用于轮胎压力管理系统的阀组件的制作方法

本申请根据35U.S.C.119(e)要求2014年6月30日提交的被赋予序列号62/019,079的临时美国专利申请的权益，其全部内容以参见的方式纳入本文。

背景技术：

本发明涉及一种阀组件。更具体地，本发明涉及一种用于轮胎压力管理系统的阀组件。

某些类型的车辆如农用拖拉机，其车轮组件的轮胎压力需要定期调整以达到最优性能。一般地，这些种类的车辆具有在较宽的轮胎压力范围可工作的大容积车轮组件。本领域已知利用轮胎压力管理系统来为这些大体积车轮组件充气或放气。目前，已知系统可操作的轮胎压力范围受到限制。

因此，期望提供一种阀组件，其能扩展轮胎压力管理系统可操作的压力范围。

技术实现要素：

提供用于轮胎压力管理系统的阀组件的各实施例。

在一实施例中，阀组件包括壳体。壳体包括阀腔。保持架构件定位在阀腔内。保持架构件与壳体为密封关系。活塞可在保持架构件内移动。偏压件设置在阀腔的偏压件腔部中。偏压件接触活塞的杆部分以推压活塞远离偏压件腔部。

在另一实施例中，阀组件包括壳体。壳体包括阀腔。第一流体管道与阀腔和轮胎压力管理系统的另一部分流体连通。第二流体管道与阀腔流体连通，并选择性地与第一流体管道流体连通。第三流体管道与阀腔流体连通，并选择性地与第一流体管道流体连通。保持架构件定位在阀腔内。保持架构件与壳体为密封关系。活塞可在保持架构件内移动。活塞包括第一端表面和第二端表面。第一端表面和第二端表面限定活塞的相对端。第一端表面构造成接收气动信号。第二端表面构造成与偏压件接触以推压活塞远离阀腔的端部。

附图说明

当根据附图考虑时，以上及本发明的其它优点对本领域的技术人员来说从以下详细描述中将变得显而易见，附图中：

图1是根据本发明的轮胎压力管理系统的一实施例的示意图；

图2是根据本发明的图1的轮胎压力管理系统的阀组件的一实施例的一部分的横截面图；

图3是图1的轮胎压力管理系统的一部分的横截面图，其描绘了图1的阀组件的另一部分；

图4是图1的轮胎压力管理系统的一部分的立体图，示出了图2的阀组件的某些部分，为清楚起见，移除了阀组件的某些部分；以及

图5是图2的阀组件的某些部分的立体图。

具体实施方式

应当理解，除了明确相反指出的情况之外，本发明可采取各种替代变型和步骤顺序。还应当理解，附图中所示以及以下说明书中描述的特定系统、方法、组件和特征仅是本发明构思的示例性实施例。因此，涉及这里所揭示实施例的特定尺寸、方向或其它物理特性不应认为是限制，除非另有表述。再者，在本申请中不同实施例中的相同元件用相同的附图标记标示，尽管可能未标示。

这里将描述用于轮胎压力管理系统10的阀组件8。阀组件8适合用于公开的PCT专利申请WO2014/124429中描述的轮胎压力管理系统的实施例，其全部公开内容以参见的方式纳入本文。应当理解的是，阀组件8可以用于PCT专利申请WO2014/124429未公开的其它系统。轮胎压力管理系统10可用于车辆(未示出)，例如乘用车辆、商用车辆或非公路车辆。再者，该系统可具有工业应用、机车应用和航天应用。

将主要参考图1并且主要参考一个阀组件8来描述轮胎压力管理系统10。然而，系统10不限于仅包括一个阀组件8，并且可以包括多个阀组件8、8A、8B、8C。优选地，所提供的每个阀组件8、8A、8B、8C类似地构造并且如下所述。此外，将主要参考一个车轮组件12来描述系统10。然而，该系统不限于仅用于一个车轮组件12，并且适合用于多个车轮组件12、12A、12B、12C。

