空气维持轮胎系统的组装方法
【专利摘要】公开了一种轮胎组件，其中轮胎具有：胎面部分和从胎面部分沿径向向内延伸以与相应的胎圈接合的一对侧壁；用于胎面部分和侧壁的支承胎体；以及定位在轮胎的弯曲区域内的泵通路。泵通路进行操作以在轮胎旋转时打开和关闭。轮胎组件进一步包括阀组件，其与泵通路处于流体连通。轮胎进一步包括形成在轮胎中的袋部，以及安装在袋部中的过滤器组件。过滤器组件与阀组件处于空气流连通，其中过滤器组件由壳体和盖形成，其中盖具有用于将空气连通到壳体中的一个或多个孔，其中盖连接至壳体，壳体的内部腔体在其中容纳有过滤介质，壳体具有与阀组件处于流体连通的孔，其中柔性套圈环绕盖。
【专利说明】空气维持轮胎系统的组装方法
【技术领域】
[0001]本发明总体上涉及轮胎，并且更具体地涉及用于轮胎的空气维持组件。
【背景技术】
[0002]随着时间的推移，正常的空气扩散使轮胎压力降低。轮胎任其自然的状态是亚充气。因此，驾驶员必须重复地动作以维持轮胎压力，否则他们将看到降低的燃料经济性、轮胎寿命和降低的交通工具制动和操纵性能。已提出了轮胎压力监测系统，以便当轮胎压力明显低时警告驾驶员。然而，这种系统仍依赖于驾驶员在被警告时采取补救动作，以将轮胎重新充气至推荐压力。因此，希望的是:在轮胎内包含空气维持特征，其将在不需要驾驶员介入的情况下，在轮胎内维持正确的空气压力，以补偿随着时间推移的任何轮胎压力下降。有利的是在空气维持轮胎系统的设计中包含过滤器，使得外部空气被过滤。同样有利的是在设计中包含调节器，以准许空气只在需要时进入系统中。过滤器和调节器必须固定至轮胎，并且能够承受旋转作用力。这些装置还必须被组装成使轮胎中的应力最小化并允许方便组装。
【发明内容】
[0003]本发明在第一方面提供了一种空气维持轮胎和泵的组件，其包括轮胎，其具有:两个间隔开的不可伸展的胎圈；接触地面的胎面部分；从所述胎面部分的轴向外边缘沿径向向内延伸以与相应胎圈接合的一对个体侧壁；用于胎面部分和侧壁的支承胎体；设置在胎体的径向内侧的内衬，所述内衬具有面向所述轮胎的内部腔体的内衬表面。泵通路被封闭在所述轮胎的弯曲区域内，所述泵通路在所述轮胎的弯曲区域经过滚动轮胎印迹时，逐段操作地关闭和打开，以沿着空气通路泵送空气。调节器装置与所述泵通路处于流体连通，所述调节器装置可操作以调节从所述轮胎的外部进入所述泵通路中的流体，进气端口组件包括调节器组件，所述调节器装置具有涂覆有橡胶的安装表面。所述安装表面通过适当的粘结剂粘结至所述内衬表面。
[0004]本发明在第二方面提供了一种用于制造空气维持轮胎和泵的组件的方法。首先，提供生坯轮胎，其中在轮胎的侧壁中模制袋部，其中所述袋部具有孔，所述孔延伸穿过所述轮胎的侧面进入轮胎腔体中。还在轮胎的侧壁中模制沟槽，然后固化轮胎。然后用橡胶胶结剂在两侧上涂覆生坯橡胶补片，并将之插入袋部中。接下来，过滤器壳体被附接至生坯橡胶补片，然后被固化。接下来，将过滤介质插入过滤器壳体中，然后将盖固定至过滤器壳体。
【专利附图】
【附图说明】
[0005]将通过示例并参考附图描述本发明，附图中:
图1是具有泵、阀和过滤器组件的轮胎和轮辋组件的前视图；
图2是在轮胎的胎圈区域中具有沟槽的卡车轮胎的截面视图；
图3是示出了泵通路的图2的卡车轮胎胎圈区域的特写截面图； 图4是示出了过滤器袋部的卡车轮胎胎圈区域的特写截面图；
图5是在轮胎的胎圈区域中示出的过滤器袋部的前视图；
图6是过滤器组件和轮胎胎圈区域的分解图；
图7是轮胎的一部分的截面图，示出了处于轮胎胎圈区域的袋部中的过滤器组件；
图8是安装在轮胎中的过滤器组件的前视图；
图9是过滤器组件的前视透视图；
图10是过滤器组件的侧视截面图；
图11是过滤器壳体的透视图；
