[发明专利]自主、插入式磨损或磨耗感测系统

说明书

技术领域

本发明总体涉及用于暴露于机械磨耗的部件或设备的磨损感测系统，更具体地，涉及用于轮胎应用的磨损感测系统。

背景技术

胎面磨损指示器的使用并不是新生事物，并且许多国家的法律要求使用胎面磨损指示器。已知多种这类指示器。一种这类胎面磨损指示器采用在胎面下面的有色标记作为磨损的视觉指示器。其它类型的胎面磨损指示器使用在胎面花纹沟内的连杆型元件。

所述类型的有色标记的实际问题在于，直到轮胎磨损之前操作者无法确定磨损的程度。当轮胎采用连杆型磨损指示器时，会难以确定磨损的程度。

美国专利No. 6,523,586公开了用于轮胎胎面的磨损指示器，其中，相关标志为一系列或预定的紧密安置的封装，标志在轮胎磨损时出现。尽管这为消费者提供了连续的信息，但是由于需要形成仅在限定量的磨损之后出现的多个不同标志，因此导致形成轮胎的复杂度增大。

因此，需要容易集成到轮胎中并且以易于被车辆操作者监控的方式可靠地测量胎面磨损的胎面磨损指示器。此外，需要便于终端用户操作（即，当下雨时、在夜间（黑暗）等情况下能够在车辆内读取）并且可以基于轮胎的利用历史预计轮胎寿命的胎面磨损指示器。

发明内容

在本发明的一个方面，一种用于指示轮胎中的胎面磨损的装置，更具体地，涉及用于监控胎面磨损并向用户通信胎面磨损状况的一个或多个相互独立的磨损传感器。这种小型、常见且自操作的传感器可以应用于不同的工业设备，如砑光机、供纸器、实心或充气车轮等。尤其在制造如砑光机的设备时，磨损传感器可以有利地联系到压力或力传感器，压力或力传感器可以进一步被控制系统使用以根据其磨损重新调整砑光机施加的力的负荷。所讨论的磨损感测系统采用在使用时与装配有它们的机械系统经历相同程度和相同量的磨耗的牺牲式可磨损传感器。

根据本发明的额外方面，一种车辆轮胎和胎面磨损装置组件包括嵌入轮胎胎面元件内的细长的胎面磨损指示器主体，该指示器主体沿径向向外延伸到末端表面，该末端表面与一个胎面元件的地面接合表面偏移一段径向距离。在指示器主体内是一个或多个传感器元件、用于供应操作电功率的功率产生装置；以及用于通信指示一个胎面元件的径向磨损程度的传感器元件状况的发送器。因此，组件被封装为包括传感器、能量采集器、包含通信的逻辑元件以及天线。

在另一方面，当主胎面元件和传感器元件径向向内磨损时，传感器元件在至少一个电参数中可操作地变化。

在本发明的另一方面，指示器主体位于一个胎面元件中并且被成形为管形或其它封装配置，诸如椭圆形、方形、星形等的形状。传感器元件、功率产生装置和通信发送器位于管状指示器主体内的各个特定径向位置。

定义

以下定义可应用于本发明。

“花纹沟”指的是可以以连续不断地弯曲或之字形的方式围绕胎面沿周向或横向地延伸的细长空隙区域。沿周向和横向地延伸的花纹沟有时具有公共部分并且可以被细分为“宽的”、“窄的”或“细缝”。狭槽通常由插入铸件或加工模具或为此的胎面环中的刚刀片形成。在附图中，由于狭槽很窄，因此通过单线示出狭槽。“细缝”是宽度在补偿胎面宽度的约0.2%至0.8%范围内的花纹沟，而“窄花纹沟”具有在补偿胎面宽度的约0.8%至3%范围内的宽度，并且“宽花纹沟”具有大于补偿胎面宽度的3%的宽度。“花纹沟宽度”等于花纹沟或花纹沟部分（所讨论的正是其宽度）所占的胎面表面积除以该花纹沟或花纹沟部分的长度；因此，花纹沟宽度是其长度范围内的平均宽度。花纹沟以及其它空隙降低了它们所位于的胎面区域的刚度。细缝通常用于此目的，如使窄花纹沟或宽花纹沟横向延伸。在轮胎中花纹沟可以具有变化的深度。花纹沟的深度可以围绕胎面的圆周改变，或者一个花纹沟的深度可以恒定，但是与轮胎中另一个花纹沟的深度不同。如果这种窄花纹沟或宽花纹沟与和它们互相连接的宽周向花纹沟相比具有明显减小的深度，则它们被视为形成倾向于在所涉及的胎面区域中维持肋状特征的“连杆”。

“内”指的是朝向轮胎的内侧并且“外”指的是朝向其外部。

“外部”指的是朝向轮胎外部。

“径向的”和“径向地”用于表示沿径向朝向或远离轮胎的旋转轴线的方向。

“胎面”指的是模制的橡胶部分，其在被接合到轮胎壳体上时，包括当轮胎正常充气且处于正常负荷下时与路面接触的轮胎部分。胎面具有常规上测量从胎面表面到轮胎的最深花纹沟的底部的深度。

“胎面元件”是胎面的突起部分，诸如凸缘或肋，其构成与路面接触的元件。

本发明还提供了以下方案：

1. 一种自主、插入式磨损装置组件，其包括：