基於閥杆的空氣維持輪胎和方法與流程

2023-04-30 09:55:51

本發明總體涉及空氣維持輪胎（airmaintenancetire），並且更具體而言，涉及一種用於維持輪胎氣壓的基於閥杆（valvestem-based）的空氣維持輪胎。

背景技術：

正常的空氣擴散會隨著時間的推移而降低輪胎壓力。輪胎的自然狀態是充氣不足的（underinflated）。因此，駕駛員必須反覆地採取行動以維持輪胎壓力，否則他們將看到降低的燃料經濟性、輪胎壽命以及降低的車輛制動和操縱性能。已提出了輪胎壓力監測系統（tirepressuremonitoringsystem）以在輪胎壓力顯著低時警告駕駛員。然而，這樣的系統仍依賴於駕駛員在被警告時採取補救行動以將輪胎再充氣到推薦的壓力。因此，期望的是，在輪胎內結合將自維持輪胎氣壓的空氣維持特徵，以便補償輪胎壓力隨時間的任何降低，而無需駕駛員幹預。

技術實現要素：

依據本發明的空氣維持輪胎組件包括：具有輪胎腔的輪胎，所述輪胎腔通過延伸至輪胎胎面區域的第一側壁和第二側壁來界定；空氣泵送裝置，其用於產生用於將所述輪胎腔內的氣壓維持在預設的壓力水平的加壓空氣；以及閥殼體，其與閥杆的向外的端部相鄰設置，並且操作來選擇性地打開和關閉從閥杆內部通路到所述輪胎腔中的加壓氣流。所述第一側壁具有在滾動的輪胎印跡內操作性地彎曲的至少一個彎曲區域，以及通過位於第一輪胎側壁的所述彎曲區域內的花紋溝側壁限定的側壁花紋溝。響應於所述第一側壁的彎曲區域在所述滾動的輪胎印跡內的彎曲，所述花紋溝在非變形狀態和變形、收縮狀態之間逐段變形。

根據所述組件的另一方面，閥殼體包括用於將所述輪胎腔中的氣壓維持在所述預設的壓力水平的止回閥。

根據所述組件的再一方面，所述閥殼體是圓柱形的。

根據所述組件的又一方面，所述閥殼體還包括安全閥，所述安全閥打開和關閉，以將所述空氣泵送裝置置於「打開」和「關閉」的狀態下。

根據所述組件的再一方面，所述空氣泵送裝置在第一輪胎側壁內具有管。該管通過輪胎在負載下的旋轉而逐漸變平。

根據所述組件的又一方面，所述閥殼體還包括設置在所述閥殼體的外端處的手動填充組件。

根據所述組件的再一方面，所述閥殼體的手動填充組件包括止回閥，使得所述輪胎腔可與直接通過所述閥杆的手動加壓相同地來手動加壓。

根據所述組件的又一方面，隨著輪胎在負載下沿地面繼續旋轉，所述空氣泵送裝置的管的一部分當所述部分與輪胎印跡相鄰時被順序地擠壓。

根據所述組件的再一方面，所述空氣泵送裝置的部分的逐段順序變平將空氣導引至所述閥殼體和所述輪胎腔。

根據所述組件的又一方面，當所述輪胎腔內的氣壓低於所述預設的壓力水平時，空氣通過所述閥殼體，通過所述閥杆，並且進入到所述輪胎腔中。

根據所述組件的再一方面，當輪胎腔中的氣壓處於所述預設的壓力水平時，空氣通過安全閥排放至大氣。

一種方法維持輪胎內的預定氣壓。所述方法包括以下步驟：將細長的閥杆定位成從所述輪胎的輪胎腔向外突出，所述閥杆具有用於將加壓空氣輸送到所述輪胎腔中的細長的內部空氣通路；將閥殼體定位到所述閥杆上；選擇性地打開和關閉所述閥杆的內部空氣通路，以控制從所述閥杆的內部通路到所述輪胎腔中的加壓氣流；以及將空氣泵送裝置耦接到所述閥殼體，使得加壓空氣被導引通過所述閥杆的內部通路的向外的端部並且進入到所述輪胎腔中。所述空氣泵送裝置包括所述輪胎的第一側壁，所述第一側壁具有當與輪胎印跡相鄰時操作性地彎曲的至少一個彎曲區域以及通過位於第一輪胎側壁的所述彎曲區域內的花紋溝側壁限定的側壁花紋溝，響應於所述第一側壁的彎曲區域在所述輪胎印跡內的彎曲，所述花紋溝在非變形狀態和變形、收縮狀態之間逐段變形。

