本發明總體涉及汽車領域，并且更具體地，涉及汽車領域中的新的和有用的輪胎空氣維持系統。

背景技術：

沒有被最佳地加壓的充氣輪胎是低燃料效率的原因之一。在載重汽車業中尤其明顯地感受到這種影響，因為長距離和大負載放大了充氣不足的輪胎的影響。但是，載重汽車司機不斷地停車、檢查和將車輛輪胎充氣至最佳壓力通常是不方便且低效率的，致使載重汽車車隊中持續存在低于最佳的燃料效率。這種挑戰已經帶來若干常規的自動充氣輪胎系統。常規的自動充氣輪胎系統可以是中央式或分布式的，但各自系統均受到其自身的缺點組的不利影響。中央式充氣系統是復雜昂貴的，并且需要大量的售后裝配工作（通過軸鉆孔、在現有空氣管道開孔等）。分布式系統被安裝在每個車輪上并且可以不那么昂貴，但是成本降低的可能性通常以裝置的不斷更換為代價（裝置由于嚴酷的車輪環境而故障）。因此，汽車領域需要創造一種用于充氣輪胎的新型有用的空氣維持系統。

技術實現要素：

根據本發明的空氣維修系統包括：與車輛車輪相關聯或被緊固到車輛車輪上的旋轉內環；維持恒定的角度位置的靜止外環，所述靜止外環包括由多個連接軸被緊固在一起的環區段；閉塞滾子，所述閉塞滾子由所述多個連接軸中的第一連接軸被旋轉地固定到所述靜止外環，所述閉塞滾子具有在所述閉塞滾子的徑向外表面軸向地位于中心的突起部分，并且所述閉塞滾子的軸向外部分從所述突起部分徑向地凹陷并且被所述旋轉內環的支承表面支撐；間隔滾子，所述間隔滾子所述間隔滾子由所述多個連接軸中的第二連接軸和第三連接軸被旋轉地固定到所述靜止外環并被所述支承表面旋轉地支撐；以及限定泵腔的柔性管，所述空氣維持系統通過對所述柔性管施加閉塞力，周期性地閉塞所述泵腔的部分，而從周圍環境泵送流體到充氣輪胎中，所述間隔滾子具有軸向外表面用于通過所述旋轉內環的支承表面旋轉地支撐，以及在所述間隔滾子的外表面軸向地位于中心的凹陷用于避免所述間隔滾子和所述柔性管之間的任何接觸。

根據所述系統的另一方面，所述柔性管被直接模制到所述車輛車輪中。

根據所述系統的另一方面，所述柔性管被加工到所述車輛車輪上。

根據所述系統的另一方面，所述旋轉內環相對于所述靜止外環同心地旋轉。

根據所述系統的另一方面，所述內旋轉環的支承表面提供用于所述間隔滾子和所述閉塞滾子的平滑的錐形表面。

根據所述系統的另一方面，當被組裝時，所述靜止外環包圍所述空氣維持系統并且在所述間隔滾子上施加向內的徑向力。

根據所述系統的另一方面，所述向內的徑向力維持所述內旋轉環和所述間隔滾子處于同心關系。

根據所述系統的另一方面，所述內旋轉環具有基本上均勻的重量分布，從而使得所述內旋轉環的任何部分都不會實質上比另一部分更重。

根據所述系統的另一方面，所述內旋轉環是基本上剛性的并且由金屬制成。

根據所述系統的另一方面，所述內旋轉環由剛性聚合物制成。

根據所述系統的另一方面，所述靜止外環的質量克服由所述內旋轉環和旋轉車輪的旋轉所產生的慣性和摩擦力，從而使得在所述內旋轉環和車輛車輪旋轉時所述靜止外環保持基本上靜止。

