用于自动保持轮胎压力的装置.pdf

本发明公开了一种用于自动保持轮胎压力的装置，该装置适于车轮每转动一圈两次将空气泵入到轮胎中。该装置的实施方式包括适于安装到轮胎内周面上的压缩带。在压缩带上的相对的压缩面向连接于压缩带上的压缩管施加压力。压缩管内侧的空气储池内的空气从被压缩面挤压的压缩管的可收缩段排出并进入到延伸到压缩带边缘之外的累积段内。可收缩段和累积段的组合体积与可收缩段的体积的比确定设定点压力。空气被排出到充气压力小于设定点压力的轮胎中，但是不排出到压力大于设定点压力的轮胎中。

1.  一种用于保持轮胎内的压力的装置，包括：
具有第一压缩面的第一压缩块；
具有第二压缩面的第二压缩块；以及
适于从轮胎外侧接收空气的空气储池，
其中，通过所述第一和第二压缩面的相对运动，轮胎每一转，所述空气储池内的空气被加压多于一次。

2.  如权利要求1所述的用于保持轮胎内的压力的装置，还包括用于轮胎内空气压力的压力设定点值，其中，当所述第一和第二压缩块穿过轮胎的扁平扇区的边缘时，轮胎的转动导致所述第一压缩面和所述第二压缩面朝向彼此位移，由此，压缩所述空气储池，并且将所述空气储池内侧的空气加压到所述压力设定点值。

3.  如权利要求2所述的用于保持轮胎内的压力的装置，其中，当所述轮胎内的空气压力小于所述压力设定点值时，所述空气储池适于将空气释放到轮胎中。

4.  如权利要求2所述的用于保持轮胎内的压力的装置，其中，所述空气储池还包括：
用于压缩从轮胎外侧接收的空气的可收缩段；和
用于接收从所述可收缩段排出的空气的至少一个累积段，
其中，所述第一和第二压缩面适于向所述可收缩段施加压力。

5.  如权利要求4所述的用于保持轮胎内的压力的装置，其中，所述第一和第二压缩块通过柔性连结条相连接。

6.  如权利要求4所述的用于保持轮胎内的压力的装置，其中，所述第一和第二压缩块适于安装到轮胎的内胎的内周面上。

7.  如权利要求6所述的用于保持轮胎内的压力的装置，还包括用于轮胎的内胎。

8.  如权利要求4所述的用于保持轮胎内的压力的装置，其中，所述第一和第二压缩块适于安装到所述轮胎的内周面上。

9.  如权利要求8所述的用于保持轮胎内的压力的装置，还包括轮胎。

10.  如权利要求4所述的用于保持轮胎内的压力的装置，其中，轮胎外侧的大气压力与所述压力设定点值的比与空气储池在累积段和可收缩段中的体积的总和与空气储池在可收缩段内的体积的比成反比。

11.  如权利要求10所述的用于保持轮胎内的压力的装置，还包括：
具有第一累积段长度的第一累积段；
具有第二累积段长度的第二累积段；以及
所述可收缩段的长度，
其中，轮胎外侧的大气压力与所述压力设定点值的比大致等于所述第一累积段长度、所述第二累积段长度和所述可收缩段的所述长度的总和与所述可收缩段的所述长度的比。

12.  如权利要求10所述的用于保持轮胎内的压力的装置，还包括：
在所述累积段空气储池直径的第一选择值；和
在所述可收缩段空气储池直径的第二选择值，其中，所述第一和第二直径值不相等，并且与所述压力设定点值相关。

13.  如权利要求10所述的用于保持轮胎内的压力的装置，还包括中空插入件，该中空插入件用于减小在所述第一累积段内的空气的体积。

14.  如权利要求10所述的用于保持轮胎内的压力的装置，其中，所述空气储池还包括：
压缩管，该压缩管具有纵轴、第一端和第二端、以及平行于所述纵轴从所述第一端到所述第二端的通孔；
安装在所述压缩管内的所述通孔中的入口阀，其中，所述入口阀防止空气储池内侧的空气流到轮胎之外；以及
安装在所述压缩管内的所述通孔中的出口阀，其中，所述出口阀防止轮胎内侧的空气流入所述空气储池。

15.  如权利要求14所述的用于保持轮胎内的压力的装置，还包括：
适于接收来自轮胎外侧的空气的柔性管；以及
管连接器，该管连接器将所述柔性管连接到所述压缩管的所述第一端上。

16.  如权利要求15所述的用于保持轮胎内的压力的装置，还包括：
轮胎气门嘴，该轮胎气门嘴具有阀体，该阀体具有旁通孔，其中，所述柔性管从轮胎外侧通过所述旁通孔接收空气，且所述空气储池通过所述柔性管从轮胎外侧接收空气；以及
疏水过滤器，该疏水过滤器安装在所述旁通孔中。

17.  如权利要求15所述的用于保持轮胎内的压力的装置，其中，所述压缩管在轮胎内的优选取向为：所述压缩管的所述纵轴大致平行于轮胎的旋转轴。

18.  一种用于在轮胎内安装压力保持装置的方法，包括：
将具有空气储池的压缩管安装到压缩带上；
将压缩带安装到轮胎的内周面上；
将用于从轮胎外侧接收空气的柔性管的第一端连接到压缩管的入口上；以及
将所述柔性管的第二端连接到旁通孔上。