车轮组件12包括轮胎14和轮辋16。车轴(未示出)可联接到车轮组件12，具体地，联接到轮辋16。较佳地，每个车轮组件12、12A、12B、12C如上所述。车轮组件12构造成容纳诸如空气的加压流体。以下将容纳在车轮组件12内的空气压力称为“轮胎压力”。

系统10用于调节(增加、减小或保持)轮胎压力。在一实施例中，可为车轮组件12选定目标轮胎压力。在其它各实施例中，可以实施该系统以为一个或多个车轮组件12、12A、12B、12C选定目标轮胎压力。在某些实施例中，目标轮胎压力可以选定为大约100psi或更大。例如，目标轮胎压力可以选定为大约110psi。在其它实施例中，目标轮胎压力可以选定为低于100psi。例如，目标轮胎压力可以选定为大约40psi。有利地，系统10允许轮胎压力增加或减小到目标轮胎压力。例如，轮胎压力可以从大约60psi升至大约110psi或从大约10psi升至大约40psi。在又一些实施例中，目标轮胎压力可选定为约5psi并从约40psi降低到约5psi。

加压空气从空气源18被供给到车轮组件12。空气源18可提供压力大于轮胎压力和目标轮胎压力的空气。空气源18及从其提供的加压空气用于打开轮阀组件20和在需要时增加轮胎压力。较佳地，空气源18包括储存器22，例如湿箱(wet tank)。压缩机24通过供给管道26与储存器22流体连通并向储存器提供压缩空气以储存在其中。在某些实施例中，可在供给管道26中插入干燥机28以去除加压空气。在供给管道26中也可插入过滤器(未示出)。

空气源18通过空气供给管道30与气动控制单元30流体连通。气动控制单元30用于增加、减小、保持以及测量轮胎压力。气动控制单元30也可用于为系统10排气。

气动控制单元30包括本体部分34，其在图2-4中最清楚示出。在本体部分34中形成有空气供给端口36和通道端口38。较佳地，为能够与系统10流体连通的每个车轮组件12、12A、12B、12C提供单独的通道端口38、38A、38B、38C。空气供给端口36和通道端口38可各自包括螺纹部分(未示出)，用于将单独的流体管道32、40附连到气动控制单元30。如图1所示，空气供给端口36附连至供给流体管道32，而通道端口38附连至第一控制回路流体管道40。

通道端口38通过流体控制回路42与轮阀组件20流体连通。较佳地，系统10的每个轮阀组件20、20A、20B、20C通过流体控制回路42、42A、42B、42C与通道端口38、38A、38B、38C流体连通，流体控制回路42、42A、42B、42C设置在轮阀组件20、20A、20B、20C与通道端口38、38A、38B、38C之间。流体控制回路42包括第一控制回路流体管道40，第一控制回路流体管道40附连至通道端口38和旋转接头44，并与通道端口38和旋转接头44流体连通。流体控制回路42的旋转部分与静止部分通过旋转接头44流体连通。再者，流体控制回路42包括第二控制回路流体管道46，第二控制回路流体管道46与旋转接头44和轮阀组件20流体连通。在一实施例中，旋转接头44允许第二控制回路流体管道46随车轮组件12和第一控制回路流体管道40旋转，以相对于车轮组件12保持静止。较佳地，每个流体控制回路42、42A、42B、42C类似地构造。

流体控制回路42通过轮阀组件20选择性地与车轮组件12流体连通。较佳地，轮阀组件20附连至车轮组件12，并且在打开位置和关闭位置之间可操作，以增加、减小或保持轮胎压力。较佳地，与系统10流体连通的每个轮阀组件20、20A、20B、20C如上所述并且附连到如图1所示的相应的车轮组件12、12A、12B、12C。轮阀组件20的各较佳实施例在PCT申请WO2014/028142，该申请的全部内容以参见的方式纳入本文。较佳地，每个轮阀组件20、20A、20B、20C类似地构造。

