CN112659820B - 一种汽车轮胎自动充放气装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种汽车轮胎自动充放气装置，包括固定于轮毂上的活塞充气装置、活塞杆驱动机构；活塞充气装置包括第一活塞腔、活塞杆、活塞头、充气软管、充气嘴；活塞杆驱动机构用于在汽车行驶过程中驱动活塞杆于第一活塞腔内进行活塞运动，以对轮胎充气提供充气气体；充气软管上设置有依次相连的第一单向阀、第一控制阀、第二单向阀、第二控制阀，且第一单向阀靠近第一活塞腔一端，第一单向阀、第二单向阀的出口均朝向充气嘴一端；第一控制阀、第二控制阀分别包括与大气连通的第二开口、第三开口。通过第二开口、第三开口的开闭实现对轮胎的充气与放气，故可以使轮胎胎压稳定在一定范围内。且该装置可在汽车行驶过程中进行自动充气，非常方便。

Description

一种汽车轮胎自动充放气装置

技术领域

本发明属于行人定位技术领域，具体涉及一种汽车轮胎自动充放气装置。

背景技术

汽车在行驶过程中可能会因为各种不确定因素导致车轮虽然没有破裂，但其内部气压逐渐变化，最终致使偏高或偏低的情况。汽车轮胎胎压过高时，一，轮胎的摩擦力、附着力会降低，影响制动效果；二，方向盘会震动，使行驶舒适性降低；三，会加速轮胎胎面中央花纹的局部磨损，使轮胎寿命下降。同时，汽车轮胎胎压过低时，一，车轮与路面的摩擦系数增大，油耗上升；二，造成方向盘很沉，易跑偏；三，轮胎与地面的摩擦成倍增加，胎温急剧升高，轮胎变软，强度急剧下降，车辆高速行驶时就可能导致爆胎。

目前，绝大多数的胎压充气泵只能将汽车车轮充气到需要的胎压值而无法放气到需要的胎压值，并且无法在汽车行驶过程中进行自动充气，均需要人为进行操作，非常不方便，体验感差。

如申请号为CN03126647.9的中国专利，公开了一种轮胎充气装置，包含有充气泵、充气泵的电源插头和连接在充气泵输气管端部的连接器，连接器上设置有充气阀和调压阀。电源插头能与两种不同孔径的插座相适配，它含有筒体、插入筒体并被限制在筒体后部可正反旋转的旋钮，正负电极安置在与旋钮旋配的内芯上，旋转旋钮带动正负电极在筒体内作轴向直线运动，以改变电源插头正负电极组合形式和插入部直径与不同孔径插座插接。该轮胎充气装置的优点在于：电源插头转换操作快捷迅速；充气阀为常闭状态，充气泵能存储气体建立预压，能自测充气泵和压力表是否完好；在连接器器身侧壁上设置调压阀，能十分方便地调节被充气轮胎的气压。但是该装置还是需要人为进行操作，且无法实现在汽车行驶过程中自动进行充气。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种汽车轮胎自动充放气装置，能在汽车行驶时，当轮胎胎压高于设定的阈值上限或低于设定的阈值下限时，能自动地给汽车轮胎进行放气或充气，且放气或充气后，轮胎胎压处于设定的阈值范围内。

本发明采用以下技术方案：一种汽车轮胎自动充放气装置，包括固定于轮毂上的活塞充气装置、活塞杆驱动机构；

活塞充气装置包括第一活塞腔、活塞杆、活塞头、充气软管、充气嘴；

活塞杆与活塞头连接，且整体插设于第一活塞腔内，第一活塞腔一端设有第一开口，第一开口与充气软管一端连接，充气软管另一端与充气嘴连接，充气嘴与轮胎充气口连接；

活塞杆驱动机构用于在汽车行驶过程中驱动活塞杆于第一活塞腔内进行活塞运动，以对轮胎充气提供充气气体；

所述第一活塞腔位于第一开口边侧处设有一第三单向阀，第三单向阀的出口朝向第一活塞腔腔体内部；

充气软管上设置有依次相连的第一单向阀、第一控制阀、第二单向阀、第二控制阀，且第一单向阀靠近第一活塞腔一端，第一单向阀、第二单向阀的出口均朝向充气嘴一端；

第一控制阀包括与大气连通的第二开口，第二控制阀包括与大气连通的第三开口；

当第一单向阀与第二单向阀之间的气压大于第一限制气压P₁时，第一控制阀的第二开口打开，以对两者之间进行放气，当气压回归至空气气压P_a时，第二开口关闭；

当轮胎气压P大于第二限制气压P₂时，第二控制阀的第三开口打开，以对第二单向阀与充气嘴之间进行放气，即对轮胎进行放气，当轮胎气压回归至第二限制气压P₂时，第三开口关闭；

