用于轮胎的低压力或无压力使用指示器

摘要

本发明提供了一种用于轮胎上的低压力或无压力使用指示器(62)。轮胎(16)具有胎冠(88)和从该胎冠延伸的一对胎侧(20)。每个所述胎侧在与该胎冠相对的该胎侧的一端上具有胎圈(22，24)。低压力或无压力使用指示器(62)位于一个胎侧的壁上。该低压力或无压力使用指示器构造成由永久的物理变化指示轮胎是否处在不理想的低轮胎压力的工作状态。

说明书

技术领域

本发明大体涉及用于无内胎充气轮胎和轮胎组件，尤其本发明涉及设置于轮胎上的低压力或无压力使用指示器，该指示器用于指示轮胎是否工作在不理想的低轮胎压力或无轮胎压力下。

背景技术

在二十世纪，轮胎设计者和制造商已经构思了许多设计，这些设计允许无内胎充气轮胎即使在压力损失的情况下仍能继续工作。通常，无内胎轮胎由胎面部分与两个胎侧制造而成。胎圈位于每个胎侧的端部并且典型地是刚性的。该胎圈适配在轮缘上。将气压加入轮胎的内部导致胎圈贴靠轮缘并且牢固地将轮胎保持在轮缘上。

由于几个原因需要泄气保用轮胎的设计和使用。首先，轮胎中气压的突然损失能够导致轮胎位置的转移，随后导致内部张力的改变，该内部张力最初由轮胎施加在轮缘上以用于将轮胎保持在其上。在某些情况下该轮胎可能从轮缘上松脱。

其次，压力的损失导致轮胎的胎面挤压在轮缘上。轮缘必须承受来自车辆重量和轮胎动力的负荷。由于轮缘并非设计成用于此目的，因此能够导致对轮缘、车轮、轴或悬架的损坏。一旦轮缘损坏得太严重以至于不能继续行驶时，司机和乘客只能束手无策，不仅如此，这还能够导致高昂的修理费用。

这样一种泄气保用轮胎的设计公开于Willard，Jr.的美国专利No.5427166中，该专利属于本发明的受让人所有并且其全部内部包含于此以作参考。该轮胎具有加厚的胎侧，该加厚的胎侧设计成用于在轮胎充气压力损失的情况下承受车辆的负荷。

另一种类型的泄气保用轮胎是美国专利No.5891279中所公开的垂直固定的轮胎，如果轮胎充气压力损失，其使用安装在轮缘上的挠性插入件来支撑车轮负荷。

如果司机采取合理的和适当的措施，这种轮胎能提供有限的、连续的机动性以用于行驶到能够检查、修补或必要时替换轮胎的地点，因此泄气保用轮胎比传统轮胎更加理想，

有时候泄气保用轮胎和传统无内胎轮胎在它们处于低于正常工作压力的状态下被驱动。在这种情况下，压力损失仅仅足够严重到导致轮胎的胎侧挠曲。这些情况下的挠曲将在轮胎的胎侧上以及可能在其它区域上施加压力。尽管设计成适应一定程度的挠曲，但是轮胎的持续挠曲或严重挠曲可以导致轮胎损坏和不适合继续使用。

因此，可取的是具有指示器以指示轮胎在经历低于正常工作压力的情况之后是否已经严重损坏。如果轮胎受到适量的应力，技术员或驾驶者可以修补轮胎以继续使用。如果轮胎损坏得太严重，技术员或驾驶者可以丢弃该损坏的轮胎并且安装一个新的轮胎。

典型地，如果传统的轮胎遇到低轮胎压力的情况，“褶皱”将在轮胎胎侧的内部和/或外部形成。这些褶皱是由于轮胎的过度挠曲产生的压力而导致的裂纹和/或标记。泄气保用轮胎如果在不理想的低轮胎压力情况下工作也可以呈现出褶皱。一旦注意到褶皱的存在，一般认为这些轮胎不适合继续使用。然而，即使当不存在褶皱时该轮胎仍然可能是不安全和/或不适合继续使用的。另外，褶皱有时候难以被发现或者受到技术员或驾驶者的主观判断支配。