轮阀组件20可以处于关闭位置或打开位置。当第二控制回路流体管道46内的压力和轮胎压力之间的压差在打开阈值之上时，轮阀组件20处于或置于打开位置。较佳地，打开阈值为大约5psi或更大。更佳的是，打开阈值为大约5psi至大约8psi。轮阀组件20可以构造成具有具体的打开阈值。只要第二控制回路流体管道46内的压力和轮胎压力间的压差在打开阈值之上，轮阀组件20就保持在打开位置。当轮胎压力和第二控制回路流体管道46内的压力间的压差在关闭阈值之上时，轮阀组件20就处于或置于关闭位置。较佳地，关闭阈值为大约5psi至大约8psi。轮阀组件20可以构造成具有特定的关闭阈值。轮阀组件20保持在关闭位置，直至系统10确定需要调整轮胎压力为止。

气动控制单元30还包括内部流体管道48。内部流体管道48提供引导空气通过气动控制单元30的通道。内部流体管道48可以包括一个或多个分支50、50A、50B、50C、52。每个分支50、50A、50B、50C、52可以选择性地与气动控制单元30的另一部分流体连通。当气动控制单元30包括多于一个通道端口38、38A、38B、38C时，设置单独的阀组件8、8A、8B、8C以允许内部流体管道48与每个通道端口间的选择性的流体连通。在一个实施例中，每个分支50、50A、50B、50C可以经由相应的阀组件8、8A、8B、8C选择性地与相应的通道端口38、38A、38B、38C连通。阀组件8、8A、8B、8C允许流体控制回路42、42A、42B、42C彼此隔离以及与内部流体管道48隔离。因此，如果需要，阀组件8、8A、8B、8C允许内部流体管道48分别与每个流体控制回路42、42A、42B、42C连通。此外，内部流体管道48通过空气供给端口36和空气供给阀组件54选择性地与供给管道32流体连通。

空气供给阀组件54允许空气源18与内部流体管道48之间选择性地流体连通。当需要调节轮胎压力时，空气供应阀组件54处于打开位置，以允许空气源18与内部流体管道48连通。空气供应阀组件54优选地如公开的PCT专利申请WO2014/124429中描述的。空气供给端口36通过空气供给阀组件54、内部流体管道48和阀组件8选择性地与通道端口38流体连通。

较佳地，阀组件8是三通类的。参照图1-4，阀组件8包括壳体56。在一实施例中，壳体56由气动控制单元30的主体部分34的一部分形成。壳体56包括阀腔58。阀腔58包括主腔部60，下腔部62和偏压件腔部64。因此，主腔部60附连到下腔部62，并且成角度的过渡部分65将下腔部62连接到偏压件腔部64。因此，主腔部60通过下腔部62和成角度的过渡部分65与偏压件腔部64分开。主腔部60、下腔部62和偏压件腔部64均为大致圆柱形的形状。主腔部60、下腔部62和偏压件腔部64中的每个均具有直径。主腔部62的直径比下腔部62的直径大。下腔部62的直径大于成角度过渡部分65的直径和偏压件腔部64的直径。活塞66和偏压件68设置在阀腔58内。

阀组件8具有高流动能力以使轮胎压力快速增加或减小。阀组件8经由第一流体管道70与通道端口38流体连通。第一流体管道70使得阀组件8能够与轮胎压力管理系统10的与通道端口38流体连通的其它部分之间形成流体连通。第一流体管道70从通道端口38延伸通过主体部分34到阀腔58。第一流体管道70与阀腔58流体连通。更具体地，第一流体管道70在其一端部与阀腔58的主腔部60流体连通。

阀组件8还经由第二流体管道72与大气流体连通。第一流体管道70和第二流体管道72选择性地流体连通。第二流体管道72在一端与阀腔58流体连通。更具体地，第二流体管道72在一端与阀腔58的主腔部60流体连通。第二流体管道72延伸穿过主体部分34。第二流体管道72在相对端经由形成在气动控制单元30中的腔室74和排气端口75与大气流体连通。排气端口75在一端与腔室74流体连通。排气端口75在相对端与大气流体连通。因此，第二流体管道72使得阀腔58与大气之间能够流体连通。

