CN104709016B - 用于空气维持轮胎的过滤器组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于空气维持轮胎的过滤器组件。公开了一种轮胎组件，其中该轮胎具有胎面部和从胎面部径向地向内延伸而与各自的胎圈连接的一对侧壁、用于胎面部和侧壁的支撑胎体、以及位于轮胎的弯曲区域内的泵通道。泵通道当轮胎转动时可操作地打开和关闭。该轮胎组件还包括与泵通道流体连通的阀组件。该轮胎还包括被安装在轮胎中的过滤器组件。过滤器组件是由壳体形成，该壳体具有用于接纳过滤介质的内腔，该内腔具有与外部空气流体连通的进口和与阀组件的进气口流体连通的出口。壳体还包括第二空腔，其中第二空腔与泵进口和阀组件出口流体连通。

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，更具体地，涉及一种用于轮胎的空气维持组件。

本发明是受美国能源部授予的合同号DEEE0005447的约束在政府支持下完成。美国政府在本发明中拥有某些权利。

背景技术

正常的空气扩散随着时间的流逝降低轮胎压力。轮胎的自然状态是在充气的状态下。因此，驾驶员必须反复地工作以维持轮胎压力，否则他们会看到降低的燃料经济性、轮胎寿命以及降低的车辆制动和操作性能。已建议了轮胎压力监测系统，以当轮胎压力明显低时警告驾驶员。然而，这样的系统依然依赖于驾驶员当被警告时采取补救措施以将轮胎再充气到推荐的压力。因此，理想的是将空气维持特征并入轮胎内，该空气维持特征将维持轮胎内部的正确空气压力而无需驾驶员介入，以补偿随时间推移轮胎压力的任何降低。有用的是将过滤器并入空气维持轮胎系统的设计中，以便在外部空气进入该系统之前对其进行过滤。过滤器必须被固定到轮胎，并且能够经受旋转力。过滤器也必须被设计成使轮胎中的应力最小化并且允许方便地组装。

发明内容

本发明在第一方面提供一种包括轮胎的轮胎组件；该轮胎具有：胎面部和从胎面部径向地向内延伸而与各自的胎圈连接的一对侧壁；用于胎面部和侧壁的支撑胎体。泵通道位于轮胎的弯曲区域内；该泵通道在轮胎转动时可操作地打开和关闭，并且具有进口端和出口端，其中出口端与轮胎腔流体连通并且阀组件与泵通道的进口端流体连通。过滤器导管被安装在轮胎中，该过滤器导管具有与外部空气空气流动连通的第一端部和连接到阀组件进气口的第二端部，其中过滤器导管还包括过滤介质。

附图说明

下面将通过举例并参照附图来描述本发明，其中：

图1是示出具有泵、阀和过滤器组件的轮胎与轮辋组件的分解视图。

图2是图1的轮胎与轮辋组件的前视图。

图3是示出连接到T形三通接头的进口端和出口端的泵管组件的透视图。

图4是示出在轮胎胎圈区域中的过滤器组件和阀组件的轮胎的截面图。

图5A是在轮胎胎圈区域中的过滤器与阀组件和连接件的分解侧视图。

图5B是示出被组装到轮胎胎圈区域的过滤器与阀组件的侧视图。

图6是示出被组装到轮胎胎圈区域的过滤器与阀组件的侧视截面图。

组件在轮胎胎圈区域的凹槽中。

图7A是过滤器与阀组件的前视图。

图7B是过滤器与阀组件的分解视图。

图7C是过滤器与阀组件的侧视截面图。

图8A是过滤器与阀组件的第二实施例的前视图。

图8B是图8A的过滤器与阀组件的第二实施例的侧视截面图。

图8C是图8A的过滤器与阀组件的第二实施例的分解视图。

图9A是在方向9A上的图8A的过滤器与阀组件的第二实施例的俯视截面图。

图9B是在方向9B上的图8A的过滤器与阀组件的第二实施例的侧视截面图。

图9C是阀组件的近视侧视截面图。

图10A是过滤器与阀组件的第三实施例的前视图。

图10B是图10A的过滤器与阀组件的第三实施例的侧视截面图。

图11A是在方向11A上的图10A的过滤器与阀组件的第三实施例的俯视截面图。

图11B是在方向11B上的图11A的过滤器与阀组件的第三实施例的侧视截面图。

图12A是过滤器与阀组件的第四实施例的透视图。

图12B是图12A的过滤器与阀组件的第四实施例的侧视截面图。

图13A是在方向13A上的图12A的过滤器与阀组件的第四实施例的截面图。

图13B是在方向13B上的图12A的过滤器与阀组件的第四实施例的视图。

图13C是在方向13C上的图12A的过滤器与阀组件的第四实施例的截面图。

具体实施方式

参照图1和图2，轮胎组件10包括轮胎12和泵组件14。该轮胎以常规方式被安装到具有外轮辋凸缘22的车轮16。环形的轮辋体28连接轮辋凸缘22并且支撑轮胎组件，如图中所示。该轮胎具有常规的构造，具有从相对的胎圈区域34延伸到胎冠区或胎面区38的一对侧壁32。轮胎和轮辋封闭用空气填充的内部轮胎腔40。