上述P₁＜P₂。

作为优选方案，活塞杆与活塞头转动连接，以实现活塞杆围绕其与活塞头的连接点进行转动。

作为优选方案，第一控制阀包括从上至下同轴线间隔设置的第二活塞腔、第三活塞腔、第四活塞腔，还包括分别相适配设置于三个活塞腔内的第一圆柱体、第二圆柱体、第三圆柱体；

第三活塞腔两侧端分别设有连接充气软管的开口，且所述第二开口位于第三活塞腔用于连接充气软管的两开口下端；

第二活塞腔上下两端开口、第三活塞腔下端开口、第四活塞腔上端开口，第一圆柱体、第二圆柱体、第三圆柱体固定安装于一贯穿插设于第二活塞腔、第三活塞腔、第四活塞腔的弹簧上；

第二活塞腔上端连接有第一连接软管，第一连接软管还与第二单向阀与第一控制阀之间的充气软管连接；

第四活塞腔底部转动安装有第一螺杆，第一螺杆与第三圆柱体固定连接，通过转动第一螺杆以改变第三圆柱体于第四活塞腔中的固定位置，且当第一单向阀与第二单向阀之间的气压等于第一限制气压P₁时，第二圆柱体所处位置刚好能将第二出气口完全封堵。

作为优选方案，第二控制阀包括从上至下同轴线间隔设置的第五活塞腔、第六活塞腔、第七活塞腔，还包括分别相适配设置于三个活塞腔内的第四圆柱体、第五圆柱体、第六圆柱体；

第六活塞腔两侧端分别设有连接充气软管的开口，且所述第三开口位于第六活塞腔用于连接充气软管的两开口下端；

第五活塞腔上下两端开口、第六活塞腔下端开口、第七活塞腔上端开口，第四圆柱体、第五圆柱体、第六圆柱体通过一贯穿插设于第五活塞腔、第六活塞腔、第七活塞腔的弹簧固定连接；

第五活塞腔上端连接有第二连接软管，第二连接软管还与充气嘴与第二控制阀之间的充气软管连接；

第七活塞腔底部转动安装有第二螺杆，第二螺杆与第六圆柱体固定连接，通过转动第二螺杆以改变第六圆柱体于第七活塞腔中的固定位置，且当第二单向阀与充气嘴之间的气压等于第二限制气压P₂时，第五圆柱体所处位置刚好能将第三出气口完全封堵。

作为优选方案，所述活塞杆驱动机构包括固定杆、椭圆片，固定杆一端固定安装于汽车车身，另一端转动安装有一椭圆片，且该固定杆与椭圆片的第一端点连接，所述第一端点不在垂直于轮毂面且过轮毂中心点的直线上，且固定杆连接于椭圆片背离轮胎一面；

所述第一活塞腔固定安装于轮毂上，所述活塞杆与椭圆片的第二端点连接，且活塞杆连接于椭圆片靠近轮胎一面；

汽车行驶过程中，轮毂的转动带动第一活塞腔做圆周运动，从而活塞杆带动椭圆片围绕第一端点转动，通过椭圆片的转动实现活塞杆于第一活塞腔内进行活塞运动，以对轮胎充气提供充气气体；

固定杆为一直杆，轮毂中心点到水平面的垂线与该固定杆平行，且该固定杆包括上半杆与下半杆，其中下半杆在汽车进行转向运动时可同角度进行转动，以保证椭圆片所在平面与轮毂所在平面平行。

作为优选方案，所述活塞杆驱动机构包括椭圆片、连接杆、风扇、固定件；

固定件一端固定于轮毂、另一端转动安装一连接杆，连接杆垂直于轮毂面，连接杆靠近轮毂一端与椭圆片第一端点固定连接、另一端与风扇固定连接，所述第一端点在垂直于轮毂面且过轮毂中心点的直线上，且椭圆片与轮毂所在平面平行；

所述第一活塞腔固定安装于轮毂上，所述活塞杆与椭圆片的第二端点连接，且活塞杆连接于椭圆片靠近轮胎一面；

汽车行驶过程中，风能带动扇叶转动，扇叶转动带动连接杆转动，从而使椭圆片围绕第一端点转动，通过椭圆片的转动实现活塞杆于第一活塞腔内进行活塞运动，以对轮胎充气提供充气气体；