根據所述系統的另一方面，所述靜止外環在所述車輛車輪旋轉時維持相對于路面的角度位置，并且提供由重力產生的扭矩，所述扭矩對抗所述靜止外旋轉環與所述車輛車輪一起旋轉。

根據所述系統的另一方面，所述靜止外環的質量阻止所述靜止外環與所述車輛車輪和所述內旋轉環一起旋轉。

根據所述系統的另一方面，所述間隔滾子保持在所述間隔滾子和所述內旋轉環的支承表面之間的非滑動接觸。

根據所述系統的另一方面，所述系統包括三個間隔滾子。

根據所述系統的另一方面，所述柔性管限定閉塞所述泵腔的可變形表面。

根據所述系統的另一方面，所述柔性管具有橢圓形剖面。

根據所述系統的另一方面，所述柔性管包括柔性彈性體材料。

本發明提供以下技術方案：

1.一種空氣維修系統，包括：

與車輛車輪相關聯的旋轉內環；

維持恒定的角度位置的靜止外環，所述靜止外環包括由多個連接軸被緊固在一起的環區段；

閉塞滾子，所述閉塞滾子由所述多個連接軸中的第一連接軸被旋轉地固定到所述靜止外環，所述閉塞滾子具有在所述閉塞滾子的徑向外表面軸向地位于中心的突起部分，并且所述閉塞滾子的軸向外部分從所述突起部分徑向地凹陷并且被所述旋轉內環的支承表面支撐；

間隔滾子，所述間隔滾子由所述多個連接軸中的第二連接軸和第三連接軸被旋轉地固定到所述靜止外環并被所述支承表面旋轉地支撐；以及

限定泵腔的柔性管，所述空氣維持系統通過對所述柔性管施加閉塞力，周期性地閉塞所述泵腔的部分，而從周圍環境泵送流體到充氣輪胎中，

所述間隔滾子具有軸向外表面用于通過所述旋轉內環的支承表面旋轉地支撐，以及在所述間隔滾子的外表面軸向地位于中心的凹陷用于避免所述間隔滾子和所述柔性管之間的任何接觸。

2.如技術方案1所述的空氣維持系統，其中，所述柔性管被直接模制到所述車輛車輪中。

3.如技術方案1所述的空氣維持系統，其中，所述柔性管被加工到所述車輛車輪上。

4.如技術方案1所述的空氣維持系統，其中，所述旋轉內環相對于所述靜止外環同心地旋轉。

5.如技術方案1所述的空氣維持系統，其中，所述內旋轉環的支承表面提供用于所述間隔滾子和所述閉塞滾子的平滑的錐形表面。

6.如技術方案5所述的空氣維持系統，其中，當被組裝時，所述靜止外環包圍所述空氣維持系統并且在所述間隔滾子上施加向內的徑向力。

7.如技術方案6所述的空氣維持系統，其中，所述向內的徑向力維持所述內旋轉環和所述間隔滾子處于同心關系。

8.如技術方案1所述的空氣維持系統，其中，所述內旋轉環具有基本上均勻的重量分布，從而使得所述內旋轉環的任何部分都不會實質上比另一部分更重。

9.如技術方案1所述的空氣維持系統，其中，所述內旋轉環是基本上剛性的并且由金屬制成。

10.如技術方案1所述的空氣維持系統，其中，所述內旋轉環由剛性聚合物制成。

11.如技術方案1所述的空氣維持系統，其中，所述靜止外環的質量克服由所述內旋轉環和旋轉車輪的旋轉所產生的慣性和摩擦力，從而使得在所述內旋轉環和車輛車輪旋轉時所述靜止外環保持基本上靜止。

12.如技術方案1所述的空氣維持系統，其中，所述靜止外環在所述車輛車輪旋轉時維持相對于路面的角度位置，并且提供由重力產生的扭矩，所述扭矩對抗所述靜止外旋轉環與所述車輛車輪一起旋轉。

13.如技術方案1所述的空氣維持系統，其中，所述靜止外環的質量阻止所述靜止外環與所述車輛車輪和所述內旋轉環一起旋轉。

14.如技術方案1所述的空氣維持系統，其中，所述間隔滾子保持在所述間隔滾子和所述內旋轉環的支承表面之間的非滑動接觸。

15.如技術方案1所述的空氣維持系統，其中，所述系統包括三個間隔滾子。

16.如技術方案1所述的空氣維持系統，其中，所述柔性管限定閉塞所述泵腔的能夠變形的表面。

17.如技術方案1所述的空氣維持系統，其中，所述柔性管具有橢圓形剖面。

18.如技術方案1所述的空氣維持系統，其中，所述柔性管包括柔性的彈性體材料。

定義

“三角膠芯”指的是位于胎體與輪胎胎圈區中的胎體反包之間的橡膠的楔形物，通常用于加硬輪胎的下胎側。

“軸向的”和“軸向地”表示平行于輪胎旋轉軸線的線或方向。

“胎圈”表示輪胎的包括環形抗拉構件的部分，其由簾布層簾線包繞并且成形為帶有或不帶其它增強元件如胎圈芯包布（flipper）、胎跟增強層（chipper）、三角膠芯、護趾膠（toeguard）和胎圈包布（chafer）以便適配于輪輞設計。

