[发明专利]空气维持轮胎组件

说明书

技术领域

本发明总体涉及汽车以及其它车辆，以及更确切地涉及用于此类车辆的车轮，其包括用于给安装在车轮上的充气轮胎自动充气的泵。

背景技术

低轮胎压力是过多的燃料消耗、轮胎磨损和可操纵性削弱的主要原因。典型的充气轮胎由于橡胶固有的渗透性每年将泄露其压力的大约25%。因此在定期的基础上检查/维持轮胎压力是良好的实践。

然而，当较慢的泄露存在时，即使每几周检查轮胎压力不会阻止这些不利影响，且此泄露可能无法检测地进行，除非保持仔细记录每个轮胎中的压力必须如何频繁地进行补充。快速泄露或扁平状态会快速地引起对轮胎的损害且甚至使其在短时间周期内无法使用，即使这种情况，没有经验的驾驶员可能也不会注意到，直到已经为时太晚。

因此当轮胎压力低于其最佳量时，希望具有一些机构来自动地补充轮胎压力。常规的轮胎泵可以安装在车轮上且使用离心力以将来自大气的空气自动地泵送至轮胎腔体中，且由此将轮胎压力维持在预定值。

这些泵可以是两级泵，其带有可在气缸中径向移动的活塞以从大气抽吸空气至主室中，且当活塞由于车辆的运动和车轮的旋转所产生的离心力而向外移动时，将来自辅助室的空气泵送至轮胎腔体中。当车辆停止时，活塞可通过弹簧向内移动以将空气从主室转移至辅助室中。为了将活塞的质量和弹簧的力和尺寸保持在实际限制内，可将活塞和弹簧制成足够小，使得活塞可响应于由低车辆速度所产生的小离心力来开始向外移动。

这样在车辆在雨中和/或在包括松散的颗粒物质（例如泥土或沙）的场地上以低速操作时会产生问题。如果泵不具有入口过滤器，则在此类不利条件下的操作会引起污染物被抽吸进入泵中且堵塞入口和出口阀和/或甚至被泵送至轮胎中。如果泵具有入口过滤器，则过滤器会变得被堵塞的。这些状况会使得泵无法操作。

在泵操作时活塞与气缸壁之间的摩擦也会引起磨损和泵使用寿命的缩减。由于充气轮胎通常较慢地泄露，因此仅在车辆运行的一部分时间期间需要操作自动轮胎泵来将压力维持在最佳值。常规的轮胎泵可连续操作，且由此比所必需的经受更多的磨损。

另外的常规泵可安装至车辆的车轮且在正常车辆操作期间可由车轮的运动产生动力，由此维持最佳的轮胎充气压力。泵可以是容积式活塞类型的压缩器，其中活塞响应于由车轮的旋转所产生的离心力或由车轮响应于路面颠簸所产生的竖直加速度。活塞可具有小的直径，但是可包括由密实材料制成的上延伸部。由此可存在足够的质量响应于旋转或来源于颠簸的运动以使活塞移动且产生用于充气所需的压力。一旦作用在活塞上的力由于低车辆速度、平滑驾驶表面或两者原因减小时，活塞可以通过弹簧返回。

泵可包括入口和出口止回阀。泵/充气机可在轮胎腔体内或在轮胎外部安装至车轮。如果旋转的离心力用于驱动活塞，则气缸的轴线可取向成径向的。如果将泵设计成由车轮对路面颠簸的反作用所激励，则其可取向成与中心在车轮轴线处的圆圈相切。其也可以具有双作用活塞。当颠簸将被车轮撞击时，在压缩器在其随着车轮旋转中将在大约3点钟或9点钟方向时，压缩则将发生。

对于用于活塞作用的离心力，对于汽车速度的每次行程可存在一次压缩冲程，在该行程中汽车速度从静止或一定的最小速度达到一定的汽车速度，该汽车速度转换至适当的旋转速度以产生所需的活塞力从而产生进入轮胎腔体中的空气流。对于其中道路中的颠簸致动活塞的情况，压缩冲程可以比颠簸本身更随机，因为当压缩器的轴线在其旋转中将与由颠簸所引起的车轮运动或多或少平行的方向对准时，才发生冲程。

压力调节可以通过设计泵的压缩比来提供，以将传送压力限于将希望是最大轮胎充气压力的压力。压缩比可以是在活塞冲程开始时气缸体积与在活塞冲程结束时气缸中剩余体积的比值。对于给定基础设计的压缩比可以在制造时由限制活塞行程或在活塞内设有额外的“死体积”来设定。对此，一种方法可以是在制造时在活塞底部中钻孔，设定孔的深度以获得所需的压力变化。

当泵由离心力致动时，泵可与活塞一起工作，当车辆加速以及车轮旋转速率增加时，该活塞沿着气缸抵抗气缸中的压缩的空气充量逐渐前进。一旦空气充量超过现有轮胎压力加上排出阀裂缝压差，车辆速度的任何增加引起活塞的额外冲程运动以及将压缩空气排入轮胎腔体中。当车辆减速或停止时，活塞复位弹簧可使活塞返回至其在其冲程开始时的位置处，且泵送过程可以新的车辆运动再次开始。由于典型的乘客车辆操作包括许多停止和启动，因此泵可每次传送较小的空气充量，在此期间车辆从足够低以允许活塞复位弹簧使活塞返回的速度加速至足够高以迫使活塞来压缩空气且将压缩空气排入轮胎腔体中的速度。