专利名称:轮胎自动充气装置的制作方法
本发明是关于能使轮胎在运行过程中维持在一定气压范围内的发明。
现在的汽车、拖拉机、摩托车、自行车等车辆绝大多数采用充气式轮胎。由于充气口不是绝对密封以及内胎可能存在微细的砂眼等缺陷，充好气的轮胎在行驶过程中，内胎中的气体会慢慢泄漏掉，造成轮胎内气体压力不足，轮胎变形增加，行驶阻力增大，车速减慢，能耗增加。因此要使车辆行驶轻快，节约动力，就应使轮胎经常处于充气良好状态，这就要求经常对轮胎进行检查和补充充气。由于轮胎里气体的压力较高，检查既费事又不准确，故一般多是在车辆运行过程中明显地发现轮胎气压不足变形显著后才补充充气，而这时车辆已经因为气压不足而消耗了过多的动力，再则轮胎在变形显著的状况下行驶也要明显地缩短轮胎的行驶里程。此外，现在的汽车是利用制动用压缩空气充气的，摩托车、自行车是利用手动打气筒充气的，充气压力不易掌握，特别是用手动打气筒时很易造成充气过量而造成内胎爆裂。而且采用压缩空气充气或打气筒充气都必须在车辆停驶的情况下进行，一旦车辆在行驶过程中发现轮胎压力不足，就必须停下来予以补充充气，这就影响了行驶速度，否则就不得不在轮胎压力不足的情况下继续行驶，消耗更多的动力，特别是在忘记携带充气工具的情况下更是如此。
本发明的目的在于提供一种全自动的轮胎充气装置，使安装有该系统的轮胎在行驶过程中能始终保持在一定的气压范围内，使之处于良好的充气状态，除非该系统出现故障或轮胎损坏。
本发明之轮胎自动充气装置由往复活塞式充气泵，凸轮或齿圈，压力控制阀和充气一停止气动执行机构组成充气泵的活塞与一杆件或杆件组的一端相连接，并且有一弹簧把活塞或者通过杆件或杆件组把活塞往外拉以使用气缸和活塞围成的空腔在任何时候都保持尽可能大的容积。充气泵直接或通过支架安装在随车轮一起转动的适当的零部件上，充气泵上的排气阀，通过密封接头和管道或/和孔道或者再加上其它阀件使排气阀与内胎连接成连接体。凸轮或齿圈安装在车上不随车轮转动的适当部件上并在车轮转动时能使杆件或杆件组的另一端在弹簧的作用下始终保持与凸轮或齿圈齿面相接触，也可在杆件或杆件组的这个端头安装滚轮，使滚轮与凸轮或齿圈齿面相接触。这样，随着车轮的转动，滚轮或不带滚轮的杆件或杆件组就沿着凸轮表面或齿圈齿面滚动或滑动，从而带动活塞实现向内胎充气。压力控制阀为压力一弹簧平衡式控制阀，控制阀与汽缸排气阀一内胎连接体直接或间接相连，其阀杆随气缸排气阀一内胎连接体中气压的变化而移动从而控制一个允许气缸排气阀一内胎连接体中的高压空气进入充气一停止气动执行机构的进气阀和一个允许充气一停止气动执行机构中的高压空气排向大气的排气阀，使得当气缸排气阀一内胎连接体中的气压升到某个额定压力值P1的过程中，先使排气阀关闭继而使进气阀打开，使气缸排气阀一内胎连接体中的高压空气进入充气-停止气动执行机构，而当气缸排气阀一内胎连接体中的气压降到低于压力值P1的某个值P2的过程中，先使进气阀关闭继而使排气阀打开，使充气一停止气动执行机构中的高压空气排向大气。充气-停止气动执行机构是某种在向充气-停止气动执行机构中充入高压空气时能使气缸进气阀处于常开状态或/和使杆件或杆件组与凸轮或齿圈脱离接触，而在充气一停止气动执行机构中的高压空气排除后能使气缸进气阀恢复到能自由启闭或/和使杆件或杆件组与凸轮或齿圈恢复接触的气动机构。在压力控制阀和充气一停止气动执行机构的联合动作下，就能在气缸排气阀一内胎连接体中的压力达到或超过压力P1时使气缸进气阀处于常开或/和使杆件或杆件组与凸轮或齿圈脱离接触从而停止向内胎中再充入空气，而在气缸排气阀一内胎连接体中的气压降到P2或P2以下时使气缸进气阀恢复自由启闭或/和使杆件或杆件组与凸轮或齿圈恢复接触从而使充气泵恢复充气动作，这样就能在车辆运行过程中使轮胎中的气压始终维持在P1和P2之间。
为了简化结构，压力控制阀和使充气一停止气动执行机构分别与气缸排气阀一内胎连接体以及和大气相通的进气阀和排气阀可以合并制成单个滑阀式结构或者是双滑阀结构。
制成单个滑阀结构时，滑阀不与气缸排气阀一内胎连接体连接的一端的阀腔是与大气相通的，在阀体的适当部位开有两个侧孔，阀杆上有一段直径与开有侧孔的阀腔内经相配合的杆段并位于两个侧孔所在部位使两个侧孔在任何时刻都不会通过阀腔相通，而其长度至少能同时遮挡住两个侧孔，同时两个侧孔均与充气-停止气动执行机构连接。两个侧孔中的第一个侧孔开在当气缸排气阀一内胎连接体中的气压达到P1时，阀杆能移动到使该侧孔不被阀杆所遮挡并使该侧孔能通过阀腔与气缸排气阀一内胎连接体相通的位置，第二个侧孔则开在当气缸排气阀一内胎连接体中的气压降到P2时，阀杆能移动到使该侧孔不被阀杆所遮挡并通过阀腔的另一端与大气相通的位置。这样，当气缸排气阀一内胎连接体中的气压达到额定压力P1或P1以上时，气缸排气阀一内胎连接体中的高压空气就可通过第一个侧孔充入充气一停止气动执行机构，且充入的高压空气不会从第二个侧孔排向大气。当气缸排气阀一内胎连接体中的气压降到P2或P2以下时，第二个侧孔露出，第一个侧孔被遮挡，充气-停止气动执行机构中的高压空气就可通过第二个侧孔排向大气，而气缸排气阀一内胎连接体中的高压空气则不会被排除。
制成双滑阀结构时，每一个阀上只有一个侧孔，两个阀的侧孔都与充气-停止气动执行机构相连接。其中的一个阀在气缸排气阀一内胎连接体中的气压达到P1时，该阀的阀杆能移动到使阀上的侧孔能通过阀腔与气缸排气阀一内胎连接体相通的位置，在压力低于P1时，该阀的侧孔则被阀杆所遮挡。另一个阀在气缸排气阀一内胎连接体中的气压降到P2时，该阀的阀杆移动到使该阀的侧孔与和大气相通的一端的阀腔相通，当气压高于P2时，该阀的侧孔则被阀杆所遮挡。
充气一停止气动执行机构可采用多种结构，其中较简单的一种适用于与充气泵活塞连接的杆件是一根挺杆的轮胎自动充气装置。这种充气一停止气动执行机构由气缸、活塞、活塞回复弹簧和挺杆组成。气缸上有孔可供高压空气进出，活塞的一端有一个插销，挺杆的适当部位上有一个槽或孔，插销端部或/和挺杆上的槽或孔上加工有锥面或斜面。气缸安装制作在充气泵上的合适位置使当充气泵活塞被推到上止点或其附近时，插销正好能开始楔入挺杆的槽内或孔内，如果这时或在这之前气缸中已开始充入高压空气，则插销就会被活塞推动并利用斜面的作用使挺杆被抬起从而与凸轮或齿圈脱离接触，充气停止。弹簧的作用是力图把插销从挺杆的槽或孔内抽出，一旦气缸中的高压空气被排除，插销就会被弹簧从挺杆的槽或孔中抽出，使挺杆在充气泵弹簧的作用下恢复与凸轮或齿圈齿面的接触，使充气泵恢复充气动作。
另一种充气-停止气动执行机构与上述气缸-活塞式机构结构相同，只是用一个两端密封的波纹管和固接在波纹管一个密封端面上的插销代替气缸、带插销的活塞和弹簧，同时波纹管另一密封端面上亦有供高压空气进入和排除的孔。这种结构由于采用了密封波纹管，高压空气不易泄漏，因而其动作更为有效和可靠，但由于波纹管自身刚度比较大，因而需要较大的截面和体积。
对于杆件仅为一根挺杆的充气泵，为了给充气-停止气动执行机构留出比较充裕的安装位置并使充气泵和充气-停止气动执行机构的总体体积能尽可能缩小，可令活塞挺杆相对于充气泵活塞的中心线偏心安置，同时给挺杆设置一个滑套，使活塞在气缸里运动时，挺杆在滑套内滑动，这样在挺杆的一侧就有了较宽敞的空间用于安置充气-停止气动执行机构并可使活塞做得薄而轻。
为了适应加工和装配会产生的偏差，连接充气泵排气阀和内胎的管道可采用柔性的耐压橡胶管或有一定柔性的金属管，耐压橡胶管外设置有保护管，保护管由韧性材料制成，可以是一根管子或者由两根可互相套合或通过螺纹能联结起来的管子组成，一端固定在轮圈上，另一端固定在充气泵的排气阀体上，这样可以防止耐压橡胶管在车轮转动时产生甩动，两管结构还可在不拆卸外胎的情况下检修充气泵。
采用耐压橡胶管作为充气泵与内胎的连接管道时，最好能将耐压橡胶管与内胎制成一体，这样不但可减少内胎中高压空气的泄漏，还可减少一个接头。
上述的往复活塞式充气泵也可以用叶片式充气泵或旋转活塞式充气泵代替，在这种情况下，凸轮或齿圈可用固定齿轮取代，与凸轮或齿圈相接触的杆件则用一行星齿轮取代，该齿轮通过键直接装在泵的转轴上并可沿轴上滑动，在充气状态时两齿轮是啮合的，而充气-停止气动执行机构仍可采用前述的气缸、活塞弹簧装置或密封波纹管装置，不过这时与活塞或密封波纹管连接的不是插销，而是齿轮拨动件，在气缸中或密封波纹管中充入高压空气时，活塞或波纹管就推动行星齿轮使之与固定齿轮脱离啮合而停止充气。当气缸中或密封波纹管中的高压空气排除时，活塞在弹簧力作用下或密封波纹管在自身弹性恢复力作用下通过拨件把行星齿轮拉回到与固定齿轮啮合的状态，使充气泵恢复充气动作。还有一种变通机构，就是两个齿轮不能脱离啮合，但行星齿轮有自己的转轴，该转轴通过一离合器与泵的转轴连接，而齿轮拨动件改为离合器拨动件。
本发明之轮胎自动充气装置安装于经常行驶的车辆上，可使轮胎经常处于良好充气状态，节省能耗，延长轮胎运行寿命，简化维修保养，对骑自行车的人还可节省许多给轮胎充气的时间。此外，由于本装置能自动充停，实际充气时间只占车辆运行时间的一小部分，故本装置的运行寿命长。
附图为单阀结构的轮胎自动充气系统的结构图。图示状态是活塞正在压缩充气的状态。图中1是与内胎粘结成一体的耐压橡胶管。3是与耐压橡胶管粘成一体的密封接头的一半，依靠有正反螺纹的管接头4与制作在汽缸体11上的另一半密封接头联结。5是密封圈，用以防止密封接头漏气。气缸体11与轴皮(或轴承套)32通过螺钉连接。12是活塞，挺杆13可在滑套14内滑动。挺杆的中心线相对于活塞的中心线是偏心的，滑套上的孔也是偏心的，其偏心的程度恰好与挺杆的偏心程度相配合，使挺杆活塞组件能无转动地往复运动。轮轴17上有凸轮16，弹簧15把挺杆压在凸轮表面。当凸轮转动时，挺杆沿凸轮表面滑动从而带动活塞完成充吸气动作。6是中心和两侧有通孔的弹簧座，9是弹簧，在弹簧的作用下，排气门10经常处于常闭状态。弹簧座6同时限制了排气门的行程，使排气门不会从排气孔中脱出。图示状态为活塞正在压缩。被压缩的空气通过排气门进入压力室33，穿过弹簧座6的侧孔和中心孔经耐压橡胶管进入内胎，同时压力室中的高压气体作用在阀杆20的端面上，使阀杆压缩弹簧24。当压力室33中的压力达到额定压力P1时，阀杆正好移动到使通孔18与压力室相通的位置，于是高压气体经阀腔、通孔18和管道进入安装于汽缸体上的波纹管28内，推动焊在波纹管密封端面上的插销29，29有一斜面并位于滑套侧面的销孔30内，销孔30与插销配合良好，当活塞接近或到达上止点时，插销正好开始楔入挺杆13侧面上一个销孔31内，销孔最好也有一个斜面，销孔31应有一定的深度，使插销能利用插销上的斜面或者再加上销孔31的斜面的作用，将挺杆抬起使挺杆与凸轮脱离接触，于是轮胎自动充气系统停止工作，充气停止。当由于泄漏使内胎的压力降到P2(P2＜P1)值时，弹簧24伸张，推动阀杆移动到遮挡住通孔18并恰使通孔19露出的位置，于是波纹管里的高压气体经管道，通孔19和阀腔上的侧孔21排入大气，波纹管靠自身的弹性恢复原状同时将插销29从销孔31中拉出，于是挺杆在弹簧13的作用下恢复与凸轮的接触，轮胎自动充气系统恢复到可充气状态。图中23是弹簧座，可用以调整内胎所希望达到压力P1。25是固定在阀杆上的弹簧座。22是挡圈，用以限制阀杆的行程在要求的范围内。26是进气门。进气门和排气门的气门导杆上都有导气槽，图中所示气门导杆上的导气槽是在园柱形的导杆侧面切出两个与导杆中心线平行的平面而形成的。导气槽应占据导杆的全长，进气门的导杆上有一个长孔。阀杆为阶梯状。阀杆上的细直径段穿过长孔以限制进气门的行程同时不使进气门从进气孔中脱出。27是一个弹性良好的密封圈，位于阀腔内一个台肩和通孔19之间，不遮挡通孔19，用以防止内胎里的高压空气从阀腔处泄漏，同时密封圈27也不妨碍波纹管28的高压空气经通孔29、阀腔和侧孔21排入大气。7是密封圈，8是旋塞，用以封住工艺孔以防气体泄漏。2是套在耐压橡胶管外的保护管。保护管由两根用韧性材料制成的管子组成。两管可通过互相套合或螺纹联结，联结后的管子两端均有螺纹，一端通过螺纹与耐压橡胶管自由端的半个密封接头联结，另一端通过一个其中心有一个可让耐压橡胶管及其上的半个密封接头穿过的孔的螺栓固接在轮圈上。
图中的单阀结构可用双阀取代，这时每一个阀体上只有一个侧孔。侧孔都与波纹管连接。其中一个阀的侧孔不可能与大气接通而能在压力室中的气压达到或超过P1值时通过阀腔与压力室相通，使内胎中的高压空气经侧孔进入波纹管使插销楔入挺杆的销孔内从而使挺杆与凸轮脱离接触，停止充气。另一阀的侧孔不可能与压力室接通而能在压力室中的气压降到P2值时通过阀腔与大气接通，使波纹管中的高压气体排入大气，从而使插销被波纹管从挺杆的销孔中拉出，使挺杆和活塞恢复到可以往复运动的状态，使轮胎自动充气系统恢复充气。