本发明提供了一种位于传统轮胎或泄气保用轮胎上的低压力或无压力使用指示器，其目的是通知技术员或驾驶者轮胎是否已经处于不理想的低压力状态。

发明内容

本发明的各种特征和优点将在下面的描述中进行阐述，或者可以从该描述中可以明显被看出，或者可以从本发明的实施中了解到。

本发明提供了一种用于车辆上的轮胎。该轮胎具有胎冠和从该胎冠延伸的一对胎侧。每个所述胎侧在与胎冠相对的该胎侧的一端上具有胎圈，低压力或无压力使用指示器位于一个胎侧的壁上。该低压力或无压力使用指示器构造成由永久的物理变化指示轮胎是否处在不合乎要求量的低轮胎压力的工作状态。

另外，本发明包括上述的一个典型实施例，其中该低压力或无压力使用指示器通过该低压力或无压力使用指示器上的磨损或损坏区域指示不合乎要求量的低轮胎压力状态。

根据本发明的一个实施例，上述的低压力使用指示器包括至少一个形成于胎侧上的凸起部件，其中所述胎侧在低压力工作状态下经历挠曲。

另一典型实施例包括上述的典型实施例，其中所述低压力或无压力使用指示器是至少一个凸脊，该凸脊可以是位于一个所述胎侧的内表面上的诸如环这样的几何形状。可选择地，存在一个典型实施例，其中所述低压力或无压力使用指示器是位于一个所述胎侧的内表面上的三个同心凸环。

本发明的又一个典型实施例存在于上述的典型实施例中，其中所述低压力使用指示器是位于一个所述胎侧的内表面上的至少一个凸的三角形。而且，存在另一个典型实施例，其中所述低压力或无压力使用指示器是三个尺寸各不相同的凸的三角形。所有这三个三角形的中心位于同一点。

附加的典型实施例在于上述的轮胎和/或轮胎组件，其中所述低压力或无压力使用指示器具有V形横截面。

而且，在一些实施例中所述低压力或无压力使用指示器可以是当处于不理想的低轮胎压力工作条件下产生永久物理变化的元件，例如，通过随着温度、张力或挠曲频率的增加而改变颜色。

附图说明

图1是本发明的轮胎组件的一个典型实施例的分解组装图。

图2是图1所示的轮胎组件的透视图。

图3是本发明的轮胎组件的一个典型实施例的部分横截面图。该视图显示了位于轮胎的内壁上的低压力或无压力使用指示器，该轮胎具有正常的轮胎工作压力。

图4是沿与图3所示的典型实施例相同的线的部分横截面图，其中轮胎仅仅处于低轮胎压力状态。轮胎和低压力或无压力使用指示器在图4中显示为挠曲。

图5是沿轮胎的典型实施例的图3的线5-5的横截面图，该轮胎具有位于其上的低压力或无压力使用指示器。

图6是根据本发明的典型实施例的轮胎的部分透视图。该视图显示了具有一系列磨损区域的低压力或无压力使用指示器。

图7A是根据本发明的低压力或无压力使用指示器的典型实施例的示意图。该低压力或无压力使用指示器是一系列同心环。

图7B是根据本发明的低压力或无压力使用指示器的典型实施例的示意图。该低压力或无压力使用指示器是三个基本平行的直线。

图7C是根据本发明的低压力或无压力使用指示器的典型实施例的示意图。该低压力或无压力使用指示器是共用同一中心的三个三角形。

图7D是根据本发明的低压力或无压力使用指示器的典型实施例的示意图。该低压力或无压力使用指示器是与另一组三个基本平行的线交叉的三个基本平行的线。

图8A是根据本发明的低压力或无压力使用指示器的细部横截面图。该低压力或无压力使用指示器具有V形横截面。

图8B是根据本发明的低压力或无压力使用指示器的细部横截面图。该低压力或无压力使用指示器具有大致V形横截面，该横截面在顶端具有圆形元件。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的实施例，所述实施例的一个和多个例子显示在附图中。每个例子都是作为本发明的说明，并不意味着对本发明的限制。例如，作为一个实施例一部分的所示或所述的特征可以与另一实施例一起使用以产生第三实施例。本发明希望包括这些和其它的修改和变化。

