CN104512200A - 空气维持轮胎及阀组件 - Google Patents

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CN104512200A CN201410516489.8A CN201410516489A CN104512200A CN 104512200 A CN104512200 A CN 104512200A CN 201410516489 A CN201410516489 A CN 201410516489A CN 104512200 A CN104512200 A CN 104512200A
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Abstract

空气维持轮胎及泵组件包括轮胎、细长的大致环形的空气通路、空气入口端口组件、一对大致直列式的阀、一对出口阀和高压截止阀。轮胎具有轮胎空腔和分别从第一与第二轮胎胎圈区域延伸至轮胎胎面区域的第一与第二侧壁。细长的大致环形的空气通路被包围在侧壁的弯曲区域内，当侧壁的弯曲区域邻近滚动的轮胎印迹通过时，空气通路操作地逐段关闭和打开以沿着空气通路泵送空气。空气入口端口组件在入口空气通路接头处耦连至空气通路并与空气通路气流连通，空气入口端口组件可操作以将入口空气从轮胎外引导到空气通路中。该对大致直列式的阀在入口空气通路接头的相应相反侧上定位成与入口端口组件气流连通，直列式阀在相应相反方向上选择性地打开，并使入口空气的流动从上游阀侧通过至下游阀侧并进入空气通路中。该对出口阀分别定位成与相应直列式阀的下游侧气流连通，阀将入口空气的流动从相应直列式阀的下游侧选择性地引导至轮胎空腔。高压截止阀防止轮胎空腔中的过度充气状况。

Description

空气维持轮胎及阀组件
技术领域
本发明大体上涉及空气维持轮胎，更具体地说涉及一种截止阀组件。
背景技术
正常的空气扩散随着时间的过去降低轮胎压力。因此，轮胎的正常状态是充气不足的。因此，驾驶员必须重复地行动，以维持轮胎压力，或者他们将看到降低的燃料经济性、轮胎寿命和/或降低的车辆制动与操纵性能。已提出轮胎压力监测系统，以便当轮胎压力明显地低时警告驾驶员。然而，这样的系统仍依赖于驾驶员当被警告要给轮胎重新充气至推荐压力时采取补救措施。因此，希望的是，将空气维持特征结合在充气轮胎内，该空气维持特征将在无需驾驶员干预的情况下维持轮胎内的适当的空气压力，以补偿轮胎压力随着时间的过去的任何降低。
发明内容
根据本发明的空气维持轮胎及泵组件包括轮胎、细长的大致环形的空气通路、空气入口端口组件、一对大致直列式的阀、一对出口阀和高压截止阀。轮胎具有轮胎空腔和分别从第一与第二轮胎胎圈区域延伸至轮胎胎面区域的第一与第二侧壁。细长的大致环形的空气通路被包围在侧壁的弯曲区域内，当侧壁的弯曲区域邻近滚动的轮胎印迹通过的时候，空气通路操作地逐段关闭和打开，以沿着空气通路泵送空气。空气入口端口组件在入口空气通路接头处耦连至空气通路并与空气通路气流连通，空气入口端口组件可操作，以将入口空气从轮胎外引导到空气通路中。该对大致直列式的阀在入口空气通路接头的相应相反侧上定位成与入口端口组件气流连通，直列式阀在相应相反的方向上选择性地打开，并使入口空气的流动从上游阀侧通过至下游阀侧并进入空气通路中。该对出口阀分别定位成与相应直列式阀的下游侧气流连通，阀将入口空气的流动从相应直列式阀的下游侧选择性地引导至轮胎空腔。高压截止阀防止轮胎空腔中的过度充气状况。
根据本发明的另一方面，高压截止阀包括隔膜，用于当轮胎空腔压力高于预设最高轮胎压力时密封高压截止阀。
根据本发明的另一方面，高压截止阀包括弹簧，用于当轮胎空腔压力高于预设最高轮胎压力时密封高压截止阀。
根据本发明的又一方面，高压截止阀邻近用于入口空气的过滤器设置在入口导管中。
根据本发明的又一方面，高压截止阀设置在用于泵组件的入口导管中。
根据适用于本发明的另一方面，泵组件包括细长的环形空气通路，其被包围在轮胎的弯曲区域内，当轮胎的弯曲区域穿过滚动的轮胎印迹的时候，空气通路操作地逐段关闭和打开，以沿着空气通路泵送空气。泵组件还包括：空气入口端口组件，其被耦连成在入口接头处将外部空气引导到空气通路中；一对直列式阀，其定位成在相反的方向上将入口空气的流动引导到空气通路中；和一对出口阀，其分别定位在相应直列式阀的下游侧，出口阀朝着轮胎空腔从相应直列式阀的下游侧引导入口空气的双向流动。
