CN104709013A - 具有混合泵的自充气轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有混合泵的自充气轮胎，具体地，自充气轮胎组件包括安装在轮胎内的第一和第二空气管，其中每个空气管限定空气通路。每个空气管由柔性材料组成，其操作为允许与轮胎印迹相对的空气管节段变平以关闭通路，并弹性地去变平为初始构造。每个空气管在与轮胎旋转方向相反的方向上因轮胎印迹而顺序地变平，以沿着通路将空气泵送到出口装置以引入到轮胎腔中。每个空气管具有通过进口装置接合在一起的进口端。每个空气管具有通过出口装置接合在一起的出口端。进口装置优选地定位成相反于出口装置180度。进口装置允许空气从一个空气管传送到另一个空气管。出口装置允许空气从一个空气管传送到轮胎腔。

Description

具有混合泵的自充气轮胎

技术领域

本发明总体上涉及自充气轮胎，且更具体地涉及一种用于此种轮胎的泵机构。

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，轮胎的自然状态是充气不足的。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以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，将自充气特征结合在轮胎内，该自充气特征将在无需驾驶员干预的情况下使轮胎自充气以补偿轮胎压力随着时间的过去的任何降低。

一种类型的自充气轮胎特征是蠕动泵组件。如果泵在长度上是环形的或者为360度，则将不是双向的除非存在额外的阀。使用2个180度的泵允许系统是双向的。这是因为当轮胎沿一个方向旋转时仅一个泵工作，而当轮胎沿相反方向旋转时另一个泵工作。

因此，期望具有一种在无需复杂阀的情况下是双向的且能够360度泵送的简单泵设计。

发明内容

本发明在第一方面提供一种在安装到轮辋的轮胎中的自充气轮胎组件，所述轮胎具有轮胎腔、第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁和所述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；第一空气管安装在所述轮胎中并限定空气通路，所述空气管由柔性材料组成，其操作为允许靠近轮胎印迹的一部分空气管节段关闭环形通路，所述第一空气管具有进口和出口，第二空气管安装在所述轮胎中并限定空气通路，所述空气管由柔性材料组成，其操作为允许靠近轮胎印迹的一部分空气管关闭环形通路，所述第二空气管具有进口和出口，其中，所述第一空气管的进口通过进口装置连接到所述第二空气管的进口；其中，所述进口装置与外部空气流体连通；其中，所述第一空气管的进口与所述第二空气管的进口流体连通；其中，所述第一空气管和所述第二空气管的出口与所述轮胎腔流体连通。

本发明还提供如下方案：

1、一种自充气轮胎组件，其特征在于，包括：

a. 安装到轮辋的轮胎，所述轮胎具有轮胎腔、第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁和所述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. 安装在所述轮胎中并限定空气通路的第一空气管，所述空气管由柔性材料组成，其操作为允许靠近轮胎印迹的空气管节段的一部分关闭所述通路，所述第一空气管具有进口和出口，

c. 安装在所述轮胎中并限定空气通路的第二空气管，所述空气管由柔性材料组成，其操作为允许靠近轮胎印迹的空气管节段的一部分关闭所述通路，所述第二空气管具有进口和出口，

d. 其中，所述第一空气管的进口与所述第二空气管的进口流体连通；

e. 其中，所述第一空气管和所述第二空气管的出口与轮胎腔流体连通。

2、根据方案1所述的轮胎组件，其特征在于，所述第一空气管的进口通过进口装置连接到所述第二空气管的进口。

3、根据方案2所述的轮胎组件，其特征在于，所述进口装置具有与外部空气流体连通的进口。

4、根据方案1所述的轮胎组件，其特征在于，所述第一空气管和所述第二空气管因所述轮胎印迹而顺序地变平，从而在向前轮胎旋转方向或向后轮胎旋转方向上沿着所述空气通路泵送空气。

5、根据方案2所述的轮胎组件，其特征在于，所述进口装置还包括单向阀。

6、根据方案2所述的轮胎组件，其特征在于，所述进口装置还包括与外部空气流体连通的进口通路，其中，单向阀设置在所述进口通路中。

7、根据方案1所述的轮胎组件，其特征在于，在所述第一空气管的进口和所述第二空气管的进口之间不存在单向阀。

8、根据方案1所述的轮胎组件，其特征在于，所述进口装置是具有第一端口和第二端口的T形主体，所述第一端口连接到所述第一空气管的进口端，所述第二端口连接到所述第二空气管的进口端，其中，所述第一端口和所述第二端口通过通路接合在一起。

