帶有壓力調節器的自充氣輪胎的制作方法與工藝

本發明總體涉及自充氣輪胎，更具體地，涉及用于此類輪胎的泵機構和壓力調節器。

背景技術：
隨著時間的推移，正常的空氣擴散使輪胎壓力降低。輪胎的自然狀態是處于充氣狀態。因此，駕駛員必須重復地動作以維持輪胎壓力，否則他們將看到降低的燃料經濟性，輪胎壽命和降低的運輸工具制動和操縱性能。已經提出了輪胎壓力監測系統，以便在輪胎壓力明顯低時警告駕駛者。然而，這種系統仍依賴于駕駛員在被警告時采取補救動作，以將輪胎重新充氣至推薦壓力。因此，希望的是在輪胎內并入自充氣特征，其將使輪胎自充氣，從而補償隨著時間推移的任何輪胎壓力下降，而不需要駕駛員的介入。

技術實現要素：
在第一方面，本發明提供了包括安裝至輪輞的輪胎的自充氣輪胎組件，該輪胎具有輪胎腔、分別從第一和第二輪胎胎圈區域延伸至輪胎胎面區域的第一和第二側壁；具有第一端和第二端的空氣通道，空氣通道由柔性材料構成，其操作以當輪胎旋轉時打開和關閉，其中第一端和第二端與輪胎腔流體連通；調節器裝置，其具有調節器本體，該調節器本體具有內部室；壓力膜，其被安裝在調節器裝置上來包圍內部室，其中壓力膜具有下表面，該下表面放置成打開和關閉安裝在內部室中的出口端口，其中壓力膜與輪胎腔壓力流體連通；其中調節器裝置的本體具有第一、第二和第三柔性管道，其中所述第一、第二和第三柔性管道每個均具有內部通道；其中第三柔性管道具有與外部空氣流體連通的第一端，和與調節器裝置的內部室流體連通的第二端，其中第一柔性管道具有與空氣通道的第一端流體連通的第一端，和與調節器裝置的內部室流體連通的第二端；其中第二柔性管道具有與空氣通道的第二端流體連通的第一端，和與調節器裝置的內部室流體連通的第二端。定義輪胎的“高寬比”是指其斷面高度(SH)與其斷面寬度(SW)的比值，該比值乘以100％，以作為百分比來表達?！安粚ΨQ胎面”是指具有關于輪胎的中心面或赤道面EP不對稱的胎面花紋的胎面?！拜S向”和“軸向地”是指與輪胎旋轉軸線平行的線或方向?！疤トΠ肌笔欠胖迷谳喬ヌトν鈧戎車恼瓗尾牧?，用于保護簾布層免受磨損和切割到輪輞并且分散輪輞上方的撓曲?！爸芟虻摹笔侵复怪庇谳S向方向沿表面的周邊延伸的線或方向?！俺嗟乐行钠矫?CP)”是指垂直于輪胎的旋轉軸線并且穿過胎面中心的平面?！坝≯E”是指在零速度及標準負載和壓力下，輪胎胎面與平坦表面的接地面積或接觸面積?！皟葌让妗笔侵府斴喬グ惭b在車輪上并且車輪安裝在車輛上時最靠近車輛的輪胎側面?！皺M向”是指軸向方向?！皺M向邊緣”是指在標準負載和輪胎充氣情況下測量的、與軸向最外側的胎面接地面積或印跡相切的線，這些線平行于赤道中心平面?！皟艚佑|面積”是指在圍繞胎面整個圓周的橫向邊緣之間的接地胎面元件的總面積除以橫向邊緣之間整個胎面的總面積。“非定向胎面”是指如下胎面：沒有優選的前進行進方向也不要求設置在車輛上特定的一個或多個車輪位置來確保胎面花紋與優選的行進方向對準。相反地，定向胎面花紋具有優選的需要特定車輪定位的行進方向?！巴鈧让妗笔侵府斴喬グ惭b在車輪上并且車輪安裝在車輛上時最遠離車輛的輪胎側面?！叭鋭拥摹笔侵竿ㄟ^沿管狀通道推動例如空氣的內含物的波狀收縮進行的操作?！皬较虻摹焙汀皬较虻亍笔侵冈趶较蚍较蛏铣蜻h離輪胎的旋轉軸線的方向?！袄摺笔侵冈谔ッ嫔蠄A周延伸的橡膠條，其由至少一個周向溝槽以及第二個這樣的溝槽或橫向邊緣中任一個限定，該條在橫向方向上未被全深度溝槽分開?！盎y細縫”是指模制到輪胎的胎面元件中、細分胎面表面并改進牽引的小狹槽，花紋細縫通常在寬度上是狹窄的并且在輪胎印跡中關閉，這與輪胎印跡中保持開放的溝槽相反?！疤ッ嬖被颉盃恳笔侵赣删哂薪咏鼫喜鄣男螤钕薅ǖ睦呋驂K狀元件?！疤ッ婊挕笔侵冈谔ッ鏅M向邊緣之間所測量的胎面弧長。附圖說明將通過示例并參照附圖來描述本發明，其中：圖1是輪胎和輪輞組件的等距視圖，其顯示泵和調節器組件。圖2A是圖1的泵和調節器組件的示意圖。圖2B是圖1的輪胎的前視圖，其顯示操作中的系統。圖3是從圖1的輪胎內側所示的泵和調節器組件的部分前視圖。圖4是調節器組件的分解圖。圖5是圖4的調節器組件的頂視圖。圖6A是圖5沿著方向6-6的截面圖，其顯示調節器在操作期間處于關閉位置。圖6B是圖5沿著方向6-6的截面圖，其顯示調節器在操作期間處于打開位置。圖7A-7D是圖5沿著方向7-7的截面圖，其顯示當輪胎以順時針方向旋轉時在操作期間流行進經過系統調節器時的事件順序。圖8A-8D是圖5沿著方向7-7的截面圖，其顯示當輪胎以逆時針方向旋轉時在操作期間流行進經過系統調節器時的事件順序。圖9A是雙聯閥的第二實施例的截面視圖。圖9B是在圖9A中所示的雙聯閥的第二實施例的分解的前視圖。圖10A-10D是圖5沿著方向7-7的截面圖，其顯示當輪胎以順時針方向旋轉時在操作期間當流行進經過帶有雙聯閥的第二實施例的系統調節器時的事件順序。具體實施方式參照圖1和2，輪胎組件10包括輪胎12、泵組件14和輪胎輪輞16。輪胎和輪輞包圍輪胎腔40。如在圖1-3中所示，泵組件14優選安裝在輪胎的側壁區15中，優選接近胎圈區域。泵組件14。泵組件14包括空氣通道43，其可在硫化或成型后固化期間被模制至輪胎的側壁中?？諝馔ǖ揽赏ㄟ^可移除條的插入被模制成型，當可移除條被移除時形成通道。通道43用作泵。如圖2所示，空氣通道43優選被模制在輪胎側壁中，并且具有的弧長是通過相對于輪胎旋轉軸線相應的角γ所測量的，該角在至少330度的范圍內，并且更優選地在約330-380度的范圍內。泵空氣通道43也可由分立的管形成，該管由彈性的、柔性材料形成，該材料例如塑料、彈性體或橡膠化合物，并且能夠在管受到外力作用時形變成扁平狀態時，并且在此力移除時恢復至大致圓形橫截面的原始狀態時經受反復的形變循環。該管具有的直徑足以操作地使用于本文所述目的的足夠體積的空氣通過，并且允許管放置在輪胎組件內的可操作位置，如將描述的。優選地，管具有圓形橫截面形狀，但是例如橢圓形的其它形狀也可被使用。如圖2A所示，入口過濾器組件400連接至調節器裝置300以用于提供入口過濾后的空氣至調節器裝置300。調節器裝置。調節器裝置300在圖2-8中示出。調節器裝置300用于調節至空氣通道43的空氣流。調節器裝置300具有中心調節器殼體310，其容納內部室320。內部室320具有中心開口312。與中心開口312相對的是出口端口330。出口端口從底表面313上升并且延伸至室320的內部。出口端口放置成接合壓力膜550。壓力膜具有大致平面的上表面551。壓力膜具有下表面553，其中塞555從下表面延伸。壓力膜進一步具有環形側壁556，其從上表面向下延伸形成唇部557。唇部557優選為環形的，并且卡入在外部調節器殼體310上形成的環形狹槽559中。壓力膜是由柔性材料制成的盤形構件，該材料例如但不限于橡膠、彈性體、塑料或硅膠。蓋被接收在壓力膜之上。蓋具有多個孔，以允許壓力膜的外表面551與輪胎室40的壓力流體連通。壓力膜的下表面553與內部室320流體連通。塞555放置成關閉出口端口330。彈簧580放置在內部室320中來偏置壓力膜550使其處于打開位置。彈簧具有的第一端582圍繞塞555被接收。彈簧具有的第二端584圍繞出口端口330的外表面被纏繞。第一墊圈586可被接收在彈簧第一端582與壓力膜550之間。第二墊圈588可被接收在彈簧第二端584和室313的底部之間。蓋由剛性材料制成，并且抵抗彈簧力，由此用于通過壓力膜550使彈簧預加載。因而在壓力膜的每側上的壓力平衡致動壓力膜塞555來打開和關閉出口端口330。從中心調節器殼體310延伸的是第一、第二和第三柔性管道350、360、370，其放置在中心調節器殼體310的任一側上。如所示的，每個柔性管道350、360、370可與調節器殼體整體成型，或者是連接至中心調節器殼體310的分立部件。每個柔性管道350、360、370具有用于傳送流體的內部通道352、362、372。如在圖7A中所示，第一柔性管道350的內部通道352具有的第一端354連接至出口端口330。第一柔性管道350的內部通道352具有的第二端356與第一閥100流體連通。第二端終止在圓形法蘭358中，該法蘭358圍繞第一閥100的外部本體被接收。第一閥100連接至泵通道43的第一端42。如在圖7A中所示，第二柔性管道360具有內部通道362，該內部通道362具有的第一端361連接至內部室320的出口端口330和第一柔性管道350的內部通道352。內部通道362具有的第二端364與第二閥100流體連通。第二柔性管道具有圓形法蘭遠端368，該遠端368圍繞第二閥100的外部本體被接收。如圖5和圖6A所示，第三柔性管道370將入口過濾器組件400連接至壓力調節器300的內部室320。第三柔性管道370的內部通道372具有的出口374連接至入口過濾器組件400的出口端口442。第三柔性管道的遠端終止在圓形法蘭373中，該法蘭圍繞入口過濾器組件400的外部本體被接收。第一柔性管道370的內部通道372具有對調節器300的入口室320開放的第二端376。入口過濾器組件。入口過濾器組件400在圖6A、6B中示出。入口過濾器組件400包括插入套筒412，該插入套筒412是中空的并且具有完全延伸穿過其中的內部螺紋孔414。插入套筒412具有的第一端被插入輪胎中，通常在側壁15的外表面中。插入套筒412可被插入輪胎后固化或可被模制在輪胎中。插入套筒的第一端具有擴大的孔424用于接收空氣通道螺釘420的螺紋端。插入套筒具有的第二端放置在輪胎的外表面上以提供環境空氣至內部孔414中?？諝馔ǖ缆葆?20具有內部通道430，該內部通道430具有與插入套筒412的孔414流體連通的開口432。過濾器440被接收在插入套筒412內接近入口端處?？諝馔ǖ缆葆?20的內部通道430具有出口孔442，該出口孔442與第三柔性管道370的內部通道372的入口374流體連通。入口/出口閥。泵通道43的第一端42連接至第一閥100。泵通道43的第二端44連接至第二閥100。第一和第二閥100在結構上示出為相同的，但是閥的一個或兩個可以是圖9A所示的閥200。第一和第二閥100在圖7A-D中顯示在操作中。閥100包括具有上部閥111和下部閥114的閥本體110。上部閥111從泵傳送泵送的空氣至輪胎腔，以及下部閥從調節器傳送流至泵。下部閥114具有第一端112，該第一端具有安裝在輪胎側壁內的外螺紋表面113。閥本體110具有大致延伸穿過閥本體110的中心通道115，即中心通道將上部閥111連接至下部閥114。下部閥114具有中心通道115的第一端，其具有與泵通道43第一端42流體連通的擴大的開口118。圓柱狀支撐件120被接收在中心通道115的擴大的開口118中。圓柱狀支撐件120具有延伸穿過其中的孔122。柔性圈124圍繞圓柱狀支撐件120被接收。柔性圈124的外端放置來打開和關閉孔126以從第一柔性管道通道352傳送流至通道115，并且然后至泵通道42，或從泵通道42經過閥本體通道115至柔性管道通道。因此當流以任一方向行進時，閥100運轉。圖7A顯示流從調節器300行進朝向下部閥114經過第一柔性管道。如圖7b所示，來自流的壓力部分折疊柔性圈124，使得流體進入中心通道115。流行進經過中心孔122并且進入泵。如圖7C所示，流行進經過360度泵并且至泵的第二端部44。流進入雙聯閥100的下端，經過圓柱狀支撐件120的孔122′，并且然后經過中心通道115′。中心通道115具有的第二端117終止在上部閥111中進入橫向通道119。橫向通道119垂直于中心通道115，形成T形通道。第二柔性套筒130安裝至閥本體110并且放置來打開和關閉橫向通道119的出口孔128。圖7C和圖7D顯示在工作中的上部閥。泵送的空氣離開泵出口端部44，并且行進經過下部閥114。套筒124阻止流離開閥。流經過中心通道115行進至上部閥111。如圖7D中所示，第二柔性套筒130打開來釋放流進入輪胎腔40。流動經過閥的操作取決于輪胎旋轉的方向。圖7A-7D顯示對于順時針輪胎旋轉的操作中的系統，而圖8A-8D顯示對于逆時針輪胎旋轉的操作中的系統。如在圖中所示，每個閥100能夠經由上部閥111從泵出口輸出流至輪胎腔，或者經由下部閥114從調節器輸出流至泵入口。雙聯閥的第二實施例200在圖9A和圖9B中示出。雙聯閥200包括具有上部閥211和下部閥214的閥本體210。上部閥211從泵傳送泵送的空氣經過通道215至輪胎腔，并且下部閥從調節器傳送流經過通道215至泵。閥本體210具有第一端212，該第一端212具有安裝在輪胎的側壁內的外螺紋表面213。下部閥214被插入與通道215相交的橫向通道217內。下部閥214是止回閥，優選所示的鴨嘴式止回閥。鴨嘴式止回閥具有鴨嘴式形狀的彈性唇部217，其阻止回流并且允許從入口219至通道215的向前的流動。該流離開鴨嘴式彈性唇部進入通道215。下部閥214也能夠是本領域技術人員已知的其它類型的止回閥，例如球形閥等。圖10顯示流動從調節器進入柔性管道，并且進入有角度的通道240至鴨嘴式止回閥的入口219。該流經過唇部217離開止回閥進入通道215并且然后至泵入口。上部閥211是套筒類型止回閥，其具有在出口通道230的出口孔234上方打開和關閉的外部環形柔性套筒232。出口通道230與通道215流體連通。圖10C和圖10D顯示在操作期間的上部閥，當流從泵被引導經過通道215，經過阻止進入下部閥214的鴨嘴式唇部217，并且經過套筒至出口通道230并且進入輪胎腔。系統操作。圖1-2顯示360度泵組件14。系統是雙向的，使得泵能夠以任一旋轉方向泵送。如在圖2A和2B中所示，調節器裝置300與泵通道43的第一端42流體連通。如圖2B中所示，當輪胎以順時針方向旋轉時，印跡靠著地面形成。壓縮力F從印跡被引導至輪胎中并且作用來使泵通道43扁平。當輪胎旋轉時泵通道43的連續的扁平化以與輪胎旋轉方向相反的方向促使壓縮的空氣朝向泵出口。由于在泵出口44處的壓力增加，雙聯閥100引導流經過閥中心通道并且進入輪胎腔40。調節器裝置300控制外部空氣流入泵。如圖6A所示，如果輪胎壓力在預設閾值以上，則壓力膜的塞555密封中心出口端口330并且沒有空氣進入泵通道。壓力預設閾值能夠基于輪胎尺寸和壓力膜的材料性質而被確定，并且彈簧常數能夠被選擇來確定預設閾值時的壓力。如圖6B所示，如果輪胎壓力下降至低于預設閾值，則膜550的塞555將從中心出口端口330脫離，打開出口端口330。由于中心出口端口330的打開，隨著室壓力320下降，外部空氣將被抽吸經過過濾器440，經過中心通道430，經過第三柔性管道372至內部室320。如果輪胎以順時針方向旋轉，過濾后的空氣經過出口孔330離開內部室，并且進入第一柔性管道350的通道352。如圖7A和7B所示，然后過濾后的空氣經過雙聯閥100進入下部閥114，然后進入泵入口42。如圖7C所示，然后該流被壓縮經過泵通道43，并且然后進入雙聯閥100。流行進經過下部閥經由中心通道115′進入上部閥111。流經由套筒130離開上部閥進入輪胎腔40，該套筒在流壓力下打開。泵將隨著每次輪胎旋轉泵送空氣。當泵系統不在印跡中時，泵通道43填充空氣。如果輪胎以逆時針方向旋轉，系統的操作在圖8A-8D中示出。過濾后的空氣經過出口端口330離開內部室320，并且進入第二柔性管道360然后經過雙聯閥100的下部閥114，然后進入泵入口44。流然后壓縮通過泵通道43至泵出口42。如圖8C和8D所示，流離開上部閥111′進入輪胎腔40。泵將隨著每次輪胎旋轉泵送空氣。當泵系統不在印跡中時，泵通道43填充空氣。泵組件在輪胎中的定位將從圖1、2A和3中理解到。在一個實施例中，泵組件14被放置在輪胎側壁中，在輪輞法蘭表面徑向向外。如此放置，空氣通道43從輪胎印跡徑向向內，并且因此放置成通過從輪胎印跡所引導的力而被壓扁，如上所述。雖然空氣通道43的定位明確顯示在輪胎的接近胎圈區域的區域中，但是不限于此，并且可被定位在輪胎經歷循環壓縮的任何區域?？諝馔ǖ?3的橫截面形狀可以是橢圓形的或圓形的或任何希望的形狀。由每個泵通道的角Ψ所表現的長度顯示為約350-360度，本發明不限于此，并且可以根據需要是更短的或更長的。泵組件14也可以與常規構造的輔助輪胎壓力監控系統(TPMS)(未示出)一起使用，其用作系統故障檢測器。TPMS可用于檢測輪胎組件的自充氣系統中的任何故障并且向使用者警告此類狀況。根據本文中所提供的本發明的描述，本發明中的變型是可能的。雖然某些代表性的實施例和細節已經被示出用于說明本主題發明的目的，但是對于本領域技術人員而言將顯而易見的是可以在本發明中進行多種改變和修改而不脫離本主題發明的范圍。因此，應理解的是可在所描述的特定實施例中進行改變，其將落入由隨之所附的權利要求所限定的本發明的全部預計范圍內。