在适用于本发明的另一方面中，入口端口组件包括：控制导管，其在空气入口与直列式阀的上游侧之间延伸并且在空气入口与直列式阀的上游侧之间引导入口气流；和阀致动器，其用于当轮胎空腔内的空气压力高于阈值空气压力水平时，中断通过控制导管到直列式阀的入口气流。
在适用于本发明的另一方面中，阀致动器活塞就座在阀壳体空腔内，控制导管横过活塞横向地延伸，并随活塞在关闭的与直列式阀的上游侧错位的取向与打开的与直列式阀的上游侧对准的取向之间往复移动。
在适用于本发明的另一方面中，直列式阀和出口阀通过空气通路内的双向气流选择性地打开，并且其中，双向气流的方向由其中轮胎旋转的前向和反向方向规定。
本发明还提供如下方案：
1. 一种空气维持轮胎及泵组件，其特征在于，包括：
轮胎，其具有轮胎空腔、分别从第一轮胎胎圈区域和第二轮胎胎圈区域延伸至轮胎胎面区域的第一侧壁和第二侧壁；
细长的大致环形的空气通路，其被包围在所述侧壁的弯曲区域内，所述空气通路在所述侧壁的所述弯曲区域邻近滚动的轮胎印迹通过时操作地逐段关闭和打开，以沿着所述空气通路泵送空气；
空气入口端口组件，其在入口空气通路接头处耦连至所述空气通路并与所述空气通路气流连通，所述空气入口端口组件能够操作以将入口空气从所述轮胎外引导到所述空气通路中；
一对大致直列式阀，其在所述入口空气通路接头的相应相反侧上定位成与所述入口端口组件气流连通，所述直列式阀在相应相反的方向上选择性地打开，并使所述入口空气的流动从上游阀侧通过至下游阀侧并进入所述空气通路中；
一对出口阀，每个出口阀定位成与相应直列式阀的下游侧气流连通，所述阀将所述入口空气的流动从所述相应直列式阀的所述下游侧选择性地引导至所述轮胎空腔；以及
高压截止阀，用于防止所述轮胎空腔中的过度充气状况。
2. 根据方案1所述的空气维持轮胎及泵组件，其特征在于，所述高压截止阀包括隔膜，用于当轮胎空腔压力高于预设最高轮胎压力时密封所述高压截止阀。
3. 根据方案1所述的空气维持轮胎及泵组件，其特征在于，所述高压截止阀包括弹簧，用于当轮胎空腔压力高于预设最高轮胎压力时密封所述高压截止阀。
4. 根据方案1所述的空气维持轮胎及泵组件，其特征在于，所述高压截止阀邻近用于入口空气的过滤器设置在入口导管中。
5. 根据方案1所述的空气维持轮胎及泵组件，其特征在于，所述高压截止阀设置在用于所述泵组件的入口导管中。
6. 根据方案1所述的空气维持轮胎及泵组件，其特征在于，所述空气通路在轮胎侧壁内的大致圆周包围的位置内环形地延伸。
7. 根据方案6所述的空气维持轮胎及泵组件，其特征在于，所述出口阀中的每个出口阀与相应直列式阀的下游侧邻近并成接近关系定位。
8. 根据方案7所述的空气维持轮胎及泵组件，其特征在于，所述出口阀打开，以在大致径向的方向上将空气的出口流动引导至所述轮胎空腔。
9. 根据方案8所述的空气维持轮胎及泵组件，其特征在于，所述直列式阀和所述出口阀如由所述轮胎的交替性旋转方向所规定地选择性地打开。
10. 根据方案9所述的空气维持轮胎及泵组件，其特征在于，所述入口端口组件包括空气入口和空气压力调节器，所述空气压力调节器操作以响应于所述轮胎空腔内的空气压力水平选择性地打开和关闭所述直列式阀。
11. 根据方案10所述的空气维持轮胎及泵组件，其特征在于，所述出口阀响应于在所述直列式阀的相应下游侧的空气压力打开和关闭。
12. 根据方案10所述的空气维持轮胎及泵组件，其特征在于，所述空气压力调节器包括控制阀装置，所述控制阀装置操作以当所述轮胎空腔内的空气压力高于阈值空气压力水平时禁止入口空气流动到所述空气通路中。
13. 根据方案11所述的空气维持轮胎及本组件，其特征在于，所述控制阀装置包括控制导管，所述控制导管在所述空气入口与所述直列式阀的上游侧之间延伸并且在所述空气入口与所述直列式阀的上游侧之间引导入口气流，所述控制阀装置还包括控制阀致动器，以便当所述轮胎空腔内的空气压力高于所述阈值空气压力水平时，中断通过所述控制导管到所述直列式阀的入口气流。
14. 根据方案12所述的空气维持轮胎及泵组件，其特征在于，所述控制阀致动器在打开位置与关闭位置之间移动，在所述打开位置中，通过所述控制导管进入所述直列式阀的气流不中断，并且在所述关闭位置中，通过所述控制导管进入所述直列式阀的气流中断。
15. 根据方案13所述的空气维持轮胎及泵组件，其特征在于，所述控制阀致动器还包括偏压装置，以便当所述轮胎空腔内的空气压力高于所述阈值空气压力水平时将所述阀致动器偏压到所述关闭位置中。
