CN105050838A - 胎压维护装置和系统 - Google Patents

Abstract

公开了一种胎压维护装置和系统。该装置和系统包括高压储室和固定至该高压储室的调压器。还提供高压泄压阀。高压储室是圆周连续的。进一步，调压器具有与高压储室流体连通的被动式阀，并且调压器在低压点下打开且在高压点下关闭。

Description

胎压维护装置和系统

技术领域

本申请大致涉及胎压维护装置和系统，尤其涉及被动式胎压维护装置和系统。

背景技术

估计有50％的客车在充气不足的轮胎总成上驱动。尽管轮胎通常在安装好时适当充气，由于轮胎材料老化问题以及变化的外部条件(包括但不限于温度)，轮胎随时间损失气压。轮胎气压损失不仅仅表现为安全问题，而且还可能导致加速的轮胎磨损、降低的燃料效率以及严重的污染。研究显示适当维护车辆轮胎总成的气压将每年节省数百万加仑的燃料，因为具有充气不足的轮胎的车辆在燃料效率方面损失平均每加仑0.5-1.0英里。

上述充气不足的轮胎总成不理想并且在一系列安全问题和经济效率方面存在风险。因此，期望一种新的胎压维护装置和系统。

发明内容

在一个方面，公开了一种自动轮胎充气系统，其包括高压储室、至少一个调压器、进气阀以及高压泄压阀。高压储室被固定至轮辋。高压泄压阀被固定至高压储室。进一步，至少一个调压器被固定至高压储室，并且至少一个调压器具有与高压储室流体连通的被动式阀。进气阀具有接收端和分发端，其中进气阀适于与高压储室流体连通。

在另一方面，公开了一种轮胎总成，其包括连接至轮辋的轮胎，形成轮胎腔体。进一步，高压储室被固定至轮辋，调压器被固定至高压储室，进气阀被连接至高压储室并连接至轮辋。调压器具有被动式阀，其具有与高压储室流体连通的第一通路以及与轮胎腔体流体连通的第二通路，其中调压器具有与大气压流体连通的第三通路。

在又一方面，公开了一种胎压维护装置，其包括高压储室；调压器，其被固定至高压储室；以及高压泄压器，其被固定至高压储室。高压储室是圆周连续的。进一步，调压器具有与高压储室流体连通的被动式阀，并且调压器被设定为在低压点下打开并在第一高压点下关闭。

附图说明

结合附图，本发明的以上和其他特征、其本质和各种优点将基于参考以下具体描述而更清楚。

图1是轮胎总成的等距视图。

图2是具有胎压维护装置和系统的轮辋的等距视图。

图3是具有胎压维护装置和系统的一个实施例的轮胎总成的部分截面。

图4A-B是本文所述示例调压器和高压储室示意图。

图5是具有胎压维护装置和系统的另一实施例的轮胎总成的部分截面。

图6是具有胎压维护装置和系统的又一实施例的轮胎总成的部分截面。

具体实施方式

下列详细说明将示出本发明的基本原理，其实例另外在附图中示出。附图中，相似附图标记表示相同或功能相似的元件。

图1示出了轮胎总成100的等距视图。轮胎总成100包括轮胎102以及轮辋104(例如，毂)，其具有进气阀106。图1中以及在本文所述其他实施例中的轮胎102可以是任何充气轮胎，包括但不限于客车轮胎、卡车轮胎(包括路上和越野卡车轮胎)、拖拉机和施工车辆轮胎、飞机轮胎等等。类似地，图1中以及在本文所述其他实施例中的轮辋104可以是任何类型的轮辋，包括但不限于与本文所述的充气轮胎相应的轮辋。

