用于轮胎充气系统的阀组件相关申请
本申请要求保护在2013年8月1日提交的美国临时申请No.61/860,942
的权益，该美国临时申请以全文引用的方式并入到本文中。
技术领域
本发明涉及用于车辆的轮胎充气系统，并且更特定而言，涉及用于形成轮
胎充气系统的一部分的排气杆阀。
背景技术
用于车辆的轮胎充气系统是熟知的并且用于向车辆提供对于不同地形类
型的通用性或者降低维护要求。例如，与轮胎充气系统流体连通的多个轮胎的
压力可以降低以向车辆提供额外的牵引力，并且可以升高以减小车辆的滚动阻
力。另外，具有轮胎充气系统的车辆无需周期性检查每个轮胎内的压力，并且
当需要调整每个轮胎内的压力时，无需调整每个轮胎内的压力。
使用单个正压力空气来操作现代轮胎充气系统。这种设计简化了轮胎充气
系统的操作和部件数量。为了将单个正压空气源用于轮胎充气系统，该系统可
以包括复杂的阀系统。用于这种系统的阀可能会由于在与阀连通的管道内的流
体湍流而不可靠地起作用。湍流可能会造成阀部件内的力不平衡，这可能会防
止阀正常操作。由于这种湍流，阀设计可能会限制通过它的流体流动从而不便
于阀适当操作。
通常，轮胎充气系统的多个部件被配置成用于特定车辆。这种系统通常被
设计成用于空气供应管线和轮胎填充管线的给定配置。可以调整系统的部件
(诸如阀和管道)的位置以取得最佳性能。这种设计可能需要修改以允许轮胎
充气系统用于多种配置和车辆中。
对于包括常规轮胎充气系统的车辆的多个轮胎的充气水平的调整通常是
通过调整与车辆轮轴之一相关联的所有轮胎的充气水平来执行。这种系统并不
允许在车辆的个别轮胎上调整充气水平。车辆的操作者可能会发现对于每个轮
胎的充气水平进行单独控制是特别有利的，诸如当轮胎受损时或者当在轮胎上
的负荷不平衡时。
发展下面这样的用于轮胎充气系统的阀组件将是有利的：其减小了在轮胎
充气系统中的流体湍流量，在配置轮胎充气系统方面具有更大的灵活性，并且
便于准确地控制车辆的个别轮胎的压力。
发明内容
令人惊奇地发现，本发明目前提供了一种用于轮胎充气系统的阀组件，其
减小了在轮胎充气系统中的流体湍流量，提供了配置轮胎充气系统方面更大的
灵活性，并且便于准确地控制在车辆的个别轮胎中的压力。
在一实施例中，本发明针对于用于阀组件的排气杆。排气杆是中空主体，
其包括内表面、远端和外表面。内表面形成穿过中空主体的流体管道的一部分。
远端被成形为密封地接合阀组件的阀。外表面限定多个湍流减轻隆起部。多个
湍流减轻隆起部将流体分布于阀组件的阀外壳内以便于阀组件的操作。
在另一实施例中，本发明针对于用于阀组件的排气杆。排气杆包括第一端
部、中部和第二端部。第一端部具有中空圆柱形状。中部具有中空环形状，邻
近第一端部，并且具有大于第一端部的直径。第二端部具有中空的、基本上圆
锥形状并且包括远端和外表面。远端被成形为密封地接合阀组件的阀。外表面
限定多个湍流减轻隆起部。多个湍流减轻隆起部将流体分布于阀组件的阀外壳
内以便于阀组件的操作。
在又一实施例中，本发明针对于一种用于轮胎充气系统的阀组件。阀组件
包括阀外壳、阀和排气杆。阀外壳限定阀腔。阀安置于阀外壳的阀腔中，阀具
有环形形状并且由弹性材料形成。排气杆至少部分地安置于阀腔中并且包括内
表面、远端和外表面。内表面形成穿过排气杆的流体管道的一部分。远端被成
形为密封地接合阀。外表面限定多个湍流减轻隆起部。多个湍流减轻隆起部在
阀外壳内分布流体以便于阀组件操作。
当结合附图来阅读时，通过下文优选实施例的详细描述，本发明的各种方
面将对于本领域技术人员显而易见。
附图说明
图1是根据本发明的一实施例用于轮胎充气系统的阀组件的透视图；
图2是在图1中部分地示出的排气杆的透视图；
图3是在图2中示出的排气杆的另一透视图；
图4是用于图1所述的阀组件的阀的透视图；
图5是图4所示的阀的另一透视图；
图6A是图1所示的阀组件的截面图，沿着图1中的线A-A截取截面图；
图6B是图1所示的阀组件的截面图，沿着图1和图6A中的线B-B截取
截面图；
图7是图1中示出的固持夹的正视图；以及
图8是包括图1所示的阀组件的轮胎充气系统的局部示意图。
具体实施方式
应理解，本发明可以呈现各种替代取向和步骤顺序，除非明确地规定
为相反情况。还应理解，在附图中示出和下文的说明书中的具体装置和过
程只是本发明构思的示例性实施例。因此，关于所公开的实施例的具体尺
寸、方向或其它物理特征并不认为是限制性的，除非明确地陈述为相反情
况。
图1示出了根据本发明的一实施例用于轮胎充气系统12(在图8中部
分地示出)的阀组件10。阀组件10包括排气杆14、阀16(在图4、图5
和图6A中示出)、阀外壳18、固持夹20和排气管道22。排气杆14安置
于阀外壳18中并且与阀外壳18密封地接合。当排气杆14安置于阀外壳18
中时，阀16可移动地安置于阀外壳18与排气杆14之间。固持夹20联接
到阀外壳18并且至少部分地将排气杆14固定于阀外壳18中。排气管道22
联接到排气杆14并且与排气杆14密封地接合。阀组件10形成用于车辆(未
图示)的轮胎充气系统12的一部分；然而，应理解，阀组件10可以合并
于其它类型的气动系统内。阀组件10的阀16可以放置于第一位置和第二
位置。
图2和图3示出了阀组件10的排气杆14。排气杆14包括第一端部24、
中部26和第二端部28。排气杆14是中空主体，限定在排气杆14内从第一
端部24到第二端部28的腔。腔30形成流体管道的一部分。排气杆14通
过模制塑料而一体地形成；然而，应理解，排气杆14可以由另一刚性材料
诸如金属使用任何其它工艺而形成。替代地，应理解，排气杆14可以包括
联接到彼此的多个部件。
第一端部24是排气杆14的中空圆柱形部分。第一端部24的外表面
32限定邻近排气杆14的第一远端36的多个环形倒钩34。如在图2中所示，
第一端部24包括三个环形倒钩34。这些倒钩34中每一个均具有三角形截
面；然而，应理解，这些倒钩34中每一个都可以具有任何形状的截面。排
气管道22安置于第一端部24的环形倒钩34上，以便于在排气杆14与排
气管道22之间的密封接合。应理解，夹持装置(未图示)通常安装于排气
管道22上，以向第一端部24施加径向向内的力。
中部26是排气杆14的中空环形部分。中部26包括朝向第二端部28
延伸的凸缘部分38。中部26具有大于第一端部24直径的直径。中部26
的外表面40限定环形凹部42。如在图2、图3和图6A中示出，O形环44
安置于环形凹部42内。当排气杆14安置于阀外壳18内时，O形环44便
于在排气杆14与阀外壳18之间的密封接合。
第二端部28是排气杆14的中空、基本上圆锥形部分。第二端部28的
外表面46限定从排气杆14的第二远端50附近向中部26的凸缘部分38内
延伸的多个湍流减小隆起部48。第二端部28包括绕第二端部28等距间隔
开的六个湍流减小隆起部48；然而，应理解，多个湍流减小隆起部48可以
包括导致流体绕第二端部28更均匀地分布的应用的另一数量。第二远端50
是适合与阀16密封地接合的排气杆14的中空圆锥形部分。
湍流减小隆起部48中的每一个均具有梯形截面，其具有随着湍流减小
隆起部48中每一个靠近第二远端50而减小的高度；然而，应理解，湍流
减小隆起部48中每一个可以具有另一形状的截面。另外，应理解，阀外壳
18可以包括湍流减小结构(未图示)，作为第二端部28的湍流减小隆起部48
的补充，或者阀外壳18和第二端部28中的仅一个可以分别包括湍流减小
结构和湍流减小隆起部48。当组装阀组件10时，包括湍流减小隆起部48
的第二端部28可以安置于阀外壳18内。
阀16是由弹性材料(优选弹性体材料)形成的环形构件。阀16在图
4和图5中最清楚地看出。阀16包括内表面52和外表面54。当组装阀组
件10时，阀16可移动地安置于阀外壳18与排气杆14之间。
内表面52限定基本上碗形凹陷，基本上碗形凹陷具有位于中央的圆锥
形隆起部56。当阀16放置于第二位置时，内表面52与排气杆14的第二远
