CN105764716B - 用于轮胎充气系统的旋转接头 - Google Patents

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Abstract

一种旋转接头，具有：壳体；轴，该轴可旋转地布置在壳体内；以及管，该管有密封地布置在轴内的第一端和与壳体密封连接的第二端。轮胎充气系统可以包括旋转接头，该旋转接头在外部安装在车辆的轮端部上或安装在车辆整流罩上。

Description

用于轮胎充气系统的旋转接头
相关申请的交叉引用
本申请要求美国临时专利申请No.61/902476的优先权，该美国临时专利申请的标题为“External Rotary Union For Tire Inflation System”，申请日为2013年11月11日，该文献整个被本文参引。
技术领域
本申请涉及车辆自动轮胎充气系统。
背景技术
自动轮胎充气系统可以用于通过向车辆的轮胎添加流体而控制车辆轮胎压力。自动轮胎充气系统可以从增压流体源向车辆的轮胎提供增压流体，以便不管轮胎静止还是旋转都使得轮胎压力保持在合适的压力水平。自动轮胎充气系统可以使用多个调节器、流体导管和旋转流体连接件来向轮胎提供增压流体。自动轮胎充气系统还可以使用一个或多个阀来控制流体流动的方向、速度和容积。
自动轮胎充气系统可以通过位于车辆结构内部的导管来向轮胎提供空气，例如通过安装在密封轴的端部处的旋转接头。自动轮胎充气系统还可以通过位于车辆结构外部的导管来提供空气，例如通过安装在固定于车辆上的托架上的旋转接头。
本发明主题提供了一种适用于外部线路的自动轮胎充气系统的旋转接头。
发明内容
旋转接头可以包括：壳体；轴，该轴可旋转地布置在壳体内；T形体(三通管)，该T形体可拆卸和不可旋转地与壳体连接；以及管形部件，该管形部件有密封地布置于轴中的第一端和密封地布置在T形体中的第二端。旋转接头还可以包括：径向衬套或轴承，该径向衬套或轴承环绕轴布置在壳体内；以及推力衬套或推力轴承，该推力衬套或推力轴承布置在轴的第一端和壳体的内表面之间。旋转接头还可以包括：第一环形密封件，该第一环形密封件布置在轴和管形部件的第一端之间；以及第二环形密封件，该第二环形密封件布置在T形体和管形部件的第二端之间。环形密封件可以包括唇缘密封件或O形环。管形部件可以相对于轴和T形体中的任一个或两个旋转。
旋转接头壳体还可以包括通气孔。旋转接头还可以包括密封件，该密封件关闭通气孔，并设置成当第一环形密封件和第二环形密封件中的一个或两个失效时允许增压流体逸出旋转接头。旋转接头还可以包括：环形密封件，该环形密封件布置在壳体内环绕轴邻近径向衬套或轴承；以及屏蔽件，该屏蔽件布置成环绕轴邻近壳体，以便屏蔽该环形密封件防止环境危害。旋转接头还可以包括至少一个软管配件。
旋转接头可以包括：壳体；轴，该轴可旋转地布置在壳体内；以及管，该管有密封地布置在轴内的第一端和密封地与壳体连接的第二端，管可相对于轴和壳体中的一个或两个旋转。
车辆轮胎充气系统可以包括流体压力源和安装在车辆整流罩上的旋转接头，该旋转接头与压力源和一个或多个车辆轮胎密封地流体连通。
附图说明
图1表示了具有自动轮胎充气系统的车辆的实施例。
图2表示了包括外部旋转接头的自动轮胎充气系统的实施例。
图3表示了安装在车辆整流罩上的旋转流体连接件的实施例。
图4A表示了旋转接头的实施例的剖视图，并且图4B表示了其外观图。
图5表示了旋转接头和T形件的实施例。
图6表示了旋转流体连接件的实施例。
图7表示了旋转接头流体连接件的实施例。
具体实施方式
如图1中可见，车辆100可以包括卡车102和拖车104。卡车102可以包括一个或多个驱动轴106，作为车辆动力系的部件。卡车102还可以包括转向轴(未详细示出)，该转向轴有可枢轴转动的心轴，该心轴可以提供车辆100的转向能力。拖车104可以包括一个或多个固定轴(未示出)。各轴可以有安装于其上的一个或多个轮108。充气轮胎110可以安装在各轮108上。