连接杆为一直杆，且垂直于轮毂所在平面。

作为优选方案，固定件用于转动安装连接杆的一端设有一二叉树结构，二叉树的两端端部均设有一固定环，两固定环内均设有一内转环，连接杆安装于两内转环中，内转环上设有多个圆孔，连接杆上设有多个槽口，圆孔内放置有球珠，球珠外侧与固定环内壁贴合，球珠内侧与连接杆上的槽口相互配合，实现连接杆于固定环内的转动，固定环背离轮毂一侧的内圆半径小于其与球珠贴合处的半径大小，固定环靠近轮毂一侧的内圆半径等于其与球珠贴合处的半径大小，且固定环靠近轮毂一侧处设有相应的圆环挡板。

作为优选方案，轮胎内圆半径为R，且R>L，所述第一端点与垂直于轮毂面且过轮毂中心点的直线距离为L/6，第一端点与第二端点之间的距离为L/4，第一活塞腔长度为11L/24，第一活塞腔的开口端面的中心点至垂直于轮毂面且过轮毂中心点的直线距离为L/2，活塞杆与活塞头的长度共L/2，活塞头的长度为L/18。

作为优选方案，轮胎内圆半径为R，且R>L，第一端点与第二端点的距离为5L/24，第一活塞腔的长度为L/2，第一活塞腔的开口端面的中心点至垂直于轮毂面且过轮毂中心点的直线距离为L/4，活塞杆与活塞头的长度共L/2，活塞头的长度为L/36。

作为优选方案，第二活塞腔的腔体横截面面积为S₁，第三活塞腔的腔体横截面面积为S₂，第一控制阀中的弹簧的劲度系数为K，则：

(P₀-P_a)×(S₁+S₂)＝K×X，

其中，P₀为第二、三活塞腔内的气压，P_a为空气气压，X为弹簧长度的变化量。

本发明的有益效果是：

1、可以将汽车行驶过程中的动能转化为活塞杆的动能，使其进行活塞运动，以对车胎充气提供气源，实现自动充气，无需人为操作，非常方便。

2、可以将汽车行驶过程中的风能转化为活塞杆的动能，使其进行活塞运动，以对车胎充气提供气源，实现自动充气，无需人为操作，非常方便。

3、该装置不仅实现充气还能当胎压到达一定值时进行放气，故可以使轮胎胎压稳定在一定范围内。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是实施例一中所述一种汽车轮胎自动充放气装置的结构示意图；

图2是活塞充气装置的结构示意图；

图3是第一控制阀的结构示意图；

图4是实施例一中活塞杆距离轮毂圆心距离变化的示意图；

图5是实施例二中所述一种汽车轮胎自动充放气装置的结构示意图；

图6是固定件的结构示意图；

图7是连接杆的结构示意图：

图8是连接杆转动安装与固定环中的结构示意图；

图9是实施例二中活塞杆距离轮毂圆心距离变化的示意图；

图10是活塞杆与活塞头相对转动时的结构示意图；

图中：0.轮毂中心点；1.车身；2.车胎；3.轮毂；4.固定杆；5.椭圆片；6.充气软管；7.第一活塞腔；9.固定件；51.第一端点；52.第二端点；61.第一单向阀；62.第二单向阀；63.第一控制阀；64.第二控制阀；65.充气嘴；630.第二活塞腔；631.第二开口；632.第一连接软管；633.第一圆柱体；634.第三活塞腔；635.第二圆柱体；636.第四活塞腔；637.第三圆柱体；638.弹簧；639.第一螺杆；71.第一活塞腔；72.活塞头；73.活塞杆；74.第三单向阀；75.第一开口；81.风扇；82.连接杆；821.槽口；9.固定件；91.固定环；92.二叉树结构；93.内转环；931.圆孔；94.球珠。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一：

参照图1、2，本实施例提供一种汽车轮胎自动充放气装置，通过汽车行驶过程中的动能实现自动充气，包括固定于轮毂3上的活塞充气装置、活塞杆驱动机构；

活塞充气装置包括第一活塞腔7、活塞杆73、活塞头72、充气软管6、充气嘴65；

活塞杆73与活塞头72连接，且整体插设于第一活塞腔71内，第一活塞腔71一端设有第一开口75，第一开口75与充气软管6一端连接，充气软管6另一端与充气嘴65连接，充气嘴65与轮胎充气口连接；

活塞杆驱动机构用于在汽车行驶过程中驱动活塞杆73于第一活塞腔71内进行活塞运动，以对轮胎充气提供充气气体；

所述第一活塞腔位71于第一开口75边侧处设有一第三单向阀74，第三单向阀74的出口朝向第一活塞腔71腔体内部；

充气软管6上设置有依次相连的第一单向阀61、第一控制阀63、第二单向阀62、第二控制阀64，且第一单向阀61靠近第一活塞腔71一端，第一单向阀61、第二单向阀62的出口均朝向充气嘴65一端；

