基于阀杆的空气维持轮胎和方法与流程

本发明总体涉及空气维持轮胎，并且更具体地，涉及用于维持轮胎气压的基于阀杆的空气维持轮胎。

背景技术：

用于正常的空气扩散会随时间降低胎压。轮胎的自然状态是充气不足的。因此，驾驶员必须反复行动以保持胎压，否则的话他们将体验到降低的燃料经济性、轮胎寿命和降低的车辆制动和操纵性能。已经提出胎压监控系统（tirepressuremonitoringsystems），以在胎压明显低时警告驾驶员。但是，这类系统仍依赖驾驶员在被警告时采取补救行动，以使轮胎重新充气至推荐压力。因此，期望的是在轮胎中合并包括空气维持特征，该空气维持特征将自维持轮胎气压，以补偿随时间发生的任何胎压降低，而不需要驾驶员介入。

技术实现要素：

根据本发明的空气维持轮胎组件包括：轮胎，所述轮胎具有由延伸到轮胎胎面区域的第一侧壁和第二侧壁界定的轮胎腔；空气泵送装置，所述空气泵送装置用于产生加压空气用于维持所述轮胎腔内的气压处于预设压力水平，所述空气泵送装置包括软管件和压缩配件用于减轻压缩配件上的动态载荷；以及阀壳体，该阀壳体设置在邻近阀杆的向外端，并且操作为选择性地打开和关闭从阀杆内部通道进入轮胎腔的加压空气流。所述阀壳体通过用于减轻压缩配件上的动态载荷的软管件和压缩配件连接到所述空气泵送装置。所述第一侧壁具有在滚动的轮胎印迹内操作地弯曲的至少一个弯曲区域、以及由沟槽侧壁限定的位于第一轮胎侧壁的弯曲区域内的侧壁沟槽，所述沟槽响应于在滚动的轮胎印迹内的第一侧壁弯曲区域的弯曲，在不变形状态和变形挤压状态之间逐段变形。

根据组件的另一方面，所述软管件具有小于120000psi的拉伸强度。

根据组件的另一方面，所述阀壳体是圆柱形的。

根据组件的另一方面，所述阀壳体还包括减压阀，所述减压阀打开和关闭以将所述空气泵送装置置于“打开”条件和“关闭”条件。

根据组件的另一方面，所述空气泵送装置具有在第一轮胎侧壁内的管。载荷下的轮胎的旋转使所述管逐渐地变平。

根据组件的另一方面，所述阀壳体还包括位于阀壳体的外端的手动充填组件。

根据组件的另一方面，所述阀壳体的手动充填组件包括止回阀，由此轮胎腔能够被与直接通过阀杆的手动加压相同地手动加压。

根据组件的另一方面，当轮胎在载荷下沿地面连续旋转时，空气泵送装置的管的一部分在该部分与轮胎印迹相邻时被相继地挤压。

根据组件的另一方面，所述空气泵送装置的部分的逐段相继变平将空气引导至阀壳体和轮胎腔。

根据组件的另一方面，当轮胎腔内的气压低于预设压力水平时，空气通过阀壳体，通过阀杆，并进入轮胎腔。

根据组件的另一方面，当轮胎腔中的气压处于预设压力水平时，空气通过减压阀被排放至大气。

根据本发明的维持轮胎内的预定气压的方法。所述方法包括步骤：将细长的阀杆定位成从轮胎的轮胎腔向外突起，所述阀杆具有用于将加压空气传送到轮胎腔中的细长内部空气通道；将阀壳体定位到阀杆上；选择性地打开和关闭阀杆内部空气通道，以控制从阀杆内部通道进入轮胎腔的加压空气流；以及将空气泵送装置联接到阀壳体，由此加压空气被引导通过阀杆内部通道的向外端并进入轮胎腔。所述联接步骤包括将软管件互相连接到压缩配件和阀壳体，用于减轻阀壳体压缩配件上的动态载荷。所述空气泵送装置包括轮胎的第一侧壁，所述第一侧壁具有当邻近轮胎印迹时操作地弯曲的至少一个弯曲区域、以及由沟槽侧壁限定的位于所述第一轮胎侧壁的弯曲区域内的侧壁沟槽，所述沟槽响应于在轮胎印迹内的第一侧壁弯曲区域的弯曲，在不变形状态和变形挤压状态之间逐段变形。

