空氣維持輪胎系統(tǒng)的組裝方法
【專利摘要】公開了一種輪胎組件，其中輪胎具有：胎面部分和從胎面部分沿徑向向內(nèi)延伸以與相應(yīng)的胎圈接合的一對側(cè)壁；用于胎面部分和側(cè)壁的支承胎體；以及定位在輪胎的彎曲區(qū)域內(nèi)的泵通路。泵通路進行操作以在輪胎旋轉(zhuǎn)時打開和關(guān)閉。輪胎組件進一步包括閥組件，其與泵通路處于流體連通。輪胎進一步包括形成在輪胎中的袋部，以及安裝在袋部中的過濾器組件。過濾器組件與閥組件處于空氣流連通，其中過濾器組件由殼體和蓋形成，其中蓋具有用于將空氣連通到殼體中的一個或多個孔，其中蓋連接至殼體，殼體的內(nèi)部腔體在其中容納有過濾介質(zhì)，殼體具有與閥組件處于流體連通的孔，其中柔性套圈環(huán)繞蓋。
【專利說明】空氣維持輪胎系統(tǒng)的組裝方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及輪胎，并且更具體地涉及用于輪胎的空氣維持組件。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著時間的推移，正常的空氣擴散使輪胎壓力降低。輪胎任其自然的狀態(tài)是亞充氣。因此，駕駛員必須重復地動作以維持輪胎壓力，否則他們將看到降低的燃料經(jīng)濟性、輪胎壽命和降低的交通工具制動和操縱性能。已提出了輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)，以便當輪胎壓力明顯低時警告駕駛員。然而，這種系統(tǒng)仍依賴于駕駛員在被警告時采取補救動作，以將輪胎重新充氣至推薦壓力。因此，希望的是:在輪胎內(nèi)包含空氣維持特征，其將在不需要駕駛員介入的情況下，在輪胎內(nèi)維持正確的空氣壓力，以補償隨著時間推移的任何輪胎壓力下降。有利的是在空氣維持輪胎系統(tǒng)的設(shè)計中包含過濾器，使得外部空氣被過濾。同樣有利的是在設(shè)計中包含調(diào)節(jié)器，以準許空氣只在需要時進入系統(tǒng)中。過濾器和調(diào)節(jié)器必須固定至輪胎，并且能夠承受旋轉(zhuǎn)作用力。這些裝置還必須被組裝成使輪胎中的應(yīng)力最小化并允許方便組裝。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明在第一方面提供了一種空氣維持輪胎和泵的組件，其包括輪胎，其具有:兩個間隔開的不可伸展的胎圈；接觸地面的胎面部分；從所述胎面部分的軸向外邊緣沿徑向向內(nèi)延伸以與相應(yīng)胎圈接合的一對個體側(cè)壁；用于胎面部分和側(cè)壁的支承胎體；設(shè)置在胎體的徑向內(nèi)側(cè)的內(nèi)襯，所述內(nèi)襯具有面向所述輪胎的內(nèi)部腔體的內(nèi)襯表面。泵通路被封閉在所述輪胎的彎曲區(qū)域內(nèi)，所述泵通路在所述輪胎的彎曲區(qū)域經(jīng)過滾動輪胎印跡時，逐段操作地關(guān)閉和打開，以沿著空氣通路泵送空氣。調(diào)節(jié)器裝置與所述泵通路處于流體連通，所述調(diào)節(jié)器裝置可操作以調(diào)節(jié)從所述輪胎的外部進入所述泵通路中的流體，進氣端口組件包括調(diào)節(jié)器組件，所述調(diào)節(jié)器裝置具有涂覆有橡膠的安裝表面。所述安裝表面通過適當?shù)恼辰Y(jié)劑粘結(jié)至所述內(nèi)襯表面。