19.  如权利要求18所述的用于自动保持轮胎内空气压力的方法，还包括：
在轮胎气门嘴内形成旁通孔，用于使来自轮胎外侧的空气进入到柔性管中，而不穿过轮胎气门嘴内的阀机构；
选择用于轮胎内空气压力的压力设定点值；以及
选择空气储池的可收缩段的长度以及空气储池的累积段的长度，其中，累积段和可收缩段的长度总和与可收缩段的长度的比大致等于轮胎外侧的空气压力与压力设定点值之间的比。

20.  一种用于自动保持轮胎内的空气压力的方法，该轮胎具有压力保持装置，所述方法包括：
转动轮胎，直到压力保持装置处于轮胎和路面之间的接地印迹的前边缘之上；
将压力保持装置内的第一压缩块朝向压力保持装置内的第二压缩块偏转，由此增加压力保持装置内的空气压力并且开始第一压缩循环；
在开始第一压缩循环之后，并且如果压力保持装置内侧的空气压力大于轮胎内侧的空气压力，从压力保持装置将空气排出到轮胎内；
持续转动轮胎，直到第一和第二压缩块远离彼此偏转，并且如果压力保持装置内的空气压力小于轮胎外侧的空气压力，从轮胎外侧将空气吸入到压力保持装置内，由此完成第一压缩循环；
在完成第一压缩循环之后，持续转动轮胎，直到压力保持装置处于轮胎和路面之间的接地印迹的后边缘之上；
将压力保持装置内的第一压缩块朝向压力保持装置内的第二压缩块偏转，由此增加压力保持装置内的空气压力，并且开始第二压缩循环；
在开始第二压缩循环之后，且如果压力保持装置内侧的空气压力大于轮胎内侧的空气压力，则将空气从压力保持装置排出到轮胎内；以及
持续转动轮胎，直到第一和第二压缩块远离彼此偏转，且如果压力保持装置内的空气压力小于轮胎外侧的空气压力，从轮胎外侧将空气吸入到压力保持装置中，由此在与第一压缩循环相同一圈的轮胎转动中，完成第二压缩循环。