图12是过滤器壳体的剖切视图；
图13-15是过滤器壳体的第二实施例的透视图；
图16是轮胎模具的局部视图，示出了安装在轮胎模具的模具环中的袋部模具；并且图17是袋部模具子组件的透视图。
【具体实施方式】
[0006]参考图1和2，轮胎组件10包括轮胎12、泵组件14和轮胎轮子16。轮胎以常规方式安装至位于外轮辋凸缘22附近的具有轮辋安装表面18的轮子。环形轮辋体28与轮辋凸缘22接合并支承轮胎组件，如所示。轮胎为常规构造，具有从相反的胎圈区域34向胎冠或者轮胎胎面区域38延伸的一对侧壁32。轮胎和轮辋封闭内部轮胎腔体40，其被充注空气。
[0007]如图1和3中所示，轮胎组件包括泵14，其具有泵通路42，其安装或定位在轮胎中处于通道44中，优选邻近侧壁的胎圈区域34。泵通路42可以由离散管形成，其由弹性的柔性材料比如塑料、弹性体或橡胶化合物制成，并且能够承受重复变形循环，这时管受到外力而变形成压扁状态，并且在去除这种力后恢复原始状态。管具有的直径足以操作地传送足以达到本文所描述目的的空气体积，并允许管定位在轮胎组件内的可操作位置，如下面将描述的。优选地，管具有椭圆形截面形状，但是也可以采用比如圆形等其它形状。
[0008]泵通路自身也可以在硫化期间被一体地形成或模制到轮胎的侧壁中，从而消除对插入管的需求。优选通过向所选生坯轮胎部件比如胎圈包布中构建由金属丝或硅酮制成的可移除条带，来制造一体地形成的泵通路。该部件被构建到轮胎中并被固化。然后在固化后移除可移除条带，以形成模制成型或一体地形成的泵空气通路。
[0009]以下，术语“泵通路”指安装的管或一体地模制的通路。在轮胎内被选择用于泵通路的位置可以在居于轮胎的高挠曲区域内的轮胎部件内，所述轮胎的高挠曲区域随着轮胎在载荷下进行旋转而足以逐渐瘪缩内部中空空气通路，由此沿着空气通路将空气从入口输送至泵出口。
[0010]泵空气通路42具有由阀系统200接合在一起的入口端部42a和出口端部42b，如图6-7中所示。适用于本发明的压力调节器或阀系统的示例在美国专利申请13/221，231、13/221，433、13/221，506中公开，它们通过引用并入本文。如该特定示例中示出的，入口端部42a和出口端部42b间隔大约360度，从而形成环形泵组件。然而，入口和出口端部可以间隔90度、180度等。
[0011]阀组件200优选附接至轮胎的内部，邻近胎圈区域。阀组件200具有进气端口 202，其与中心空气导管204处于流体连通。中心空气导管204与空气过滤器组件300处于流体连通，如图6-8中所示。中心空气导管优选为柔性管或通路，其从过滤器壳体延伸至阀组件200的进气端口 202。
[0012]阀组件200是可操作的，以控制泵系统42的进气量。如果轮胎腔体压力下降为低于设定的触发压力，则阀装置允许空气穿过进气端口 202进入阀组件200，然后直到泵通路42。阀组件可以允许空气流穿过进气端口 210进入泵系统中。阀组件也可以控制空气从泵向轮胎腔体中的流动，以及防止腔体空气回流到泵通路中。
[0013]空气过滤器组件300定位在轮胎的外部侧壁上，处于泵通路附近，如图6-8中所示。空气过滤器组件过滤外部空气，并将过滤后的空气连通至阀组件200的进气端口 202。空气过滤器组件300具有壳体304，以及盖306，其组装在一起以形成内部腔体308。过滤器壳体304在图7、10、11和12中示出。过滤器壳体304也优选为椭圆形形状，且短轴与轮胎的径向方向对齐。过滤器壳体的底表面310具有孔312，用于接收中心空气导管204的第一端部。过滤器壳体具有侧壁314，所述侧壁314具有切口 316。盖306的平板状端部320被接收在切口 316中，以将盖附接至过滤器壳体。盖的正面具有一个或多个孔322。过滤器壳体304和盖306可以由硬塑料或金属制成。
