專利名稱：調壓器及其用法的制作方法
技術領域：
本發明有關一種給可充氣物體(如輪胎)充氣或放氣的裝置及其方法。
大多數輪胎充氣方法一般采用試錯法，費時費力，令人生厭。例如，一種普遍采用的方法是用一個輪胎壓強測量裝置和一個氣壓源，充一會輪胎，測量一下壓強；再充一會，再測量一下，充過頭還得放氣。如此重復多次，一直到輪胎壓強達到所期望值為止。還有一種不常用的方法是先把氣壓源的壓強調整到所期望輪胎壓強值，然后再給輪胎充氣。這種方法由于壓頭低，要比前一種方法花費更長時間才能達到所期望壓強值。因此，這兩種方法對用戶都不便利，從而使駕使員不愿意按規定經常檢查輪胎壓強，輪胎打氣成為常被忽視的車輛維修項目。
由于前述原因，一種便利用戶的給可充氣物體(如輪胎)充氣或放氣的裝置和方法尚待開發。這種裝置和方法最好能夠給輪胎自動充氣或放氣，直到達到預設的所期望壓強值，而不必用試錯法。
選擇性地，當該可充氣物體內初始壓強高于所期望壓強時，該調壓器還能夠給該物體放氣；當該物體內壓強達到所期望壓強時，該調壓器能夠自動終止放氣。該壓力傳感結構可以是活塞、波紋管、薄膜、或其它裝置。適合的活塞包括唇狀類型的或O形圈式的，但不局限于此。該壓力產生結構可以是線圈彈簧，其位于該壓力傳感結構和彈簧擋環之間。進一步，該空心殼體的側壁包含一個孔(亦即通氣孔)，其位于該壓力傳感結構和彈簧擋環之間；當該可充氣物體內壓強超過所期望壓強時，該孔能夠從該物體釋放流體。該孔與該壓力傳感結構之間的距離正比于可充氣物體的最大允許壓強。該閥門系統是施瑞德(Schrader)閥門、球閥門、或任何其它閥門。在某些實例中，該閥門系統由該導管驅動，而該導管隨該壓力傳感結構一起沿長度方向運動，以響應該壓力傳感結構兩面的壓強差。選擇性地，該調壓器可進一步包括一個舌簧系統，其位于流體通道內。該舌簧系統由兩個發聲片組成，其中一片在充氣時發出蜂鳴聲，而另一片在放氣時發出另一種不同的蜂鳴聲。在其它實例中，該彈簧擋環與至少一個螺釘連接，該螺釘延伸至該空心殼體側壁之外。所期望壓強之設置最好通過該螺釘沿長度方向的槽孔滑移來調節，該槽孔形成于該空心殼體側壁。選擇性地，一個波紋管位于該彈簧擋環與該流體出口之間。該調壓器最好能夠進一步包括一個元件或零件，用來預設該可充氣物體內所期望壓強，例如，一個壓強標記或其它任何表示壓強讀數的結構。在有些實例中，該調壓器可進一步包括一個壓強指示器，其位于該空心殼體內；該壓強指示器最好是一個標記，其可依附在該導管外側或該調壓器的其它部件。此外，該調壓器可進一步包括一個流速指示器，該流速指示器可以是一個可見的球顯示器或任何其它顯示方法或裝置。
在第二種情況下，本發明有關一種調壓器，其可用以連接壓強源于可充氣物體，其包括(1)一個空心殼體，其具有一個流體進口端、一個流體出口端、以及一個側壁；(2)閥門機構，其用來操縱流體流動以響應預設壓強，該機構位于該空心殼體內；(3)一個流體進口，其連接于該閥門機構；該流體進口在該空心殼體的流體進口端，并且可匹配與壓強源連接；(4)一個流體出口，其位于該空心殼體的流體出口端；該出口可匹配與可充氣物體連接；(5)流體通道機構，其位于該空心殼體內、在流體進口與出口之間；(6)一個壓力傳感機構，其依附于該流體通道機構；該壓力傳感機構可在該空心殼體內沿長度方向運動；(7)一個壓力產生機構，其位于該空心殼體內、并依附于該壓力傳感機構；該壓力產生機構能夠產生一個偏向力，作用在該壓力傳感機構上、并正比于該可充氣物體內所期望壓強。當該可充氣物體內初始壓強低于所期望壓強時，該調壓器能夠給該物體充氣；當該物體內壓強達到所期望壓強時，該調壓器能夠自動終止充氣。
在第三種情況下，本發明有關一種，根據任何此文所述之調壓器所制作的產品。例如，可從該調壓器制作的產品包括輪胎氣閥、輪胎氣閥加長桿、流體流動控制裝置、充氣或放氣裝置、等等，但不局限于此。