用于自动保持轮胎压力的装置
技术领域
本发明涉及一种保持充气轮胎的选定的内部气压的装置。
背景技术
对于车辆安全和有效行驶来说，保持充气压力在由轮胎和车辆制造商所规定的限度内是至关重要的。亏气的轮胎会导致车辆操纵性能差、燃料经济性降低、减少轮胎行驶寿命并且增加摩擦发热和穿孔所带来的故障的风险。不幸的是，由于车辆操纵者在他们看出亏气之前不会检查充气压力。但是，在可以看出轮胎亏气时，压力已经低到可能造成轮胎损坏、损害车辆安全、增加轮胎磨损和降低车辆燃料经济性的程度。
已经提出很多装置来自动保持轮胎充气压力。一些装置将气源通过车轮的旋转轮毂连接，从而响应于充气压力的测量值来给车辆轮胎充气或放气。其他装置将电池供电的泵和压力传感器放置在轮胎和车轮之间的气室内，并且按需要增加空气，从而将充气压力保持在设定点。虽然这些装置已经对充气压力提供精确的控制，并且能够响应负载或路面状况的变化，但是它们通常不能够在没有电源的情况下调节轮胎压力，并且制造、安装和维护成本较高。
其他装置采用机械连杆和机械压力调节装置来替代由于泄漏从轮胎损失的空气。该机械连杆产生一个力，这个力与基准位置，例如车轮的一部分，和轮胎的内周面的一部分之间的分隔距离相关，所述轮胎内周面的一部分在轮胎的胎面与路面之间的扁平接地印迹(patch)之上。由机械连杆产生的力用于增加压缩腔内的压力，如果在压缩腔内形成的压力大于轮胎内的气压，压力调节机构内的相反的弹簧力将被克服，阀开启，从而空气从压缩腔流入轮胎。
轮胎的内周面与轮胎的旋转中心之间的分隔距离随着轮胎所支撑的重量大小、轮胎旋转速度、充气压力、轮胎材料的刚性和其他因素而变化。因此难于预测由机械连杆所产生且在其中的力，且具有机械连杆和机械压力调节器的自动充气装置存在若干缺点，这些缺点与在通常遇到的工作条件下使用相关。这种装置相对较重，使得轮胎和车轮难于转动平衡。此外，机械连杆和压力调节器各自承受车轮每转一圈一次的工作循环，并且在轮胎的通常寿命过程中，经历几百万或者几千万的工作循环。在这么大量的工作循环中，材料特性，如压力调节机构内的部件的弹簧常数，会由于加工硬化、自加热、被热路面加热、被车辆制动系统部件加热、由于暴露于水、盐或其他化学物质而被腐蚀或者这些影响因素的结合，而有所变动，随着材料特性的变化，所调节的压力也会变化，或者压力调节会完全失效。
机械磨损和来自与障碍物或不平整路面的冲击造成的动态负载会导致机械连杆中的一些部件完全或断裂。气泵机构会失效而不能工作，或更差的是，金属片会散落到轮胎内，潜在地造成突然、灾难性的轮胎故障。或者，机械连杆通过反复摩擦或挤压轮胎而弱化轮胎的各部分，有可能导致轮胎故障。
所需要的是这样一种用于自动保持轮胎气压的装置，该装置重量轻、简单并且成本低地安装在传统车轮和轮胎上、可靠、不用电源操作、不导致胎面磨损、不包括可能会由于摩擦或冲击而损坏的弹簧或连杆、并且适于各种不同尺寸的无内胎轮胎或有内胎轮胎。
发明内容
用于自动保持充气轮胎内的充气压力的压力保持装置适于车轮每转动一圈多达两次将空气泵入轮胎中。这种压力保持装置的实施方式包括：柔性压缩带，该柔性压缩带适于安装到轮胎的内周面上，或替代地安装到轮胎内胎的内周面上；以及安装到压缩带上的空气储池(reservoir)。在一些实施方式中，压缩带包括两个单独的压缩块。在其他实施方式中，两个压缩块与互连柔性连结条(web)。在安装在车辆上的滚动轮胎工作时，每当压缩带通过轮胎上接地印迹的边缘，压缩带中相对的压缩面之间的角度减小。由于压缩面之间的角度减小，通过压缩面，压力被施加到空气储池侧，并且空气储池内的空气被从压缩面之间的空气储池的可收缩段转移到累积段，该累积段延伸到压缩块的边缘之外。当空气储池内的空气压力大于轮胎内的空气压力时，空气从空气储池释放到轮胎中。压缩带的可接受的材料的一个示例是柔性聚合物材料。在一些实施方式中，压缩带和空气储池被做成整体单元。
在压缩带穿过接地印迹之后，相对压缩面之间的角度返回到未压缩状态。空气然后从轮胎外侧吸入到空气储池中。空气储池内侧的入口阀允许空气从轮胎外侧流入到空气储池中，但防止空气从储池内侧流回到轮胎外侧。空气储池内侧的出口阀允许空气从储池流入到轮胎内，或替代地流入到轮胎内侧的内胎中，而防止空气从轮胎或内胎内侧流回到空气储池。
在一些实施方式中，空气储池的入口端，如压缩带的入口端，通过柔性管连接到轮胎气门嘴，该气门嘴具有一个旁通孔，允许空气从轮胎外侧进入到柔性管中。轮胎气门嘴内的旁通孔提供了一个空气从轮胎外侧进入的入口，该入口与气门嘴内的阀机构分开。在压力保持装置的一些实施方式中，旁通孔形成在车轮的一部分上并且不是轮胎气门嘴的一部分，并代之以柔性管连接到轮胎上，以便接收空气通过旁通孔进入轮胎。在具有轮胎气门嘴的实施方式中，轮胎气门嘴内的阀机构是多种传统类型中的任一种，并且可以用于以传统方式给轮胎充气或放气。可替代地，本发明包括的轮胎气门嘴可以由：聚合物化合物形成，就像例如在汽车轮胎气门嘴中所通常使用的；由金属形成，如有时用在例如卡车轮胎气门嘴中的；或者由这些材料组合形成。由金属制成的轮胎气门嘴可选的包括用于将柔性管连接到空气储池上的连接柱。