[0004]本發(fā)明在第二方面提供了一種用于制造空氣維持輪胎和泵的組件的方法。首先，提供生坯輪胎，其中在輪胎的側(cè)壁中模制袋部，其中所述袋部具有孔，所述孔延伸穿過所述輪胎的側(cè)面進入輪胎腔體中。還在輪胎的側(cè)壁中模制溝槽，然后固化輪胎。然后用橡膠膠結(jié)劑在兩側(cè)上涂覆生坯橡膠補片，并將之插入袋部中。接下來，過濾器殼體被附接至生坯橡膠補片，然后被固化。接下來，將過濾介質(zhì)插入過濾器殼體中，然后將蓋固定至過濾器殼體。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0005]將通過示例并參考附圖描述本發(fā)明，附圖中:
圖1是具有泵、閥和過濾器組件的輪胎和輪輞組件的前視圖；
圖2是在輪胎的胎圈區(qū)域中具有溝槽的卡車輪胎的截面視圖；
圖3是示出了泵通路的圖2的卡車輪胎胎圈區(qū)域的特寫截面圖； 圖4是示出了過濾器袋部的卡車輪胎胎圈區(qū)域的特寫截面圖；
圖5是在輪胎的胎圈區(qū)域中示出的過濾器袋部的前視圖；
圖6是過濾器組件和輪胎胎圈區(qū)域的分解圖；
圖7是輪胎的一部分的截面圖，示出了處于輪胎胎圈區(qū)域的袋部中的過濾器組件；
圖8是安裝在輪胎中的過濾器組件的前視圖；
圖9是過濾器組件的前視透視圖；
圖10是過濾器組件的側(cè)視截面圖；
圖11是過濾器殼體的透視圖；
圖12是過濾器殼體的剖切視圖；
圖13-15是過濾器殼體的第二實施例的透視圖；
圖16是輪胎模具的局部視圖，示出了安裝在輪胎模具的模具環(huán)中的袋部模具；并且圖17是袋部模具子組件的透視圖。

【具體實施方式】
[0006]參考圖1和2，輪胎組件10包括輪胎12、泵組件14和輪胎輪子16。輪胎以常規(guī)方式安裝至位于外輪輞凸緣22附近的具有輪輞安裝表面18的輪子。環(huán)形輪輞體28與輪輞凸緣22接合并支承輪胎組件，如所示。輪胎為常規(guī)構(gòu)造，具有從相反的胎圈區(qū)域34向胎冠或者輪胎胎面區(qū)域38延伸的一對側(cè)壁32。輪胎和輪輞封閉內(nèi)部輪胎腔體40，其被充注空氣。
[0007]如圖1和3中所示，輪胎組件包括泵14，其具有泵通路42，其安裝或定位在輪胎中處于通道44中，優(yōu)選鄰近側(cè)壁的胎圈區(qū)域34。泵通路42可以由離散管形成，其由彈性的柔性材料比如塑料、彈性體或橡膠化合物制成，并且能夠承受重復變形循環(huán)，這時管受到外力而變形成壓扁狀態(tài)，并且在去除這種力后恢復原始狀態(tài)。管具有的直徑足以操作地傳送足以達到本文所描述目的的空氣體積，并允許管定位在輪胎組件內(nèi)的可操作位置，如下面將描述的。優(yōu)選地，管具有橢圓形截面形狀，但是也可以采用比如圓形等其它形狀。
[0008]泵通路自身也可以在硫化期間被一體地形成或模制到輪胎的側(cè)壁中，從而消除對插入管的需求。優(yōu)選通過向所選生坯輪胎部件比如胎圈包布中構(gòu)建由金屬絲或硅酮制成的可移除條帶，來制造一體地形成的泵通路。該部件被構(gòu)建到輪胎中并被固化。然后在固化后移除可移除條帶，以形成模制成型或一體地形成的泵空氣通路。
[0009]以下，術(shù)語“泵通路”指安裝的管或一體地模制的通路。在輪胎內(nèi)被選擇用于泵通路的位置可以在居于輪胎的高撓曲區(qū)域內(nèi)的輪胎部件內(nèi)，所述輪胎的高撓曲區(qū)域隨著輪胎在載荷下進行旋轉(zhuǎn)而足以逐漸癟縮內(nèi)部中空空氣通路，由此沿著空氣通路將空氣從入口輸送至泵出口。
[0010]泵空氣通路42具有由閥系統(tǒng)200接合在一起的入口端部42a和出口端部42b，如圖6-7中所示。適用于本發(fā)明的壓力調(diào)節(jié)器或閥系統(tǒng)的示例在美國專利申請13/221，231、13/221，433、13/221，506中公開，它們通過引用并入本文。如該特定示例中示出的，入口端部42a和出口端部42b間隔大約360度，從而形成環(huán)形泵組件。然而，入口和出口端部可以間隔90度、180度等。