端50密封地接合，并且位于中央的圆锥形隆起部56至少部分地进入腔30。
外表面54限定阀16的基本上截头圆锥形部分，其具有位于中央的圆
柱形隆起部58。当阀组件10的阀16放置于第一位置时，外表面54的至少
一部分抵靠阀外壳18的阀腔60安置，并且在中央定位的圆柱形隆起部58
至少部分地安置于引导孔口62内。另外，当阀16放置于第一位置时，内
表面52与排气杆14的第二远端50间隔开。
阀外壳18在图6A至图6B中部分地示出。当组装阀组件10时，阀外
壳18接纳阀16和排气杆14。如在图1中示出，固持夹20联接到阀外壳
18并且使用一对螺纹紧固件将固持夹20固定到阀外壳18上；然而，应理
解，固持夹20可以以任何常规方式联接到阀外壳18上。阀外壳18由金属
形成，并且包括：至少由阀外壳18的第一表面64限定的阀腔60、供应管
道65和出口管道66，应理解，阀外壳18可以由任何刚性材料形成并且可
以包括额外结构特征。
由第一内表面64限定的阀腔60是具有基本上半球形端部67的台阶形
圆柱形腔。阀腔60在图6A和图6B中示出，并且阀腔60的台阶68对应
于排气杆14的中部26的形状。当排气杆14安置于阀腔60中时，O形环
44便于在环形凹部42与第一内表面64之间的密封接合。第一内表面64
限定一对供应端口70和引导孔口62。
如在图6A中示出，供应管道65是至少部分地由阀外壳18的第二内表
面71限定的流体管道；然而，应理解，供应管道65可以单独于阀外壳18
形成并且以任何常规方式联接到阀外壳18。当阀16放置于第一位置与第二
位置时，供应管道65通过供应端口70和引导孔口62与阀腔60成流体连
通。
如在图6A中示出，出口管道66是至少部分地由阀外壳18的第三内表
面限定的流体管道；然而，应理解，出口管道68可以单独于阀外壳18形
成并且以任何常规方式联接到阀外壳18。出口管道66便于在阀腔60与轮
胎阀73(在图8中示意性地示出)之间的流体连通。当阀16放置于第一位
置与第二位置时，出口管道66与阀腔60成直接流体连通。当阀16放置于
第一位置时，出口管道66与排气杆14的腔30成流体连通。出口管道66
基本上横向于阀腔60的轴线定向；然而，应理解，出口管道66可以以便
于出口管道66与阀腔60之间流体连通的任何方式定向。
由第一内表面64限定的成对供应端口70是穿过阀腔60的穿孔，以便
于在阀腔60与供应管道65之间的流体连通。应理解，阀外壳18可以以任
何常规方式配置成便于在阀腔60与供应管道65之间的流体连通。第一内
表面64限定绕引导孔口62彼此相对定向的两个供应端口70。当阀16放置
于第一位置时，在供应管道65内的压力可以通过供应端口70施加到阀16
的外表面54上。
由第一内表面64限定的引导孔口62是穿过阀腔60的基本上半球形端
部67在中央形成的圆形穿孔；然而，应理解，引导孔口62可以具有其它
形状或者可以是形成于阀腔60内的凹部。当阀16放置于第一位置与第二
位置时，位于中央的圆柱形隆起部58安置于引导孔口62中以便于阀16在
阀腔60内的定向。
固持夹20是由金属板形成的构件；然而，应理解，固持夹20可以由
任何刚性材料形成，或者阀外壳18可以被配置成将排气杆14固持到阀外
壳18上而无需使用固持夹20。固持夹20在图7中示出并且限定中央穿孔
74和一对紧固穿孔75。中央穿孔74的直径小于中部26的直径但大于排气
杆14的第一端部的直径，允许固持夹20使用穿过紧固穿孔75安置并且由
形成于阀外壳18中的孔口(未图示)螺纹接纳的成对螺纹紧固件将排气杆
14固定到阀外壳18上。
排气管道22使用夹持装置(未图示)联接到排气杆14并且与排气杆14
密封地接合，夹持装置可以安置于排气管道22上以向第一端部24的环形
倒钩34施加径向向内力。排气管道22可以是刚性的或柔性的管道。应理
解，排气管道22是阀组件10的可选的部件，并且排气杆14的腔30可以
与轮胎充气系统12的周围环境直接流体连通。
在使用中，阀组件10便于轮胎充气系统12执行测量程序、充气循环
和放气循环。阀组件10减少了在轮胎充气系统12中的流体湍流量，提供
配置轮胎充气系统12方面的更大灵活性，并且便于准确地控制合并了轮胎
充气系统12的车辆的轮胎76(在图8中示意性地示出)内的压力。
图8示意性地示出了与通道阀77、轮胎76和轮胎充气系统12的周围
环境成流体连通的阀组件10。阀组件10通过供应管道65与通道阀77成流
体连通。阀组件10通过出口管道66和轮胎阀73与轮胎76成流体连通。
阀组件10通过排气管道22与轮胎充气系统的周围环境成流体连通。通道
阀77是电磁阀；然而，应理解，通道阀77可以是另一类型的阀。
如图8所示，通道阀77经由控制管线86与供应阀78、控制阀80、压
力传感器82和放气阀84成流体连通。与通道阀77、供应阀78、控制阀80、
压力传感器82和放气阀84连通的控制器88响应于预定指令的集合或者响
应于来自合并了轮胎充气系统12的车辆的操作者的指令来操作轮胎充气系
统12。应理解，在图8中示出的示意图是示例性的，并且轮胎充气系统12
可以包括多个通道阀77，每个通道阀77与相应阀组件10和轮胎76成流体
连通。当由控制器88放置于通电位置时，通道阀77便于在阀组件10与控
制管线86之间的流体连通。当通道阀77放置于断电位置时，通道阀77处
于闭合位置，这不需要控制器88的作用；然而，应理解，通道阀77可以
是以不同形式控制的另一类型的阀。
供应阀78是电磁阀；然而，应理解，供应阀78可以是另一类型的阀。
供应阀78与空气源90和控制管线86成流体连通。当由控制器88放置于
通电位置时，供应阀78便于在空气源90与控制管线86之间的流体连通。
控制阀80是电磁阀；然而，应理解，控制阀80可以是另一类型的阀。
控制阀80与空气源90、控制管线86和轮胎充气系统12的周围环境成流体
连通。当由控制器88放置于通电位置时，控制阀80便于在空气源90与控
制管线86之间的流体连通。当由控制器88放置于断电位置时，控制阀88
便于在控制管线86与轮胎充气系统12的周围环境之间的流体连通。
压力传感器82是能够监视在控制管线86内的流体压力的传感器。压
力传感器82也被配置成向控制器通信关于在控制管线86内的流体压力的
信号中继信息。压力传感器82是常规压力传感器并且是本领域中已知的。
放气阀84是电磁阀；然而，应理解，放气阀84可以是另一类型的阀。
放气阀84与控制管线86和泄压阀92成流体连通。当由控制器88放置于
通电位置时，放气阀84便于在控制管线86与泄压阀92之间的流体连通。
泄压阀92是与放气阀84和轮胎充气系统12的周围环境连通的泄压
阀。泄压阀92被配置成当在放气阀84与泄压阀92之间的管道中的压力大
于固定预定值时被放置于打开位置。当被放置于打开位置时，泄压阀92便
于在被放置于通电位置时在控制管线86与轮胎充气系统12的周围环境之
间的流体连通。
阀组件10便于轮胎充气系统12执行测量程序。通过多步骤过程来执
行测量程序。测量程序始于控制器88将供应阀78和控制阀80放置于通电
位置，而通道阀77和放气阀84保持在断电状态。当供应阀78和控制阀80
处于通电位置时，在控制管线86内的压力基本上等于空气源90并且控制
器88记录如由压力传感器82测量的控制管线86内的压力。由控制器88
收集的关于在控制管线86内的压力的信息由控制器88用来确定空气源90
的条件，并且可以用来确定充气循环或放气循环是否能由轮胎充气系统12
执行。
之后，控制器88将通道阀77放置于通电位置，并且来自空气源90的
压力被供应给供应管道65。在供应管道65中的压力升高造成阀16密封地
接合排气杆14，防止在供应管道65与排气管道22之间通过腔30发生流体
连通。由于阀腔60与出口管道66成流体连通，当阀16变得与排气杆14
成密封接合时，供应管道64与出口管道66成流体连通。然后空气源90的
压力施加到轮胎阀73上，轮胎阀73响应于空气源90的压力而打开。一旦