9、根据方案8所述的轮胎组件，其特征在于，所述T形主体还包括与外部空气流体连通的第三端口，其中，所述第三点接合到所述通路。

10、根据方案9所述的轮胎组件，其特征在于，单向阀设置在所述通路和外部空气进口之间的所述第三端口中。

11、根据方案1所述的轮胎组件，其特征在于，还包括出口装置，其中，所述第一空气管和所述第二空气管的出口端与所述轮胎腔流体连通。

12、根据方案1所述的轮胎组件，其特征在于，所述第一管的出口端具有单向阀。

13、根据方案1所述的轮胎组件，其特征在于，所述第二管的出口具有单向阀。

14、根据方案9所述的轮胎组件，其特征在于，所述出口装置和所述进口装置是大约180度分开的。

15、一种自充气轮胎组件，其特征在于，包括：

a. 安装到轮辋的轮胎，所述轮胎具有轮胎腔、第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁和所述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. 整体地形成在所述轮胎中的第一空气通路，所述空气通路操作为允许靠近轮胎印迹的第一空气通路的一部分打开和关闭，所述第一空气通路具有进口和出口，

c. 整体地形成在所述轮胎中的第二空气通路，所述第二空气通路操作为允许靠近轮胎印迹的第二空气通路的一部分打开和关闭，所述第二空气通路具有进口和出口，

d. 其中，所述第一空气通路的进口与所述第二空气通路的进口流体连通；

e. 其中，所述第一空气通路和所述第二空气通路的出口与所述轮胎腔流体连通。

定义：

轮胎的“高宽比”表示其断面高度（SH）与其断面宽度（SW）之比，乘以100%以表达为百分比。

“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”表示平行于轮胎旋转轴线的线或方向。

“胎圈包布”是置于轮胎胎圈外侧的狭窄的材料带，以保护帘布层免于磨损和被轮辋切割并且分散轮辋上方的挠曲。

“周向”表示垂直于轴向方向、沿环形胎面表面的周长延伸的线或方向。

“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载荷和压力下，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且车轮安装于车辆上时最靠近车辆的轮胎侧面。

“侧向”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、与轴向最外侧的胎面接地面积或印迹相切的线，所述线平行于赤道中心平面。

“净接触面积”表示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的整个胎面的总面积。

“非定向胎面”表示如下胎面，其没有优选的前进行进方向也不要求定位在车辆上特定的车轮位置或多个车轮位置来保证胎面花纹与优选的行进方向对齐。相反地，定向胎面花纹具有需要具体车轮定位的优选的行进方向。

“外侧面”表示当轮胎安装在车轮上且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内含物（例如空气）的方式进行操作。

“径向的”和“径向地”表示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或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。

“花纹细缝”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闭合，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”表示由具有邻近沟槽的形状限定的肋或块状元件。

“胎面弧宽”表示在胎面侧向边缘之间测量的胎面弧长度。

附图说明

通过示例并参照附图来描述本发明，附图中：

图1是本发明的混合泵机构和轮胎的分解图。

图2是图1的混合泵和轮胎机构的前视图。

图3是混合泵组件的前视图。

图4是进口组件的前视图。

图5是混合泵出口组件的前视图。

图6和图7示出了当轮胎沿逆时针方向旋转时的混合泵操作。

图8示出了当轮胎沿顺时针方向旋转时的混合泵操作。

图9是具有示为安装在轮胎中的泵系统的轮胎和轮辋组件的放大剖视图。

具体实施方式

参照图1，轮胎组件10包括轮胎12、蠕动泵组件14和轮胎轮辋28。如图9所示，轮胎以常规方式安装到位于与外轮辋凸缘22相邻的一对轮辋安装表面18。轮胎轮辋28包括与轮辋凸缘22接合并支撑轮胎组件的环形轮辋主体21，如所示。轮胎具有常规构造，其具有从相反的胎圈区域34延伸到胎冠或轮胎胎面区域38的一对侧壁30。轮胎和轮辋围封轮胎腔40。