[0011]閥組件200優(yōu)選附接至輪胎的內(nèi)部，鄰近胎圈區(qū)域。閥組件200具有進氣端口 202，其與中心空氣導管204處于流體連通。中心空氣導管204與空氣過濾器組件300處于流體連通，如圖6-8中所示。中心空氣導管優(yōu)選為柔性管或通路，其從過濾器殼體延伸至閥組件200的進氣端口 202。
[0012]閥組件200是可操作的，以控制泵系統(tǒng)42的進氣量。如果輪胎腔體壓力下降為低于設(shè)定的觸發(fā)壓力，則閥裝置允許空氣穿過進氣端口 202進入閥組件200，然后直到泵通路42。閥組件可以允許空氣流穿過進氣端口 210進入泵系統(tǒng)中。閥組件也可以控制空氣從泵向輪胎腔體中的流動，以及防止腔體空氣回流到泵通路中。
[0013]空氣過濾器組件300定位在輪胎的外部側(cè)壁上，處于泵通路附近，如圖6-8中所示。空氣過濾器組件過濾外部空氣，并將過濾后的空氣連通至閥組件200的進氣端口 202。空氣過濾器組件300具有殼體304，以及蓋306，其組裝在一起以形成內(nèi)部腔體308。過濾器殼體304在圖7、10、11和12中示出。過濾器殼體304也優(yōu)選為橢圓形形狀，且短軸與輪胎的徑向方向?qū)R。過濾器殼體的底表面310具有孔312，用于接收中心空氣導管204的第一端部。過濾器殼體具有側(cè)壁314，所述側(cè)壁314具有切口 316。蓋306的平板狀端部320被接收在切口 316中，以將蓋附接至過濾器殼體。蓋的正面具有一個或多個孔322。過濾器殼體304和蓋306可以由硬塑料或金屬制成。
[0014]一層或多層過濾介質(zhì)600被接收在過濾器組件300的內(nèi)部腔體308中。過濾介質(zhì)可以是織造或非織造纖維、泡沫、紡織玻璃纖維、木炭、或本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的其它材料。替代地，可以使用比如PTFE GoreTex等膜片，單獨地或與過濾介質(zhì)結(jié)合。
[0015]空氣過濾器組件300安裝在袋部400中，所述袋部400形成在輪胎的外表面上，通常在鄰近泵通路的側(cè)壁區(qū)域中。袋部400在圖4-6中示出?？梢允褂靡赃m配器部件形成袋部(未示出)的常規(guī)模具，來在硫化期間將袋部模制在輪胎中。袋部可以按如下方式在硫化期間模制在輪胎中。圖13示出了用于模制和硫化生坯輪胎的典型模具20。模具組件通常包括多個節(jié)段220，它們被配置為形成環(huán)形圈，以在節(jié)段被組裝在一起時環(huán)繞生坯輪胎的胎面。輪胎的外部胎面表面由節(jié)段220的內(nèi)部模制表面24形成。側(cè)壁板26用于模制輪胎的側(cè)壁32。鄰近側(cè)壁板26的是模具環(huán)29，其模制輪胎的內(nèi)部胎圈區(qū)域。如圖14中所示，模具環(huán)29的一個部段具有用于接收袋部模具50的切口部分51。袋部模具50可以經(jīng)由螺栓30固定至模具環(huán)29。袋部模具50在輪胎側(cè)壁區(qū)域中形成袋部400。替代地，側(cè)壁板26也可以用于安裝袋部模具52，取決于過濾器組件的所需位置。如圖14中所示，袋部模具50將橢圓形形狀的袋部400形成或模制到輪胎側(cè)壁胎圈區(qū)域中，并且袋部模具的倒鉤53形成穿過輪胎側(cè)壁的通路406。袋部模具具有位于袋部400的兩側(cè)的翼狀部52。翼狀部52形成槽716、18，其用于容納泵管702、703。袋部模具上的倒鉤54形成孔704、706，其延伸完全穿過輪胎側(cè)壁。
