CN108859622B - 具有可移除的空气导管构件的自动轮胎充气系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于ATI的组件，其包括形成为旋转接头的一部分的管构件，所述管构件通过所述车轮轮毂中的开口移除，而无需从车辆轮轴移除车轮轮毂。管构件可以包括硬化轴，其联接到固定导管，所述固定导管向安装在所述车轮轮毂上的轮胎提供增压空气源。衬套和密封件相对于管构件旋转以形成旋转接头。该组件设计为在现场快速检修，其中可检修部件非常便宜。

Description

具有可移除的空气导管构件的自动轮胎充气系统
技术领域
本公开涉及包括现场可检修系统的自动轮胎充气(ATI)系统。
背景技术
自动轮胎充气系统已经在市场上销售多年。它们配置为在商用车辆(包括牵引车拖车)的轮胎中保持适当的轮胎压力。
商用卡车运营商多年来一直在努力平衡ATI系统(ATIS)和相关的检修/维修人员和更换部件的成本与系统的优势。迄今为止，大多数商用卡车运营商还没有采用ATI系统，部分原因是这些优势并没有超过成本和时间。这主要是由于维护成本，其包括人力成本和更换与维护系统相关的部件(包括部件的运输)的成本，随着时间的推移，其现在可以达到400美元或更多。此外，拉动拖车进行检修是物流问题。
从2018年1月1日开始，美国政府正在为实施ATI系统和被动空气压力系统的卡车运营商实行燃料信贷(fuel credit)。ATI系统将收到更大的信贷。
经济实惠的改进ATI系统具有极低的维护成本，甚至可以使其他人，诸如驾驶员、业主/运营商或其他维修人员能够检修ATI系统，这将对于运营商是有利的，这将降低成本并且还增加了ATI在业界的采用。
发明内容
一种用于ATI的组件，其包括形成旋转接头(Rotary Union)的一部分的管构件，且所述管构件配置为通过车轮端中的开口移除，而无需从车辆轮轴车轮轮毂移除油/润滑脂轮毂盖(Hub Cap)。所述管构件可以包括硬化轴，其联接到固定导管，所述固定导管向安装在车轮轮毂上的轮胎提供增压空气源。衬套和密封件相对于所述管构件旋转以形成所述旋转接头。所述组件设计为在现场快速检修，其中可检修部件非常便宜。
附图说明
图1示出了轮毂盖和附接的ATI系统的分解剖视图，该ATI系统配置为可旋转地联接到轮轴并从空气源接收增压空气；
图2示出了图1的ATI系统和轮毂盖组件的组装侧视剖视图；
图3示出了硬轴的透视图；
图4示出了图3的硬轴的俯视图；
图5示出了沿着图4中的线A-A截取的侧视剖视图；
图6示出了硬轴的端视图；
图7示出了密封塞的透视图；
图8示出了图7的密封塞的俯视图；
图9示出了沿着图8中的线A-A截取的侧视剖视图；
图10示出了密封塞的端视图；
图11示出了矩形块的透视图；
图12示出了图11的矩形块的俯视图；
图13示出了沿着图12中的线A-A截取的侧视剖视图；
图14示出了矩形块的端视图；
图15示出了安装工具的透视图；
图16示出了图15的安装工具的分解图；
图17示出了用于检修的安装工具；
图18示出了簧片阀(Reed Valve)的透视图；
图19示出了轮轴、车轮轮毂、油/润滑脂轮毂盖和ATI系统部件的组装侧视剖视图；
图20示出了硬轴和衬套的分解图；
图21示出了衬套的俯视图；
图22示出了沿着图21中的线A-A截取的衬套的剖视图；以及
图23示出了围绕硬轴设置的两个密封件的实施例。
具体实施方式
示例实施例的以下描述提供了使本领域技术人员能够制造和使用所附权利要求中阐述的主题的信息，但可能省略本领域公知的某些细节。因此，下面的详细描述被认为是说明性的而不是限制性的。
示例实施例还可以在本文中参照各种元件之间的空间关系或附图中绘示的各种元件的空间取向来描述。一般而言，这种关系或取向假定与接受治疗的位置中的患者一致或相对于该患者的参照系。然而，如本领域技术人员应该认识到的，该参照系仅仅是描述性的对策而非严格的惯例。
