CN107031317A - 基于阀杆的空气维持轮胎和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于阀杆的空气维持轮胎和方法。一种空气维持轮胎组件包括：具有轮胎腔的轮胎，所述轮胎腔通过延伸至轮胎胎面区域的第一侧壁和第二侧壁来界定；空气泵送装置，其用于产生用于将所述轮胎腔内的气压维持在预设的压力水平的加压空气；以及多面体状的阀壳体，其与阀杆的向外的端部相邻设置，并且操作来选择性地打开和关闭从阀杆内部通路到所述轮胎腔中的加压气流。所述第一侧壁具有在滚动的轮胎印迹内操作性地弯曲的至少一个弯曲区域，以及通过位于第一轮胎侧壁的所述弯曲区域内的花纹沟侧壁限定的侧壁花纹沟。响应于所述第一侧壁的弯曲区域在所述滚动的轮胎印迹内的弯曲，所述花纹沟在非变形状态和变形、收缩状态之间逐段变形。

Description

基于阀杆的空气维持轮胎和方法

技术领域

本发明总体涉及空气维持轮胎（air maintenance tire），并且更具体而言，涉及一种用于维持轮胎气压的基于阀杆（valve stem-based）的空气维持轮胎。

背景技术

正常的空气扩散会随着时间的推移而降低轮胎压力。轮胎的自然状态是充气不足的（under inflated）。因此，驾驶员必须反复地采取行动以维持轮胎压力，否则他们将看到降低的燃料经济性、轮胎寿命以及降低的车辆制动和操纵性能。已提出了轮胎压力监测系统（Tire Pressure Monitoring System）以在轮胎压力显著低时警告驾驶员。然而，这样的系统仍依赖于驾驶员在被警告时采取补救行动以将轮胎再充气到推荐的压力。因此，期望的是，在轮胎内结合将自维持轮胎气压的空气维持特征，以便补偿轮胎压力随时间的任何降低，而无需驾驶员干预。

发明内容

依据本发明的空气维持轮胎组件包括：具有轮胎腔的轮胎，所述轮胎腔通过延伸至轮胎胎面区域的第一侧壁和第二侧壁来界定；空气泵送装置，其用于产生用于将所述轮胎腔内的气压维持在预设的压力水平的加压空气；以及多面体状（faceted）的阀壳体，其与阀杆的向外的端部相邻设置，并且操作来选择性地打开和关闭从阀杆内部通路到所述轮胎腔中的加压气流。所述第一侧壁具有在滚动的轮胎印迹内操作性地弯曲的至少一个弯曲区域，以及通过位于第一轮胎侧壁的所述弯曲区域内的花纹沟侧壁限定的侧壁花纹沟。响应于所述第一侧壁的弯曲区域在所述滚动的轮胎印迹内的弯曲，所述花纹沟在非变形状态和变形、收缩状态之间逐段变形。