现在参考附图，图1示出了根据本发明的一个典型实施例的轮胎组件10。该轮胎组件10被显示成由两个基本部分形成。提供了一个合金或钢的整体轮缘12，并且一个橡胶轮胎16放置到该轮缘12上。轮胎组件10在图2中被显示成处于安装状态。轮胎16可以如美国专利No.5634993所述的那样垂直地固定到轮缘12，该专利已转让给本发明的受让人并且全部包含于此以作参考。

尽管未在图1所示的典型实施例中示出，当轮胎16损失气压时为了帮助承载静负荷和动负荷，在轮缘12上可以有支撑元件(未示出)。例如，支撑元件可以如美国专利No.5891279中所示的那样构造，该专利已转让给本发明的受让人并且全部包含于此以作参考。当然，本发明的其它典型实施例并不使用支撑元件。

用于本发明的轮胎16可以是从传统轮胎到泄气保用轮胎的任何类型的轮胎。这样的一种泄气保用轮胎组件公开于美国专利No.5868190，该专利已转让给本发明的受让人并且全部包含于此以作参考。在‘190专利中公开的该泄气保用轮胎利用特别增强的胎侧来帮助防止轮胎16在气压损失之后塌陷。可以与本发明结合的泄气保用轮胎的另一个例子公开于美国专利No.5427166，该专利已转让给本发明的受让人并且全部包含于此以作参考。该特殊的轮胎具有加厚的胎侧，如果气压损失，该加厚的胎侧用于支撑负荷。

在低轮胎压力或零轮胎压力状态下，轮胎16将朝轮缘12偏移。该偏移又导致比正常轮胎工作状态的偏移产生更高的应力和张力。在低压力和零压力期间施加于轮胎16上的该应力和张力可能严重到致使轮胎16不能使用。轮胎16中应力或张力的证据由于轮胎16表面上“褶皱”(未示出)的形成而存在。典型地，这些“褶皱”围绕轮胎16和轮胎绕其转动的轴线28沿圆周定向。该“褶皱”是轮胎16表面上的裂纹和/或应力标记。标准的工业修理原则要求技术员或驾驶者在修补轮胎16中的洞或其它缺陷之前检查轮胎16中是否存在“褶皱”。“褶皱”的存在典型地排除了再修补和再使用轮胎16的可能性。

零压力可以定义为大气压或环境压力。低压力是不足够支撑轮胎16的设计负荷的压力。在一些情况中，客车的标准推荐压力范围从大约26psi到大约30psi。当用于这里时，低压力定义为低于轮胎16的设计工作压力的压力，在该压力下工作期间可能发生损坏。在一些情况下，该压力可以是10psi或以下。可选择地，在本发明的其它典型实施例中，轮胎16可以设计成使得在任何特定的低压力或低压力范围下的使用期间发生损坏。

本发明提供了图1中一个典型实施例所示的一种低压力或无压力使用指示器62，以允许技术员或驾驶者在低压力或零压力状态之后检查轮胎16，从而帮助确定该低压力或零压力事件的严重性和/或持续时间。如图1所示，该低压力或无压力使用指示器62被显示成位于轮胎16的内部上。在本发明的其它典型实施例中该低压力或无压力使用指示器62可以位于轮胎16上的其它位置。该低压力或无压力使用指示器62可以是在轮胎16表面上的凸起部件。在一个典型实施例中，该低压力或无压力使用指示器62是一种凸起脊状元件的布置，所述凸起脊状元件定向成通过轮胎16的胎侧20中的最大应力区域。

图3显示了根据本发明的一个典型实施例的轮胎组件10的部分横截面图。在这里，按照前面提到的美国专利No.5427166所公开的设计来构造轮胎16的胎侧20以及第一和第二胎圈22，24和胎冠88。‘166专利所公开的胎侧具有几层橡胶，以阻止胎侧在气压损失时塌陷。轮胎16的横截面特征的进一步解释对于理解本发明教导不是必要的。本发明可以使用任何横截面构造的胎侧20、胎圈22和24以及胎冠88，并且本发明并不限于所示的特定构造。

轮胎16具有在外表面上的轮胎胎面18。该轮胎胎面18形成于轮胎16的胎冠88上。用于本发明的轮胎胎面18可以是任何类型的，并不限于特定类型。这两个胎侧20从轮胎16的胎冠88延伸。如该典型实施例中所示，胎侧20一旦位于轮缘12上就基本上处于垂直方向。第一胎圈22位于一个胎侧20的一端，第二胎圈24位于另一个胎侧20的另一端。胎圈22和24的使用帮助保持轮胎16附着于具有轮缘12的车轮上并且帮助产生气密封以保持轮胎压力。

轮缘12具有从那里形成的第一胎圈座36和第二胎圈座38以用于分别安装第一和第二胎圈22和24。第一胎圈座36可以由一对隆起40和42形成。第二胎圈座38可以由一对隆起44和46形成。然而应当理解，在本发明的其它典型实施例中第一胎圈座36和第二胎圈座38并不需要具有隆起40，42，44和/或46。

如图3所示，轮胎组件10具有存在于轮胎16中的腔60。该腔60通过使轮胎16处于正常工作压力而形成。图4显示了工作压力为低压力或零压力时的图3的轮胎组件10。这导致了当胎冠88和轮胎16的其它部分朝轮缘12塌陷时腔60减小。胎侧20与低压力指示器62一起挠曲。

图3显示了位于一个胎侧20的内表面上的低压力或无压力使用指示器62。该低压力或无压力使用指示器62被显示成形成于胎侧20的内表面上，但是应当理解该低压力或无压力使用指示器62可以与胎侧20和轮胎16整体地模制，或者作为单独的部分随后附着到其上。从图4中可以看出，由于该低压力或无压力指示器62附着到胎侧20，因此该低压力或无压力使用指示器62与胎侧20一起偏移。

在低压力或零压力状态下，轮胎16的胎侧20“鼓起”。低压力或零压力状态下轮胎16沿轴线28方向的最大偏移点发生于一个位置，该位置有时在本领域中被称为为轮胎16的赤道(equator)94。在本发明的一个典型实施例中，该低压力或无压力使用指示器62在轮胎16的赤道94处位于胎侧20的内部。有时候由于在低压力期间在赤道94处发生轮胎16的最大偏移，施加到轮胎16上的最大应力或张力也将发生在赤道94处。探测轮胎16中最大的应力点是可取的。将该低压力或无压力使用指示器62放置到赤道94处的另一优点是易于技术员或驾驶者方便地维护。

另外，本发明也预见到了将多个低压力或无压力使用指示器62放置到轮胎16的其他部分上。例如，可以将几个低压力或无压力使用指示器62放置到轮胎16内部的内胎侧20和/或内胎冠18上，同时将其它低压力或无压力使用指示器62放置到胎侧20的外部。本发明并不限于低压力或无压力使用指示器62的特定位置。

图5更具体地示出了低压力或无压力使用指示器62的一个典型实施例。在这里，低压力或无压力使用指示器62由三个同心环组成，每个环具有不同的直径。内环64被中环66包围。外环68包围中环66和内环64。这三个环64，66和68位于一个胎侧20的内表面上。

图6显示了轮胎16一部分的部分透视图，该轮胎具有类似于图5中所示的低压力或无压力使用指示器62。再次，低压力或无压力使用指示器62是一系列互相同心布置的环64，66和68。然而，图6中所示的轮胎16是处于低压力或零压力状态的轮胎。低压力或无压力使用指示器62表明轮胎16已经处于一系列磨损区域70，72和74分别位于环68，66和64上的这样一种状态。凸环68，66和64的裂缝向技术员或驾驶者提供了轮胎16已经处于低压力或零压力状态的视觉指示。凸环68，66和64放大了低压力或零压力状态期间存在于胎侧20的内表面中的峰值应力和张力。特定的低压力或零压力时期之后，磨损区域或缺口70，72和74开始产生。该损坏提供了容易发现的视觉指示器，在低压力或零压力状态之后技术员或驾驶者可以利用该视觉指示器来确定轮胎16是否适合再使用。与技术员或驾驶者检查轮胎16的“褶皱”或损坏(deterioration)的其它标志相比，其中这些标志的位置可能更主观地和更难地被找到，这种视觉指示更具优势。在本发明的其它典型实施例中磨损区域70，72和74也可以描述成损坏的，应当理解词语“磨损”的范围足够大地覆盖损坏的区域。

低压力或零压力时期导致轮胎16中挠曲增加。轮胎16的挠曲产生了应力，该应力导致低压力或无压力使用指示器62中永久的物理变化。一旦受到一定大小的应力，存在于低压力或无压力使用指示器62中的脊将形成间隙和/或凹槽。

典型地，施加于轮胎16上的最大应力或张力将是沿轮胎16的胎侧20的圆周线。在图6中可以看出，该最大应力或张力线导致磨损区域70，72和74为相对于轮胎16的圆周方向的大致直线。然而，可以出现最大应力或张力的位置在其它轮胎16中的方向产生的情况。因此，低压力或无压力使用指示器62在本发明的实施例中已经有利地被设计成为一系列环68，66和64，这些环有效地考虑了最大应用或张力在任何方向的交叉。

轮胎16的挠曲可以产生应力集中，该应力集中将接触低压力或无压力使用指示器62并破坏低压力或无压力使用指示器62以形成磨损区域70。该磨损区域70可以指示轮胎16在低压力或零压力状态下被驱动的困难程度和持续时间。低轮胎压力或零轮胎压力期间由车辆所驱动的距离大小导致在轮胎16中产生一定量的应力，并可以导致磨损区域70。低压力或无压力使用指示器62上损坏的开始以及损坏的程度可以取决于低压力或零压力事件的严重性和低压力或无压力使用指示器的几何形状。例如，环68，66和64的厚度和横截面形状可以选择成考虑一旦处于不同的低压力或零压力状态就分别形成磨损区域70，72和74。因此在本发明的一个典型实施例中低压力或无压力使用指示器62可以设计成如果中等的低压力或零压力施加于轮胎16就出现磨损区域70。然而，这种中等的低压力或零压力可能不足够大地导致轮胎16被丢弃。另外，环66和64可以构造成这样的几何形状、尺寸和形状，使得一旦发现磨损区域72和74的存在，由于不可接受量的应力或张力施加于轮胎16上，技术员或驾驶者必须替换轮胎16。

根据本发明提出了低压力或无压力使用指示器62的多种构造，从而可以响应不同的驱动条件而形成磨损区域70，72和74。在本发明的一个典型实施例中，泄气保用轮胎16可以存在零PSI并且可以状况良好地被驱动50-100公里的距离，从而使低压力或无压力使用指示器62开始损坏。在该情况下，在充气状态“褶皱”也可以存在，以考虑低压力或无压力使用指示器62成为低压力状态的附加指示器。同样，在本发明的其它典型实施例中，低压力或无压力使用指示器62提供了确定轮胎16是否处于低压力或零压力状态的第二种方法。在本发明的其它典型实施例中低压力或无压力使用指示器62可以是冗余系统。在本发明的另一典型实施例中为了突出“褶皱”低压力或无压力使用指示器62可以用在常规的或传统的轮胎上。