根据本发明实施方式的压力保持装置适于在轮胎内部压力小于规定的压力设定点值，例如，等于轮胎冷充气压力规范的压力设定点值时，将空气释放到轮胎中。该压力设定点值与空气储池在压缩带的压缩面之间的段(称为空气储池的可收缩段)的体积与可收缩段与一个或多个累积段的组合体积的比相关，其中累积段是空气储池中延伸到压缩面的边缘之外的部分。当轮胎充气压力大于或者等于与体积比相关的压力设定点值时，空气不会被从压缩管释放到轮胎中。
这部分概括了本发明的一些特征。本发明的这些和或其他特征、方面以及优点将从下面的描述并参照附图时变得更清楚理解。
附图说明
图1是用于自动保持轮胎压力的装置的实施方式的一个示例的视图；
图2是空气储池的示例的视图，在图2的示例中，空气储池是压缩管；
图3是压缩块的示例的视图；
图4是具有两个压缩块的压缩带的示例的视图；
图5是具有通过柔性连结条连接的两个压缩块的示例的视图；
图6是组装到压缩带上的压缩管的示例的视图；
图7是图6的实施方式的截面图，示出空气储池的内部部分。图7的位置和观察方向由图6中的标有A-A的线示出；
图8是用于控制流入到空气储池中的空气方向的阀的简图；
图9是可选的包括在本发明的实施方式中的轮胎气门嘴的示例的简图，图9中的轮胎气门嘴是卡扣式Schrader轮胎气门嘴的改进版本的示例；
图10是可选的包括在本发明的实施方式中的金属轮胎气门嘴的示例的简化侧视图，图10的气门嘴示例是金属Schrader气门嘴的改进版本，其适于通过法兰保持螺母保持在车轮上，该螺母可拆卸地组装到相应的螺纹阀体上；
图11是图10的金属轮胎气门嘴的示例的俯视图；
图12是表示在路面上车轮的一部分和充气轮胎的示例的侧视图，图12中的示例示出轮缘，但是省略了在车轮中心部分的特征；
图13是图12的轮胎的示例的朝向外周面，即，胎面的视图；
图14是无内胎充气轮胎的示例的一部分以及轮缘的视图，示出图1的压力保持装置示例的安装位置的示例。图14的位置和观察方向由图12中B-B标记的线表示，图14还示出车轮和轮胎的旋转轴；
图15是适于安装在内胎内的本发明的实施方式的示例的视图，图15的位置和观察方向由图12中的B-B标记的线示出；
图16是安装在图12和13的轮胎内的图1的实施方式的剖视图，图16的位置和观察方向由图13中C-C标记的线表示。图16进一步示出形成在轮胎的内周面上、在表示接地印迹的扁平扇区的前边缘和后边缘之上的角半径，还示出图19所示的放大图的位置；
图17是图16中的车轮、轮胎和压力保持装置已经围绕轮胎和车轮的旋转轴转动直到压缩带进入轮胎的压缩部分的前边缘之上的圆弧角的剖视图，图17的剖视图的位置和视图由图13中C-C标记的线表示，图17还示出图20中所示的放大图的位置；
图18是车轮、轮胎和图16和17所示的实施方式已经转动直到压缩带进入轮胎的压缩部分的剖视图，图18的剖视图的位置和观察方向由图13中C-C标记的线表示；
图19是图16中标有边界线618的区域的放大剖视图，在图19的示例中，空气储池处于未压缩状态；
图20是图17中标有边界线620的区域的放大剖视图，在图20的示例中，空气储池的可收缩段处于被完全压缩的状态；
图21是压缩带和压缩管的示例的俯视图，示出进气阀和排气阀的位置的示例，且进一步示出确定压力设定点值的长度，在图21的示例中，由长度L1标示的空气储池的可收缩段处于未压缩状态；
图22是图21的示例的俯视图，其中，压缩带的压缩面已经朝向彼此位移。空气储池的可收缩段被示出处于完全压缩状态。压缩管的累积段在图22中可见，作为入口阀与在可收缩段一侧上的压缩带的边缘之间以及在排气阀与在可收缩段另一侧上的压缩带边缘之间的那些部分；
图23是图21和22的示例的俯视图，其中，出口阀的位置已经变化到选择一个新的压力设定点值，该压力设定点值与空气储池的可收缩段和累积段的新的相对体积相关；
图24是示出用于改变空气储池的累积段和可收缩段的相对体积的替代方式，在图24的实施方式中，可收缩部分形成有与累积段不同的直径，图24的剖视图的位置和观察方向由图6中标记A-A的线示出；
图25是示出用于改变空气储池的累积段和可收缩段的相对体积的另一替代方式，在图25的示例中，中空管已经插入到空气储池的累积段中入口端附近，而另一中空管已经插入到累积段出口端附近，以便选择性减小累积段的体积相对于可收缩段的体积。
具体实施方式
用于保持压力的装置适于将空气泵入亏气的充气轮胎中，直到轮胎中的压力稍微超过规定的压力设定点为止。压力设定点的例子包括但不局限于轮胎的冷充气压力、工作充气压力、与特定路况相关的充气压力、与优选的车辆操控特性相关的充气压力或者与优选的牵引量相关的充气压力。根据本发明实施方式的压力保持装置的一些实施方式适于安装在无内胎充气轮胎中、包括但不限于用于汽车、卡车、拖车、农业机械、建筑机械、摩托车、工业车辆如活动吊车和叉车等的轮胎。其他实施方式适于在制造内胎时安装在内胎里。
