轮胎气压控制系统和具有充气轮胎的机器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种轮胎气压控制系统，其包括能够输出压力气体的压力气体源和气压调节阀组件。压力气体源包括单向阀，防止从压力气体源输出的压力气体流回压力气体源。气压调节阀组件包括具有第一单向阀入口和第一单向阀出口的第一单向阀以及有第二单向阀入口和第二单向阀出口的第二单向阀。第二单向阀入口与第一单向阀出口气体连通，并且与压力气体源气体连通。第二单向阀出口与第一单向阀入口气体流体连通，并能够与轮胎气体连通。本实用新型的轮胎气压控制系统，能够自动地保持轮胎中的气压稳定，避免轮胎由于其中气压上下变化造成疲劳，甚至破裂。
【专利说明】轮胎气压控制系统和具有充气轮胎的机器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及轮胎气压控制系统以及具有充气轮胎的机器。
【背景技术】
[0002]充气轮胎广泛地使用在包括工程机械等机动车辆中，作为行走机构的一部分，支承着机动车辆在各种地形中运动。
[0003]例如，在工程机械当中，很大一部分采用的是轮胎驱动的形式。气压对于轮胎的性能及安全保障有着极大的影响。轮胎气压过高或过低，会造成部分胎面没有接地，从而降低了轮胎的抓地力，影响了行车的安全性能，同时缩短轮胎的使用寿命。另外，过度充气的轮胎会使其胎体过度拉紧、胎壳疲劳，胎壳容易破裂和割损；充气不足的轮胎会过度变形和过热，最终会导致胎壳破裂。气压还可能影响到车辆的控制，例如，出现转向不足或过份转向的程度。
[0004]因此对轮胎气压的控制是一个非常重要的问题。在传统的轮胎气压控制技术中，通常是使用手动开关来触发轮胎充气，以及通过气门阀手动放气。
[0005]然而让工程机械操作者定期检查轮胎气压不仅操作困难，难于及时解决问题，同时严重增加工作量。特别是在一些坑坑洼洼的路面，轮胎内会经历压缩和复原。在轮胎压缩时会产生高压，而这种高压是无法通过手动来调整的。
实用新型内容
[0006]为了解决上述问题中的至少一个，本实用新型提供了一种轮胎气压控制系统，其包括能够输出压力气体的压力气体源和气压调节阀组件。所述压力气体源包括单向阀，防止从所述压力气体源输出的压力气体流回所述压力气体源。所述气压调节阀组件包括具有第一单向阀入口和第一单向阀出口的弹簧加载的第一单向阀以及有第二单向阀入口和第二单向阀出口的第二单向阀。所述第二单向阀入口与所述第一单向阀出口气体连通，并且与所述压力气体源气体连通；所述第二单向阀出口与所述第一单向阀入口气体流体连通，并能够与轮胎气体连通。所述轮胎气压控制系统还可以包括与所述第一单向阀出口和所述第二单向阀入口气体连通的排气阀、能够检测轮胎气压并输出表示轮胎气压的信号的传感器以及控制器。所述控制器与所述压力气体源、所述排气阀和所述传感器电连接，接收来自所述传感器的表示轮胎气压的信号，并分别向所述压力气体源和所述排气阀输出指示开启和关闭的信号。
[0007]本实用新型还提供了一种具有充气轮胎的机器，其中包括上述的轮胎气压控制系统。
[0008]利用本实用新型的轮胎气压控制系统，尤其是在轮胎经历压缩和复原的场合中，能够自动地保持轮胎中的气压稳定，避免轮胎由于其中气压上下变化造成疲劳，甚至破裂。
【专利附图】
【附图说明】[0009]图1是根据本实用新型的轮胎气压控制系统的原理图。
[0010]图2是根据本实用新型的轮胎气压控制系统的电气系统原理图。
【具体实施方式】
[0011]在下面的例子中，虽然是以轮胎式压路机为例，解释本实用新型的原理，但本领域技术应该明白，轮胎式压路机仅仅是具有充气轮胎的机器的一个例子。具有充气轮胎的机器包括但不限于各种使用充气轮胎作为行走机构的城市机动车辆、越野机动车以及各种工程机械等。本实用新型的轮胎气压控制系统可以应用于各种使用充气轮胎的场合。
[0012]图1示出了根据本实用新型的轮胎气体控制系统一种实施方式的原理图。图示的轮胎气压控制系统包括能够输出压力气体的压力气体源2和气压调节阀组件8。压力气体源2通过管路3与压力阀组件8气体连通。压力气体源2可以例如是压缩机马达或者压力气罐。在本实用新型中，“气体连通”是指气体能够从一个部件流动到另一个部件，既可以单向流动，也可以双向流动。