根据所述组件的另一方面，阀壳体包括用于将所述轮胎腔中的气压维持在所述预设的压力水平的止回阀。

根据所述组件的再一方面，所述阀壳体由聚合物构成。

根据所述组件的又一方面，所述阀壳体还包括安全阀，所述安全阀打开和关闭，以将所述空气泵送装置置于“打开”和“关闭”的状态下。

根据所述组件的再一方面，所述空气泵送装置在第一轮胎侧壁内具有管。该管通过轮胎在负载下的旋转而逐渐变平。

根据所述组件的又一方面，所述阀壳体还包括设置在所述阀壳体的外端处的手动填充组件。

根据所述组件的再一方面，所述阀壳体的手动填充组件包括止回阀，使得所述轮胎腔可与直接通过所述阀杆的手动加压相同地来手动加压。

根据所述组件的又一方面，随着轮胎在负载下沿地面继续旋转，所述空气泵送装置的管的一部分当所述部分与轮胎印迹相邻时被顺序地挤压。

根据所述组件的再一方面，所述空气泵送装置的部分的逐段顺序变平将空气导引至所述阀壳体和所述轮胎腔。

根据所述组件的又一方面，当所述轮胎腔内的气压低于所述预设的压力水平时，空气通过所述阀壳体，通过所述阀杆，并且进入到所述轮胎腔中。

根据所述组件的再一方面，当轮胎腔中的气压处于所述预设的压力水平时，空气通过安全阀排放至大气。

一种方法维持轮胎内的预定气压。所述方法包括以下步骤：将细长的阀杆定位成从所述轮胎的轮胎腔向外突出，所述阀杆具有用于将加压空气输送到所述轮胎腔中的细长的内部空气通路；将多面体状的阀壳体定位到所述阀杆上；选择性地打开和关闭所述阀杆的内部空气通路，以控制从所述阀杆的内部通路到所述轮胎腔中的加压气流；以及将空气泵送装置耦接到所述阀壳体，使得加压空气被导引通过所述阀杆的内部通路的向外的端部并且进入到所述轮胎腔中。所述空气泵送装置包括所述轮胎的第一侧壁，所述第一侧壁具有当与轮胎印迹相邻时操作性地弯曲的至少一个弯曲区域以及通过位于第一轮胎侧壁的所述弯曲区域内的花纹沟侧壁限定的侧壁花纹沟，响应于所述第一侧壁的弯曲区域在所述轮胎印迹内的弯曲，所述花纹沟在非变形状态和变形、收缩状态之间逐段变形。

根据所述方法的另一方面，另外的步骤包括：将所述轮胎支撑在轮辋上；使所述阀杆从所述轮胎延伸通过所述轮辋中的孔；以及将所述阀壳体定位在所述轮胎腔外部。

根据所述方法的再一方面，所述阀杆中的止回阀选择性地打开和关闭从所述阀杆的通路到所述轮胎腔中的空气通路。

根据所述方法的又一方面，另一步骤包括在阀壳体内结合安全阀。

根据所述方法的再一方面，另外的步骤包括：将所述阀壳体的内部腔室耦接成接收所述空气泵送装置的加压空气；以及响应于加压空气在所述内部腔室内的存在和不存在，选择性地打开和关闭所述阀杆的止回阀。

根据所述方法的又一方面，另外的步骤包括：使所述阀杆从所述轮胎延伸通过孔，所述孔延伸通过支撑所述轮胎的轮辋；以及将所述阀壳体安装至所述阀杆。

根据所述方法的再一方面，另外的步骤包括：将空气通路定位在第一轮胎侧壁内，所述空气通路操作性地定位成，响应于从在负载下旋转的轮胎引入到所述第一侧壁中的弯曲应变，从扩张的直径逐段压缩成大幅减小的直径，从而沿侧壁的空气通路逐段促动空气；以及将所述空气通路连接到所述阀杆的径向向外的端部，从而将加压空气导引至所述轮胎腔。

定义

轮胎的“高宽比”表示其截面高度（SH）与其截面宽度（SW）的比乘以100%，用于表达为百分比。

“不对称胎面”表示如下胎面，即：所述胎面具有关于轮胎的中心平面或赤道平面EP不对称的胎面花纹（tread pattern）。

“轴向”和“轴向地”表示平行于轮胎的旋转轴线的线或方向。

“胎圈包布”为窄条材料，其绕轮胎胎圈的外侧放置，以保护帘布层免于靠着轮辋磨损和削减，并且使弯曲（flexing）分布在轮辋之上。

“周向”表示沿垂直于轴向方向的环形胎面的表面的周界延伸的线或方向。

“赤道中心平面（CP）”表示垂直于轮胎的旋转轴线并且穿过胎面的中心的平面。

“多面体状（faceted）”表示具有光滑平坦的平面表面。

“印迹（footprint）”表示在零速度以及在正常的负载和压力下轮胎胎面与平坦表面的接触印迹或接触面积。

“花纹沟”表示胎面中的细长空隙区域，其可以平直、弯曲或之字形方式绕胎面周向或侧向地延伸。周向和侧向延伸的花纹沟有时具有共同的部分。“花纹沟宽度”等于正考虑其宽度的花纹沟或花纹沟部分所占据的胎面表面面积除以该花纹沟或花纹沟部分的长度；因此，花纹沟宽度是其长度上的其平均宽度。在轮胎中花纹沟可具有变化的深度。花纹沟的深度可以绕胎面的圆周变化，或者一个花纹沟的深度可以是恒定的，但与轮胎中另一花纹沟的深度不同。如果这种窄或宽的花纹沟与相互连接的宽的周向花纹沟相比深度大幅减小，则它们被认为形成了趋于在所涉及的胎面区域中维持肋状特性的“加强桥（tiebar）”。