图中的充气-停止气动执行机构由波纹管、插销、带销孔的滑套和带销孔的挺杆组成。一种更简单的结构是充气-停止气动执行机构仅由压力控制阀的阀杆和进气门组成。进气门的气门导杆上有一长园锥孔，阀杆上有一段园锥杆，二者配合适当。当压力室中的气压达到或超过压力值P1时，阀杆上的园锥段杆与气门导杆上的长园锥孔接触并迫使进气门处于开启状态，于是汽缸中的空气不再可能通过排气门被压入内胎中，充气停止。当压力室中的气压降到等于压力值P2时，阀杆上的园锥段杆与气门导杆上的长园锥孔脱离接触，使进气门恢复到可以自由启闭的状态，使轮胎自动充气系统恢复充气。这种结构可以不采用偏心的导杆和滑套。
图中进气门和排气门由一园锥段和同轴的气门导杆组成，园锥段恰好与进气孔和排气孔的园锥面相配合。进气门和排气门上的园锥段也可用一直径比气门导杆直径大的并与气门导杆同轴的园柱段代替，而进气孔和排气孔的园锥段则用一直径比园柱形导孔的直径要大的与导杆同轴的园柱形浅坑取代，浅坑中可嵌入密封圈。
图中的进气门也可以加装弹簧，使其处于常闭状态。
图中的旋塞8，密封圈7可以不要，这时阀腔不是通孔，而阀腔内的密封圈27后面的台肩可用挡圈取代。
图中阀腔内的挡圈22可以不要，而是加大图中挡圈左侧的阀腔内径，使之在挡圈位置形成一个台肩。
图中气缸、挺杆、控制阀、密封接头、排气门、插销和销孔中心线都在同一平面内，这是为了简化制图，实际设计则不受此限。
图中的压力室与气缸体可以不是一体结构。
图中的排气孔和排气门可以用一个直接在气缸体上加工出来的排气咀和套在排气咀上的气门取代。排气咀也可以单独制造，而靠螺纹安装在气缸体上位于排气孔处的带螺纹的通孔上。
权利要求
1.能使轮胎在运行状态中自动保持在一定压力范围内的轮胎自动充气装置由往复活塞式充气泵、凸轮或齿圈、压力控制阀和充气-停止气动执行机构组成，其特征在于a、充气泵的活塞和一杆件或杆件组的一端相连接，有一弹簧把活塞或通过杆件或杆件组把活塞往外拉以使由气缸和活塞围成的空腔在任何时候都保持尽可能大的容积。充气泵直接或通过支架安装在随车轮一起转动的适当零部件上，充气泵的排气阀通过密封接头和管道或/和孔道或者再加上其它阀件与内胎连接起来。杆件或杆件组的另一端还可安装滚轮。b、凸轮或齿圈安装在车上不随车轮转动的适当部位并且在车轮转动时使杆件或杆件组的另一端在弹簧的作用下与凸轮或齿圈齿面保持接触。c、压力控制阀为压力一弹簧平衡式控制阀，直接或间接与气缸排气阀一内胎连接体相连接，控制阀在气缸排气阀一内胎连接体中的气压升到某个压力值P1的过程中通过阀杆的移动相继使充气一停止气动执行机构中的高压空气能排向大气的排气阀关闭和使气缸排气阀一内胎连接体中的高压空气进入充气一停止气动执行机构的进气阀打开，而在气缸排气阀一内胎连接体中的气压降到低于压力值P1的某个值P2的过程中通过阀杆的移动相继使气缸排气阀一内胎连接体中的高压空气进入充气一停止气动执行机构的进气阀关闭和使充气一停止气动执行机构中的高压空气能排向大气的排气阀打开。d、充气一停止气动执行机构是某种在向该机构中充入高压空气时能使气缸进气阀处于常开状态或/和使杆件或杆件组与凸轮或齿圈脱离接触而在充气一停止气动执行机构中的高压空气排除后又能使气缸进气阀恢复到自由启闭状态或/和使杆件或杆件组与凸轮或齿圈恢复接触的气动机构。
2.根据权利要求