[0013]气压调节阀组件8包括具有第一单向阀入口 10和第一单向阀出口 11的第一单向阀9以及具有第二单向阀入口 13和第二单向阀出口 14的第二单向阀12。第二单向阀入口13与第一单向阀出口 11气体连通，并且与压力气体源2气体连通。第二单向阀入口 13、第一单向阀出口 11、压力气体源2可以通过本领域公知的方式，例如在管路3上设置三通阀，进行气体连通。
[0014]第二单向阀出口 14与第一单向阀入口 10气体连通，并能够与轮胎I气体连通。类似地，第二单向阀出口 14和第一单向阀入口 10可以连接到一个三通阀的两个端口上，该三通阀的第三端口通过公知的方式与轮胎I的气体连通。
[0015]根据本实用新型的一种实施方式，压力气体源包括单向阀(未示出)，防止从压力气体源2输出的压力气体流回到压力气体源。于是，在使第二单向阀入口 13、第一单向阀出口 11和压力气体源2相互气体连通的管路3中，充满着压力气体，形成了气压调节阀组件8的背压。
[0016]在图1所示的实施方式中，第一单向阀9是弹簧加载的单向阀，包括第一止回阀21和第一弹簧22。第一弹簧22设置在第一止回阀21的出口侧，对第一止回阀21进行加载，形成第一单向阀的开启压力。第二单向阀12可以仅包括第二止回阀23，即不是弹簧加载的。在另外的实施方式(未示出)中，第二单向阀也可以是弹簧加载的单向阀，包括第二止回阀和第二弹簧。第二弹簧设置在第二止回阀的出口侧，对第二止回阀进行加载，形成第二单向阀的开启压力。
[0017]作为优选实施方式，如图1所示，根据本实用新型的轮胎气压控制系统还可以包括排气阀4。排气阀4可以包括与第一单向阀9的第一单向阀出口 11和第二单向阀12的第二单向阀入口 13气体连通的气门19或者下面描述的电磁阀5、节流阀6、消音器7或者同时包括气门19和电磁阀5等。排气阀4可以是本领域公知的任何形式的适合于排气的阀。
[0018]轮胎气体控制系统可以进一步包括与压力气体源和排气阀电连接的控制器。该轮胎气体控制系统还可以包括能够检测轮胎气压并输出表示轮胎气压的信号的传感器，控制器与压力气体源、排气阀和传感器电连接，接收来自传感器的表示轮胎气压的信号，并分别向压力气体源和排气阀输出指不开启和关闭的信号。
[0019]在图示实施方式中，压力气体源2可以例如是压缩机马达，其可以通过压路机的发动机来驱动，或者通过专用的电动机或内燃机等动力源驱动。
[0020]传感器15能够检测轮胎气压并输出表示轮胎气压的信号，例如可以压力传感器。传感器15可以检测使压缩机马达2、第二单向阀入口 13和第一单向阀出口 11相互气体连通的管路3中的压力。针对管路3的压力检测，也包括了用传感器检测例如第二单向阀入口 13或第一单向阀出口 11处的压力；或者，可以用传感器检测第二单向阀出口 14和第一单向阀入口 10与轮胎I气体连通的管路中的压力，类似地包括第二单向阀出口 14、第一单向阀入口 10或者轮胎I处的压力。在一种实施方式中，传感器15可以是多个传感器，这些传感器可以用来检测上述的所有位置或部分位置处的气体压力。
[0021]来自传感器15的表示气体压力的信号被传送给控制器20，控制器20通过将检测到的气压与设定压力值进行对比，确定轮胎I需要放气还是充气，或者既不放气也不充气而是保持。本领域技术人员可以理解，上述与设定压力值进行对比，也包括在设定压力值表中进行查询的情况。
[0022]控制器20可以是压路机上的发动机控制模块(ECM)，也可以是单独的例如微处理器、工控机或者计算机等。ECM20与压缩机马达2、排气阀4和传感器15电连接，根据接收的来自传感器15的表示轮胎气压的信号，分别向压缩机马达2和排气阀4输出指示开启和关闭的信号。在本实用新型中，“电连接”即包括通过有线方式的电连接，也包括无线方式的电连接。
