车辆轮胎的气压自动调节系统的制作方法

专利名称:车辆轮胎的气压自动调节系统的制作方法
本发明有关于一种自动调节的控制车辆轮胎气压的系统。
有相当多类型的车辆装备有空气轮胎，这些空气轮胎的运行条件相适应于不同的地形，例如松软沙地，雪地和表面坚硬的公路。通过调节空气轮胎的压力，以匹配相应的地形，可以强化这些车辆的牵引效果。为了取得这个效果，可以在车辆上装备一个自动调节系统，根据操作指令来控制车辆轮胎的打气和排气。
这种系统的类型在已有技术中已被广泛了解，而且能举出相当多的不同的实施例。许多实施例的典型特点是使用空压箱或贮器桶向车辆轮胎供气，根据操作指令向轮胎打气。然而，空压箱和它的相应的空压控制回路对系统的设计带来了复杂性，增加了产品的费用和重量。
相似地，在已有技术的系统中对空气流的控制一般通过螺管式继电器根据电信号来打开或关闭阀门。为了相适应于空气压力和空气量以使这种类型的系统能够实际工作，螺丝管继电器必须相对较大，这就增加了空压控制回路的费用，大小和重量。另外，很明显地，在空压控制回路的设计中使用电器元件也会引起对可靠性的关注和引起系统的复杂性。
下面的美国专利公开了与本发明有关的车辆打气系统的背景技术：
1，241，696;1，329，876;1，855，101;2，010，150和3，099，309。
本发明提供一种对车辆轮胎自动调压的系统，该系统达到了避免使用空气箱或贮气筒的目的，而且不需要在空压控制回路中使用电器元件。本发明与传统的车辆设计相比更具有简单性和适用性。
更特殊地，在较佳的实施例中，本发明的系统使用了由车辆引擎驱动的空气泵以提供连续的压缩空气量。当操作者将系统置于它的“打气”操作状态时，压缩空气就能通过空压控制回路进入车辆轮胎。当操作者选择“维持”的操作状态时以维持压力，泵产生的压缩空气就排出到大气中。在“维持”状态，泵所产生的压力差仅反映了管道压力损失。在使轮胎排气的“排气”操作状态中，轮胎中的空气被排出到大气，泵所产生的空气通过压力安全阀排出到大气中。压力安全阀的效用在于，在“排气”状态时，它使空压控制回路中有一个最大的系统压力，从而打开控制阀门，使轮胎排气。系统压力的上限是由压力安全阀的设定点来决定的。
操作状态选择是通过手动操纵选择阀来实行，它装置在仪表面板或其他车辆操作者可以接触到的地方。选择阀根据操作者指令，可以置空压回路于“打气”，“维持”和“排气”状态中的任一种。对于轮胎是否已达到了所以前的压力水平，操作者通过表示轮胎压力的，显示在压力计上的反馈信号来了解。
该系统也允许操作者只对一部分车辆轮胎，例如，只对某些车轴上的轮胎来打气或排气。这个特点的取得是靠使用第二手动操纵选择阀来达到的，它也与空压控制回路一起动作。
本发明的系统有另外一个功能，它能被一个外部的压缩空气源来充气，使在车辆轮胎破裂或在其他意外情况时，可以保证使每一个车辆轮胎从空压回路中隔离出来。本发明的这些和其他一些特点在下列的详细说明中将得到明确。
图1车辆轮胎组装的垂直截面图。
图2实施本发明的空压回路的示意图。
图1说明了一种车轮端的组装，适应于本发明的自动对轮胎的打气或排气。轮胎10用传统的方式装在车轮12上。轮胎在14处有一个气口以允许空气打入或排出它的内部。
车轮12装于转锭16上，并与之同步共转。转锭装在齿轮组轮毂壳体18上。壳体18的内侧一端，有一个盖帽，它封住了转锭的内端。转锭16在壳体18和盖20内旋转，并由传统使用的轴承装置22来支承。转锭16被一个低位齿轮17的内齿所啮合并驱动。传递到低位齿轮17的转力矩是通过了轴杆齿轮19和上位齿轮21来传递的。
转锭16逐级变细，在最里端形成导向部分24。导向部分有磨光的外表面，并在密封圈26中旋转，以形成一个气室28，该气室由盖20的内表面，导向部件内端的外表面和密封圈26所围成。
盖20有一个中心内孔30。内孔30有螺纹，与空气管道32相连，使轮的装置与系统的控制回路相连通。
所以在轮胎10和系统的空压回路之间的空气流通的通道是通过了如下的路线。空气管道32通过内孔30与气室28连通。气室与转锭16的中心轴向内孔36连通，在36的外端与一个开关阀固定连接，整个开关阀用40表示。开关阀包括有阀体42，它有一个下位的内侧气口44和一个上位的气口48。开关阀40在其打开状态时，允许空气通过内侧气口44，阀体42外部气口48。
在阀体42上的气口48与管道54相连，管道的上端与轮12的管道14相连接。
阀身42也有一个阀螺丝50，它能通过顺时针转动来手动地将轮胎10与空压系统隔离。在阀体42上有一个辅助阀52，当轮胎从系统中隔离出来后，它能允许手动地对轮胎10打气或排气。
图2的示意图表示了实施车辆轮胎的自动调压的空压控制回路，回路内的符号是按美国标准局(American National Standards clns titute)的标准的习惯选用的。
根据操作者的指令对车辆轮胎的打气的压缩空气是由空压泵提供的，该泵整个地用100表示。空压泵的能量来自车辆，其工作循环与车辆的运转相配合。在实际的实施中，空气泵100是选用膜片泵，它被示意图所示的转轴102所驱动。
泵100产生一个连续的压缩空气量，它通过空气管道104到交叉接头106。交叉接头106有一个进气口108以接受空气管104的压缩空气，有一个压缩空气流出口110，有一个安全阀流出口112和一个组合式的辅助进气和控制管道114。
安全阀流出口112连接于安全阀116，116将系统的空气压力水平(包括胎压)限制于预先给定的上限，例如2.7～3.4巴(30～50P.s.i.每平方英寸上的压力)这个上限压力的调整是通过改变安全阀116上的示标位置来实现的，以满足操作的要求和其他对系统的限制。
辅助进气口114与T形联结装置120的共同接头相连。这个T形联结装置有一个与控制管道124相连的第二个气口122，和第三个气口126。气口126通过管道128与辅助打气阀118相连。
辅助打气阀118的功能是可从一个压缩空气的辅助源向车胎打气。如果泵100被损坏或不能正常动作时，这种功能在此场合是有价值的。在这种情况下压缩空气的辅助源可以来自另一车辆上空压泵。当车辆还在商店时，这个辅助的打气阀118就显得方便，即可以通过外界的空压泵来给车胎打气和校验系统，而不需要开动本身的引擎。
交叉接头106的压缩空气流出口110通过管道132相连于一个操作状态选择阀，该阀整个地表示为130。总的来说，操作状态选择阀130有第一、第二和第三操作状态，它们分别对应于车辆轮胎打气，维持原有轮胎压力和使轮胎排气。操作选择阀130的操作状态分别定义为Ⅰ，Ⅱ和Ⅲ。
操作选择阀130包括有上气口134和136。气口134通入大气。气口136接受在管道132中的压缩空气。
操作选择阀130还包括有三个下气口138，140和142。气口138和142通过跨接管150连接起来。气口140接于管道152。空气管道152的作用是当操作选择阀在“打气”操作状态时，将压缩空气送入轮胎，在“排气”操作状态时，将空气送回操作选择阀。
操作选择阀130实际应放在车辆驾驶室，最好放在操作板上，或放在其他操作者方便可及的位置。操作状态的选择是通过将操作杆146放在指示器144的凹口所示的三个位置之一来实现的。
对于将被打气或排气的轮胎的选择，操作者是通过轮胎选择阀来控制的，该整个阀表示为156。该阀与操作选择阀的相似之处在于它也有第一，第二和第三的操作状态，而且也是手动的。
轮胎选择阀156包括有三个上气口158，160和162。气口158和162通向大气。气口160能接受管道124中的控制空气压力。
轮胎选择阀156还包括有二个下气口164和166。气口164是作管道172中的控制空气的出口，而气口166相似地是作为管道174中的控制气压的出口。在现述的实施例中，在气口164处的控制信号输出用以后轴轮胎的压力调整，而在气口166处的控制信号输出用以控制前轴轮胎的压力调整。
轮胎选择器实际上最好装在操作者工作室内的车辆仪表面板上，或者在其他可触及的位置。操作杆168示出阀156是靠操作者手动操作的，它可置于指示器170所示的三个位置中的任一个。
这三种可被选择的差值状态或轮胎选择阀156的操作状态可被指定为A，B和C，它们分别相应于仅仅是前轴轮胎的压力控制，前轴和后轴轮胎的压力控制，以及仅仅是后轴轮胎的压力控制。
