带有压力调节器的自充气轮胎的制作方法与工艺

本发明总体涉及自充气轮胎，更具体地，涉及用于此类轮胎的泵机构和压力调节器。

背景技术：
随着时间的推移，正常的空气扩散使轮胎压力降低。轮胎的自然状态是处于充气状态。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，轮胎寿命和降低的运输工具制动和操纵性能。已经提出了轮胎压力监测系统，以便在轮胎压力明显低时警告驾驶者。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，希望的是在轮胎内并入自充气特征，其将使轮胎自充气，从而补偿随着时间推移的任何轮胎压力下降，而不需要驾驶员的介入。

技术实现要素：
在第一方面，本发明提供了包括安装至轮辋的轮胎的自充气轮胎组件，该轮胎具有轮胎腔、分别从第一和第二轮胎胎圈区域延伸至轮胎胎面区域的第一和第二侧壁；具有第一端和第二端的空气通道，空气通道由柔性材料构成，其操作以当轮胎旋转时打开和关闭，其中第一端和第二端与轮胎腔流体连通；调节器装置，其具有调节器本体，该调节器本体具有内部室；压力膜，其被安装在调节器装置上来包围内部室，其中压力膜具有下表面，该下表面放置成打开和关闭安装在内部室中的出口端口，其中压力膜与轮胎腔压力流体连通；其中调节器装置的本体具有第一、第二和第三柔性管道，其中所述第一、第二和第三柔性管道每个均具有内部通道；其中第三柔性管道具有与外部空气流体连通的第一端，和与调节器装置的内部室流体连通的第二端，其中第一柔性管道具有与空气通道的第一端流体连通的第一端，和与调节器装置的内部室流体连通的第二端；其中第二柔性管道具有与空气通道的第二端流体连通的第一端，和与调节器装置的内部室流体连通的第二端。定义轮胎的“高宽比”是指其断面高度(SH)与其断面宽度(SW)的比值，该比值乘以100％，以作为百分比来表达。“不对称胎面”是指具有关于轮胎的中心面或赤道面EP不对称的胎面花纹的胎面。“轴向”和“轴向地”是指与轮胎旋转轴线平行的线或方向。“胎圈包布”是放置在轮胎胎圈外侧周围的窄带形材料，用于保护帘布层免受磨损和切割到轮辋并且分散轮辋上方的挠曲。“周向的”是指垂直于轴向方向沿表面的周边延伸的线或方向。“赤道中心平面(CP)”是指垂直于轮胎的旋转轴线并且穿过胎面中心的平面。“印迹”是指在零速度及标准负载和压力下，轮胎胎面与平坦表面的接地面积或接触面积。“内侧面”是指当轮胎安装在车轮上并且车轮安装在车辆上时最靠近车辆的轮胎侧面。“横向”是指轴向方向。“横向边缘”是指在标准负载和轮胎充气情况下测量的、与轴向最外侧的胎面接地面积或印迹相切的线，这些线平行于赤道中心平面。“净接触面积”是指在围绕胎面整个圆周的横向边缘之间的接地胎面元件的总面积除以横向边缘之间整个胎面的总面积。“非定向胎面”是指如下胎面：没有优选的前进行进方向也不要求设置在车辆上特定的一个或多个车轮位置来确保胎面花纹与优选的行进方向对准。相反地，定向胎面花纹具有优选的需要特定车轮定位的行进方向。“外侧面”是指当轮胎安装在车轮上并且车轮安装在车辆上时最远离车辆的轮胎侧面。“蠕动的”是指通过沿管状通道推动例如空气的内含物的波状收缩进行的操作。“径向的”和“径向地”是指在径向方向上朝着或远离轮胎的旋转轴线的方向。“肋”是指在胎面上圆周延伸的橡胶条，其由至少一个周向沟槽以及第二个这样的沟槽或横向边缘中任一个限定，该条在横向方向上未被全深度沟槽分开。“花纹细缝”是指模制到轮胎的胎面元件中、细分胎面表面并改进牵引的小狭槽，花纹细缝通常在宽度上是狭窄的并且在轮胎印迹中关闭，这与轮胎印迹中保持开放的沟槽相反。“胎面元件”或“牵引元件”是指由具有接近沟槽的形状限定的肋或块状元件。“胎面弧宽”是指在胎面横向边缘之间所测量的胎面弧长。附图说明将通过示例并参照附图来描述本发明，其中：图1是轮胎和轮辋组件的等距视图，其显示泵和调节器组件。图2A是图1的泵和调节器组件的示意图。图2B是图1的轮胎的前视图，其显示操作中的系统。图3是从图1的轮胎内侧所示的泵和调节器组件的部分前视图。图4是调节器组件的分解图。图5是图4的调节器组件的顶视图。图6A是图5沿着方向6-6的截面图，其显示调节器在操作期间处于关闭位置。图6B是图5沿着方向6-6的截面图，其显示调节器在操作期间处于打开位置。图7A-7D是图5沿着方向7-7的截面图，其显示当轮胎以顺时针方向旋转时在操作期间流行进经过系统调节器时的事件顺序。图8A-8D是图5沿着方向7-7的截面图，其显示当轮胎以逆时针方向旋转时在操作期间流行进经过系统调节器时的事件顺序。图9A是双联阀的第二实施例的截面视图。图9B是在图9A中所示的双联阀的第二实施例的分解的前视图。图10A-10D是图5沿着方向7-7的截面图，其显示当轮胎以顺时针方向旋转时在操作期间当流行进经过带有双联阀的第二实施例的系统调节器时的事件顺序。具体实施方式参照图1和2，轮胎组件10包括轮胎12、泵组件14和轮胎轮辋16。轮胎和轮辋包围轮胎腔40。如在图1-3中所示，泵组件14优选安装在轮胎的侧壁区15中，优选接近胎圈区域。泵组件14。泵组件14包括空气通道43，其可在硫化或成型后固化期间被模制至轮胎的侧壁中。空气通道可通过可移除条的插入被模制成型，当可移除条被移除时形成通道。通道43用作泵。如图2所示，空气通道43优选被模制在轮胎侧壁中，并且具有的弧长是通过相对于轮胎旋转轴线相应的角γ所测量的，该角在至少330度的范围内，并且更优选地在约330-380度的范围内。泵空气通道43也可由分立的管形成，该管由弹性的、柔性材料形成，该材料例如塑料、弹性体或橡胶化合物，并且能够在管受到外力作用时形变成扁平状态时，并且在此力移除时恢复至大致圆形横截面的原始状态时经受反复的形变循环。该管具有的直径足以操作地使用于本文所述目的的足够体积的空气通过，并且允许管放置在轮胎组件内的可操作位置，如将描述的。优选地，管具有圆形横截面形状，但是例如椭圆形的其它形状也可被使用。如图2A所示，入口过滤器组件400连接至调节器装置300以用于提供入口过滤后的空气至调节器装置300。调节器装置。调节器装置300在图2-8中示出。调节器装置300用于调节至空气通道43的空气流。调节器装置300具有中心调节器壳体310，其容纳内部室320。内部室320具有中心开口312。与中心开口312相对的是出口端口330。出口端口从底表面313上升并且延伸至室320的内部。出口端口放置成接合压力膜550。压力膜具有大致平面的上表面551。压力膜具有下表面553，其中塞555从下表面延伸。压力膜进一步具有环形侧壁556，其从上表面向下延伸形成唇部557。唇部557优选为环形的，并且卡入在外部调节器壳体310上形成的环形狭槽559中。压力膜是由柔性材料制成的盘形构件，该材料例如但不限于橡胶、弹性体、塑料或硅胶。盖被接收在压力膜之上。盖具有多个孔，以允许压力膜的外表面551与轮胎室40的压力流体连通。压力膜的下表面553与内部室320流体连通。塞555放置成关闭出口端口330。弹簧580放置在内部室320中来偏置压力膜550使其处于打开位置。弹簧具有的第一端582围绕塞555被接收。弹簧具有的第二端584围绕出口端口330的外表面被缠绕。第一垫圈586可被接收在弹簧第一端582与压力膜550之间。第二垫圈588可被接收在弹簧第二端584和室313的底部之间。盖由刚性材料制成，并且抵抗弹簧力，由此用于通过压力膜550使弹簧预加载。因而在压力膜的每侧上的压力平衡致动压力膜塞555来打开和关闭出口端口330。从中心调节器壳体310延伸的是第一、第二和第三柔性管道350、360、370，其放置在中心调节器壳体310的任一侧上。如所示的，每个柔性管道350、360、370可与调节器壳体整体成型，或者是连接至中心调节器壳体310的分立部件。每个柔性管道350、360、370具有用于传送流体的内部通道352、362、372。如在图7A中所示，第一柔性管道350的内部通道352具有的第一端354连接至出口端口330。第一柔性管道350的内部通道352具有的第二端356与第一阀100流体连通。第二端终止在圆形法兰358中，该法兰358围绕第一阀100的外部本体被接收。第一阀100连接至泵通道43的第一端42。如在图7A中所示，第二柔性管道360具有内部通道362，该内部通道362具有的第一端361连接至内部室320的出口端口330和第一柔性管道350的内部通道352。内部通道362具有的第二端364与第二阀100流体连通。第二柔性管道具有圆形法兰远端368，该远端368围绕第二阀100的外部本体被接收。如图5和图6A所示，第三柔性管道370将入口过滤器组件400连接至压力调节器300的内部室320。第三柔性管道370的内部通道372具有的出口374连接至入口过滤器组件400的出口端口442。第三柔性管道的远端终止在圆形法兰373中，该法兰围绕入口过滤器组件400的外部本体被接收。第一柔性管道370的内部通道372具有对调节器300的入口室320开放的第二端376。入口过滤器组件。入口过滤器组件400在图6A、6B中示出。入口过滤器组件400包括插入套筒412，该插入套筒412是中空的并且具有完全延伸穿过其中的内部螺纹孔414。插入套筒412具有的第一端被插入轮胎中，通常在侧壁15的外表面中。插入套筒412可被插入轮胎后固化或可被模制在轮胎中。插入套筒的第一端具有扩大的孔424用于接收空气通道螺钉420的螺纹端。插入套筒具有的第二端放置在轮胎的外表面上以提供环境空气至内部孔414中。空气通道螺钉420具有内部通道430，该内部通道430具有与插入套筒412的孔414流体连通的开口432。过滤器440被接收在插入套筒412内接近入口端处。空气通道螺钉420的内部通道430具有出口孔442，该出口孔442与第三柔性管道370的内部通道372的入口374流体连通。入口/出口阀。泵通道43的第一端42连接至第一阀100。泵通道43的第二端44连接至第二阀100。第一和第二阀100在结构上示出为相同的，但是阀的一个或两个可以是图9A所示的阀200。第一和第二阀100在图7A-D中显示在操作中。阀100包括具有上部阀111和下部阀114的阀本体110。上部阀111从泵传送泵送的空气至轮胎腔，以及下部阀从调节器传送流至泵。下部阀114具有第一端112，该第一端具有安装在轮胎侧壁内的外螺纹表面113。阀本体110具有大致延伸穿过阀本体110的中心通道115，即中心通道将上部阀111连接至下部阀114。下部阀114具有中心通道115的第一端，其具有与泵通道43第一端42流体连通的扩大的开口118。圆柱状支撑件120被接收在中心通道115的扩大的开口118中。圆柱状支撑件120具有延伸穿过其中的孔122。柔性圈124围绕圆柱状支撑件120被接收。柔性圈124的外端放置来打开和关闭孔126以从第一柔性管道通道352传送流至通道115，并且然后至泵通道42，或从泵通道42经过阀本体通道115至柔性管道通道。因此当流以任一方向行进时，阀100运转。图7A显示流从调节器300行进朝向下部阀114经过第一柔性管道。如图7b所示，来自流的压力部分折叠柔性圈124，使得流体进入中心通道115。流行进经过中心孔122并且进入泵。如图7C所示，流行进经过360度泵并且至泵的第二端部44。流进入双联阀100的下端，经过圆柱状支撑件120的孔122′，并且然后经过中心通道115′。中心通道115具有的第二端117终止在上部阀111中进入横向通道119。横向通道119垂直于中心通道115，形成T形通道。第二柔性套筒130安装至阀本体110并且放置来打开和关闭横向通道119的出口孔128。图7C和图7D显示在工作中的上部阀。泵送的空气离开泵出口端部44，并且行进经过下部阀114。套筒124阻止流离开阀。流经过中心通道115行进至上部阀111。如图7D中所示，第二柔性套筒130打开来释放流进入轮胎腔40。流动经过阀的操作取决于轮胎旋转的方向。图7A-7D显示对于顺时针轮胎旋转的操作中的系统，而图8A-8D显示对于逆时针轮胎旋转的操作中的系统。如在图中所示，每个阀100能够经由上部阀111从泵出口输出流至轮胎腔，或者经由下部阀114从调节器输出流至泵入口。双联阀的第二实施例200在图9A和图9B中示出。双联阀200包括具有上部阀211和下部阀214的阀本体210。上部阀211从泵传送泵送的空气经过通道215至轮胎腔，并且下部阀从调节器传送流经过通道215至泵。阀本体210具有第一端212，该第一端212具有安装在轮胎的侧壁内的外螺纹表面213。下部阀214被插入与通道215相交的横向通道217内。下部阀214是止回阀，优选所示的鸭嘴式止回阀。鸭嘴式止回阀具有鸭嘴式形状的弹性唇部217，其阻止回流并且允许从入口219至通道215的向前的流动。该流离开鸭嘴式弹性唇部进入通道215。下部阀214也能够是本领域技术人员已知的其它类型的止回阀，例如球形阀等。图10显示流动从调节器进入柔性管道，并且进入有角度的通道240至鸭嘴式止回阀的入口219。该流经过唇部217离开止回阀进入通道215并且然后至泵入口。上部阀211是套筒类型止回阀，其具有在出口通道230的出口孔234上方打开和关闭的外部环形柔性套筒232。出口通道230与通道215流体连通。图10C和图10D显示在操作期间的上部阀，当流从泵被引导经过通道215，经过阻止进入下部阀214的鸭嘴式唇部217，并且经过套筒至出口通道230并且进入轮胎腔。系统操作。图1-2显示360度泵组件14。系统是双向的，使得泵能够以任一旋转方向泵送。如在图2A和2B中所示，调节器装置300与泵通道43的第一端42流体连通。如图2B中所示，当轮胎以顺时针方向旋转时，印迹靠着地面形成。压缩力F从印迹被引导至轮胎中并且作用来使泵通道43扁平。当轮胎旋转时泵通道43的连续的扁平化以与轮胎旋转方向相反的方向促使压缩的空气朝向泵出口。由于在泵出口44处的压力增加，双联阀100引导流经过阀中心通道并且进入轮胎腔40。调节器装置300控制外部空气流入泵。如图6A所示，如果轮胎压力在预设阈值以上，则压力膜的塞555密封中心出口端口330并且没有空气进入泵通道。压力预设阈值能够基于轮胎尺寸和压力膜的材料性质而被确定，并且弹簧常数能够被选择来确定预设阈值时的压力。如图6B所示，如果轮胎压力下降至低于预设阈值，则膜550的塞555将从中心出口端口330脱离，打开出口端口330。由于中心出口端口330的打开，随着室压力320下降，外部空气将被抽吸经过过滤器440，经过中心通道430，经过第三柔性管道372至内部室320。如果轮胎以顺时针方向旋转，过滤后的空气经过出口孔330离开内部室，并且进入第一柔性管道350的通道352。如图7A和7B所示，然后过滤后的空气经过双联阀100进入下部阀114，然后进入泵入口42。如图7C所示，然后该流被压缩经过泵通道43，并且然后进入双联阀100。流行进经过下部阀经由中心通道115′进入上部阀111。流经由套筒130离开上部阀进入轮胎腔40，该套筒在流压力下打开。泵将随着每次轮胎旋转泵送空气。当泵系统不在印迹中时，泵通道43填充空气。如果轮胎以逆时针方向旋转，系统的操作在图8A-8D中示出。过滤后的空气经过出口端口330离开内部室320，并且进入第二柔性管道360然后经过双联阀100的下部阀114，然后进入泵入口44。流然后压缩通过泵通道43至泵出口42。如图8C和8D所示，流离开上部阀111′进入轮胎腔40。泵将随着每次轮胎旋转泵送空气。当泵系统不在印迹中时，泵通道43填充空气。泵组件在轮胎中的定位将从图1、2A和3中理解到。在一个实施例中，泵组件14被放置在轮胎侧壁中，在轮辋法兰表面径向向外。如此放置，空气通道43从轮胎印迹径向向内，并且因此放置成通过从轮胎印迹所引导的力而被压扁，如上所述。虽然空气通道43的定位明确显示在轮胎的接近胎圈区域的区域中，但是不限于此，并且可被定位在轮胎经历循环压缩的任何区域。空气通道43的横截面形状可以是椭圆形的或圆形的或任何希望的形状。由每个泵通道的角Ψ所表现的长度显示为约350-360度，本发明不限于此，并且可以根据需要是更短的或更长的。泵组件14也可以与常规构造的辅助轮胎压力监控系统(TPMS)(未示出)一起使用，其用作系统故障检测器。TPMS可用于检测轮胎组件的自充气系统中的任何故障并且向使用者警告此类状况。根据本文中所提供的本发明的描述，本发明中的变型是可能的。虽然某些代表性的实施例和细节已经被示出用于说明本主题发明的目的，但是对于本领域技术人员而言将显而易见的是可以在本发明中进行多种改变和修改而不脱离本主题发明的范围。因此，应理解的是可在所描述的特定实施例中进行改变，其将落入由随之所附的权利要求所限定的本发明的全部预计范围内。