本发明的实施方式同样适于安装在舰船车辆中，在这些地方，劳动成本和车辆的利用率(availability)使得定期检查轮胎充气压力变得困难和成本高。压力保持装置可以可选的在制造轮胎或内胎时安装在轮胎或内胎上，或者可以作为配件市场项目而改装到轮胎中。所公开的实施方式的其他优点包括重量轻、通过传统装置用传统工具实现轮胎旋转平衡、并且对不同压力设定点和轮胎尺寸的适应性。另外的优点包括对滚动到障碍物中或在粗糙或破损公路上滚动的损坏的耐久性并且不存在会断裂并且导致轮胎损坏的部件。
用于自动保持轮胎压力的装置的示例在图1中示出。图1的压力保持装置100包括压缩带200，该压缩带200适于安装到轮胎的内周面，或者另外安装到轮胎的内胎的内周面。压缩管300安装到压缩带300上、压缩带的相对成角度的压缩面之间。在图1的示例中，压缩带200和压缩管300包括互锁构件，以防止在其中安装了压力保持装置100的轮胎受到强冲击的情况下压缩管300与压缩带200分离。
在一些实施方式中，压缩带200和压缩管300通过粘结剂彼此连接。另外，压缩管和压缩带可以通过热熔合或者通过化学结合连接，例如，如，例如用化学溶剂或者硫化而熔接。在其他实施方式中，压缩带200和压缩管300形成为一体部件。
柔性管400的长度通过可选的管连接器402连接到压缩管300的入口端。另外，管连接器402可以省略，而柔性管400通过粘结剂连接到压缩管300，或者柔性管400形成为压缩管300的一体部分。柔性管400还连接到另一可选的管连接器402，其插入到轮胎气门嘴500中形成的通孔内。替代地，柔性管400直接连接到轮胎气门嘴500，或者柔性管400和管连接器402连接到车轮的具有通孔的部分，该通孔用于从轮胎外侧接收空气。
图1所示的压缩管300是空气储池的一个例子，空气被吸入这个空气储池并且被加压到选择的压力设定点值。压缩管在图2中详细示出。图2的压缩管300形成有通孔302，该通孔具有最长轴320和直径D1316。通孔302的一些段作用为空气储池的累积段，而其他段作用为空气储池的可收缩段，如下面将描述的。压缩管300还包括根部304，该根部的形状适于与压缩带内的相应成形的压缩管通道相互锁。根部304的高度尺寸被选择成使得压缩管300的圆柱形部分的侧部与压缩带上相对成角度的压缩面相接触。压缩管300由柔性聚合物材料形成，该材料足够强以承受大于所选择的压力设定点的压力，并且足够耐久以承受百万次压缩循环。
压缩带包括两个压缩块，用于向空气储池如图2的压缩管施加压力。压缩块218的例子在图3中示出。压缩块218优选的由聚合物材料形成，其硬度值大于形成空气储池所用的材料的硬度值。压缩块形成有成角度的压缩面220，用于压空气储池，并形成有保持通道224，用于保持具有空气储池的部件。在图4的例子中，两个压缩块218间隔开选定距离，以在它们之间形成用于保持压缩管的压缩管通道210。当安装在轮胎中时，一个压缩块218成为前压缩块202，而另一个压缩块218成为后压缩块204。第一压缩面206对应于在后压缩块204上的压缩面220。在前压缩块202上的第二压缩面在图4中不直接可见。如图4所示，定位成接纳部件的两个压缩块218与空气储池一起在下面称为压缩带。
图5示出压缩带的另一个实施方式。图5的压缩带200包括前压缩块202，该前压缩块202通过相对薄的连结条(web)连接到后压缩块204上。后压缩块204形成有成角度的压缩面206。在前压缩块202上的相对的成角度的压缩面208从图5的视角不直接可见，但是在后面的图中示出。连结条202的功能是在将压缩带200安装在轮胎或内胎上时，保持在前压缩块202和后压缩块204之间的优选间隔，以便提供一个较大的用于将压缩带200粘结到轮胎或内胎的内周面上的表面，并且限定了压缩管通道210的底部，所述压缩管300插入到所述压缩管通道210中。连结条212很薄以允许在前和后压缩块上的压缩面轻易相对彼此位移，以便线压缩管的可收缩段施加压力，所述可收缩段与压缩带内的相对压缩面接触。
如图6中所示的例子，压缩带200和压缩管300彼此连接。在优选实施方式中，压缩带200和压缩管300利用粘结剂彼此连接。如图6所示，管连接器402连接到压缩管300的入口端。一段压缩管300配合在压缩带200之内、前压缩块202和后压缩块204之间。压缩管300在压缩带200的压缩面之间的段被称为压缩带的可收缩段，或者称为空气储池的可收缩段。压缩管的延伸到压缩带的竖直侧的边缘之外的段称为累积段。后面将描述在压缩循环中，压缩带和压缩管的运动顺序。
图7的剖面图A-A示出空气储池的一部分的示例。图7的剖视图的位置和观察方向有图6中A-A标识的线示出。图7中可以看到连结条212与后压缩块204相比相对薄。压力保持装置的一些实施方式，例如，具有如图3和4所示的压缩块的实施方式不具有连结条。可选的管连接器402安装在压缩管300的入口端。在图7的示例中，压缩管300形成有圆柱形通孔302，该通孔302侧入口端延伸到出口端。安装在通孔302的入口端附近的入口阀306和在通孔302的出口端附近的出口阀308限定了空气储池的端部，该空气储池具有可收缩段和两个累积段。