车辆100可以提供有自动轮胎充气系统(ATIS)(例如在图2中更详细所示)，该自动轮胎充气系统可以使用来自车辆的流体制动系统的增压流体和/或增压空气或其它气体的一些其它源，以便使得轮胎保持合适的流体压力。ATIS可以用于控制在安装于转向轴(未示出)、驱动轴106和/或拖车轴(未示出)上的一个或多个轮胎110中的流体压力。ATIS可以包括一个或多个软管112，该软管112与各轮胎110流体连通，用于使得增压流体从压力源连通至一个或多个轮胎110和使得增压流体来自一个或多个轮胎110。增压流体可以包括空气、纯氮气、一些其它惰性气体或者它们的任意混合物。
ATIS可以通过安装在固定于轮108上的托架115上的旋转接头113而向软管112提供流体。旋转接头113可以通过在外部安装于车辆上的一个或多个导管117来接收流体。
图2更详细地表示了示例自动轮胎充气系统的多个实施例。拖车200可以包括两个轴202、204。一些拖车200可以有安装在轴202、204的各端部处的轮209、211上的双轮胎206、208，如关于轴202可见。其它拖车200可以有安装在轴202、204的各端部处的单轮胎210，例如超级单轮胎或宽基部轮胎，如关于轴204可见。宽基部轮胎可以包括由例如Michelin、Toyo、Goodyear、Bridgestone和其它轮胎制造商来制造的轮胎。ATIS通常可以包括空气压力调节器(未示出)，该空气压力调节器可以安装在控制箱214中。
ATIS可以包括安装在托架226上的一个或多个旋转流体连接件或旋转接头216、218。托架226可以与轮209、211连接，并可以与轮209、211一起旋转。空气压力调节器可以通过导管212而从空气压力源220接收增压空气。空气压力源220可以包括例如车辆空气制动器系统空气供给源。增压流体可以从流体压力调节器流过导管222至软管228、230。从这里，流体可以分别流过软管228、230至旋转连接件216、218至软管224、232至阀219、221、223，该阀219、221、223分别与轮胎208、210、206连接。
软管228、230可以包括柔性导管，各柔性导管可在一端处螺纹附接在歧管227上，并可在相应另一端处分别螺纹附接在旋转连接件216和218上。可附接在歧管227上的软管端部可以包括单向止回阀，例如Schraeder阀，该单向止回阀允许流体流向轮胎，但是不允许沿相反方向流动。软管228、230还可以包括金属管形鞘(未示出)，该金属管形鞘环绕柔性导管布置，用于防磨损。金属管形鞘可以在一端处压接在柔性导管上，以便基本防止柔性导管平移至鞘内。应变消除装置231可以环绕各软管228和230布置，以便防止软管缠结。歧管227和软管228、230可以布置在车辆的外部周围。当与歧管227和旋转连接件216、218连接时，软管228、230例如可以离开轮胎大约1英寸-2英寸。
图3表示了旋转连接件216通过任意合适的紧固件(例如螺栓314、316)来安装在托架226上的一个实施例。托架226可以通过任意合适的紧固件(例如螺栓310、312)而安装在轮或整流罩上。旋转连接件216可以包括：旋转接头300；T形件302，该T形件302与旋转接头连接；以及软管连接件304，该软管连接件304与旋转接头连接。T形件302和软管连接件304可以通过螺纹或者任意其它合适装置而与旋转接头连接。轮胎增压流体可以从压力源220流过软管连接件304进入旋转接头。流体可以从旋转接头流过T形件302，和从该T形件通过软管(未示出)流向轮胎，该软管从轮胎连接至T形配件308、306。
图4A和图4B详细表示了图3的旋转接头。如图4A的剖视图和图4B的外观图中可见，旋转接头可以包括轴400，该轴400布置在壳体402内。径向衬套404可以布置在轴400和壳体402之间。衬套404可以包括油浸渍材料例如多孔青铜合金、或者PTFE、尼龙或者任意其它合适的、具有相对较低摩擦系数的耐磨损材料。在其它实施例中，辊或球轴承可以用于代替衬套。更清楚可见，壳体402可以包括唇缘406，该唇缘406可以帮助将衬套404保持在壳体402内。在一些实施例中，环形密封件408可以布置在唇缘406和衬套404之间。在一些实施例中，环形密封件408可以包括唇缘密封件。
在一些实施例中，通过设置环绕轴400布置的保持环410，轴400可以限制平移至衬套404(或轴承)内。垫片412可以布置在衬套404和保持环410之间。
