用于可充气单元的充注装置的制作方法

本发明涉及一种用于可充气单元的充注装置、特别是用于车辆的充气轮胎的充注装置。该装置旨在通过连接到泵或压缩机以便于为轮胎充气，并且其可作为可安装到阀或者整合(集成)在轮胎中的备用单元而被提供，或者其本身可整合在轮胎中。此阀装置可结合有压力释放机构，当轮胎中的压力超过某一阈值时该压力释放机构将从轮胎释放(release，泄放)空气，并且/或者该压力释放机构防止在轮胎充气期间过量的空气被迫进入轮胎。

背景技术：

现有技术中已提出了多种用于可充气轮胎的压力释放装置。美国专利US3830249公开了一种装置，在该装置中，压力释放球通过由压缩弹簧施加的力保持在就座位置，直到轮胎内的空气压力超过一设定压力。当超过该设定压力时，压力释放球从本体离座，多余的空气经由压力释放装置从轮胎逸出。

美国专利US 4660590涉及一种充气压力调节器。挠曲构件的密封部分被驱使而与座部密封接触。当轮胎已被充气到调节器的压力额定值时，第一室中的压力将施加足够的力以在其一部分中引起挠曲，并导致密封部分从座部表面离开的运动，使空气能够经由排气孔逸出。

专利文献WO 2007/134611公开了一种用于可充气轮胎的压力释放装置，其包括具有压力释放机构的本体以及一导管，该导管被设置为用以释放轮胎的杆(stem)的销中的通道。

专利文献US 5365967公开了一种轮胎压力指示器，其包括阀杆过压指示器和阀杆帽欠压指示器。当在轮胎内达到过压条件时，空气流过阀杆的侧端口，从而围绕调节器O形环逸出到一腔室中，而且来自该腔室的空气通过邻近簧片的端口逸出，从而只要过压条件持续存在就会产生一哨声。

能够响应于充注操作或轮胎中的压力调节而提供可听信号的压力释放装置是存在的。这种可听信号的一个公认的问题是，当充注过程变得嘈杂时，这些信号会让使用者和其他人产生不适感。

技术实现要素：

本发明的各实施例的目的是实现充注装置的改进的处理和声音性能，并且提供使(例如充气轮胎的)充注能够到达精确压力的装置。另一个目的是提供一种充注轮胎和其它可充气物体的新方式，再一个目的是提供一种具有可听功能(能力)的低成本、轻重量和小尺寸的充注装置。再一个目的是提高稳定性并降低例如由灰尘和磨损导致故障的风险。

根据上述和其它目的，且在第一方案中，本发明提供一种用于可充气单元的充注装置。

根据该第一方案的装置包括：本体，该本体具有能连接到压力源的入口和能连接到用于可充气单元的阀的出口；在入口与出口之间轴向延伸的通道；从通道到外部空间的空气释放路径；阀，布置在通道与空气释放路径之间，并且被构造成能以一预定压力打开；以及哨部(whistle，哨笛)，其被设置成基于泄放口(release outlet)中的空气流而产生可听信号。

根据本发明，该哨部被构造为当空气释放路径中的空气流超过流量上限时不提供可听信号。

通过将哨部构造成仅当空气流低于流量上限时提供可听信号，在不进行充注的情况下，该装置可仅在特定的气压区段(band，带)提供可听信号。

通过将哨部构造成仅当空气流低于流量上限时提供可听信号，与只要超压条件持续存在就提供声音的现有技术相比，在流量通常高于流量上限的情况下的充注过程中可以避免产生声音。

这样至少具有以下优点：避免了使用者在整个充注过程期间听到令人烦恼的声音，并且当发出哨声时使用者可以更为警觉。

作为示例，在充注部分扁平的轮胎期间，或者当过度充注轮胎时，大量空气的进入和离开可能产生高于流量上限的空气流，并且停止发出可听信号。当压力降低时，空气流变得低于流量上限，因此哨部进入到发出可听信号的范围。

因此，本发明可提供以下效果：只有当可充气单元中的压力、进而使得流入和离开该单元的空气流将近或完全地正确时才产生哨声。

应理解的是，充注装置可特别适于与美式阀(也称为施克拉德阀)协同操作。施克拉德阀被用于汽车轮胎、自行车轮胎、空调系统、管道、燃料喷射发动机、悬架系统，SCUBA调节器以及许多其它可充气物品中。

施克拉德阀允许在使用时移除及附接充气软管。当可充气物品正在充气时，杆被压下并且空气通道打开。否则，杆被向上压并且密封该通道。因此，本发明的充注装置不会从轮胎释放空气，除非在充气期间通过杆的致动而主动打开空气通道。

该装置具有空气释放路径，当可充气单元中的压力超过一特定水平并释放空气时，并且当轮胎压力处于一区段内、特别是处于一窄的区段内时、尤其是在小于1巴(bar)的区段宽度的区段内或甚至小于预定压力值的1/10巴的区段宽度的区段内时，给出清晰的可听信号。

这样能够实现新的充注顺序，根据这种充注顺序，使用者可以周期性地充注轮胎，并且周期性地停止充注以倾听高的哨声(该哨声表示获得正确的压力)。使用者可例如充注4秒、暂停2秒钟以进行倾听，并重复此过程，直到传出高的哨声为止。因此，车辆轮胎压力的调节可以是无声的，直到将要获得或者获得正确的压力为止，并且由于仅当流量低于流量上限时才发出可听信号，因此可充气单元的充注可变得非常精确。

在一个实施例中，哨部形成音室。充注装置可包括布置在泄放口与音室之间的偏流结构。该偏流结构可被构造为在空气已于泄放口被释放之后改变空气流的方向，并且该偏流结构可被构造成在达到流量上限时确立上述方向的变化。

特别地，上述偏流结构可改变上述(空气)流之中或周围的压力条件，使得流动方向改变。为此，该偏流结构可在上述流的一侧局部地产生较低的压力，使得气流弯曲。

当空气释放路径中的空气流超过流量上限时不提供可听信号的哨部的配置可由位于泄放口处的不对称空气流来实现。特别地，偏流结构的形状可使得当流速高于流量上限时产生不对称空气流。

可利用康达效应(Coanda effect，附壁效应)来产生不对称性，例如由可在泄放口处形成为不对称壁部的偏流结构产生该效应。康达效应是由围绕流体射流的环境流体的夹带而引起的。该效应可由一凸面产生，哨部中的空气沿着该凸面流动。如果偏流结构被构造成使得在空气流从层流变为紊流之前产生康达效应，这可能是有利的，因为紊流可能导致令人不快的噪音，而不是层流所产生的吱吱的哨声。因此，偏流结构可被构造为在还未产生紊流的流速之前先引发流动方向的变化。

因此，偏流结构可在空气流已在泄放口处被释放之后引起空气流的方向的改变。然而，应当理解的是，泄放口本身可形成偏流结构，例如通过变窄的泄放口的形状来形成。

所提到的引起康达效应的形状可包括凸壁元件，其特别位于泄放口处或泄放口附近，例如直接邻近该泄放口。

“流量极限”在本文中指的是例如以升每秒为单位测得的指定空气量。

如上文所述，偏流结构可在泄放口处形成不对称的壁部。然而，应当理解的是，此偏流结构也可形成为对称的元件，进而还可由对称的偏流结构来引起康达效应。

在一个实施例中，偏流结构形成弹性的壁部。在本发明的上下文中，术语“弹性的壁部”应理解为由如下材料制成的壁部：该材料使得该壁部比充注装置的处于该弹性壁部的区域中的其它元件更软/可移动，由此可以通过空气流来改变弹性壁部的形状。作为示例，此弹性的壁部可形成为唇部。

作为偏流结构的替代物，或者除偏流结构之外，充注装置可包括扰流结构，该扰流结构例如呈位于泄放口附近的通道中的泄放开口的形式。该扰流结构可在空气在泄放口处释放之后引起空气流从层流到紊流的变化，由此当空气释放路径中的空气流超过流量上限时，哨部并不提供可听信号。在空气释放路径中的空气流超过流量上限之前，哨部将产生嘶嘶声形式的令人不快的声音，然而，在泄放口处缺乏层流的期间该哨声仍然停止。

在一个实施例中，哨部被构造为当空气释放路径中的空气流低于流量下限时不提供可听信号。这可通过选择合适的空气速度以及层流和紊流的流态来实现。

在该实施例中，在流量下限和流量上限之间限定一有效范围。在该有效范围之外，哨部可变得比处于该范围内时更不会发出声音。

空气释放路径的横截面面积可在通过空气释放路径释放到外部空间中的空气的流动方向上减小。这样就增大了朝向泄放口的流速，并且能够更精确地限定流量上限和流量下限。

在一个实施例中，空气释放路径形成围绕轴向延伸于入口与出口之间的通道延伸的周向部分。这样可提供在轴向方向上尺寸相对小、而横向于轴向方向的径向尺寸较大的装置。这样可改善该装置的处理(搬运)。特别地，这样可以实现具有与用于轮胎阀的常规阀盖基本相同的尺寸、形状和重量的装置。

空气释放路径可形成沿径向远离通道延伸的初始部分，并且上述周向部分沿流动方向和初始部分共同延伸。

上述周向部分可以在通过空气释放路径释放到外部空间中的空气的流动方向上位于初始部分与泄放口之间。

由于流动路径的周向部分，哨部可获得相对长的流动路径，而同时不增大或基本上不增大充注装置的尺寸。围绕通道延伸的流动路径可增大与通道的轴向方向(即通常为直径)垂直的横向尺寸。这可以是有利的，因为其允许更好的进行抓握，从而改善该装置的操作及可充气单元的充注。

特别地，可充气单元可以是充气轮胎，例如用于汽车、卡车或公共汽车的充气轮胎。此轮胎可能必须被充注到1-11巴范围内的精确压力，例如介于1-4巴或7-11巴的范围内，这取决于轮胎的类型。可通过使用提供通常介于5-15巴范围内的压力的泵来充注轮胎。

哨部可形成围绕通道延伸的音室。特别地，该音室可形成周向部分的延伸部，并且泄放口可位于空气释放路径与该音室之间。

在第二方案中，本发明提供了一种通过使用能够在预定空气压力下将空气释放到外部空间并且因释放空气而产生可听信号的充注装置来充注可充气单元的方法。根据第二方案的该方法包括重复以下步骤：

·通过该充注装置将空气充注到可充气单元中；以及

·在听到可听信号的同时停止充注；

直到在充注停止时可听信号开始。

该方法还可包括在将空气充注到可充气单元中的步骤之前将充注装置连接到施克拉德阀的步骤。

该方法可通过使用根据本发明的第一方案的充注装置来实施。

附图说明

图1以立体图示出了根据本发明的充注装置；

图2以横截面图示出了图1的充注装置；

图3示出了该充注装置的分解图；

图4示出了处于打开构型并且从下方观看的充注装置，

图5示出了图1至图4的充注装置的细节，以及

图6至图14示出了充注装置的其它多个不同的实施例。

具体实施方式

从下文的详细描述和具体实施例中，本发明的进一步的适用范围将变得显而易见。然而，应理解的是，由于通过揭示本发明的优选实施例的详细描述，不脱离本发明范围的多种改变和修改对于本领域技术人员而言将是显而易见的，所以这种详细描述和具体实施例仅以例证的方式给出。

图1和图2示出了专用于充注充气轮胎的充注装置1。所示出的装置特别用于美式阀，也称为“施克拉德阀(Schrader valve)”2。此施克拉德阀由具有弹簧(未示出)的阀杆3构成。施克拉德阀被用于汽车轮胎、自行车轮胎上，以及用于空调系统、管道(plumbing)、燃料喷射发动机、悬挂系统、SCUBA调节器以及多种其它可充气物品中。

施克拉德阀允许在使用时移除和附接充气软管。当可充气物品正在充气时，杆被压下并且空气通道被打开。否则，杆被向上压并密封通道。

充注装置1包括具有入口5的本体4。该入口可通过螺纹连接部连接到压缩机。在其轴向相对端，充注装置形成出口6(参见图3和图4)，该出口具有内螺纹用以连接到施克拉德阀上的外螺纹。

主通道7在内导管壁8内轴向延伸并连接入口与出口。具有平头10和朝向末端11的细长本体的充注装置杆9在主通道中可移动。充注装置杆被布置成使得当充注装置附接到阀上时该末端邻近阀杆。以此方式，当压缩机附接到入口4时，能够通过使用充注装置杆来操作阀杆。充注装置杆被第一弹簧12向上偏置。

该充注装置还包括从主通道延伸到泄放口13的空气释放路径。该空气释放路径使空气能够从该通道释放到周围的外部空间中。

该充注装置还包括具有(阀)座部14和阀元件15的内部阀，阀元件15相对于(阀)座部可移动以打开和关闭空气释放路径，从而控制空气到外部空间的流动。

该阀被第二弹簧16朝向关闭构型偏置，并且该阀被构造成在预定压力下打开，即当压力提供的打开力超过由第二弹簧16提供的关闭力时打开。

该充注装置可特别地形成位于可充气物品的阀2与阀座部14之间的下部室27以及位于阀座部14上方的上部室28。空气释放路径从上部室朝向环境空间延伸。

为了提供清晰的哨音，该充注装置包括音室(tone chamber，声室)18，该音室形成空气释放路径的延伸部。该音室可围绕主通道及围绕上述的上部室延伸，或者围绕主通道及围绕上述的下部室延伸。

该充注装置包括哨部17，其布置成基于空气释放路径中的空气流而产生可听信号。该哨部在图3和图4中能更清晰地看到。该哨部由音室18与音室18的侧壁21上的侧开口19和前边缘20组合构成。当空气通过空气释放路径逸出时，空气通过缩窄部22，该缩窄部22在释放到外部空间中的空气的流动方向上使空气释放路径的横截面减小。该缩窄部使通过空气释放路径的流速增大并且使离开该缩窄部的空气流集中。

