CN104723811B - 自充气轮胎和压力调节器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自充气轮胎和压力调节器。自充气轮胎组件包括连接至轮胎并限定空气通道的空气管，所述空气管由柔性材料构成，其操作以允许与轮胎印迹相对的空气管段被压扁，以关闭通道，并且弹性地恢复至原始构造。空气管随后在与轮胎的旋转方向相反的方向上由轮胎印迹压扁，以沿着通道泵送空气至调节器装置。调节器装置调节至空气管的入口空气流和至轮胎腔的出口空气流。

Description

自充气轮胎和压力调节器

技术领域

本发明总体涉及自充气轮胎，更具体地，涉及用于此类轮胎的泵机构和压力调节器。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。轮胎的自然状态是处于充气状态。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，轮胎寿命和降低的运输工具制动和操纵性能。已经提出了轮胎压力监测系统，以便在轮胎压力明显低时警告驾驶者。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，希望的是在轮胎内并入自充气特征，其将使轮胎自充气，从而补偿随着时间推移的任何轮胎压力下降，而不需要驾驶员的介入。

发明内容

在第一方面，本发明提供了包括安装至轮辋的轮胎的自充气轮胎组件，该轮胎具有轮胎腔、分别从第一和第二轮胎胎圈区域延伸至轮胎胎面区域的第一和第二侧壁；具有入口端和出口端的空气通道，空气通道由柔性材料构成，其操作以当轮胎旋转时打开和关闭，其中出口端与轮胎腔流体连通；调节器装置，其具有调节器本体，该调节器本体具有内部室；压力膜，其被安装在调节器装置上来包围内部室，其中压力膜具有下表面，该下表面放置成打开和关闭安装在内部室中的出口端口，其中压力膜与轮胎腔压力流体连通；其中调节器装置的本体具有第一和第二柔性管道，其中所述第一和第二柔性管道每个均具有内部通道；其中第一柔性管道具有与外部空气流体连通的第一端，和与调节器装置的内部室连接的第二端，其中第二柔性管道具有与调节器装置的出口端口连接的第一端，和与空气通道的入口端流体连通的第二端。

定义

轮胎的“高宽比”是指其断面高度（SH）与其断面宽度（SW）的比值，该比值乘以100%，以作为百分比来表达。

“不对称胎面”是指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”和“轴向地”是指与轮胎旋转轴线平行的线或方向。

“胎圈包布”是放置在轮胎胎圈外侧周围的窄带形材料，用于保护帘布层免受磨损和切割到轮辋并且分散轮辋上方的挠曲。

“周向的”是指垂直于轴向方向沿表面的周边延伸的线或方向。

“赤道中心平面（CP）”是指垂直于轮胎的旋转轴线并且穿过胎面中心的平面。

“印迹”是指在零速度及标准负载和压力下，轮胎胎面与平坦表面的接地面积或接触面积。

“内侧面”是指当轮胎安装在车轮上并且车轮安装在车辆上时最靠近车辆的轮胎侧面。

“横向”是指轴向方向。

“横向边缘”是指在标准负载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，这些线平行于赤道中心平面。

“净接触面积”是指在围绕胎面整个圆周的横向边缘之间的接地胎面元件的总面积除以横向边缘之间整个胎面的总面积。

“非定向胎面”是指如下胎面：没有优选的前进行进方向也不要求设置在车辆上特定的一个或多个车轮位置来确保胎面花纹与优选的行进方向对准。相反地，定向胎面花纹具有优选的需要特定车轮定位的行进方向。

“外侧面”是指当轮胎安装在车轮上并且车轮安装在车辆上时最远离车辆的轮胎侧面。

“蠕动的”是指通过沿管状通道推动例如空气的内含物的波状收缩进行的操作。

“径向的”和“径向地”是指在径向方向上朝着或远离轮胎的旋转轴线的方向。

“肋”是指在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横向边缘中任一个限定，该条在横向方向上未被全深度沟槽分开。