第一控制阀63包括与大气连通的第二开口631，第二控制阀64包括与大气连通的第三开口641；

当第一单向阀61与第二单向阀62之间的气压大于第一限制气压P₁时，第一控制阀63的第二开口631打开，以对两者之间进行放气，当气压回归至空气气压P_a时，第二开口631关闭；

当轮胎气压P大于第二限制气压P₂时，第二控制阀64的第三开口641打开，以对第二单向阀62与充气嘴65之间进行放气，即对轮胎进行放气，当轮胎气压回归至第二限制气压P₂时，第三开口641关闭；

上述P₁＜P₂。

具体的：

参照图3，第一控制阀63包括从上至下同轴线间隔设置的第二活塞腔630、第三活塞腔634、第四活塞腔636，还包括分别相适配设置于三个活塞腔内的第一圆柱体633、第二圆柱体635、第三圆柱体637；

第三活塞腔634两侧端分别设有连接充气软管6的开口，且所述第二开口631位于第三活塞腔634用于连接充气软管6的两开口下端；

第二活塞腔630上下两端开口、第三活塞腔634下端开口、第四活塞腔636上端开口，第一圆柱体633、第二圆柱体635、第三圆柱体637固定安装于一贯穿插设于第二活塞腔630、第三活塞腔634、第四活塞腔636的弹簧638上；

第二活塞腔630上端连接有第一连接软管632，第一连接软管632还与第二单向阀62与第一控制阀63之间的充气软管6连接；

第四活塞腔636底部转动安装有第一螺杆639，第一螺杆639与第三圆柱体637固定连接，通过转动第一螺杆639以改变第三圆柱体637于第四活塞腔636中的固定位置，且当第一单向阀61与第二单向阀62之间的气压等于第一限制气压P₁时，第二圆柱体635所处位置刚好能将第二出气口631完全封堵。

第二控制阀64包括从上至下同轴线间隔设置的第五活塞腔、第六活塞腔、第七活塞腔，还包括分别相适配设置于三个活塞腔内的第四圆柱体、第五圆柱体、第六圆柱体；

第六活塞腔两侧端分别设有连接充气软管的开口，且所述第三开口位于第六活塞腔用于连接充气软管的两开口下端；

第五活塞腔上下两端开口、第六活塞腔下端开口、第七活塞腔上端开口，第四圆柱体、第五圆柱体、第六圆柱体通过一贯穿插设于第五活塞腔、第六活塞腔、第七活塞腔的弹簧固定连接；

第五活塞腔上端连接有第二连接软管，第二连接软管还与充气嘴与第二控制阀之间的充气软管6连接；

第七活塞腔底部转动安装有第二螺杆，第二螺杆与第六圆柱体固定连接，通过转动第二螺杆以改变第六圆柱体于第七活塞腔中的固定位置，且当第二单向阀与充气嘴之间的气压等于第二限制气压P₂时，第五圆柱体所处位置刚好能将第三出气口完全封堵。

上述对于第二控制阀具体结构的描述未进行附图标号，其结构与第一控制阀完全一致，因此省略了附图标号，其中所述第五活塞腔对应第二活塞腔630、第六活塞腔对应第三活塞腔634、第七活塞腔对应第四活塞腔636、第四圆柱体对应第一圆柱体633、第五圆柱体对应第二圆柱体635、第六圆柱体对应第三圆柱体637、第二螺杆对应第一螺杆639。

其中，用多个固定充气软管6的金属片和螺丝杆将软管固定在轮毂3上，且使第一控制阀63、第二控制阀64的中垂线与垂直于轮毂面且过其中心点0的直线相交，这样汽车行驶时的轮胎上的离心力对控制阀的影响可以忽略不计。

设第一控制阀63的限制气压为P₁，第二控制阀64的限制气压为P₂，胎压为P，第一单向阀62与第二单向阀63之间的缓冲区域的气压为P_b。汽车行驶时，活塞杆驱动机构会在汽车行驶过程中驱动活塞杆73于第一活塞腔71内进行活塞运动，以对轮胎充气提供源源不断的充气气体(P₂>P₁>充气气压)。

第一控制阀63的限制气压是P₁,第一控制阀63在第一单向阀61与第二单向阀62之间，第二控制阀64在第二单向阀62与充气嘴65之间，设一开始缓冲区域内的气压的大小为空气气压。

