TWI235790B - Miniature simple air filling device - Google Patents

Description

1235790 五、發明說明α) 【發明所屬之技術領域】 本發明係提供一種具有信賴性、高性能且在低溫狀態 下也可使用產生高壓空氣的小型簡易空氣填充裝置，特別 在輪胎爆胎時，同密封劑一併使用，可對爆胎進行空氣的 填充並達到汽車可以應急行駛之目的，為一種可應急修理 之組合用的小型簡易空氣填充裝置。 【先前技術】 目前已有輪胎應急修理用途之空氣壓縮機產品，但市 場上仍然具有可提供搭載在汽車上，一種小型、輕便、有 良好的耐久性，可以在爆胎時進行應急修理的可信賴的小 型簡易應急修理組合的需求。 現在的小型空壓機，如圖1 1所示：有馬達m、被馬達 驅動的減速齒輪和齒輪鑲嵌的曲軸盤k、該曲轴盤k連接的 連桿η、連桿η前端的活塞q，連桿η和活塞q為一體式，還 有密封活塞q和汽缸室u的橡膠圈s。 再依發明人所享有如US6, 2 8 0, 1 6 3號專利，因上述美 國專利案中的小型空壓機所使用的橡膠圈s，是在上述活 塞q的外周面q 1處的凹陷槽y内斷面形狀為圓型的0型環。 另小型空壓機在上述機構馬達等的做動下，活塞下降時， 吸氣圈v打開，上升時開閉，所以活塞能夠壓縮汽缸内的 空氣並通過吐氣口 z將其排出。 由於活塞的往復運動，在上下死點如圖1 1所示q 1，最 大傾斜角度q2、ql同汽缸之間的間隙gl較q2同汽缸形成橢 圓的長徑間隙g2小。

第5頁 1235790 五、發明說明（2) 因此，對連桿、活塞一體式的小型空壓機，希望有一 種在活塞呈最大傾斜角，也能充分起到密封作用的橡膠 圈。前述說明中，如圖1 1所使用的斷面為圓形或矩型的橡 膠圈，不能充分對應連桿、活塞一體式所產生的同汽缸之 間的間隙變化，如加大橡膠圈，又會導致空氣填充能力的 下降。更希望小型空壓機的橡膠圈能在相對低溫（如： -3 0度C的冬季）也可通過做動升溫來達到密封的效果。 【發明内容】 在汽車爆胎時，應急修理使用的修理組合S (以下簡 單稱.S) 。S為如圖三、四所表示的，由小型簡單空壓機1 和包含裝有輪胎填充劑的密封缸2的密封、升壓裝置3所組 成的組合。上述組合S，在將上述密封缸2中的輪胎填充劑 打入爆胎T的同時補充輪胎内壓。 上述小型空壓機1同密封、升壓裝置3之間，由帶有氣 嘴5a的氣管4A連接，另密封、升壓裝置3同爆胎T之間，由 帶有氣嘴5b的氣管4B連接。另上述小型空壓機1所產生的 高壓氣流，在到達上述密封、升壓裝置3中上述密封缸2下 端，有密封蓋C的密封室f (流出側有開閉閥i)時，沖破 密封蓋C。以至開閉閥i被打開的同時可將輪胎填充劑與氣 流一並輸送到爆胎T内。在輪胎填充劑全部充入爆胎T后， 小型簡單空壓機1繼續作動，補充輪胎内壓至標準内壓。 以上動作結束后，經過1 0分鐘左右的行驶，輪胎填充劑充 分填充爆胎T的漏洞后，再次確認並補充輪胎内壓至標準 值后完成應急修理。另氣管4A前配置有防止逆流閥j防止

1235790 五、發明說明（3) 逆流。 本發明，以斷面為V型的橡膠圈，通過橡膠圈本身的 縮放來彌補0型環無法解決的一體式活塞的傾角變化而引 起的活塞同汽缸之間縫隙變化的問題，來提供信賴性高的 小型空壓機為課題。 本發明提供小型簡易空壓機，其係由馬達驅動回轉 軸，該回轉軸是通過連桿連接活塞，在可往復運動的汽缸 筒内往復運動為特徵的小型空壓機。 上述小型空壓機為配有過壓時空氣逃逸的安全閥的 空氣機。並作為輪胎充氣的手段將壓縮缸中的高壓空氣充 填到輪胎中。 上述連桿和活塞為一體式FRP，上述機構有向汽缸内 吸氣並在壓縮空氣時密封的吸氣閥。 、 上述活塞在活塞和汽缸内壁之間配有橡膠圈，並上 述橡膠圈在圓周内外徑點有向連桿方向延伸的肋條。 【實施方式】 有關本發明之具體裝置及其使用功效可佐以圖式詳細 說明如后。 小型簡易空壓填充裝置1，如圖1、2在馬達μ驅動回轉 轴11，通過曲軸盤12帶動連桿13,再由連桿13使活塞14, 在有可，使活塞i 4往復運動的汽缸筒丨5的汽缸丨6所組成的 =型空氣填充裝置1 〇。並有高壓空氣可以逃逸的安全閥1 7 、查i ί ί、丨〇 ’同將高壓空氣填充到輪胎的手段1 8。另有 ^屯瓶的點煙插頭1 9，並使用汽車的1 2 V直流電為

1235790 五、發明說明（4) 電源的D C馬達Μ。 本形態的小型空氣填充裝置1，如圖1，將上述馬達 Μ、回轉軸11、小型空壓機1〇、空氣輸送手段1 8組裝在可 分離的外殼20Α、20Β所組成的外殼20中，該外殼20内還有 連接上述點煙插頭1 9的電線6 A，連接上述輸送手段1 8前端 密封、升壓裝置3的配有氣嘴5 a的氣管4 A。另上述電源線 6 A連接上述外殼2 0上的開關2 2 1。 上述小型空氣壓縮裝置，作為空氣充填的手段，主架 23内組有一體式心臟的24。由主架23半圓23A部的内壁支 撐回轉軸11，並由主架壁反面伸出的軸固定，如圖2所 示，同馬達Μ前端傳動齒輪2 1咬合的減速齒輪22。又由回 轉軸上突出部，如圖2所示，固定曲軸盤12。另馬達Μ也由 螺絲固定在上述主架上，則有傳動齒輪和減速齒輪形成減 速裝置。將馬達的轉速降低到1 / 3〜1 / 8傳遞到回轉軸1卜 上述曲軸盤1 2同連桿1 3通過曲軸針2 6連接並作為連桿 的轉動軸心，連桿另一端裝有活塞，本形態連桿和活塞為 一體輕量式FRP。上述活塞14的外周面14a，裝有橡膠圈 30，該活塞如圖5(A)所示，有貫通活塞的通氣孔31A，該 通氣孔3 1 A上面（反連桿方向為上）組裝有，由有彈性的 橡膠、合成樹脂、金屬等彈性體，或由繞線彈簧組成的可 回彈密封的薄板等的閥體3 1 B所組成的進氣閥3 1。 又活塞1 4，如圖2中1 3所示，帶同主架2 3—體的汽缸 1 6的内腔1 5 a内，通過回轉軸1 2帶動連桿1 3，作八字型正 反傾斜往復運動，在汽缸筒1 5的内壁同活塞之間組裝的橡