在第四種情況下，本發明有關一種給可充氣物體充氣或放氣的方法，其包括采用任何此文所述之裝置。
在第五種情況下，本發明有關一種給可充氣物體充氣或放氣的方法，其包括(1)獲得一個調壓器，其組成有一個壓力傳感結構、一個壓力產生結構、一個流體導管、以及一個閥門系統，均處于一個空心殼體內；該閥門系統能夠操縱流體向該流體導管流動，以響應該可充氣物體內實際壓強與所期望壓強之間的壓強差；(2)在該調壓器上預設所期望壓強值，從而引起該壓力產生結構產生一個偏向力，作用于該壓力傳感結構；(3)將該調壓器連接于壓強源和可充氣物體；(4)如果所期望壓強高于該可充氣物體內初始壓強，流體實現從該壓強源、經過該流體導管、向該可充氣物體之流動；(5)如果所期望壓強低于該可充氣物體內初始壓強，流體實現從該可充氣物體、經過該流體導管、向外排氣；(6)當該可充氣物體內實際壓強等于所期望壓強時，該閥門系統不允許流體從該壓強源流向該可充氣物體。
本發明之更多情況、以及本發明之優點或目的隨下文描述將更加明朗。
圖2是
圖1所示調壓器在充氣時的局部剖面圖。
圖3是圖1所示調壓器在平衡位置時的局部剖面圖。
圖4是圖1所示調壓器在放氣時的局部剖面圖。
圖5是本發明第二例調壓器的局部剖面圖。
圖6是圖5所示調壓器的正視圖。
圖7是圖5所示調壓器的側視圖。
圖8是本發明第三例調壓器的局部剖面圖。
圖9是圖8所示調壓器的側視圖。
圖10是圖8所示調壓器在充氣時的局部剖面圖。
圖11是圖8所示調壓器在充氣之后的局部剖面圖。
圖12是一個自動充氣與放氣裝置，其內部裝有本發明的調壓器。
圖13是一個壓強可調式的輪胎氣閥裝置的局部剖面圖，其內部裝有圖1所示的調壓器。
圖14是一個壓強可調式的輪胎氣閥加長桿裝置的局部剖面圖，其內部裝有圖8所示的調壓器。
圖15是圖14所示的輪胎氣閥加長桿的側視圖。
圖16是一個壓強可調式的輪胎氣閥裝置的局部剖面圖，其內部裝有圖8所示的調壓器，但無球珠顯示部分。
圖17是圖16所示輪胎氣閥的側視圖。
圖18是一個壓強固定式的輪胎氣閥裝置的局部剖面圖，其內部裝有圖8所示的調壓器，但無球珠顯示部分。
圖19是圖18所示輪胎氣閥裝置的側視圖。
圖1表明本發明調壓器的一個例子，它可用來控制流體從高壓源(如空氣壓縮機)流向低壓受體(如需要打氣的輪胎)，該調壓器可自動給低壓受體充氣或放氣，直到達到預設的壓強值。在有些例子中，該調壓器還可在自動充氣或放氣時發出蜂鳴聲，這可幫助用戶分辯調壓器是否處于充氣狀態，還是放氣狀態。
“流體”一詞在此是指任何在壓力下可流動的物質，包括但不局限于氣體、液體、半固態、粉體、及其組合。空氣是較好的流體。“低壓受體”或“可充氣物體”在此是指任何可以接受流體的內空物體，它包括但不局限于輪胎、氣球、玩具類、救生用具、球類、等等。輪胎為較好的可充氣物體。
如圖1所示的調壓器由如下部分組成一個圓筒套管10，一個匹配襯套20，一個閥門系統30，一個導管40(作為流體從高壓源到低壓受體的通道)，一個壓力傳感結構(如活塞)50，一個線圈彈簧60，一個動態密封70，一個舌簧系統80(可選擇的)，以及一個空心軸90。雖然導管最好是直的，但也可以為其它形狀，如彎曲狀、螺旋狀、等等。
圓筒套管10的一端通過螺紋與空心軸90的一端連接，該螺紋允許軸90旋進或旋出套管10。圓筒套管10的另一端作為流體進口連接于高壓氣源(未畫出，但用字母“HI”表示)，而軸90的另一端作為流體出口連接于低壓受體(也未畫出，但用字母“LO”表示)。
閥門系統30(象Shrader閥那樣的標準輪胎氣門芯)位于套管10的高壓流體進口處，并通過匹配襯套20用螺紋連接。閥門系統30的密封部分34最好與匹配襯套20內的座體22緊密相連，密封材料(如聚四氟乙烯帶)可用在匹配襯套20與套管10之間的螺紋上，以確保良好密封。任何密封材料均可應用。