根據所述方法的另一方面，另外的步驟包括：將所述輪胎支撐在輪輞上；使所述閥杆從所述輪胎延伸通過所述輪輞中的孔；以及將所述閥殼體定位在所述輪胎腔外部。

根據所述方法的再一方面，所述閥杆中的止回閥選擇性地打開和關閉從所述閥杆的通路到所述輪胎腔中的空氣通路。

根據所述方法的又一方面，另一步驟包括在閥殼體內結合安全閥。

根據所述方法的再一方面，另外的步驟包括：將所述閥殼體的內部腔室耦接成接收所述空氣泵送裝置的加壓空氣；以及響應於加壓空氣在所述內部腔室內的存在和不存在，選擇性地打開和關閉所述閥杆的止回閥。

根據所述方法的又一方面，另外的步驟包括：使所述閥杆從所述輪胎延伸通過孔，所述孔延伸通過支撐所述輪胎的輪輞；以及將所述閥殼體安裝至所述閥杆。

根據所述方法的再一方面，另外的步驟包括：將空氣通路定位在第一輪胎側壁內，所述空氣通路操作性地定位成，響應於從在負載下旋轉的輪胎引入到所述第一側壁中的彎曲應變，從擴張的直徑逐段壓縮成大幅減小的直徑，從而沿側壁的空氣通路逐段促動空氣；以及將所述空氣通路連接到所述閥杆的徑向向外的端部，從而將加壓空氣導引至所述輪胎腔。

定義

輪胎的「高寬比」表示其截面高度（sh）與其截面寬度（sw）的比乘以100%，用於表達為百分比。

「不對稱胎面」表示如下胎面，即：所述胎面具有關於輪胎的中心平面或赤道平面ep不對稱的胎面花紋（treadpattern）。

「軸向」和「軸向地」表示平行於輪胎的旋轉軸線的線或方向。

「胎圈包布」為窄條材料，其繞輪胎胎圈的外側放置，以保護帘布層免於靠著輪輞磨損和削減，並且使彎曲（flexing）分布在輪輞之上。

「周向」表示沿垂直於軸向方向的環形胎面的表面的周界延伸的線或方向。

「赤道中心平面（cp）」表示垂直於輪胎的旋轉軸線並且穿過胎面的中心的平面。

「印跡（footprint）」表示在零速度以及在正常的負載和壓力下輪胎胎面與平坦表面的接觸印跡或接觸面積。

「花紋溝」表示胎面中的細長空隙區域，其可以平直、彎曲或之字形方式繞胎面周向或側向地延伸。周向和側向延伸的花紋溝有時具有共同的部分。「花紋溝寬度」等於正考慮其寬度的花紋溝或花紋溝部分所佔據的胎面表面面積除以該花紋溝或花紋溝部分的長度；因此，花紋溝寬度是其長度上的其平均寬度。在輪胎中花紋溝可具有變化的深度。花紋溝的深度可以繞胎面的圓周變化，或者一個花紋溝的深度可以是恆定的，但與輪胎中另一花紋溝的深度不同。如果這種窄或寬的花紋溝與相互連接的寬的周向花紋溝相比深度大幅減小，則它們被認為形成了趨於在所涉及的胎面區域中維持肋狀特性的「加強橋（tiebar）」。

「內側面（inboardside）」表示當輪胎安裝在車輪上並且所述車輪安裝在車輛上時輪胎最靠近車輛的側面。

「向內」在方向上表示朝向輪胎腔。

「側向（lateral）」表示軸向方向。

「側向邊緣」表示在正常的負載和輪胎充氣情況下測量的與軸向最外部的胎面接觸印跡或印跡相切的線，這些線平行於赤道中心平面。

「淨接觸面積」表示在繞胎面的整個圓周的側向邊緣之間的接地胎面元件的總面積除以在側向邊緣之間的整個胎面的總面積。

「非定向胎面（non-directionaltread）」表示如下胎面，即：所述胎面沒有優選的前進行進方向，並且不需要定位在車輛上特定的一個或多個車輪位置以確保胎面花紋與優選的行進方向對準。相反，定向的胎面花紋具有需要特定車輪定位的優選行進方向。

