用以改進(jìn)信號(hào)品質(zhì)的輪胎中的壓電裝置的周向定向的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明大體上涉及可安裝到輪胎的壓電裝置，且更確切地說，涉及在輪胎中布置 壓電裝置以改進(jìn)從壓電裝置接收的信號(hào)形狀的性質(zhì)。
【背景技術(shù)】
[0002] 電子裝置與輪胎結(jié)構(gòu)的結(jié)合已經(jīng)顯示出產(chǎn)生很多實(shí)際的優(yōu)點(diǎn)。壓電裝置已與輪胎 補(bǔ)片結(jié)合以向各種傳感器和用以測(cè)量輪胎參數(shù)的輪胎可安裝設(shè)備的其它組件提供電源。壓 電裝置還已經(jīng)用以獲取數(shù)據(jù)，例如指示在壓電裝置的位置處滾動(dòng)的輪胎的時(shí)變形狀的壓電 信號(hào)。壓電信號(hào)可以經(jīng)過分析以評(píng)估輪胎的各種參數(shù)。此類信息可以適用于輪胎監(jiān)測(cè)和警 報(bào)系統(tǒng)并且適用于輪胎測(cè)試和設(shè)計(jì)。
[0003] 用于壓電裝置的一個(gè)示例性結(jié)構(gòu)可以包含具有一或多個(gè)壓電組件的襯底，所述壓 電組件例如發(fā)電組件和信號(hào)產(chǎn)生組件。發(fā)電組件可以在發(fā)電組件彎曲時(shí)提供能量以給輪胎 可安裝設(shè)備的各種組件提供動(dòng)力，例如用以監(jiān)測(cè)輪胎溫度和壓力的溫度和壓力傳感器。信 號(hào)產(chǎn)生組件可以提供與由滾動(dòng)輪胎的時(shí)變形狀引起的信號(hào)產(chǎn)生組件的彎曲相關(guān)聯(lián)的信號(hào)， 例如壓電波形。由信號(hào)產(chǎn)生組件產(chǎn)生的信號(hào)可以經(jīng)過分析（舉例來說）以對(duì)輪胎的轉(zhuǎn)數(shù)計(jì) 數(shù)、確定輪胎速度并且識(shí)別輪胎的接地面角度。
[0004] WO 2010/024819揭示了一種包含壓電襯底的輪胎可安裝設(shè)備，所述壓電襯底具有 用于提供輪胎可安裝設(shè)備的增強(qiáng)承受能力的長(zhǎng)度和寬度維度。壓電襯底可以安裝在輪胎 中，其側(cè)向定向使得垂直于壓電襯底的長(zhǎng)度方向的線實(shí)質(zhì)上在輪胎旋轉(zhuǎn)的方向上對(duì)齊，使 得輪胎可安裝設(shè)備上的應(yīng)力基本上限于一個(gè)方向。
[0005] 盡管輪胎可安裝設(shè)備的側(cè)向定向可以提供增加的耐久性，但是它可不利地影響由 壓電裝置產(chǎn)生的壓電信號(hào)的信號(hào)形狀的性質(zhì)。確切地說，在某些輪胎中，例如高縱橫比輪 胎，輪胎可安裝設(shè)備的側(cè)向定向提供壓電裝置與接地面邊緣處的改變的側(cè)向輪胎形狀的增 大的耦合。與改變的側(cè)向輪胎形狀的增大的耦合可導(dǎo)致來自壓電裝置的壓電信號(hào)的信號(hào)形 狀失真。這些失真可降低從壓電信號(hào)提取精確信息的能力，例如接地面進(jìn)入和退出的時(shí)間、 輪胎轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)數(shù)、輪胎速度和接地面角度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的各方面以及優(yōu)點(diǎn)將部分在以下描述中進(jìn)行闡述，或者可以從所述描述中 顯而易見，或者可以通過本發(fā)明的實(shí)踐來習(xí)得。
