CN111301069B

CN111301069B - 一种稳定胎压的方法及装置

Info

Publication number: CN111301069B
Application number: CN202010239703.5A
Authority: CN
Inventors: 芦雷; 卢润侨
Original assignee: Ningbo Runqiao Industrial Design Co ltd
Current assignee: Ningbo Runqiao Industrial Design Co ltd
Priority date: 2020-03-31
Filing date: 2020-03-31
Publication date: 2022-06-14
Anticipated expiration: 2040-03-31
Also published as: CN111301069A

Abstract

本发明旨在解决防爆轮胎续航里程短、速度慢和胎压过高过低问题，技术方案是一种稳定胎压的方法及装置，用复合隔热垫覆盖暴露在胎内气体中的轮辋外侧，在所述的轮辋内侧设置与其紧贴的平行、小扁平比的刚性高压气仓，在该高压气仓与轮胎之间设置压控阀，所述的压控阀包括阀芯、阀腔和弹簧，所述的阀芯由设有径向通孔的柱体和设在该柱体尾端的推盘构成，所述的阀腔由轴线重合的前开口的外腔和后开口的内腔构成，其中，外腔通过进气管与高压气仓联通，内腔供阀芯插入，所述的内腔侧壁设有与阀芯通孔对应的进、出气口，其出气口与出气管相接；所述的弹簧设置在内腔的前部，即内腔底部，当胎内气体施加在推盘上的压力小于/大于设定的最小/最大值时，内腔的进、出气口与阀芯的通孔重合/错开。

Description

一种稳定胎压的方法及装置

技术领域

本发明涉及汽车轮胎领域，具体涉及胎压的控制方法和具体装置。

背景技术

防爆轮胎不仅可以避免爆胎可能导致的车毁人亡后果，通常还能以80km/h以下速度行驶80km，但是，这样的速度在高速路上显然是太慢了，达不到有些路段要求，在远离城市的地方80公里内找到相同的轮胎或同车系的4S店也比较难，因此，有必要减小爆胎的概率，并在爆胎后保持胎压。为了防止胎压过高、发生爆胎，胎压过低、摩擦阻力大、热胎并增加油耗，2008年1月，中国专利公布号CN101108576A公开了一种“轮胎压力自动控制装置”。该方案采用了“固定在轮胎旁边，”的高压气囊，并通过高压阀和低压阀与轮胎气室联通，“在高压气囊和轮胎气室中气体压力过大”时，“从两个阀的排气孔排气”，“当轮胎内压力较小时，高压气囊的气体会经过高压阀、低压阀向轮胎补气”。该方案首先是高压气囊同样会因气体受热膨胀压力过大而爆掉，而且更加危险；其次，为使其能不爆掉且储存足够的气体，就要增大容积，这样把其设在胎内，对于无内胎轮胎来说，等于增加了一个内胎，设置在轮胎旁边或其他位置，则根本无法实现；第三，其采用的阀体设计，排气和停止充气同时发生，即“当轮胎1温度升高，胎内压力超过设计值后，低压阀内的活塞16被推往弹簧17方向，并打开排气孔19”，“当轮胎1的压力达到设计值以后，空气通过活塞导气孔22将低压阀内的活塞16推往弹簧17方向，移动并封闭进气孔18”，可见，当停止为轮胎补气就会打开排气孔排气，使胎压下降，当排气停止甚至未完全停止，就开始补气，如此循环往复，高压气囊里存有多少气体也不够用，非但无法实现所期望的控制效果，而且会造成巨大的浪费和麻烦；第四，该方案活塞16既然可以在胎压达到设计值以后，被通过活塞导气孔22进入阀体24顶部的气体推至关闭进气口18位置，那么当进气孔18打开后，进入阀体24内的高压气体可以更加容易地通过活塞导气孔22进入阀体24的顶部，把活塞16推至关闭进气孔18位置，可见活塞16的位置是由弹簧与阀体24内气体压力决定的，而不是由弹簧与胎压决定的，该方案所基于的技术构思是不能成立的，所要达到的技术效果是无法实现的。2019年7月，中国专利公布号CN110056680A针对上述技术问题，公开了“一种双向气阀及使用该双向气阀的车轮”的技术方案，虽然进行了一些改进，但仍存在下述技术问题：1）该方案“当轮胎中的气压过高时，……，轮胎中的气体排向大气，……；气压过低时，补气通道打开进行补气，”在现有技术条件下，白天尤其是夏季，长距离行车，发动机、刹车盘、刹车钳产生的高温会通过轮毂轮辋传给递轮胎内的气体，导致胎压过高，如果这时排气减压，那么当停止行驶一段时间，胎温降下来的时候，胎压就会过低，就必须进行充气，如此一来，天天用车就要天天充气，高压气仓几天就需要加一次气，会让车主感到很烦，很不方便；2）该方案“所述的轮胎与钢圈之间设有高压气舱”，“高压气舱的舱体设置为圆环形”,“高压气舱的舱体设置为刚性舱体”，即圆环形刚性舱体设置在轮胎内，不仅占据大量空间使轮胎失去应有的的减震、缓冲功能；3）轮辋即所述的钢圈的横截面为不规则凹槽，除非把轮辋沿槽底锯开，放入高压气仓后，再焊接上，否则要把圆环形刚性舱体的高压气舱轮如其附图3所示放入槽底，是无法实现的；3）该方案“所述的阀体组件上设有阀腔，所述的阀腔包括用于与第一阀芯配合的第一配合段以及用于与第二阀芯配合的第二配合段，第一配合段与第二配合段之间设有弹性件安装腔，”结合其附图4，可知，所述的第一阀芯34直接受到进入到高压进气道331的高压气体的向内推力，因此，第一阀芯34和第二阀芯37的位置，实际上都不是单纯由“轮胎中的气压”所决定的，而是还与高压气舱的气压有关，即当高压气舱的气压比较高时，轮胎中的气压即使充足，也会进行补气，即使过高也不会排气，无法实现其所述的“保证轮胎气压稳定”的功能。因此，轮胎稳压是本领域渴望解决，但一直未能如愿的技术难题。

发明内容

本发明旨在为解决防爆轮胎续航里程短、速度慢和轮胎的稳压技术问题，提供一种新的技术构思及技术方案，本发明的技术构思是：把稳压任务拆解成降温降压和自动补气增压两部分，胎压过高主要是由轮毂温度过高导致的，通过环绕轮辋设置的隔热垫，隔离发动机、刹车片刹车钳传导到轮毂上的高温，使胎温胎压保持在设定上限值以下；通过设在轮辋内侧的高压气仓及其与轮胎内部连接的压控阀，在胎压低于设定下限值时，对轮胎进行充气；通过使充气气流垂直经过阀芯的结构设计，排除其对阀芯轴向移动的影响。本发明的技术方案是：一种稳定胎压的装置，其特征在于：用复合隔热垫覆盖暴露在胎内气体中的轮辋外侧，在所述的轮辋内侧设置与其紧贴的平行、小扁平比的刚性高压气仓，在该高压气仓与轮胎之间设置压控阀，所述的压控阀包括阀芯、阀腔和弹簧，所述的阀芯由设有径向通孔的柱体和设在该柱体尾端的推盘构成，所述的阀腔由轴线重合的前开口的外腔和后开口的内腔构成，其中，外腔通过进气管与轮辋内侧的高压气仓连通，内腔供阀芯插入，所述的内腔侧壁设有与阀芯通孔对应的进、出气口，其出气口与出气管相接；所述的弹簧设置在内腔的前部，即内腔底部，当胎内气体施加在推盘上的压力小于/大于设定的最小/最大值时，内腔的进、出气口与阀芯的通孔重合/错开；所述的出气管端口远离推盘。