[0023]排气阀4可以包括与控制器20电连接的电磁阀5。电磁阀5在控制器20的控制下，可以开启和关闭，从而按照预先设定的程序或者操作者的要求，以自动的方式对轮胎I进行放气，降低轮胎I的气压。在图示的轮胎式压路机的场合中，由于轮胎气压非常高，所以，排气阀还可以包括与电磁阀5气体连通的节流阀6，以控制轮胎I内高压气体的排放速度。为了避免或者减轻轮胎放气时的噪声，特别是在高压轮胎的场合中，排气阀还可以包括与电磁阀5和节流阀6气体连通的消音器7。应该明白，虽然图1中所示的电磁阀5位于节流阀6的上游，即气流经电磁阀5后流入节流阀6，但是，在另外的实施方式中，节流阀也可以位于电磁阀的上游。图1中消音器7的位置是示意性的，在实际中可以根据具体的消音器类型安装在希望的位置。
[0024]图2的轮胎气压控制系统还包括与ECM20电连接的报警装置，例如报警灯16，或者蜂鸣器等等各种其他的公知报警装置。当ECM20确定所接收的来自传感器15的信号表示的压力值低于预定值达到预定时间时，ECM20向报警灯16输出信号，驱动报警灯报警，例如闪烁。
[0025]工业实用性
[0026]本实用新型的轮胎气压控制系统可以应用于具有充气轮胎的机器，包括但不限于轮胎式压路机。
[0027]参见图1。当轮胎I内的气压非常低时，压力气体源2与轮胎I (或者管路3中的背压与轮胎I的气压)之间的压力差大于气压调节阀组件8的第二单向阀12(以及未示出的压力气体源2单向阀)的开启压力，于是压力气体源2通过其单向阀(未示出)、管路3、第二单向阀12向轮胎I充气，直到管路3中的压力与轮胎I中的气压之差小于第二单向阀12的开启压力，第二单向阀12关闭。这时，由于压力气体源2中单向阀的作用，在管路3中形成背压。此时，轮胎I中的气压与背压之差也不大于第一单向阀9的开启压力。
[0028]当压路机行驶在起伏较剧烈的路面上时，轮胎I可能会首先被显著压缩然后又恢复原状。当轮胎I被显著压缩时其中形成高气压。当轮胎I与管路3的压力差大于第一单向阀9的开启压力时，第一单向阀9打开，轮胎I与管路3气体连通，使得轮胎I的压力降低，直到轮胎I中的气压与管路3中的压力之差小于第一单向阀9的开启压力，第一单向阀9关闭。
[0029]当轮胎I被显著压缩后又恢复原状时，轮胎I的气压进一步减小。当管路3与轮胎I之间的压力差大于第二单向阀12的开启压力时，第二单向阀12开启，管路3与轮胎I气体连通，从而利用管路3中的背压对轮胎I进行充气，使得轮胎I中的压力增加，直到管路3中的压力与轮胎I中的气压之差小于第二单向阀12的开启压力，第二单向阀12第二单向阀12关闭。
[0030]可见，利用本实用新型的轮胎气压控制系统，尤其是在轮胎经历压缩和复原的场合中，能够自动地保持轮胎中的气压稳定，避免轮胎由于其中气压上下变化造成疲劳，甚至破裂。
[0031 ] 轮胎气体控制系统也可以包括控制压力气体源开启和关闭的控制器，或者进一步包括检测压力的传感器，从而可以使操作者能够主动地控制轮胎的气压。
[0032]图2以举例的方式给出了同时使用ECM20控制轮胎气压的一个例子。当ECM20通过传感器15检测到轮胎I中的气体压力不足的时候，ECM20发出控制继电器17的电信号，使得继电器17工作，驱动电流由电源E流经保险18至压缩机马达2。压缩机马达2工作时，将压缩高压气体经管路3输送至气压调节阀组件8。气压调节阀组件8中第二单向阀12打开，气体经第二单向阀入口 13和第二单向阀出口 14进入轮胎I。ECM20经传感器15检测到轮胎气压达到设定值时，ECM20停止继电器17的电流供应，压缩机马达2停止工作，同时第二单向阀12关闭，完成对轮胎的充气。
[0033]当轮胎I中的气体压力过高的时候，轮胎I与管路3之间的压力差高于气压调节阀组件8中的第一单向阀9的开启压力，第一单向阀9打开，高压气体从轮胎I中排出。ECM20通过传感器15检测到气体压力过高的信号,发出控制排气阀4的电磁阀5的电信号，电磁阀5工作，使得高压气体经由节流阀6与消音器7排出。当轮胎I与管路3之间的压力差降低到第一单向阀9的开启压力之下时，第一单向阀9关闭，保持轮胎I内的气体压力；同时ECM20通过传感器15检测到压力下降至设定值，停止向电磁阀5供电，断开回路3与节流阀6的气体连通，停止排气，在管路3中形成背压，完成轮胎I的排气和保压。