[0007] 本發(fā)明的一個(gè)示例性方面涉及一種用于監(jiān)測(cè)輪胎的一或多個(gè)參數(shù)的方法。所述方 法包含將輪胎可安裝設(shè)備安裝到輪胎。輪胎可安裝設(shè)備包含具有至少一個(gè)壓電組件的壓電 裝置。壓電裝置具有長(zhǎng)度L。長(zhǎng)度L是壓電裝置的最長(zhǎng)維度。所述方法進(jìn)一步包含針對(duì)一 或多個(gè)轉(zhuǎn)數(shù)旋轉(zhuǎn)輪胎并在輪胎旋轉(zhuǎn)期間獲得由至少一個(gè)壓電組件產(chǎn)生的壓電信號(hào)。將輪胎 可安裝設(shè)備安裝到輪胎使得壓電裝置的長(zhǎng)度L的方向在輪胎旋轉(zhuǎn)方向的20°內(nèi)對(duì)齊，例如 在5°內(nèi)對(duì)齊。
[0008] 本發(fā)明的另一示例性方面涉及一種安裝到輪胎上的輪胎可安裝設(shè)備。輪胎可安裝 設(shè)備包含具有至少一個(gè)壓電組件的壓電裝置。壓電裝置具有長(zhǎng)度L和寬度W。長(zhǎng)度L是壓 電裝置的最長(zhǎng)維度。輪胎可安裝設(shè)備進(jìn)一步包含在壓電裝置上的多個(gè)導(dǎo)電端子。多個(gè)導(dǎo)電 端子沿著在垂直于由壓電裝置的長(zhǎng)度L界定的方向的20°內(nèi)的線以一般線性關(guān)系來布置。 壓電裝置安裝到輪胎的頂部的中心部分使得壓電裝置的長(zhǎng)度L的方向在輪胎旋轉(zhuǎn)方向的 20°內(nèi)對(duì)齊，例如在5°內(nèi)對(duì)齊。
[0009] 參考以下描述以及所附權(quán)利要求書，本發(fā)明的這些以及其它特征、方面以及優(yōu)點(diǎn) 將得到更好的理解。并入在本說明書中并且構(gòu)成本說明書的一部分的附圖圖示了本發(fā)明的 實(shí)施例，并且與所述描述一起用以說明本發(fā)明的原理。
【附圖說明】
[0010] 本發(fā)明的針對(duì)所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員的完整且令人能夠?qū)崿F(xiàn)的揭示（包含其最佳 模式）在說明書中得到闡述，所述揭示參考附圖，在所述附圖中：
[0011] 圖1描繪了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的示例性輪胎可安裝設(shè)備的分解視圖；
[0012] 圖2描繪了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的示例性壓電裝置的截面視圖；
[0013] 圖3描繪了示例性輪胎的接地面的改變的側(cè)向輪胎形狀的表示；
[0014] 圖4描繪了示例性輪胎的接地面的改變的周向輪胎形狀的表示；
[0015] 圖5描繪了示例性輪胎的側(cè)向和周向表面的曲率的圖形表示；
[0016]圖6描繪了從以側(cè)向定向安裝在輪胎中的輪胎可安裝設(shè)備獲得的示例性壓電信 號(hào)；
[0017] 圖7到9描繪了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的輪胎可安裝設(shè)備在輪胎中的示例性 周向定向；
[0018] 圖10描繪了從根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的以周向定向安裝在輪胎中的輪胎可安 裝設(shè)備獲得的示例性壓電信號(hào)；
[0019] 圖11描繪了在根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的輪胎可安裝設(shè)備中電路板相對(duì)于壓 電裝置的示例性布置；以及