16. 根据方案14所述的空气维持轮胎及泵组件，其特征在于，所述控制导管串联地定位在所述入口与所述直列式阀的上游侧之间。
17. 根据方案15所述的空气维持轮胎及泵组件，其特征在于，所述阀致动器包括就座在阀壳体空腔内的活塞，所述控制导管横过所述活塞横向地延伸，并且随所述活塞在所述关闭与打开位置之间往复移动，在所述关闭位置中的所述活塞的所述控制导管具有与所述直列式阀的上游侧错位的取向，并且在所述打开位置中的所述活塞的所述控制导管具有与所述直列式阀的上游侧对准的取向。
定义
“扁平率或高宽比”表示其截面高度(SH)与其截面宽度(SW)的比，且乘以100%以表示为百分比。
“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”表示平行于轮胎的旋转轴线的线或方向。
“球形止回阀”是其中要阻止气流的可动部分的关闭构件为球面球的止回阀。在有些球形止回阀中，球是弹簧加载的，以帮助其关闭，并需要对球的特定大小的上游压力，以克服用于阀打开的阀弹簧的偏压。球形止回阀的主阀座的内表面可以是锥形渐缩的，以便当阻止反向流动时将球引导到阀座中并形成可靠密封。
“胎圈包布”是置于轮胎胎圈外侧的狭窄的带形材料，用于保护帘布层防止磨损和被轮辋切割并且分散轮辋上方的挠曲。
“止回阀”是在本体中具有两个开口的双端口阀，一个用于空气进入，并且另一个用于空气离开。
“周向的”表示沿着垂直于轴向方向的环形胎面的表面的周边延伸的线或方向。
“开启压力”是阀将操作的最低上游压力。典型地，止回阀设计用于并因此能指定用于特定的开启压力。
“下游”是离开功率源的方向，即离开气流源的方向。在阀的背景下，“下游”指的是当阀上的“上游”气流施加足以打开阀的开启压力时，空气从阀流出来的阀的一侧。
“赤道中心面(CP)”表示垂直于轮胎旋转轴线且穿过胎面中心的平面。
“印迹”表示在零速度下以及在标准载荷和压力下轮胎胎面与平坦表面的接地面积或接触区域。
“花纹沟”表示侧壁中的细长空隙区，其可以以直线、弯曲或之字形的方式绕胎面圆周或侧向地延伸。圆周和侧向延伸的花纹沟有时具有共同部分。“花纹沟宽度”等于被其宽度正被讨论的花纹沟或花纹沟部分占据的表面积除以这样的花纹沟或花纹沟部分的长度；因而，花纹沟宽度是花纹沟在其长度上的平均宽度。花纹沟在轮胎中可具有变化的深度。花纹沟的深度可围绕胎面的圆周改变，或者一个花纹沟的深度可以是恒定的，但与轮胎中的另一花纹沟的深度不同。如果这样的窄或宽的花纹沟同使它们互连的圆周花纹沟比较起来具有明显减小的深度，则它们被认为是形成倾向于维持所涉及的胎面区域中的花纹条状特性的“加强盘”。
“内侧面”表示把轮胎安装在车轮上且把车轮安装在车辆上时最靠近车辆的轮胎侧面。
“侧向的”表示轴向方向。
“侧向边缘”表示在标准载荷和轮胎充气情况下测量的、与轴向最外层的胎面接地面积或印迹相切的线，这些线平行于赤道中心面。
“净接触区域”表示在围绕胎面整个圆周的侧向边缘之间的接地胎面元件的总面积除以侧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车轮位置从而确保胎面花纹与优选的行进方向对准。相反，定向胎面花纹具有要求特定车轮定位的优选行进方向。
“外侧面”表示把轮胎安装在车轮上且把车轮安装在车辆上时离车辆最远的轮胎侧面。
“蠕动的”表示通过波状收缩沿着管状通道推进诸如空气的内含物的方式操作。
“径向的”和“径向地”意味着径向地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，其由至少一个周向沟槽以及第二个这样的沟槽和侧向边缘中任一个限定，该条在侧向方向上未被全深度沟槽分开。
“细缝”表示模制到轮胎胎面元件中、细分胎面表面并改进牵引的小狭槽，细缝通常在宽度方向上窄并且在轮胎印迹内关闭，这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”表示由邻近沟槽的形状限定的肋或块元件。
“胎面弧宽”表示在胎面侧向边缘之间测量的胎面弧长。
“上游”是朝着气流功率源的方向，即空气从其流出或来自的方向。在阀的背景下，“上游”指的是当阀上的“上游”气流施加足以打开阀的开启压力时，空气流入的阀的一侧。
附图说明
将作为示例并参考附图描述本发明，其中：
图1是具有用于本发明的示例的蠕动泵和入口阀的轮胎、轮辋和管道的轴测图。