“花纹细缝”是指模制到轮胎的胎面元件中、细分胎面表面并改进牵引的小狭槽，花纹细缝通常在宽度上是狭窄的并且在轮胎印迹中关闭，这与轮胎印迹中保持开放的沟槽相反。

“胎面元件”或“牵引元件”是指由具有接近沟槽的形状限定的肋或块状元件。

“胎面弧宽”是指在胎面横向边缘之间所测量的胎面弧长。

本发明还提供了以下方案：

1. 一种自充气轮胎组件，其特征在于，其包括：

轮胎，其被安装至轮辋，所述轮胎具有轮胎腔，分别从第一和第二轮胎胎圈区域延伸至轮胎胎面区域的第一和第二侧壁；

泵通道，其具有入口端和出口端，所述泵通道由柔性材料构成，其操作以当轮胎旋转时打开和关闭，其中所述出口端与所述轮胎腔流体连通；

流动桥，其由柔性材料构成，并且具有完全延伸经过其中的内部通道，所述内部通道具有第一端和第二端；

第一流动T形件，其具有内部管道并且具有与所述流动桥的第一端流体连通的出口，所述内部管道具有与外部空气流体连通的入口；

第二流动T形件，其具有内部管道并且具有与所述流动桥的第二端流体连通的入口，所述内部管道具有与所述泵通道的入口端流体连通的出口。

2. 一种自充气轮胎组件，其特征在于，其包括：

轮胎，其被安装至轮辋，所述轮胎具有轮胎腔，分别从第一和第二轮胎胎圈区域延伸至轮胎胎面区域的第一和第二侧壁；

泵通道，其具有入口端和出口端，所述泵通道由柔性材料构成，其操作以当轮胎旋转时打开和关闭，其中所述出口端与所述轮胎腔流体连通；

调节器装置，其具有带有内部室的调节器本体；压力膜，其被安装在所述调节器装置上以包围所述内部室，其中所述压力膜具有下表面，所述下表面放置成打开和关闭安装在所述内部室中的出口端口，其中所述压力膜与轮胎腔压力流体连通；

其中所述调节器装置的本体具有第一和第二柔性管道，其中所述第一和第二柔性管道的每个具有内部通道；其中所述第一柔性管道具有连接至入口过滤器组件的第一端和连接至所述调节器装置的内部室的第二端，其中所述第二柔性管道具有连接至所述调节器装置的出口端口的第一端，和与所述泵通道的入口端流体连通的第二端。

3. 根据方案1所述的自充气轮胎组件，其特征在于，所述泵通道与所述轮胎的侧壁整体成型。

4. 根据方案1所述的自充气轮胎组件，其特征在于，所述第一流动T形件具有过滤器。

5. 根据方案1所述的自充气轮胎组件，其特征在于，所述泵通道的长度大于10度。

6. 根据方案1所述的自充气轮胎组件，其特征在于，所述泵通道的长度大约与轮胎印迹的长度相同。

7. 根据方案1所述的自充气轮胎组件，其特征在于，所述泵通道的长度在约10度至约30度的范围中。

8. 根据方案1所述的自充气轮胎组件，其特征在于，所述泵通道具有大致椭圆形的横截面。

9. 根据方案1所述的自充气轮胎组件，其特征在于，所述泵通道被放置在胎圈包布中。

10. 根据方案1所述的自充气轮胎组件，其特征在于，所述泵通道放置在轮胎胎圈区域和在轮胎胎面区域径向向内的轮辋轮胎安装表面之间。

11. 根据方案1所述的自充气轮胎组件，其特征在于，第一止回阀位于所述泵通道的出口与所述轮胎腔之间。

12. 根据方案1所述的自充气轮胎组件，其特征在于，第二止回阀位于所述泵通道的入口与所述调节器的出口之间。

13. 根据方案14所述的自充气轮胎组件，其特征在于，所述第二止回阀被安装至轮胎。

14. 根据方案1所述的自充气轮胎组件，其特征在于，所述第一流动T形件被安装至固定至轮胎侧壁的插入套筒中，其中所述插入套筒具有完全延伸经过其中的内部螺纹孔，其中内部孔具有对外部空气开放的第一端。