[0014]一层或多层过滤介质600被接收在过滤器组件300的内部腔体308中。过滤介质可以是织造或非织造纤维、泡沫、纺织玻璃纤维、木炭、或本领域技术人员公知的其它材料。替代地，可以使用比如PTFE GoreTex等膜片，单独地或与过滤介质结合。
[0015]空气过滤器组件300安装在袋部400中，所述袋部400形成在轮胎的外表面上，通常在邻近泵通路的侧壁区域中。袋部400在图4-6中示出。可以使用以适配器部件形成袋部(未示出)的常规模具，来在硫化期间将袋部模制在轮胎中。袋部可以按如下方式在硫化期间模制在轮胎中。图13示出了用于模制和硫化生坯轮胎的典型模具20。模具组件通常包括多个节段220，它们被配置为形成环形圈，以在节段被组装在一起时环绕生坯轮胎的胎面。轮胎的外部胎面表面由节段220的内部模制表面24形成。侧壁板26用于模制轮胎的侧壁32。邻近侧壁板26的是模具环29，其模制轮胎的内部胎圈区域。如图14中所示，模具环29的一个部段具有用于接收袋部模具50的切口部分51。袋部模具50可以经由螺栓30固定至模具环29。袋部模具50在轮胎侧壁区域中形成袋部400。替代地，侧壁板26也可以用于安装袋部模具52，取决于过滤器组件的所需位置。如图14中所示，袋部模具50将椭圆形形状的袋部400形成或模制到轮胎侧壁胎圈区域中，并且袋部模具的倒钩53形成穿过轮胎侧壁的通路406。袋部模具具有位于袋部400的两侧的翼状部52。翼状部52形成槽716、18，其用于容纳泵管702、703。袋部模具上的倒钩54形成孔704、706，其延伸完全穿过轮胎侧壁。
[0016]替代地，袋部可以在固化后通过激光切割形成在硫化轮胎中。如图5中所示，袋部400的大体形状是弯曲的，没有角部，以消除应力集中。优选的是:袋部也为椭圆形形状，且椭圆形的短轴与轮胎的径向方向对齐。袋部也可以是圆形的。袋部的深度为大约5-15mm,并且长轴宽度为大约20-40mm，短轴宽度为大约8_15mm。袋部的底表面402具有孔404，其连接至形成为穿过轮胎至轮胎腔体的通路406，使得流体可以从袋部中的孔404连通至通路出口 408。可选的中心空气导管204定位在通路406中，以将过滤后的空气连通至阀组件200。替代地，通路406可以用于将流体从袋部连通至腔体。
[0017]袋部的底表面402可以进一步可选地包括模制在其中的附接隆起(knob)416，如图10中所示。附接隆起416可以用于将过滤器壳体固定至袋部。过滤器壳体的底部可以具有凹部418，其允许隆起416卡合在其内，如图10中所示。替代地，过滤器壳体可以具有隆起(未示出)，其被固定到袋部的凹部(未示出)中。
[0018]袋部400进一步包括侧壁410。侧壁410被接合在一起的第一和第二突台412、414环绕。柔性套圈500具有内部孔502，其中内部孔定位成围绕盖306的外部周向边缘307。柔性套圈500具有第二端部，其定位在第一突台412上。替代地，第二端部可以定位在形成于袋部的侧壁中的槽510中，如图10中所示。柔性套圈的截面轮廓512可以为U形的。柔性套圈允许在轮胎服务中见到的+/-10%的侧壁应变，同时防止过滤介质挠曲。柔性套圈500由柔性材料比如橡胶制成。
[0019]生坯(未硫化)橡胶环600具有内孔，其定位成围绕柔性套圈500的外周缘，并且其中橡胶环的外部定位在第二外部突台414上。生坯橡胶环600具有内侧，其涂覆有适当的粘结剂，如以下所描述的。生坯橡胶环600然后在柔性套圈之上固化，并被附接至轮胎的侧壁。生坯橡胶环600可以通过加热被固化。