所述的复合隔热垫由采用气凝胶毡或纳基隔热软毡的基垫与采用丁基橡胶或卤化丁基橡胶制成的环形弹性带构成，所述的基垫覆盖在轮辋外表面，所述的环形弹性带拉伸后覆盖基垫表面，所述的轮辋外侧设有分布均匀的齿状阻滞结构；所述的高压气仓在接近轮辐处设有向内延伸段，在该延伸段的端面上设有气嘴。

本发明用复合隔热垫覆盖轮胎内裸露的轮辋的，不仅有效解决了胎压过高问题，还解决了现有技术采用排气降压导致需要经常给高压气仓充气的技术问题，本发明高压气仓的位置、形状设计，解决了现有技术实际上无法实现高压气仓的安装问题和破坏轮胎减震、缓冲性能的技术问题，本发明的采用的压控阀设计方案，解决了现有技术高压气流存在对阀芯或活塞的轴向作用力问题，即压控阀受充气气压影响，无法实现根据胎压转换状态的技术问题，因此，与现有技术相比本发明具有实际的使用价值，具有降低气体消耗、方便使用、易于实现、控制准确、提高轮胎的性能，增加防爆轮胎爆胎后的续航里程、使防爆轮胎爆胎后可以符合高速路要求的速度继续行驶，使非防爆轮胎在爆胎后不会立即失控，为挽救生命赢得时间等显著有益技术效果。

附图说明

图1为本发明实施例1截面示意图；

图2为本发明实施例1立体剖视图；

图3为图2所示的轮毂和高压气仓立体结构示意图；

图4为图1和图2中所示压控阀的放大示意图；

图5为图4所示压控阀阀体放大剖视图；

图6为图5的主视图；

图7为图5中阀腔的结构示意图；

图8为图5中阀芯的结构示意图。

其中：1为轮胎， 2为轮辋，2.1为轮辋上的气嘴口，2.2为阻滞结构，2.3为轮辋上的压控阀安装孔，2.4为与高压气仓紧固安装孔； 3为复合隔热垫，3.1为基垫，3.2为环形弹性带，4为高压气仓，4.1为高压气仓上的压控阀安装孔，4.2为与轮辋紧固安装孔，5为压控阀，5.1为阀芯，5.11为阀芯腔体，5.12为阀芯推盘，5.13为阀芯上的通孔，5.14为阀芯推盘上的导槽，5.2为压控阀的进气管，5.3为压控阀的阀腔，5.31为内腔、5.32为外腔，5.33为内腔的进气口，5.34为内腔的出气口，5.35为内腔尾部的导轨，5.4为弹簧，5.5为后盖。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

参见附图1~8，本实施例是上述发明技术方案在一款SUV轮胎上的具体应用，现状追求大轮毂、宽台面、小扁平比已经成为时尚，尤其是SUV，255/40 R21这样配制都已经出现在国产SUV中，可以预测，将来配备20英寸以上大轮毂的SUV将会越来越多，大轮毂的采用使得轮辋与刹车钳之间有了充足的空间，以本实施例所涉及的保时捷卡宴SUV为例，其轮辋内侧到刹车钳之间最近距离有十多厘米，这为高压气仓的设计安装提供了便利,另一方面该SUV的胎面宽度为275mm暴露在轮胎内气体中的轮辋面积达到0.47平方米！其温度对胎压的影响远远超过轮胎表面温度的影响，尤其是高端车轮胎的扁平比都很小，胎温胎压对轮毂轮辋温度响应速度很快，这使得靠排气稳定胎压，成为奢望，鉴于上述情况，本实施例把稳定胎压分解成轮辋隔热和压控补气两项具体任务，分别由隔热垫和压控补气系统承担：现有技术隔热都是针对有内胎轮胎、采用普通隔热垫，内胎可以将隔热垫挤住，而现在普遍采用的无内胎就无能为力了，而如果隔垫采用橡胶中加入保温材料，那么根据相关研究和实验结论，其导热系数就与橡胶的隔热系数相同，无法达到所期望的隔热效果，而且现有技术所提及保温材料均是传统保温材料，隔热性能达不到要求，当量厚度大不适合在小扁平比轮胎内使用。为了解决上述问题，本实施例采用由新型保温材料和环形弹性带组成的复合隔热带3，覆盖轮辋2外侧，很好的解决了轮毂轮辋温度对胎压的影响。具体地说，本实施例采用了气凝胶毡作为基垫3.1，覆盖在胎内暴露的轮辋2上，采用丁基橡胶制成的环形弹性带3.2拉伸后覆盖在上述基垫3.1上。其中基垫3.1的厚度为,0.7cm、环形弹性带3.2的厚度为0.6-0.7cm，为防止基垫3.1相对轮辋2转动，在轮辋2的外侧设置了锯齿状阻滞结构2.2，实验结果表明，可将胎内温度严格控制在80℃之内，这其中也有环形弹性带的贡献，在20-80℃区间，丁基橡胶的导热系数为0.09-0.17W/(K•m)，但其主要用途是固定基垫3.1，采用丁基橡胶的另一个好处是其具有天然橡胶不具备的耐热老化性能。