图2示出了轮辋104的等距视图，其具有胎压维护装置和系统108，该胎压维护装置和系统108包括进气阀106、高压储室110、调压器112、安全泄压阀114以及高压泄压阀116。在所示的实施例中，进气阀106被固定且流体连接至高压储室110。当胎压维护装置和系统108与胎压总成100装配在一起时，进气阀被固定连接至轮辋104。进气阀106可以是施克拉德阀(Schradervalve)或者用于为高压储室110供应和再注满空气或另一气体(包括但不限于氮气、其他惰性气体等等)的另一阀。在另一实施例中，轮胎总成可以包括第二进气阀，其直接将空气供应至轮胎腔体中。

在所示的实施例中，高压储室110是圆周连续的储室，其横向横跨边缘104的至少侧部。在另一实施例中，高压储室可以具有以下配置中的至少一个：具有加固壳体的压力气囊(类似于加固软管)；包含在加固结构中的类似内胎结构；与轮辋一体的储室；具有内部、外部和/或一体加固件的压力气囊；以及具有将储室固定至轮辋的弹簧张拉结构的储室。在另一实施例中，高压储室可以被设计为两个或更多储室，其流体连接并且围绕边缘圆周间隔和/或横向间隔。在又一实施例中，高压储室可以被设计为通过紧固件联接在一起的两个或更多组件或储室以及高压垫圈(gasket)。在又一实施例中，高压储室可以被装配或固定连接至轮辋的外侧部分，例如，轮辋的边缘侧，其中高压储室可以被配置为审美角度上吸引人的。在另一实施例中，高压储室是一个或多个组件，其可以与轮辋一体，或者可以是一个组件，由此其可以被固定连接或固定装配至轮辋。

基于轮胎总成应用，高压储室110被设计并且由能够包含压力范围在10-1000磅每平方英寸(“p.s.i.”)压缩空气或气体的材料制成。例如，乘用轮胎可以被评价为大约44p.s.i.，路上卡车轮胎可以被评价为大约90p.s.i.，拖拉机轮胎可以被评价为大约14p.s.i.，由此高压储室被设计为用于不同的轮胎总成应用。高压储室110可以由金属(包括但不限于铝、钢、金属合金等等)、橡胶和加强尼龙或金属、高强度塑料、编织(braided)纤维玻璃和橡胶、编织钢和橡胶、编织材料和橡胶等等制成。进一步，高压储室110的体积被设计为配合在具有特定体积的轮胎总成腔体中，即，高压储室的设计和配置考虑轮胎总成中的可用体积或者轮辋的表面上的面积，如本文中进一步所述。在另一实施例中，高压储室被设计并且由能够包括来自以下范围中的一个的压缩空气或气体的材料制成：25-125p.s.i.,50-150p.s.i.,50-100p.s.i.,75-125p.s.i.,10-50p.s.i.,20-100p.s.i.,25-125p.s.i.,50-100p.s.i.,50-150p.s.i.,100-200p.s.i.,200-400p.s.i.,400-600p.s.i.,600-800p.s.i.,800-1000p.s.i.,500-1000p.s.i.等等。

图2进一步示出了至少一个调压器112，其被固定连接至高压储室110的至少一个位置并且与之流体连通。调压器112通过在低压设定点打开其阀或阀组件和在高压设定点关闭阀来控制流体(气体)流动。在另一实施例中，高压储室可以包括超过一个调压器。在所示的实施例中，调压器112被固定连接至高压储室110的外部径向部分并将高压储室112与轮胎腔体118流体连接。在另一实施例中，调压器可以被固定连接至储室的侧端或者储室的另一部分。进一步参考图2，当高压储室达到或超过预设高压时，高压泄压阀116将高压储室与低压储室流体连通，当低压储室超过高压设定点时，安全泄压阀114将低压储室(或轮胎总成的轮胎腔体)与大气流体连通。安全泄压阀被固定连接至轮辋并将轮胎腔体流体连接至大气。

图3示出了上述轮胎总成100的部分截面，其具有胎压维护装置和系统108的一个实施例。在所示的实施例中，轮胎102被装配在轮辋104上，形成轮胎腔体118或低压储室。轮胎腔体118是相对于高压储室110的低压储室；即，当高压储室包含如上所述的高压空气或气体时，轮胎腔体110与高压储室110之间存在至少一些压力差。