图2A是在轮胎靠着地面逆时针旋转并建立印迹的情况下的图1的轮胎及示例蠕动泵组件的侧视图。
图2B是在轮胎靠着地面顺时针旋转的情况下的图1的轮胎及示例蠕动泵组件的侧视图。
图3A是具有在关闭位置中的双端口入口控制阀的图1的示例蠕动泵的入口的横截面示意图。
图3B是在轮胎于逆时针方向上旋转的情况下、具有在可操作以填充轮胎的打开位置中的双端口入口控制阀的图1的示例蠕动泵的入口的横截面示意图。
图3C是在轮胎于顺时针方向上旋转的情况下、具有填充轮胎的双端口入口控制的双向阀的图1的示例蠕动泵的入口的横截面示意图。
图4A是具有在关闭位置中的替代性构成的双向五端口入口控制阀的图1的示例蠕动泵的入口的横截面示意图。
图4B是在轮胎于逆时针方向上旋转的情况下、具有在可操作以填充轮胎的打开位置中所示的替代性构成的双向五端口入口控制阀的图1的示例蠕动泵的入口的横截面示意图。
图4C是在轮胎于顺时针轮胎旋转中旋转的情况下、具有填充轮胎的替代性构成的五端口入口控制的双向阀的图1的示例蠕动泵的入口的横截面示意图。
图5A是在轮胎于逆时针旋转中的情况下、其中阀已在其中结合五端口调节器的填充轮胎的替代性示例蠕动泵双向阀的入口的横截面示意图。
图5B是在轮胎于顺时针旋转的情况下并示出五端口调节器的填充轮胎的图5A的替代性示例蠕动泵双向阀的入口的横截面示意图。
图5C是在顺时针轮胎旋转的情况下并且阀在旁路模式下的图5B的替代性示例蠕动泵双向阀的入口的横截面示意图。
图5D是在逆时针轮胎旋转的情况下并且阀在旁路模式下的图5B的替代性示例蠕动泵双向阀的入口的横截面示意图。
图6是根据本发明的具有用于高压截止阀的两个替代位置的与图3A相似的横截面示意图。
图7是根据本发明的具有高压截止阀的与图4A相似的横截面示意图。
图8是根据本发明的具有高压截止阀的与图5A相似的横截面示意图。
具体实施方式
参考图1、2A和2B，充气轮胎及泵组件可包括延伸至胎面14并包围由内衬25限定的轮胎空气腔26的一对侧壁12。蠕动泵组件16可在侧壁的大体上高度弯曲的区域中附接至侧壁12中的一个或两者。蠕动泵组件16可包括1)以与轮胎独立形成并在制造后的程序中与轮胎装配到一起的独立管道的形式的环形空气通路20；或者2)在轮胎制造期间在侧壁12内形成为一体的空隙的空气通路。空气通路20可被侧壁12包围，并且可沿着绕侧壁的当充气轮胎在负载下旋转的时候经历高的挠曲或弯曲的区域的环形路径延伸。如果以独立管道的形式，则管道可由能够经得起重复的循环变形的诸如塑料、橡胶和/或聚合复合物的弹性柔性材料形成，其中，管道变形成经受负载的压扁状况，并且当去除这样的负载时回到横截面大体上圆形的初始状况。如果空气通路一体地形成在侧壁内，则当轮胎在负载下旋转并操作地使足够用于在此描述的目的的空气体积通过的时候，空气通路同样经得起重复的循环变形和恢复。在美国专利No.8,113,254中描述了蠕动泵中的空气管道的总体操作，该美国专利在此并入作为参考。
空气通路20的相对端22、24可终止于入口端口组件28。入口端口组件28可被帖附，以便当轮胎靠着地面132旋转的时候与轮胎一起旋转。轮胎的旋转靠着地面132形成印迹134，其继而将压缩力138引入充气轮胎。压缩力138继而可在140处应用到空气通路20中，以便当轮胎在负载下旋转的时候引起通路的逐段塌陷。不管轮胎在图2A中的逆时针方向136上还是在图2B中的顺时针方向133上旋转，都可出现空气通路20的逐段塌陷。蠕动泵组件16因而在操作中是双向的或可反向的，以贯穿360度的轮胎旋转在气流的前向方向或反向方向上将空气连续地泵送到轮胎空腔26中。
当轮胎分别在图2A或2B的前向方向136和后向方向133上旋转的时候，不管通路是以独立的侧壁嵌入管道的形式还是以一体形成的空隙的形式，空气通路20都可被逐段压扁。空气通路20的逐段顺序压扁137可在与图2A和/或2B中的轮胎旋转的方向相反的方向142上移动。通路20的逐段顺序压扁137可将在方向142上待被泵送的来自压扁段的空气朝着入口端口组件28排出，在该入口端口组件28的位置，空气被引导至轮胎空腔26。轮胎空腔26内的空气压力因而可维持在期望的阈值压力。被入口端口组件28允许进入空气通路20的空气可补充被泵送到轮胎空腔26中的空气，或者如果不需要将轮胎压力维持在期望的水平，则可重新循环离开泵组件16。
