轮毂帽组件和用于轮胎充放气系统的轮端组件的制作方法

本申请基于35U.S.C.119(a)，要求于2015年9月17日申请的美国授权号62/219,750专利申请的权益，其全部内容参考引用合并于此。

技术领域

本实用新型涉及轮毂帽组件，且更特别涉及有轮毂帽组件的用于轮胎充放气系统的轮端组件。

背景技术：
用于车辆的轮胎充放气系统给车辆提供了在车辆静止或运动时调整轮胎压力的多功能性。例如，使用轮胎充放气系统，一个或多个车轮组件的轮胎压力可降低以增加轮胎牵引力，或者增加以降低滚动阻力和增加车辆的燃油效率和轮胎寿命。本领域中已知的轮胎充放气系统通常使用轮端组件，其允许车辆旋转部和非旋转部之间的流体连通。本领域中已知的轮端组件的制造通常是复杂和昂贵的。

因此，需要提供一种轮毂帽组件和轮端组件，其能克服现有技术的缺点。

技术实现要素：

提供了用于轮胎充放气系统的轮端组件的实施方式。

在一个实施方式中，轮端组件包括心轴，其内形成有通道。轮端组件还包括轮毂帽组件。轮毂帽组件具有内壳和外壳。内壳和外壳通过空气通道流体连通。空气心轴具有内侧部和外侧部。内侧部布置在心轴中且外侧部布置在内壳中。同样，空气心轴具有流体通道。该流体通道与形成在心轴中的通道和形成在轮毂帽组件中的空气通道流体连通。旋转气封围绕空气心轴布置。旋转油封围绕空气心轴布置且与旋转气封间隔。

在另一个实施方式中，轮端组件包括心轴，其内形成有通道。轮端组件还包括轮毂帽组件。轮毂帽组件具有内壳和外壳。内壳和外壳通过空气通道流体连通。空气心轴具有内侧部和外侧部。内侧部布置在心轴中且外侧部布置在内壳中。同样，空气心轴具有流体通道。流体通道与形成在心轴中的通道和形成在轮毂帽组件中的空气通道流体连通。旋转气封围绕空气心轴布置。旋转油封围绕空气心轴布置且与旋转气封间隔。通气室设置在旋转气封和旋转油封之间。该通气室通过通气通道与大气流体连通。

附图说明

从下面的详细描述中，当考虑附图的教导时，本实用新型的上述和其它优点对本领域技术人员将轻易地变得显而易见，在附图中：

图1是示出了本实用新型特定实施方式的转向轴轮端组件的透视图；

图2是经过图1的轮端组件一部分的截面图；

图3是经过图1的轮端组件另一部分的截面图；

图4是用于图1的轮端组件的空气心轴的一个实施方式的透视图；

图5是用于图1的轮端组件的锁止垫圈的一个实施方式的透视图；

图6是图5的锁止垫圈的平面图；以及

图7是沿着线7-7经过图6的锁止垫圈的截面图。

具体实施方式

理解的是，本实用新型可设想多种替代定位和步骤次序，除了特别表达为相反的之外。还理解的是，在附图中示出和在下面的详述中描述的特定组件和方法是限定在所附权利要求中的实用新型概念的简单典型实施方式。因此，关于公开的实施方式的特定尺寸、方向或其它物理特征并不被看作为限制，除非权利要求另外清楚陈述了。同样，尽管可以不这样，多个实施方式中的相似元件可通常表示为应用的这一部分中的相似附图标记。

在此描述轮毂帽组件10的实施方式。轮毂帽组件10可用作转向轴的一部分。然而，应意识到，轮毂帽组件10可与其它类型的轴使用。例如，在一个实施方式中，轮毂帽组件可与提升轴使用。应意识到，轮毂帽组件可与可转向轴或非转向轴使用。在又一个实施方式中(未示出)，轮毂帽组件可与驱动轴或非驱动轴使用。

现在参考图1，轮毂帽组件10用于轮端组件12。优选地，轮端组件用作转向轴轮端组件。在这一实施方式中，轮端组件12包括具有外侧端的转向轴(未示出)。转向轴的外侧端具有延伸经过其中的主销孔(未示出)。

关节14布置成相邻于转向轴的外侧端。关节包括上部和下部。关节的上部限定了上主销凸台(未示出)，而关节的下部限定了下主销凸台(未示出)。凸台通常彼此垂直对齐。上孔延伸经过上主销凸台，且下孔延伸经过下主销凸台。主销凸台孔与转向轴主销孔对齐。