「外側面（outboardside）」表示當輪胎安裝在車輪上並且所述車輪安裝在車輛上時輪胎離車輛最遠的側面。

「向外」在方向上表示沿遠離輪胎腔的方向。

「蠕動（peristaltic）」表示藉助於沿管狀通路推進例如空氣之類的包含物的波狀收縮來操作。

「徑向」和「徑向地」表示徑向地朝向或遠離輪胎的旋轉軸線的方向。

「肋」表示胎面上的周向延伸的橡膠條，其通過至少一個周向花紋溝以及第二個這樣的花紋溝或側向邊緣來限定，該條在側向上未被全深度花紋溝分開。

「細縫（sipe）」表示細分胎面表面並且提高牽引力的模製到輪胎的胎面元件中的小縫，細縫在寬度上一般較窄，並且在輪胎印跡中閉合，這與在輪胎的印跡中保持開放的花紋溝相反。

「胎面元件」或「牽引元件」表示通過具有與花紋溝相鄰的形狀來限定的肋或塊元件（blockelement）。

「胎面弧寬」表示在胎面的側向邊緣之間測量的胎面的弧長。

本發明還包括以下技術方案：

方案1.一種空氣維持輪胎組件，包括：

具有輪胎腔的輪胎，所述輪胎腔通過延伸至輪胎胎面區域的第一側壁和第二側壁來界定；

空氣泵送裝置，其用於產生用於將所述輪胎腔內的氣壓維持在預設的壓力水平的加壓空氣；以及

閥殼體，其與閥杆的向外的端部相鄰設置，並且操作來選擇性地打開和關閉從閥杆內部通路到所述輪胎腔中的加壓氣流，

所述第一側壁具有在滾動的輪胎印跡內操作性地彎曲的至少一個彎曲區域，以及通過位於第一輪胎側壁的所述彎曲區域內的花紋溝側壁限定的側壁花紋溝，響應於所述第一側壁的彎曲區域在所述滾動的輪胎印跡內的彎曲，所述花紋溝在非變形狀態和變形、收縮狀態之間逐段變形。