“内侧面（inboard side）”表示当轮胎安装在车轮上并且所述车轮安装在车辆上时轮胎最靠近车辆的侧面。

“向内”在方向上表示朝向轮胎腔。

“侧向（lateral）”表示轴向方向。

“侧向边缘”表示在正常的负载和轮胎充气情况下测量的与轴向最外部的胎面接触印迹或印迹相切的线，这些线平行于赤道中心平面。

“净接触面积”表示在绕胎面的整个圆周的侧向边缘之间的接地胎面元件的总面积除以在侧向边缘之间的整个胎面的总面积。

“非定向胎面（non-directional tread）”表示如下胎面，即：所述胎面没有优选的前进行进方向，并且不需要定位在车辆上特定的一个或多个车轮位置以确保胎面花纹与优选的行进方向对准。相反，定向的胎面花纹具有需要特定车轮定位的优选行进方向。

“外侧面（outboard side）”表示当轮胎安装在车轮上并且所述车轮安装在车辆上时轮胎离车辆最远的侧面。

“向外”在方向上表示沿远离轮胎腔的方向。

“蠕动（peristaltic）”表示借助于沿管状通路推进例如空气之类的包含物的波状收缩来操作。

“径向”和“径向地”表示径向地朝向或远离轮胎的旋转轴线的方向。

“肋”表示胎面上的周向延伸的橡胶条，其通过至少一个周向花纹沟以及第二个这样的花纹沟或侧向边缘来限定，该条在侧向上未被全深度花纹沟分开。

“细缝（sipe）”表示细分胎面表面并且提高牵引力的模制到轮胎的胎面元件中的小缝，细缝在宽度上一般较窄，并且在轮胎印迹中闭合，这与在轮胎的印迹中保持开放的花纹沟相反。

“胎面元件”或“牵引元件”表示通过具有与花纹沟相邻的形状来限定的肋或块元件（block element）。

“胎面弧宽”表示在胎面的侧向边缘之间测量的胎面的弧长。

本发明还包括以下技术方案：

方案1. 一种空气维持轮胎组件，包括：

具有轮胎腔的轮胎，所述轮胎腔通过延伸至轮胎胎面区域的第一侧壁和第二侧壁来界定；

空气泵送装置，其用于产生用于将所述轮胎腔内的气压维持在预设的压力水平的加压空气；以及

多面体状的阀壳体，其与阀杆的向外的端部相邻设置，并且操作来选择性地打开和关闭从阀杆内部通路到所述轮胎腔中的加压气流，

所述第一侧壁具有在滚动的轮胎印迹内操作性地弯曲的至少一个弯曲区域，以及通过位于第一轮胎侧壁的所述弯曲区域内的花纹沟侧壁限定的侧壁花纹沟，响应于所述第一侧壁的弯曲区域在所述滚动的轮胎印迹内的弯曲，所述花纹沟在非变形状态和变形、收缩状态之间逐段变形。

方案2. 如方案1所述的空气维持轮胎组件，其特征在于，所述阀壳体包括用于将所述轮胎腔中的气压维持在所述预设的压力水平的止回阀。

方案3. 如方案1所述的空气维持轮胎组件，其特征在于，所述阀壳体由聚合物构成。

方案4. 如方案1所述的空气维持轮胎组件，其特征在于，所述阀壳体还包括安全阀，所述安全阀打开和关闭，以将所述空气泵送装置置于“打开”和“关闭”的状态下。

方案5. 如方案1所述的空气维持轮胎组件，还包括在所述第一轮胎侧壁内具有管的空气泵送装置，所述管通过所述轮胎在负载下的旋转而逐渐变平。

方案6. 如方案5所述的空气维持轮胎组件，其特征在于，所述阀壳体还包括设置在所述阀壳体的外端处的手动填充组件。

方案7. 如方案6所述的空气维持轮胎组件，其特征在于，所述阀壳体的手动填充组件包括止回阀，使得所述轮胎腔可与直接通过所述阀杆的手动加压相同地来手动加压。

方案8. 如方案7所述的空气维持轮胎组件，其特征在于，随着所述轮胎在负载下沿地面继续旋转，所述空气泵送装置的管的一部分当所述部分与轮胎印迹相邻时被顺序地挤压。

方案9. 如方案8所述的空气维持轮胎组件，其特征在于，所述空气泵送装置的部分的逐段顺序变平将空气导引至所述阀壳体和所述轮胎腔。

方案10. 如方案9所述的空气维持轮胎组件，其特征在于，当所述轮胎腔内的气压低于所述预设的压力水平时，空气通过所述阀壳体，通过所述阀杆，并且进入到所述轮胎腔中。

方案11. 如方案10所述的空气维持轮胎组件，其特征在于，当所述轮胎腔中的气压处于所述预设的压力水平时，空气通过安全阀排放至大气。

方案12. 一种维持轮胎内的预定气压的方法，包括以下步骤：

将细长的阀杆定位成从所述轮胎的轮胎腔向外突出，所述阀杆具有用于将加压空气输送到所述轮胎腔中的细长的内部空气通路；

将多面体状的阀壳体定位到所述阀杆上；

选择性地打开和关闭所述阀杆的内部空气通路，以控制从所述阀杆的内部通路到所述轮胎腔中的加压气流；以及

将空气泵送装置耦接到所述阀壳体，使得加压空气被导引通过所述阀杆的内部通路的向外的端部并且进入到所述轮胎腔中，

所述空气泵送装置包括所述轮胎的第一侧壁，所述第一侧壁具有当与轮胎印迹相邻时操作性地弯曲的至少一个弯曲区域以及通过位于第一轮胎侧壁的所述弯曲区域内的花纹沟侧壁限定的侧壁花纹沟，响应于所述第一侧壁的弯曲区域在所述轮胎印迹内的弯曲，所述花纹沟在非变形状态和变形、收缩状态之间逐段变形。

方案13. 如方案12所述的方法，还包括以下步骤：

将所述轮胎支撑在轮辋上；

使所述阀杆从所述轮胎延伸通过所述轮辋中的孔；以及

将所述阀壳体定位在所述轮胎腔外部。

方案14. 如方案13所述的方法，还包括所述阀杆中的止回阀，所述止回阀用于选择性地打开和关闭从所述阀杆的通路到所述轮胎腔中的空气通路。

方案15. 如方案14所述的方法，还包括在所述阀壳体内结合安全阀的步骤。

方案16. 如方案15所述的方法，还包括以下步骤：

将所述阀壳体的内部腔室耦接成接收所述空气泵送装置的加压空气；以及

响应于加压空气在所述内部腔室内的存在和不存在，选择性地打开和关闭所述阀杆的止回阀。

方案17. 如方案16所述的方法，还包括以下步骤：

使所述阀杆从所述轮胎延伸通过延伸通过支撑所述轮胎的轮辋的孔；以及

将所述阀壳体安装至所述阀杆。

方案18. 如方案19所述的方法，还包括以下步骤：

将空气通路定位在第一轮胎侧壁内，所述空气通路操作性地定位成，响应于从在负载下旋转的轮胎引入到所述第一侧壁中的弯曲应变，从扩张的直径逐段压缩成大幅减小的直径，从而沿侧壁的空气通路逐段促动空气；以及