上和下主销凸台孔以及主销孔接收穿过其中的主销(未示出)。衬套(未示出)可位于孔内，以在其中枢转地支撑主销。主销枢转地连接关节与转向轴。

现在参考图2-3，轮端组件12包括心轴16。心轴16连接至关节14。心轴16从关节14向外侧方向延伸。如图所示，心轴16具有外径18，其从内侧端(未示出)向外侧端20变细。心轴16是轮端组件12的非旋转元件。一个或多个转向臂(未示出)或其它悬架部件连接部也可被附连或连接至关节14。

关节空气通道(未示出)延伸经过关节14，在此，它会开始与上主销凸台相邻。关节空气通道用于连通加压的空气。关节空气通道可朝向心轴16以向下角度延伸。关节空气通道与心轴空气通道22相交且流体连通。在一个实施方式中，关节空气通道相邻其第一端(未示出)与心轴空气通道22相交。在特定实施方式中，关节空气通道可设置为与心轴空气通道22成基本垂直关系。应意识到，关节空气通道和心轴空气通道还可包括一个或多个不同角度或位置的通道，且在轮端组件中在不同角度和位置处相交。

心轴空气通道22用于连通加压的空气。心轴空气通道22形成在心轴16中且从心轴的内侧端朝向心轴16的外侧端20延伸。优选地，心轴空气通道22与心轴16的纵轴线对齐。心轴空气通道22可以是基本恒定的直径。优选地，心轴空气通道22包括螺纹部24，该螺纹部布置为相邻于心轴16的外侧端20。

现在参考图1-3，轮端组件12包括轮毂26。轮毂26可旋转地安装在心轴16上且与其同心。轴承28位于轮毂26和心轴16之间，以允许轮毂26相对心轴16旋转。在外侧端，轮毂26包括紧固件法兰30。紧固件32定位成穿过紧固件法兰30，用于连接轮毂26至车轮组件(未示出)。轮毂26还可具有附连至其上的制动表面(未示出)。制动表面可设置成制动转子(未示出)或制动鼓(未示出)的一部分。该制动转子可附连至轮毂26且位于轮毂26的紧固件32内侧上。

空气心轴34在心轴16的外侧端20连接至心轴16。空气心轴34是轮端组件12的非旋转元件。空气心轴34的内侧部布置在心轴16中。更特别地，空气心轴34的内侧部布置在心轴空气通道22的外侧端中。空气心轴34具有流体通道36，其与心轴空气通道22流体连通。还有，流体通道36与心轴空气通道22纵向对齐。流体通道36从空气心轴34的内侧端38向外侧端40延伸。在一个实施方式中，流体通道36在其内侧端部42是基本恒定的直径。流体通道36的外侧端部44的一部分的直径可以类似或等于内侧端部42中的直径。在一个实施方式中，流体通道36的外侧端部44的一部分46被清晰限定。在这一实施方式中，部分46可通过通常六边形的空腔119限定，其在图4中最佳示出，形成在空气心轴34的外侧端40中。

参考图4，空气心轴34的内侧部48包括第一外径部110，并且空气心轴34的外侧部50包括第二外径部112。如图2-3所示，在轮端组件12中，空气心轴34的外侧部50布置在轮毂帽组件10的内壳52中。轮毂帽组件10还包括外壳54。优选地，第二外径部112的直径大于第一外径部110。在第一外径部110上设置螺纹部114，用于连接空气心轴34至心轴空气通道螺纹部24。环形突起116附连至空气心轴34的第二外径部112。环形突起116的直径大于第二外径部112。环形突起116可通过圆角部118被附连至第二外径部112，且用来固定垫圈56、200的轴向位置。

参考图2-3，锁止垫圈200可围绕空气心轴34的内侧部布置。在这一位置，锁止垫圈200邻接环形突起116的内侧面对表面121。锁止垫圈200还可位于在心轴空气通道22的外侧端处形成在心轴16的外侧端20中的环形槽58中。锁止垫圈200位于心轴16和空气心轴34之间，以提供在心轴空气通道22和空气心轴34的接口处的密封。更特别地，锁止垫圈200在心轴空气通道22的外侧端和空气心轴34的第一外径部100处密封心轴空气通道22和空气心轴34之间的接口，使得被引导经过心轴空气通道22的加压空气被传输至空气心轴34的流体通道36，且反之亦然。

锁止垫圈200可由适当的材料，例如铝或钢形成。现在参考图5-7，锁止垫圈200通常是环形元件。在这些实施方式中，锁止垫圈200包括内环205。内环205包括第一表面210和第二表面215。在其它实施方式中，锁止垫圈200可以是中空星形。