如图1和图3中所示，轮胎组件包括由泵通道42所形成的泵14，该泵通道42被安装或者位于轮胎的沟槽44中，优选地靠近侧壁的胎圈区34。泵通道42可由非连续的管(如图所示)形成；该管是由有弹性的柔性材料(诸如塑料、弹性体或橡胶配合物)制成，并且能够耐受反复的变形周期，其中当管经受外力时变形成压扁状态，而当去除此外力时恢复到原来状态。该管具有足以可操作地让用于本文中所描述目的的足够体积的空气通过的直径，并且允许将该管定位在轮胎组件内的可操作位置，如下文中描述的。优选地，该管具有椭圆形的截面形状，尽管可采用其它形状，诸如圆形。

泵通道42自身也可以在硫化期间整体地形成或模制到轮胎的侧壁中，从而排除对插入管的需求。整体形成的泵通道优选地通过制作入所选择的生轮胎构件(诸如胎圈包布，一种由金属丝或硅酮制成的可拆除带)中而制造。该构件被制作入轮胎中并且被硫化。然后在硫化后将该可拆除带拆除，以形成模内成型（molded in）或整体形成的泵空气通道。

在下文中，术语“泵通道”是指安装的管或者整体模内成型的通道。对于泵通道在轮胎内所选择的位置可以是在位于轮胎高挠曲区域内的轮胎构件内，该高挠曲区域足以当轮胎在负荷下转动时逐步地使内部空心空气通道压扁，由此将空气从进口沿空气通道输送至泵出口。

泵空气通道42具有被阀系统200连接到一起的两个进口端42a、42b，如图1、图6中所示。该阀系统的功能是调节提供给泵的空气的量。适用于本发明的压力调节器或阀系统的实例公开于美国专利申请13/221,231、13/221,433、13,221,506中，这些专利申请的内容通过引用并入本文中。泵空气通道具有与轮胎腔流体连通的两个出口端44a、44b。如在该具体实例中所示的，存在两个180度的泵，使得进口端 42a、42b与出口端44a、44b相互间隔大约180度。然而，进口端与出口端也可相互间隔90度、180度。为了将该系统修改成用于360度或更大，泵仅具有一个进口和一个出口，其中出口位于紧靠进口的位置并且与轮胎腔流体连通。

阀组件200优选地附着到轮胎的内侧，靠近胎圈区域。阀组件200具有进气口202和出气口206。阀组件200可操作地控制流到泵系统42的进气空气的量。如果轮胎腔压力40 下降到低于设定的触发压力，阀组件允许空气经过过滤器导管204进入，然后进入到泵通道42。阀组件200 可允许空气流经过空气进气口202进入泵系统。阀组件200也可以控制从泵流入轮胎腔中的空气流，以及防止轮胎腔空气回流入泵通道。

图4中示出了过滤器导管204，该过滤器导管是从轮胎侧壁延伸到阀组件200的进气口202的柔性的管或通道。可选的垫圈205被接纳在过滤器导管的周围，用以密封进气口202。过滤器导管204优选地是由高强度聚氨酯制成。进口端208具有扩大的开口，该开口位于轮胎侧壁区上，通常是在胎圈区域中。进口端208优选地具有一个或多个倒钩210，该倒钩将过滤器导管204锁定或固定在轮胎的侧壁中。

过滤器230被接纳在过滤器导管的进口端208中。过滤器230 是由多层过滤介质所组成，诸如织造纤维或非织造纤维、泡沫材料、玻璃纤维、木炭、或者本领域技术人员所知的其它材料。可替代地，也可以使用诸如PTFE、GoreTex的膜过滤器，可单独使用或者连同过滤介质使用。

出口导管300具有连接到阀组件200的出气口206的第一端部302。可选的垫圈304被设置在出口导管300周围，用以密封出气口206。出口导管300具有第二T形端部310，该T形端部具有连接到泵管端42a、42b的出口端312、314。

图8-图9示出了本发明的过滤器组件400的第二实施例。如图8C中所示，过滤器组件400具有壳体410，该壳体具有可拆卸盖412。如图8B和图9B中所示，壳体410具有与阀组件200的出口流体连通的内腔414。如图8B中所示的阀组件调节流到泵进口的进气流量。如图9C中所示，阀组件可包括弹簧203，该弹簧使密封构件207相对于阀组件的进口202偏置在打开位置。保持器209具有支撑密封构件207的第一端部、和抵靠柔性圆盘211定位的第二端部，该柔性圆盘与轮胎腔压力流体连通并且对轮胎腔压力作出响应。如图9B中所示，阀导管420具有连接到阀组件的出气口206的第一端部422、和连接到壳体400的进气口426的第二端部424。阀导管420将来自阀组件200的流体传送至过滤器壳体的内腔414，然后经由出口端430传送至泵。