[0020]如图7和10中所示，过滤器壳体长轴尺寸和短轴尺寸小于袋部内部腔体308，使得存在环绕过滤器壳体的间隙。该空间间隙可处于2_到大约8_的范围内。
[0021]为了将过滤器组件附接至轮胎，进行以下步骤。首先，用磨蚀性材料比如砂纸来擦拭(或摩擦，buff)过滤器壳体的底部和侧面。接下来，用Chemlock或其它适当的粘结剂来预处理过滤器壳体的底部和侧面。优选地，将过滤器壳体放置在模具中，并注塑橡胶以用橡胶或弹性体来覆盖过滤器壳体的壳体底部和侧面。见图13-15，其示出了被生坯橡胶或弹性体的涂料902覆盖的过滤器壳体900。适用的橡胶类型作为垫胶(cush1n gum)而被本领域技术人员公知，然而任何类型的橡胶都将起作用。可以围绕壳体固化或部分地固化橡胶902的涂料。
[0022]接下来，擦拭袋部底表面402。如图6中所示，生坯橡胶补片1000被用于将过滤器壳体固定至轮胎袋部底表面。生坯橡胶补片1000在两侧上都被擦拭。橡胶补片1000然后在两侧上被涂覆适当的粘结剂，然后插入袋部底表面上。补片1000优选具有孔1002，其与袋部的孔402对齐。一种适当的粘结剂是由Rubber Patch公司制造的快干自硫化胶结剂。过滤器壳体然后插入橡胶补片1000上，确保孔1002、402和312对齐。优选地，过滤器壳体底部900具有橡胶涂料902，其首先被擦拭，然后附接至橡胶补片1000。
[0023]替代地，袋部底表面902和过滤器壳体底部402可以被涂覆适当的粘结剂，从而消除用适当的粘结剂涂覆补片的两侧的需求。
[0024]然后可以加热固化或在室温固化过滤器壳体底部、补片和袋部以及粘结剂。
[0025]进行以下步骤来安装调节器装置200。首先，用磨蚀性材料比如砂纸擦拭调节器的侧面和调节器安装表面203。接下来，用Chemlock或其它适当的粘结剂来预处理调节器的侧面和安装表面203，从而确保孔708、202、710被保护免于施加粘结剂。优选地，将调节器壳体放置在模具中，并注塑橡胶以用比如垫胶等橡胶或弹性体覆盖调节器安装表面和侧面，然而任何类型的橡胶都将起作用。可以围绕调节器壳体固化或部分地固化橡胶的涂料。
[0026]接下来，擦拭轮胎的内衬层表面。根据调节器的重量，可能有必要将内部轮胎表面擦拭降至帘布层。如图6中所示，生坯橡胶补片1100被用于将调节器固定至轮胎袋部底表面。生坯橡胶补片1100在两侧上都被擦拭。橡胶补片1100然后在两侧上被涂覆适当的粘结剂，然后插入轮胎的内表面上。补片1100优选具有孔1102、1104、1106、其与轮胎的孔704,406,706对齐。一种适当的粘结剂是由Rubber Patch公司制造的快干自硫化胶结剂。接下来，将调节器安装表面安装在橡胶补片1000之上，确保孔1102、1104、1106与调节器孔708,202,710以及与轮胎孔704、406、706对齐。然后通过加热或室温固化将调节器固化至轮胎，取决于所选的粘结剂。
[0027]邻近袋部的是两个孔704、706，如图5中所示。孔704、706延伸穿过轮胎的侧壁，并且与调节器的对齐孔708、710处于流体连通。泵管702、704具有第一端部703、705，其插入穿过孔704、706，并进入调节器孔708、710中。泵管702、704优选具有位于两个端部上的快速连接件，比如倒钩等，以便可以轻松地组装系统。泵管702、704优选由高强度聚氨基甲酸酯制成。泵管具有第二端部712、714，其弯曲大约90度。第二端部712、714连接至泵端部42a、42，然后插入形成在袋部附近的槽716、718中。
[0028]在泵通路连接至泵管的第二端部712、714之后，将泵通路插入通道44中。优选地，泵通路被涂覆橡胶胶结剂(rubber cement)，然后插入泵通路中。具有内表面的生坯橡胶盖条首先被涂覆橡胶胶结剂，然后放置在环形通道中的泵通路之上。可以使用加热来固化橡胶胶结剂。