附图说明

将通过示例并参照附图来描述本发明，其中：

图1是轮胎和轮辋组件的等距视图，其显示泵组件；

图2是从图1的轮胎内部所示的泵组件的前视图；

图3是流动桥组件的透视图；

图4是图4的流动桥组件的截面图；

图5是压力调节器组件的透视图；

图6是图5的压力调节器组件所示处于打开位置的截面图；

图7是图5的压力调节器组件所示处于关闭位置的截面图。

具体实施方式

参照图1和2，轮胎组件10包括轮胎12、泵组件14和轮胎轮辋16。轮胎和轮辋包围轮胎腔40。如在图1-2所示，泵组件14优选安装在轮胎的侧壁区15中，优选接近胎圈区域。

泵组件14。

如在图2中所示，泵组件14包括泵通道43，其可在硫化或成型后固化期间被模制在轮胎的侧壁中。当如图2所示空气通道被模制至轮胎侧壁中时，空气通道具有弧长L，其中该弧长由角Ψ所测量，角Ψ从轮胎的旋转中心测量。在第一实施例中，角Ψ可以在一定范围，并且优选在约15-50度的范围内，或可选地足以延伸轮胎印迹的长度的角长度，如在图2中所示。空气通道具有可沿周向方向或任意方向延伸的弧长L。弧长L可在一定范围内，并且优选地约为轮胎印迹的长度。当更短的长度被使用时，长度典型地约为20-40度。可替代地，泵管长度可以是任何希望的长度，典型地是20度或更多的。泵通道43由管体构成，该管体由例如塑料、弹性体或橡胶化合物的弹性的、柔性的材料形成，并且能够在管受到外力作用时形变成扁平状态时，并且在此力移除时恢复至大体圆形横截面的原始状态时经受反复的形变循环。该管具有的直径足以操作地使用于本文所述目的的足够体积的空气通过，并且允许管放置在轮胎组件内的可操作位置，如将描述的。优选地，管具有圆形横截面形状，但是例如椭圆形的其它形状也可被使用。管可以是在轮胎制造期间被插入轮胎的分立的管，或者管通过可移除条的存在而被模制成形，当可移除条被移除时形成通道。

如在图2中所示，泵通道43被连接至流动桥100，其在下面更详细进行描述。通道43的入口端42被连接至流动桥100的第一流动T 110，以及泵通道的出口端44被连接至出口阀200。出口阀200与轮胎腔40流体连通，并且防止腔的空气回流进入泵系统14。出口阀200可以是本领域技术人员所知的任何常规的止回阀。

流动桥100。

流动桥100从一个位置输送流体至另一个位置。如在图2中所示，流动桥能够从外部空气输送流体至泵通道的入口42。流动桥也可被使用来从泵的出口输送流体至止回阀。流动桥的使用不限于上述示例，并且可被使用来从一个位置输送流体至另一个位置。流动桥100由柔性材料形成，并且具有第一端102和第二端104。流动桥100通过第一和第二流动T形件被固定至轮胎，这些T形件通过第一和第二端102、104被插入。内部通道106从第一端102延伸至第二端104。第一端102和第二端104均终止在法兰连接环形圈107、109中。第一流动T形件108和第二流动T形件110通过各自的环形圈107、109的孔被接收。第一和第二流动T形件108、110均具有放大的头部111、113。每个流动T形件108、110均具有带有外螺纹表面116、118的圆柱状本体115、117。每个流动T形件108、110均可被拧入圆柱状套筒（未示出）的螺纹内孔。每个套筒被永久地插入轮胎中，优选在轮胎侧壁中。每个流动T形件108、110均具有中心管道120、122。第一流动T形件108的管道120具有与外部空气流体连通的第一端121（未示出）。管道120具有与流动桥100的内部通道106的入口流体连通的相对的出口孔123。围绕出口孔123的是凹陷环125。第二流动T形件113的管道122具有连接至泵通道43的入口42的第一端130。第二流动T形件113的管道122具有带有相对的入口孔132的第二端。围绕相对的入口孔132的是凹陷环134。每个凹陷环125、134均有助于流动从相对的孔123、132至流动桥的内部通道106/从流动桥的内部通道106至相对的孔123、132。

调节器装置。

流动桥可进一步包括阀机构来调节至泵的流动。在图2中所示的流动桥可由在图3-5中所示的调节器装置所替代。调节器装置300用于调节至泵14的空气流。调节器装置300具有中心调节器壳体310，其容纳内部室320。内部室320具有中心开口312。与中心开口312相对的是出口端口330。出口端口从底表面313上升并且延伸至室320的内部。出口端口放置成接合压力膜550。

压力膜具有带有内部凹陷549的上表面551。压力膜具有下表面553，其中塞555从下表面延伸。压力膜进一步具有环形侧壁556，其从上表面向下延伸，形成唇部557。唇部557优选为环形的，并且卡入在外部调节器壳体310上形成的环形切口559中。压力膜是由柔性材料制成的盘形构件，该材料例如但不限于橡胶、弹性体、塑料或硅胶。压力膜的外表面551与轮胎室40的压力流体连通。压力膜的下表面553与内部室320流体连通。塞555被放置以关闭出口端口330。片弹簧580放置在内部室320中来偏置压力膜550使其处于打开位置。弹簧具有内表面582，其中多个延伸部584径向向内延伸。弹簧具有被接收在环形凹部321中的外部环形边缘585。片弹簧具有内孔587用于接收压力膜塞555。在压力膜的每侧上的压力平衡致动压力膜塞555来打开和关闭出口端口330。

从中心调节器壳体310延伸的是第一和第二柔性管道400、500，其被放置在中心调节器壳体310的任一侧上。每个柔性管道400、500均可如所示的与调节器壳体整体成型，或者是连接至中心调节器壳体310的分立的部件。每个柔性管道400、500均具有用于传送流体的内部通道404、504。

第一柔性管道400的内部通道404具有对内部室320的内侧开放的第一开口402。第一柔性管道400的内部通道404具有与第一流动T形件108的内部管道120流体连通的第二端406。外部空气被传送经过第一流动T形件108的内部管道120至第一柔性管道400的内部通道404的入口。

第二柔性管道500的内部通道504被显示与内部室320的出口端口330整体成型。内部通道504具有与T形接头110的内部管道122流体连通的第二端506。流动从内部管道122被传送至泵通道43的入口42。

系统操作。

如从图2将意识到的，调节器装置300与泵通道43的入口端流体连通。当轮胎旋转时，印迹靠着地面形成。压缩力F从印迹被引导至轮胎中并且作用来使泵通道43扁平。泵通道43的扁平化促使压缩空气朝向泵出口止回阀200。泵送的空气离开泵出口止回阀进入轮胎腔40。

调节器装置300控制外部空气流入泵。如果轮胎压力低，则在调节器装置300中的膜550响应于在轮胎腔40中的轮胎压力。如果轮胎压力下降至低于预设阈值，则膜的塞将从中心出口端口330脱离。外部空气将进入第一T形件接头108并且然后进入第一柔性管道400的内部通道，如图6所示。然后流动离开第一柔性管道并且进入调节器室，并且然后进入第二柔性管道，经过T形件接头110并且然后进入泵入口。然后流动通过泵被压缩，并且然后离开泵出口阀进入轮胎腔。泵将随着每次轮胎旋转泵送空气。当泵系统不在印迹中时，泵通道43填充空气。

如果轮胎压力是足够的，则调节器装置将阻止流动离开压力调节器，如图7所示。压力膜响应于轮胎腔压力并且接合中心端口330形成阻止空气流经过调节器装置的密封。压力膜材料性质被调整来具有所期望的轮胎压力设置。

泵组件在轮胎中的定位将从图1和图2 中理解到。在一个实施例中，泵组件14被放置在轮胎侧壁中，在轮辋法兰表面径向向外，典型地在胎圈包布中。泵组件的放置可以位于在轮胎经历循环压缩的任何区域。如此放置，空气通道43从轮胎印迹径向向内，并且因此放置成通过从轮胎印迹所引导的力而被压扁，如上所述。空气通道43的横截面形状可以是椭圆形的或圆形的。

如上所述的，泵组件的长度L可以大约是轮胎的印迹长度的尺寸。然而，本发明不限于此，并且可以根据所希望的是更短或更长的。随着泵的长度增加，泵通道将类似于蠕动泵需要来充分打开和关闭。

泵组件14也可以与常规构造的辅助轮胎压力监控系统（TPMS）（未示出）一起使用，其用作系统故障检测器。TPMS可用于检测轮胎组件的自充气系统中的任何故障并且向使用者警告此类状况。

根据本文中所提供的本发明的描述，本发明中的变型是可能的。虽然某些代表性的实施例和细节已经被示出用于说明本主题发明的目的，但是对于本领域技术人员而言将显而易见的是可以在本发明中进行多种改变和修改而不脱离本主题发明的范围。因此，应理解的是可在所描述的特定实施例中进行改变，其将落入由随之所附的权利要求所限定的本发明的全部预计范围内。

Claims (12)

1.一种自充气轮胎组件，其特征在于，其包括：

轮胎，其被安装至轮辋，所述轮胎具有轮胎腔，分别从第一和第二轮胎胎圈区域延伸至轮胎胎面区域的第一和第二侧壁；

泵通道，其具有入口端和出口端，所述泵通道由柔性材料构成，其操作以当轮胎旋转时打开和关闭，其中所述出口端与所述轮胎腔流体连通；

流动桥，其由柔性材料构成，并且具有完全延伸经过其中的内部通道，所述内部通道具有第一端和第二端；

第一流动T形件，其具有内部管道并且具有与所述流动桥的第一端流体连通的出口，所述内部管道具有与外部空气流体连通的入口；

第二流动T形件，其具有内部管道并且具有与所述流动桥的第二端流体连通的入口，所述内部管道具有与所述泵通道的入口端流体连通的出口，

其中，所述泵通道被放置在胎圈包布中。

2.根据权利要求1所述的自充气轮胎组件，其特征在于，所述泵通道与所述轮胎的侧壁整体成型。

3.根据权利要求1所述的自充气轮胎组件，其特征在于，所述第一流动T形件具有过滤器。

4.根据权利要求1所述的自充气轮胎组件，其特征在于，所述泵通道的长度大于10度。

5.根据权利要求1所述的自充气轮胎组件，其特征在于，所述泵通道的长度大约与轮胎印迹的长度相同。

6.根据权利要求1所述的自充气轮胎组件，其特征在于，所述泵通道的长度在约10度至约30度的范围中。

7.根据权利要求1所述的自充气轮胎组件，其特征在于，所述泵通道具有大致椭圆形的横截面。

8.根据权利要求1所述的自充气轮胎组件，其特征在于，所述泵通道放置在轮胎胎圈区域和在轮胎胎面区域径向向内的轮辋轮胎安装表面之间。

9.根据权利要求1所述的自充气轮胎组件，其特征在于，第一止回阀位于所述泵通道的出口与所述轮胎腔之间。

10.根据权利要求1所述的自充气轮胎组件，其特征在于，第二止回阀位于所述泵通道的入口与调节器的出口之间。

11.根据权利要求10所述的自充气轮胎组件，其特征在于，所述第二止回阀被安装至轮胎。

12.根据权利要求1所述的自充气轮胎组件，其特征在于，所述第一流动T形件被安装至固定至轮胎侧壁的插入套筒中，其中所述插入套筒具有完全延伸经过其中的内部螺纹孔，其中内部孔具有对外部空气开放的第一端。