第二流体管道72以相对于阀腔58成倾斜角的方式在阀腔58和腔室74之间延伸穿过气动控制单元30的主体部分34。较佳地，第二流体管道72具有大致卵形形状的横截面。为第二流体管道72提供大致卵形的横截面允许增加来自并通过阀组件8的上腔室76的加压空气流。随着来自并通过上腔室76的加压空气流的增加，用于车轮组件12的目标轮胎压力可降低。然而，应当理解，第二流体管道72可以具有另一横截面形状。在一实施例中，第二流体管道72由一对圆形壁部分78和一对平面壁部分80限定。每个圆形壁部分78附连到每个平面壁部分80，并且平面壁部分80彼此为平行关系。

阀组件8通过第三流体管道82选择性地与空气源18流体连通。第一流体管道70和第三流体管道82选择性地流体连通。第三流体管道82延伸穿过气动控制单元30的主体部分34，并且在一端与阀腔58流体连通。更具体地，在其一端，第三流体管道82与阀腔58的下腔部62流体连通。在相对端，第三流体管道82与内部流体管道48的分支50流体连通，以使阀腔58和空气源18之间能够流体连通。

活塞66包括上部84、中部86和下部88。中部86附连到上部84和下部88，并且将上部84与下部88分开。上部84具有端表面90。端表面90形成活塞66的第一端。端表面构造成接收来自电磁阀92的加压空气的气动信号。为了提供加压空气的气动信号，电磁阀92经由流体管道(未示出)与内部流体管道48流体连通。电磁阀92还经由气动信号管道94与阀腔58流体连通。气动信号管道94与阀腔58流体连通，并且更具体地，与活塞66上方的主腔部60中的空间95流体连通。

气动控制单元30还包括压力传感器150。压力传感器150测量轮胎压力、测量来自空气源18的空气的压力、动态地测量在内部流体管道48内的空气的压力以及提供与之相关的信号。压力传感器150通过在本体部分34内形成的端口与内部流体管道48流体连通。

气动控制单元30的各部分与控制装置152连通。当轮胎压力正在增大或减小时，压力传感器150可以动态地测量在内部流体管道48内的空气的压力并向控制装置152提供与轮胎压力相关的信号。控制装置152接收来自由压力传感器150的信号，并可以向空气供给阀组件54、阀组件8和放气阀组件154提供信号。控制装置152也可以与压力传感器150通信以读取和显示轮胎压力。

由控制装置152提供的信号是电流的形式，并且当被发送到阀组件8时，被电磁阀92接收。响应于由控制装置152提供的信号，电磁阀92被通电并向活塞66提供气动信号。电磁阀92通电使得内部流体管道48和活塞66上方的空间95之间经由流体管道和气动信号管道94流体连通。随着气动信号管道94与活塞66上方的空间95流体连通，当由控制装置152提供的信号被电磁阀92接收时，来自内部流体管道48的加压空气可以被引导到活塞66的端表面90。活塞66可响应于被引导到其端表面90的气动信号而移动。

为了描述本文提供的系统，当电流由电磁阀92接收时，阀组件8可以被称为“打开”。当没有电流由电磁阀92接收或当电流从电磁阀92被移除时，阀组件8可以被称为“关闭”。

当阀组件8如图3所示打开时，内部流体管道48经由阀组件8的第一流体管道70和第三流体管道82与通道端口38之间的流体连通而与流体控制回路42流体连通。另外，在这些条件下，内部流体管道48经由流体控制回路42与轮阀组件20流体连通。当阀组件8如图2所示关闭时，流体控制回路42不与内部流体管道48流体连通。而是，在这些条件下，流体控制回路42通过和阀组件8的第一流体管道70第二流体管道72之间的流体连通而被排放到大气中，如下所述。而且，当阀组件8关闭时，轮阀组件20由于轮胎压力和大气之间的压差而移动到关闭位置。关闭轮阀组件20阻止向车轮组件12增加加压空气或从车轮组件12去除加压空气。有利地，利用本文所述的阀组件8，允许轮阀组件20快速地并且在低轮胎压力条件下关闭车轮组件20。所提供的每个阀组件8、8A、8B、8C可以如上所述地打开或关闭，以允许或防止内部流体管道48与所选择的流体控制回路42、42A、42B、42C之间的流体连通并且关闭相应的轮阀组件20、20A、20B、20C。

