用以改进信号品质的轮胎中的压电装置的周向定向的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明大体上涉及可安装到轮胎的压电装置，且更确切地说，涉及在轮胎中布置 压电装置以改进从压电装置接收的信号形状的性质。
【背景技术】
[0002] 电子装置与轮胎结构的结合已经显示出产生很多实际的优点。压电装置已与轮胎 补片结合以向各种传感器和用以测量轮胎参数的轮胎可安装设备的其它组件提供电源。压 电装置还已经用以获取数据，例如指示在压电装置的位置处滚动的轮胎的时变形状的压电 信号。压电信号可以经过分析以评估轮胎的各种参数。此类信息可以适用于轮胎监测和警 报系统并且适用于轮胎测试和设计。
[0003] 用于压电装置的一个示例性结构可以包含具有一或多个压电组件的衬底，所述压 电组件例如发电组件和信号产生组件。发电组件可以在发电组件弯曲时提供能量以给轮胎 可安装设备的各种组件提供动力，例如用以监测轮胎温度和压力的温度和压力传感器。信 号产生组件可以提供与由滚动轮胎的时变形状引起的信号产生组件的弯曲相关联的信号， 例如压电波形。由信号产生组件产生的信号可以经过分析（举例来说）以对轮胎的转数计 数、确定轮胎速度并且识别轮胎的接地面角度。
[0004] WO 2010/024819揭示了一种包含压电衬底的轮胎可安装设备，所述压电衬底具有 用于提供轮胎可安装设备的增强承受能力的长度和宽度维度。压电衬底可以安装在轮胎 中，其侧向定向使得垂直于压电衬底的长度方向的线实质上在轮胎旋转的方向上对齐，使 得轮胎可安装设备上的应力基本上限于一个方向。
[0005] 尽管轮胎可安装设备的侧向定向可以提供增加的耐久性，但是它可不利地影响由 压电装置产生的压电信号的信号形状的性质。确切地说，在某些轮胎中，例如高纵横比轮 胎，轮胎可安装设备的侧向定向提供压电装置与接地面边缘处的改变的侧向轮胎形状的增 大的耦合。与改变的侧向轮胎形状的增大的耦合可导致来自压电装置的压电信号的信号形 状失真。这些失真可降低从压电信号提取精确信息的能力，例如接地面进入和退出的时间、 轮胎转数计数、轮胎速度和接地面角度。
【发明内容】
[0006] 本发明的各方面以及优点将部分在以下描述中进行阐述，或者可以从所述描述中 显而易见，或者可以通过本发明的实践来习得。
[0007] 本发明的一个示例性方面涉及一种用于监测轮胎的一或多个参数的方法。所述方 法包含将轮胎可安装设备安装到轮胎。轮胎可安装设备包含具有至少一个压电组件的压电 装置。压电装置具有长度L。长度L是压电装置的最长维度。所述方法进一步包含针对一 或多个转数旋转轮胎并在轮胎旋转期间获得由至少一个压电组件产生的压电信号。将轮胎 可安装设备安装到轮胎使得压电装置的长度L的方向在轮胎旋转方向的20°内对齐，例如 在5°内对齐。
[0008] 本发明的另一示例性方面涉及一种安装到轮胎上的轮胎可安装设备。轮胎可安装 设备包含具有至少一个压电组件的压电装置。压电装置具有长度L和宽度W。长度L是压 电装置的最长维度。轮胎可安装设备进一步包含在压电装置上的多个导电端子。多个导电 端子沿着在垂直于由压电装置的长度L界定的方向的20°内的线以一般线性关系来布置。 压电装置安装到轮胎的顶部的中心部分使得压电装置的长度L的方向在轮胎旋转方向的 20°内对齐，例如在5°内对齐。
[0009] 参考以下描述以及所附权利要求书，本发明的这些以及其它特征、方面以及优点 将得到更好的理解。并入在本说明书中并且构成本说明书的一部分的附图图示了本发明的 实施例，并且与所述描述一起用以说明本发明的原理。
【附图说明】
[0010] 本发明的针对所属领域的技术人员的完整且令人能够实现的揭示（包含其最佳 模式）在说明书中得到阐述，所述揭示参考附图，在所述附图中：
[0011] 图1描绘了根据本发明的示例性实施例的示例性轮胎可安装设备的分解视图；
[0012] 图2描绘了根据本发明的示例性实施例的示例性压电装置的截面视图；
[0013] 图3描绘了示例性轮胎的接地面的改变的侧向轮胎形状的表示；