在所示的实施例中，胎压维护装置和系统108在轮胎腔体118内被固定附接或连接至轮辋104。例如，高压储室110被焊接、螺栓连接、磁性固定等至轮辋104的外部径向部分。进一步，高压储室110包括入口110a、第一出口110b以及第二出口110c。进气阀106被固定连接至入口110a，调压器112被固定连接至第一出口110b，高压泄压阀116被固定连接至第二出口110c。如本文所述，轮胎技术人员在将轮胎和轮辋装配之后将通过经由进气阀106以高压气体填充轮胎而将车辆轮胎总成填充至特定气压。在所示的实施例中，高压气体进入进气阀106，并且填充高压储室110直至压力与高压空气/气体源相等，例如，当调压器112相对于轮胎腔体118不在打开位置时。如果调压器112处于打开位置，高压气体进入进气阀106并开始填充高压储室110，气体经过打开的调压器112并将空气/气体供应至轮胎腔体118。一旦操作或高压设定点被达到或超过，调压器112关闭，高压气体继续填充高压储室直至高压储室110内的压力等于高压空气/气体源。

在所示的实施例中，高压泄压阀116是被配置为防止高压储室110由于温度变化、过度填充等等而变得过度加压的阀。例如，高压泄压阀116可以被配置为在高于高压储室110的最佳压力点大约10％-20％的压力下打开。在所示的实施例中，高压泄压阀116将排气至轮胎腔体118中，之后在轮胎腔体118超过安全泄压阀114的设定点处或其之上的压力时安全泄压阀114打开。在另一实施例中，高压泄压阀116被固定连接至高压储室暴露于大气的部分，因此高压泄压阀116直接排气至大气(而不是轮胎腔体)。

在所示的实施例中，调压器112与进气阀106对齐(in-line)。例如，调压器112可以与进气阀106径向对齐。在另一实施例中，调压器和进气阀可以彼此偏移，例如横向偏移、径向偏移、圆周偏移等等。在又一实施例中，进气阀可以被固定附接或连接至轮辋104的另一位置，并且被固定附接或连接至高压储室的另一部分。进一步在所示的实施例中，调压器112被设置，由此调压器112的出口垂直于进气阀106。在另一实施例中，调压器112的出口平行于进气阀106。

在所示的实施例中，调压器112是被动式(passive)调节器，其被预设为在轮胎总成的压力(即，轮胎腔体压力或低压储室)在低压设定点或其之下时打开。例如，对于被设计为在44p.s.i.下操作的乘用轮胎，调压器112可以被配置为如果操作压力下降低于40p.s.i.的低压设定点则打开，由此将高压气体从高压储室110释放进入轮胎腔体118。为了产生滞回现象，调压器112可以被配置为设定点的大约2-20％；例如，具有大约40p.s.i.的设定点的调压器将被配置为产生大约4p.s.i.的滞回。高压被释放直至轮胎腔体118压力达到44p.s.i.的操作设定点或操作压力，其中调压器112将从打开位置转变至关闭位置。这种胎压维护装置和系统108是被动式的，意味着在压力储室110被高压气体充满并且调压器112的低压设定点和操作设定点被设定之后至少调压器独立于任何用户输入操作。在另一实施例中，低压设定点和操作设定点在工厂或由轮胎技术人员选择或设定。在又一实施例中，调压器的低压设定点和操作设定点可以由用户调节。在另一实施例中，调压器被配置为基于相对于设定点的压力差而打开和关闭。在另一实施例中，安全泄压阀和高压泄压阀是被动式的。

如本文所述，安全泄压阀114具有入口和出口，其出口在低压储室超过安全泄压阀114的高压设定点时将低压储室(轮胎总成的轮胎腔体)与外部大气流体连通。例如，对于乘用轮胎，安全泄压阀114在轮胎储室超过大约44p.s.i.时向大气打开。在另一实施例中，安全泄压阀高压设定点在工厂或由轮胎技术人员预设。在又一实施例中，调压器的安全泄压阀高压设定点可以由用户调节。与调压器类似，压力泄压阀是被动式阀。

在另一实施例中，安全泄压阀和压力泄压阀可以组合成一个阀装置，从而使得原始的装备制造者等等将不需要特别的轮辋来结合本文所述的胎压维护装置和系统。例如，一个阀可以包括具有施克拉德阀的第一部分以及具有压力泄压阀的第二部分，这两个部分都与高压储室流体连通，例如，总成仅仅包括需要装配在轮辋中的一个阀(不需要额外的轮辋孔)。在另一实施例中，施克拉德阀包括t部分，其固定连接至压力泄压阀。

图4A-B是本文所述示例调压器112的示意图，其固定附接至高压储室110的一部分。在所示的实施例中，图4A示出了调压器112，其阀组件112a处于关闭位置，由此高压储室110与轮胎腔体118没有流体连通，图4B示出了调压器112，其阀组件112a处于打开位置，由此高压储室110与轮胎腔体118流体连通(如从110b通过阀出口112c到达118的箭头所指示的)。高压储室中的第一出口110b(例如，临近阀通路的出口)在阀阻尼器112b阻碍气体从高压储室110流入阀出口通路112c时没有与轮胎腔体118流体连通(如图4A中所示)。高压储室110的第一出口110b在阀阻尼器112b移动经过第一出口110b(或移动至第一出口110b的右侧)时与轮胎腔体118流体连通，从而使得阀组件112a的阀阻尼器112b紧靠阻尼器止挡件112d(如图4B中所示)。

在所示的实施例中，调压器112包括阀组件112a，其在一侧通过弹簧112e抵抗，该阀组件112a通过通路112f流体连接至大气压。弹簧112e的弹簧力平衡来自轮胎腔体118的压力，该轮胎腔体118经由阀出口通路112c与最左侧阻尼器112b流体连通。当轮胎腔体118(由于泄漏等)压力减小时，弹簧上的力减小，弹簧扩张并移动阀组件112a(至右侧)，从而使得来自高压储室110的气体与轮胎腔体118流体连通。随着轮胎腔体118中的压力增大，气体压推动最左侧阻尼器112b并将弹簧112e压缩，以移动阀组件112a(至左侧)，从而使得来自高压储室110的气流不与轮胎腔体118流体连通(或者开口110b小于100％打开)。在另一实施例中，可以采用可变阀系统，例如变流阀系统。如在实施例中所示，阀出口112c(例如，通路)和阀孔112g(例如，通路)流体连接至轮胎腔体118。

在所示实施例中，高压储室110处于第一压力P1，轮胎腔体118处于第二压力P2，并且通路112f或大气压处于第三压力P3，其中P1>P2>P3。

图5示出了具有胎压维护装置和系统108的另一实施例的轮胎总成100的部分截面。除了以下所述的区别，胎压维护装置和系统与图1-3的胎压维护装置和系统大致相同。在图5所示的实施例中，高压储室110被固定连接至轮辋104的外部径向部分。进一步，进气阀106和调压器112被固定连接至高压储室110并通过t连接部而彼此流体连接，其中t连接部被固定连接至压力储室110的侧边缘。在这种设置中，进气阀106和调压器112的出口被设置为平行关系。换句话说，调压器112的出口和进气阀106都垂直于轮辋104的径向方向。

图6示出了具有胎压维护装置和系统108的又一实施例的部分截面。除了以下所述的区别，胎压维护装置和系统与图1-3的胎压维护装置和系统大致相同。在图6所示的实施例中，高压储室110被固定连接至轮辋104的内部径向部分。在所示的实施例中，高压储室110被固定连接至轮辋104的边缘侧或内部径向部分，并且与调压器112流体连通，调压器112被固定连接至轮辋104的外部径向部分。进一步，调压器112被设置为使得调压器112的出口垂直于进气阀106。在所示的实施例中，高压泄压阀116被固定连接至高压储室暴露于大气的一部分，因此，高压泄压阀116直接排气至大气(而不是轮胎腔体)。在另一实施例中，高压储室的一部分被固定附接至轮辋面向轮辋边缘侧的另一部分。

已经参考优选实施例详细介绍了本发明，但是应当知道，在不脱离由附加权利要求限定的本发明范围的情况下能够进行很多变化和改进。

Claims (20)

1.一种自动轮胎充气系统，其包括：

高压储室；

至少一个调压器，其被固定至所述高压储室，所述至少一个调压器具有与所述高压储室流体连通的被动式阀；

高压泄压阀，其被固定至所述高压储室；以及

进气阀，其具有接收端和分发端，其中所述进气阀适于与所述高压储室流体连通。

2.根据权利要求1所述的自动轮胎充气系统，其进一步包括轮辋，其中所述高压储室被固定至所述轮辋。

3.根据权利要求1所述的自动轮胎充气系统，其进一步包括压力泄压阀。

4.根据权利要求1所述的自动轮胎充气系统，其进一步包括压力泄压阀，其中所述压力泄压阀具有可调节的高压设定点。

5.根据权利要求1所述的自动轮胎充气系统，其中所述调压器包括第一压力设定点和第二压力设定点，低于所述第一压力设定点时，所述调压器的所述阀被动地移动至打开位置，在所述第二压力设定点时，所述调压器的所述阀移动至关闭位置。

6.根据权利要求1所述的自动轮胎充气系统，其中所述高压储室是圆周连续的。

7.根据权利要求1所述的自动轮胎充气系统，其中所述高压储室是具有加固结构的圆周连续管。

8.根据权利要求1所述的自动轮胎充气系统，其中所述高压储室被固定至所述轮辋的边缘侧。

9.根据权利要求1所述的自动轮胎充气系统，其中所述进气阀与所述至少一个调压器对齐。

10.根据权利要求1所述的自动轮胎充气系统，其中所述进气阀垂直于所述至少一个调压器的出口。

11.一种轮胎总成，其包括：

轮胎；

轮辋，其连接至所述轮胎；

轮胎腔体，其由所述轮胎和所述轮辋封闭；

高压储室，其被固定至所述轮辋；

调压器，其被固定至所述高压储室；其中所述调压器具有被动式阀，所述调压器具有与所述高压储室流体连通的第一通路以及与所述轮胎腔体流体连通的第二通路，并且其中所述调压器具有与大气压流体连通的第三通路；

高压泄压阀，其被固定至所述高压储室；其中所述高压泄压阀与所述轮胎腔体流体连通；以及

进气阀，其被连接至所述高压储室并被连接至所述轮辋。

12.根据权利要求11所述的轮胎总成，其中所述高压储室与所述进气阀流体连通。

13.根据权利要求11所述的轮胎总成，其进一步包括安全泄压阀。

14.根据权利要求11所述的轮胎总成，其中所述进气阀与所述至少一个调压器对齐。

15.根据权利要求11所述的轮胎总成，其中所述高压储室是可再次填充的。

16.根据权利要求11所述的轮胎总成，其中所述调压器包括第一压力设定点和第二压力设定点，低于所述第一压力设定点时，所述调压器的所述阀被动地移动至打开位置，在所述第二压力设定点时，所述调压器的所述阀被动地移动至关闭位置。

17.根据权利要求16所述的轮胎总成，其中当所述调压器的所述阀被动地移动至打开位置时，来自所述高压储室的高压气体移动进入所述轮胎腔体

18.一种胎压维护装置，其包括：

高压储室；

调压器，其被固定至所述高压储室；其中所述调压器具有与所述高压储室流体连通的被动式阀；并且其中所述调压器被设定为在低压点打开并在第一高压点关闭；以及

高压泄压阀，其被固定至所述高压储室。

19.根据权利要求18所述的胎压维护装置，其中所述高压储室是可再次填充的。

20.根据权利要求18所述的胎压维护装置，其进一步包括被联接至所述高压储室的进气阀。