[0020] 圖12描繪了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的示例性方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 現(xiàn)將具體參考本發(fā)明的實(shí)施例，本發(fā)明的實(shí)施例中的一或多個(gè)實(shí)例在附圖中圖 示。每個(gè)實(shí)例作為本發(fā)明的說明而非本發(fā)明的限制而提供。事實(shí)上，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將 清楚，在不脫離本發(fā)明的范圍或精神的情況下可以在本發(fā)明中進(jìn)行各種修改以及改變。舉 例來說，圖示或描述為一個(gè)實(shí)施例的一部分的特征可以與另一實(shí)施例一起使用以產(chǎn)生再一 實(shí)施例。因此，希望本發(fā)明涵蓋此類修改以及變化，所述修改以及變化處于所附權(quán)利要求書 以及其等效物的范圍內(nèi)。
[0022] -般來說，本發(fā)明涉及將用作輪胎可安裝設(shè)備的一部分的壓電裝置以特定定向安 裝在輪胎中，以改進(jìn)在輪胎旋轉(zhuǎn)期間由壓電裝置產(chǎn)生的壓電信號(hào)的信號(hào)形狀的性質(zhì)。確切 地說，輪胎可安裝設(shè)備可以包含具有一或多個(gè)壓電組件的壓電裝置，所述壓電組件用以提 供指示在輪胎滾動(dòng)期間在壓電裝置位置處輪胎的時(shí)變形狀的壓電信號(hào)。這些壓電信號(hào)可以 經(jīng)過分析以評(píng)估輪胎的各種參數(shù)。舉例來說，可以對(duì)由壓電裝置產(chǎn)生的壓電信號(hào)進(jìn)行分析， 以識(shí)別由在輪胎旋轉(zhuǎn)期間經(jīng)過輪胎的接地面（即輪胎圓周接觸地表面的部分）的壓電裝置 引起的壓電信號(hào)中的信號(hào)事件。
[0023] 更確切地說，在壓電裝置經(jīng)過輪胎的接地面時(shí)，壓電裝置可以在壓電裝置進(jìn)入和 退出接地面時(shí)經(jīng)受增加的彎曲?？梢宰R(shí)別由此增加的彎曲引起的壓電信號(hào)中的信號(hào)事件且 將其用來識(shí)別接地面進(jìn)入和退出的時(shí)間。接地面進(jìn)入和退出的時(shí)間可以用來確定各種參 數(shù)，例如輪胎轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)數(shù)、輪胎速度以及輪胎的接地面角度。輪胎的接地面角度可以與例如輪 胎壓力等輪胎的其它參數(shù)組合使用，以識(shí)別或確定在滾動(dòng)期間的各種輪胎負(fù)載條件。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明的具體方面，輪胎可安裝設(shè)備可以在輪胎中周向性定向使得由壓電裝 置的長(zhǎng)度（即，長(zhǎng)維度）界定的方向一般在輪胎旋轉(zhuǎn)的方向上對(duì)齊。舉例來說，可以將輪胎 可安裝設(shè)備安裝到輪胎使得所述裝置的長(zhǎng)度的方向在輪胎旋轉(zhuǎn)方向的20°內(nèi)對(duì)齊，例如在 5°內(nèi)對(duì)齊。以此方式對(duì)齊輪胎可安裝設(shè)備增大了在輪胎旋轉(zhuǎn)期間當(dāng)輪胎可安裝設(shè)備進(jìn)入 和退出輪胎的接地面時(shí)壓電裝置與改變的周向輪胎形狀的機(jī)械耦合。
[0025] 另外，壓電裝置的周向定向也可以減小在輪胎進(jìn)入和退出接地面時(shí)壓電裝置到改 變的側(cè)向輪胎形狀的機(jī)械耦合。因此，可以減小由壓電裝置到改變的側(cè)向輪胎形狀的機(jī)械 耦合產(chǎn)生的影響壓電信號(hào)形狀的失真。這在其中由以側(cè)向定向安裝的壓電裝置產(chǎn)生的壓電 信號(hào)中的失真可相當(dāng)大的高縱橫比輪胎中可以特別地有利。
[0026] 輪胎可安裝設(shè)備在輪胎中的周向定向可導(dǎo)致輪胎可安裝設(shè)備上的應(yīng)力增加，特別 在與輪胎可安裝設(shè)備在輪胎中的側(cè)向定向相比時(shí)。然而，通過調(diào)整輪胎可安裝設(shè)備的各個(gè) 組件的設(shè)計(jì)可以減小周向定向的影響。舉例來說，可以調(diào)整安裝到輪胎可安裝設(shè)備上的印 刷電路板的大小和質(zhì)量分布以減小由于周向定向而施加到襯底的額外的循環(huán)應(yīng)力。