活塞66的端表面90设置为活塞66的上部84的一部分，并且附连到第一环形部分96。第一环形部分96具有外径98。第一环形部分96附连到第一圆柱形部分100。第一圆柱形部分100的外径102小于第一环形部分96的外径98。第一圆柱形部分100附连到第一截头锥形部分104。第一截头锥形部分104的一端附连至第一圆柱形部分100，而相对端附连至中部86。中部86为大致圆柱形的形状。中部86附连至第二截头锥形部分106，第二截头锥形部分106设置为活塞66的下部88的一部分。第二截头锥形部分106附连到第二圆柱形部分108。第二圆柱形部分108具有外径110。第二圆柱形部分108附连到第二环形部分112。第二环形部分112的外径114大于第二圆柱形部分108的外径110。

第二环形部分112附连到杆部分116。杆部分116从第二环形部分112延伸到阀腔58的偏置件腔部64中。在一个实施例中，杆部分具有圆柱形形状。活塞66的第二端由杆部分116的端表面118限定。活塞66的第二端设置成与活塞66的第一端相对。

杆部分向下延伸到阀腔58的偏置件腔部64中。在偏置件腔部64中，杆部分116的端表面118与偏置件68接触。杆部分116的端表面118构造成与偏压件68接触，以推动活塞66远离偏压件腔部64和阀腔58的端部120。在一实施例中，端表面118具有圆形形状。如图2-3最清楚示出的，偏压件68设置在偏压件腔部64中，并且其一端接触杆部分116以向活塞66提供偏压。偏压件在另一端接触气动控制单元30的主体部分34的一部分。将偏压件68布置在偏压件腔部64中允许增加通过上室76到大气的加压空气流，因为偏压件68不设置在加压空气的流动路径中。增加通过上室76到大气的加压空气流允许降低车轮组件12的目标轮胎压力。偏压件68由例如弹簧钢的弹性材料形成。优选地，偏压件68是螺旋弹簧。

活塞66至少部分地设置在保持架构件122内。保持架构件还用作引导件，并且活塞66可以以线性方式在其中移动。活塞66的各部分与保持架构件122的各部分密封接合，以允许加压空气流过阀组件8到达轮胎压力管理系统10的其他部分。保持架构件122和偏压件68为间隔开的分开关系。在一实施例中，保持架构件122和偏压件68通过活塞66的一部分彼此分开。更具体地且如图2-3和图5所示，保持架构件122和偏压件68通过杆部分116彼此分离。

如图2-3所示，保持架构件122定位在阀腔58内。更具体地，保持架构件122定位在阀腔58的主腔部60内。保持架构件122和偏压件68也通过阀腔58的下腔部62彼此分离。如下所述，保持架构件122与壳体56为密封关系。

现在参考图5，保持架构件122包括上环形部分124、中间环形部分126和下环形部分128。上环形部分124设置在活塞66的第一环形部分96周围。上环形部分124经由第一壁部分130连接到中间环形部分126。第一壁部分130为圆柱形，并且具有穿过其设置的多个圆形孔132。第一壁部分130设置在活塞66的第一圆柱形部分100周围。中间环形部分126通过第二壁部分134附连到下环形部分128。第二壁部分134为圆柱形，并且具有穿过其设置的多个孔136。穿过第二壁部分134形成的多个孔136中的至少一个孔至少部分地由倒角部分(filleted portion)138限定。较佳地，多个孔136中的每个孔至少部分地由第二壁部分134的倒角部分138限定。使用倒角部分138限定孔136改善了通过阀组件8的加压空气的流动和流体控制回路42的排气，这进一步允许轮阀组件20在低轮胎压力条件下关闭。回到图2，倒角部分138允许通过阀组件8的中间室140的更大的加压空气流。允许通过阀组件8的中间室140的更大的加压空气流进一步允许车轮组件的目标轮胎压力12降低。第二壁部134设置在活塞66的中部86周围。