閥門系統30的氣門頂針36的頂部，通常接觸于導管40的一端，導管40的另一端延伸至軸90的出口處。動態密封70(如O形圈)支承導管40，并能讓導管40容易地穿過密封70滑動而不導致流體泄漏。為使流體暢通，一個或多個孔42形成于導管40側壁，其位置在活塞50與閥門系統30之間。
本例中的活塞50是帶有唇邊的密封件，由彈性唇邊52，肩部54，脛體56，以及用于接納導管40的中心孔所組成。當然，也可以用其它類型活塞，例如O形圈活塞。活塞50連接(最好固定連接)于穿過其中心孔的導管40，其部位靠近閥門系統30。活塞50的唇邊52與套管10的內壁接觸，該接觸最好防漏。
線圈彈簧60環繞導管40。線圈彈簧60的一端座落在活塞肩部54之上，并且圍繞活塞脛體56；彈簧60的另一端由空心軸90的彈簧擋環94接觸壓住。
帶螺紋的空心軸90選擇性地留有至少一處無螺紋部分或側面，其上有數字和刻度標計92，該標計可用任何刻印方法，例如壓花或打印。標計92之標定要求這些數字或刻度在對準套管10的端部邊緣(或其它顯示部分)時，能夠代表流體受體內所期望壓強值。
在套管10的側壁上有一孔12，位于活塞唇邊52與彈簧擋環94之間，用來預設流體受體內所期望壓強的上限或最大允許壓強。從孔12到套管10內壁與唇邊52之間接觸點的距離，決定所期望的壓強上限值。
選擇性地，一個舌簧系統80置于空心軸90內，以便發出蜂鳴聲，顯示正處于充氣或放氣過程。該舌簧系統由兩個簧片82和84構成，其位置均沿軸90的中心線，但方向相反，這樣一個簧片在充氣時發聲，而另一簧片在放氣時發聲。更進一步，這兩個簧片形狀、大小、重量或材質各異，可以發出不同頻率的聲音，從而使用戶能夠通過蜂鳴聲類型辯別出是處于充氣、還是放氣過程。
該調壓器操作相當簡單明了，一旦用戶在調壓器上預設好所期望的壓強值，并把調壓器的進出口分別接于高壓源和低壓受體，充氣或放氣即自動進行。
為預設低壓受體所期望的壓強值，旋進或旋出套管10，直到所期望壓強刻度(標記92)讀數對準套管10上端邊緣。在此處，彈簧60壓縮或伸長，產生偏壓力作用于活塞50，而活塞50通過導管40推動閥門頂針36向下，并打開常閉閥門32，處于開啟狀態的調壓器如圖2所示。當閥門32打開時，高壓源的流體流過閥門系統30，穿過孔42，再進入導管40；出了導管40，流體經過舌簧系統80，并發出蜂鳴聲；穿過舌簧80之后，流體進入低壓受體。流體流程如圖2中箭頭所示。
當套管10進口與高壓源連接，并且軸90出口端與低壓受體連接時，取決于受體初始壓強，圖2、3和4所示的三種情況可能發生。
如果受體內壓強低于在調壓器上預設的壓強值，充氣過成啟動，流體由高壓源流向低壓受體，途經閥門系統30，導管40和舌簧系統80，請參見圖2。穿過的流體吹動舌簧，發出聲音。當受體內壓強趨近預設壓強值時，活塞50被迫離開閥門頂針36，因而，閥門32逐漸返回其常閉位置，最后終止充氣過程，請參見圖3。流體停止流動時，舌簧80也停止發出蜂鳴聲。
如果受體內壓強一開始就高于預設值，但低于最大允許壓強值，調壓器不啟動，活塞50處于如圖3所示的平衡位置。舌簧80不發聲。
如果受體內初始壓強高于最大允許壓強值，活塞50離開閥門頂針36，并進一步越過套管10側壁上的孔12，導致受體放氣。流體從受體流到套管10外面，途經舌簧80、導管40、以及孔12，請參見圖4。舌簧發出另一種蜂鳴聲。當受體內壓強降到最大允許值以下，活塞50回到平衡位置，放氣過程終止，蜂鳴聲也終止。
圖5、6和7表明本發明調壓器的另一個例子，它與前一個例子結構相似、機理相同、功能相同，但利用不同閥門系統、不同活塞、不同動態密封、不同彈簧壓縮結構，并且沒有舌簧系統。
如圖5、6和7所示，這第二例調壓器由如下部分組成一個圓筒套管15，一個球閥座23，一個球閥25，一個球閥彈簧27，一個球閥彈簧支撐架29，一個導管35，一個壓力傳感結構(O形圈活塞)45，一個線圈彈簧55，一個彈簧擋環61，兩個螺釘63，一個螺帽65，一個波紋管75，以及一個壓強顯示標記95。
在套管15側壁上至少有一個(最好兩個)沿套管長度方向的槽孔11，在套管15側壁上還有壓強數值和刻度標記95，并且在套管兩端處都有內外螺紋。套管15一端為流體進口，接于高壓源(未劃出，僅用字母“HI”表示)；而套管另一端為流體出口，接于低壓受體(也未劃出，僅用字母“LO”表示)。
閥門系統由球閥座23，一個球閥25，一個球閥彈簧27，以及一個球閥彈簧支撐架29所組成。球閥座23有一個中心孔，并且通過螺紋連接被置放在套管15的流體進口處。由于彈簧27壓迫，球25通常關閉閥座23的中心孔。球閥彈簧支撐架29被旋進套管15流體進口處，用于控制彈簧27壓縮程度。支撐架29有至少一個孔，其目的是讓流體從高壓源流進閥門系統。
導管35的一端穿過球閥座23的中心孔，通常接觸于球25頂部，球閥座23的中心孔直徑最好大于導管35外徑。導管35的另一端與波紋管75的一端相連，波紋管75的另一端又與套管15流體出口處的匹配襯管77相連。一個O形圈活塞45位于套管15內、靠近球閥25。該O形圈45放置于活塞槽37內，并且與套管15接觸，這使得活塞滑動而流體不泄漏。導管35側壁至少有一個孔33，位于O形圈45和球25之間，以便流體流動。
彈簧55環繞導管35，其一端座落在活塞肩部39，而另一端與彈簧擋環61接觸并被壓住。至少一個螺釘63穿過套管15側壁上的槽孔11(可有多個槽孔)，徑向旋入彈簧擋還61，螺釘63長度足以延伸出套管15，其側面與螺帽65的底面接觸。螺帽65有內螺紋，并且在旋轉螺帽65時，該螺帽能沿套管15外螺紋移動。
套管15至少有一側或一部分無螺紋，此處標有壓強數字和刻度95。刻度95之標定要求這些數字和刻度在對準螺帽65端部邊緣或其它顯示部分時，能夠代表流體受體內所期望的壓強值。
套管15側壁的槽孔11用來設定受體內所期望壓強的上限或最大允許壓強，從O形圈45到槽孔11下邊的距離代表壓強上限。
為了預設流體受體所期望的壓強值，螺帽65沿套管15螺紋旋上或旋下，直到所期望的壓強讀數標記95對準螺帽65的底邊。螺帽65迫使螺釘63沿套管15側壁的槽孔11滑動，這樣，與螺釘63相連的彈簧擋環61壓迫彈簧55，并產生偏壓力，作用于活塞肩部39，該活塞帶動導管35把球25向下推，并打開這個常閉球閥。
當把套管15的流體進出口分別連接于高壓流體源和低壓受體，取決于受體初始壓強，類似于圖2、3和4所示的三種情況可能發生。
如果受體初始壓強低于所期望的壓強值，充氣過程啟動，流體從高壓源流向低壓受體，圖經球閥彈簧支撐架29、球閥座23、導管35、波紋管75、以及匹配襯套77。當受體壓強趨近預設壓強值時，活塞45逐漸離開球25的頂部，同時，球閥彈簧27把球25推回到關閉位值，并最后終止充氣過程。
如果受體最初壓強高于預設值，但低于最大允許值，調壓器不啟動。
如果受體最初壓強高于最大允許壓強值，O形圈45離開球25頂部，并越過槽孔11的底邊，使得受體放氣。流體從受體流入大氣，途經匹配襯套77、波紋管75、導管35、以及槽孔11。當受體內壓強下降到最大允許值以下，O形圈45回到平衡位置，放氣過程終止。
圖8和9所示為本發明第三例，它是圖1所示第一例的改型。首先，圖1中的可聽舌簧80被本例中可視球珠顯示200所取代，這適合用于噪雜的環境。其次，圖1中的氣閥芯30被本例中橡膠塞子300所取代，而且整個活塞系統(包括導管)上下顛倒。用這種設計，調壓器會失去放氣功能，但其閥門系統簡化為一塊橡膠塞子，其優點是橡膠塞子固定在套管100內壁，不會受到流體壓強的影響。
圖8和9所示的調壓器由如下部分組成一個圓筒套管100、一個球珠顯示200、一個橡膠塞子300、一個O形圈400、一個彈簧擋環500、一個線圈彈簧600、一個壓力傳感結構(如活塞)700、一個導管800、一個支撐架900、兩個螺釘130、一個螺釘支承套140、一個壓強設置件120、一個觀測鏡筒210，一個彈簧220、以及一個O形圈夾持座410。
圓筒套管100的一端為流體進口，連接于高壓源(未畫出，用字母“HI”表示)，另一端為流體出口，連接于低壓受體(也未畫出，用字母“LO”表示)。在套管100側壁至少有一個孔150。其位置接近進口端，孔150被套管100內的觀測鏡筒210密封。觀測鏡筒210是一個中空的圓筒，可讓流體穿過；觀測鏡筒210的內壁最好為錐形的，小口朝向流體進口端。一個有色球200被置于觀測鏡筒210內，并用彈簧220頂住，而彈簧220又由橡膠塞子300支撐。橡膠塞子300固定于套管100內壁，并且至少有一個孔310讓流體通過。球200可以是任何顏色，包括但不限于黑、白、紅、橙、黃、綠、藍、紫、等等。
導管800的一端在橡膠塞子300下方，而另一端座落在支撐架900上。支撐架900至少有一個孔以便流體流過，并且要固定在套管100內壁。O形圈400動態地密封導管800的外壁，O形圈400由一個O形圈夾持座410夾持。O形圈夾持座410最好緊密粘接于套管100內壁，以防流體滲漏。導管800外側有一有色標記810對準套管100的槽孔160，該標記810指示出活塞700的相對位置。活塞700連接于導管800的另一端，其唇邊710與套管100內壁接觸，形成動態密封。
彈簧600的一端座落在活塞700上，另一端由彈簧擋環500壓住。至少一個螺釘130連接于彈簧擋環500，并延伸出槽孔160(至少一個)。螺釘130固定于螺釘支承套140，空心的螺釘支承套140覆蓋槽孔160的下面部分，并可通過壓強設置件120沿套管100上下移動。壓強設置件120的一端通過螺紋連接于套管100外壁，而另一端可在套管100上面滑動，并對準套管100外壁上的壓強刻度標記110。透明的壓強設置件120覆蓋槽孔160的上面部分，并可見到活塞位置標記810。螺頂支承套140和壓強設置件120還可防止灰塵侵入槽孔160。
為預設流體受體內所期望壓強，壓強設置件120沿套管100旋轉向上或向下，直到所期望的壓強刻度標記110之讀數對準壓強設置件120的上邊。壓強設置件120迫使螺釘支承套140和螺釘130，在套管10側壁上沿著槽孔160滑動，而與螺釘130連接在一起的彈簧擋環500壓迫彈簧600，并產生一偏向力作用在活塞700上。
當套管100的流體進出口分別連接于高壓流體源和低壓受體，如果受體內的壓強低于預設的所期望壓強值，充氣過程則啟動。如圖10所示，流體從高壓源流到低壓受體，途經球顯示系統200、橡膠塞子300中的孔310、導管800、以及支撐架900。流動的流體推動球200向下，顯示出當前是充氣狀態。當受體內壓強達到預定值時，活塞700被迫離開支撐架900頂部；同時，活塞700把導管800的上端820推抵至橡膠塞子300的底面320，從而終止充氣過程。既然不再有流動流體施力于球200，彈簧220把球200推回到原來位置，請參見圖11。用戶可通過孔150和觀測鏡筒210觀察球200的位置，以確定充氣狀態。
如果受體初始壓強等于或高于預設值，調壓器不啟動，并且球200保留在原位，見圖11。
球200的位置是流體流速的函數，而標記810的位置是受體內壓強的函數。當受體內壓強等于或高于預設值時，標記810移動到上面，而不能通過槽孔160看見；當受體內壓強低于預設值時，標記810向下移動，并可通過槽孔160看見。如果標記810標有壓強刻度(如圖9中刻度標記110那樣)，則可確定受體內確切壓強值。因此，標記810可當作壓強計。這一特征在有些場合很有用，例如后文將要討論的圖16-19所列舉的輪胎氣閥。在本例中，壓強標記110用來預設受體內所期望的壓強值；而標記810則是一個壓強計，用來測量受體內實際的壓強值。
本發明調壓器的應用是多種多樣的，例如，當調壓器與相應的接頭組合時，前文舉例的調壓器可用于任何流體控制過程，在此過程中，流體從一個相對的高壓源流向相對的低壓受體。圖12為一應用實例，一個自動充放氣裝置由圖1所示調壓器與一個標準輪胎氣閥夾頭、還有一個輸氣管快速接頭組合而成，這種自動充放氣裝置可用于修車廠、加油站、或其它任何需要充氣或放氣的場合。
圖13表明另一個應用實例，在此，圖1所示的調壓器被裝入一個傳統的輪胎氣閥內。這種新型的輪胎氣閥使用方法與傳統的輪胎氣閥一樣，但新型輪胎氣閥具用更多功能。當新型輪胎氣閥用于輪胎上時，可容易地調節輪胎內壓強。用新氣閥可預設輪胎內所期望的壓強；當達到在一壓強值時，充氣會自動終止，因而，充氣過頭的危險大大地減少。用新氣閥還可預設輪胎所允許的最高壓強，這樣在超載、天氣太熱、路況險惡、或其它情況下輪胎內壓強意外增加，新氣閥能夠自動給輪胎放氣，使其壓強處于安全范圍。
圖14和15表明第三個應用實例，如圖8和9所示的調壓器與一個標準輪胎氣閥的頭部170、還有一個輪胎氣閥接頭180相組合，形成一個輪胎氣閥加長桿。欲用該輪胎氣閥加長桿，用戶需要預設壓強值，把加長桿旋在輪胎氣閥上，然后把輸氣管接頭按壓在加長桿頭上，充氣即自動進行。該輪胎氣閥加長桿可用于任何輪胎充氣。在傳統充氣裝置難以接上輪胎氣閥時，這種加長桿特別有用，例如，許多車輛有輪子蓋板，這些蓋板必須取下，才能把打氣夾頭接在輪胎氣閥上，然而，本發明的加長桿可直接與輪胎氣閥相連接而不用去掉輪子蓋板。
圖16和17表明本發明的第四個應用實例另一種新型的輪胎氣閥。該氣閥由一個傳統的輪胎氣閥和如圖8和9所示的調壓器組合而成，但是可見的球顯示系統被去掉，以使輪胎氣閥更簡單可靠。這種新型輪胎氣閥可以象傳統氣閥一樣使用，而且其壓強還可預設、可調節。把該新型氣閥用于輪胎上，輪胎可以自動充氣；當輪胎內壓強達到預設值時，充氣自動終止，而不會充氣過頭。標記810充當一個壓強計，顯示輪胎壓強。如果該標記可見，表示輪胎內實際壓強比預設的所期望壓強低，輪胎需要充氣。當充氣完畢后，輪胎內壓強達到預設值，則看不見該標記。因此，該標記是一個指示器，表示出輪胎內壓強是否正好、還是太低。如果該標記標有壓強刻度讀數，它還可顯示輪胎內確切的壓強值。
如上所述，本發明的調壓器是一個多種多樣、簡便可靠、結構緊湊的裝置，并可廉價地大批量生產。它可用于任何流體控制過程，在該過程中，流體從相對的高壓源流向相對低壓受體。
應該意識到前述的每一個元件或零件都可被功能或結構等效的其它元件所代替。例如，壓強傳感結構可為任何隨著壓強變化而運動的裝置或結構，這包括但不限于活塞、薄膜(鼓膜、隔膜)、波紋管、等等。任何種類的活塞都可應用。
盡管以前舉例本發明都用了一個可調式彈簧壓縮機構，但是，若有必要，也可用固定式彈簧壓縮機構。例如，許多車輛只要求一個輪胎輪胎壓強值，如32psi(磅/平方英寸)，在這種情況下，不必使用如圖16和17所示的新型輪胎氣閥的彈簧設置件，可以把彈簧擋環固定在套管內壁某處，并且在此處正好產生32psi壓強，請參見圖18和19，這樣進一步簡化新型輪胎氣閥。
另外，彈簧壓縮機構可以通過螺釘、銷子、摩擦、或其它固定方法實現。線圈彈簧可以用其它任何彈簧代替，如碟形彈簧(Belleville Spring)、氣體彈簧、高分子聚合物彈簧、等等。任何其它形式的閥也可用來代替前文所述的標準輪胎氣閥、球閥、橡膠塞子。如果需要，可聽舌簧或可視球顯示系統可以用其它任何顯示或警報指示系統代替，以便表示流體流動狀態。
可用來取代本發明具體例子中一個或更多元件的功能等效元件，是指那些表現出實質上相同功能的元件，但并不要求以實質上相同的方法來實現相同功能或結果，亦即功能等效的元件可以有不同的結構。另一方面，可用來取代本發明具體例子中一個或更多元件的結構等效元件，是指那些結構相似但可能具有更多或更少功能的元件。適合的功能等效或結構等效元件既包括已知的、也包括未知的等效元件。下面列舉的美國專利中有各種各樣零件或元件，可用來取代或結合本發明具體例子中一個或更多元件。這里匯總了所有以前的專利和發表文獻供參考。
雖然列舉了幾個有限的例子來描述本發明，但仍然有其它變種或改體。例如，盡管一個較理想的調壓器應該既有充氣又有放氣功能，但一個調壓器若只能充氣或只能放氣，仍然在本發明范圍之內。為使裝置更加結構緊湊，在某些例子中一個或更多元件可以被合并起來；對某些應用而言，也許希望把壓力傳感器或微處理器結合到這里所描述的裝置里。一些充放氣的方法步驟已作說明，這些步驟可按任何順序實施，有些步驟還可同時實施。后面的專利范圍傾向于包括所有落在本發明范圍之內的這些變種或改體。
權利要求
1.一種調壓器，其可用以連接壓強源于可充氣物體，其包括一個空心殼體，其具有一個流體進口端、一個流體出口端、以及一個側壁；一個閥門系統，其位于該空心殼體內；一個流體進口，其連接于該閥門系統；該流體進口在該空心殼體的流體進口端，并且可匹配與壓強源連接；一個流體出口，其位于該空心殼體的流體出口端；該出口可匹配與可充氣物體連接；一個流體導管，其位于該空心殼體內、在流體進口與出口之間；一個壓力傳感結構，其依附在導管上；該壓力傳感結構可在該空心殼體內沿長度方向運動；以及一個壓力產生結構，其位于該空心殼體內、并依附于該壓力傳感結構；該壓力產生結構能夠產生一個偏向力，作用在該壓力傳感結構上、并正比于該可充氣物體內所期望壓強；其中，當該可充氣物體內初始壓強低于所期望壓強時，該調壓器能夠給該物體充氣；當該物體內壓強達到所期望壓強時，該調壓器能夠自動終止充氣。
2.如權利要求1所述的調壓器，其中當該可充氣物體內初始壓強高于所期望壓強時，該調壓器能夠給該物體放氣；當該物體內壓強達到所期望壓強時，該調壓器能夠自動終止放氣。
3.如權利要求1所述的調壓器，其中該壓力傳感結構是一個活塞。
4.如權利要求3所述的調壓器，其中該活塞是唇狀類型的。
5.如權利要求3所述的調壓器，其中該活塞是一個O形圈類型的。
6.如權利要求1所述的調壓器，其中該壓力產生結構是一個線圈彈簧，其位于該壓力傳感結構和彈簧擋環之間。
7.如權利要求6所述的調壓器，其中該空心殼體的側壁包含一個孔，其位于該壓力傳感結構和彈簧擋環之間；當該可充氣物體內壓強超過所期望壓強時，該孔能夠從該物體釋放流體。
8.如權利要求7所述的調壓器，其中該孔與該壓力傳感結構之間的距離正比于可充氣物體的最大允許壓強。
9.如權利要求1所述的調壓器，其中該閥門系統是一個施瑞德(Schrader)閥門。
10.如權利要求1所述的調壓器，其中該閥門系統是一個球閥門。
11.如權利要求1所述的調壓器，其中該閥門系統由該導管驅動，該導管隨該壓力傳感結構一起沿長度方向運動，以響應該壓力傳感結構兩面的壓強差。
12.如權利要求1所述的調壓器，其中進一步包括一個舌簧系統，其位于流體通道內。
13.如權利要求12所述的調壓器，其中該舌簧系統由兩個發聲片組成，其中一片在充氣時發出蜂鳴聲，而另一片在放氣時發出另一種不同的蜂鳴聲。
14.如權利要求6所述的調壓器，其中該彈簧擋環與至少一個螺釘連接，該螺釘延伸至該空心殼體側壁之外。
15.如權利要求14所述的調壓器，其中所期望壓強之設置通過該螺釘沿長度方向的槽孔滑移來調節，該槽孔形成于該空心殼體側壁。
16.如權利要求14所述的調壓器，其中一個波紋管位于該彈簧擋環與該流體出口之間。
17.如權利要求1所述的調壓器，其中進一步包括一個元件或零件，用來預設該可充氣物體內所期望壓強。
18.如權利要求1所述的調壓器，其中進一步包括一個壓強指示器，其位于該空心殼體內。
19.如權利要求18所述的調壓器，其中該壓強指示器是一個標記。
20.如權利要求19所述的調壓器，其中該標記依附在該導管外側。
21.如權利要求1所述的調壓器，其中進一步包括一個流速指示器。
22.如權利要求21所述的調壓器，其中該流速指示器是一個可見的球顯示器。
23.一種調壓器，其可用以連接壓強源于可充氣物體，其包括一個空心殼體，其具有一個流體進口端、一個流體出口端、以及一個側壁；閥門機構，其用來操縱流體流動以響應預設壓強，該機構位于該空心殼體內；一個流體進口，其連接于該閥門機構；該流體進口在該空心殼體的流體進口端，并且可匹配與壓強源連接；一個流體出口，其位于該空心殼體的流體出口端；該出口可匹配與可充氣物體連接；流體通道機構，其位于該空心殼體內、在流體進口與出口之間；一個壓力傳感機構，其依附于該流體通道機構；該壓力傳感機構可在該空心殼體內沿長度方向運動；以及一個壓力產生機構，其位于該空心殼體內、并依附于該壓力傳感機構；該壓力產生機構能夠產生一個偏向力，作用在該壓力傳感機構上、并正比于該可充氣物體內所期望壓強；其中，當該可充氣物體內初始壓強低于所期望壓強時，該調壓器能夠給該物體充氣；當該物體內壓強達到所期望壓強時，該調壓器能夠自動終止充氣。
24.根據任何前述權利要求范圍所制作的產品。
25.如權利要求24所述的產品，其中該產品是一個輪胎氣閥。
26.如權利要求24所述的產品，其中該產品是一個輪胎氣閥加長桿。
27.如權利要求24所述的產品，其中該產品是一個流體流動控制裝置。
28.如權利要求24所述的產品，其中該產品是一個充氣或放氣裝置。
29.一種給可充氣物體充氣或放氣的方法，其包括采用根據任何權利要求1-23所述的調壓器。
30.一種給可充氣物體充氣或放氣的方法，其包括獲得一個調壓器，其組成有一個壓力傳感結構、一個壓力產生結構、一個流體導管、以及一個閥門系統，均處于一個空心殼體內；該閥門系統能夠操縱流體向該流體導管流動，以響應該可充氣物體內實際壓強與所期望壓強之間的壓強差；在該調壓器上預設所期望壓強值，從而引起該壓力產生結構產生一個偏向力，作用于該壓力傳感結構；將該調壓器連接于壓強源和可充氣物體；如果所期望壓強高于該可充氣物體內初始壓強，流體實現從該壓強源、經過該流體導管、向該可充氣物體之流動；如果所期望壓強低于該可充氣物體內初始壓強，流體實現從該可充氣物體、經過該流體導管、向外排氣；其中當該可充氣物體內實際壓強等于所期望壓強時，該閥門系統不允許流體從該壓強源流向該可充氣物體。
全文摘要
本發明提供一種便利用戶的調壓器及其用法。該調壓器可用來連接壓強源于可充氣物體,其包括:(1)一個空心殼體;(2)一個閥門系統,其位于該空心殼體內;(3)一個流體進口;(4)一個流體出口;(5)一個流體導管,其位于該空心殼體內、在流體進口與出口之間;(6)一個壓力傳感結構(如活塞),其依附在導管上,并可在該空心殼體內沿長度方向運動;(7)一個壓力產生結構,其位于該空心殼體內、并依附于該壓力傳感結構。該壓力產生結構能夠產生一個偏向力作用在該壓力傳感結構上、并正比于該可充氣物體內所期望壓強。當該可充氣物體內初始壓強低于所期望壓強時,該調壓器能夠給該物體充氣;而當該物體內壓強達到所期望壓強時,該調壓器能夠自動終止充氣。在有些實例中,當該可充氣物體內初始壓強高于所期望壓強時,該調壓器還能夠給該物體放氣,并且當該物體內壓強達到所期望壓強時,該調壓器能夠自動終止放氣。
文檔編號B60C29/06GK1371457SQ00812190
公開日2002年9月25日 申請日期2000年9月1日 優先權日1999年9月2日
發明者盛夏陽 申請人:盛夏陽