操作选择阀130和轮胎选择阀156通过空气集合管与空压控制回路协同工作，该集合管整个地表示为180。集合管的功能是控制空气通道与轮胎之间的流通。例如，在图1中所示的管道32，通过操作选择阀130，根据从轮胎选择阀156来的调整控制信号，与指定的轮胎相流通。调整控制信号表示了要对操作者所指定的轮胎打气或排气。
集合管180包括有一个与管道152相连的公共接头183。公共接头182的作用是当操作选择阀130在第一种状态时，允许压缩空气通过并进入指定的轮胎。同样，当操作选择阀在第三种状态时，允许空气从轮胎中向外反向通过。
集合管180还包括有入口184或186。入口184连接于管道172，接受控制信号来控制后轴轮胎上的压力。气口186连接于管道174，同样地接受控制信号来控制前轴轮胎上的压力。
气口184与内部空气通道190相连，190分成分支190a和b。同样地，气口186与内部通道192相连，192分成分支192a和b。分支190a和b，192a和b传递调整控制信号到各自的入口188a，b，c和d，这4个入口分属于用空气压力控制的控制阀194a，b，c和d。
每个控制阀194有一个开状态和一个关状态。在现述的实施例中，进入到入口188的控制空气压力，在数量上足以克服轮胎所施的相对的或反向的压力，这将会引起阀194的打开，当这个压力被移走后，控制阀会恢复到它原来的关闭状态。每一个调整阀194的开或关的动作相应地允许或阻止空气流通过有关的通道196，196包含有二个图上所示的气口，它们分置于控制阀194的二边。每个通道196a，b，c和d有一端共接于一个公共通道198，另一端分别连接于轮胎气口200a，b，c和d。
在本发明的一个实际实施例中，控制阀194选用了空压自激筒式阀，享福勒公司商业上供应这类产品，规定的型号是125 INS-A(公司Humphery Products，地址P.O.Box 2008，Kalamazoo，Mic higan 44003)轮胎气口200a，b，c和d分别接于各自的T形装置202a，b，c和d。每个T形装置有二个其他气口204和206，它们的作用如下。气口204接于图1中的空气通道32使压缩空气可从轮胎10中流进或流出。气口206接于管道208把空气送到往复阀210。
在现述的实施例中有二个位移阀210a和b，它们分别相应于前轴的轮胎和后轴的轮胎，往复阀的功能是选择出在轴上的，有较高压力的轮胎作为代表，读出并显示给车辆操作者。
往复阀210a可作为代表，用来说明其效能。它包括有一对入口211a和212b，以分别接受在管道208a和b的轮胎压力信号。往复阀210a响应于较大的压力信号，而且与一条可以使这种信号显示来的管道连接起来，该管道有出口214a。这个出口通过管道216a连接于压力计218a。压力计可以是传统设计或者采用提供模拟或数字显示的机构。压力计应放在车辆驾驶室，使操作者能看到。
往复阀和压力计的装置可以从已公开的实施例出发，针对具体系统的设计要求或操作者要求加以改进。例如，往复阀210可选用有4个气口的阀以取出所有轮胎中的最高压力信号，或者它可干脆去掉，让压力读数能专门地取自一个预先指定的轮胎。
参考操作选择阀130以及轮胎选择阀156的各种操作状态对系统的操作加以叙述。操作选择阀130的动作有轮胎打气状态Ⅰ，维持压力状态Ⅱ和排气状态Ⅲ。轮胎选择阀156的动作有前轴指定状态A，前轴后轴指定状态B和后轴指定状态C。在现在描述的操作状态Ⅰ，Ⅱ和Ⅲ中，假定了轮胎选择阀取指定状态B，即前轴和后轴二者均被指定。
当操作选择阀130置于状态Ⅰ，上气口136与下气口140相沟通。下气口138和142通过上气口134向外通往大气。这个安排是将泵100在管道104上的压缩空气量通过一系列通道，包括交叉接头106，操作选择阀130和集合管180的管道198。
同样地，泵100所产生的压缩空气量在管道104上载着控制空气压力，这个压缩空气量的应用是通过了第二条路线，这条路线是由交叉接头106，T形接头120，轮胎选择阀156和集合管180的二根管道190和192的连接形成。
当这二条路线的压力积累到等于，然后大于轮胎压力(为简化说明，假定所有胎压相等)时，作用每个控制阀194的气口188的控制气压将会引起阀门的打开。这就允许空气流通过控制阀194和每根管道196进入轮胎。
值得指出的是，由于选用了前述类型的控制阀194，当阀处于打开状态时，没有控制空气外泄到大气。这就避免了对这种系统在深水中行驶时所产生的忧虑。
一旦轮胎被打气到操作者要求的压力水平，该压力水平显示于压力计218a和b，操作者将手动操作选择阀130上的操作杆，使选择阀置于状态Ⅱ以维持所要求的压力。
当操作选择阀130在类型Ⅱ时，气口136与气口142沟通。跨接管150将气口142连于138。然后，气口138通过气口134排出到大气。相应地，在维持原压状态，泵100在管道104中产生的连续的压缩空气量是排入到大气中的。在管道104，132和124中出现的任何压力都非常小，而且由于仅仅存在管道损失，泵100的负载是相对较小的，因此，在维持原压的操作状态下连续工作，泵不会由此而明显地缩短使用寿命。
如果车轮操作者将面临松软地形或其它条件，要求对轮胎排气时，操作者可手动操作杆146将操作选择阀置于状态Ⅲ。
当操作选择阀130置于状态Ⅲ，气口136与气口142沟通。然而，气口138(气口142通过跨接管150与之相连)，在状态Ⅲ是关闭的。气口140与气口134相沟通，把轮胎中的空气排入大气。气口138的关闭不允许泵产生的空气排出到大气。结果是，管104的空气压积累起来，直至达到规定的极限或压力安全阀116上设定的系统压力。一旦达到这个压力值，它就按照安全阀116规定的这个压力，保持在管104内。
这个最大的系统压力同时也作用于控制阀194的气口188，路经了交叉接头106到其它部分，其中包括了轮胎选择阀156。由于恒定地使用最大系统压力值作为控制空气压，控制阀194将被打开，并在整个排气状态中保持打开状态。
从轮胎中出来的空气流经过一系列通道，其中包括前述的集合管和操作选择阀130的路线。当轮胎被排气到操作者规定的水平时，这将显示于压力计218a和b，操作者将操作杆146移到状态Ⅱ以维持胎压于这个水平。这个动作把控制空气压力降低到可以忽略的水平(仅限于管道损失)，并通过从它们各自的气口188去掉压力而将控制阀门关闭。
如同前面所指出的，轮胎选择阀156的动作可选三种状态A，B或C中的任何一种而与操作选择阀130的状态无关。
置轮胎选择阀156于状态A，前轴的轮胎被选定，在操作选择阀130的控制下调整压力。在状态A，上气口160沟通于下气口166，允许传输控制信号到管道174。下气口164通过气口158通向大气。
置轮胎选择阀156于状态B，前后轴二者的轮胎被选定，在操作选择阀130的控制下调整压力。在这个状态，气口160同时沟通气口164和166二者，把控制信号传输到管道172和174。
置轮胎选择阀了状态C，后轴的轮胎被选定，在操作选择阀130的控制下调整压力。在这种状态，气口160沟通于气口164，将调整控制信号传输到管道172。管道166通过气口162通往大气。
按照前面的叙述，由管道172和174所载的控制信号被用于空气集合管180，通过各自的气口184和186来控制阀194a，b，c和d的动作。
本发明用图示的方式来描述，应理解到这里所使用的术语应根据本说明书所用词汇的本质来理解，而不应局限于术语本身。
根据上述说明，对现有发明的许多改进和变化是可能的。所以应理解到，在所附权项的范围内，对本发明的可能的实施不限于已被具体描述的实施例。
权利要求
1.一种用于车辆的对空气轮胎自动调压的系统，其特征是包括有泵装置，它与车辆运转相连并由车辆的能量来驱动，以提供一个连续的压缩空气量；操作状态选择装置，它有第一，第二和第三种可供选择的操作状态，它们分别对应于对轮胎打气，维持压力和排气，从而允许操作选择系统的操作状态；以及空压控制回路装置，它与泵装置，操作状态选择装置，车辆轮胎，相互连接并且与操作选择装置所选择的操作状态相对应，以便使轮胎在第一种状态时被打气，在第二种状态时维持压力，在第三种状态时被排气。
2.按权利要求
1所定义的系统，其中空压控制回路装置，响应于第一种操作状态，使泵装置与轮胎相连通。
3.按权利要求
2所定义的系统，其中所说的“连通”是通过了操作状态选择装置。
4.按权利要求
1所定义的系统，其中空压控制回路装置响应于第二种操作状态，从空压的角度而论，把车辆轮胎与泵装置相隔开。
5.按权利要求
4所定义的系统，其中空压控制回路装置还响应于将泵装置所产生的空气量排出到大气中。
6.按权利要求
5所定义的系统，其中排气是通过操作状态选择装置来实现的。
7.按权利要求
1所定义的系统，其中空压控制装置响应于第三种操作状态，使车辆轮胎被排气。
8.按权利要求
7所定义的系统，其中轮胎排气是通过了操作选择装置。
9.按权利要求
1所定义的系统，其中空压控制回路装置包含有一根带有公共气口的与操作状态选择装置相联结的集合管，多个轮胎气口其中每个气口相连于一个车辆轮胎，以及至少一个与控制阀装置相连的控制气压的气口，这个控制气口响应控制信号，控制公共气口与一个或多个轮胎气口之间的气压交流，轮胎气口与所述的控制阀装置阀装置是相连的。
10.按权利要求
9所定义的系统，其中的集合管有多个与轮胎气口数目相等的控制气口和控制阀装置。
11.按权利要求
9所定义的系统，其中控制阀装置包含有一个气压自激阀，它在集合管的空气通路中连接公共气口与一个有关的轮胎气口，所述的阀响应于施加到控制气口的空压控制信号，当空压控制信号大于轮胎气口的实际压力水平时，就打开并连通所述的有关的气口，当空压控制信号低于轮胎气口的实际压力水平时，关闭或隔断所述的有关的气口。
12.按权利要求
11的系统，其中空压自激阀是筒式阀。
13.按权利要求
11的系统，其中空压自激阀一般处于关闭状态。
14.按权利要求
11的系统，其中空压自激阀;当操作状态选择装置在它第一和第三种操作状态时，处于打开状态;当操作状态选择装置在它第三种操作状态时，处于关闭状态。
15.按权利要求
1定义的系统，还包括有与车辆轮胎相应的信号装置，以产生一个代表轮胎压力水平的信号。
16.按权利要求
15定义的系统，其中信号装置包含有一个压力计，它至少有来自一个轮胎的输入量，同时有一个压力指示信号形式的输出量。
17.按权利要求
1所定义的系统，还包括有一个辅助加压装置，当操作状态选择装置处于它的第一种操作状态时，辅助加压装置能从一个辅助源来接受压缩空气对轮胎打气。
18.按权利要求
17所定义的系统，其中辅助加压装置包括有一个气压打气阀，它与泵装置处于平行的连接关系。
19.按权利要求
1所定义的系统，其中泵装置包括有一个由车辆动力装置驱动的空压泵，随着车辆动力装置来作共同的工作循环。
20.按权利要求
1定义的系统，其中空压泵是发动机驱动的膜片泵。
21.按权利要求
1定义的系统，其中操作状态选择装置包括有一个操作状态选择阀，它有第一，第二和第三状态相应于上述指定的操作状态。
22.按权利要求
1定义的系统，其中还包括有轮胎选择装置，连结于空压控制回路装置并协同工作，从而可对一个特定的车辆轮胎进行选择性的打气或排气。
23.按权利要求
22定义的系统，其中轮胎选择装置包括有一个轮胎控制阀，该阀有多个操作状态以相应地对特定轮胎有选择性地打气或排气。
24.按权利要求
1定义的系统，还包括有一个装在每个轮胎上的开关阀，从而能把所述轮胎与系统有选择性地隔离开。
25.按权利要求
1定义的系统，还包括有一个压力安全阀，它使系统的压力控制在给定的上限压力，将超过所述压力上限的系统中的空气排出到大气中。
26.按权利要求
1定义的系统，其中压力安全阀在第三种操作状态是工作的，它与轮胎排气的动作相配合。
专利摘要
一种空气轮胎的气压自动调节系统包含一个被车辆引擎驱动的空压泵，提供出连续的压缩空气量。压缩空气既可以进入轮胎，也可以排出到大气，由手动的选择阀采控制。该阀有“打气”，“维持”和“排气”三种操作类型。可设置一个二级选择阀，以决定哪一个车辆轮胎将被打气或排气。
文档编号B60C23/00GK86101712SQ86101712
公开日1987年9月23日 申请日期1986年3月14日
发明者弗兰克·E·比顿蒂 申请人:美国吉尼拉尔公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan