专利名称：具有压力指示的轮胎充气阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及车辆及其它有轮设备的气动轮胎的充气阀，尤其是涉及那种具有指示轮胎内空气压力减少的功能的阀。
传统的轮胎充分阀包括有一个管状阀杆，阀杆的一端带有内螺纹用以容纳阀芯。在使用中，阀杆一直延伸穿过轮辋上的一个所谓阀门孔，并提供一条使空气进入轮胎内的充气道。如果是无内胎轮胎，阀杆则焊封在轮辋的阀门孔上。如果阀门是所谓的“快速压紧”阀，那么密封是靠阀杆主要部件在阀门孔中的紧配合，通常是环绕并结合在阀杆上的一个弹性环套。如果阀门是所谓的“夹紧”阀，则是通过环形夹紧装置达到密封效果的，该装置包括一个环形螺母和密封垫圈或类似物，其环绕阀杆并将其固定在轮辋上。如果是有内胎轮胎，阀杆与内胎壁结合，或者有些情况下是夹紧在内胎壁上，以提供一个穿过内胎壁的充气通道。在所有实例中，阀芯包括有一个与座配合的阀体，和一个与该座相互作用的弹簧加载阀元件，并且构成控制空气流过充气道的单向阀。该阀芯是可替换件，并且该阀芯和容纳阀芯的阀杆，就其截面尺寸来说在全世界都已标准化。
众所周知，轮胎寿命及车辆安全很大程度上取决于保持在推荐的充气压力下的轮胎，该充气压力随车辆轮胎的组合、轮胎在车辆上的安装位置及使用条件而变化。在实际生活中，很多人忽视了定期检查轮胎压力，而且他们经常是确实不能确定在具体情况下的正确压力是多少。
因此，至今已提出许多种装置，以提供轮胎内的压力正确或不正确的连续显示；从而，在初次充气到正确的压力后，使驾驶员不再需要仔细检查现时压力，也不再需要驾驶员记住或确定正确的压力值。
这些已知的装置包括有装在传统阀杆的自由端或暴露端上的指示器，以用来代替传统的防尘帽。这些自带的辅助指示器需使芯的阀门元件脱离阀座，以使轮胎压力到达并作用在指示器上。不幸的是，已经证实这些指示器不能保持它们与阀杆之间的可靠密封。因此，它们经常使空气从轮胎中泄漏，并且未被广泛采用。
作为一种较好的选择方案，已经提出了各种指示阀，其结合阀杆中的装置，使阀本身能提供充气压力的显示。典型的这种指示阀包括有两部分阀杆，即一个外固定部件和一个可相对外固定部件伸缩滑动的内活动部件；防止该两部件之间漏气的密封装置及抵抗作用在该活动部件的轮胎压力的反作用装置。因此，阀杆活动部件的静止住置取决于轮胎压力，并且其设计是，可向观察者显示阀杆活动部件离开相应正确压力的静止位置的移动。
一类已知的指示阀应用了滑动密封装置，其中密封件与阀杆的一部分或另一部分滑动接触。然而已经发现这种滑动密封是漏气的原因。而且由于密封施加在阀杆活动部件上的，变化范围很大的摩擦阻尼，特别是由于老化、污染、腐蚀而导致的密封接触表面条件的恶化，滑动密封会导致操作中的不精确。
为了克服滑动密封本身的障碍，已有建议使用非滑动密封装置，其包括一个柔性阻挡层，该阻挡层与阀杆的每个部分结合密封，并从一个部分延伸到另一部分以保持它们之间的密封，同时允许活动部分的移动。
在美国专利No.3,230,968(Stru by)和No.3,811,459(Schmidt)的说明书中描述了现有技术提出的压力指示充气阀的实例，其使用了一个反作用弹簧。该弹簧与柔性阻挡层式的密封装置结合以确定阀杆运动部件的静止位置。而在美国专利No.5,027,848(Van Leeuwen)的一个阀的实例中，所有反作用力都是由类似的，但是有弹性的密封装置提供的。
从以上这些说明书中可见，已知的柔性阻挡层分为两类，即沿轴向伸展封闭反作用弹簧的伸缩式管或罩(如Struby中图1至图4的实施例)，和或多或少沿径向伸展的隔层(如Schmidt的优选实施例和Struby的图5至图6的实施例)。
本发明所涉及的压力指示充气阀具有一个可伸缩套筒式阀杆，一个反作用弹簧和一个防止从阀杆相对运动的部件之间漏气的柔性阻挡层。因此，本发明避免了前面所指出的，有关装在阀上的辅助指示器和适合于内部滑动密封的指示阀所存在的不足。
对充气指示阀的主要要求有1.精确的指示，2.对压力变化的敏感度，也就是说对应于轮胎内很小的压力变化，活动阀杆部件应作出明显的移动，3.稳定性，因此初始定位后不再需要重新定位，及4.可靠性，即阀门不应明显地减少轮胎工作的使用负载量、寿命和安全性。
带有已知的柔性阻挡层的阀都在某些方面不能满足上述各种要求。
因此，与Struby说明书中理想化的描述相反，封闭反作用弹簧的伸缩式管状阻挡层的壁具有足够的弹性不会影响满足第2点要求，但横向压力差会迫使阻挡层被挤入弹簧各圈之间的空隙内并夹在其中。这将严重地有损于满足第1点要求，并且对有关第4点要求也是不利的。
径向隔层有足够的厚度和硬度，以满足第4点要求，例如Schmidt中所述的阀或Struby中图9和图10的实施例。但二者都不利于满足第2点要求(其中它们限制运动部件的移动范围)，或者有损于满足第1和3点要求(其中它们将影响反作用力，并且使用已知的弹性体，其影响的范围随隔层的老化而变化)，或者对满足第1、2和3点都不利。
如果隔层足够大或松弛且足够薄(如Struby中图5和图6的实施例)，以满足要求2，那么，又与理想化的图相反，有时可能会自身部分地折迭或者膨胀起来并导致挤入弹簧各圈之间。这将分别使隔层接触部件之间的扩展与收缩产生摩擦阻力，或者使弹簧对压力变化的响应受到限制。因此，不利于满足要求1。另外，这种薄的柔性隔层的较大环形面积受压力差作用会在隔层边缘上产生相应很大的断裂应力，这对满足要求2是不利的。
因此，本发明的目的是提供一种能满足上述全部要求的充气阀。本发明是通过提供这样一种阀来达到上述目的的，该阀中的阻挡层仅仅有一个有限的无支撑区域受压力差作用，对于反作用弹簧响应压力变化而产生的移动没有任何设计上的限制，另外对弹簧的反应敏感度也无实质性的影响，而且阻挡层被隔开不与弹簧接触。
本发明是由这样一种阀杆构成的，即包括一个固定的径向外阀杆部件；一个可在该外阀杆部件内轴向滑动的，活动径向内阀杆部件；一个反作用弹簧，从所述一个部件向另一个部件伸展；一个柔性阻挡层，从所述一个部件向另一个部件伸展，以防止两部件之间漏气；其特征是所述活动部件限定一个圆柱形外表面，所述固定部件限定一个与所述圆柱形外表面同轴的圆柱形内表面，所述圆柱形外表面比所述圆柱形内表面的直径小，并从该圆柱形内表面的一个开口端伸入，从而在该两个圆柱形表面之间限定为一个可变长度的环状空间，并且所述阻挡层包括有一柔性管，其一个端部与所述固定部件密封结合，另一个端部与所述固定部件密封结合，其中间部分的一段可变长度向自身变曲折迭并位于所述环状空间内。
在较佳实施例中，圆柱形内表面为一个从固定部件端部同轴延伸的裙部的径向内表面，在使用中该裙部位于轮胎内(以下称为“内端”)，而圆柱形外表面为一个杯座的弯曲壁的径向外表面，该杯座有一个底板，底板在靠近活动部件的内端处被活动部件穿过或固定在其上，这样该杯座的壁同轴地围绕活动部件。在该实施例中，反作用弹簧是一个压缩弹簧，该弹簧的一端安放在杯座内，且杯座的壁把弹簧与阻挡层的中间部分隔开。这样就提供了一个轴向紧凑的结构，同时使弹簧与柔性阻挡层分开。
图1是装有本发明阀杆的轮胎阀门的四开断面侧视图，该图为放大比例的视图，其示出了在未充气轮胎中的阀杆；图2是与图1所示阀门相同的阀门视图，但示出了在充气轮胎中的阀杆；图3是图2中圆圈A部分的放大视图。
这里说明的阀是一种与无内胎轮胎结合的“快速压紧”式阀。
该阀包括一个固定阀杆部件3和一个可在该固定阀杆部件3内轴向滑动的活动阀杆部件4。
固定阀杆部件3包括一个刚性(金属较好)安装管5和一个套在安装管5上的弹性基环6。环6可以仅仅与管5紧密配合，但最好是粘结或以其它方式固定在管5上。环6上设有密封法兰7和密封凸缘8，共界定出密封表面9，该表面紧密地装配在轮辋的阀门孔中，借此，整个阀门以气密的方式夹紧在轮辋上。就以上所述内容，基环6是一种通用的基环，无需进一步说明。
根据本发明的实施例，固定阀杆部件3还包括一个在安装管5上的环形内端法兰10和限定一个固定的圆柱形内表面12的圆筒形裙部11。
活动阀杆部件4，包括一个坚硬的(塑料较好)管状芯套13，带着有内端接合环14，以超声焊接或其它气密封方式固定在套13上。芯套13在安装管5内自由滑动配合。其配合是这样的，空气可以很容易地从裙部11的区域向大气泄漏，反之亦然。
活动阀杆部件4还包括一个具有底板25和弯曲壁26的杯座18。杯座18在底板25上冲有预制孔，且芯套13穿过底板25上的孔。杯座18的弯曲壁26限定一个圆柱形外表面19，该表面与圆柱形内表面12同轴并相距一定的间隔。
一个充气道15轴向通过芯套13。芯套13在气道外端被加工，以容纳一个带有单向阀的标准旋进式阀芯16，借此可用已知方式给轮胎充气。芯套13的外端表面上设有螺纹，其上旋盖一个防尘帽17。
充气阀还包括一个同轴安装的螺旋反作用弹簧20，该弹簧套装在芯套13上并被压缩在杯座18的底板25和法兰10之间。弹簧20始终保持一定程度的压缩状态，由于分别设在芯套和安装管上的台肩21和22相接触，弹簧不可能将芯套13从图1所示位置进一步沿安装管5向内推动。如图2所示，这个极限位置是，使圆柱形内表面12和圆柱形外表面19之间在轴向上始终存在部分重叠。
现在描述本发明实施例中的一个柔性管状阻挡层23，其从活动阀杆部件4延伸到固定部件3。该管状阻挡层23最好用一种“软”橡胶或其它弹性材料与环6整体注塑成型。
管状阻挡层23的外端通过一个在管状阻挡层23的主管体部分与环6之间整体延伸的连结板24与固定阀杆部件3密封结合。阻挡层23通过在其管体内端上的环状凸缘27与活动杆部件4固定和密封。环状凸缘27与活动阀杆部件4固定和密封。环状凸缘27固定安放在杯座底板25和接合环14之间，杯座底板25和接合环14上都开有用于容纳环状凸缘27的环槽。
从图1中可清楚地看出，柔性阻挡层23包括有一个套在裙部11外表面上的外端部，和一个套在圆柱形外表面19上的直径较小的内端部。阻挡层体的注塑形状结构最好是光滑壁状的双径管，该双径管从一个直径到另一个直径之间的过渡处具有台阶。在安装阀门的过程中，阻挡层管的台阶部分弯曲折叠并放入圆柱形内表面12与圆柱形外表面19的重叠部之间，使阻挡层成为图1所示的形状。
然而，在其它实施例中，阻挡层体也可以注塑成一个简单的具有同一直径的管，可通过拉伸使其呈现出一个较大的端部。无论是哪一种情况，阻挡层23的可变长度的中间部分28(见图3)紧紧夹在圆柱形表面12和19之间。该中间部分保持一个“U”形截面，并且当活动阀杆部件在充气压力变化的影响下移动时，该中间部分可以说是自己卷曲折叠起来，如图3中的箭头所示。在符合阻挡层中间部分与表面12和19接触的两部分之间保持一个净距离d的条件下，表面19和12之间的距离D最好是尽可能小，这样可保证卷曲折叠运动不会受到阻挡层的两部分之间的摩擦阻碍，同时也可保证阻挡层受压差作用的无支撑的环形区域29的宽度很小。最好，间隔d小于阻挡层的管壁厚度，例如该厚度的一半，并且不超过管壁厚度的2或3倍。这样，阻挡层受到的折断力最小，因此达到了上述第4点要求，同时可以使用一个软的，薄的，因而很有柔性的阻挡层。这样以及阻挡层管受到控制的自由滚动达到了要求1和3。
也很显然，活动阀杆部件移动的结果并未使折断力变化，因此，对移动的允许量没有固定的限制。可以根据为适应反作用弹簧的敏感度的要求，而选择圆柱形表面12和19的长度及柔性阻挡层的管体长度.以满足对阀门的第2点要求。
活动阀杆部件4从固定部件3伸出的距离就是充气压力的指示。这样通过在活动部件的伸出部分上作出适当标记，就可以显示压力的准确度。
在简单的实施例中，对于单一的预定正确充气压力，可用在从固定阀杆部件3中伸出的芯套上的三种颜色的标志环或类似物，根据哪个环与套管外端水平，来指示轮胎是充气不足，正确充气(标定压力)还是过度充气。但最好是如所述实施例中的那样，采取措施使其可用于任何一种预定的正确压力范围。为此，在安装管5上装有一个螺母31，它可以向前和向后，以调整固定阀杆部件的有效长度。可在芯套13上作一单独记号，例如一个彩色环30，从轮胎的初始充气至达到正确压力，将螺母31定位，使其边缘与记号对齐。然后，通过记号偏离螺母31边缘的位置指示出压力的改变。
尽管自申请日起已示出并说明了本发明人为实现本发明所提出的最佳实施方案，但在不超出本发明范围的条件下可作出对本发明的适当修改、改进和等同物，这对本领域的普通技术人员是显而易见的。本发明的范围由后面的权利要求所限定。例如，虽然本发明已经以一个快速压紧式阀门作了描述，但应当理解到它也可用在夹紧式阀门或装进一个内胎。
权利要求
1.一种轮胎充气阀杆，包括一个固定的径向外阀杆部件；一个可在该外阀杆部件内轴向滑动的，活动径向内阀杆部件；一个反作用弹簧，从所述一个部件向另一个部件伸展；一个柔性阻挡层，从所述一个部件向另一个部件伸展，以防止两部件之间漏气；其特征在于所述活动部件限定一个圆柱形外表面，所述固定部件限定一个与所述圆柱形外表面同轴的圆柱形内表面，所述圆柱形外表面比所述圆柱形内表面的直径小，并从该圆柱形内表面的一个开口端伸入，从而在该两个圆柱形表面之间限定成一个可变长度的环状空间，并且所述阻挡层包括有一柔性管，其一个端部与所述固定部件密封结合，另一个端部与所述固定部件密封结合，其中间部分的一段可变长度向自身变曲折迭并位于所述环状空间内。
2.如权利要求1所述的阀杆，其特征在于，所述的圆柱形内表面为从所述固定部件内端同轴延伸的裙部的径向内表面，其在使用中。为在装有所述阀杆的轮胎内的一端。
3.如权利要求2所述的阀杆、其特征在于，所述圆柱形外表面为一个具有底板的杯座的弯曲壁的径向外表面；该底板在靠近所述活动部件的内端处被活动部件穿过并固定于其上，这样该杯座的壁同轴围绕该活动部件。
4.如权利要求3所述的阀杆，其特征在于，所述反作用弹簧是压缩弹簧，该弹簧的一端安放在所述杯座内，并且杯座的弯曲壁将弹簧与所述柔性管中间部分的可变长度段隔开。
5.如权利要求1所述的阀杆，其特征在于，所述管是具有一壁厚的软橡胶管，所述环状空间的宽度大于两个所述壁厚，但不超过所述壁厚的五倍。
6.如权利要求5所述的阀杆，其特征在于，所述环状空间的宽度大致等于所述壁厚的2.5倍。
7.如权利要求5所述的阀杆，其特征在于，所述环状空间的宽度大体等于两个所述壁厚加0.5毫米。
8.如权利要求1所述的阀杆，其特征在于，所述固定部件上设有外螺纹并装有一个螺母，该螺母可以向前或向后以调整所述固定部件的有效长度。
9.一种大体如参考
的阀杆。
10.一种具有根据前述任何一个权利要求所述的阀杆的充气阀。
全文摘要
一种轮胎充气阀杆，包括有一个固定的径向外阀杆部件(3)；一个活动的径向内阀杆部件(4)，可在外阀杆部件内轴向滑动；一个在该两部件之间伸展的压缩反作用弹簧(20)；一个从一个阀杆部件向另一个阀杆部件伸展的柔性阻挡层(23)，以防止该两部件之间的空气泄漏。该阻挡层包括一个薄壁状软橡胶管，其两端与相应的阀杆部件密封，并具有一个中间部分，该中间部分在该活动部件的圆柱形外表面(19)与该固定部件的圆柱形内表面(12)之间的可变长度的环状空间内，以自由滚动的方式向自身变曲。
文档编号B60C23/02GK1129424SQ94193139
公开日1996年8月21日 申请日期1994年8月23日 优先权日1993年10月8日
发明者陆肯斯·沃里克·爱德华 申请人:J.C.路德维奇父子公司