由于活塞产生的充气气体的气压是一直大于缓冲区域的气压P_b的，故该充气气体会通过第一单向阀61进入第一单向阀61与第二单向阀62之间的缓冲区域，则缓冲区域的气压P_b会逐渐上升，当上升至等于第一控制阀63的限制气压P₁时，再上升，第一控制阀63的第二开口631打开，由于缓冲区域的体积较小，故缓冲区域的气压P_b迅速下降至等于空气气压，然后在活塞产生的充气气体的作用下，缓冲区域的气压P_b又逐渐上升......，如此往复循环，故缓冲区域气压的大小P_b在空气气压至第一控制阀63的限制气压P₁之间周期性变化。

当胎压P大于第二控制阀64的限制气压P₂时，第二控制阀64的第三开口641打开，轮胎2开始放气，胎压P逐渐下降，当下降至等于第二控制阀64的限制气压P₂时，第二控制阀64的第三开口641关闭，此时胎压P的大小等于第二控制阀64的限制气压P₂，即P₁≤P≤P₂。

当胎压P小于第一控制阀63的限制气压P₁时，由于缓冲区域的气压P_b一直在空气气压到第一控制阀63的限制气压P₁的范围内周期变化，当其变化到大于胎压P时，缓冲区域的气体将会通过第二单向阀62向轮胎2充气，直至缓冲区域的气压P_b等于轮胎2的气压P，然后由于活塞产生的充气气体通过第一单向阀61进入缓冲区域，缓冲区域的气压又增加，又大于胎压P，又给轮胎2充气，直至缓冲区域的气压P_b等于胎压P......，如此不断循环，直至胎压P等于缓冲区域的气压P_b的变化范围的最大值，即胎压P等于第一控制阀63的限制气压P₁，此时，P₁≤P≤P₂。

当胎压P大于或等于第一控制阀63的限制气压P₁且小于或等于第二控制阀64的限制气压P₂时，第二控制阀64的第三开口641关闭，此时，缓冲区域的气压P_b一直小于胎压P，缓冲区域的气体无法通过第二单向阀62给轮胎充气，胎压不变，故第二控制阀64的第三开口641一直关闭。

本装置能在汽车行驶时，当轮胎2胎压高于设定的阈值上限(第二控制阀64的限制气压P₂)或低于设定的阈值下限(第一控制阀63的限制气压P₁)时，自动地给汽车轮胎进行放气或充气，且放气或充气后，轮胎2胎压处于设定的阈值范围内。

对于限制气压的原理解释如下(以第一控制阀63为例进行解释，第二控制阀64的原理一致)：

第二活塞腔630的腔体横截面面积为S₁，第三活塞腔634的腔体横截面面积为S₂，第一控制阀63中的弹簧638的劲度系数为K，则：

(P₀-P_a)×(S₁+S₂)＝K×X，

其中，P₀为第二、三活塞腔内的气压，P_a为空气气压，X为弹簧638长度的变化量，需要说明的是该公式运算时，忽略了圆柱体与活塞腔体内壁的摩擦力，因此该装置对于圆柱体以及活塞腔体的材质应选用光滑一些的材质。

因而通过旋转螺杆639，就能改变圆柱体刚好能堵住控制阀底部开口的临界位置时弹簧638长度的变化量X(设此时活塞腔内的气体气压为P₀,P_M为控制阀的限制气压)，即可通过改变X来改变控制阀的限制气压P_M。当P₀≤P_M时，开口的气道能被圆柱体堵住，开口关闭，不放气，当P₀＞P_M时，开口连通，进行放气。

参照图1，所述活塞杆驱动机构包括固定杆4、椭圆片5，固定杆4一端固定安装于汽车车身1，另一端转动安装有一椭圆片5，且该固定杆4与椭圆片5的第一端点51连接，所述第一端点51不在垂直于轮毂3面且过轮毂中心点0的直线上，且固定杆4连接于椭圆片5背离轮胎2一面；

所述第一活塞腔71固定安装于轮毂3上，所述活塞杆73与椭圆片5的第二端点52连接，且活塞杆73连接于椭圆片5靠近轮胎一面；

汽车行驶过程中，轮毂3的转动带动第一活塞腔71做圆周运动，从而活塞杆73带动椭圆片5围绕第一端点51转动，通过椭圆片5的转动实现活塞杆73于第一活塞腔71内进行活塞运动，以对轮胎2充气提供充气气体，这里需要说明的是：参照图10，活塞杆73与活塞头72为转动连接，以实现活塞杆73围绕其与活塞头72的连接点进行转动，即活塞杆73可在第一活塞腔71内进行转动。