入口阀306和出口阀308的示例在图8的图形中示出。简单的阀机构，例如球和弹簧或者挡板阀(flapper valve)被包容在阀壳体中，该阀壳体具有密封环，以在通孔302中产生气密配合。阀机构允许空气侧的入口侧流入到阀的出口侧，但是防止空气沿相反方向流动。在压力保持装置的实施方式中，阀被设计成允许空气侧轮胎的外侧流入到空气储池，但是防止轮胎内的空气流回到轮胎之外。
在一些实施方式中，外侧空气通过旁通孔508进入到压缩管300，该旁通孔508形成在轮胎气门嘴500中，通过柔性管400连接到压缩管300。图9的轮胎气门嘴500的示例包括阀盖502，用于覆盖阀杆(tirestem)503内侧的阀机构的端部。在此处讨论的任何轮胎气门嘴示例中的阀机构可以为任何传统类型的，例如Schrader阀机构，下面将不再描述。阀杆504连接到阀体506上，该阀体具有适于压配合到车轮的孔中的直径和安装唇边。
图9的气门嘴500与传统的Schrader轮胎气门嘴的不同之处在于加入了穿过阀体506并可选地通过阀杆504的一部分的旁通孔508，由此提供了一条外侧空气的路径，来旁通轮胎气门嘴内的阀机构。插入到旁通孔508的端部中的可选的管连接器402提供了用于连接到压缩管的柔性管的连接点。轮胎气门嘴500与传统Schrader气门嘴的不同还在于加入了过滤器元件510，该过滤器元件510插入到旁通孔508中。过滤器元件510可以由疏水材料制成，如聚四氟乙烯(PTFE)，防止外来物质如水和小的固体颗粒进入到柔性管并与压缩管的工作相关涉或者进入到轮胎内部。图9的过滤器元件510的例子具有圆柱形形状，但是可选的可以设置成相对薄的盘。
在一些实施方式中，轮胎气门嘴500用如图10和11所示的金属轮胎气门嘴替代。图10是金属轮胎气门嘴的侧视图，该气门嘴具有可拆卸地安装到阀杆504上的阀盖502。图11是图10所示的轮胎气门嘴500的俯视图。阀杆504以直角连接到阀体506上，该阀体配装有凸缘516，用于将轮胎气门嘴500定位在车轮中形成的孔内。凸缘螺母512挤压车轮的表面和凸缘516之间的垫片514，以将轮胎气门嘴500保持到位并且形成相对车轮的气密密封。图10和图11的金属轮胎气门嘴500与传统金属轮胎气门嘴的不同之处在于具有旁通孔508和过滤器元件510，如同针对图9的轮胎气门嘴示例所描述的。金属轮胎气门嘴500与传统金属轮胎气门嘴的不同还在于加入了连接柱518，用于连接柔性管，而柔性管用于连接压缩管。连接柱518形成有保持特征520，例如倒钩管(hose barb)，以防止柔性管从连接柱518上滑落。本领域技术人员将理解到图10和图11的金属轮胎气门嘴500的很多替代性实施方式可以可选的形成有不同的阀杆504的长度且在阀杆504和阀体506之间具有不同的角度。
图12-15示出安装在充气轮胎中的实施方式的示例。图12示出轮胎和停在硬表面，如路面上的一部分车轮的侧视图。图13示出图12的轮胎的胎面的视图；图12-13是通过在轮胎600的外周面与路面616相接触的区域内轮胎的扁平扇区(flat sector)来标识轮胎支撑重量，如车辆的重量，如图12所示。图12还示出车轮700的周边部分、从车轮700伸出的轮胎气门嘴500，并进一步示出用于剖视图B-B的位置和观察方向。在图13中，轮胎上的重量由与路面616相切的轮胎600的下侧上的曲率半径表示，该曲率半径比上侧上的小。图13还示出轮胎的外周面602，即，胎面。在图13-15中的胎面花纹是对在轮胎上可以发现的很多不同胎面花纹的简化表示。用于剖视图C-C的位置和观察方向在图13中标出。
安装在带有车轮的轮胎中的压力保持装置的实施方式的示例在图14中示出。图14是轮胎600的局部剖视图，由图12中的线B-B标出，表示一个完整轮胎周边的四分之一。轮胎600靠在车轮700上。为了简化附图，已经省略了车轮的中心部分。轮胎气门嘴500的示例可拆卸地安装在车轮700上。在气门嘴500的主体内的旁通孔508在气门嘴500的侧面可见，通过该旁通孔508，空气可以从轮胎的外侧穿行到位于轮胎内的压力保持装置的零件。可选的管连接器402插入到轮胎600内侧的阀体506上的旁通孔508中。连接到阀体506上的管连接器402并连接到压缩管300上的另一管连接器402的柔性管400提供外侧空气进入装置内的空气储池中的通道。可替代地，柔性管400和管连接器402可以连接到车轮700的具有通孔的部分，用于接收来自轮胎外侧的空气，而不是如图14所示连接到轮胎气门嘴。
表示具有空气储池的部件的压缩管300连接到压缩带200上，如图14所示并如前面描述的。压缩带200例如通过强粘结剂坚固地连接到轮胎600的内周面604上。在具有单独压缩块的实施方式中，单个压缩块连接到轮胎的内周面上。内周面604和外周面602都在图14中示出。图14还示出了压缩带200和压缩管300相对于轮胎600的优选取向。在图14中，压缩管300的最长轴大致平行于轮胎的横向截面的边缘，该最长轴对应于图2中通孔302的最长轴并还对应于空气储池的最长轴。因此，压缩管300的优选取向是空气储池的最长轴大致平行于车轮和轮胎的旋转轴。但是，尽管压缩管与优选取向未对齐，本发明的实施方式仍延续其功能，只不过功效降低。