在一些实施例中，端帽414可以与壳体402连接，例如通过螺纹。在其它实施例中，壳体402和端帽414可以包括整体制造件。泼溅屏蔽件416可以环绕轴400布置成抵靠壳体402的唇缘406端部，以便屏蔽环形密封件408防止碎屑、高容积或高速液体流以及其它环境危害。在一些实施例中，垫片416可以布置在泼溅屏蔽件416和壳体402的端部之间。保持环418可以用于防止泼溅屏蔽件416滑出轴400。
在一些实施例中，轴400可以为大致柱形，并可以例如由钢或聚碳酸酯来机械加工或模制。在一些实施例中可以提供槽420和422，以便使得保持环410和418能够周向环绕轴400来设置。在轴400的内部尺寸中可以提供槽424，环形密封件426(例如O形环)可以布置在该槽424中。
图5表示了T形件302的实施例。在一些实施例中，T形件302可以包括T形体502和细长管形部件504，该细长管形部件504优选为金属，具有第一端506和第二端508，更特别如美国专利No.6698482中所述，该美国专利No.6698482的标题为“Rotary Air Connectionwith Bearing for Tire Inflation System”，该文献整个被本文参引。在其它实施例中，T形件302可以包括旋转空气连接件，如美国专利5769979中所述，该美国专利5769979的标题为“Rotary Air Connection for Tire Inflation System”，该文献整个被本文参引。
管形部件504的第一端506通过环形密封件510而与T形体502密封连接。密封件510可以为允许端部506轴向运动和旋转运动的任意合适动态密封件，例如唇缘密封件或O形环密封件，并通过伸缩帽512而保持就位。T形体502可以与端帽414螺纹连接，该端帽414用于与在轴的端部处的轮胎连接。因此，T形体502可以与端帽414可拆卸和不可旋转地连接。当T形体502与端帽414螺纹连接时，管形部件504的端部508伸入环形密封件426内和密封接合环形密封件426，因此补偿轴400在壳体402内的任何错误对齐或平移。也就是，第二端508可同轴地延伸通过通道514以及可在该通道514中纵向和旋转运动，且与环形密封件426密封接合。通道514与流体供给导管(未示出)连通。第一弹性环形密封件426支承在通道514中，并环绕通道514。环形密封件可以包括任意合适的密封件，例如唇缘密封件或O形环，且可以包括任意合适材料，例如腈、硅酮或橡胶。因此，轮胎增压流体可以流通通过轴通道514、管形部件504和T形体502(通过槽道522)。管形部件可以为刚性或柔性，或者包括刚性和柔性部分。
管形部件504的端部506可以包括凸肩516，在商业用途中，该凸肩516可以是凸形凸缘。轴承518可以与凸肩516共同作用，从而限制管形部件504的纵向或轴向运动，并防止凸肩516与空气连接件或T形体502上的内部凸缘520接合。
在一些实施例中，端帽414可以省略，T形件302可以与壳体300直接连接，例如通过螺纹。
在一些实施例中，托架226可以安装在车辆整流罩上，该车辆整流罩应当理解为包括任何空气动力车辆整流罩、裙板、整理件、挡泥板、空气动力轮盖或者布置在轮端部或者覆盖轮端部的罩，如图6的实施例中所示。这样的整流罩600可以提供为例如覆盖轮胎208的一部分，以便提高空气动力效率、保护轮端部、或者用于装饰目的。整流罩600可以覆盖安装于驱动轴、转向轴或拖车轴上的全部或部分轮胎208的外侧。当然，任意其它合适的外部ATIS或旋转接头可以安装在整流罩600上。在图6的实施例中，托架226可以不可旋转地安装在整流罩600上。任意其它合适的安装结构可以用于将外部旋转接头安装在整流罩的、朝向轮的一侧，而并不只是如图3中所示的托架。外部布置的流体导管(例如图2的一个或多个导管222、228和230)可以类似地安装在整流罩上，以便使得流体与旋转连接件216连通。