将通道阀77放置于通电位置，上文所描述的事件顺序以相对快速方式发生。
在打开轮胎阀73之后，控制器使供应阀78断电，并且在控制管线86内的
压力基本上等于轮胎76并且控制器88记录由压力传感器82测量的轮胎76
内的压力。
阀组件10便于轮胎充气系统12执行充气循环。在控制器88起始充气
循环时立即执行测量程序；然而，应理解可以独立于测量程序来执行充气
循环。通过多步骤过程来执行充气循环。充气循环始于控制器88将供应阀
78和控制阀80放置于通电位置，而通道阀77和放气阀84保持在断电位置。
在供应阀78和控制阀80处于通电位置的情况下，在控制管线86内的压力
基本上等于空气源90。
之后，控制器88将通道阀77放置于通电位置，并且来自空气源90的
压力被施加给供应管道65。在供应管道65中的压力升高而造成阀16密封
地接合排气杆14，防止在供应管道65与穿过腔30的排气管道22之间发生
流体连通。由于阀腔60与出口管道66成流体连通，当阀16变得与排气杆
16密封地接合时，供应管道65与出口管道66成流体连通。然后将空气源
90的压力施加到轮胎阀73上，轮胎阀73响应于空气源90的压力而打开。
一旦通道阀77放置于通电位置，上文所描述的事件顺序以相对快速的方式
发生。在打开轮胎阀73之后，经过预定时间量后，控制器使供应阀78断
电。在控制器88使供应阀78断电之后，再次由控制器88执行测量程序以
便确保在轮胎76内获得所希望的压力。
阀组件10便于轮胎充气系统12执行放气循环。在控制器88起始放气
循环之后立即执行测量程序；然而，应理解，可以独立于测量程序来执行
放气循环。放气循环通过多步骤过程来执行。放气循环始于控制器88将通
道阀77、控制阀80和放气阀84放置于加电位置，而供应阀78保持在断电
状态。应理解，通道阀77和轮胎阀73可以在测量程序中打开并且在放气
循环开始时可以保持打开。替代地，应理解，通道阀77可以由控制器88
打开以便于打开轮胎阀73。在通道阀77和放气阀84处于通电位置的情况
下，泄压阀92通过控制管线86与轮胎76成流体连通。
之后，由于泄压阀92与控制管线86成流体连通，泄压阀92打开并且
在控制管线86内的压力降低到泄压阀92的固定预定值。当在控制管线86
内的压力由泄压阀92降低到固定预定值时，阀16从排气杆14离座以便于
在轮胎76与排气管道22之间的流体连通。便于在轮胎76与排气管道22
之间的流体连通可从轮胎76释放压力。当在远离排气杆14的方向(朝向
供应端口70)上施加给阀16的压力大于在朝向排气杆14的方向(朝向排
气杆的第二远端50)上施加给阀16的压力时，阀16从排气杆14离座。在
远离排气杆14的方向上施加给阀16的压力由两种力造成：由于在控制管
线86与泄压阀92之间的流体连通造成的供应管道65内的压力减小(其施
加到阀的外表面54上)和由放气循环期间从出口管道66进入阀腔60的流
体向阀16的内表面5施加的力。在预定时间量之后，控制器88可通过使
放气阀84断电而结束放气循环。预定时间量可以至少基于在执行放气循环
之前在控制管线86内的压力和在轮胎76内的压力。在由控制器88使放气
阀84断电之后，可以再次由控制器88执行测量程序以确保获得在轮胎76
内的所希望的压力。
在放气循环期间，排气杆14的湍流减小隆起部48便于从出口管道66
进入阀腔60到阀16的内表面52的流体更均匀分布地施加。流体到阀16
的内表面52上的更均匀分布施加导致阀16从排气杆14更一致的离座，允
许在排气循环期间施加到阀16上的力更容易地平衡，允许通过阀腔60更
大的流体流率，提供相对于排气杆14和阀腔60配置出口管道66的取向方
面更大的灵活性，并且便于控制器88更准确地控制在轮胎76内的压力。
根据专利法规的条款，关于代表本发明优选实施例的内容对本发明展
开了描述。然而，应理解本发明能以具体说明和描述以外的其它方式来实
践而不偏离本发明的精神或范围。