如图8A中所示，过滤器壳体400还包括用于接纳一层或多层过滤介质450的过滤器凹槽440。过滤器凹槽440和过滤介质450与外部空气流体连通，并且优选地位于轮胎的外表面上，通常靠近泵。如图8C和图9A中所示的，过滤器凹槽440具有连接到过滤器导管448的进口端444的出口442。过滤器导管448具有连接到阀组件200的进气口202的出口端446。

图10-图11示出了过滤器组件500的第三实施例。如图10B中所示，过滤器组件具有容纳第一空腔504和第二空腔506的外壳502。第一空腔504具有连接到阀导管512的第一端部510的单个进口开口508。阀导管512具有连接到阀组件200的出气口202的第二端部514。第一空腔504接纳从阀组件200经过阀导管512进入第一空腔的经过滤的空气。第一空腔504具有连接到泵端部42a、42b的两个出口端507、509。阀组件是以普通的方式而示出，并且可以控制流到阀导管512的流动和/或来自过滤器导管的进气流动。第二空腔506容纳过滤介质503和/或过滤膜505，并且具有连接到过滤器导管530的第一端部522的出气口520。过滤器导管530具有连接到阀组件的进气口202的第二端部532，用于将经过滤的环境空气提供至阀组件。

图12-图13示出了过滤器组件600的第四实施例。如图12B中所示的，该过滤器组件具有容纳单个腔604的外壳602。过滤器腔604具有连接到阀导管612的第一端部610的出口开口608。阀导管612具有连接到阀组件200的进气口202的第二端部614。过滤器腔604具有被接纳在该单个腔中的过滤介质605和可选的过滤膜607。过滤器腔604定位成与外部空气流体连通，通常在轮胎的侧壁上。因此，环境空气经过过滤器腔604的开口603进入壳体，并且经过过滤介质605和可选的过滤膜607流到阀组件200的进口202。如果轮胎需要空气，阀组件打开且允许经过滤的空气经过阀腔209进入阀导管620。阀导管620连接到T形三通623，该T形三通具有连接到各自的泵端部42a、42b的两个出口端625、630。

根据本文中所提供的描述，本发明中的变形是可能的。虽然以说明本发明为目的揭示了某些代表性的实施例和细节，但对于本领域技术人员显而易见的是在不背离本发明范围的前提下可以在这些实施例和细节中进行各种改动和修改。因此，应当理解的是，可以在由所附权利要求所限定的本发明的全部想要范围内对这些具体实施例进行改动。

Claims (9)

1.一种轮胎组件，其特征在于，包括：

轮胎，所述轮胎具有胎面部和从所述胎面部径向地向内延伸而与各自胎圈连接的一对侧壁、用于所述胎面部和所述侧壁的支撑胎体；

位于所述轮胎的弯曲区域内的泵通道，所述泵通道当所述轮胎转动时可操作地打开和关闭，并且具有进口端和出口端，其中，所述出口端与所述轮胎腔流体连通并且阀组件与所述泵通道的所述进口端流体连通；

被安装在所述轮胎中的过滤器导管，所述过滤器导管是从轮胎侧壁延伸到阀组件的进气口的柔性的管或通道，并且所述过滤器导管包括具有扩大的开口的进口端，过滤介质被容纳在所述进口端中，所述过滤器导管具有与外部空气流动连通的第一端部和连接到所述阀组件的进气口的第二端部。

2.如权利要求1所述的轮胎组件，其特征在于，所述过滤器导管具有在外表面上的一个或多个倒钩。

3.如权利要求1所述的轮胎组件，其特征在于，所述过滤介质位于所述过滤器导管的所述第一端部中。

4.如权利要求1所述的轮胎组件，其特征在于，所述过滤器导管被安装成经过所述侧壁。

5.如权利要求1所述的轮胎组件，其特征在于，所述过滤器导管的所述第一端部与所述侧壁的外表面齐平。

6.如权利要求1所述的轮胎组件，其特征在于，所述过滤器导管由聚氨酯制成。

7.一种轮胎组件，其特征在于，包括：

轮胎，所述轮胎具有胎面部和从所述胎面部径向地向内延伸而与各自的胎圈连接的一对侧壁、用于所述胎面部和所述侧壁的支撑胎体；

位于所述轮胎的弯曲区域内的泵通道，所述泵通道当所述轮胎转动时可操作地打开和关闭，并且具有进口端和出口端；

其中，所述出口端与所述轮胎腔流体连通并且阀组件与所述泵通道的进口端流体连通;

由壳体形成的过滤器组件，所述壳体具有用于接纳过滤介质的第一空腔，所述第一空腔具有与外部空气流体连通的进口和与所述阀组件的进气口流体连通的出口，

所述壳体还包括第二空腔，其中所述第二空腔与泵进口和所述阀组件的出口流体连通。

8.如权利要求7所述的轮胎组件，其特征在于，所述过滤介质是多孔膜。

9.如权利要求7所述的轮胎组件，其特征在于，所述第一空腔与所述第二空腔彼此不流体连通。