[0027] 因?yàn)橄噍^于改變的側(cè)向輪胎形狀，壓電裝置可以主要地與改變的周向輪胎形狀耦 合，所以根據(jù)本發(fā)明的示例性方面以周向定向在輪胎中安裝輪胎可安裝設(shè)備能改進(jìn)獲得接 地面進(jìn)入和退出時(shí)間的良好測(cè)量的能力。這可以使得從接地面進(jìn)入和退出時(shí)間中確定的輪 胎參數(shù)的精確性增加，所述輪胎參數(shù)例如輪胎轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)數(shù)、輪胎速度和接地面角度。
[0028] 參考圖式，現(xiàn)將具體論述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。圖1描繪了根據(jù)本發(fā)明的示例 性實(shí)施例的示例性輪胎可安裝設(shè)備1〇〇(例如輪胎補(bǔ)片）的分解視圖。輪胎可安裝設(shè)備100 可以固定到輪胎，例如充氣輪胎的內(nèi)襯，以監(jiān)測(cè)輪胎的各種參數(shù)。盡管將參考將輪胎可安裝 設(shè)備安裝到充氣輪胎來論述本發(fā)明，但是在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下輪胎可安裝設(shè)備 100可以類似地安裝到非充氣輪胎。
[0029] 如圖所示，輪胎可安裝設(shè)備100包含壓電裝置200。壓電裝置200可以實(shí)施為襯底 或可以采用任何其它合適的形式，例如薄膜。壓電裝置200可以具有長(zhǎng)度L和寬度W。長(zhǎng)度 L是壓電裝置200的最長(zhǎng)維度。如圖所示，壓電裝置200的寬度W明顯小于長(zhǎng)度L。舉例來 說，長(zhǎng)度L可以是寬度W的至少兩倍。就此而言，輪胎可安裝設(shè)備可以視為I-D輪胎可安裝 設(shè)備100,因?yàn)殚L(zhǎng)度L維度明顯大于寬度W維度。然而，如從圖1可見，I-D輪胎可安裝設(shè)備 100實(shí)際上具有三個(gè)維度。
[0030] 盡管出于說明和論述的目的將參考ID輪胎可安裝設(shè)備100論述本發(fā)明，但是所屬 領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將理解，本發(fā)明的原理同樣適用于具有具備其它合適維度的壓電裝置 的輪胎可安裝設(shè)備100。舉例來說，輪胎可安裝設(shè)備100可以包含經(jīng)選擇以減小輪胎可安裝 設(shè)備100與輪胎的改變的側(cè)向形狀的耦合的寬度W以及經(jīng)選擇以提供所述輪胎可安裝設(shè)備 到輪胎的改變的周向形狀的充分耦合的長(zhǎng)度L，從而獲得用于識(shí)別接地面進(jìn)入和退出時(shí)間 的品質(zhì)壓電信號(hào)。舉例來說，可以選擇長(zhǎng)度和寬度維度使得整個(gè)輪胎可安裝設(shè)備100可以 位于輪胎頂部的實(shí)質(zhì)上平面部分中。
[0031] 參考圖1，壓電裝置200可以固定到彈性體補(bǔ)片110上，所述彈性體補(bǔ)片包含基底 部分112和凸起的臺(tái)面部分114,所述臺(tái)面部分具有在彈性體補(bǔ)片110的基底部分112之上 的高度H。彈性體補(bǔ)片110可以由彈性體材料形成，例如通常在充氣輪胎的構(gòu)造中用作側(cè) 壁材料的橡膠材料。在一個(gè)實(shí)例中，可以通過以下步驟將壓電裝置200固定到彈性體補(bǔ)片 110上：在壓電裝置200上涂布膠粘劑，將壓電裝置200放置在設(shè)計(jì)為容納壓電裝置200的 專門設(shè)計(jì)的模具中，用彈性體材料填充模具的其余部分并且固化補(bǔ)片110。
[0032] 如圖1中所圖示，壓電裝置200包含第一壓電組件210和第二壓電組件220。第一 壓電組件210