入口端口组件28可包括调节器阀组件30和过滤空气进气端口32。在图3A至3C中示出了双端口双向入口控制组件28。图3A代表在关闭位置中的入口控制；图3B代表在气流逆时针移动并且轮胎顺时针旋转的情况下的在打开位置中的入口控制；并且图3C代表在气流顺时针移动并且轮胎逆时针旋转的情况下的在打开位置中的入口控制。应意识到的是，系统是双向的，其中，当轮胎在负载下旋转的时候，空气通路20内的气流在一个和/或两个方向上，其中，空气通路20内的气流的方向由轮胎旋转的前向或反向方向决定。替代性地，沿着空气通路20的泵送可贯穿充气轮胎在负载下的整个360度的旋转出现在任一方向上。
过滤空气进气端口32可定位在轮胎侧壁12的外表面，并且外部空气可被允许通过容纳在圆柱形壳体36内的蜂窝过滤器34进入进气端口。图3A示出了在其中防止来自轮胎外的空气穿过进气端口32的关闭状况(例如，当轮胎空腔26内的压力处于或高于调节压力阈值PREG时出现的状况)下的组件28。空气通路导管56可从过滤器壳体36延伸至调节器阀组件30，并且可将入口空气引导至阀组件。出口导管54可将气流从调节器阀组件30运送至连接导管40，该连接导管40将空气引导到邻近入口接头38并在入口接头38的相对侧上定位的向反引导的阀62、64中。如在此所使用地，“入口接头”可指的是将入口空气从组件28引导至直列式（inline）停止阀的上游侧的在空气通路20中的位置。在图3A至3C、4A至4C和5A至5D中示出了系统16的替代性示例。
调节器阀组件30可具有阀壳体42和驻留在缸或壳体腔室46内的阀活塞44。诸如弹簧48的偏压机构可对活塞44施加偏压力(参见图3B、3C中的箭头72)，以在缸46内将活塞向下偏压到如图3B和3C所指示的“打开”或“轮胎填充”位置中。当轮胎空腔26内的压力处于或者高于压力设定水平PREG时，压力将克服弹簧48的偏压力，并在缸46内将活塞44向上推到(参见箭头50)图3A的“关闭”或“无填充”位置中。活塞44可包括横过活塞44延伸的横向延伸的空气导管52。在图3A的“关闭”位置中，导管52相对于空气导管54、56错位，并且空气不能横过活塞44流到导管54、56并从那里流到入口接头38。因此，在“关闭”位置中，防止气流到达入口接头38和到达阀62、64的上游侧。因而可用在图3A的关闭位置中的阀组件30阻止进入通路20的气流。
图3B示出了向“打开”位置移动的阀组件30。充气轮胎可在顺时针方向上旋转，以使得在逆时针方向上沿着通路20泵送空气。四个单向阀62、64、66、68的构造可如图3B所示地设置。两个直列式阀62、64可在入口接头38的相对侧上沿着导管40定位。两个直列式阀62、64可沿着导管40在相反的方向上打开，并且在这样的朝着打开状况下的两个直列式阀62、64的相应方向上引导气流。导管40可在阀62、64的下游侧与空气通路20连接。径向延伸的出口导管通路58、60从导管40与空气通路20的接合点可延伸至轮胎空腔26。沿着导管58、60定位的可分别是两个出口单向阀66、68。阀66、68可取向成在朝着轮胎空腔26的方向上打开，以允许空气沿着导管58、60通过阀66、68并进入轮胎空腔的流动。
例如，单向阀62、64、66、68可以是球形止回阀或隔膜止回阀。当在阀62、64、66或68的上游侧的压力克服偏压弹簧并迫使球离开其座时，阀62、64、66、68可取向成在所示的方向上打开。活塞44可在由致动器弹簧48施加的偏压力下向下移动(如在附图中所看到地)。当轮胎空腔26内的空气压力PREG降至低于期望的压力阈值极限时，活塞44的移动可使横过活塞44的空气导管52与导管54、56对准，从而允许来自入口过滤器端口32的入口空气横过活塞导管52流到入口控制接头38并流到连接导管40。在靠着地面132顺时针旋转中(参见图2B)，轮胎可使与形成的轮胎印迹134相对的空气通路20逐段坍塌。坍塌端可形成真空，该真空继而可被通过入口端口组件28吸入的在逆时针方向142上的在空气通路20内的空气的流动逐段重新填充。
输入空气的逆时针流动打开单向阀64，以允许空气流入通路20并在逆时针方向上循环。当气流到达导管40与径向出口导管60的接头时，空气不能流过关闭的阀62，并因此必须流到出口阀68。气流迫使出口阀68打开，并继续如由箭头70所指示地允许空气进入轮胎空腔26(图3B)。当轮胎空腔26内的空气压力达到期望的预设水平时，抵御活塞44的轮胎压力可将活塞推到图3A的关闭位置中，并且到轮胎空腔的气流可中断(如上所述)。
如将从图3C理解，蠕动泵组件16的该操作同样可在反向的轮胎旋转方向上相似地操作。在图2A和3C中，在轮胎于逆时针方向上旋转的情况下，可在顺时针方向142上泵送空气。图3C示出了在这样的状况下的入口端口组件28和调节器阀组件30。如果轮胎空腔26内的压力低于预设的PREG，则活塞44被弹簧48偏压到打开位置中。活塞导管52可与导管54、56对准，并且可将气流引导至接头40。当重新填充通路20的排空段的时候，轮胎在逆时针方向上的旋转可使空气在顺时针方向74上流动。在顺时针方向上的气流打开单向阀62，并允许空气从导管40循环到通路20中。加压空气可在通路20中循环，并进入导管58，在此其抵御出口阀66引导，从而如由图3C的箭头70所指示地通过出口阀66流到轮胎空腔26。与图3C中一样，当气流到达导管40与径向出口导管58的接合点时，空气不能流过关闭的阀64，并可流到出口阀66。如由箭头70所指示，迫使出口阀66打开的气流可继续到轮胎空腔26。如上所述，当轮胎空腔26内的空气压力达到期望的预设水平PREG时，抵靠活塞44的面的轮胎压力可将活塞推到图3A的关闭位置中，并且到轮胎空腔的气流可中断。
图4A、4B和4C示出了其中调节器阀组件78可以是五端口入口控制构造的替代性示例实施例。在图4A中，阀组件在其中没有空气输入到轮胎空腔26中的关闭位置中。图4B示出了在顺时针轮胎旋转方向和在逆时针方向上的气流的情况下的在打开位置中的阀组件。图4C示出了在逆时针轮胎旋转方向期间和在顺时针方向上的气流的在打开位置中的阀。在图4A、4B和4C所示的阀组件中，空气可被允许通过入口端口组件76进入系统到调节器阀组件78。入口端口组件76可包括过滤器入口端口80和容纳在过滤器壳体84内的过滤器体82。穿过过滤器体82的空气可经由入口导管86被引导至横向活塞导管88。由入口导管86与活塞导管88的交点形成的接头90也可设置在活塞92内。
在轮胎空腔26内的空气压力低于预设PREG水平的情况下，活塞92在由图4B和4C所代表的打开状况下可被弹簧94偏压。如果轮胎空腔26内的空气压力处于或者高于PREG水平，则空腔空气压力可克服偏压弹簧94，并在缸98内使活塞92向上移入图4A的关闭位置。在关闭位置中，没有空气被泵送到轮胎空腔26中。
活塞92的横向导管88在图4B和4C的阀打开的状况下可与桥接导管100、102对准，并且当阀如图4A所示关闭时可与桥接导管100、102错位。四个单向阀106、108、110、112可定位成形成直列式阀108、110和出口阀106、112。直列式阀108、110可在离开接头90的相反方向上打开，并且出口阀112、106可朝着轮胎空腔26径向向内打开。出口阀106、112可分别驻留在耦连至通路20的出口导管103、101内。导管103、101可分别与桥接导管102、100相交并连接，并且径向向内超出出口阀112、106延续至在轮胎空腔26处的出口端22、24。
图4A、4B和4C的五端口阀构造的操作可与以上关于图3A、3B和3C的双端口阀所述的类似地操作。图2B、4B示出了在轮胎顺时针旋转的情况下打开并引起空气在通路20内的逆时针流动的调节器阀。允许通过输入阀组件76的空气可借助于导管86被引导至活塞92中的接头90。在接头90处，气流不能穿过关闭的阀108，并从而可打开阀110。气流在通路20内可在方向114上循环，以进入导管101。在导管101与桥接导管100的接头处的气流不能穿过关闭的阀108，并因而可被引导至打开的阀106，以允许泵送气流进入轮胎空腔26。
图2A和4C示出了在轮胎于逆时针方向136上旋转的情况下的调节器阀的操作，以在顺时针填充方向118上泵送通路20内的气流。通路20中的气流118可如所示被引导至轮胎空腔26。阀在图2A和4C中的该轮胎旋转方向和反向气流方向上的操作可如上所述进行。当轮胎空腔26内的空气压力达到期望的预设水平PREG时，抵御活塞92的轮胎压力可将活塞推到图3A的关闭(导管错位)位置中，并且到轮胎空腔的气流可中断。低于预设的期望阈值水平PREG的轮胎空腔26内的压力可使活塞92移入图4B和4C的打开位置，并使空气在如由轮胎旋转的方向所规定地指示的方向上在通路20中流动。空气的泵送可延续贯穿轮胎的360度的旋转，并且如所示可不管轮胎(和车辆)在前向还是反向方向上前进而出现。