尽管在图7A中示出了三个同心环68，66和64，应当理解低压力或无压力使用指示器62可以具有其它构造。例如，在另一典型实施例中低压力或无压力使用指示器62可以由单环形成，这与三个环不同。另外，在其它典型实施例中可以使用任何数量的环。另外，低压力或无压力使用指示器62不需要是环，而在另一典型实施例中可以是直线。图7B显示了低压力或无压力使用指示器62的另一典型实施例，其中低压力或无压力使用指示器62由三个基本平行的线76形成。再次，在本发明的其它典型实施例中可以使用任何数量的线76。

图7C显示了包括一系列三个三角形的低压力或无压力使用指示器62的另一典型实施例。中间三角80包围内三角形82。外三角形78包围中间三角形80和内三角形82。所有这三个三角形78，80和82共用同一中心点。然而，应当理解在本发明的其它典型实施例中，低压力或无压力使用指示器62可以由任何数量的三角形78，80和82组成。例如，单三角形可以用于本发明的一个典型实施例中而双三角形可以用于另一典型实施例中。三角形78，80和82的设置类似于图7A所示的环68，66和64的设置，其中最大应力或张力线将至少接触三角形78，80和82中一个的一部分。

图7D显示了根据本发明的低压力或无压力使用指示器62的又一典型实施例。在这里，三个基本平行的倾斜直线84与另一系列基本平行的倾斜直线86交叉。再次，最大应力或张力线将接触这些线84和/或86中的一个以提供即时低压力或零压力的视觉指示。

尽管在图7A-7D中示出了低压力或无压力使用指示器62的几个设计，本发明包括包含其它设计的低压力或无压力使用指示器62的其它典型实施例。例如，低压力或无压力使用指示器62可以是公司标志或商标的形式。实际上，根据本发明，低压力或无压力使用指示器62的任何可想到的设计都是可能的。另外，低压力或无压力使用指示器62可以是以文字形式传达有用信息的标记，例如商标或检验信息。低压力或无压力使用指示器62可以是能够被轮胎16的低压力挠曲改变的任何几何形状。

图8A显示了低压力或无压力使用指示器62的一个典型实施例的横截面。在这里，低压力或无压力使用指示器62具有V形横截面90。该V形横截面90考虑了被施加到低压力或无压力使用指示器62上的最大应力或张力的集中。这将导致低压力或无压力使用指示器62的破裂或损坏，从而导致对技术员或驾驶者的视觉指示。图8B显示了低压力或无压力使用指示器62的横截面的另一构造。在这里，低压力或无压力使用指示器62具有大致V形的横截面202，该横截面在顶端200具有圆形元件92。这种横截面也考虑了一旦发生低压力或零压力事件时低压力或无压力使用指示器62的损坏。另外，本发明包括具有各种横截面的低压力或无压力使用指示器62的其它典型实施例，并且本发明并不限于特定的横截面。

低压力或无压力使用指示器62的损坏将取决于但并非限定于无压力使用指示器62的几何形状、厚度和/或低压力或相对于轮胎16圆周方向的角度。已发现在本发明的一个典型实施例中在轮胎的圆周方向放置具有线的低压力或无压力使用指示器62并不产生有利的损坏，从而导致糟糕的指示。另外，垂直于圆周放置低压力或无压力使用指示器62也并不提供最佳的指示。在本发明的一个典型实施例中低压力或无压力使用指示器62放置在与轮胎16的圆周方向成30-80度的方向。然而，本发明包括低压力或无压力使用指示器62放置在圆周方向和/或垂直于圆周方向放置的典型实施例。

在本发明的另一典型实施例中，为了突出低压力或无压力使用指示器62的损坏，低压力或无压力使用指示器62可以由不同颜色的橡胶制造。例如，低压力或无压力使用指示器62可以是黑色的，一旦产生磨损区域70，为了突出损坏，橡胶底部可以是红色的。

应当理解本发明提供了一种主观的指示器，该指示器用于指示低压力或零压力状态下轮胎的不期望工作状态。同样，它提供了一种附加的而非排它的方法来确定是否应当替换轮胎。

应当理解本发明包括各种修改，可以如这里所述地对用于轮胎的低压力或无压力使用指示器进行所述修改，这些修改都在附加的权利要求及其等同物的范围内。