多个齿220附连至内环205并且围绕内环205周向地间隔。齿220包括边缘225、230，其允许锁止垫圈200接合分别设置在心轴16和空气心轴34上的相对面对的表面。齿220接合空气心轴34的内侧面对表面和环形槽58的外侧面对表面，以防止震动或其它力分离心轴16和空气心轴34。

锁止垫圈200具有形成在其中的开口235，从第一表面210向第二表面215延伸，使得锁止垫圈200可围绕空气心轴34的内侧部布置。开口235由密封部240限定。

密封部240包括弹性材料。在特定实施方式中，弹性材料抵抗润滑剂和水分。在一个实施方式中，弹性材料通过模压或其它适当工艺被结合至内环205。弹性材料可以这种方式结合至内环205，即，使得第一表面210和第二表面215的环形部由弹性材料覆盖。弹性材料用于在心轴16和空气心轴34之间的接口处提供密封。在一个实施方式中，第一表面210上的弹性材料抵靠空气心轴34的内侧面对表面的一部分密封，而第二表面215上的弹性材料抵靠环形槽58的外侧面对表面的一部分密封，以防止加压空气在心轴空气通道22和空气心轴34之间泄漏。

在其它实施方式中，可使用非锁止密封垫圈56代替锁止垫圈200。密封垫圈56位于与上述的锁止垫圈200类似的位置且以类似的方式执行。

在其它实施方式(未示出)中，轮端组件12并不包括垫圈。在这些实施方式中，密封材料(未示出)例如是，作为示例，Threadlocker，是Henkel公司的产品，其美国总部位于One Henkel Way，Rocky Hill，CT 06067，该产品可被用于密封心轴空气通道和空气心轴之间的接口，使得被引导经过心轴空气通道的加压空气被传输至空气心轴的流体通道，且反之亦然。在这些实施方式中，密封材料位于空气心轴的螺纹部。在其它实施方式(未示出)中，轮端组件包括垫圈(锁止或非锁止)和密封材料。在进一步的实施方式(未示出)中，轮端组件包括垫圈、密封材料和螺纹密封层(thread sealant)。在一个实施方式中，螺纹密封层是胶带。在又进一步的实施方式(未示出)中，轮端组件包括锁止垫圈和螺纹密封层。在额外的实施方式(未示出)中，轮端组件包括非锁止垫圈和螺纹密封层。在又一个实施方式(未示出)中，轮端组件包括密封材料和螺纹密封层。

在一个实施方式(未示出)中，轮端组件可包括环形定位垫圈，其围绕空气心轴的第二外径部布置。如果提供了，则定位垫圈用于确保旋转油封60的轴向位置。旋转油封60通过铆合或其它工艺被附连至内壳52的内表面146。在这一位置，旋转油封60围绕空气心轴34布置。更具体地，旋转油封60围绕空气心轴34的外侧部50布置。优选地，旋转油封60围绕空气心轴34的第二外径部112布置。卡环(未示出)或其它定位元件还可围绕空气心轴的第二外径部或在形成于内壳的内表面中的槽(未示出)中布置，以防止旋转油封60的轴向位置改变。

轮端组件12进一步包括旋转气封62。旋转油封60和旋转气封62均布置在轮毂帽组件10的内壳52中。在内壳中，旋转气封62与旋转油封60相互间隔。同样，旋转气封62设置在旋转油封60的外侧。空气心轴34从心轴16向外侧方向延伸，且超过旋转油封60和旋转气封62。

旋转气封62围绕空气心轴34布置。更具体地，旋转气封62围绕空气心轴34的外侧部50布置。优选地，旋转气封62围绕空气心轴34的第二外径部112布置。优选地，旋转油封60和旋转气封62附连至轮毂帽组件10的内表面64，并且与空气心轴34的第二外径部112密封接触。在一个实施方式中，卡环66围绕空气心轴34的第二外径部112布置，以防止旋转气封62的轴向位置改变。卡环66固定在形成于轮毂帽组件10的内表面64中的槽68内。旋转油封60和旋转气封62分别帮助防止或降低油泄漏或空气泄漏至通气室70中。旋转油封60还防止加压空气进入轮毂26。

轮毂帽组件10可旋转地围绕空气心轴34布置。轮毂帽组件10可使用机加工或金属模压工艺形成。轮毂帽组件10可由任何材料制成，具有所需的特性，使得它能够在轮端组件12中执行可变时长的功能，包括但不限于，铝、铝合金、钢、铁、钛、碳纤维、聚合材料或其中任何组合。