[0034]当轮胎I存在破损或回路中存在泄漏时，传感器15会长期检测到回路压力值始终不足，ECM20因此会一直指示进行充气。当持续充气时间超过设定值的时候，ECM20发出报警信号至报警灯16，报警灯16闪烁，提醒操作者停机检测故障。
[0035]可见，当本实用新型的轮胎气压控制系统进一步使用了控制器和传感器时，能够在更大应用范围内自动地对轮胎进行充气、放气和保压。
[0036]另外，如图1所示，排气阀4还可以包括在管路3上设置的与第一单向阀出口 11和第二单向阀入口 13气体连通的一个气门嘴19，例如美式气门嘴。这样可以通过手动的方式调节管路3中的背压，从而调节轮胎I中的气压。[0037]本领域技术人员应该理解，第二单向阀12可以不是弹簧加载的。在这种情况下，仅仅作为一个例子，当需要关闭第二单向阀12时，例如对轮胎I的充气完成时，控制器20可以根据传感器15检测到的压力控制电磁阀5开启，或者在某些情况下可以手动打开气门嘴19，减小管路3中的背压，使得第二单向阀在轮胎气压和管路背压的压力差作用下关闭。
[0038]上面虽然参照附图对本实用新型进行了具体描述，但是，这些描述仅仅是示例性的，用来解释本实用新型的原理。应该清楚，得益于本实用新型的教导，本领域技术人员可以对于本实用新型可以进行多种修正、变形和改进，这些修正、变形和改进落入本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种轮胎气压控制系统，其特征在于，包括: 能够输出压力气体的压力气体源，所述压力气体源包括单向阀，防止从所述压力气体源输出的压力气体流回所述压力气体源；以及 气压调节阀组件，其中，所述气压调节阀组件包括: 弹簧加载的第一单向阀，其具有第一单向阀入口和第一单向阀出口， 第二单向阀，其具有第二单向阀入口和第二单向阀出口， 其中，所述第二单向阀入口与所述第一单向阀出口气体连通，并且与所述压力气体源气体连通， 所述第二单向阀出口与所述第一单向阀入口气体流体连通，并能够与轮胎气体连通； 与所述第一单向阀出口和所述第二单向阀入口气体连通的排气阀； 能够检测轮胎气压并输出表示轮胎气压的信号的传感器；以及控制器，所述控制器与所述压力气体源、所述排气阀和所述传感器电连接，接收来自所述传感器的表示轮胎气压的信号，并分别向所述压力气体源和所述排气阀输出指示开启和关闭的信号。
2.如权利要求1所述的轮胎气压控制系统，所述排气阀包括与所述控制器电连接的电磁阀，所述电磁阀与所述第一单向阀出口和所述第二单向阀入口气体连通。
3.如权利要求2所述的轮胎气压控制系统，其特征在于，所述排气阀还包括与所述电磁阀气体连通的节流阀。
4.如权利要求1所述的轮胎气压控制系统，其特征在于，所述排气阀还包括对所述排气阀进行消音的消音器。
5.如权利要求1所述的轮胎气压控制系统，其特征在于，所述第二单向阀是弹簧加载的单向阀。
6.如权利要求1所述的轮胎气压控制系统，其特征在于，所述压力气体源是压缩机马达。
7.如权利要求1到6中任一项所述的轮胎气压控制系统，其特征在于，所述传感器检测的是所述压力气体源、所述第二单向阀入口和所述第一单向阀出口相互气体连通的管路中的压力。
8.如权利要求1到6中任一项所述的轮胎气压控制系统，其特征在于，所述传感器检测的是所述第二单向阀出口和所述第一单向阀入口与轮胎气体连通的管路中的压力。
9.如权利要求1到6中任一项所述的轮胎气压控制系统，其特征在于，还包括与所述控制器电连接的报警装置，当所述控制器确定所接收的来自所述传感器的信号表示的压力值低于预定值达到预定时间时，所述控制器向所述报警装置输出信号，驱动所述报警装置报目O
10.如权利要求1所述的轮胎气压控制系统，其特征在于，所述排气阀包括与所述第一单向阀出口气体连通的气门嘴。
11.一种具有充气轮胎的机器，其特征在于，包括如权利要求1到10中任一项所述的轮胎气压控制系统。
12.如权利要求11所述的具有充气轮胎的机器，其特征在于，所述机器是轮胎式压路机。
【文档编号】B60C23/00GK203472435SQ201320546478
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年9月2日 优先权日:2013年9月2日
【发明者】张霖 申请人:卡特彼勒路面机械公司