参考图1、2和19，以10总体示出了ATIS组件，其具有油/润滑脂轮毂盖12，油/润滑脂轮毂盖12配置为可旋转地联接到车轮轮毂200并从空气源16接收增压空气。螺栓15将油/润滑脂轮毂盖12紧固到车轮轮毂200。以19示出了油填充线路。
导管18配置为从空气源16引导增压空气通过轮轴14，延伸穿过设置在轮轴14的敞开端20中的防冻塞21，并终止于形成油/润滑脂轮毂盖12内的空气输送端口的远端22。由透明窗口或实心圆形铝构成的圆盘26联接到油/润滑脂轮毂盖12的端部，其中密封件28夹在盘26的环形面和在油/润滑脂轮毂盖12中凹入的内环形面30之间。
盘26通过紧固件36由环形敞开保持器34固定到油/润滑脂轮毂盖12的外环形面32，其中垫圈38夹在窗口保持器34与油/润滑脂轮毂盖12的外环形远端面32之间。紧固件36接收在限定在外侧环形面32中的对应的螺纹孔40中。盘26、密封件28、保持器34、紧固件36和垫圈38一起形成密封布置。密封件28、垫圈38、保持器34和紧固件36都是行业标准上限的标准。如果轮毂盖和车轮轮毂需要油，则盘26是透明窗口，且如果轮毂盖和车轮轮毂需要润滑脂，则其是铝盘。因此，盖12被称为油/润滑脂轮毂盖，且构件26称为盘。
本公开的一个技术优点包括可移除的硬轴50，如图3-6所示，其形成空气输送路径的一部分，该空气输送路径配置为可从组件10选择性地移除，而无需移除油/润滑脂轮毂盖12。这可以在现场快速容易地完成，并且是非常便宜的部件。由于高洛氏硬度等级，硬轴50优选镀铬。虽然这是更昂贵的工艺，但是硬轴50的使用寿命大大增加并且值回成本，并且还因为其他可检修部件的成本非常低廉。硬轴50和径向密封件54的磨损较小，因为精加工的表面对密封件和轴的磨损较小。
硬轴50的远端包括旋转接头的部件。管状压缩接头52和压缩配件53插设在硬轴50的远端与导管18之间。
如图1-2所示，径向密封件54抵靠硬轴50、且在密封塞60内密封，如图7-10所示。密封塞60延伸穿过形成在矩形转子64中的开口62，如图11-14所示，并具有延伸穿过盘26的开口58的近端66。包括近侧/内侧径向密封件54的衬套/轴承68包围硬轴50的远端且被包围在密封塞60内，并在密封塞60以及矩形转子64内形成旋转接头。螺纹管塞72螺纹接收在螺纹凹陷74内，螺纹凹陷74在密封塞60中形成开口。当螺纹管塞72被用户移除时，这允许用户通过开口74快速且容易地接近并检查硬轴50。透明窗口/铝圆盘26的厚度比工业标准厚，因为它必须支撑矩形转子64。卡环104和润滑脂凹部73被封闭在密封塞60内。此外，当管塞72被移除时，用户可以将光照射到开口74中以确定硬轴50是否处于正确的位置。在被用户移除时，密封塞组件60允许用户通过矩形转子64中的开口62选择性地移除硬轴50。一对环形凹陷75形成在凸缘部分80附近和密封塞60的远端处、并且接收抵靠矩形转子64中的开口62的内壁密封的O形环81。紧固件76延伸穿过密封塞60的开口77并进入矩形转子64的螺纹开口78中，以将密封塞60的径向开口88对齐并固定到矩形转子64的开口90。塑料垫片79接收密封塞60的远端并且夹在密封塞60的远端处的凸缘部分80与开口62周围的矩形转子64之间。
如图1、3-6、20-22所示，硬轴50的远端87包括径向开口84，每个径向开口84从长形的中央通道85径向延伸到硬轴50的外部。增压空气从空气源16和导管18经由通道85并通过开口84连通，以提供增压空气到形成在衬套/轴承68中的径向开口86、然后形成在密封塞60中的径向开口88、以及然后经由形成在矩形转子64中的径向开口90到腔92的流体连通。空气供给配件94被接收在腔92中，并且配置为经由流体地联接到相应轮胎(未示出)的空气阀杆的软管(未示出)来联接来自腔92的增压空气。开口86、88和90全部例如通过紧固件76轴向对齐。此外，开口通过以下方式来对齐，通过将衬套/轴承68压入密封塞60中，然后通过将钻头置入开口88中而钻孔以及钻孔到衬套/轴承68中来使它们对齐。开口88以及从而开口86在安装时将自动与开口90对齐。