旋转连接件216可以以多种方式来适应轮胎旋转。当托架216安装在轮上时，托架将与轮一起旋转。因此，壳体、端帽和T形件302也可以与轮一起旋转。旋转接头轴可以基本保持旋转静止。参考图5的实施例，管形部件504能够在环形密封部件510和426的任意一个或两个中旋转。密封件510和426中的一个或另一个可以固定管形部件504防止旋转。
在图6的实施例中，托架216可以安装在整流罩600上。在这样的实施例中，软管连接T形件302可以包括一个或多个软管附接点，并将与轮一起旋转。在图6的实施例中，可以看见双轮胎206、208，因此，两个软管附接点301A和301B可以提供于软管连接件302中，以便能够通过软管232而与轮胎206、208密封流体连通。较宽单轮胎可以只需要在软管连接T形件302中的单个软管附接点。也就是，T形件302可以包括一个或多个软管附接配件。因此，壳体、端帽和T形件302也可以保持旋转静止。当轮旋转时，旋转接头轴和软管连接件302可以旋转。参考图5的实施例，管形部件504能够在环形密封部件510和426的任意一个或两个中旋转。
图7表示了旋转接头216的另一实施例。轴700可以可旋转地布置在壳体702内。推力垫片706可以在壳体702内部布置在轴700的第一端704和凸肩708之间。推力垫片706可以包括油浸渍材料例如多孔青铜合金、或者PTFE、尼龙或者任意其它合适的、具有相对较低摩擦系数的耐磨损材料。在其它实施例中，推力辊或球轴承可以用于代替推力垫片706。
径向衬套710可以环绕轴700布置在壳体702中。径向衬套710可以包括油浸渍材料例如多孔青铜合金、或者PTFE、尼龙或者任意其它合适的、具有相对较低摩擦系数的耐磨损材料。在其它实施例中，辊或球轴承可以用于代替径向衬套。卡环或保持器夹712可以环绕壳体702的内部直径来布置，以便将轴700和径向衬套710保持在壳体702内。在一些实施例中，环形密封件714(例如唇缘密封件)可以布置在壳体702的内径和轴700的外径之间，以便提供在壳体702和轴700之间的基本密封交接。泼溅屏蔽件730可以环绕轴700布置抵靠壳体702，并可以通过环绕轴700的外径布置的保持环716来保持就位。
壳体702可以提供有一个或多个通气孔718，以便在密封件故障(例如，环形密封件510(图5中所示)或环形密封件426(图5中所示)或726(图7中所示)的故障)的情况下允许增压空气从旋转接头216逸出。环形密封件720(例如具有正方形截面的O形环)可以弹性地环绕壳体布置在通气孔718上，以便防止空气、水汽或碎屑通过该通气孔718进入旋转接头。任意其它合适的密封件可以用于密封通气孔防止这种进入，例如止回阀、鸭嘴阀、柔性隔膜或者橡胶带。
在一些实施例中，软管配件722可以与轴700螺纹连接，以便更好地附接流体导管，该流体导管承载来自压力源220的增压流体。T形件(未示出)例如图5的T形件302可以在出口724处螺纹连接至壳体702中。T形件的管形部件(例如504)可以布置在环形密封件726内，该环形密封件726布置在流体槽道728内，如结合图5所述。
在还一实施例中，壳体702可以包括T形体502、环形密封件510和管形部件504(参考图5中所示的部件)。也就是，T形体不需要与壳体分开。这里公开的其它部件可以包括分开的部分，或者可以包括一个或多个整体制造件。
尽管已经详细介绍了本发明和它的优点，但是应当知道，在不脱离由附加权利要求确定的本发明的情况下可以进行多种变化、替换和改变。而且，本申请的范围并不局限于在说明书中所述的处理、机器、制造、组分或物质、装置、方法和步骤的特殊实施例。如由本发明很容易知道，当前存在或以后发展的、执行与这里所述的相应实施例基本相同功能或获得基本相同结果的处理、机器、制造、物质的组分、装置、方法和步骤也可以使用。例如，尽管公开的装置、系统和方法可以参考手动或人工驱动的减压阀来介绍，但是电动阀或其它自动电子或机械阀可以用于实现流体压力的相对快速降低。因此，附加权利要求将在它们的范围内包含这些处理、机器、制造、物质的组分、装置、方法、系统和步骤。

Claims (20)

1.一种旋转接头，该旋转接头构造成用于布置在车辆上，该车辆具有轴和轮端部，该旋转接头构造成用于布置在轮端部的外部，以便从车辆的流体源将增压流体提供到一个或多个轮端部的车辆的轮胎，该旋转接头包括：