“帶束層增強結構”表示由平行簾線構成的至少兩層簾布層，簾線經過編織或未經編織，位于胎面下方，非錨定于胎圈上，并且相對于輪胎的赤道面具有在17度至27度范圍內的左簾線角和右簾線角。

“斜交簾布層輪胎”表示胎體具有增強簾線的輪胎，所述增強簾線在胎體簾布層中相對于輪胎赤道面以約25度至50度的角度對角地穿過輪胎從胎圈芯至胎圈芯延伸。簾線在交替層中以相反的角度伸展。

“緩沖層”指的是由平行增強簾線構成的至少兩個環形層或簾布層，所述平行增強簾線相對于輪胎的赤道面具有與胎體簾布層中的平行增強簾線相同的角度。

“胎體簾布層”表示除帶束層結構、胎面、底胎面、胎側橡膠和胎圈之外的輪胎結構。

“胎圈包布”指的是置于圍繞胎圈外側的狹窄的帶形材料，用于保護簾布層不受輪輞影響，將撓曲分散輪輞上方，并且密封輪胎。

“簾線”表示組成輪胎中的簾布層的增強線束之一。

“設計輪輞”表示具有規定的配置和寬度的輪輞。為了本說明書的目的，設計輪輞和設計輪輞寬度由輪胎制造地生效的工業標準規定。例如，在美國，設計輪輞由tireandrimassociation（輪胎和輪輞協會）規定。在歐洲，輪輞由europeantyreandrimtechnicalorganization-standardsmanual（歐洲輪胎和輪輞技術組織-標準指南）規定，并且術語設計輪輞與標準測量輪輞的意思相同。在日本，標準組織是thejapanautomobiletiremanufacturer'sassociation（日本汽車輪胎制造商協會）。

“設計輪輞寬度”是被指定給每個輪胎尺寸的特定可商購輪輞寬度，并且通常在特定輪胎的斷面寬度的75%至90%之間。

“赤道面（ep）”表示垂直于輪胎的旋轉軸線并且穿過其胎面中心的平面。

“長絲（filament）”指的是單根紗線（yarn）。

“印跡（footprint）”表示輪胎胎面在零速度及標準負載和壓力下，與平坦表面的接觸區域或接觸面積。

“內襯”表示形成無內胎輪胎的內表面的彈性體或其它材料的層或多層，其含有輪胎內的充氣流體。

“橫向邊緣”表示由與赤道面平行并且在內胎面表面的徑向高度處與軸向最外側牽引花紋（tractionlug）的外端相交的平面所限定的胎面軸向最外側邊緣。

“前沿（leading）”指的是在輪胎沿行進方向旋轉期間，相對于一系列這類部位或部分，最先與地面接觸的胎面部分或部位。

“模制基底寬度”指的是固化模具中的輪胎的胎圈之間的距離。固化的輪胎在從固化模具移出后將基本上保持其模制形狀，并且“模制基底寬度”還可指未安裝的固化輪胎的胎圈之間的距離。

“凈接觸面積”表示在橫向邊緣之間接地胎面元件的總面積。

“標準輪輞直徑”表示在輪胎的胎圈部分所處于的位置處輪輞輞圈的平均直徑。

“標準充氣壓力”指的是由適當的標準組織為輪胎使用狀況選定的規定設計充氣壓力和負荷。

“標準負載”指的是由適當的標準組織為輪胎使用狀況選定的規定設計充氣壓力和負荷。

“縮放（pantographing）”指的是，當輪胎直徑變化時，例如在輪胎在模具中膨脹期間，輪胎中簾線增強件的角度變化。

“簾布層”表示由涂覆有橡膠的平行簾線構成的連續層。

“充氣輪胎”表示大體環面形狀（通常為敞口圓環）的機械裝置，其具有胎圈和胎面，并由橡膠、化學品、織物和鋼或其它材料制成。當被安裝到機動車輛的車輪上時，輪胎通過其胎面提供牽引，并含有承受車輛負載的流體或氣體物質，通常是空氣。

“徑向的”和“徑向地”表示在徑向方向上朝著或遠離輪胎的旋轉軸線的方向。

“子午線輪胎”表示帶束或周向地限制的充氣輪胎，其中，從胎圈延伸至胎圈的簾布層簾線相對于輪胎赤道面以在65度至90度之間的簾線角鋪設。

“rhom”指的是從輪胎旋轉軸線至平行于旋轉軸線并穿過輪胎的最大斷面寬度的線的垂直距離。

“斷面高度”（sh）表示在輪胎赤道面上從標準輪輞直徑到輪胎外直徑的徑向距離。

“斷面寬度”（sw）表示以標準壓力對輪胎充氣24小時之時或之后，但并未承載的情況下，平行于輪胎軸線且位于其胎側的外部之間的最大線性距離，不包括由于標簽、裝飾或保護帶而導致的胎側升高造成的寬度。

“胎肩”表示胎面邊緣正下方的胎側的上部分。

“胎側”表示輪胎在胎面與胎圈之間的部分。

“拼接”指的是輪胎中兩個部件的端部或同一部件的兩個端部的連接。“拼接”可指兩個這類端部的抵接或交疊。

“應變能量密度”是指六個應力分量（三個法向應力和三個剪切應力）與它們的相應應變的乘積之和。

“輪胎設計負載”是輪胎在特定充氣壓力和使用狀況下選定的基礎或參考負載：可應用于輪胎的其它負載-壓力關系基于該基礎或參考。

“胎面”表示當結合至輪胎外胎時包括輪胎的一部分的模制橡膠部件，該部分在輪胎正常充氣并在標準負載下時與路接觸。

“胎面弧寬”（taw）表示當輪胎被安裝在其指定的輪輞上并被充氣至其特定充氣壓力但未承受任何負載時，中心位于赤道面（ep）上并且與橫跨輪胎胎面部分的橫向或徑向寬度的各種牽引元件（花紋、花紋塊、肋、花紋條等）的徑向最外側表面基本重合的弧的寬度。

“胎面寬度”表示在軸線方向上（即，在穿過輪胎旋轉軸線的平面中）的胎面表面的弧長度。

“單位胎面壓力”表示當胎面表面的單位面積在標準地被充氣并標準地被加載的輪胎的印跡中時，該胎面表面的單位面積（平方厘米或平方英寸）所承受的徑向負載。

“墊膠（wedge）”指的是錐形橡膠插入件，通常用于限定增強部件的單個曲率，例如在帶束層邊緣處。

附圖說明

將以舉例方式參照附圖描述本發明，在附圖中：

圖1示意性地圖示根據本發明的空氣維持組件的一部分的立體圖。

圖2示意性地圖示根據本發明的空氣維持組件的另一部分的剖視圖。

圖3示意性地圖示圖2部分的細節剖視圖。

圖4示意性地示出在不同條件下圖3部分的細節剖視圖。

圖5示意性地圖示根據本發明的空氣維持組件的另一部分。

具體實施方式

常規的輪胎充氣系統可安裝到車輛車輪。輪胎充氣系統可包括與車輪一起旋轉的泵送環和可旋轉地聯接到車輪上的定位系統。定位系統可包括定位機構和偏心質量。行星滾子可被放置為與泵送環和定位系統非滑動接觸。柔性隔膜可限定泵腔，其中，泵送環和定位系統之間的相對運動可被行星滾子轉化成使隔膜變形并由此閉塞泵腔的閉塞力。可通過將偏心質量聯接到定位機構以使定位系統的質心偏離定位系統的旋轉中心，實現泵送環和定位系統之間的相對運動。美國專利no.8,763,661公開了這種系統，該專利全部內容通過引用合并于此。

