[发明专利]压力保持装置

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2004年11月12日递交的序列号为60/627,256的临时 申请的优先权。

声明：联邦政府赞助的研究/发展没有申请

背景技术

本发明通常涉及车辆轮胎压力的保持，更具体地说，涉及置于车 轮上的轮胎压力保持装置，该装置自动调节和保持期望的轮胎充气压 力或轮胎内空气的量。

车辆轮胎缺气是很危险、致命的而且很常见的。美国每年几十万 的事故、几万的伤害和几百的不幸涉及缺气，在2000年，大量SUV 翻车和死亡是由非常缺气的轮胎引起的，使该问题引起大量关注。为 了减少与缺气相关的令人难以接受地高的事故率、伤害率和死亡率， 美国国会通过了2000年轮胎压力安全法案(TREAD Act)，该法案要 求在美国所有新的轻型载人车辆都需要安装轮胎压力监测系统 (TPMSs)。接着，国家高速交通安全管理局(NHTSA)提议了一项 安全标准，该标准要求在2007年，所有新的10,000磅以下的载客客 车、卡车、多用途载客车辆或公共汽车必须安装TPMS以便当任何轮 胎的缺气率达到25％或更多时警告驾驶员。该计划估计每年花费远超 过十亿美元。

然而，即使有争议的TPMS计划实现了预期，它将减少大约20 ％的与缺气相关的事故。许多工业专家怀疑它是否能有助于所有情况。 自动保持轮胎恰当充气的装置具有减少80％到90％的这样的事故、损 伤和死亡的可能性。此外，有效的轮胎压力保持装置将改善大约2％ 的燃料效率并降低大约5％的轮胎面磨损，如果广泛应用，收益将远 远超过装置的费用并在美国每年节约几十亿的美元。

轮胎内空气的温度对轮胎内空气的压力具有主要影响，而压力在 任何轮胎压力保持的方法中都必须加以考虑。图1显示了根据理想气 体定律轮胎压力如何随着温度变化的。假定轮胎容积恒定，四条压力 -温度(PT)线显示了在空气温度为20、40、60和80时轮胎充气 到32psi的压力-温度行为。四个PT线代表了轮胎内的四个不同量的 空气。周围环境温度的变化和滚动产生的轮胎加热使轮胎温度和压力 沿着显示轮胎内空气量的PT线上下移动。只有当增加空气时轮胎会 移动到更高的PT线，只有当从轮胎释放或泄漏空气时轮胎会移动到 更低的PT线。

如图1所示，随着温度增加或降低10，轮胎内的压力增加 或降低大约1psi。通常，当车被驱动时，由于侧壁的弯曲活动和来自 路面接触产生的摩擦而导致轮胎的温度比其“冷”压力(处于周围环境 温度下)增加了3psi。推荐的手动轮胎充气程序是每月在周围环境温 度下给轮胎充气充到制造商推荐的冷压力(MRCP或“公告”压力)。 实际上，轮胎通常不经常充气，而且驱动时会变热。周围环境温度可 能在一天内但通常在一个月内下降50，轮胎压力大约减少了5psi。 因此，不考虑大约每月1psi的正常泄漏速度，轮胎压力经常下降到 MRCP之下8psi，通常25％。大部分缺气是由于手动轮胎压力维护不 够导致的，这以令人不能接受的速度使人们致死和致残。

两种实现轮胎压力自动保持目标的方法是：

1)恒定压力-当变热的轮胎压力低于其变热目标(大约超过 MRCP3psi)时，通过增加空气以与温度无关的方式保持MRCP；和

2)恒定量的空气-在轮胎温度和压力下降到适当的PT线之 下的任何时刻通过增加空气保持轮胎内的空气量，而该空气量在选定 温度下产生MRCP。

在具有或不具有TPMS的情况下，两种方法取代了从轮胎泄漏的 空气并与手动充气程序相比保证了与MRCP的偏差更小。恒定空气量 方法使由于温度变化产生的与PT线的偏差降到最小，并使充入轮胎 内以维持期望的充气压力的空气量降到最小。

很多关于自动保持气胎内期望的充气压力的方法的专利已经被授 权。没有一个着重于显著的温度变化。在相关的方法中，一个方法涉 及难以产生两个连续异相的A.C.电压，调整该电压以便为轮子上的 D.C.马达驱动的空气压缩机提供连续的D.C.动力源。另一个方法公开 了轮子内的电池运转的压缩机，但是没有可行的元件可以给电池充电。 另一种方法需要TPMS或者轮子上的压力传感器，以从轮子上向车身 发送低的轮胎压力数据，以便致动驱动轮子上的压缩机的电磁体。然 而，没有一种方法形成可行的装置。因此，现有技术需要这样的轮胎 压力保持元件：