固定杆4为一直杆，轮毂3中心点0到水平面的垂线与该固定杆4平行，且该固定杆4包括上半杆与下半杆，其中下半杆在汽车进行转向运动时可同角度进行转动，以保证椭圆片5所在平面与轮毂3所在平面平行。

参照图4，轮胎2内圆半径为R，且R>L，所述第一端点51与垂直于轮毂3面且过轮毂中心点0的直线距离为L/6，第一端点51与第二端点52之间的距离为L/4，第一活塞腔71长度为11L/24，第一活塞腔71的开口端面的中心点至垂直于轮毂面且过轮毂中心点0的直线距离为L/2，活塞杆73与活塞头72的长度共L/2，活塞头72的长度为L/18。

因此，当活塞杆73所在直线与垂直于轮胎轮毂面且过其中心点0的直线相交时，对应活塞杆73上的活塞头72距第一活塞腔71的底端有最大值和最小值，其中最大值为9L/24，最小值为L/24，所以，汽车轮胎转一圈，对应活塞杆73上的活塞头72在第一活塞腔71内距第一活塞腔71底端为L/24至11L/24的范围内做一个活塞运动。所以汽车行驶时，汽车轮胎2带动第一活塞腔71转动，从而使第一活塞腔71的开口端与椭圆片5第二端点52的距离发生相对变化，即活塞杆73上的活塞头72在第一活塞腔71内做循环的活塞运动，从而不断地向充气软管6注入高压的压缩空气。

实施例二：

参照图5,本实施例提供一种汽车轮胎自动充放气装置，通过汽车行驶过程中的风能实现自动充气，本实施例与实施例一的区别在于

所述活塞杆驱动机构包括椭圆片5、连接杆82、风扇81、固定件9；

固定件9一端固定于轮毂3、另一端转动安装一连接杆82，连接杆82垂直于轮毂面，连接杆82靠近轮毂3一端与椭圆片5第一端点51固定连接、另一端与风扇81固定连接，所述第一端点51在垂直于轮毂面且过轮毂中心点0的直线上，且椭圆片5与轮毂3所在平面平行；

所述第一活塞腔71固定安装于轮毂3上，所述活塞杆73与椭圆片5的第二端点52连接，且活塞杆73连接于椭圆片5靠近轮胎2一面；

汽车行驶过程中，风能带动扇叶转动，扇叶转动带动连接杆82转动，从而使椭圆片5围绕第一端点51转动，通过椭圆片5的转动实现活塞杆73于第一活塞腔71内进行活塞运动，以对轮胎充气提供充气气体。这里需要说明的是：参照图10，活塞杆73与活塞头72为转动连接，以实现活塞杆73围绕其与活塞头72的连接点进行转动，即活塞杆73可在第一活塞腔71内进行转动。

还需要说明的是，汽车行驶过程中，利用风能进行充气时，若风扇81的转动方向与轮胎2的转动方向相反，此时椭圆片5与第一活塞腔71的相对角速度为两者转速的叠加，若风扇81的转动方向与轮胎2的转动方向一致，此时椭圆片5与第一活塞腔71的相对角速度为两者转速相减，只需要满足两者的相对角速度不为零即可实现活塞杆73于第一活塞腔71内进行活塞运动。

上述连接杆82的长度应限于5cm内，风扇81叶片的长度应限于6cm内。

具体的：

参照图6、7、8，固定件9用于转动安装连接杆82的一端设有一二叉树结构92，二叉树的两端端部均设有一固定环91，两固定环91内均设有一内转环93，连接杆82安装于两内转环93中，内转环93上设有多个圆孔931，连接杆82上设有多个槽口821，圆孔931内放置有球珠94，球珠94外侧与固定环91内壁贴合，球珠94内侧与连接杆82上的槽口821相互配合，实现连接杆82于固定环91内的转动，固定环91背离轮毂3一侧的内圆半径小于其与球珠94贴合处的半径大小，固定环91靠近轮毂3一侧的内圆半径等于其与球珠94贴合处的半径大小，且固定环91靠近轮毂3一侧处设有相应的圆环挡板。

由于上述半径的设置，球珠94与内转环93不会从固定环91背离轮毂3一侧滑出，相应圆环挡板的设置，球珠94与内转环93也不会从固定环91靠近轮毂3一侧滑出。

由于球珠94的作用，连接杆82的位置就不会变化，且连接杆82转动时是球珠94在与固定环91的内壁摩擦，故摩擦力很小。

参照图9，轮胎2内圆半径为R，且R>L，第一端点51与第二端点52的距离为5L/24，第一活塞腔71的长度为L/2，第一活塞腔71的开口端面的中心点至垂直于轮毂面且过轮毂中心点0的直线距离为L/4，活塞杆73与活塞头72的长度共L/2，活塞头72的长度为L/36。