空氣維持系統的另一個例子可包括旋轉內環、靜止外環、偏心質量、位于緊靠偏心質量的閉塞滾子、以及限定泵腔的柔性管。空氣維持系統可聯接到旋轉車輪，其中，旋轉內環與旋轉車輪一起旋轉，同時偏心質量相對于旋轉車輪維持恒定的角度位置。由此，此布置可在旋轉內環和偏心質量之間產生相對運動。空氣維持系統可將此相對運動轉化成機械功或其它能量形式。空氣維持系統可通過向柔性管應用閉塞力，周期性地閉塞泵腔的部分，而將流體從周圍環境泵送到入裝配到旋轉車輪的充氣輪胎中。空氣維持系統可聯接到（諸如載重汽車、緊湊型車輛、摩托車、自行車和/或其它車輛的）車輪的輪輞。內旋轉環和滾子元件之間的相對直徑可相互合作從而實現期望的傳動比和泵送速度。也可利用被動或主動控制機構來控制泵送的速率、壓力、和頻率。

內旋轉環可向柔性管施加閉塞力。內旋轉環也可為滾子元件和閉塞滾子（occlusionroller）提供平滑的支承表面，并且可額外地包含或約束空氣維持系統的其它部件。內旋轉環可與旋轉車輪一起旋轉，并且可以靜止地但可拆卸地聯接到旋轉車輪。當組裝時，外環可包圍空氣維持系統，并且向滾子施加向內的徑向力。此向內的徑向力可維持內旋轉環和滾子。內旋轉環可具有基本上均勻的重量分布，從而使得內旋轉環的任何部分都不會實質上比另一部分更重。內旋轉環可以是基本上剛性的并且由金屬（例如不銹鋼、鋁、鈦）制成，但可替代地由剛性聚合物（例如聚乙炔、聚氟、尼龍和聚酰亞胺）或陶瓷制成。

偏心質量可克服內旋轉環和旋轉車輪的旋轉所產生的慣性和摩擦力，從而使得在內旋轉環旋轉時偏心質量保持基本靜止。此外，偏心質量可聯接到空氣維持系統，以在車輪旋轉時維持偏心質量相對于（與車輪接觸的）路面的角度位置，并提供由重力產生的對抗內旋轉環與車輪的旋轉的扭矩。換言之，偏心質量可阻止外環與車輪及內旋轉環一起旋轉。由作用于偏心質量的重力引力所造成的此相對運動可被獲得用于做機械功。

此相對運動可發生是因為偏心質量的質心不位于旋轉中心，從而使得作用于偏心質量的重力引力可容許該偏心質量在內旋轉環相對于路面旋轉時相對于路面保持基本靜止。除了足以克服摩擦力并足夠地減弱由非旋轉運動（例如撞擊）誘發的振動之外，偏心質量的重量可大到足以產生期望量的機械功。偏心質量可以是矩形、球形或不規則形狀的。偏心質量可由金屬制成，諸如不銹鋼、銅、鋁等，但可替代地由塑料、陶瓷和/或流體/凝膠制成。滾子元件可額外地保持滾子元件和內旋轉環之間的非滑動接觸，但可不提供直接的閉塞力。空氣維持系統可包括兩個、三個、五個或任何合適數量的滾子。

柔性管可限定裝有流體的泵腔和閉塞泵腔的可變形界面。柔性管可具有圓形或橢圓形截面。柔性管可包括柔性彈性體材料，諸如橡膠或熱固性材料、熱塑性塑料或任何其它合適的材料。柔性管可包括入口端口和出口端口，每個都與管和壓力調節器組件流體連接。

壓力調節器組件可包括控制閥、止回閥、過濾器和用于接收周圍空氣的入口端口。壓力調節器組件的殼體可被緊固到車輪上，其中，入口出口位于輪胎的輪胎腔外，并且壓力調節器組件的其余結構位于輪胎腔內。

空氣維持系統可采用蠕動泵或往復泵方法。在蠕動方法中，閉塞滾子可壓縮與閉塞滾子相鄰的柔性管的部分，由此響應于利用偏心質量由于重力而靜止地位于外環底部的封閉滾子所造成的各自的逐段變形，而使柔性管逐段地在膨脹狀態與至少部分擠扁狀態之間變形。