在(经过)缩窄部22之后，空气流过上述前边缘，从而产生哨声。

音室18呈圆形形状并且围绕通道7延伸。这使得在充注装置的轴向长度短的情况下能够具有相对较长的音室。

图3示出了充注装置的分解图。该充注装置包括下部基础构件23(其形成空气释放路径)、出口6、座部14、侧开口19和音室18。

上部基础构件24形成用于空气释放路径的封闭件，并且形成主通道的上部部分(其包括内导管壁7的上部部分)和入口5。

另外，该充注装置包括充注装置杆9、第一弹簧12、第二弹簧16和阀元件15，该阀元件能在下部基础构件与上部基础构件之间的空间中移动。

在侧开口19处，空气释放路径呈不对称形状，并且形成由紧接在缩窄部22之后的不对称的壁部26限定的加宽部分。该加宽部分提升康达效应，并且将哨部构造成当空气释放路径中的空气流超过流量上限时不提供可听到的哨声信号。在该流量上限处，空气流会径向向外偏转并远离前边缘20，从而停止哨声。当流速低于该上限时，不足以维持康达效应，并且空气流的径向向外偏转停止。空气流因此朝向前边缘20移动，并且开始发出哨声。

由于由缩窄部22引起的增加的空气流速度，使(康达)效应被放大，并且哨声与无哨声之间的界限变得突兀(sharp)，即哨声在一定流速下精确地开始和停止。

图4示出了空气释放路径形成远离主通道径向延伸的初始部分25，该初始部分沿着通过空气释放路径释放到外部空间中的空气流动方向位于通道和周向部分之间。

图5示出了图1至图4的充注装置1的细节。字母A-M(参见下表1中的第1列)指的是图5中所示的尺寸。这些尺寸特别适合于待附接到汽车或卡车轮胎的阀(通常为施克拉德阀)的充注装置。这些尺寸优选介于所示尺寸的最大+/-20％范围内，更优选介于+/-10％范围内。

第3栏规定了充注装置的技术效果。应当理解的是，这些效果是相对于适用于汽车或卡车的轮胎充气的充注装置而言的。本领域技术人员应理解的是，本发明不限于这些尺寸，而其它的尺寸也应归于本发明的范围内。

表1

图6至图13示出了与充注装置1不同的多个备选实施例，其中以不同的方式触发康达效应，以实现当空气释放通道13a中的空气流超过流量上限时，哨部17不提供可听信号。对于这些不同的实施例中的每一个而言，当空气释放路径13a中存在层流的空气流时，存在一可听信号。当发生康达效应时，空气流的方向被充分地改变以确保不再提供此可听信号。

哨部17形成音室18和哨嘴17a。空气经由空气释放路径13a流到泄放口13，以将空气朝向哨嘴17a释放。偏流结构29被构造成通过利用康达效应来改变在泄放口13处被释放之后的空气流的方向，由此当达到流量上限时，偏流结构29确立空气流的方向的变化。因此，当空气释放通道13a中的空气流超过流量上限时，哨部17不提供可听信号。

如图6和图7所示，偏流结构29A形成为空气释放路径13a的对称缩窄部，即泄放口13本身构成偏流结构。在图6中，音室18具有圆形横截面，而图7中的音室的横截面为正方形。在两个实施例中，泄放口13均具有正方形的横截面。

在图8所示的实施例中，偏流结构29B在泄放口13处形成为不对称的壁部。音室17类似于图6所示的音室。

在图9中，偏流结构29形成为弹性的壁部29C，而图10所示的充注装置的实施例包括位于泄放口13的相对两侧上的两个弹性的壁部29C’。对称的弹性壁部29C’将使空气流朝向两个部分29C’中的一者改变方向。在两个实施例中，音室17均类似于图7中所示的音室。

在图11所示的实施例中，偏流结构29D形成为布置在泄放口13的相对两侧上的两个壁部。对称的壁部29D将使空气流朝向两个部分29D中的一者改变方向。音室17类似于图6和图8所示的音室。

图12和图13示出了包括旋转对称的偏流结构29E、29F的充注装置的两个不同实施例。在图12中，偏流结构29E沿其整个长度朝向泄放口13变窄，而图13所示的偏流结构29F包括具有变窄的横截面的部分，跟随其后的是具有均匀横截面的部分。图13所示的偏流结构29F将在较高的空气流量下将空气流从集中的射流改变为软的分散叶片式(流)。

图14示出了充注装置1的另一替代性实施例。该充注装置1包括位于泄放口13附近的空气释放路径13a中的排放开口(bleed opening)30形式的扰流结构30。在空气于泄放口处释放之后，该扰流结构30导致空气流从层流变化到紊流，由此当空气释放路径13a中的空气流超过流量上限时，哨部17不再提供可听信号。