如图1-3所示，蠕动泵组件14包括安装在通路43中的第一泵41和第二泵42，通路43位于轮胎的侧壁区域中，优选地靠近胎圈区域。空气通路优选地在硫化期间模制到轮胎的侧壁中，并优选地为环形形状。每个泵41、42具有通过进口装置44接合在一起的第一端41a、42a和通过出口装置46接合在一起的第二端41b、42b。每个泵41、42包括由弹性柔性材料例如塑料、弹性体或橡胶化合物形成的管，并且当管受到外力而变形为扁平状况且在这种力去除后而恢复为剖面为大体圆形的初始状况时，每个泵41、42能够承受重复的变形循环。管的直径足以操作性地传输对于本文描述的目的而言足够的空气体积，并允许管设置在轮胎组件内的可操作位置中，如将描述的。优选地，管具有圆形剖面形状，但是可以利用诸如椭圆形的其它形状。

如图3所示，进口装置44和出口装置46在相应位置处间隔大约180度。如图5所示，出口装置46是具有主体47的T形连接器，其具有连接到泵41的出口端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延伸到轮胎腔中，从而泵端41b与轮胎腔流体连通。出口装置还包括连接到泵42的出口端42b的第二端口50。第二端口50也连接到出口端口52，从而泵端42与轮胎腔流体连通。图5还示出：第一端口48和第二端口50还包括定向的单向阀56、58，以防止轮胎腔空气回流到泵中。定向的单向阀56、58可以是止回阀。定向的单向阀56、58还防止从泵41到泵42的流动，反之亦然。这对于防止两个泵的短路并确保空气被泵送到轮胎腔中是关键的。

在图4中示出了进口装置44的第一实施例。进口装置用于调节两个泵41、42的进口流量。进口装置44包括可模制到生轮胎中且随后固化的T形主体60。T形主体具有连接到泵41的进口端41a的第一端口62。T形主体具有连接到泵42的进口端42a的第二端口64。第一端口62和第二端口64利用通路63彼此流体连通。T形主体具有与通路63、第一端口62和第二端口64流体连通的进口通路66。进口通路66具有设置在通路66中的单向阀68。进口通路66连接到容置过滤器介质的可选的过滤器组件69。进口通路66和可选的过滤器组件69与外部空气流体连通。单向阀68防止来自泵41、42中的任一者的流经过通路66且然后经过过滤器组件69离开进口组件。

图6-8示出了在操作期间的混合泵装置。为了清楚，已经移除轮胎。图6示出了轮胎旋转方向为逆时针方向。在轮胎逆时针旋转时，泵管42在点P处被压缩。在轮胎逆时针旋转时，泵管42中的压缩空气通过出口装置46释放到轮胎腔中。如图7所示，当轮胎压力点P位于泵41上时，压缩的泵空气朝向进口装置46引送。进口装置46用作连接器，以允许压缩空气流经将泵41接合到泵42的通路63。压缩空气继续经过泵42到出口装置46，然后进入轮胎腔40中。因此，这两个分开的泵作为一个发挥作用。单向阀68防止泵送的空气从进口控制装置44逃逸。

当进口装置44已经旋转经过轮胎印迹时，进口装置允许空气进入混合泵组件的进口装置44，如图6和图8所示。因此，当进口已经旋转经过印迹并在旋转经过出口之前，泵41、42将仅在?轮胎旋转期间填充空气。

因此，如上所述，本发明的混合泵组件用作360度的泵，因此允许两个180度的泵41、42在沿任一方向旋转期间泵送。典型地，当两个180度的泵用于双向泵送时，仅一个泵实际上正在泵送。当轮胎沿相反方向旋转时，未被使用的泵将泵送。本发明的混合泵克服了此缺点。本发明的混合泵具有相当于360度的泵的泵送率，因为进口装置将两个180度的泵连接在一起以将流从一个泵传送到另一个泵，如图7所示。另外，如果轮胎沿任一方向旋转，则混合泵能够像360度的泵那样泵送，如图6-8所示。与180度的泵相比，本发明的360度的混合泵在泵送时允许实现更大的泵送率和更高的压力。这的确是混合设计的主要优点，其组合了来自两种方案的最佳方面，即双向性和更大的泵送容量。