壳体；
旋转接头轴，该旋转接头轴可旋转地布置在壳体内，该旋转接头轴构造成用于与轴和轮端部外部的压力源流体连通；
T形体，该T形体可拆卸和不可旋转地与壳体连接，该T形体具有形成于其中的流体槽道，用于将增压流体传送到一个或多个车辆的轮胎；以及
管形部件，该管形部件构造成使增压流体在旋转接头轴和T形体之间传送，该管形部件有布置于旋转接头轴中的第一端和布置在T形体中的第二端,
第一环形密封件，该第一环形密封件布置在旋转接头轴和管形部件的第一端之间；以及
第二环形密封件，该第二环形密封件布置在T形体和管形部件的第二端之间。
2.根据权利要求1所述的旋转接头，还包括：
径向衬套或径向轴承，该径向衬套或径向轴承环绕旋转接头轴布置在壳体内；以及
推力衬套或推力轴承，该推力衬套或推力轴承布置在旋转接头轴的第一端和壳体的内表面之间。
3.根据权利要求1所述的旋转接头，其中：壳体还包括通气孔。
4.根据权利要求1所述的旋转接头，其中：第一环形密封件和第二环形密封件各自包括O形环或唇缘密封件。
5.根据权利要求3所述的旋转接头，还包括：密封件，该密封件关闭通气孔，并设置成当第一环形密封件和第二环形密封件中的一个或两个失效时允许增压流体逸出旋转接头。
6.根据权利要求2所述的旋转接头，还包括：
环形密封件，该环形密封件环绕旋转接头轴邻近径向衬套或轴承布置在壳体内；以及
屏蔽件，该屏蔽件环绕旋转接头轴邻近壳体布置，以便屏蔽该环形密封件防止环境危害。
7.根据权利要求2所述的旋转接头，其中：T形体还包括至少一个软管配件。
8.根据权利要求1所述的旋转接头，其中：管形部件可相对于旋转接头轴和T形体中的任一个或两个旋转。
9.根据权利要求7所述的旋转接头，其中：T形体还包括两个T形配件。
10.根据权利要求1所述的旋转接头，其中：该旋转接头构造成安装到轮端部从而当与轮端部密封地连接时，T形体可以与一个或多个轮胎一起旋转。
11.根据权利要求1所述的旋转接头，其中：该旋转接头构造成安装到车辆整流罩从而当与车辆整流罩密封地连接时，T形体可以与一个或多个轮胎一起旋转。
12.根据权利要求1所述的旋转接头，其中：T形体能通过螺纹连接到壳体。
13.一种旋转接头，该旋转接头构造成用于布置在车辆上，该车辆具有轴和轮端部，该旋转接头构造成用于布置在轮端部的外部，以便从车辆的流体源将增压流体提供到一个或多个轮端部的车辆的轮胎，该旋转接头包括：
壳体，具有形成于其中的流体槽道，用于将增压流体传送到一个或多个车辆的轮胎；
旋转接头轴，该旋转接头轴可旋转地布置在壳体内，该旋转接头轴构造成用于与轴和轮端部外部的压力源流体连通；以及
管，该管构造成使增压流体在旋转接头轴和壳体之间传送，该管有密封地布置在旋转接头轴内的第一端和密封地与壳体连接的第二端，管可相对于旋转接头轴和壳体中的任一个或两个旋转；
第一环形密封件，该第一环形密封件布置在旋转接头轴和管的第一端之间；以及
第二环形密封件，该第二环形密封件布置在壳体和管的第二端之间。
14.根据权利要求13所述的旋转接头，还包括：
径向衬套或径向轴承，该径向衬套或径向轴承环绕旋转接头轴布置在壳体内；以及
推力衬套或推力轴承，该推力衬套或推力轴承布置在旋转接头轴的第一端和壳体的内表面之间。
15.根据权利要求13所述的旋转接头，其中：壳体还包括通气孔。
16.根据权利要求13所述的旋转接头，其中：第一环形密封件和第二环形密封件各自包括O形环或唇缘密封件。
17.根据权利要求15所述的旋转接头，还包括：密封件，该密封件关闭通气孔，并设置成当第一环形密封件和第二环形密封件中的一个或两个失效时允许增压流体逸出旋转接头。
18.根据权利要求14所述的旋转接头，还包括：
环形密封件，该环形密封件环绕旋转接头轴邻近径向衬套或轴承布置在壳体内；以及
屏蔽件，该屏蔽件环绕旋转接头轴邻近壳体布置，以便屏蔽该环形密封件防止环境危害。
19.根据权利要求14所述的旋转接头，其中：T形体还包括至少一个软管配件。
20.根据权利要求19所述的旋转接头，其中：T形体还包括两个T形配件。
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