本实施例紧贴轮辋2内侧安装与轮辋2平行的小扁平比刚性高压气仓4，在高压气仓4与轮胎1之间设置仅由胎压控制的压控阀5，具体说，所述的高压气仓4厚度3.5cm，外壳采用2-2.5mm铝合金材质制成，与同样为铝合金材质的轮毂轮辋2具有同样的热膨胀系数，所述的高压气仓4外层和轮辋2设有若干对称分布的相互紧固连接的安装螺孔4.2、2.4，高压气仓4的外侧与轮辋2的内侧完全贴合，为增大容积及方便设置气嘴，在朝向轮辐方向设有与轮毂轮辐贴合的向内延伸段，气嘴孔6.2设置在该延伸段的端面上，在高压气仓4外层和轮辋2上还分别设有安装压控阀5的螺孔4.1和2.3，所述的压控阀5包括阀芯5.1、进气管5.2、阀腔5.3、弹簧5.4、出气管5.5和后盖5.6，所述的阀芯5.1由圆柱体5.11和设在其尾端的大口径推盘5.12构成，所述的推盘5.12用于感受胎压，把胎压转化为对阀芯5.1的推力，所述的圆柱体5.11中间设有垂直于轴线的通孔5.13，所述的腔体5.3是由轴线重合的内、外腔构成的复合腔体，其中，外腔5.32开口向前、通过进气管5.2与高压气仓4联通，内腔5.31开口向后、与出气管5.5联通，并供阀芯5.1插入，所述的内腔5.31的侧壁，即外腔5.32的内壁的侧壁，设有与阀芯通孔5.13对应的两个开口，其中，与出气管5.5相接的为出气口5.34，对面的开口为进气口5.33，为避免或减少高压充气气流对推盘5.12附近压力的影响，出气管5.5的端口尽量远离推盘5.12；为容纳大口径推盘5.12，并提供其轴向移动所需空间，所述的内腔5.31对尾部进行了相应的扩展，并在扩展段腔壁上设置了与轴线平行的导轨5.35，与该导轨5.33配合的导槽5.14设在推盘5.12的边缘上，所述的导轨5.35、导槽5.13用以避免阀芯5.1发生旋转失位，保证阀芯通孔5.13与内腔进/出气口5.33/5.34可以完全重合；安装时，先把弹簧5.4放入内腔5.31的底部，再把阀芯5.1插入内腔5.31，然后，再加装后盖5.6，并顺时针方向扭紧。由于阀芯5.1或者仅侧壁受到高压气体的压力，或者阀芯通孔5.13在前、后面承受的高压气体压力大小相等、相互抵消，所以，阀芯5.1的移动不会受到充气气压的影响，仅由装置在内腔5.31底面与阀芯5.1顶面之间的弹簧5.4和阀芯推盘5.13所受到的胎压共同决定阀芯5.1的移动，通过选择弹簧5.4的材质和规格参数，可使得胎压小于/大于设定的最小/最大值时，所述的内腔进/出气口5.33/5.34与阀芯通孔5.13重合/错开；所述的进气管5.2穿过轮辋2和高压气仓4外层的压控阀安装孔2.4、4.2进入高压气仓4，并通过进气管5.2上的螺纹与轮辋2和高压气仓4紧固连接；使用时，只需通过设在高压气仓气嘴孔6.2得气嘴给高压气仓充满气，就可以胎压自动稳定在允许范围内。