参照图3-6和图22，硬轴50的远端87是锥形的，并且包括开口84。锥形远端87帮助密封塞60接收硬轴50并正确对齐。形成在衬套/轴承68的远端中的凹陷89允许空气从硬轴50周围的开口84流通，以允许持续的空气进入以流过开口80、88和90。类似于凹陷89，可以通过围绕开口84在硬轴50中形成凹陷来实现相同的结果。
参考图11-14，矩形转子64具有延伸部96，延伸部96延伸腔92的每一侧以保护空气供给配件94免受损坏。一对环形凹陷98形成在圆柱形部分100中以接收相应的O形环102和卡环104，其在圆柱形部分100和盘26之间提供密封。有利地，矩形转子块64形成可相对于油/润滑脂轮毂盖12旋转的空气分配构件，使得从腔92到两个轮胎的轮胎阀杆的距离可基于矩形转子块64的位置选择性地调整。因此，当(多个)轮胎被安装在车轮轮毂200上，并且油/润滑脂轮毂盖12经由螺栓15被螺栓连接到车轮轮毂200时，矩形转子块64可以根据需要旋转以建立距离并且允许空气软管从每个腔92经由空气供给配件94到轮胎阀杆的连接，而无需重新定位轮胎和车轮。
返回参考图1-2，现在将更详细地描述压缩接头52和压缩配件53。金属套圈11位于压缩接头52的每一侧，且由相应的1/2″压缩装配螺母包围，以将压缩配件52抵靠导管18并围绕硬轴50的与导管18的远端22形成接头的端部进行密封。非金属套圈17也位于压缩配件53的远端上，并且9/16″压缩装配螺母23将压缩配件53围绕防冻塞21内的导管18的中间部分进行密封。使用非金属套圈允许在需要的情况下在稍后时间重新定位导管18。塑料垫片25围绕压缩配件53延伸，并且锁定螺母27围绕压缩配件53紧固以进行密封并防止油进入回轮轴14的腔31中。防冻塞21密封轮轴14的远端20，使得轮轴腔31与油/润滑脂轮毂盖组件内的腔密封。
现在参考图15-17，以120示出了安装工具，其配置为便于从ATIS组件10和油/润滑脂轮毂盖12内检修或安装硬轴50，而不必移除油/润滑脂轮毂盖12。长形的管122在内侧端具有9/16″内六角套筒124，且在外侧具有1/4″驱动法兰式套筒头，还具有套筒衬圈129。三个工件经由任一端上的管122中的4个预钻孔127和128通过玫瑰花结(rosette)焊接或销来结合。工具120配置为由常规棘轮130驱动。
如图17所示，检修可以由用户在ATIS组件10上在现场完成。用户首先使用内六角扳手(Allen Wrench)从密封塞60上移除紧固件76。接下来，密封塞60与垫片79一起从形成在矩形转子64中的开口62内被移除。
此时，硬轴50的锥形远端87可通过开口62看到。明亮的光线可以用来目视检查硬轴50是否在轴上有任何径向磨损，并确定是否需要被更换。如有必要，硬轴50可以通过开口62移除和更换。
如图17所示，通过使用安装工具120，用户通过开口62将管122插入，使得内侧端的9/16″六角形套筒124定位在围绕压缩配件53形成的压缩装配螺母23的头部周围。棘轮130可以用于旋转管122，其允许用户将硬轴50和导管18的远端拉出开口62外部以更换硬轴50。该维修可以在不移除轮毂盖腔210内的油/润滑脂的情况下完成。
现在参照图18，防冻塞21具有由螺母204、簧片阀205、紧固件207和开口208组成的簧片阀组件。如果需要，可以使用铆钉来代替螺母204和紧固件207。簧片阀205在开口208上方定位在防冻塞21的后侧203上，且位于轮轴腔31内。簧片阀205用作单向阀，因为它允许来自轮毂腔210的泄漏空气流过开口208进入轮轴腔31，并且通过轮轴14顶部的通气器(其未示出)逸出。由于开口208的大小，大量的空气能够逸出，从而保持轮毂盖腔210内较低的空气压力，以防止密封件失效。该簧片阀组件还将油保持在油轮毂盖腔210内，以线19示出，并防止油进入轮轴腔31。另外，该簧片阀组件保持了轮轴腔31中的垃圾不会流出到轮毂盖腔210，这些垃圾可能污染腔中的油或润滑脂，并引起导致其他问题的轴承的灾难性故障。
