用于将传感器放置在轮胎内的组合件的制作方法

本发明的主题涉及一种能够将传感器插入轮胎中以确定轮胎内的元件状态的组合件。更具体地，本申请涉及一种在轮胎翻新过程中利用致动器和传感器来评估轮胎的胎圈和胎肩的结构完整性的组合件。

背景技术

例如重型卡车轮胎的商用卡车轮胎通常在其胎面磨损到其寿命终点之后翻新。翻新是一种经济的方法，因为轮胎的胎体可以被保存和重新使用，同时仅更换轮胎的胎面。然而，胎体的某些结构元件如增强帘线或支撑元件可能被损坏并且需要修理。因此，在翻新过程对这些元件进行检查以确定它们的状况。损坏或磨损可能在轮胎内部，因此已经开发了用于检测帘线断裂或对这些内部元件的其它损坏的传感器，否则这些损坏将无法根据可视化的轮胎检查而确定。

传感器通常在检查过程中定位在轮胎内部，并且这种布置带来了一定的挑战。轮廓和宽度可以根据不同的轮胎而变化，并且通过其放置传感器的开口的尺寸同样可以在不同的轮胎之间变化。而且，在检查期间轮胎或传感器将需要旋转，从而检查轮胎的整个360度区域。此外，可以使用测量轮胎的不同区域的多个传感器。在翻新过程中，将所有这些传感器同时定位在轮胎内对于效率是有益的。虽然用于评估轮胎的结构完整性的传感器是已知的，但是将多个传感器同时定位在侧壁/胎肩位置和胎圈位置是未知的。因此，在本领域中仍然存在变化和改进的空间。

附图说明

在参考附图的说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本发明的完整且可行的公开内容，包括其最佳模式，其中：

图1是轮胎的透视图。

图2是用于感测处于原始位置的轮胎的组合件的透视图。

图3是一组合件的正视图，该组合件摆动到位使得该组合件的一部分在轮胎内。

图4是一组合件的正视图，其中第一致动器被致动，使得第一侧壁/胎肩传感器和第二侧壁/胎肩传感器被定位成更靠近轮胎的内表面。

图5是一组合件的正视图，其中第二致动器被致动，使得第一传感器和第二胎圈传感器定位在轮胎中。

图6是一组合件的正视图，其中第三致动器被致动，使得第一胎圈传感器和第二胎圈传感器在径向方向上移动并且更靠近轮胎的内表面。

图7是一组合件的正视图，其中第四致动器和第五致动器被致动，使得胎圈和侧壁/胎肩传感器移动到紧靠轮胎的位置。

图8是处于未致动位置的侧壁/胎肩传感器和第五致动器的透视图。

图9是处于致动位置的各种致动器和相关组件的透视图。

在不同附图中使用相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的实施例，其一个或多个示例在附图中示出。每个例子都是为了解释本发明而提供的，并不意味着对本发明的限制。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可以与另一个实施例一起使用以产生第三实施例。本发明旨在包括这些和其它修改和变化。

本发明提供了一种组合件10，其可用于在翻新过程中检查轮胎12的状况。组合件10承载胎圈14、16和侧壁/胎肩18、20传感器。一系列致动器30、32、34、36、38致动以在径向方向24和轴向方向28上移动传感器，使得这些传感器14、16、18、20移动到轮胎12内的位置。一旦传感器14、16、18、20被适当地定位，它们可以读取轮胎12的读数以确定其状况，然后致动器30、32、34、36、38可以以相反的顺序致动，以便将传感器14、16、18、20移出轮胎12。组合件10将侧壁/胎肩传感器18、20以及第一胎圈传感器14和第二胎圈传感器16放置在轮胎12中的适当测量位置，用于感测轮胎12。

图1示出了作为重型卡车轮胎12的轮胎12。在这点上，轮胎12不是设计用于汽车，摩托车或轻型卡车(有效载荷容量小于4，000磅)，而是设计用于重型卡车，例如18轮卡车，垃圾卡车或箱式卡车。轮胎12可以是转向轮胎，驱动轮胎，拖车轮胎或全位置轮胎。轮胎12包括其上布置有胎面60的外胎58。胎面60可以与外胎58一起制造并且形成为新轮胎12，或者胎面60可以是在外胎58已经用于形成翻新轮胎12之后的某点处附接到外胎58的翻新带。这是在此示出和描述的所有设计的情况。它们可以都是全新轮胎12的胎面设计，或者可以是用于翻新轮胎12的胎面60的胎面设计。轮胎12的中心轴线26延伸穿过外胎58的中心，并且轮胎12的轴向方向28(可以称为横向方向28)平行于中心轴线26。轮胎12的径向方向24(也称为厚度方向24)垂直于中心轴线26，并且胎面60在厚度方向24上比外胎58更远离中心轴线26定位。胎面60在轮胎12的周向方向22(也称为纵向方向22)上围绕外胎58一直延伸并且360度环绕中心轴线26。胎面60包括形成胎面花纹的一系列凹槽和肋。滚动胎面宽度在轴向方向28上从胎面60的一个胎肩胎面边缘62延伸到相对的胎肩胎面边缘64。滚动胎面宽度表示胎面60的通过轮胎12的正常操作接合地面的部分，并且胎肩胎面边缘62、64可以接合地面以及在轴向方向28上的这些位置之间的区域。

胎面60可以是轮胎12或翻新带的一部分，该翻新带被生产并随后附接到外胎58以形成翻新轮胎12。相同的胎面花纹可以在纵向方向22上在胎面60的整个纵向长度上重复。胎面60的表面形成轮胎12的外表面50的一部分。另外，外表面50的一部分由外胎58的外部部分形成。外表面50是当轮胎12安装到车辆的车轮上时可见的轮胎12的部分。轮胎12的内表面52是当轮胎12安装到车辆的车轮上时不可见的轮胎12的部分。内表面52可以通过在轴向方向28上位于轮胎12的任一侧上的外胎58的开口进入。内表面52由外胎58的内部在外胎58的侧壁处和胎面60定位在其上的胎冠部分处形成。在图1中的轮胎12上绘示的胎面60图案是方向性的并且包括从胎肩胎面边缘62、64延伸并且在沿着胎面60的宽度的某点处终止的凹槽。然而，应当理解，胎面60图案仅仅是一个实例，并且可以根据其它实施例具有各种配置。

轮胎12包括胎圈54和胎圈56，这些胎缘座置在车轮的轮辋上并用于帮助将轮胎12保持在车轮上。外表面50和内表面52之间的边界可以位于胎圈54、56处。胎圈54、56可能在轮胎12的整个寿命期间被损坏，并且在翻新过程中被检查以确保它们处于可使用状态，使得它们可以用在被翻新的外胎58中。同样地，在翻新过程中还检查胎面60下方的外胎58中的带束层和其它元件，以确保它们处于良好的形状，以便在翻新轮胎12中重新使用。如果这些被检查的元件被损坏，则它们可以在翻新轮胎12出行到道路上之前被修理，并且如果它们形状太差并且不可修理，则外胎58可能不得不停止使用。

图2是组合件10的透视图，该组合件用于将传感器14、16、18、20定位到轮胎12中，以检查胎圈54、56，带束层和其它元件在翻新时是否损坏。轮胎12定位在基座68上，该基座包括有助于将轮胎12保持在直立位置的辊和柱。轮胎12在图中被去掉，使得可以更容易地看到内表面52，并且使得可以更容易地看到与轮胎12和组合件10的相互作用。该组合件由一系列致动器、传感器和框架元件组成，并且可以被定位在邻近或甚至附接到基座68的站处。存在控制面板66并且该控制面板与传感器、致动器和组合件10的其它元件通信，以控制致动器的运动并提供传感器读数的反馈。控制面板66可以位于或甚至附接到基座68或组合件10的其它元件，并硬连线到这些组件，或者可以是无线控制面板66，该无线控制面板远离基座68和轮胎12定位，并向组合件10的各种元件提供输入和从组合件10的各种元件接收输出。

组合件10被绘示为处于原始位置并且包括承载各种致动器和传感器的框架40。框架40以枢转连接方式安装到柱42上，并且可以绕柱42旋转。在一个实施例中为气压缸的框架致动器44可被致动以使框架40和其承载的各种组件绕柱42枢转。这种枢转可以是顺时针或逆时针的，这取决于框架致动器44的致动方向。在其它实施例中，框架40可与柱42枢转接合，但不存在框架致动器44。在这些情况下，操作者可手动地推动或拉动框架40以使其绕柱42枢转。