在一个实施例中，蠕动泵组件14设置在轮胎侧壁中。如此定位，空气管41、42从轮胎印迹100径向地向内，并因此定位成被从轮胎印迹引导的力变扁平。与印迹100相对的节段因来自压缩管节段的印迹的压缩力将变平。尽管将泵管41、42的定位具体地示为位于轮胎的胎圈区域中，但其不限于此，并且可以位于经历压缩力的轮胎的任何区域处，例如在侧壁或胎面中的任何地方。蠕动泵空气管41、42的直径尺寸被选择为横跨轮辋凸缘表面26的圆周，但其不限于此。

根据上述，将明白的是，本发明提供了一种用于自充气轮胎的双向蠕动泵，其中，环形空气管逐节段地变平，并在轮胎印迹中关闭。空气进口T装置44可以包括过滤器并可以是自清洁式的。空气进口装置44可以结合到压力调节器，例如在US 20130048178 A1中公开的，其在这里通过引用被并入。蠕动泵组件14可以随用作系统故障检测器的常规构造的副轮胎压力监测系统（TPMS）（未示出）使用。TPMS可以用于检测轮胎组件的自充气系统中的任何故障，并向用户警示此种状况。

根据在此提供的对本发明的描述，本发明的变形是可能的。虽然为了示出本发明的目的已经示出某些典型实施例和细节，但是对于本领域技术人员来说将明显的是，在不脱离本发明范围的情况下，可以在此进行各种变化和改进。因此，应理解的是，可以在所述的具体实施例中做出改变，具体实施例将在如以下所附权利要求限定的本发明的全部预期范围内。

Claims (10)

1.一种自充气轮胎组件，其特征在于，包括：

a. 安装到轮辋的轮胎，所述轮胎具有轮胎腔、第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁和所述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. 安装在所述轮胎中并限定空气通路的第一空气管，所述空气管由柔性材料组成，其操作为允许靠近轮胎印迹的空气管节段的一部分关闭所述通路，所述第一空气管具有进口和出口；

c. 安装在所述轮胎中并限定空气通路的第二空气管，所述空气管由柔性材料组成，其操作为允许靠近轮胎印迹的空气管节段的一部分关闭所述通路，所述第二空气管具有进口和出口；

d. 其中，所述第一空气管的进口与所述第二空气管的进口流体连通；

e. 其中，所述第一空气管和所述第二空气管的出口与轮胎腔流体连通。

2.根据权利要求1所述的轮胎组件，其特征在于，所述第一空气管的进口通过进口装置连接到所述第二空气管的进口。

3.根据权利要求2所述的轮胎组件，其特征在于，所述进口装置具有与外部空气流体连通的进口。

4.根据权利要求1所述的轮胎组件，其特征在于，所述第一空气管和所述第二空气管因所述轮胎印迹而顺序地变平，从而在向前轮胎旋转方向或向后轮胎旋转方向上沿着所述空气通路泵送空气。

5.根据权利要求2所述的轮胎组件，其特征在于，所述进口装置还包括单向阀。

6.根据权利要求2所述的轮胎组件，其特征在于，所述进口装置还包括与外部空气流体连通的进口通路，其中，单向阀设置在所述进口通路中。

7.根据权利要求1所述的轮胎组件，其特征在于，在所述第一空气管的进口和所述第二空气管的进口之间不存在单向阀。

8.根据权利要求1所述的轮胎组件，其特征在于，所述进口装置是具有第一端口和第二端口的T形主体，所述第一端口连接到所述第一空气管的进口端，所述第二端口连接到所述第二空气管的进口端，其中，所述第一端口和所述第二端口通过通路接合在一起。

9.根据权利要求8所述的轮胎组件，其特征在于，所述T形主体还包括与外部空气流体连通的第三端口，其中，所述第三点接合到所述通路。

10.一种自充气轮胎组件，其特征在于，包括：

a. 安装到轮辋的轮胎，所述轮胎具有轮胎腔、第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁和所述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. 整体地形成在所述轮胎中的第一空气通路，所述空气通路操作为允许靠近轮胎印迹的第一空气通路的一部分打开和关闭，所述第一空气通路具有进口和出口；

c. 整体地形成在所述轮胎中的第二空气通路，所述第二空气通路操作为允许靠近轮胎印迹的第二空气通路的一部分打开和关闭，所述第二空气通路具有进口和出口；

d. 其中，所述第一空气通路的进口与所述第二空气通路的进口流体连通；

e. 其中，所述第一空气通路和所述第二空气通路的出口与所述轮胎腔流体连通。