如上文提到的，旋转油封60和旋转气封62附连至轮毂帽组件10的内表面64，且提供轮毂帽组件10的内表面64与空气心轴34的外侧部50之间的独立密封。在一个实施方式中，轮毂帽组件10的内侧表面72面对轮毂26的外侧表面74。轮毂帽组件10附连至轮毂26，以与其一起旋转。如图1中所示，轮毂帽组件10通过一个或多个紧固件76附连至轮毂26。紧固件76的长度适于附连轮毂帽组件10至轮毂26。

在一个实施方式中，轮毂帽组件10还包括压力释放机构78。该压力释放机构78用于防止轮毂油封(未示出)的过压。在一个实施方式中，压力释放机构78包括压力释放阀80。压力释放阀80允许内壳52的端面84和外壳54的外侧端部86之间的空间82中的加压空气被排放至大气。在特定实施方式中，压力释放阀80可以是橡胶塞或隔膜种类。压力释放机构78还可包括端帽88。端帽88布置在压力释放阀80上且与其接合。端帽88用于防止污垢和碎片堵塞压力释放阀80的开口。该开口用于允许加压空气从空间82经过压力释放阀80到达大气。

优选地，压力释放机构78形成了外壳54的外侧端部86的一部分。更具体地，压力释放阀80布置在检视玻璃(sight glass)90的中部。检视玻璃90设置为外壳54的一部分，且部分限定了外壳54的端面92。密封件94布置在检视玻璃90和外壁部96之间。密封件94防止油或其它润滑剂在外壳54和检视玻璃90之间从轮毂帽组件10泄漏。外壁部96也部分限定了外壳54的端面92。优选地，检视玻璃90由透明材料制成，使得它可被用于检查轮端组件12中的油或润滑剂水平。当需要时，压力释放机构78可暂时从轮端组件10拆除，以给轮端组件12加油或放油。

外壳54连接至内壳52且与其流体连通。外壳54围绕内壳52。在一个实施方式中，外壳54具有大于内壳52外径100的外径98。还有，内壳52的端面84和外壳54的外侧端部86轴向间隔。

在一个实施方式中，外壳54包括外壁部96和外侧端部86。外壁部和外侧端部86的部分可以一体的方式形成。然而，如图所示，外壁部96和外侧端部86的部分78、90也可单独形成，且在轮端组件12的制造期间，使用一个或多个紧固件(未示出)或其它方式附连在一起。

外壳54还包括径向延伸凸缘102，其与轮毂26的外侧表面74密封接触。密封元件104设置在凸缘102和外侧表面74之间，以防止油或其它润滑剂从它们之间泄漏。径向延伸凸缘102以与外壁部96一体的方式形成，且从这里径向延伸。外壁部96包括内表面106，其至少部分限定包含油或其它润滑剂的空腔108。外壁部96通常是圆柱形的，且其靠近外侧端120处厚度增加。同样，如图2-3所示，外壁部96包括其靠近内侧端处厚度降低的部分。

内壳52和外壳54通过空气通道122流体连通。轮毂帽组件空气通道122的一部分形成在外壁部96的厚度增加部分124。在一端，轮毂帽组件空气通道122与一个或多个导管(未示出)流体连通。一个或多个导管用于使得在轮毂帽组件空气通道122与车轮阀(未示出)或车轮组件(未示出)之间能够流体连通。在这些实施方式中，一个或多个管道可通过端口126附连至轮毂帽组件10。在相对端，轮毂帽组件空气通道122与空气心轴34中的流体通道36流体连通。

端口126包括端口开口128。端口126与一个或多个导管流体连通，且能够通过端口开口128或其它方式附连至此。在一个实施方式中，一个或多个导管可以是一个或多个轮胎空气软管。

轮毂帽组件空气通道122通过第一臂134提供。第一臂134和第二臂136均附连至内壳52和外壳54。臂134、136、外壳54的部分96、102和内壳52可使用机加工或金属压模工艺整体形成。

第一臂134和第二臂136均在内壳52和外壳54之间在径向方向中延伸。第一臂134和第二臂136彼此平行。第一臂134与第二臂136围绕内壳52的外表面138周向间隔。第一臂134和第二臂136之间提供的空间用于允许外侧空间82和外壳54中提供的内侧空间140之间的流体连通。如上所述，外侧空间82设置在内壳52的端面84和外壳54的外侧端部86之间。

轮毂帽组件空气通道122从外壁部96的厚度增加部124延伸经过第一臂134至内壳52。因此，第一臂134至少部分地限定轮毂帽组件空气通道122。轮毂帽组件空气通道122通过空气室142与空气心轴中的流体通道36流体连通。空气室142设置在内壳52中。空气室142使得流体通道36与轮毂帽组件空气通道122之间能够流体连通。

内壳52和空气心轴34通过空气室142、旋转油封60、旋转气封62和通气室70彼此径向分开。还有，如上文提到的，轮毂帽组件10和空气心轴34通过空气室142流体连通。更具体地，内壳52通过空气室142与空气心轴34流体连通，且反之亦然。当需要增加轮胎压力时，加压空气从空气心轴34通过空气室142被传输至轮毂帽组件10。类似地，当需要降低轮胎压力时，加压空气从从轮毂帽组件10通过空气室142被传输至空气心轴34。

空气室142由内壳52的外侧壁部144、内壳52的内表面146和旋转气封62限定。在一个实施方式中，内壳52的内表面146限定了轮毂帽组件10的内表面64。内壳52的内表面146包括第一部分148、第二部分150、第三部分152和第四部分154。部分148-154彼此轴向间隔且彼此平行定向。在一个实施方式中，第四部分154是圆柱形且具有大于第三部分152直径的直径。优选地，第三部分152是圆柱形。第三部分152具有大于第一部分148直径的直径。优选地，第一部分148是圆柱形。同样，优选的是，第一部分148具有大于第二部分150直径的直径。在这一实施方式中，第二部分150是圆柱形。

优选地，旋转气封62附连至且抵靠第一部分148提供密封。第一部分148邻接环形槽68，该环形槽用于紧固卡环66至轮毂帽组件10。第一部分148通过环形槽68与第三部分152分开。第一部分148附连至第一径向延伸部156。第一径向延伸部156连接第一部分148至第二部分150。旋转气封62的一部分邻接第一径向延伸部156。

优选地，旋转油封60附连至且抵靠第四部分154提供密封。第四部分154还可包括环形槽，用于固定定位垫圈(如果提供的话)至轮毂帽组件10。第四部分154附连至第二径向延伸部158。第二径向延伸部158连接第四部分154和第三部分152。旋转油封60的一部分邻接第二径向延伸表面158。部分148-158至少部分地限定设置在内壳52中的空腔160。

正如上文提到的，空气室142与轮毂帽组件空气通道122流动连接。在一个实施方式中，轮毂帽组件空气通道122与空气室142和空气心轴34的纵轴线以垂直关系定向。空气室142和通气室70由旋转气封62分离。通气室70和设置在外壳54中的内侧空间140由旋转油封60分离。

通气室70至少部分地由旋转油封60、旋转气封62和内壳52内表面146的第三部分152限定。优选地，通气室70大致是环形的。通气室70轴向地设置在旋转油封60和旋转气封62之间。通气室70径向地定位在轮毂帽组件10的内表面64和空气心轴34的外侧部50之间。更具体地，通气室70径向地定位在内壳52的内表面146和空气心轴34的第二外径部112之间。甚至更具体地，通气室70径向地定位在内壳内表面146的第三部分152和空气心轴34的第二外径部112之间。

通气室70通过通气通道162与大气流体连通。如果旋转气封62失效且加压空气经过空气室142至通气室70，则加压空气可由通气通道162引至大气。在一端，通气通道162与通气室70相交且流体连通。在相对端，通气通道162与大气流体连通。在一个实施方式中，通气通道162的直径从通气室70向大气增加。

通气通道162与通气室70与空气心轴34的纵轴线以垂直关系定向。同样，在特定实施方式中，通气通道162与轮毂帽组件空气通道122成平行关系定向。然而，在其它实施方式中，通气通道162可设置为与轮毂帽组件空气通道122成其它角度或其它关系。

通气通道162从内壳52延伸，经过第二臂136，到达外壁部96的外表面132，在此，它通过通气元件130与大气连通。通气元件130作为过滤器，允许加压空气、油或其它润滑剂经过而到达大气，但是能防止污垢和碎片通过通气通道进入组件12。通气元件130可通过螺纹连接而被附连至外壁部96。在一个实施方式(未示出)中，通气元件和外壁部可以一体的方式形成。通气元件130延伸超过外壁部96的外表面132。有利地，通过通气通道162和通气元件130，轮毂帽组件10允许经过旋转气封62逸出的加压空气被引至大气，并且允许经过旋转油封60逸出的油或其它润滑剂被引至大气。

依照专利条例的条款，已经以被认为呈现了其优选实施方式描述了本实用新型。然而，应注意到，本实用新型可以以除了特别示意和描述的另外实施，而不偏离其精神或范围。