图19示出了轮轴、车轮轮毂、油/润滑脂轮毂盖和ATI系统部件的简化组装侧视剖视图。
图20示出了硬轴50和包括密封件69的衬套68的分解图。
图21示出了衬套68的俯视图。
图22示出了沿着图21中的线A-A截取的衬套68的剖视图。
可调节轴
硬轴50连接到离开轮轴14的顶部并连接到空气源16的导管18。硬轴50连接到压缩接头52，以便在磨损时可以更换轴。这可以降低更换部件的成本。硬轴50是可调节的，它连接到导管18，导管18具有向远侧延伸超出轮轴开口20的区段，该区段具有可调节的长度。如前所述，通过使用工具120来松开压缩配件53上的压缩装配螺母23，该导管区段长度是可调节的。该螺母松动以较小的力量将塑料套圈17从压缩配件53的本体释放，并允许导管18的纵向移动/重新定位。关于油/润滑脂盖12的外侧外边缘32与防冻塞21上的压缩配件53之间的长度/距离的X因数，可调节轴允许许多不同的轮轴测量。本公开允许用户松开压缩装配螺母23并且调节导管区段远侧轮轴开口20的长度，以在所有的轮轴轮毂配置中将硬化轴50适当地装配，使得硬化轴50的一个尺寸适合所有安装。
在图23所示的本公开的另一个实施例中，衬套/轴承68可以通过在其位置添加第二外侧密封件54来更换，其中内侧第一密封件54保持在如图1、图2和图20所示的相同位置。在两个密封件54之间围绕硬轴50形成润滑脂/润滑油凹部。当被增压时，内侧第一密封件54是在旋转期间密封的仅有的密封件，因为压力抵靠第一密封件54的唇缘推压以防止空气在唇缘和硬轴50之间逸出。使密封件54彼此面对形成了润滑脂/润滑油凹部，其使得内侧第一密封件被保持为提供有润滑剂以延长密封件寿命。面朝内侧第一密封件54的外侧第二密封件54是为了使得，其被提供有润滑脂/润滑油以使其寿命延长，以帮助完成所有工作的内侧第一密封件54。
本公开具有若干优点。ATIS组件10不需要完全拆卸以检修磨损件，这是巨大的成本和时间节省。可以在用户容易接近的拖车的控制箱中提供备用件，诸如新的硬轴50、压缩接头52、压缩配件53和径向密封件54之类的。包括硬轴50和径向密封件54的磨损部件非常便宜。如果客户需要额外的部件，运输成本是最小的，这是因为部件较少，因此运输时需要支付的重量较轻。
此外，在硬轴50的检修期间，用户不必从轮毂盖腔210排出油或移除油脂，因此用户不需要重新填充油或更换润滑脂来进行维修，因为用户不必像其他系统一样移除油/润滑脂轮毂盖。这节省大量的时间并提供便利。
这节省了大量的人力，因为其他人，如司机、卡车停车场机械师等可以在任何地方修理该系统10，而不仅仅是在客户的公司维护设施处提供服务。因此，与其他系统相比，诊断和维修的时间更少，所以人力成本更低。
离开控制箱16的每个空气导管18彼此独立。这允许进行更好的诊断，如果一次关闭一个阀门(未示出)存在泄漏。
所附权利要求阐述了上述主题的新颖性和创造性方面，但是权利要求还可以涵盖没有具体列举的其他主题。例如，如果不需要将新颖性和创造性特征与本领域普通技术人员已知的特征区分开，则权利要求可以省略某些特征、元件或方面。在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，本文描述的特征、元件和方面也可以被组合或替换为用于相同、等同或相似目的的替代特征。

Claims (17)

1.一种具有可移除的空气导管构件的自动轮胎充气系统，包括：
轮毂盖，配置为联接到车辆车轮轮毂；
管构件，设置在所述轮毂盖内且配置为联接到空气源端口，所述管构件配置为连通来自所述空气源端口的空气压力；以及
联接到所述轮毂盖的密封组件，所述管构件与所述密封组件形成旋转接头，所述密封组件具有选择性可移除的构件密封塞和与轮毂盖联接的矩形转子，所述密封塞在所述矩形转子中形成开口，所述开口配置为允许所述管构件通过所述开口撤回，而无需从所述车辆车轮轮毂移除所述轮毂盖。