因此，当活塞杆73所在直线与垂直于轮胎轮毂面且过其中心点0的直线相交时，对应活塞杆73上的活塞头72距活塞腔的底端有最大值和最小值，其中最大值为11L/24，最小值为L/24，所以，汽车轮胎转一圈，对应活塞杆73上的活塞头72在第一活塞腔71内距第一活塞腔71底端为L/24至11L/24的范围内做一个活塞运动。所以汽车行驶时，风扇叶片带动连接杆82，椭圆片5转动，从而使第一活塞腔71的开口端与第二端点52点的距离发生相对变化，即对应活塞杆73上的活塞头72在第一活塞腔71内做循环的活塞运动，从而不断地向充气软管6注入高压的压缩空气。

上述实施例一与实施例二中所述的活塞、圆柱体，均与其相应的活塞腔腔体相适配，为紧密贴合设置，除第三圆柱体637与第四活塞腔636腔体除外。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种汽车轮胎自动充放气装置，其特征在于，包括固定于轮毂上的活塞充气装置、活塞杆驱动机构；

活塞充气装置包括第一活塞腔、活塞杆、活塞头、充气软管、充气嘴；

活塞杆与活塞头连接，且整体插设于第一活塞腔内，第一活塞腔一端设有第一开口，第一开口与充气软管一端连接，充气软管另一端与充气嘴连接，充气嘴与轮胎充气口连接；

活塞杆驱动机构用于在汽车行驶过程中驱动活塞杆于第一活塞腔内进行活塞运动，以对轮胎充气提供充气气体；

所述第一活塞腔位于第一开口边侧处设有一第三单向阀，第三单向阀的出口朝向第一活塞腔腔体内部；

充气软管上设置有依次相连的第一单向阀、第一控制阀、第二单向阀、第二控制阀，且第一单向阀靠近第一活塞腔一端，第一单向阀、第二单向阀的出口均朝向充气嘴一端；

第一控制阀包括与大气连通的第二开口，第二控制阀包括与大气连通的第三开口；

当第一单向阀与第二单向阀之间的气压大于第一限制气压P₁时，第一控制阀的第二开口打开，以对两者之间进行放气，当气压回归至空气气压P_a时，第二开口关闭；

当轮胎气压P大于第二限制气压P₂时，第二控制阀的第三开口打开，以对第二单向阀与充气嘴之间进行放气，即对轮胎进行放气，当轮胎气压回归至第二限制气压P₂时，第三开口关闭；

上述P₁＜P₂。

2.根据权利要求1所述的一种汽车轮胎自动充放气装置，其特征在于：活塞杆与活塞头转动连接，以实现活塞杆围绕其与活塞头的连接点进行转动。

3.根据权利要求1所述的一种汽车轮胎自动充放气装置，其特征在于：

第一控制阀包括从上至下同轴线间隔设置的第二活塞腔、第三活塞腔、第四活塞腔，还包括分别相适配设置于三个活塞腔内的第一圆柱体、第二圆柱体、第三圆柱体；

第三活塞腔两侧端分别设有连接充气软管的开口，且所述第二开口位于第三活塞腔用于连接充气软管的两开口下端；

第二活塞腔上下两端开口、第三活塞腔下端开口、第四活塞腔上端开口，第一圆柱体、第二圆柱体、第三圆柱体固定安装于一贯穿插设于第二活塞腔、第三活塞腔、第四活塞腔的弹簧上；

第二活塞腔上端连接有第一连接软管，第一连接软管还与第二单向阀与第一控制阀之间的充气软管连接；

第四活塞腔底部转动安装有第一螺杆，第一螺杆与第三圆柱体固定连接，通过转动第一螺杆以改变第三圆柱体于第四活塞腔中的固定位置，且当第一单向阀与第二单向阀之间的气压等于第一限制气压P₁时，第二圆柱体所处位置刚好能将第二出气口完全封堵。

4.根据权利要求1所述的一种汽车轮胎自动充放气装置，其特征在于：

第二控制阀包括从上至下同轴线间隔设置的第五活塞腔、第六活塞腔、第七活塞腔，还包括分别相适配设置于三个活塞腔内的第四圆柱体、第五圆柱体、第六圆柱体；

第六活塞腔两侧端分别设有连接充气软管的开口，且所述第三开口位于第六活塞腔用于连接充气软管的两开口下端；

第五活塞腔上下两端开口、第六活塞腔下端开口、第七活塞腔上端开口，第四圆柱体、第五圆柱体、第六圆柱体通过一贯穿插设于第五活塞腔、第六活塞腔、第七活塞腔的弹簧固定连接；