本实施例通过上述技术措施和设计，可有效解决胎压过高问题、和现有技术采用排气降压导致需要经常给高压气仓充气的技术问题，解决了现有技术在高压气仓的设置方面存在的空间、安装问题和破坏轮胎减震、缓冲性能的技术问题，还解决了现有技术压控阀受高压充气气流影响，无法实现根据胎压转换关闭状态的技术问题，因此，与现有技术相比本发明具有实际的使用价值，具有降低高压气体消耗、方便使用、易于实现、控制准确、保障轮胎性能，增加防爆轮胎爆胎后的续航里程、使防爆轮胎爆胎后能以符合高速路要求的速度继续行驶，使非防爆轮胎在爆胎后不会立即失控，为挽救生命赢得时间等显著有益技术效果。

实施例2

本实施例与实施例1的区别主要是：1）所述的复合隔热垫3，采用了另一种新型高效隔热材料-纳基隔热软毡作用基垫3.1，2）所述的刚性高压气仓4采用了,常常应用于新型航天飞行器隔热结构中的轻质C/C隔热材料，即以酚醛树脂碳结构连接碳纤维(C a r b on B o n d e d C a r b o n F i b e r)，该材料具有优良的热物理性能:热膨胀系数在10 0℃~4 0 0℃区间内近似线性增加,4 0 0℃时不超过0.7 2×1 0-6℃-1,其较低的热膨胀系数说明该材料受热时尺寸稳定性良好。C/C隔热材料在3 0℃~2 4 0℃的热导率介于0.2 3~0.2 6 W/(m•℃)之间,是理想的航空航天及其它工业领域的高温材料。其余未涉及之处与实施例1相同，不再赘述。

实施例3

本实施例与实施例2的区别主要是：所述的复合隔热垫3的环形弹性带3.2采用了溴化丁基橡胶。好处是：耐热老化性能更好。其余未涉及之处与实施例2相同，不再赘述。

需要指出的是，凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效变换，或相同实质含义的不同表述，以及直接或间接运用在其他相关的技术领域，均在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种稳定胎压的装置，其特征在于：用复合隔热垫覆盖暴露在胎内气体中的轮辋外侧，在所述的轮辋内侧设置与其紧贴的平行、小扁平比的刚性高压气仓，在该高压气仓与轮胎之间设置压控阀，所述的压控阀包括阀芯、阀腔和弹簧，所述的阀芯由设有径向通孔的柱体和设在该柱体尾端的推盘构成，所述的阀腔由轴线重合的前开口的外腔和后开口的内腔构成，其中，外腔通过进气管与轮辋内侧的高压气仓连通，内腔供阀芯插入，所述的内腔侧壁设有与阀芯通孔对应的进、出气口，其出气口与出气管相接；所述的弹簧设置在内腔的前部，即内腔底部，当胎内气体施加在推盘上的压力小于/大于设定的最小/最大值时，内腔的进、出气口与阀芯的通孔重合/错开；所述的出气管端口远离推盘。

2.根据权利要求1所述的一种稳定胎压的装置，其特征在于：所述的复合隔热垫由采用气凝胶毡或纳基隔热软毡的基垫与采用丁基橡胶或卤化丁基橡胶制成的环形弹性带构成，所述的基垫覆盖在轮辋外表面，所述的环形弹性带拉伸后覆盖基垫表面，所述的轮辋外侧设有分布均匀的齿状阻滞结构。

3.根据权利要求1-2任意一项所述的一种稳定胎压的装置，其特征在于：所述的高压气仓在接近轮辐处设有向内延伸段，在该延伸段的端面上设有气嘴。