1235790 五、發明說明（5) 膠圈3 0密封的前提下’以圖5 ( B )的下死點到活塞最大傾斜 圖5 (C)，到上死點（未做圖示）的過程，通過進氣閥3 開關，使汽缸筒1 5内的空氣被壓縮成為高壓空氣。 上述橡膠圈3 0，在上述活塞i 4往復作動中，即使活塞 1 4同Ά缸W 1 5内壁之間的間隙g有變化，也可以有效的起 到密封作用。該橡膠圈組裝在活塞1 4的外周面1 4 a上的設 置的槽33中，該溝槽33如圖7戶斤示，由同活塞1 4中心軸平 行的底面3 3 A和連桿方向與反連桿方向的兩側面，同連桿 側3 3 B的和反連桿側的3 3 C組成擴口槽。 上述槽33中33B和33C兩側面同底面垂直線分別成角al 和a2’擴口角度設定在5〜2 0°C，另上述a 1和a 2可以相同， 也可將a 1做得稍小以減小摩擦力。本結構將 a 1和a 2均設 為1 0度。 上述周槽33的上述底面33A的寬度W33a，普通為 〜3.6mm，適度尺寸為1.5〜2.5mm，本形態採用l.8mm， 上述槽3 3的深度H33，普通為1·0〜4.0 mm，適度尺寸為 1·6〜2.3mm，本形態採用了 2.0mm。上述周槽的擴口設計， 既便於橡膠圈3 0的組裝，又可防止作動時的橡膠圈的逃 逸’以有效維持密封效果。 上述橡膠圈30，如圖6所示為圓環狀，如其斷面圖 6 ( B )所示，以3 5 a基面的略矩型基部3 5和以該基部3 5的内 外半徑端點延伸出的，略八字分開的兩肋條形成V狀槽， 3 6為内肋條，3 7為外肋條。又内、外肋條的根部同厚，上 述V型槽的反向側各表面（内肋條3 6的内面，外肋條3 7的

第9頁 1235790 五、發明說明（6) 一一"' ' '一 外面）’内肋條先端為外膨脹圓弧狀曲線，外肋條以 8 〇 1 4 0度的父又點3 7 c到先端有高度為全高η 3 7的$〜丨5 %的 Η 3 7 c的斜面，所形成。 在自由狀態下，内肋3 6的内面、外肋3 7的外面同基部 35的基面35a的垂線分別是呈角度Β1和Β2。該角度範圍， 晋通為10〜40度，適度角度為15〜3〇度，本設計為22度。 又上述基部35的基面35a的寬度W35a如果同周槽33的 上述連桿方向的側面33B的長度相同，則如圖7所示，基面 35a同該側面33B可安定接觸。又上述狀態下，因上述内肋 3 6同槽33的底面33 A接觸的狀態更加穩定，上述角度βΐ設 在上述角度a 1以上，（&1 + 1 5度）以下，並通過基面35a同 侧面33B的安定接觸和内肋36同槽33的底面33A的接觸保証 在組裝后外肋3 7不會傾向槽内。另如圖7所示，為保証組 裝后内肋3 6能夾在周槽3 3的兩側面之間，將高度η 3 6設定 比周槽33的寬度大2〜1〇%。 又周槽3 3上組裝橡膠圈3 〇后，上述反連桿側面3 3 C以 上述a 2的角度向反連桿方向傾斜，同時上述外肋3 7以垂直 基面35a呈B2角度向半徑外方向傾斜，該結果保註即使高 Η37同内肋高H3 6相同，也同側面33C有N (圖7)的高度 差，來保t正外肋3 7受壓向内傾斜時，也不會同側面3 3 C有 接觸的危險。又上述外肋3 7的外表面的交叉點3 7 c同活塞 外周面1 4 a在半徑方向有l的突出距高，即在活塞1 4未插入 汽缸腔1 5的自由狀態下，外肋3 7的外徑R是上述活塞外周 面14a外徑dl4和兩個l的和（R = dl4a + 21)。

第10頁 T235790 ------ ------------- 五、發明説明（7) 另外肋37的上述交點37c的兩交又面37c卜37c2形成 的角度Y，自由狀態下為9 0〜1 3 0度的範圍，作動時其等分 線垂直汽缸腔1 5内壁1 5 a的狀態最具有潤滑性，在做動時 同汽缸内周壁1 5 a的接觸、摩擦力均等化為意圖。 有關上述距離L的設計，首先考慮活塞1 4的外周面1 4 a 的外徑d 1 4 ’在活塞1 4呈最大傾斜角時，外周面1 4 a也不會 同汽紅内壁1 5衝突’並考慮活塞1 4的厚度和緣部的面處 理，來設定外周面14a的外徑dl4 (圖8(A))。 另為保5正活塞1 4在呈最大傾斜角時，在通過橡膠圈 的公韩3 7 c的平面b，同汽缸内周而15 a呈橢圓型，其長轴 的長徑d 2 (短徑為汽缸腔1 5的内徑d 1)上也可起到密封作 用，設定R較d 2大，R / d 2為1 · 0 1〜1 · 1 5。因此，最大傾斜角 時，圖8 ( A )所示，也可減小壓縮空氣的泄露。但比例超過 1. 1 5時，將導致過度接觸，以至作動性、耐磨耗性降低； 1 · 0 2以下時，空氣易泄露。所以設定在恰當的範圍 1 · 0 3 〜1 · 0 8内。