将所述空气通路连接到所述阀杆的径向向外的端部，从而将加压空气导引至所述轮胎腔。

附图说明

将借助于示例并且参照附图来描述本发明，附图中：

图1为示出了组件、轮胎、管以及泵的位置的示意性透视图；

图2是图1的示意性侧视图；

图3为示出了依据本发明的具有到AMT阀杆调节器的泵管连接的泵子组件的示意图；

图4为取自图3的示意性放大图，其示出了泵管传送壳体和轮胎的AMT阀杆调节器；

图5为示出了在轮胎沿第一方向旋转的情况下具有到AMT阀杆调节器的泵管连接的泵子组件的示意图；

图6为示出了在轮胎沿相反的第二方向旋转的情况下具有到AMT阀杆调节器的泵管连接的泵子组件的示意图。

具体实施方式

参照图1-4，依据本发明的轮胎组件10可包括轮胎12、蠕动泵组件14和轮胎轮辋16。轮胎12可以常规的方式安装到轮辋16。轮胎12可具有常规的构造，其具有从相对的胎圈区域（仅胎圈区域22被示出）延伸至胎冠或轮胎胎面区域26的一对侧壁（仅侧壁18被示出）。轮胎12和轮辋16一起包围轮胎腔28。

蠕动泵组件14可包括环形的空气管30，其围绕环形的花纹沟或通路。管30可由例如塑料或橡胶合成物之类的能够经受重复的变形循环的弹性、柔性材料形成。如此构造，管30可以经受外力在轮胎12内变形成扁平状态，并且在该力去除时，返回到初始状态。在所示示例中，处于不受力状态下的管30的截面可以是大致圆形的，但也可使用替代性的截面几何构型。为了将空气泵送到轮胎腔28中以将轮胎12维持在优选的充气压力下的目的，管30可具有足以操作性地传送所需体积的空气的直径。

在轮胎内结合可变形空气管的蠕动原理在美国专利号8,113,254中示出和描述，该美国专利通过引用整体地结合于本文中。在该系统中，管被结合在环形轮胎通路内，所述环形轮胎通路靠近轮胎胎圈区域形成在轮胎内。当轮胎在负载下旋转时，来自轮胎外部的空气被允许进入到管中，并且沿空气管泵送，这是通过轮胎旋转时管在轮胎内的逐渐挤压实现。因此，迫使空气进入到出口阀中，并且随后进入到轮胎中，以将轮胎腔内的气压维持在期望的压力水平。

管30可以紧密地安装在轮胎12中的花纹沟内，并且随着轮胎在负载下旋转而顺序地变平。管30随着轮胎12的逐段变平沿空气通路/花纹沟泵送空气并且将其泵送到轮胎腔28中，以维持气压。采用侧壁花纹沟内的管30的蠕动泵送系统14在授权的美国专利号8,042,586中示出，该美国专利通过引用整体地结合于本文中。

泵管30可以是大致环形的，并且可以外接（circumscribe）靠近胎圈区域22的下部轮胎侧壁区域。但是，可以得到用于管30的其他构型，而不脱离本发明。管30的相对端部34、36可以连接到泵送组件100。泵送组件100可以包括用于将管30的端部连接到泵送组件的两个泵管101、102。泵管101、102可以附接到泵送组件14的多面体状壳体110，所述多面体状壳体110被螺接地附接到轮胎/轮辋组件12、16的阀杆80。阀壳体形成多面体状（faceting）可以减轻壳体的重量。在阀杆80内可以安置单向止回阀76，其打开和关闭以允许空气在轮胎腔的手动填充期间从管30进入到轮胎腔28中。阀壳体110还可以具有安全阀105，其打开和关闭以将泵送组件14置于“打开”和“关闭”状态下。空气可被允许进入到阀壳体110中，并且可从管30被导引到轮胎腔28。如上所述，管30可被结合到轮胎侧壁内的花纹沟中，并且可通过轮胎12在负载下的旋转而逐渐变平。

手动填充组件200可位于阀壳体101的上端或外端处。手动填充组件200可包括止回阀202，使得轮胎腔28可与直接通过阀杆80的手动加压相同地来手动加压。

图5和图6相应地示出了针对轮胎12的逆时针旋转（图5）和轮胎12的顺时针旋转（图6）的AMT组件10的示意图。随着轮胎12在负载下沿地面继续旋转，当与轮胎印迹相邻时，管30可以被顺序地变平或挤压。管通路的逐段顺序变平可以将待泵送的来自变平段的排出空气沿图5和图6中所示的方向导引至壳体110。