1所述的压力控制阀和使充气一停止气动执行机构分别与气缸排气阀一内胎连接体以及和大气相通的进气阀和排气阀，其特征在于该控制阀为单个滑阀，进气阀和排气阀由开在阀体上的两个侧孔和一段其直径与阀腔内径相配合长度至少能同时遮挡住两个侧孔的阀杆段组成，两侧孔均与充气一停止气动执行机构相连接，并在任何时刻两侧孔都不会通过阀腔相通。一个侧孔开在当气缸排气阀一内胎连接体中的气压达到P1时，阀杆能移动到使该侧孔不被阀杆所遮挡并使之能通过阀腔与气缸排气阀一内胎连接体相通的位置。另一个侧孔开在当气缸排气阀一内胎连接体中的气压降到P2时，阀杆能移动到使该侧孔不被阀杆所遮挡而使之能通过阀腔的另一端与大气相通的位置。
3.根据权利要求
1所述的充气泵和充气一停止气动执行机构，其特征在于与充气泵的活塞相连接的杆件是一根挺杆时，充气一停止气动执行机构由一个气缸、置于气缸中的活塞、活塞回复弹簧和该挺杆组成。气缸上有供高压空气进入和排出的孔。活塞的一端有一插销，挺杆的适当部件上有一槽或孔。插销端部或/和挺杆上的槽或孔上加工有斜面或锥面。气缸安装或制作在充气泵的合适位置使得当充气泵活塞被推到上止点或其附近时，插销正好能开始楔入挺杆的槽内或孔内。
4.根据权利要求
3所述的充气一停止气动执行机构，其特征在于该机构中的气缸、活塞和弹簧由一个两端密封的波纹管和一个固接在波纹管一端的密封面上的同样的插销所取代，波纹管另一密封端面上有孔供高压空气进入密封波纹管内部和从其中排出。
5.根据权利要求
3所述的与充气泵活塞相连接的挺杆，其特征在于挺杆是相对于活塞中心线偏心安置的，并且给挺杆设置了一个滑套。
6.根据权利要求
1所述的连接充气泵排气阀和内胎的管道，其特征在于该管道是耐压橡胶管或者是稍带柔性的金属管、耐压橡胶管外套有保护管。保护管由韧性材料制成，可以是一根管或者是由两根可以互相套合或通过螺纹能联结起来的管子组成，其一端固定在轮圈上，另一端固定在充气泵的排气阀体上。
7.根据权利要求
1所述的内胎和权利要求
6所述的耐压橡胶管，其特征在于内胎和耐压橡胶管制成一体。
8.根据权利要求
1所述的往复活塞式充气泵、杆件或杆件组凸轮或齿圈和根据权利要求
3和4所述的充气-停止气动执行机构，其特征在于往复活塞式充气泵可由叶片式充气泵或旋转活塞式充气泵所取代;凸轮或齿圈由一固定齿轮所取代;杆件或杆件组由一行星齿轮所取代，行星齿轮安装在泵的转轴上并可在转轴上滑动，两齿轮在充气泵处于充气状态时是啮合的;充气-停止气动执行机构的插销由一与行星齿轮连接的拨动件所取代，并在向该充气一停止气动执行机构中充入高压空气时，机构中的活塞或波纹管推动行星齿轮使之与固定齿轮脱离接触，而当该机构中的高压空气排除时，该机构中的活塞在活塞回复弹簧的作用下或波纹管在自身的弹性恢复力作用下通过拨件把行星齿轮拉回到与固定齿轮啮合的位置上。
专利摘要
本发明是关于使轮胎在运行过程中自动将气压保持在一定范围的发明。
文档编号B60C23/12GK86105562SQ86105562
公开日1988年2月3日 申请日期1986年7月12日
发明者丁定藩 申请人:丁定藩导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan