空气维持轮胎的制作方法

本发明涉及充气轮胎和空气维持轮胎系统，该空气维持轮胎系统是维持轮胎内的适当气压的系统。更加具体地，本发明涉及一种轮胎，该轮胎包括形成有结构化特征的沟槽，该结构化特征可改进基于阀杆的空气维持轮胎系统的操作。

背景技术：

常规的充气轮胎被设计为进行相对较长时期的操作。在许多情况中，汽车轮胎现在预期具有30000英里、50000英里或者70000英里的有效使用寿命。然而，由于钉子和其它尖锐物体的穿刺、温度变化和/或空气通过轮胎本身的扩散，所以即使是较长寿命的充气轮胎也会经受气压损失。

由于随着时间的推移空气扩散会减小轮胎压力，所以充气轮胎可能会反复地变得充气不足。相应地，驾驶员进而必须反复地进行维持车辆轮胎中的建议气压的动作以便避免燃油经济性、轮胎寿命和/或车辆制动及操纵性能的降低。轮胎压力监测系统（tpms）是已经提出的用于在车辆轮胎中的气压明显较低时提醒驾驶员的自动化系统。然而，这种系统仍依赖于驾驶员在收到提醒时采取补救措施以便将轮胎再充气至建议压力。因此，在现有技术中期望的是在充气轮胎内加入空气维持特征，该空气维持特征能够在不需要驾驶员介入的情况下维持预定气压或者建议气压。

为此，已经研发出了空气维持轮胎（amt）系统。amt系统通常包括一个或多个泵或泵送组件，该一个或多个泵或者泵送组件用于根据需要增加车辆轮胎中的气压。一个这种系统的示例是在美国专利第8,381,784号中描述的基于阀杆的空气维持轮胎系统，该专利由于本发明相同的受让人拥有，即，thegoodyeartire&rubbercompany公司。

在这种amt系统中，并且特别是基于阀杆的amt系统中，环形空气管设置在形成于轮胎的侧壁中的沟槽中，并且在轮胎旋转时通过轮胎印迹相继地变平或挤压，从而将空气引导至阀壳体。阀壳体设置在轮辋内并且流体地连接至轮胎阀杆，轮胎阀杆进而与轮胎腔体流体连通。为了使得空气能够从环形空气管流体连通至阀壳体，一个或多个连接管在环形空气管与阀壳体之间延伸。

为了优化这种基于阀杆的amt系统的操作，期望的是优化环形空气管的泵送能力。因此，期望的是提供一种形成有使得能够对空气管的泵送能力进行这种优化的特征的轮胎。

技术实现要素：

根据本发明的示例性实施例的方面，一种空气维持轮胎被提供。该空气维持轮胎包括一对侧壁，其中，侧壁中的每一个从轮胎的相应胎圈区域延伸至胎冠。环形沟槽形成在轮胎侧壁中的一个选择侧壁中。该沟槽形成有位于轮胎侧壁的外表面处的开口端以及与该开口端相对的闭合端。沟槽的开口端形成有向外的径向渐细部。蠕动泵组件的空气管容纳在沟槽中。

根据本发明的另一示例性实施例的方面，一种空气维持轮胎被提供。该空气维持轮胎包括一对侧壁，其中，侧壁中的每一个从轮胎的相应胎圈区域延伸至胎冠。环形沟槽形成在轮胎侧壁中的一个选择侧壁中。该沟槽形成有位于轮胎侧壁的外表面处的开口端以及与该开口端相对的闭合端。该沟槽形成有至少一个直径增加的特征。蠕动泵组件的空气管容纳在沟槽中。

定义

“轴向的”和“轴向地”表示平行于轮胎的旋转轴线的线或方向。

“胎圈包布”是放置在轮胎胎圈外部周围以便保护帘布层使其不受轮辋磨损和切割并且分布轮辋上的挠曲的狭窄材料带。

“周向的”表示沿着垂直于轴向方向的环形胎面的表面的周长延伸的线或者方向。

“赤道中心面（cp）”表示垂直于轮胎的旋转轴线并且穿过胎面中心的平面。

“印迹”表示在零速度及标准负载和压力下的轮胎胎面与平坦表面的接触部分或者接触面积。

“沟槽”表示在用于在其中接收空气管的区段中设计尺寸并构造的轮胎中的细长孔隙区域。

“向内侧”表示当轮胎被安装在车轮上并且车轮被安装在车辆上时最接近车辆的轮胎的一侧。

“侧向”表示轴向方向。

“侧向边缘”表示在标准载荷和轮胎充气情况下测量的、与轴向最外侧的胎面接地部分或印迹相切的线，该线平行于赤道中心面。

“向外侧”表示当轮胎被安装在车轮上并且车轮被安装在车辆上时最远离车辆的轮胎的一侧。

“蠕动的”表示通过波状收缩而沿着管状通道推进内含物（诸如，空气）的方式进行操作。

“径向的”和“径向地”表示径向地朝向或者远离轮胎的旋转轴线的方向。

“肋部”表示胎面上的圆周延伸的橡胶条，其由至少一个周向沟槽以及第二个这样的沟槽或者侧向边缘限定，该条未被全深度沟槽侧向分开。

本发明包括以下方案：

方案1.一种空气维持轮胎，所述轮胎包括一对侧壁，其中，所述侧壁中的每一个从所述轮胎的相应胎圈区域延伸至胎冠，其特征在于，所述空气维持轮胎包括：

环形沟槽，所述环形沟槽形成在所述轮胎侧壁中的一个选择侧壁中，所述沟槽形成有位于所述轮胎侧壁的外表面处的开口端以及与所述开口端相对的闭合端，其中，所述开口端形成有向外的径向渐细部；以及

容纳在所述沟槽中的蠕动泵组件的空气管。

方案2.根据方案1所述的空气维持轮胎，其特征在于，所述渐细部包括位于所述轮胎侧壁的所述外表面处的直径，所述直径大于所述沟槽的其余最大内径。

方案3.根据方案1所述的空气维持轮胎，其特征在于，所述沟槽形成有至少一个直径增加的特征。

方案4.根据方案3所述的空气维持轮胎，其特征在于，所述沟槽包括胎冠侧和胎圈侧，并且所述胎冠侧形成有位于所述闭合端与所述渐细部之间的凸形特征。

方案5.根据方案4所述的空气维持轮胎，其特征在于，所述特征基于具有约2.4毫米直径的圆。

方案6.根据方案3所述的空气维持轮胎，其特征在于，所述沟槽包括胎冠侧和胎圈侧，并且所述胎圈侧形成有位于所述闭合端与所述渐细部之间的凸形特征。

方案7.根据方案6所述的空气维持轮胎，其特征在于，所述特征基于具有约2.8毫米直径的圆。

方案8.根据方案3所述的空气维持轮胎，其中，所述沟槽包括胎冠侧和胎圈侧，并且在所述闭合端与所述渐细部之间，所述胎冠侧和所述胎圈侧中的每一个形成有相应的凸形特征，所述凸形特征彼此对称。

方案9.根据方案8所述的空气维持轮胎，其中，每个特征基于具有约2.6毫米直径的圆。

方案10.根据方案1所述的空气维持轮胎，其中，所述沟槽的所述闭合端形成有径向向内的渐细部，当所述空气管被插入到所述沟槽中时，所述径向向内的渐细部在所述沟槽的壁与所述空气管之间形成间隙。

方案11.根据方案1所述的空气维持轮胎，所述空气维持轮胎进一步包括覆盖条，所述覆盖条附接至邻近于所述空气管的所述轮胎侧壁。

方案12.一种空气维持轮胎，所述轮胎包括一对侧壁，其中，所述侧壁中的每一个从所述轮胎的相应胎圈区域延伸至胎冠，其特征在于，所述空气维持轮胎包括：

环形沟槽，所述环形沟槽形成在所述轮胎侧壁中的一个选择侧壁中，所述沟槽形成有位于所述轮胎侧壁的外表面处的开口端以及与所述开口端相对的闭合端，其中，所述沟槽形成有至少一个直径增加的特征；以及

容纳在所述沟槽中的蠕动泵组件的空气管。

方案13.根据方案12所述的空气维持轮胎，其特征在于，所述沟槽包括胎冠侧和胎圈侧，并且在所述闭合端与所述开口端之间，所述胎冠侧和所述胎圈侧中的每一个形成有相应的凸形特征。

方案14.根据方案13所述的空气维持轮胎，其特征在于，所述凸形特征相对于彼此对称。

方案15.根据方案13所述的空气维持轮胎，其特征在于，所述凸形特征相对于彼此非对称。

方案16.根据方案12所述的空气维持轮胎，其特征在于，所述沟槽的所述开口端形成有向外的径向渐细部。

方案17.根据方案12所述的空气维持轮胎，其特征在于，所述沟槽的所述闭合端形成有径向向内的渐细部，当所述空气管被插入到所述沟槽中时，所述径向向内的渐细部在所述沟槽的壁与所述空气管之间形成间隙。

附图说明

将通过示例的方式并且参照附图对本发明进行描述，在附图中：

图1是包括基于阀杆的amt系统的部件的空气维持轮胎的侧部的局部立视图；

图2是现有技术的空气维持轮胎的横截面图，其包括处于非压缩状态的amt系统的现有技术环形空气管；

图3是图2中的被指示为“见图4”的区域的放大图；

图4是图2中示出的空气维持轮胎的横截面图，其中，环形空气管处于压缩状态；

图5是图4中的被指示为“见图5”的区域的放大图；

图6是本发明的空气维持轮胎的第一示例性实施例以及形成在其中的沟槽的放大横截面图；

图7是图6中示出的空气维持轮胎的横截面图，其包括设置在沟槽中的空气管；

图8是本发明的空气维持轮胎的第二示例性实施例以及形成在其中的沟槽的放大横截面图；以及

图9是图8中示出的空气维持轮胎的横截面图，其包括设置在沟槽中的空气管。

在整个附图中，相同的附图标记指示相同的部件。

具体实施方式

首先转至图1、图2和图4，轮胎12安装在轮辋14上，按照常规方式安装至邻近的相应外轮辋凸缘48和50的一对轮辋安装表面44和46。轮辋凸缘48和50的每一个具有径向向外朝向的凸缘端52，并且轮辋主体54支撑轮辋凸缘和轮胎12。轮胎12具有一般常规构造，包括一对侧壁34和35，该对侧壁34和35从相应胎圈区域56和58延伸至胎冠或者轮胎胎面区60。轮胎12和轮辋14包围轮胎腔体62。

示例性空气维持轮胎（amt）系统（诸如，基于阀杆的空气维持轮胎系统）在图1中被表示为16。amt系统16包括蠕动泵组件18。此外参照图2和图3，蠕动泵组件18包括环形空气管20，环形空气管20容纳在环形沟槽38中，环形沟槽38形成在轮胎侧壁34中的一个选择侧壁中，并且进而包围环形通道64。

如图1中所示，第一连接管22附接至空气管20的第一端24并且将空气管的第一端流体地连接至泵组件18的阀壳体26。第二连接管28附接至空气管20的第二端30并且将空气管的第二端流体地连接至阀壳体26。尽管amt系统16优选地包括两个连接管22和28，但也可以取决于特定设计考虑因素而采用一个连接管或者多于两个的连接管。

当轮胎12在负载下沿着地表面旋转时，空气管20在轮胎印迹处相继地变平或挤压，如图4和图5中所示。空气管20及其通道64的相继变平一点一点地将空气引导至阀壳体26（图1）。优选地包括止回阀的轮胎阀杆（未示出）流体地连接至阀壳体26并且与轮胎腔体62流体连通。当气压足以抵抗止回阀并且轮胎腔体62内的气压低于设定的压力水平时，空气进入轮胎腔体。当轮胎腔体62内的气压水平处于或者高于设定压力时，止回阀关闭并且来自泵组件18的空气通过阀壳体26中的泄压阀被排放至大气。

如图1中所示，泵组件18的阀壳体26设置在轮辋14内。连接管22和28穿过形成在轮辋14中的开口36并且延伸至相当刚性的弹性体或者聚合物安装构件32，该相当刚性的弹性体或者聚合物安装构件32被称为圆顶。圆顶32固定至轮胎12的所选择的侧壁34，并且在轮胎侧壁中为第一连接组件40和第二连接组件42提供牢固的安装位置，第一连接组件40将第一连接管22流体地连接至空气管20的第一端24，第二连接组件42将第二连接管28流体地连接至空气管的第二端30。

如上文所述，空气管20及其通道64的相继变平一点一点地将空气引导至阀壳体26。空气管20及其通道64的变平是蠕动泵送动作。在现有技术中，容纳空气管20的沟槽38已形成有对称横截面（该对称横截面大体上是椭圆形的），并且在沟槽的开口端处形成有向内渐细部分以便使待由覆盖条保护的面积最小化。已经发现的是，沟槽38的横截面构造或构型可能对空气管20的蠕动泵送动作的效率具有重要影响。

更加具体地，在图6和图7中示出了本发明的空气维持轮胎的第一示例性实施例并且将其表示为100。为了方便起见，本发明的空气维持轮胎100的大体上类似于现有技术轮胎12的部件（包括示例性amt系统16的部件）将用上面使用的相同的部件标记来表示。

轮胎100按照常规方式安装在轮辋14上（图1）。该轮胎具有一般常规构造，包括一对侧壁34和35，该对侧壁34和35从相应胎圈区域56和58延伸至胎冠或者轮胎胎面区60（图2）。amt系统16包括蠕动泵组件18，蠕动泵组件18进而包括环形空气管102，环形空气管102容纳在环形沟槽104中，环形沟槽104形成在轮胎侧壁34中的一个选择侧壁中。空气管102包围环形通道106。

沟槽104形成有开口端108以及与该开口端相对的闭合端110。开口端108位于轮胎侧壁34的外表面处，这使得能够将空气管102插入到沟槽中。为了将空气管102更容易插入到沟槽104中，开口端108形成有向外的径向渐细部112。渐细部112包括在轮胎侧壁34的表面处的直径114，直径114优选地大于沟槽104的其余最大内径，并且其变细至较小的直径116以便形成锥形构型形状。当与现有技术的向内渐细沟槽38（图3）比较时，这样的构型形状使得能够更方便地接近沟槽104以用于将空气管102容易地插入到沟槽中。如图7所示，在空气管102被插入到沟槽104中之后，覆盖条118通过过盈配合、粘合剂结合或其它结合或者其组合而附接至邻近于空气管的轮胎侧壁34以便保护空气管。

沟槽104还形成有直径增加的特征，而不是平滑椭圆形横截面。更加具体地，沟槽104包括胎冠侧120和胎圈侧122。在闭合端110与渐细部112的较小直径116之间，胎冠侧120形成有凸形特征124，该凸形特征124优选地基于具有约2.4毫米（mm）直径的圆。在闭合端110与渐细部112的较小直径116之间，胎圈侧122优选地形成有凸形特征126，该凸形特征126基于具有约2.8mm直径的圆。

此外，沟槽104在闭合端110处形成有径向向内的渐细部128。径向向内的渐细部128在沟槽闭合端110处形成直径明显减小的区域，而不是形成有平滑椭圆形构型，当空气管被插入到沟槽104中时，这在沟槽壁132与空气管102之间形成间隙130。

沟槽104还可以形成有非对称构型。更加具体地，沟槽104的胎冠侧120上的凸形特征124可以具有与沟槽的胎圈侧122上的凸形特征126不同的大小。例如，沟槽104的胎冠侧120上的凸形特征124可以基于具有约2.4mm直径的圆，而沟槽的胎圈侧122上的凸形特征126则可以基于具有约2.8mm直径的圆。此外，胎冠侧特征124可以在沟槽104上不与胎圈侧特征126径向地对齐，从而形成进一步的非对称性。

已经发现的是，在沟槽104中使用诸如胎冠侧特征124和胎圈侧特征126等特征与现有技术椭圆形构型沟槽38相比展现出改进的气动泵送能力。在沟槽104的闭合端110处的径向向内的渐细部128、以及沟槽的非对称构型进一步增强了该泵送能力。对形成有沟槽104的轮胎100的分析已经表明，该改进的泵送能力归因于沟槽中的空气管102的较高的动态运动，同时沟槽维持轮胎侧壁34与空气管之间的接触压力。

在图8和图9中示出了本发明的空气维持轮胎的第二示例性实施例并且将其表示为150。为了方便起见，本发明的空气维持轮胎150的大体上类似于现有技术轮胎12的部件（包括示例性amt系统16的部件）将用上面使用的相同的部件标记来表示。

轮胎150按照常规方式安装在轮辋14上（图1）。该轮胎具有一般常规构造，包括一对侧壁34和35，该对侧壁34和35从相应胎圈区域56和58延伸至胎冠或者轮胎胎面区60（图2）。amt系统16包括蠕动泵组件18，蠕动泵组件18进而包括环形空气管152，环形空气管152容纳在环形沟槽154中，环形沟槽154形成在轮胎侧壁34中的一个选择侧壁中。空气管152包围环形通道156。

沟槽154形成有开口端158以及与该开口端相对的闭合端160。开口端158位于轮胎侧壁34的外表面处，这使得能够将空气管152插入到沟槽中。为了将空气管152更容易地插入到沟槽154中，开口端158形成有向外的径向渐细部162。渐细部162包括在轮胎侧壁34的表面处的直径164，该直径164优选地大于沟槽154的其余最大内径，并且其变细至较小的直径166以便形成锥形构型形状。当与现有技术的向内渐细沟槽38（图3）比较时，该构型形状使得能够更方便地接近沟槽154以用于将空气管152容易地插入到沟槽中。如图9所示，在空气管152被插入到沟槽154中之后，覆盖条168通过过盈配合、粘合剂结合或其它结合或者其组合而附接至邻近于空气管的轮胎侧壁34以便保护空气管。

沟槽154还形成有直径增加的特征，而不是平滑椭圆形截面。更加具体地，沟槽154包括胎冠侧170和胎圈侧172。在闭合端160与渐细部162的较小直径166之间，胎冠侧170形成有凸形特征174，该凸形特征174优选地基于具有约2.6毫米（mm）直径的圆。在闭合端160与渐细部162的较小直径166之间，胎圈侧172形成有凸形特征176，该凸形特征176优选地也基于具有约2.6mm直径的圆。

此外，沟槽154在闭合端160处形成有径向向内的渐细部178。径向向内的渐细部178在沟槽闭合端160处形成直径明显减小的区域，而不是形成有平滑椭圆形构型，当空气管被插入到沟槽104中时，这在沟槽壁182与空气管152之间形成间隙180。

已经发现的是，在沟槽154中使用诸如胎冠侧特征174和胎圈侧特征176等特征与现有技术椭圆形构型沟槽38相比展现出改进的气动泵送能力。在沟槽154的闭合端160处的径向向内的渐细部178进一步增强了该泵送能力。对形成有沟槽154的轮胎150的分析已经表明，该改进的泵送能力归因于沟槽中的空气管152的较高的动态运动，同时沟槽维持轮胎侧壁34与空气管之间的接触压力。

本发明还包括一种用于形成空气维持轮胎的方法以及一种使用空气维持轮胎的方法。每个方法包括根据上面呈现的描述的以及在图6至图9中所示的步骤。

要理解的是，上面描述的空气维持轮胎100、150的结构可以被更改或重新设置，或者可以省略或者添加本领域技术人员已知的部件，而不影响本发明的整体概念或操作。

已经参照优选实施例对本发明进行了描述。在阅读和理解了本说明书后，其他人也会想到可能的改进例和更改例。要理解的是，所有这些改进例和更改例均包括在如所附权利要求书或其等同物中所阐述的本发明的范围内。