当气流压力足够抵抗止回阀76时，空气可以流过阀杆80并且进入到轮胎腔28中（图5）。当轮胎腔28内的气压低于设定压力时，空气可以从连接管70传递到阀壳体110进入到阀杆80和轮胎腔中。当轮胎腔28内的气压处于或高于设定压力时（图6），止回阀76关闭，并且空气不能从阀壳体110被泵送到阀杆80中。相反，加压的空气可以保持在阀壳体110内，直到通过安全阀105排放到大气。

阀杆80的止回阀76和手动填充组件200的止回阀202可以包括用于轮胎和阀芯的常规充气的常规的阀杆芯。所述阀芯可以是“Schrader Valve Core（美式阀芯）”，并且包括细长的壳体，阀轴延伸通过所述细长的壳体。阀密封部件可以安置在所述细长的壳体内，并且被耦接到阀轴。偏置弹簧可以环绕阀轴，并且使密封部件在细长的壳体内抵靠阀密封部件偏置在“向上”或“闭合”的位置。通过阀芯的空气通路可以被偏置在“闭合”状态下，直到阀轴移动，并且由此使阀密封部件移动至“向下”或“打开”的位置，从而允许大气空气进入空气通路并且被导引向轮胎腔28。

鉴于本文所提供的描述，本发明中的变型是可能的。虽然为了说明本发明的目的已示出了特定的代表性实施例和细节，但对于本领域技术人员而言将显而易见的是，在其中能够作出各种改变和修改，而不脱离本发明的范围。因此，应当理解的是，能够在所描述的具体实施例中作出改变，而这些改变将落入由以下所附权利要求限定的本发明的全部预期范围内。

Claims (10)

1.一种空气维持轮胎组件，其特征在于：

具有轮胎腔的轮胎，所述轮胎腔通过延伸至轮胎胎面区域的第一侧壁和第二侧壁来界定；

空气泵送装置，其用于产生用于将所述轮胎腔内的气压维持在预设的压力水平的加压空气；以及

多面体状的阀壳体，其与阀杆的向外的端部相邻设置，并且操作来选择性地打开和关闭从阀杆内部通路到所述轮胎腔中的加压气流，

所述第一侧壁具有在滚动的轮胎印迹内操作性地弯曲的至少一个弯曲区域以及通过位于第一轮胎侧壁的所述弯曲区域内的花纹沟侧壁限定的侧壁花纹沟，响应于所述第一侧壁的弯曲区域在所述滚动的轮胎印迹内的弯曲，所述花纹沟在非变形状态和变形、收缩状态之间逐段变形。

2.如权利要求1所述的空气维持轮胎组件，其特征在于，所述阀壳体包括用于将所述轮胎腔中的气压维持在所述预设的压力水平的止回阀。

3.如权利要求1所述的空气维持轮胎组件，其特征在于，所述阀壳体由聚合物构成。

4.如权利要求1所述的空气维持轮胎组件，其特征在于，所述阀壳体还包括安全阀，所述安全阀打开和关闭，以将所述空气泵送装置置于“打开”和“关闭”的状态下。

5.如权利要求1所述的空气维持轮胎组件，其特征在于，所述空气维持轮胎组件还包括在所述第一轮胎侧壁内具有管的空气泵送装置，所述管通过所述轮胎在负载下的旋转而逐渐变平。

6.如权利要求5所述的空气维持轮胎组件，其特征在于，所述阀壳体还包括设置在所述阀壳体的外端处的手动填充组件。

7.如权利要求6所述的空气维持轮胎组件，其特征在于，所述阀壳体的手动填充组件包括止回阀，使得所述轮胎腔可与直接通过所述阀杆的手动加压相同地来手动加压。

8.如权利要求7所述的空气维持轮胎组件，其特征在于，随着所述轮胎在负载下沿地面继续旋转，所述空气泵送装置的管的一部分当所述部分与轮胎印迹相邻时被顺序地挤压。

9.如权利要求8所述的空气维持轮胎组件，其特征在于，所述空气泵送装置的部分的逐段顺序变平将空气导引至所述阀壳体和所述轮胎腔。

10.如权利要求9所述的空气维持轮胎组件，其特征在于，当所述轮胎腔内的气压低于所述预设的压力水平时，空气通过所述阀壳体，通过所述阀杆，并且进入到所述轮胎腔中。