图5A、5B、5C和5D示出了通过包含旁路阀120而变型的调节器阀组件78的另一示例。旁路阀120可以是压力控制阀，其被连接成当轮胎空腔26内的压力超过PSET或PREG值时旁通过止回阀106、112的开口。旁路阀120可确保当空腔内的空气压力处于或高于PSET或PREG压力阈值时，空气不能被引导到轮胎空腔26中。
当轮胎空腔26内的压力处于或高于PSET或PREG值时，旁路阀120可在任一方向上引导空气，从而使空气旁通至出口阀106、112，并防止过量空气引入到轮胎空腔中。旁路阀120可连接至导管120，横跨活塞92并在相反端连接至导管101、103。
图5A示出了在空腔压力低于阈值PSET或PREG、轮胎在顺时针方向上旋转并且填充空气在逆时针方向上绕通路20旋转的情况下的五端口旁路调节器。在图5A、5B、5C和5D的旁路调节器中，活塞92不可在相对于导管100、102的对准的打开取向与关闭的错位取向之间移动，而是可在所有填充模式下保持对准(例如，固定)。
参考图5A，空腔压力低于阈值PSET或PREG，以使旁路阀120关闭。在旁路阀120关闭的情况下，调节器与空气通路20的操作如以上参考图4B所讨论地进行。图5A和图4B代表了轮胎的顺时针旋转、空气通过过滤器入口端口80进入轮胎空腔26的流动(箭头124)和空气在通路20内的逆时针流动(箭头126)。
在图5B中，对于轮胎的逆时针旋转和顺时针填充方向，只要空腔压力保持低于阈值PSET或PREG，旁路阀120就继续保持关闭。沿着旁路导管的气流(箭头128)从而被关闭的旁路阀120阻止。图5B中的气流及填充方向因而如以上关于图4B的相同类似状况操作所述地前进。图5B中在顺时针方向上循环的空气用于打开出口阀112，并使空气在方向130上进入轮胎空腔26。
在图5C中，在空腔压力处于或高于PSET或PREG的情况下，空气可在顺时针方向上循环，以旁通出口阀106、112并改为穿过打开的旁路阀120。出口阀106、112因而保持关闭，并且没有循环空气(箭头126)将穿过出口106、112并进入轮胎空腔26。图5D示出了在轮胎的相反的顺时针旋转和通过空气通路20的逆时针气流路径期间的旁路调节器的操作。与图5C中一样，图5D中的轮胎空腔压力高于阈值PSET或PREG，并且旁路阀126打开并引导逆时针气流(方向箭头126)通过旁路导管，而不是通过出口阀106、112。因而阻止进入轮胎空腔26的气流。图5A、5B、5C和5D的旁路调节器从而确保当空腔内的压力处于或高于设定阈值PSET或PREG时，绝不会将空气推到轮胎空腔26中。
从前面应意识到的是，蠕动泵及调节器系统提供装置，其用于将轮胎空腔26内的空气压力保持在期望的压力水平PSET或PREG，但处于不高于期望压力水平的压力。泵组件16可包括被包围在轮胎的弯曲区域内的细长的环形空气通路20。当轮胎的弯曲区域邻近滚动的轮胎印迹通过的时候，空气通路20可逐段操作地关闭和打开，以沿着空气通路泵送空气。泵组件16还可包括定位成在入口接头(38或90)处将外部空气引导到空气通路20中的空气入口端口组件28。一对直列式阀62、64(或108、110)可在相反的方向上将入口空气引导到空气通路20中。一对出口阀66、68(或106、112)可定位在相应直列式阀的下游侧，其中，出口阀将来自相应直列式阀的下游侧的双向流动引导从其通过并朝着轮胎空腔26。
入口端口组件28还可延伸在入口气流/空气入口与入口阀的上游侧之间的控制导管。活塞44可在阀弹簧48的影响下操作，以当轮胎空腔26内的空气压力高于阈值空气压力水平PSET或PREG时，中断通过控制接头38到入口阀的上游侧的入口空气。入口阀和出口阀可选择性地打开，其中在空气通路20内的双向气流由轮胎旋转的方向规定。
根据本发明，用于上述组件16的高压截止阀600、700、800还可提供失效安全能力，以防止轮胎空腔26中的过度充气状况。截止阀600、700、800例如可以是隔膜截止阀(例如，利用隔膜刚度和密封能力以当轮胎空腔压力高于预设最高轮胎压力PSET或PREG时阻止空气通过)或微型弹簧加载的致动器截止阀(例如，利用弹簧刚度和致动器密封能力以当轮胎空腔压力高于预设最高轮胎压力PSET或PREG时阻止空气通过)。高压截止阀600、700、800可设置在过滤器34内的入口导管中(图6-8)或设置在用于泵组件16的入口导管中(图6)。