第五活塞腔上端连接有第二连接软管，第二连接软管还与充气嘴与第二控制阀之间的充气软管连接；

第七活塞腔底部转动安装有第二螺杆，第二螺杆与第六圆柱体固定连接，通过转动第二螺杆以改变第六圆柱体于第七活塞腔中的固定位置，且当第二单向阀与充气嘴之间的气压等于第二限制气压P₂时，第五圆柱体所处位置刚好能将第三出气口完全封堵。

5.根据权利要求2所述的一种汽车轮胎自动充放气装置，其特征在于：

所述活塞杆驱动机构包括固定杆、椭圆片，固定杆一端固定安装于汽车车身，另一端转动安装有一椭圆片，且该固定杆与椭圆片的第一端点连接，所述第一端点不在垂直于轮毂面且过轮毂中心点的直线上，且固定杆连接于椭圆片背离轮胎一面；

所述第一活塞腔固定安装于轮毂上，所述活塞杆与椭圆片的第二端点连接，且活塞杆连接于椭圆片靠近轮胎一面；

汽车行驶过程中，轮毂的转动带动第一活塞腔做圆周运动，从而活塞杆带动椭圆片围绕第一端点转动，通过椭圆片的转动实现活塞杆于第一活塞腔内进行活塞运动，以对轮胎充气提供充气气体；

固定杆为一直杆，轮毂中心点到水平面的垂线与该固定杆平行，且该固定杆包括上半杆与下半杆，其中下半杆在汽车进行转向运动时可同角度进行转动，以保证椭圆片所在平面与轮毂所在平面平行。

6.根据权利要求2所述的一种汽车轮胎自动充放气装置，其特征在于：

所述活塞杆驱动机构包括椭圆片、连接杆、风扇、固定件；

固定件一端固定于轮毂、另一端转动安装一连接杆，连接杆垂直于轮毂面，连接杆靠近轮毂一端与椭圆片第一端点固定连接、另一端与风扇固定连接，所述第一端点在垂直于轮毂面且过轮毂中心点的直线上，且椭圆片与轮毂所在平面平行；

所述第一活塞腔固定安装于轮毂上，所述活塞杆与椭圆片的第二端点连接，且活塞杆连接于椭圆片靠近轮胎一面；

汽车行驶过程中，风能带动扇叶转动，扇叶转动带动连接杆转动，从而使椭圆片围绕第一端点转动，通过椭圆片的转动实现活塞杆于第一活塞腔内进行活塞运动，以对轮胎充气提供充气气体。

7.根据权利要求6所述的一种汽车轮胎自动充放气装置，其特征在于，固定件用于转动安装连接杆的一端设有一二叉树结构，二叉树的两端端部均设有一固定环，两固定环内均设有一内转环，连接杆安装于两内转环中，内转环上设有多个圆孔，连接杆上设有多个槽口，圆孔内放置有球珠，球珠外侧与固定环内壁贴合，球珠内侧与连接杆上的槽口相互配合，实现连接杆于固定环内的转动，固定环背离轮毂一侧的内圆半径小于其与球珠贴合处的半径大小，固定环靠近轮毂一侧的内圆半径等于其与球珠贴合处的半径大小，且固定环靠近轮毂一侧处设有相应的圆环挡板。

8.根据权利要求5所述的一种汽车轮胎自动充放气装置，其特征在于，轮胎内圆半径为R，且R>L，所述第一端点与垂直于轮毂面且过轮毂中心点的直线距离为L/6，第一端点与第二端点之间的距离为L/4，第一活塞腔长度为11L/24，第一活塞腔的开口端面的中心点至垂直于轮毂面且过轮毂中心点的直线距离为L/2，活塞杆与活塞头的长度共L/2，活塞头的长度为L/18。

9.根据权利要求6所述的一种汽车轮胎自动充放气装置，其特征在于，轮胎内圆的半径为R，且R>L，第一端点与第二端点的距离为5L/24，第一活塞腔的长度为L/2，第一活塞腔的开口端面的中心点至垂直于轮毂面且过轮毂中心点的直线距离为L/4，活塞杆与活塞头的长度共L/2，活塞头的长度为L/36。

10.根据权利要求3所述的一种汽车轮胎自动充放气装置，其特征在于，第二活塞腔的腔体横截面面积为S₁，第三活塞腔的腔体横截面面积为S₂，第一控制阀中的弹簧的劲度系数为K，则：

(P₀-P_a)×(S₁+S₂)＝K×X，

其中，P₀为第二、三活塞腔内的气压，P_a为空气气压，X为弹簧长度的变化量。

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