[0029]鉴于本文提供的对本发明的描述，本发明的变型是有可能的。尽管为了说明本发明的目的而示出了某些代表性的实施例和细节，但对本领域的技术人员来说显而易见的是:在不背离本发明的范围的情况下，能够在其中做出各种变化和修改。因此，应该明白的是:能够在所描述的特定实施例中做出变化，其将落入如后面所附权利要求书限定出的本发明的完整预期范围内。
【权利要求】
1.一种空气维持轮胎和泵的组件，其特征在于，包括: 轮胎，其具有:两个间隔开的不可伸展的胎圈；接触地面的胎面部分；从所述胎面部分的轴向外边缘沿径向向内延伸以与相应胎圈接合的一对个体侧壁；用于胎面部分和侧壁的支承胎体；设置在胎体的径向内侧的内衬，所述内衬具有面向所述轮胎的内部腔体的内衬表面； 泵通路，其被封闭在所述轮胎的弯曲区域内，所述泵通路在所述轮胎的弯曲区域经过滚动轮胎印迹时，逐段操作地关闭和打开，以沿着空气通路泵送空气； 调节器装置，其与所述泵通路处于流体连通，所述调节器装置可操作以调节从所述轮胎的外部进入所述泵通路中的流体，进气端口组件的特征在于包括调节器组件，所述调节器装置具有涂覆有橡胶的安装表面； 所述安装表面通过适当的粘结剂粘结至所述内衬表面。
2.一种用于制造空气维持轮胎和泵的组件的方法，其特征在于，包括以下步骤: a.提供生还轮胎； b.在轮胎的侧壁中模制袋部，其特征在于所述袋部具有孔，所述孔延伸穿过所述轮胎的侧面进入轮胎腔体中； c.在所述轮胎的侧壁中模制沟槽； d.固化所述轮胎； e.用橡胶胶结剂在两侧上涂覆生坯橡胶补片，并将所述生坯橡胶补片插入所述袋部中； f.将过滤器壳体的底部附接至所述生坯橡胶补片； g.固化所述生坯橡胶补片； h.将过滤介质插入所述过滤器壳体中； 1.将盖固定至所述过滤器壳体。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于进一步包括以下步骤:围绕所述盖插入过滤器套圈。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于进一步包括以下步骤:围绕所述过滤器套圈的周缘插入生坯橡胶盖，其特征在于所述生坯橡胶盖涂覆有橡胶胶结剂，其中生坯橡胶套圈被固化。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于进一步包括以下步骤:在所述袋部的两侧穿过所述轮胎模制第一孔和第二孔，然后穿过所述孔插入第一泵管和第二泵管。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于进一步包括以下步骤:将第一泵端部和第二泵端部连接至所述第一泵管和第二泵管。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于进一步包括以下步骤:将泵插入所述沟槽中。
8.如权利要求7所述的方法，进一步包括以下步骤: a.擦拭已固化轮胎的内表面； b.用橡胶胶结剂在两侧上涂覆生坯橡胶补片，并将所述生坯橡胶补片插入所述轮胎的已擦拭内表面上； c.将调节器的安装表面附接至所述生坯橡胶补片； d.固化所述生坯橡胶补片。
【文档编号】B60C23/10GK104417297SQ201410433982
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年8月29日 优先权日:2013年8月30日
【发明者】C.A.威尔特, D.钱德拉, R.L.贝内迪特, A.K.B.戈帕拉 申请人:固特异轮胎和橡胶公司