流连通，其中所述袋部具有的面积大于过滤器壳体的面积，使得存在环绕过滤器壳体的间隙，
其中，所述过滤器组件由壳体和盖形成，其中所述盖具有用于与所述壳体连通空气的一个或多个孔，其中所述盖连接至所述壳体，所述壳体具有用于接收过滤介质的内部腔体，所述壳体具有用于与所述阀组件流体连通的孔，其中柔性套圈环绕所述盖。
2.如权利要求1所述的轮胎组件，其中，所述袋部的面积比所述过滤器壳体的面积大10-30%。
3.如权利要求1所述的轮胎组件，其中，所述过滤器组件具有椭圆形的形状。
4.如权利要求3所述的轮胎组件，其中，所述椭圆形具有长轴和短轴，其中所述过滤器组件的短轴与所述轮胎的径向方向对齐。
5.如权利要求1所述的轮胎组件，其中，所述袋部形成在所述轮胎的侧壁中。
6.如权利要求1所述的轮胎组件，其中，所述袋部具有底表面，其中所述底表面具有孔，其连接至形成于所述轮胎壁中的通道，其中所述孔通过所述通道与所述阀组件处于流体连通。
7.如权利要求5所述的轮胎组件，其中，所述袋部为椭圆形形状，并且具有与所述轮胎的径向方向对齐的短轴。
8.如权利要求1所述的轮胎组件，其中，所述阀组件具有入口，其中所述过滤器组件具有出口，其中管将过滤器出口组件连接至所述阀组件的入口。
9.如权利要求8所述的轮胎组件，其中，所述管由聚氨基甲酸酯制成。
10.如权利要求8所述的轮胎组件，其中，所述管具有位于每个端部上用于快速连接的倒钩。
11.如权利要求8所述的轮胎组件，其中，所述管具有位于每个端部上的快速连接件。
12.如权利要求8所述的轮胎组件，其中，所述管具有位于每个端部上用于快速连接的压力接头。
13.如权利要求1所述的轮胎组件，其中，所述柔性套圈由橡胶制成。
14.如权利要求1所述的轮胎组件，其中，所述柔性套圈的截面形状是U形的。
15.一种轮胎组件，包括：
轮胎，其具有胎面部分和从所述胎面部分沿径向向内延伸以与相应的胎圈接合的一对侧壁；用于所述胎面部分和侧壁的支承胎体；
泵通路，其定位在所述轮胎的弯曲区域内，所述泵通路进行操作以在轮胎旋转时打开和关闭；
阀组件，其与所述泵通路处于流体连通；
椭圆形的袋部，其形成在所述轮胎中，其中所述袋部的短轴与所述轮胎的径向方向对齐；
过滤器组件，其安装在所述袋部中，所述过滤器组件与所述阀组件处于空气流连通，其中所述过滤器组件为椭圆形形状，所述袋部具有的面积大于过滤器组件的面积，使得存在环绕过滤器组件的间隙，其中，所述过滤器组件由壳体和盖形成，其中所述盖具有用于与所述壳体连通空气的一个或多个孔，其中所述盖连接至所述壳体，所述壳体具有用于接收过滤介质的内部腔体，所述壳体具有用于与所述阀组件流体连通的孔，其中柔性套圈环绕所述盖。
16.如权利要求15所述的轮胎组件，其中，所述过滤器组件的短轴处于比所述袋部的短轴小10%～50%的范围内。
17.如权利要求15所述的轮胎组件，其中，所述过滤器组件的短轴处于比所述袋部的短轴小15%～30%的范围内。
18.如权利要求15所述的轮胎组件，其中，所述过滤介质是多孔性膜片。
19.一种轮胎组件，包括：
轮胎，其具有胎面部分和从所述胎面部分沿径向向内延伸以与相应的胎圈接合的一对侧壁；用于所述胎面部分和侧壁的支承胎体；
泵通路，其定位在所述轮胎的弯曲区域内，所述泵通路进行操作以在轮胎旋转时打开和关闭；
阀组件，其与所述泵通路处于流体连通；
袋部，其形成在所述轮胎中；
过滤器组件，其安装在所述袋部中，所述过滤器组件与所述阀组件处于空气流连通，其中所述过滤器组件由壳体和盖形成，其中所述盖具有用于将空气连通到所述壳体中的一个或多个孔，其中所述盖连接至所述壳体，所述壳体的内部腔体在其中容纳有过滤介质，所述壳体具有与所述阀组件处于流体连通的孔，其中柔性套圈环绕所述盖。
20.如权利要求19所述的轮胎组件，其中，所述柔性套圈由橡胶制成。
21.如权利要求19所述的轮胎组件，其中，所述柔性套圈的截面形状是U形的。
22.如权利要求19所述的轮胎组件，其中，所述柔性套圈具有围绕所述盖的外表面用于接收的内孔，并且所述柔性套圈的外表面固定在所述袋部的侧壁的槽内。
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