在组合件10处于原始位置的情况下，轮胎12可以以竖直位置装载到基座68上，使得轮胎12搁置在辊上，该辊允许轮胎12在位于基座68上时绕其中心轴线26旋转。轮胎12可以是任何尺寸并制成用于任何类型的车辆，并且在一些实施例中可以是可用于19.5至24.5英寸轮辋/车轮直径的重型卡车轮胎。可以存在辊和其它部件以帮助将轮胎12保持在基座68上。在原始位置，组合件10的所有组件都位于轮胎12的外部，并且没有组件位于轮胎12的内部。框架致动器44可被致动以使框架40绕柱42旋转，使得组合件10呈现图3所绘示的位置。可以存在一个止挡件，框架40抵靠该止挡件接合以便将图3中的组合件正确地定位，或者框架致动器44可以被完全致动到框架40和其它组件进入图3位置的一个已知位置。在图3中，第一侧壁/胎肩传感器18和第二侧壁/胎肩传感器20定位在轮胎12的内部，而组合件10的其它组件如第一胎圈传感器14和第二胎圈传感器16保持在轮胎12的内部之外。组合件10包括端部具有轮48的轮柱46，当框架40绕柱42旋转时，轮48同样插入轮胎12的内部。从图2中的原始位置到图3中所示的位置的移动是通过框架40和传感器18、20的旋转移动来实现的，使得在轴向方向28上进行移动，但是在径向方向24上没有移动，在图3所示的位置，侧壁/胎肩传感器18、20首先被插入到轮胎12中。

测量过程中的下一步骤是第一致动器30的致动，并参考图4示出。第一致动器30可以是由框架40承载的气压缸，当框架40绕柱42枢转时，该气压缸与框架40一起枢转。第一致动器30布置在框架40上，使得它致动以在轮胎12的径向方向24上延伸。第一致动器30的致动引起组合件10的大量组件在径向方向24上的移动。这些组件包括第二至第五致动器32、34、36、38，轮柱46和轮48，以及传感器14、16、18、20，以及支撑这些组件的框架40的其它部分。第一致动器30致动以移动这些组件直到轮48在某点处接合内表面52，在该点处第一致动器30停止以停止各个组件在径向方向24上的进一步移动。可以存在一个传感器来检测轮48何时接合内表面52，或者轮48和轮柱46可以被设计成具有一定程度的游隙，使得第一致动器30致动到通常预期的接合内表面52的水平。此外，控制面板66可以由操作者用来致动第一致动器30，直到操作者看到轮48与内表面52接合，此时操作者停止第一致动器30的致动。

定位过程中的下一个步骤涉及第二致动器32的致动，该第二致动器在所绘示的实施例中是气动滑动件。在图5的下一步骤中示出了组合件10，其中第二致动器32被致动以使第一胎圈传感器14和第二胎圈传感器16、第四致动器36以及支撑这些元件的框架40的一些部分都在轴向方向28上移动。第二致动器32不在径向方向24上移动这些组件中的任一个，而是仅在轴向方向28上移动它们。第二致动器32的致动不引起第一侧壁/胎肩传感器18和第二侧壁/胎肩传感器20、第一致动器30、第三致动器34或第五致动器38的移动。第一胎圈传感器14和第二胎圈传感器16在轴向方向28上移动直到它们在轮胎12内，并且在一些情况下可以在与第一侧壁/胎肩传感器18和第二侧壁/胎肩传感器20相同的轴向位置。第二致动器32的尺寸和位置可以被确定成使得它可以完全延伸并且一旦这样做就到达图5所示的位置。在该位置，第四致动器36的一部分可以在轮胎12的内部，而其一部分在轮胎12的内部之外。可替代地，在图5所示的位置中，整个第四致动器36可以在轮胎12的内部之外。

组合件10的下一移动涉及第三致动器34的致动，在所绘示的实施例中，该第三致动器是伺服马达，并且该下一步骤在图6中示出。第三致动器34可以是电动伺服驱动器/升降机，或者可以是能够线性运动的任何类型的致动器。第三致动器34使第一胎圈传感器14和第二胎圈传感器16以及第二致动器32和第四致动器36和相关联的框架40支撑元件在径向方向24而不是轴向方向28上移动。这种在径向方向24上的移动与先前描述的第一致动器30的径向方向24的移动成180度相反。第三致动器34不移动传感器18、20，轮48，轮柱46或致动器30、38。由第三致动器34在径向方向24上向上/向外移动的框架40组件承载光传感器70，该光传感器同样在第三致动器34致动时移动，并且在到达特定点时确定胎圈传感器14、16已经被适当地定位。光传感器70可以与控制面板66通信，并且一旦光传感器70通知控制面板66胎圈传感器14、16移动到期望的位置，第三致动器34的致动可以停止以停止胎圈传感器14、16的进一步移动。可替代地，可以采用停止第三致动器34的任何其它机构，并且同样地，光传感器70可以与其它致动器30、32、36、38、44相关联地使用以指示到了停止它们移动的时间。第一胎圈传感器14和第二胎圈传感器16在径向方向24上移动，直到它们处于与胎圈54、56在径向方向24上相同的径向位置，尽管它们在轴向方向28上处于胎圈54、56的中点。

下面参考图7绘示定位过程中的下一步骤，其中第四致动器36和第五致动器38都被致动。第四致动器36可以是气压缸，并且第四致动器36的致动使第一胎圈传感器14和第二胎圈传感器16在轴向方向28上彼此远离地移动。第四致动器36仅在轴向方向28而非径向方向24上致动和移动，并且连杆将该轴向运动传递给第一胎圈传感器14和第二胎圈传感器16。连杆布置成使得胎圈传感器14、16两者都相对于轮胎12移动，因为在轴向方向28上第一胎圈传感器14朝向胎圈54移动，且第二胎圈传感器16朝向胎圈56移动。因此，在所公开的布置中的情况是两个胎圈传感器14、16相对于轮胎12在轴向方向28上移动，而不是以下情况：胎圈传感器14或16中仅一个相对于轮胎12在轴向方向28上移动而胎圈传感器14或16中另一个相对于轮胎12在轴向方向28上保持静止。第四致动器36致动以使第一胎圈传感器14与胎圈54接合，并且使第二胎圈传感器16与内表面52上的胎圈56接合。在其它布置中，胎圈传感器14、16不移动成与胎圈54、56接合，而是仅移动成紧邻胎圈54、56。

第一侧壁/胎肩传感器18和第二侧壁/胎肩传感器20最初彼此呈剪刀配置，使得一个传感器18的部分位于另一传感器20的其它部分的相对侧上。第五致动器38致动以使第一侧壁/胎肩传感器18和第二侧壁/胎肩传感器20在轴向方向28上彼此远离地移动。传感器18、20都相对于轮胎12在轴向方向28上移动，并且不是所绘示实施例中的传感器18、20布置成使得一个相对于轮胎12在轴向方向28上保持静止，而另一个相对于轮胎12在轴向方向28上移动。第五致动器38可以是气压缸，并且在致动时仅在轴向方向28上延伸而不在径向方向24上延伸。连杆将第五致动器38的活塞杆的端部连接到该对传感器18、20，并将活塞杆的单向线性运动传递到传感器18、20，使得该对传感器在轴向方向28上彼此相反地移动。传感器18、20被移出其初始的剪刀定向，使得第一侧壁/胎肩传感器18在与第五致动器38的杆相同的方向上移动并且接合轮胎12的侧壁和胎肩的内表面52。第二侧壁/胎肩传感器20在与轴向方向18上的第一侧壁/胎肩传感器18相反的方向上移动，并且因此与第五致动器38的杆的延伸方向相反。第二侧壁/胎肩传感器20移动到与轮胎12的侧壁和胎肩处的内表面52接合。在一些实施例中，第一侧壁/胎肩传感器18和第二侧壁/胎肩传感器20在第五致动器38致动时不接合内表面52，而是移动成接近在侧壁和胎肩处的内表面52并且不与内表面52接合。

尽管描述为同时致动，但也可以是第四致动器36在第五致动器38之前或之后致动的情况。在一些情况下，第四致动器36和第五致动器38可以在与彼此相同的气动管线上，并且当施加流体压力通过它们时，它们同时致动，或者一个致动器在另一个致动器之前致动，这基于致动器36、38的尺寸和阻力，因为气动流体将用于在致动另一个致动器之前致动一个致动器，即使气动流体在相同管线上施加到这两者。

一旦组合件10处于图7所绘示的定向，传感器14、16、18、20可被激活以开始感测胎圈54、56和侧壁/胎肩区域处的轮胎12，从而确定这些区域是否有损坏。该数据可以从传感器14、16、18、20传送到控制面板66。轮胎12可以搁置在基座68的辊上，并且轮胎12可以绕其中心轴线26旋转，以便使轮胎12旋转360度。轮48还与内表面52接合，并且能够在旋转时稳定轮胎12。当轮胎12绕传感器14、16、18和20旋转时，读取读数，使得沿着轮胎12的整个纵向/圆周方向22感测整个胎圈54、56和侧壁/胎肩。为了旋转轮胎12，操作者可以手动地使轮胎12绕其中心轴线26自旋。可替代地，与轮胎12接合的基座68的轮或辊可以旋转，并且该旋转可以被施加到轮胎12上，以使其同样绕中心轴线26旋转。另外地或可替代地，轮48可由马达驱动转动，并且该旋转可以被施加在内表面52上，以驱动轮胎12绕其中心轴线26旋转。

图8是处于未致动状态的第五致动器38以及承载轮柱46、轮48、第一侧壁/胎肩传感器18和第二侧壁/胎肩传感器20的框架40的一部分的透视图。传感器18、20彼此嵌套成剪刀配置，使得它们的柱交叉并接合附接到第五致动器38的杆的连杆。在2018年3月27日公布的题为“用于将传感器放置在轮胎内以重复插入和取出传感器的装置(Device for Sensor Placement Within a Tire for Repeated Sensor Insertion and Withdrawal)”的美国专利第9,927,326号中提出了与所公开的用于定位第一侧壁/胎肩传感器18和第二侧壁/胎肩传感器20的设计相似的设计，该美国专利的全部内容通过引用整体结合于此以用于所有目的。当第五致动器38未被致动时，轮柱46和轮48在轴向方向28上位于第一侧壁/胎肩传感器18和第二侧壁/胎肩传感器20之间。当第五致动器38未被致动时，图8中的组合件10的部分的配置可以与先前参考图3至6描述的配置相同。

图9是示出第一致动器30、第三致动器34、第四致动器36和第五致动器38以及相关联的承载这些组件的框架40元件的透视图。各个致动器30、34、36、38处于致动位置，并且传感器14、16、18和20同样处于当测量轮胎12时且如先前在讨论组合件10的图7定向时所述的它们将处于的致动位置。

一旦读取了来自传感器14、16、18、20的读数并且测量了轮胎12，则组合件10返回到图2中的原始位置，并且随后的轮胎12可以装载到基座68上用于测量。为了将组合件10返回到原始位置，可以以相反的顺序执行先前所述的步骤顺序。首先，可以致动第四致动器36和第五致动器38以使它们在轴向方向28上移动，从而使传感器14、16、18、20返回到参考图6所示的缩回位置。接着，致动第三致动器34以将第四致动器36和其它组件移动到图5的定向。随后，第一胎圈传感器14和第二胎圈传感器16通过第二致动器32的致动而在轮胎12内部之外沿轴向方向28移动，以将组合件10置于图4所示的位置。然后，致动第一致动器30，并且第一侧壁/胎肩传感器18和第二侧壁/胎肩传感器20在径向方向24上移动，以便能够越过外胎58的侧壁。从这里，组合件10由操作者或通过致动框架致动器44而摆动或以其它方式完全移出轮胎12的内部到图2所示的原始位置。

各个致动器30、32、34、36、38、44可以是能够移动另一组件的任何机构。致动器可以是线性致动器，因为它们所实现的移动仅在线性方向上。可以结合到组合件10中的致动器的示例包括但不限于气压缸、气压滑动件和伺服马达。

第一侧壁/胎肩传感器18和第二侧壁/胎肩传感器20已经被描述为感测包括侧壁和胎肩的轮胎12的一部分。然而，如本文中所使用的侧壁/胎肩传感器18、20可检查损坏并且因此仅感测轮胎12的侧壁而不感测轮胎12的胎肩。可替代地，侧壁/胎肩传感器18、20可以检查损坏并且因此仅感测轮胎12的胎肩而不感测轮胎12的侧壁。此外，侧壁/胎肩传感器18、20可以检查轮胎12的侧壁和胎肩两者。在各种实施例中，传感器18中的一个可以检查侧壁和/或胎肩，而另一个传感器20可以检查侧壁和/或胎肩。可以采用任何类型的侧壁/胎肩传感器18、20。例如，可以使用2010年10月14日公布的题为“轮胎金属缆线异常检测方法和设备(Tire Metallic Cable Anomaly Detection Method and Apparatus)”的专利公布号WO 2010/117855中示出和描述的侧壁/胎肩传感器，并且该专利公布的内容通过引用整体结合于此以用于所有目的。同样地，在组合件10中可以使用任何类型的胎圈传感器14、16。所采用的传感器14、16、18、20可以检测轮胎12中的劣化或损坏的缆线/电线。传感器14、16、18、20可以检测轮胎12的其它组件的损坏或劣化，但在一些示范性实施例中仅检测缆线或电线损坏或劣化。

虽然已经关于特定实施例及其方法详细描述了本主题，但是应当理解，本领域技术人员在理解了前述内容后，可以容易地产生对这些实施例的更改，变化和等同物。因此，本公开的范围是通过示例的方式而不是通过限制的方式，并且本公开不排除包括对本主题的显而易见的此类修改，变化和/或添加。