旋轉內環可同心地設置在靜止外環內，并且由滾子元件決定其相對于靜止外環的定向。滾子元件可以經由軸被可旋轉地緊固到靜止外環上。靜止外環可包括多個（例如3個、4個、5個等）區段，每個區段在一端處具有陰型匹配連接結構并且在其相反端具有陽型連接結構。旋轉內環可包括用于接納滾子元件的滾子元件軌道、在一端處具有用于與其相反端處的陽型夾持連接結構匹配的陰型凹陷的多個區段（例如1個、2個、3個、4個等）。每個端部還可具有用于固定柔性管的槽。可通過連接所述端部將旋轉內環緊固到車輪。閉塞滾子可以由軸可旋轉地附接到靜止外環，從而使得當旋轉內環和車輪旋轉時因偏心質量而保持靜止的閉塞滾子滾動并擠壓柔性管。當車輪旋轉時，滾子元件可沿滾子元件軌道行進，并且閉塞滾子可按順序擠壓柔性管。壓力調節器組件的殼體可包括用于定期的輪胎壓力維持（例如，初始空氣填充等）的填充端口。2015年1月28日提出的美國專利申請序列號14/607,897公開了這種示例性系統，該申請的全部內容通過引用合并于此。

如圖1-5所示，根據本發明的空氣維持系統10可包括裝備裝配有滾子50、70的分段式環13，滾子50、70被裝配在環區段15的相交處的軸53上。松弛補償可由可延伸區段17實現，該可延伸區段17容許調整分段式環13的周向長度并且還容許延伸分段式環用于裝配操作。環區段15可由軸桿/軸53連接在一起，該軸桿/軸53上裝配有滾子50、70和經潤滑或未經潤滑的支承表面12。可交替地使用滾子支承或滾針支承配置。支承12因此容許分段式環13與附接到車輛輪輞9上的內環11同心地一起旋轉。系統10可被緊固到改進的輪輞9，該輪輞9容許在不從輪輞移出系統的情況下安裝輪胎。

系統10的直徑可小于胎圈座直徑，以便容許在不接觸系統的情況下進行輪胎安裝操作。柔性管20可被添加作為緊固到改進式輪輞9上的額外零件。替代地，內環11和/或柔性管20可被直接模制到改進式輪輞9上和/或加工到改進式輪輞9內，以降低復雜性（例如零件的數量等）并增強與改進式輪輞9的一體性（例如同軸性、平衡、重量等）。

可在試驗轉鼓7（圖5）上測試系統10的零件。可測試驅動裝置，并且可評估管壓縮裝置（pinchingdevice）參數對系統10的動態行為的影響。可在沒有管連接或閥的情況下執行這些測試，因為未測試充氣泵送。

如圖1-4所示，根據本發明的系統10可包括閉塞滾子50。閉塞滾子50可包括突起部分51，突起部分51用于響應于閉塞滾子所產生的相應逐段變形而壓縮柔性管20與閉塞滾子相鄰的部分并且使柔性管在膨脹狀態和至少部分壓扁狀態之間逐段地變形，該閉塞滾子與偏心質量（未示出）一起在重力作用下保持在外分段式環13的底部處。柔性管20可被固定到內環11。內環11可被固定到車輛輪輞9。突起部分51可在閉塞滾子50的徑向外表面處位于軸向中心，并且閉塞滾子的軸向外部分從突起部分沿徑向地凹陷并且由內環11上的支承表面12支撐。

系統10還可包括至少兩個間隔滾子70，用于維持內環11和外環13之間的同心關系，閉塞滾子50可旋轉地被緊固在外環13上。間隔滾子70可具有軸向外表面71用于被內環11的支承表面12可旋轉地支撐。間隔滾子70的凹陷72可在間隔滾子的外表面處位于軸向中心，以避免間隔滾子和柔性管20之間的任何接觸。壓力調節器組件（未示出）可獲得系統10產生的壓力，用于維持輪胎腔28內的合適的空氣壓力。

根據以上詳細描述并且根據附圖和權利要求，本領域技術人員應該明白，可對本發明的例子進行修改和改變而不違背由以下權利要求限定的本發明的范圍。