回到图5，密封构件142、144、146围绕上环形部分124、中间环形部分126和下环形部分128中的每个设置。较佳地，每个密封构件142、144、146设置在凹槽内且呈环形。较佳地，每个密封构件142、144、146由弹性体材料形成。在一实施例中，每个密封构件142、144、146是O形环。密封构件142、144、146在上环形部分124、中间环形部分126和下环形部分128与壳体56之间提供单独的密封，其允许保持架构件122与壳体56处于密封关系。

回到图2，阀组件8还包括上腔室76、中腔室140和下腔室148。上腔室76通过第二流体管道72与腔室74流体连通。上腔室76也选择性地与中间腔室140流体连通。当例如期望对流体控制回路42排气时，上腔室76与中腔室140流体连通。

当需要对流体控制回路42排气时，电磁阀92失电。当电磁阀92失电时，气动信号不被引导到活塞66的端表面90，并且偏压件68向活塞提供偏压，该偏压促使活塞66远离偏压件腔部64和阀腔58的端部120。在这些条件下，第一流体管道70经由上腔室76和中腔室140与第二流体管道72流体连通。由于上腔室76和第二流体管道72经由腔室74和排气端口75与中腔室140流体连通，并且中腔室140经由通道端口38和第一流体管道70与流体控制回路42流体连通，一旦上腔室76与中腔室140流体连通，加压空气就可以从流体控制回路42通过阀组件8和第二流体管道72流到腔室74。加压空气从腔室74经由排气端口75排放到大气中。当流体控制回路42被排气到大气中时，活塞66的第二截头锥形部分106的一部分与下环形部分128的内部密封接合，如图2所示。

此外，当期望使轮胎压力管理系统10排气时，较佳地，如公开的PCT专利申请WO2014/124429中所述对轮胎压力管理系统10排气。当需要为轮胎压力管理系统10排气时，放气阀组件154打开，这允许内部流体管道48通过可变截面阀组件156与大气连通。放气阀组件154、可变截面阀组件156以及设置在它们之间的流体管道158较佳地如公开的PCT专利申请WO2014/124429所述那样。

当期望增加、减小或保持轮胎压力时，中腔室140被设置成与下腔室148流体连通。为了将中腔室140设置成与下腔室148流体连通，电磁阀92通电并且气动信号被如上所述引导到的活塞66的端表面90。此外，如上所述，活塞可响应于由电磁阀92通电而提供的气动信号来移动。当气动信号被活塞66的端表面90接收时，活塞被朝向偏置件腔部64和阀腔58的端部120推压，并且压缩偏压件68。

在这些条件下，第一流体管道70经由中腔室140和下腔室148与第三流体管道82流体连通。由于下腔室148可以经由供应管道32与空气源18流体连通，空气供应阀组件54、内部流体管道48和第三流体管道82以及中腔室140经由通道端口38和第一流体管道70与流体控制回路42流体连通，一旦下腔室148与中腔室140流体连通，加压空气可以经由阀组件8从内部流体管道48引导到流体控制回路42，以在需要时增加、减少或保持轮胎压力。当加压空气被引导到流体控制回路42以增加、减小或保持轮胎压力时，活塞66的第一截头锥形部分104的一部分与中间环形部分126的内部密封地接合，如如图3所示。

从前面的详细描述显而易见的是，可有不偏离真实范围和精神的各种修改、添加以及其它替代实施例。选择和描述这些实施例是为了说明本发明的原理及其实践应用，以由此使本领域的技术人员能够将本发明用于适合于考虑具体用途的各个实施例及其各种修改。应该理解，所有这些修改和变型落入本发明的范围。