方案2.如方案1所述的空氣維持輪胎組件，其特徵在於，所述閥殼體包括用於將所述輪胎腔中的氣壓維持在所述預設的壓力水平的止回閥。

方案3.如方案1所述的空氣維持輪胎組件，其特徵在於，所述閥殼體是圓柱形的。

方案4.如方案1所述的空氣維持輪胎組件，其特徵在於，所述閥殼體還包括安全閥，所述安全閥打開和關閉，以將所述空氣泵送裝置置於「打開」和「關閉」的狀態下。

方案5.如方案1所述的空氣維持輪胎組件，還包括在所述第一輪胎側壁內具有管的空氣泵送裝置，所述管通過所述輪胎在負載下的旋轉而逐漸變平。

方案6.如方案5所述的空氣維持輪胎組件，其特徵在於，所述閥殼體還包括設置在所述閥殼體的外端處的手動填充組件。

方案7.如方案6所述的空氣維持輪胎組件，其特徵在於，所述閥殼體的手動填充組件包括止回閥，使得所述輪胎腔可與直接通過所述閥杆的手動加壓相同地來手動加壓。

方案8.如方案7所述的空氣維持輪胎組件，其特徵在於，隨著所述輪胎在負載下沿地面繼續旋轉，所述空氣泵送裝置的管的一部分當所述部分與輪胎印跡相鄰時被順序地擠壓。

方案9.如方案8所述的空氣維持輪胎組件，其特徵在於，所述空氣泵送裝置的部分的逐段順序變平將空氣導引至所述閥殼體和所述輪胎腔。

方案10.如方案9所述的空氣維持輪胎組件，其特徵在於，當所述輪胎腔內的氣壓低於所述預設的壓力水平時，空氣通過所述閥殼體，通過所述閥杆，並且進入到所述輪胎腔中。

方案11.如方案10所述的空氣維持輪胎組件，其特徵在於，當所述輪胎腔中的氣壓處於所述預設的壓力水平時，空氣通過安全閥排放至大氣。

方案12.一種維持輪胎內的預定氣壓的方法，包括以下步驟：

將細長的閥杆定位成從所述輪胎的輪胎腔向外突出，所述閥杆具有用於將加壓空氣輸送到所述輪胎腔中的細長的內部空氣通路；

將閥殼體定位到所述閥杆上；

選擇性地打開和關閉所述閥杆的內部空氣通路，以控制從所述閥杆的內部通路到所述輪胎腔中的加壓氣流；以及

將空氣泵送裝置耦接到所述閥殼體，使得加壓空氣被導引通過所述閥杆的內部通路的向外的端部並且進入到所述輪胎腔中，

所述空氣泵送裝置包括所述輪胎的第一側壁，所述第一側壁具有當與輪胎印跡相鄰時操作性地彎曲的至少一個彎曲區域以及通過位於第一輪胎側壁的所述彎曲區域內的花紋溝側壁限定的側壁花紋溝，響應於所述第一側壁的彎曲區域在所述輪胎印跡內的彎曲，所述花紋溝在非變形狀態和變形、收縮狀態之間逐段變形。

方案13.如方案12所述的方法，還包括以下步驟：

將所述輪胎支撐在輪輞上；

使所述閥杆從所述輪胎延伸通過所述輪輞中的孔；以及

將所述閥殼體定位在所述輪胎腔外部。

方案14.如方案13所述的方法，還包括所述閥杆中的止回閥，所述止回閥用於選擇性地打開和關閉從所述閥杆的通路到所述輪胎腔中的空氣通路。

方案15.如方案14所述的方法，還包括在所述閥殼體內結合安全閥的步驟。

方案16.如方案15所述的方法，還包括以下步驟：

將所述閥殼體的內部腔室耦接成接收所述空氣泵送裝置的加壓空氣；以及

響應於加壓空氣在所述內部腔室內的存在和不存在，選擇性地打開和關閉所述閥杆的止回閥。

方案17.如方案16所述的方法，還包括以下步驟：

使所述閥杆從所述輪胎延伸通過延伸通過支撐所述輪胎的輪輞的孔；以及

將所述閥殼體安裝至所述閥杆。

方案18.如方案19所述的方法，還包括以下步驟：

將空氣通路定位在第一輪胎側壁內，所述空氣通路操作性地定位成，響應於從在負載下旋轉的輪胎引入到所述第一側壁中的彎曲應變，從擴張的直徑逐段壓縮成大幅減小的直徑，從而沿側壁的空氣通路逐段促動空氣；以及

將所述空氣通路連接到所述閥杆的徑向向外的端部，從而將加壓空氣導引至所述輪胎腔。

附圖說明

將藉助於示例並且參照附圖來描述本發明，附圖中：

圖1為示出了組件、輪胎、管以及泵的位置的示意性透視圖；

圖2是圖1的示意性側視圖；

圖3為示出了依據本發明的具有到amt閥杆調節器的泵管連接的泵子組件的示意圖；

圖4為取自圖3的示意性放大圖，其示出了泵管傳送殼體和輪胎的amt閥杆調節器；

圖5為示出了在輪胎沿第一方向旋轉的情況下具有到amt閥杆調節器的泵管連接的泵子組件的示意圖；

圖6為示出了在輪胎沿相反的第二方向旋轉的情況下具有到amt閥杆調節器的泵管連接的泵子組件的示意圖。

具體實施方式

參照圖1-4，依據本發明的輪胎組件10可包括輪胎12、蠕動泵組件14和輪胎輪輞16。輪胎12可以常規的方式安裝到輪輞16。輪胎12可具有常規的構造，其具有從相對的胎圈區域（僅胎圈區域22被示出）延伸至胎冠或輪胎胎面區域26的一對側壁（僅側壁18被示出）。輪胎12和輪輞16一起包圍輪胎腔28。

蠕動泵組件14可包括環形的空氣管30，其圍繞環形的花紋溝或通路32。管30可由例如塑料或橡膠合成物之類的能夠經受重複的變形循環的彈性、柔性材料形成。如此構造，管30可以經受外力在輪胎12內變形成扁平狀態，並且在該力去除時，返回到初始狀態。在所示示例中，處於不受力狀態下的管30的截面可以是大致圓形的，但也可使用替代性的截面幾何構型。為了將空氣泵送到輪胎腔28中以將輪胎12維持在優選的充氣壓力下的目的，管30可具有足以操作性地傳送所需體積的空氣的直徑。