[0016]替代地，袋部可以在固化后通過激光切割形成在硫化輪胎中。如圖5中所示，袋部400的大體形狀是彎曲的，沒有角部，以消除應(yīng)力集中。優(yōu)選的是:袋部也為橢圓形形狀，且橢圓形的短軸與輪胎的徑向方向?qū)R。袋部也可以是圓形的。袋部的深度為大約5-15mm,并且長軸寬度為大約20-40mm，短軸寬度為大約8_15mm。袋部的底表面402具有孔404，其連接至形成為穿過輪胎至輪胎腔體的通路406，使得流體可以從袋部中的孔404連通至通路出口 408?？蛇x的中心空氣導管204定位在通路406中，以將過濾后的空氣連通至閥組件200。替代地，通路406可以用于將流體從袋部連通至腔體。
[0017]袋部的底表面402可以進一步可選地包括模制在其中的附接隆起(knob)416，如圖10中所示。附接隆起416可以用于將過濾器殼體固定至袋部。過濾器殼體的底部可以具有凹部418，其允許隆起416卡合在其內(nèi)，如圖10中所示。替代地，過濾器殼體可以具有隆起(未示出)，其被固定到袋部的凹部(未示出)中。
[0018]袋部400進一步包括側(cè)壁410。側(cè)壁410被接合在一起的第一和第二突臺412、414環(huán)繞。柔性套圈500具有內(nèi)部孔502，其中內(nèi)部孔定位成圍繞蓋306的外部周向邊緣307。柔性套圈500具有第二端部，其定位在第一突臺412上。替代地，第二端部可以定位在形成于袋部的側(cè)壁中的槽510中，如圖10中所示。柔性套圈的截面輪廓512可以為U形的。柔性套圈允許在輪胎服務(wù)中見到的+/-10%的側(cè)壁應(yīng)變，同時防止過濾介質(zhì)撓曲。柔性套圈500由柔性材料比如橡膠制成。
[0019]生坯(未硫化)橡膠環(huán)600具有內(nèi)孔，其定位成圍繞柔性套圈500的外周緣，并且其中橡膠環(huán)的外部定位在第二外部突臺414上。生坯橡膠環(huán)600具有內(nèi)側(cè)，其涂覆有適當?shù)恼辰Y(jié)劑，如以下所描述的。生坯橡膠環(huán)600然后在柔性套圈之上固化，并被附接至輪胎的側(cè)壁。生坯橡膠環(huán)600可以通過加熱被固化。
[0020]如圖7和10中所示，過濾器殼體長軸尺寸和短軸尺寸小于袋部內(nèi)部腔體308，使得存在環(huán)繞過濾器殼體的間隙。該空間間隙可處于2_到大約8_的范圍內(nèi)。
[0021]為了將過濾器組件附接至輪胎，進行以下步驟。首先，用磨蝕性材料比如砂紙來擦拭(或摩擦，buff)過濾器殼體的底部和側(cè)面。接下來，用Chemlock或其它適當?shù)恼辰Y(jié)劑來預處理過濾器殼體的底部和側(cè)面。優(yōu)選地，將過濾器殼體放置在模具中，并注塑橡膠以用橡膠或彈性體來覆蓋過濾器殼體的殼體底部和側(cè)面。見圖13-15，其示出了被生坯橡膠或彈性體的涂料902覆蓋的過濾器殼體900。適用的橡膠類型作為墊膠(cush1n gum)而被本領(lǐng)域技術(shù)人員公知，然而任何類型的橡膠都將起作用?？梢試@殼體固化或部分地固化橡膠902的涂料。
[0022]接下來，擦拭袋部底表面402。如圖6中所示，生坯橡膠補片1000被用于將過濾器殼體固定至輪胎袋部底表面。生坯橡膠補片1000在兩側(cè)上都被擦拭。橡膠補片1000然后在兩側(cè)上被涂覆適當?shù)恼辰Y(jié)劑，然后插入袋部底表面上。補片1000優(yōu)選具有孔1002，其與袋部的孔402對齊。一種適當?shù)恼辰Y(jié)劑是由Rubber Patch公司制造的快干自硫化膠結(jié)劑。過濾器殼體然后插入橡膠補片1000上，確保孔1002、402和312對齊。優(yōu)選地，過濾器殼體底部900具有橡膠涂料902，其首先被擦拭，然后附接至橡膠補片1000。