以橡膠圈V型設計，在汽缸内壓縮空氣時，外肋3 7受 向半徑外方向壓力，來充分保証同汽缸内壁的接觸，起到 密封作用。更減小了因橡膠圈變形導致空氣泄露，並同過 圓滑的作動，降低磨損提高耐久性。並保証活塞在最大# 斜角度時的密封。 ^述橡膠圈30，其係可為HNBR、NBR、BR、SBR、CR、 EPDM等橡膠材質製成，特別是關⑽因有良好的彈性和耐赛 性，以其在—30度C的環境下也可確保密封效果，故其被

第11頁 1235790 五、發明說明（8) 採用作為橡膠圈的成型材質為最佳。 另外，為了減少汽缸内壁1 5 a同橡膠圈3 0的摩擦，可 以使用ΡΑ0、礦油、氟系滑油、硅滑油等滑油做潤滑劑， 上述ΡΑ0因其在從 -30度C到高溫廣域内的良好的耐久 性，為最合適使用在爆胎應急修理組合S中小型簡易空壓 機1的滑油。 上述一體式空氣吐出組合2 4，如上述，將小型空氣壓 縮裝置1 0和空氣輸送手段1 8組裝入主架2 3中。空氣輸送手 段1 8由上述主架2 3上汽缸内的吐氣閥1 5 e，該入口前的空 間4 2和外壁4 3組成。 外壁4 3上，為了輸送汽缸筒1 5所產生的高壓空氣，如 圖3、4所示，為連接密封、升壓裝置3的氣管4A的接頭設 置組裝口 43a，為了上述安全閥17設置組裝口 43b，為上述 外殼上氣壓表44連接用氣管4B的接頭設置組裝口 43c。 上述安全閥1 7，如圖9所示，有先端呈錐型指向組裝 口 43 b腔的閥座50a，后端有螺紋50b，有同閥座50 a接觸的 帶有橡膠圈的閥芯5 1，通過上述螺紋5 0 b可調節的螺絲 5 2，在螺絲和閥芯之間提供壓力的彈簧5 3。並可通過螺絲 的調整設定橡膠圈所受壓力，當調整腔43的内壓所形成的 壓力大於設定時，橡膠圈（閥芯）被閥座5 0 a推開（圖 9 ( B ))内壓逃逸。即内壓超過安全閥1 7所設定的開放壓 (本形態設定為35 Okpa)后，安全閥開放，小型空氣壓縮 裝置10，空氣輸送手段18，密封、升壓裝置3、其他的氣 管及輪胎内的高壓部分可以得到釋放，以避免高壓產生的

第12頁 1235790 五、發明說明（9) 破壞，並可設定輪胎的内壓。 上述彈簧5 3使用不鏽鋼、琴線鋼、彈簧鋼、工具鋼等 材質。其中因熱處理后的不鏽鋼所製作的彈簧在反覆使用 后劣化程度小，使長期保持安全閥的設定壓變得可能，本 發明亦可另將安全閥通過氣管同本體分離，如分隔1 0cm的 情況下，可以避免高溫對0型環和彈簧的劣化。 上述點煙插頭1 9，通過汽車内插座連接汽車電瓶，該 點煙插頭19，如圖10(A)所示，由本體5 5和前端的正極端 子5 6和側面的負極彈片。上述負極彈片如圖1 0 ( B )所示， 有后端的連接片57a，四個相對平行的腳片57b，中央呈山 形折曲圓弧，同本體5 5中心線平行的在本體兩側突出部分 57C。 如上所述，兩突出的山形在本體的兩侧，在點煙插頭 插入插座時，負極端子5 7的前端5 7 c可順暢的滑入，並壓 接在插座内壁上。以至點煙插頭在插入、拔出，或為調整 電線角度而做回轉時均能順暢使用，並保証不會 插座中 脫落。另上述負極端子採用填青銅、銅、不鑛鋼等材質， 特別是磷青銅材質製作的負極端子5 7，電流傳導性好，彈 性好，耐磨耗性和财腐姓性強，並可充分保f正以上作動 性，為最恰當的材質。 使用圖4〜6所示橡膠圈（V型環）和以往的0型環做比 較實驗。實施例1的材質為HNBR (以UROMETER A型（膠膠 硬度測量儀）測量，硬度為74)，實施例2採用V型環，硅 橡膠材質。在2 5度C和-3 0度C的兩種溫度環境下，以1 2 V電