图15示出用于自动保持轮胎压力的装置的另外的实施方式。图15的压力保持装置包括内胎624，且阀杆504在凸缘516上连接到内胎624。在阀体内的旁通孔508，或者优选的形成在凸缘516内的旁通孔允许外侧空气旁通阀杆504内的阀机构并进入连接到凸缘上的柔性管400。压缩带200坚固地连接到内胎624的内周面上，使得当内胎624安装到轮胎600中时，压缩管300的长轴平行于轮胎700和车轮600的旋转轴。在制造内胎时，将压缩带200、压缩管300和压力保持装置的其他零件安装在内胎624内侧。
将参照图16-20描述由本发明实施方式进行的保持轮胎充气压力的运动顺序。图16-18是轮胎的示例的简化横截面图，表示在沿着路面滚动的同时在三个不同旋转角度处在负载下的轮胎600的三个视图。图16-18中的横截面图的位置和观察方向由在图13中的C-C标出的线来示出。图16的中心点702标记轮胎600和车轮700的旋转轴。围绕这个旋转轴的示例性旋转方向606用箭头进一步示出，该箭头沿顺时针方向指向。在轮胎608的扁平扇区，轮胎600的外周面相对于轮胎未压缩部分的内径610朝向中心点702处的旋转轴被向内压。在轮胎604的内周面上，在扁平扇区608的前边缘上示出弯曲半径612。在扁平扇区608的后边缘之上示出另一弯曲半径614。扁平扇区608的大致边界由从轮胎的旋转轴通过中心点702并且通过接地印迹的前和后边缘之上的两个弯曲半径612、614的中心的中心线来标出。
“前”和“后”是相对于轮胎的旋转方向来使用的。在扁平扇区608的前边缘和后边缘处的弯曲半径与轮胎的未压缩部分的内径610相比相对小。图16还示出处于轮胎608的扁平扇区的旋转位置之前的压力保持装置的示例，即，在压缩带进入轮胎接地印迹之上的区域之前。将参照图19讨论的压缩带和空气储池的放大图的位置在图16中用边界线618示出。
图17接续图16的示例，且轮胎沿顺时针方向进一步转动，直到压缩带200处于在扁平扇区608的前边缘出的弯曲半径612之上为止。在这个旋转位置的压力保持装置的零件的放大图的位置由边界线620表示，并且在图20中更详细地示出。图18示出再次转动的轮胎，直到压缩带200处于轮胎扁平扇区的后边缘出的弯曲半径614之上为止。
都处于放松或未压缩状态的压缩带和压缩管在图19的放大局部剖视图中示出。在压力保持装置没有将空气泵入轮胎，即在压缩带没有靠近轮胎扁平扇区的前边缘或后边缘时，压缩带和空气储池(空气储池在图19中由压缩管表示)处于放松状态。尤其是，在压缩带处于接地印迹之上但是在扁平扇区的前边缘出的弯曲半径和后边缘出的弯曲半径之间时，压缩带和空气压缩管处于放松状态。每次压缩带穿过接地印迹之上轮胎内周面上的扁平扇区的任一边缘处的两个弯曲半径之一时，压缩带和压缩管经受压缩循环。根据本发明实施方式的压力保持装置因此允许车轮每转动一圈两个压缩循环。
第一压缩循环开始于压缩带和压缩管处于放松状态，如图19所示。图19表示出在压缩管300内的通孔302的出口端的端视图。压缩管300在前压缩块202侧被第一压缩面206接触，而在后压缩块204侧被第二压缩面208接触。连接到压缩管300的入口端的一部分柔性管400在图19中可见，作为轮胎600和旋转方向606的局部剖视图。通孔302和空气储池的可收缩段以它们未压缩尺寸在图19中示出。第一和第二压缩面之间的第一角度214对应于前和后压缩块的放松位置。
随着车轮从图16所示的位置滚动到图17所示的位置，压缩带200进入在扁平扇区前边缘处的弯曲半径612，并且压缩循环的压缩阶段开始。随着压缩带穿过弯曲半径612，牢固地连接到轮胎内周面上的前压缩块202和后压缩块204被朝向彼此偏转，并且空气储池的可收缩段进入压缩状态。图20示出前压缩块202上的第一压缩面206和后压缩块204上的第二压缩面208之间的第二角度，其中，空气储池的可收缩段被完全压缩，即，空气储池的可收缩段的体积已经减小到最小值。
当压缩带转过轮胎扁平扇区前边缘处的弯曲半径612且压缩带和压缩管返回到图19所示的放松状态时，第一压缩循环结束。当压缩带200转动到在扁平扇区后边缘处的弯曲半径614时，第二压缩循环开始。在第二压缩循环中，可收缩段的运动顺序与第一压缩循环的相同。
压缩循环将空气储池内侧的空气压缩到设定点压力的一个选定值。当空气储池内的空气压力大于轮胎内的空气压力时，空气从空气储池中通过出口阀被排出到轮胎。当轮胎内的空气压力大于空气储池内的空气压力时，空气没有被排出到轮胎。因此，压缩循环不总是导致空气被排入到轮胎中。此外，本发明的实施方式的工作将不导致轮胎过压。
通过选择空气储池的累积段和可收缩段的相对体积来选择用于实施方式的设定点值。图21-25示出与为本发明不同实施方式选择的设定点压力相关的相对尺寸。图21是安装在压缩带200的第一压缩面206和第二压缩面208之间的压缩管300的简化俯视图。可选的管连接器402插入到压缩管300的入口端。压缩带200可以可选的为图4或图5所示的任何类型。第一和第二压缩面的长度尺寸L1 310对应于在压缩循环过程中压缩管300被压缩的长度，即L1表示空气储池的可收缩段的长度。空气储池在压缩管300内侧从入口阀306延伸到出口阀308。出口阀308的表面和压缩块的压缩面的边缘之间的长度尺寸L2312表示空气储池的累积段的长度。入口阀306的表面到压缩面的另一边缘之间的另一长度尺寸L3314表示空气储池的另一累积段的长度。
在压缩循环过程中，随着压缩，管从放松状态变成压缩状态，空气从对应于长度L1310的可收缩段移动到由L2312和L3314表示的累积段。当长度L1的可收缩段310被完全压缩时，由长度L2312和L3314表示的累积段内的压力增加到最大值。长度L1、L2和L3被选择成使得在段L1被完全压缩时，局部压缩段内的压力是所选择的压力设定点值。图22示出处于可收缩段被完全压缩状态下的图21的压缩管的示例，其中，压缩带200的第一压缩面206和第二压缩面208彼此相对位移最大量。
优选的是，入口阀306和出口阀308以每个阀入口侧和出口侧非常小的压力差而打开。那么在阀内侧的部件的弹簧常数对于空气储池内侧的空气的压力具有可以忽略的影响。因此，本发明的实施方式对保持轮胎内的空气压力的能力并不明显依赖于入口阀和出口阀内侧的部件的弹簧常数。长度L1、L2和L3以及压缩管和压缩带的整个长度可以轻易改动，以针对不同设定点压力和不同轮胎尺寸的其他实施方式。
如上所述，体积，对于具有均匀内径的空气储池来说，累积段和可收缩段的长度与设定点压力相关。轮胎外侧的大气压力与设定点压力的选定值的比与累积段和可收缩段的组合体积与可收缩段的体积的比成反比，并且对于如图2、图7和图21所示的恒定直径的圆柱形空气储池来说，基本上等于(L1+L2+L3)∶L1的长度比。一旦已知了理想的设定点压力，可以轻易分配长度参数的值，这些值利于制造和安装在特定尺寸的轮胎中。
图23示出与图19和20的示例相比，具有不同设定点压力值的实施方式。在图23中，出口阀308已经被重新定位到距压缩面的边缘新的分隔距离L4 318处。分隔距离L4大于图19-20中的分隔距离L2312，使得L1/(L1+L4+L3)的比小于L1/(L1+L2+L3)的比，并且图23的实施方式具有比图19-20的实施方式更低的设定点压力。
通过建立累积段和可收缩段的相对体积比来构成压力设定点的其他措施在本发明的其他实施方式中使用。在图24中所示的实施方式中，空气储池的累积段和可收缩段的相对体积比通过选择空气储池的累积段和可收缩段的不同直径来选定。图24是具有与图6中相类似的外观的实施方式的替代剖视图A-A。图24中剖视图A-A的位置和观察方向由图6中的线A-A标记。在图24中，两个累积段230各自形成为具有直径D1 316的圆柱形通孔302的一部分。每个累积段的相对端由阀306、308来限定，如在其他实施方式中。每个累积段的相对端与可收缩段228的相应端相同。长度与压缩块(在图24的示例为中后压缩块)的压缩面206的长度相同的可收缩段具有直径D2322的圆柱形空间(void)。图24的实施方式可选地通过将压缩管形成形状类似于图中的剖视图的两个零件，然后将两个零件连接成完整的压缩管来形成。另外，压缩管可以从端对端连接的单独的段组装，中心可收缩段具有空气储池，该空气储池的直径大于在每端的累积段的直径。
在图25所示的实施方式中，空气储池的累积段和可收缩段的相对体积的选定比通过将中空管插入到每个累积段内来减小累积段的体积相对于可收缩段的体积来建立。第一中空管232在图25中示出，它靠近空气储池的累积段内的出口阀308。第二中空管232示为在靠近入口阀306和管连接器402的第二累积段内。中空管232的端部不延伸到空气储池的可收缩段228内。与设定点压力相对应，累积段和可收缩段之间的相对体积比可以可选的通过选择中空管的长度尺寸或者内孔直径尺寸来选定，或者通过这些尺寸的组合来选定。
用根据本发明的实施方式的装置自动保持轮胎内的空气压力的方法开始于选择该装置所要安装的轮胎以及针对轮胎内的空气压力的压力设定点值。然后，将可收缩段和累积段的长度的比选择为大致与轮胎外侧的大气压力和压力设定点值之间的比相等。
接着，空气储池连接到压缩带上。例如，如图2所示的空气储池可选的用粘结剂连接到如图4所示的压缩带上，或者另外连接到如图5所示的压缩带上。然后，压缩带用粘结剂连接到图14所示的轮胎的内周面上，或者另外连接到如图15所示的内胎的内周面上。
该方法持续为将用于从轮胎外侧接收空气的柔性管的第一端连接到空气储池的入口上，例如，连接到图14所示的压缩管的端部的管连接器。接着，具有旁通孔的轮胎气门嘴连接到轮胎所处的轮缘上，如图14所示，并且柔性管的第二端例如通过管连接器连接到旁通孔。可替代的，柔性管连接到在一部分轮缘中或一部分轮胎中形成的旁通孔。
在压力保持装置的零部件安装到轮胎内并且连接到一起之后，轮胎被放到轮缘上。将轮胎和车轮放置到车辆上，由此给轮胎加载以重量，并且在轮胎接触路面的地方形成轮胎周面内的扁平扇区，并且然后通过驱动车辆来转动轮胎，如图16-18所示，导致在轮胎内侧的压力小于压力设定点值时，压力保持装置将来自轮胎外侧的空气泵入到轮胎中，如图19-22所示。
除非在此特别说明，普通的术语在他们所表达的相应含义之内具有相应的普遍意义，并且本领于的普通术语具有他们相应的通常的含义。