[0023]替代地，袋部底表面902和過濾器殼體底部402可以被涂覆適當?shù)恼辰Y(jié)劑，從而消除用適當?shù)恼辰Y(jié)劑涂覆補片的兩側(cè)的需求。
[0024]然后可以加熱固化或在室溫固化過濾器殼體底部、補片和袋部以及粘結(jié)劑。
[0025]進行以下步驟來安裝調(diào)節(jié)器裝置200。首先，用磨蝕性材料比如砂紙擦拭調(diào)節(jié)器的側(cè)面和調(diào)節(jié)器安裝表面203。接下來，用Chemlock或其它適當?shù)恼辰Y(jié)劑來預處理調(diào)節(jié)器的側(cè)面和安裝表面203，從而確?？?08、202、710被保護免于施加粘結(jié)劑。優(yōu)選地，將調(diào)節(jié)器殼體放置在模具中，并注塑橡膠以用比如墊膠等橡膠或彈性體覆蓋調(diào)節(jié)器安裝表面和側(cè)面，然而任何類型的橡膠都將起作用?？梢試@調(diào)節(jié)器殼體固化或部分地固化橡膠的涂料。
[0026]接下來，擦拭輪胎的內(nèi)襯層表面。根據(jù)調(diào)節(jié)器的重量，可能有必要將內(nèi)部輪胎表面擦拭降至簾布層。如圖6中所示，生坯橡膠補片1100被用于將調(diào)節(jié)器固定至輪胎袋部底表面。生坯橡膠補片1100在兩側(cè)上都被擦拭。橡膠補片1100然后在兩側(cè)上被涂覆適當?shù)恼辰Y(jié)劑，然后插入輪胎的內(nèi)表面上。補片1100優(yōu)選具有孔1102、1104、1106、其與輪胎的孔704,406,706對齊。一種適當?shù)恼辰Y(jié)劑是由Rubber Patch公司制造的快干自硫化膠結(jié)劑。接下來，將調(diào)節(jié)器安裝表面安裝在橡膠補片1000之上，確保孔1102、1104、1106與調(diào)節(jié)器孔708,202,710以及與輪胎孔704、406、706對齊。然后通過加熱或室溫固化將調(diào)節(jié)器固化至輪胎，取決于所選的粘結(jié)劑。
[0027]鄰近袋部的是兩個孔704、706，如圖5中所示?？?04、706延伸穿過輪胎的側(cè)壁，并且與調(diào)節(jié)器的對齊孔708、710處于流體連通。泵管702、704具有第一端部703、705，其插入穿過孔704、706，并進入調(diào)節(jié)器孔708、710中。泵管702、704優(yōu)選具有位于兩個端部上的快速連接件，比如倒鉤等，以便可以輕松地組裝系統(tǒng)。泵管702、704優(yōu)選由高強度聚氨基甲酸酯制成。泵管具有第二端部712、714，其彎曲大約90度。第二端部712、714連接至泵端部42a、42，然后插入形成在袋部附近的槽716、718中。
[0028]在泵通路連接至泵管的第二端部712、714之后，將泵通路插入通道44中。優(yōu)選地，泵通路被涂覆橡膠膠結(jié)劑(rubber cement)，然后插入泵通路中。具有內(nèi)表面的生坯橡膠蓋條首先被涂覆橡膠膠結(jié)劑，然后放置在環(huán)形通道中的泵通路之上?？梢允褂眉訜醽砉袒鹉z膠結(jié)劑。
[0029]鑒于本文提供的對本發(fā)明的描述，本發(fā)明的變型是有可能的。盡管為了說明本發(fā)明的目的而示出了某些代表性的實施例和細節(jié)，但對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說顯而易見的是:在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，能夠在其中做出各種變化和修改。因此，應(yīng)該明白的是:能夠在所描述的特定實施例中做出變化，其將落入如后面所附權(quán)利要求書限定出的本發(fā)明的完整預期范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種空氣維持輪胎和泵的組件，其特征在于，包括: 輪胎，其具有:兩個間隔開的不可伸展的胎圈；接觸地面的胎面部分；從所述胎面部分的軸向外邊緣沿徑向向內(nèi)延伸以與相應(yīng)胎圈接合的一對個體側(cè)壁；用于胎面部分和側(cè)壁的支承胎體；設(shè)置在胎體的徑向內(nèi)側(cè)的內(nèi)襯，所述內(nèi)襯具有面向所述輪胎的內(nèi)部腔體的內(nèi)襯表面； 泵通路，其被封閉在所述輪胎的彎曲區(qū)域內(nèi)，所述泵通路在所述輪胎的彎曲區(qū)域經(jīng)過滾動輪胎印跡時，逐段操作地關(guān)閉和打開，以沿著空氣通路泵送空氣； 調(diào)節(jié)器裝置，其與所述泵通路處于流體連通，所述調(diào)節(jié)器裝置可操作以調(diào)節(jié)從所述輪胎的外部進入所述泵通路中的流體，進氣端口組件的特征在于包括調(diào)節(jié)器組件，所述調(diào)節(jié)器裝置具有涂覆有橡膠的安裝表面； 所述安裝表面通過適當?shù)恼辰Y(jié)劑粘結(jié)至所述內(nèi)襯表面。
2.一種用于制造空氣維持輪胎和泵的組件的方法，其特征在于，包括以下步驟: a.提供生還輪胎； b.在輪胎的側(cè)壁中模制袋部，其特征在于所述袋部具有孔，所述孔延伸穿過所述輪胎的側(cè)面進入輪胎腔體中； c.在所述輪胎的側(cè)壁中模制溝槽； d.固化所述輪胎； e.用橡膠膠結(jié)劑在兩側(cè)上涂覆生坯橡膠補片，并將所述生坯橡膠補片插入所述袋部中； f.將過濾器殼體的底部附接至所述生坯橡膠補片； g.固化所述生坯橡膠補片； h.將過濾介質(zhì)插入所述過濾器殼體中； 1.將蓋固定至所述過濾器殼體。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于進一步包括以下步驟:圍繞所述蓋插入過濾器套圈。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于進一步包括以下步驟:圍繞所述過濾器套圈的周緣插入生坯橡膠蓋，其特征在于所述生坯橡膠蓋涂覆有橡膠膠結(jié)劑，其中生坯橡膠套圈被固化。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于進一步包括以下步驟:在所述袋部的兩側(cè)穿過所述輪胎模制第一孔和第二孔，然后穿過所述孔插入第一泵管和第二泵管。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于進一步包括以下步驟:將第一泵端部和第二泵端部連接至所述第一泵管和第二泵管。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于進一步包括以下步驟:將泵插入所述溝槽中。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，進一步包括以下步驟: a.擦拭已固化輪胎的內(nèi)表面； b.用橡膠膠結(jié)劑在兩側(cè)上涂覆生坯橡膠補片，并將所述生坯橡膠補片插入所述輪胎的已擦拭內(nèi)表面上； c.將調(diào)節(jié)器的安裝表面附接至所述生坯橡膠補片； d.固化所述生坯橡膠補片。
【文檔編號】B60C23/10GK104417297SQ201410433982
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月30日
【發(fā)明者】C.A.威爾特, D.錢德拉, R.L.貝內(nèi)迪特, A.K.B.戈帕拉 申請人:固特異輪胎和橡膠公司