第13頁 1235790

源，測 試輪胎2 2 5/ 6 0以6被充填到25〇1^邮寺所用時 測 2 (V型環）同比較例（〇型環 試結果如表1所示，實施例 比較，特別是在低溫，明顯縮短了空氣填充時間。 其中實施例卜2所使用的增橡膠圈··周槽33的底面 33a的寬度W33a為1.8mm，開口部寬度W33_ 2·5_，材質 的成型的收縮率0 · 0 5，活塞的最大傾斜角度2 〇度。 實施例1 ϋ型 NBR 5分5 6秒 6分4 3秒 貫施例2 U型 硅橡膠 6分5秒 8分2 1秒 比較例1 0型 NBR 5分5 7秒 8分4 2秒 形 狀 材 質

升壓性能 2 5度C

升壓性能 -3 0度C 綜觀本發明’在活塞同汽缸内壁之間配備橡膠圈，如 上述’因橡朦圈為V型’可以解決〇型環無法解決的一體 式活塞的傾角變化而引起的活塞同汽缸之間縫隙變化的問 題’又由於是通過受力時橡膠圈外肋條的變形還填補縫 隙’更降低了活塞的受力’並通過降低摩擦提高產品的耐 久性。又因上述橡膠圈的外肋條的伸縮在低溫下較橡膠的 變形容易發生，達到了低溫下保壓的目的。另該裝置使產 品更小型化，輕量化，使產品能夠長年保証作動，提供汽 車可以行駛的輪胎内壓。 本發明採用HNBR或NBR材質之橡膠圈，並設定硬度在 以UR0METR Α型（橡膠硬度測量儀）測量，硬度為6 $〜7 5

第14頁 1235790 五、發明說明（11) ::内又$二保在常溫或低溫下均能保持其柔韌性並確實 Π的環比較起來’其有較好的彈性變形。以其 久性確保多年后偶爾使料也能達到使 橡膠圈，組裝在上述活塞外周的凹槽内，在活 ft插入α缸前（未使用狀態），上述橡膠圈外肋條的外 i條同、塞在汽缸内呈最大傾斜角時，上述橡膠圈外 肋，门广缸内壁接觸的橢圓長徑d2，比例R/_ .g15，以達到活塞在整個運動過程中順暢無阻礙。 Μ古ϋι點煙，頭連接汽車電瓶，並在空壓機和輪胎之間 淮叁攸升壓裝4 ’使該發明能更容易、切實的對爆胎 進灯應急修理。 if # ΐ ί明的小型簡易空壓機能令爆胎時之汽車能夠行駛 1 A >理工薇，讓駕駛者方便操作使用，故本發明裝置 頗具有實用性及進步性。 第15頁 1235790 圖式簡單說明 圖式： 圖 圖 圖號 第 -— 圖 :係 本 發 明 小 型 簡 易 空 氣 填 充裝 置 之 立 體示： 第 圖 係 本 發 明 空 氣 填 充 裝 置 之 部份 分 解 圖 〇 第 二 圖 係 本 發 明 裝 置 填 充 爆 胎 之 實施 示 意 圖 〇 第 四 圖 係 本 發 明 利 用 填 充 劑 填 充 輪胎 之 示 意 圖。 第 五 圖 係 活 塞 體 作 動 示 意 圖 〇 第 六 圖 係 本 發 明 又型壞之構造不意圖c > 第 七 圖 係 本 發 明 V型環與活塞體相結合之構造示意 第 八 圖 係 本 發 明 活 塞 體 動 作 變 化 圖。 第 九 圖 係 本 發 明 安 全 閥 之 構 造 示 意圖 〇 第 十 圖 係 本 發 明 點 煙 插 頭 之 構 造 不意 圖 〇 第 十 一 _ ’ 十 _ _ 圖 • 係 習 知 活 塞 體 之 動作 示 意 圖 〇 型 簡 易空壓 填 充 裝 置 1 小 型 空 氣填 充 裝 置 10 動 回 轉軸1 ] ί 曲 軸 盤 12 活塞14 汽缸筒1 5 氣閥1 5 e 安全閥1 7 點煙插頭1 9 外殼2 0 連桿13 外周面1 4 a 内腔1 5a 汽缸1 6 空氣輸送手段18 密封缸2