根据所述方法的另一方面，还包括步骤：在轮辋上支撑所述轮胎；使阀杆从轮胎延伸通过轮辋中的孔；以及将阀壳体定位在轮胎腔外。

根据所述方法的另一方面，在阀杆中的止回阀选择性地打开和关闭从阀杆通道进入轮胎腔的空气通路。

根据所述方法的另一方面，另一个步骤包括在阀壳体内包含减压阀。

根据所述方法的另一方面，另外的步骤包括：联接阀壳体的内室以从空气泵送装置接收加压空气；以及响应于内室中加压空气的存在和不存在，选择性地打开和关闭阀杆的止回阀。

根据所述方法的另一方面，另外的步骤包括：使阀杆从轮胎延伸通过孔，所述孔延伸通过支撑轮胎的轮辋；以及将阀壳体安装到阀杆。

根据所述方法的另一方面，另外的步骤包括：将空气通道定位在第一轮胎侧壁中，该空气通道操作地放置以响应于从处于载荷下的旋转的轮胎引入所述第一侧壁中的弯曲应变，逐段地从扩张直径压缩至显著减小的直径，由此沿侧壁空气通道逐段地迫压空气；以及将所述空气通道连接到阀杆的径向向外端，由此将加压空气引导到所述轮胎腔。

本申请还包括如下技术方案：

1.一种空气维持轮胎组件，包括：

轮胎，所述轮胎具有由延伸到轮胎胎面区域的第一侧壁和第二侧壁界定的轮胎腔；

空气泵送装置，所述空气泵送装置用于产生加压空气用于维持所述轮胎腔内的气压处于预设压力水平，所述空气泵送装置包括软管件和压缩配件用于减轻所述压缩配件上的动态载荷；以及

阀壳体，所述阀壳体设置在邻近阀杆的向外端，并且操作为选择性地打开和关闭从阀杆内部通道进入所述轮胎腔的加压空气流，所述阀壳体通过用于减轻所述压缩配件上的动态载荷的所述软管件和压缩配件连接到所述空气泵送装置，

所述第一侧壁具有在滚动的轮胎印迹内操作地弯曲的至少一个弯曲区域、以及由沟槽侧壁限定的位于所述第一轮胎侧壁的所述弯曲区域内的侧壁沟槽，所述沟槽响应于在所述滚动的轮胎印迹内的所述第一侧壁弯曲区域的弯曲，在不变形状态和变形挤压状态之间逐段变形。

2.如技术方案1所述的空气维持轮胎组件，其中，所述软管件具有小于120000psi的拉伸强度。

3.如技术方案1所述的空气维持轮胎组件，其中，所述阀壳体是圆柱形的。

4.如技术方案1所述的空气维持轮胎组件，其中，所述阀壳体还包括减压阀，所述减压阀打开和关闭以将所述空气泵送装置置于“打开”条件和“关闭”条件。

5.如技术方案1所述的空气维持轮胎组件，其中，所述空气泵送装置的所述软管件位于所述第一轮胎侧壁内，载荷下的轮胎的旋转使所述管件逐渐地变平。

6.如技术方案5所述的空气维持轮胎组件，其中，所述阀壳体还包括位于所述阀壳体的外端的手动充填组件。

7.如技术方案6所述的空气维持轮胎组件，其中，所述阀壳体的手动充填组件包括止回阀，由此所述轮胎腔能够被与直接通过所述阀杆的手动加压相同地手动加压。

8.如技术方案7所述的空气维持轮胎组件，其中，当所述轮胎在载荷下沿地面连续旋转时，所述空气泵送装置的管的一部分在所述部分与轮胎印迹相邻时被相继地挤压。

9.如技术方案8所述的空气维持轮胎组件，其中，所述空气泵送装置的部分的逐段相继变平将空气引导至所述阀壳体和所述轮胎腔。

10.如技术方案9所述的空气维持轮胎组件，其中，当所述轮胎腔内的气压低于所述预设压力水平时，空气通过所述阀壳体，通过所述阀杆，并进入所述轮胎腔。

11.如技术方案10所述的空气维持轮胎组件，其中，当所述轮胎腔中的气压处于所述预设压力水平时，空气通过减压阀被排放至大气。

12.一种维持轮胎内的预定气压的方法，包括步骤：

将细长的阀杆定位成从所述轮胎的轮胎腔向外突起，所述阀杆具有用于将加压空气传送到所述轮胎腔中的细长内部空气通道；

将阀壳体定位到所述阀杆上；

选择性地打开和关闭所述阀杆内部空气通道，以控制从所述阀杆内部通道进入所述轮胎腔的加压空气流；以及

将空气泵送装置联接到所述阀壳体，由此加压空气被引导通过所述阀杆内部通道的向外端并进入所述轮胎腔，所述联接步骤包括将软管件互相连接到压缩配件和所述阀壳体，用于减轻所述阀壳体压缩配件上的动态载荷，

所述空气泵送装置包括轮胎的第一侧壁，所述第一侧壁具有当邻近轮胎印迹时操作地弯曲的至少一个弯曲区域、以及由沟槽侧壁限定的位于所述第一轮胎侧壁的所述弯曲区域内的侧壁沟槽，所述沟槽响应于在所述轮胎印迹内的所述第一侧壁弯曲区域的弯曲，在不变形状态和变形挤压状态之间逐段变形。

13.如技术方案12所述的方法，还包括步骤：

在轮辋上支撑所述轮胎；

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。

14.如技术方案13所述的方法，还包括在所述阀杆中的止回阀，用于选择性地打开和关闭从所述阀杆通道进入所述轮胎腔的空气通路。

15.如技术方案14所述的方法，还包括在所述阀壳体内包含减压阀的步骤。

16.如技术方案15所述的方法，还包括步骤：

联接所述阀壳体的内室，以从所述空气泵送装置接收加压空气；以及

响应于所述内室中加压空气的存在和不存在，选择性地打开和关闭所述阀杆的止回阀。

17.如技术方案16所述的方法，还包括步骤：

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

将所述阀壳体安装到所述阀杆。

18.如技术方案19所述的方法，还包括步骤：

将空气通道定位在第一轮胎侧壁中，所述空气通道操作地放置以响应于从处于载荷下的旋转的轮胎引入所述第一侧壁中的弯曲应变，逐段地从扩张直径压缩至显著减小的直径，由此沿侧壁空气通道逐段地迫压空气；以及

将所述空气通道连接到所述阀杆的径向向外端，由此将加压空气引导到所述轮胎腔。

定义

轮胎的“高宽比”表示轮胎的断面高度（sh）与轮胎的断面宽度（sw）的比乘以100％以作为百分比表达。

“不对称胎面”表示具有关于轮胎的中心面或赤道平面ep不对称的胎面花纹的胎面。

“轴向的”以及“轴向地”表示平行于轮胎旋转轴线的线或方向。

“胎圈包布”是置于轮胎胎圈外侧的狭窄的带形材料，用于保护帘布层防止磨损和被轮辋切割并且分散轮辋上方的挠曲。

“周向的”表示垂直于轴向方向沿环形胎面表面的周长延伸的线或方向。

“赤道中心平面（cp）”表示垂直于轮胎的旋转轴线并经过胎面中心的平面。

“印迹”表示在零速度及标准载荷和压力下，轮胎胎面与平坦表面的接地面积或接触面积。

“沟槽”表示胎面中的细长空隙区域，其可以以直的、弯曲或z字形方式在胎面附近周向地或侧向地延伸。有时周向地和侧向地延伸的沟槽具有共同部分。“沟宽”等于沟槽或沟槽部分（其宽度正被讨论）所占据的胎面表面面积，除以这种沟槽或沟槽部分的长度；因此沟宽是其长度上的平均宽度。沟槽可以具有轮胎中的可变深度。沟槽的深度可围绕胎面圆周变化，或者一个沟槽的深度可以是恒定的但是与轮胎中另一个沟槽的深度不同。如果这种窄或宽的沟槽与相互连接的宽的周向沟槽相比深度明显减小，这些沟槽则被认为形成了有助于在所涉及的胎面区域保持肋样特性的“加强桥”。

“内侧面”表示当轮胎安装在车轮且车轮安装于车辆上时最靠近车辆的轮胎侧面。

“向内的”在方向上表示朝向轮胎腔。

“侧向”表示轴向方向。

“侧向边缘”表示在标准载荷和轮胎充气情况下测量的、与轴向最外侧的胎面接地面积或印迹相切的线，所述线平行于赤道中心平面。

“净接触面积”表示围绕胎面整个圆周的侧向边缘之间的接地胎面元件的总面积除以侧向边缘之间整个胎面的总面积。

“非定向胎面”意味着如下胎面，其没有优选的前进行进方向，也不要求定位在车辆上特定的车轮位置或多个车轮位置以保证胎面花纹与优选的行进方向对齐。相反地，定向胎面花纹具有需要具体车轮定位的优选的行进方向。

“外侧面”表示当轮胎安装在车轮上且车轮安装于车辆上时最远离车辆的轮胎侧面。

“向外的”在方向上表示沿远离轮胎腔的方向。

“蠕动的”表示通过波状收缩沿着管状通道推进内含物（诸如空气）的方式进行操作。

“径向的”和“径向地”表示径向地朝着或远离轮胎的旋转轴线的方向。

“肋”表示胎面上周向地延伸的橡胶条，其由至少一个周向沟槽以及第二个这样的沟槽和侧向边缘中的至少一个限定，该条在侧向方向上未被全深度沟槽分开。

“细缝”表示模制到轮胎胎面元件中、细分胎面表面并改进牵引的小槽，细缝通常宽度窄并且在轮胎印迹内闭合，这与轮胎印迹中保持敞开的沟槽相反。

“胎面元件”或“牵引元件”表示由具有邻近沟槽的形状限定的肋或块状元件。

“胎面弧宽”表示在胎面侧向边缘之间测量的胎面弧长度。

附图说明

将通过示例方式参照附图描述本发明，在附图中：

图1是根据本发明的示例性组件的示意性剖视图；

图2是示出组件、轮胎、管和泵位置的示意性立体图。

图3是图2的示意性侧视图。

图4是示出泵子组件的示意图，泵子组件的泵管连接到用于与本发明一起使用的amt阀杆调节器。

图5是从图4截取的示意性放大图，示出泵管传递壳体和轮胎amt阀杆调节器。

图6是示出泵子组件的示意图，泵子组件的泵管连接到amt阀杆调节器，并且轮胎沿第一方向旋转。

图7是示出泵子组件的示意图，泵子组件的泵管连接到amt阀杆调节器，并且轮胎沿第二相反方向旋转。

具体实施方式

参照图2-5，与本发明一起使用的示例性轮胎组件10可包括轮胎12、蠕动泵组件14和轮胎轮辋16。轮胎12可按常规方式安装到轮辋16。轮胎12可具有常规构造，具有从相反的胎圈区域（仅示出胎圈区域22）延伸至胎冠或轮胎胎面区域26的一对侧壁（仅示出侧壁18）。轮胎12和轮辋16一起包封轮胎腔28。

蠕动泵组件14可包括包封环形沟槽或通道32的环形空气管30。管30可由弹性的柔性材料形成，诸如塑料或橡胶复合物，这种材料能够承受反复的变形循环。如这样构造的，管30可在外力作用下在轮胎12内变形至变平状况，并且在这种力移除时返回初始状况。在所示实施例中，在非受应力状态的管30的剖面可以是大体圆形的，但也可使用替代性的剖面几何形状。管30可具有足以操作地传递所需体积的空气的直径，以便将空气泵送至轮胎腔28中，以维持轮胎12处于优选的充气压力。

美国专利第8,113,254号示出并描述了在轮胎内包含可变形的空气管的蠕动原理，该专利的全部内容通过引用合并于此。在此系统中，管被包含在靠近轮胎胎圈区域的形成在轮胎内的环形轮胎通道内。当轮胎在载荷下旋转时，轮胎外部的空气被准许进入管中，并且通过轮胎旋转时逐步挤压轮胎内的管而沿空气管泵送空气。空气因此被迫压到出口阀中，然后进入轮胎，以维持轮胎腔内的气压处于期望的压力水平。

管30可紧密地安装在轮胎12中的沟槽32内，并且在轮胎在载荷下旋转时相继变平。随着轮胎12旋转，管30的逐段变平将空气沿空气通道/沟槽32泵送，并将空气泵送到轮胎腔28中，以维持气压。授权的美国专利第8,042,586号示出了在侧壁沟槽32内采用管30的蠕动泵送系统14，该专利的全部内容通过引用合并于此。