2.如权利要求1所述的具有可移除的空气导管构件的自动轮胎充气系统，其中所述密封组件包括可移除的盖子，其配置为当被移除时允许对所述管构件的视觉检查。
3.如权利要求2所述的具有可移除的空气导管构件的自动轮胎充气系统，其中所述盖子与所述管构件轴向地对齐。
4.如权利要求1所述的具有可移除的空气导管构件的自动轮胎充气系统，还包括空气分配构件，所述空气分配构件联接到所述密封组件且具有至少一个分配端口，所述至少一个分配端口配置为将增压空气从所述管构件连通到联接到所述车轮轮毂的至少一个轮胎。
5.一种具有可移除的空气导管构件的自动轮胎充气系统，包括：
轮毂盖，配置为联接到车辆车轮轮毂；
管构件，设置在所述轮毂盖内且配置为联接到空气源端口，所述管构件配置为连通来自所述空气源端口的空气压力；以及
联接到所述轮毂盖的密封组件，所述管构件与所述密封组件形成旋转接头，所述密封组件包括密封塞和与轮毂盖联接的矩形转子，所述密封塞密封矩形转子，所述矩形转子从所述轮毂盖选择性地可移除以形成开口，所述开口配置为允许所述管构件通过所述开口撤回，而无需从所述车辆车轮轮毂移除所述轮毂盖；
还包括空气分配构件，其联接到所述密封组件且具有至少一个分配端口，所述至少一个分配端口配置为将增压空气从所述管构件连通到联接到所述车轮轮毂的至少一个轮胎，其中所述空气分配构件能够相对于所述密封组件旋转，使得从所述至少一个分配端口到所述至少一个轮胎的轮胎阀杆的距离能够选择性地调节。
6.如权利要求4所述的具有可移除的空气导管构件的自动轮胎充气系统，其中所述管构件具有长形的通道，且至少一个开口从所述通道径向地延伸穿过所述管构件、并且与所述至少一个分配端口流体连通。
7.如权利要求4所述的具有可移除的空气导管构件的自动轮胎充气系统，其中所述空气分配构件能够从所述密封组件选择性地移除。
8.如权利要求4所述的具有可移除的空气导管构件的自动轮胎充气系统，其中所述密封组件包括延伸穿过所述空气分配构件的密封塞，所述密封塞能够从所述空气分配构件选择性地移除。
9.如权利要求7所述的具有可移除的空气导管构件的自动轮胎充气系统，还包括设置在所述密封塞中的衬套，其中所述衬套可旋转地联接到所述管构件、并形成所述旋转接头。
10.如权利要求9所述的具有可移除的空气导管构件的自动轮胎充气系统，还包括流体路径，所述流体路径从所述管构件延伸、穿过所述密封塞和所述衬套、并与所述至少一个分配端口流体连通。
11.如权利要求9所述的具有可移除的空气导管构件的自动轮胎充气系统，其中所述管构件具有接合所述衬套的锥形远端。
12.如权利要求1所述的具有可移除的空气导管构件的自动轮胎充气系统，其中所述管构件是镀铬的。
13.如权利要求1所述的具有可移除的空气导管构件的自动轮胎充气系统，还包括第一联接件，其配置为将所述管构件密封地固定到所述空气源端口。
14.如权利要求13所述的具有可移除的空气导管构件的自动轮胎充气系统，其中所述第一联接件是压缩接头。
15.如权利要求1所述的具有可移除的空气导管构件的自动轮胎充气系统，其中所述空气源端口包括从车辆车轴向外延伸的导管。
16.一种具有可移除的空气导管构件的自动轮胎充气系统，包括：
轮毂盖，配置为联接到车辆车轮轮毂；
管构件，设置在所述轮毂盖内且配置为联接到空气源端口，所述管构件配置为连通来自所述空气源端口的空气压力；以及
联接到所述轮毂盖且具有窗口的密封组件，所述管构件与所述密封组件形成旋转接头，所述密封组件具有选择性可移除的构件密封塞和与轮毂盖联接的矩形转子，所述密封塞在所述矩形转子中形成开口，所述开口配置为允许所述管构件通过所述开口撤回、而无需从所述密封组件移除所述窗口。
17.如权利要求16所述的具有可移除的空气导管构件的自动轮胎充气系统，其中所述开口还延伸穿过所述窗口。
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