第16頁 1235790 圖式簡單說明 外 殼 20A、 20B 傳 動 齒輪2 1 減 速 齒輪 22 開 關 221 主 架 23 半 圓 23A 一 體 式心 臟 24 曲 轴 針26 升 壓 裝置 3 橡 膠 圈30 進 氣 閥31 通 氣 孔31 A 閥 體 31B 溝 槽 33 略 矩 型基 部 35 内 肋 條36 外 肋 條37 氣 管 4A 氣 管 4B 空 間 42 外 壁 43 組 裝 口 4 3a 組 裝 π 43b 組 裝 π 43c 氣 壓 表44 氣 嘴 5 a 氣 嘴 5b 閥 座 5 0a 螺 紋 50b 閥 芯 51 螺 絲 52 彈 簧 53 本 體 55 正 極 端子56 負 極 端子 57 電 線 6A 修 理 組合 S 爆 胎 T 密 封 蓋C 密 封 室f 開 閉 閥i 逆 流 閥j 馬 達 Μ 曲 軸 盤k 連 桿 η 活 塞 q 汽 缸 室u 橡 膠 圈s

第17頁

1235790 圖式簡單說明 外周面q 1 吸氣圈v 最大傾斜角度q2 間隙g2

Ql 凹陷槽y 吐氣口 z 間隙gl

第18頁

Claims (1)

1235790 六、 申請專利範圍 一種小型簡易空氣填充裝置’其係包括有： 一外殼（2 0 )，該外殼可分離成外殼2 0 A及2 0 B ; 一小型空壓機（2 0 )，其係被組裝於前述外殼（2 0 )内， 該空壓機（2 0 )内設有馬達Μ，馬達Μ驅動一回轉轴（11)，與回 轉軸（11)相連動的曲軸盤（1 2)帶動連桿（13)，該連桿（13) 使活塞（14)在汽缸（16)内進行往復運動，前述活塞（14)外 周面之槽内設有一 v型環可和汽缸（16)内壁間達到密封效 果’前述汽缸（16)並設有安全閥裳置，該安全閥裝置係具 有一先端呈錐型面向組裝口 4313腔的閥座5〇a，后端有螺紋 50b，有同閥座50a接觸的帶有橡膠圈的閥怒51，通過上述 螺紋50b可調節的螺絲52,在螺絲和閥怒之間提供壓力的 彈簧53,該安全閥裝置在充氣氣壓過高時可作為茂壓用 途’以避免高壓產生的破壞’並可設定輪胎的内壓； 一點煙器插頭（19)，其一端藉由控制開關（221)而與馬 達Μ相連接’另端則可被插置於汽車内插座處； 一配有氣嘴5a的氣管4Α，其—端接受空壓機所產生的 空氣，另端氣嘴可接置於輪月台上之氣嘴，$進行充氣工 作； 一氣管4Β，其一端連接至空壓機壓力輸出端，另 接至被設於外殼20Α之氣壓表44; 藉著此種V型環及安全裝置的士 & ^ ^ .. D 农夏的有效運用，當輪胎爆胎 時，該小型空氣填充裝置更具有庵么μ浪沾钻# 令應急修理的功月b為其特徵 者0