泵管30可以是大体环形的，并且可包围靠近胎圈区域22的下轮胎侧壁区域。但是，在不违背本发明的情况下可推导出用于管30的其他配置。管30的相反端部34、36可连接到泵送组件100。泵送组件100可包括用于将管30的端部连接到泵送组件的两个泵管101、102。泵管101、102可附接到泵送组件14的大体圆柱形壳体110，壳体110螺纹附接到轮胎/轮辋组件12、16的阀杆80。单向止回阀76可被安置在阀杆80内，该单向止回阀76打开和关闭以在手动充填轮胎腔期间准许来自管30的空气进入轮胎腔28中。阀壳体110还可具有减压阀105，该减压阀105打开和关闭以将泵送组件14置于“打开”和“关闭”状态。空气可被准许进入阀壳体110并且可从管30被引导至轮胎腔28。如上所述，管30可被合并到轮胎侧壁内的沟槽32中，并且可通过轮胎12在载荷下的旋转而渐增地变平。

手动充填组件200可位于阀壳体101的上端或外端。手动充填组件200可包括止回阀202，由此轮胎腔28可与直接通过阀杆80的手动加压相同地被手动加压。

图6和7分别示出用于轮胎12的逆时针旋转（图6）和轮胎12的逆时针旋转（图7）的amt组件10的示意图。当轮胎12在载荷下沿地面连续旋转时，管30在邻近轮胎印迹时可相继地变平或被挤压。管通道32的逐段相继变平可引导来自变平段的排出的空气沿图6和7所示的方向被泵送到壳体110。

当空气流压力足以抵抗止回阀76时，空气可流动通过阀杆80并流入轮胎腔28（图6）。当轮胎腔28内的气压低于设定压力时，空气可从连接管70经过至阀壳体101，进入阀杆80和轮胎腔。当轮胎腔28内的气压等于或高于设定压力时（图7），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，加压空气可被保留在阀壳体110内，直到通过减压阀105排放到大气。

阀杆80的止回阀76和手动充填组件200的止回阀202可包括用于常规的轮胎充气的常规阀杆芯和阀芯。阀芯可以是“schradervalvecore”并且包括细长壳体，阀轴延伸通过该细长壳体。阀密封部件可安置在细长壳体内并且联接到阀轴。偏置弹簧可环绕阀轴并且抵抗阀密封部件将细长壳体内的密封部件偏置在“上”或“关闭”位置。通过阀芯的空气通道可被配置在“关闭”状态，直到阀轴移动并且阀密封部件由此被移动至“下”或“打开”位置，由此允许大气空气进入空气通道并被导引朝向轮胎腔28。

上述示例性组件10可使用常规的“倒钩（barb）”用于将软管30、80、101、102与弹簧或塑料套管夹具连接。这种弹簧/塑料套管夹具的夹持力可在很大程度上依赖于弹簧/套管内径和管壁厚度。小的弹簧/套管内径和厚的管壁可提供高夹持力，但是可能难以制造/组装。此外，弹簧/套管在动态条件下夹持力的变化可能是不可持续的。由倒钩的轻微弯曲引起的不均匀的夹持力分布可引入amt组件10的潜在泄漏点。例如，倒钩处的动态循环运动和所产生的应力集中可能导致倒钩尖端处的管切割和倒钩的疲劳失效。

因此，期望研制一种低成本/高效率的组装过程，避免动态循环问题（诸如不均匀的夹持力分布和疲劳），并消除尺寸依赖性和变化。根据本发明的组件300可包括压缩配件和软管件以克服这些问题。压缩配件常规上与硬管件一起使用以为部件产生高压缩力。常规的硬管件/压缩组件可被修改以形成组件300（图1），该组件300包括用于软管30、80、101和/或102的支撑插入件310、压缩配合螺钉/螺栓320和压缩配合壳体110和/或接合配件330（图4-7）。软管可以是amt管30、80、101和/或102。软管件的材料可具有小于120,000磅每平方英寸（psi）的拉伸强度。

如图1所示，组件300可通过将圆锥形支撑插入件和压缩螺钉/螺栓组合/配对以产生能够承受动态负载的管锁定布置。垫片（未示出）可被放置在支撑插入件和压缩配合壳体之间，以提高气密性。

鉴于本文提供的对本发明的描述，可对本发明进行改变。虽然为了说明本发明已经示出了某些典型实施例和细节，但对本领域技术人员来说显然的是，在不违背本发明的范围的情况下可本发明进行各种改变和修改。因此应该理解，可对所描述的特定实施例进行改变，这些改变将落入由以下所附权利要求限定的本发明的整个意图的范围内。