在輪胎內結合可變形空氣管的蠕動原理在美國專利號8,113,254中示出和描述，該美國專利通過引用整體地結合於本文中。在該系統中，管被結合在環形輪胎通路內，所述環形輪胎通路靠近輪胎胎圈區域形成在輪胎內。當輪胎在負載下旋轉時，來自輪胎外部的空氣被允許進入到管中，並且沿空氣管泵送，這是通過輪胎旋轉時管在輪胎內的逐漸擠壓實現。因此，迫使空氣進入到出口閥中，並且隨後進入到輪胎中，以將輪胎腔內的氣壓維持在期望的壓力水平。

管30可以緊密地安裝在輪胎12中的花紋溝32內，並且隨著輪胎在負載下旋轉而順序地變平。管30隨著輪胎12的逐段變平沿空氣通路/花紋溝32泵送空氣並且將其泵送到輪胎腔28中，以維持氣壓。採用側壁花紋溝32內的管30的蠕動泵送系統14在授權的美國專利號8,042,586中示出，該美國專利通過引用整體地結合於本文中。

泵管30可以是大致環形的，並且可以外接（circumscribe）靠近胎圈區域22的下部輪胎側壁區域。但是，可以得到用於管30的其他構型，而不脫離本發明。管30的相對端部34、36可以連接到泵送組件100。泵送組件100可以包括用於將管30的端部連接到泵送組件的兩個泵管101、102。泵管101、102可以附接到泵送組件14的大致圓柱形的殼體110，所述大致圓柱形的殼體110被螺接地附接到輪胎/輪輞組件12、16的閥杆80。在閥杆80內可以安置單向止回閥76，其打開和關閉以允許空氣在輪胎腔的手動填充期間從管30進入到輪胎腔28中。閥殼體110還可以具有安全閥105，其打開和關閉以將泵送組件14置於「打開」和「關閉」狀態下。空氣可被允許進入到閥殼體110中，並且可從管30被導引到輪胎腔28。如上所述，管30可被結合到輪胎側壁內的花紋溝32中，並且可通過輪胎12在負載下的旋轉而逐漸變平。

手動填充組件200可位於閥殼體101的上端或外端處。手動填充組件200可包括止回閥202，使得輪胎腔28可與直接通過閥杆80的手動加壓相同地來手動加壓。

圖5和圖6相應地示出了針對輪胎12的逆時針旋轉（圖5）和輪胎12的順時針旋轉（圖6）的amt組件10的示意圖。隨著輪胎12在負載下沿地面繼續旋轉，當與輪胎印跡相鄰時，管30可以被順序地變平或擠壓。管通路32的逐段順序變平可以將待泵送的來自變平段的排出空氣沿圖5和圖6中所示的方向導引至殼體110。

當氣流壓力足夠抵抗止回閥76時，空氣可以流過閥杆80並且進入到輪胎腔28中（圖5）。當輪胎腔28內的氣壓低於設定壓力時，空氣可以從連接管70傳遞到閥殼體101進入到閥杆80和輪胎腔中。當輪胎腔28內的氣壓處於或高於設定壓力時（圖6），止回閥76關閉，並且空氣不能從閥殼體110被泵送到閥杆80中。相反，加壓的空氣可以保持在閥殼體110內，直到通過安全閥105排放到大氣。

閥杆80的止回閥76和手動填充組件200的止回閥202可以包括用於輪胎和閥芯的常規充氣的常規的閥杆芯。所述閥芯可以是「schradervalvecore（美式閥芯）」，並且包括細長的殼體，閥軸延伸通過所述細長的殼體。閥密封部件可以安置在所述細長的殼體內，並且被耦接到閥軸。偏置彈簧可以環繞閥軸，並且使密封部件在細長的殼體內抵靠閥密封部件偏置在「向上」或「閉合」的位置。通過閥芯的空氣通路可以被偏置在「閉合」狀態下，直到閥軸移動，並且由此使閥密封部件移動至「向下」或「打開」的位置，從而允許大氣空氣進入空氣通路並且被導引向輪胎腔28。

鑑於本文所提供的描述，本發明中的變型是可能的。雖然為了說明本發明的目的已示出了特定的代表性實施例和細節，但對於本領域技術人員而言將顯而易見的是，在其中能夠作出各種改變和修改，而不脫離本發明的範圍。因此，應當理解的是，能夠在所描述的具體實施例中作出改變，而這些改變將落入由以下所附權利要求限定的本發明的全部預期範圍內。