尽管本发明的以上表示如图3A、3B和3C、图4A、4B和4C、图5A、5B、5C和5D以及图6-8中所指示，但本发明不限于所示的示例。用于方向性的四个止回阀可在轮胎泵送通道20中的任何位置、附接至轮胎内衬表面25、附接至调节器壳体的表面、或者如所示完全结合到调节器中。这样的差别在本领域的技术人员的知识范围内。相似地，尽管所示的示例代表了双端口和五端口调节器构造，但在不偏离本发明的范围的情况下可替换其他的示例。可替换三端口和四端口调节器。还应指出的是，在所示的调节器示例中，调节器内的气流方向必须总是穿过入口过滤器34，并且总是与在调节器外的轮胎旋转相反。还应理解的是，在旁路调节器示例中，旁路导管连接将高压的压缩空气发送到轮胎10中的两个止回阀、出口阀106、112。在填充模式期间，只要轮胎空腔26内的空气压力低于PSET或PREG，空气就可不流过旁路通路。因而引导空气，以打开出口止回阀，并将空气发送到轮胎空腔26中。当轮胎达到需要的压力PSET或PREG时，空气可流过旁路阀。空气因而绕通路20并通过调节器旁路通路循环，并且不被压缩。还可防止轮胎空腔26的过度填充。
可反向的蠕动轮胎及泵组件16将为任何空气泵通路构造工作，并且为通路相对于轮胎达到360度的环形圆周的角度工作。系统对于内置空气通路或固化后附接的基于管道的通路有用。直列式阀和出口阀可结合到调节器壳体设计中。可使用旁路(第三示例)和入口控制(第一和第二示例)调节器。此外，在气流路径的中间没有形成空气的死体积。相反，气流路径在不损害功能性的情况下可与可互换地交换的入口和出口对称。
根据在此提供的本发明的说明，可能有本发明的变化。尽管为了说明本发明已示出了某些代表性的示例和细节，但对本领域的技术人员显而易见的是，在不偏离本发明的范围的情况下可在其中作出各种变化和变型。因此，应理解的是，可在描述的如由所附权利要求所限定的本发明的完整预期范围内的特定示例中作出变化。

Claims (10)

1.一种空气维持轮胎及泵组件，其特征在于，包括：
轮胎，其具有轮胎空腔、分别从第一轮胎胎圈区域和第二轮胎胎圈区域延伸至轮胎胎面区域的第一侧壁和第二侧壁；
细长的大致环形的空气通路，其被包围在所述侧壁的弯曲区域内，所述空气通路在所述侧壁的所述弯曲区域邻近滚动的轮胎印迹通过时操作地逐段关闭和打开，以沿着所述空气通路泵送空气；
空气入口端口组件，其在入口空气通路接头处耦连至所述空气通路并与所述空气通路气流连通，所述空气入口端口组件能够操作以将入口空气从所述轮胎外引导到所述空气通路中；
一对大致直列式阀，其在所述入口空气通路接头的相应相反侧上定位成与所述入口端口组件气流连通，所述直列式阀在相应相反的方向上选择性地打开，并使所述入口空气的流动从上游阀侧通过至下游阀侧并进入所述空气通路中；
一对出口阀，每个出口阀定位成与相应直列式阀的下游侧气流连通，所述阀将所述入口空气的流动从所述相应直列式阀的所述下游侧选择性地引导至所述轮胎空腔；以及
高压截止阀，用于防止所述轮胎空腔中的过度充气状况。
2.根据权利要求1所述的空气维持轮胎及泵组件，其特征在于，所述高压截止阀包括隔膜，用于当轮胎空腔压力高于预设最高轮胎压力时密封所述高压截止阀。
3.根据权利要求1所述的空气维持轮胎及泵组件，其特征在于，所述高压截止阀包括弹簧，用于当轮胎空腔压力高于预设最高轮胎压力时密封所述高压截止阀。
4.根据权利要求1所述的空气维持轮胎及泵组件，其特征在于，所述高压截止阀邻近用于入口空气的过滤器设置在入口导管中。
5.根据权利要求1所述的空气维持轮胎及泵组件，其特征在于，所述高压截止阀设置在用于所述泵组件的入口导管中。
6.根据权利要求1所述的空气维持轮胎及泵组件，其特征在于，所述空气通路在轮胎侧壁内的大致圆周包围的位置内环形地延伸。
7.根据权利要求6所述的空气维持轮胎及泵组件，其特征在于，所述出口阀中的每个出口阀与相应直列式阀的下游侧邻近并成接近关系定位。
8.根据权利要求7所述的空气维持轮胎及泵组件，其特征在于，所述出口阀打开，以在大致径向的方向上将空气的出口流动引导至所述轮胎空腔。
9.根据权利要求8所述的空气维持轮胎及泵组件，其特征在于，所述直列式阀和所述出口阀如由所述轮胎的交替性旋转方向所规定地选择性地打开。
10.根据权利要求9所述的空气维持轮胎及泵组件，其特征在于，所述入口端口组件包括空气入口和空气压力调节器，所述空气压力调节器操作以响应于所述轮胎空腔内的空气压力水平选择性地打开和关闭所述直列式阀。
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