[0014] 图4描绘了示例性轮胎的接地面的改变的周向轮胎形状的表示；
[0015] 图5描绘了示例性轮胎的侧向和周向表面的曲率的图形表示；
[0016]图6描绘了从以侧向定向安装在轮胎中的轮胎可安装设备获得的示例性压电信 号；
[0017] 图7到9描绘了根据本发明的示例性实施例的轮胎可安装设备在轮胎中的示例性 周向定向；
[0018] 图10描绘了从根据本发明示例性实施例的以周向定向安装在轮胎中的轮胎可安 装设备获得的示例性压电信号；
[0019] 图11描绘了在根据本发明的示例性实施例的轮胎可安装设备中电路板相对于压 电装置的示例性布置；以及
[0020] 图12描绘了根据本发明的示例性实施例的示例性方法的流程图。
【具体实施方式】
[0021] 现将具体参考本发明的实施例，本发明的实施例中的一或多个实例在附图中图 示。每个实例作为本发明的说明而非本发明的限制而提供。事实上，所属领域的技术人员将 清楚，在不脱离本发明的范围或精神的情况下可以在本发明中进行各种修改以及改变。举 例来说，图示或描述为一个实施例的一部分的特征可以与另一实施例一起使用以产生再一 实施例。因此，希望本发明涵盖此类修改以及变化，所述修改以及变化处于所附权利要求书 以及其等效物的范围内。
[0022] -般来说，本发明涉及将用作轮胎可安装设备的一部分的压电装置以特定定向安 装在轮胎中，以改进在轮胎旋转期间由压电装置产生的压电信号的信号形状的性质。确切 地说，轮胎可安装设备可以包含具有一或多个压电组件的压电装置，所述压电组件用以提 供指示在轮胎滚动期间在压电装置位置处轮胎的时变形状的压电信号。这些压电信号可以 经过分析以评估轮胎的各种参数。举例来说，可以对由压电装置产生的压电信号进行分析， 以识别由在轮胎旋转期间经过轮胎的接地面（即轮胎圆周接触地表面的部分）的压电装置 引起的压电信号中的信号事件。
[0023] 更确切地说，在压电装置经过轮胎的接地面时，压电装置可以在压电装置进入和 退出接地面时经受增加的弯曲。可以识别由此增加的弯曲引起的压电信号中的信号事件且 将其用来识别接地面进入和退出的时间。接地面进入和退出的时间可以用来确定各种参 数，例如轮胎转数计数、轮胎速度以及轮胎的接地面角度。轮胎的接地面角度可以与例如轮 胎压力等轮胎的其它参数组合使用，以识别或确定在滚动期间的各种轮胎负载条件。
[0024] 根据本发明的具体方面，轮胎可安装设备可以在轮胎中周向性定向使得由压电装 置的长度（即，长维度）界定的方向一般在轮胎旋转的方向上对齐。举例来说，可以将轮胎 可安装设备安装到轮胎使得所述装置的长度的方向在轮胎旋转方向的20°内对齐，例如在 5°内对齐。以此方式对齐轮胎可安装设备增大了在轮胎旋转期间当轮胎可安装设备进入 和退出轮胎的接地面时压电装置与改变的周向轮胎形状的机械耦合。
[0025] 另外，压电装置的周向定向也可以减小在轮胎进入和退出接地面时压电装置到改 变的侧向轮胎形状的机械耦合。因此，可以减小由压电装置到改变的侧向轮胎形状的机械 耦合产生的影响压电信号形状的失真。这在其中由以侧向定向安装的压电装置产生的压电 信号中的失真可相当大的高纵横比轮胎中可以特别地有利。
[0026] 轮胎可安装设备在轮胎中的周向定向可导致轮胎可安装设备上的应力增加，特别 在与轮胎可安装设备在轮胎中的侧向定向相比时。然而，通过调整轮胎可安装设备的各个 组件的设计可以减小周向定向的影响。举例来说，可以调整安装到轮胎可安装设备上的印 刷电路板的大小和质量分布以减小由于周向定向而施加到衬底的额外的循环应力。
[0027] 因为相较于改变的侧向轮胎形状，压电装置可以主要地与改变的周向轮胎形状耦 合，所以根据本发明的示例性方面以周向定向在轮胎中安装轮胎可安装设备能改进获得接 地面进入和退出时间的良好测量的能力。这可以使得从接地面进入和退出时间中确定的轮 胎参数的精确性增加，所述轮胎参数例如轮胎转数计数、轮胎速度和接地面角度。
[0028] 参考图式，现将具体论述本发明的示例性实施例。图1描绘了根据本发明的示例 性实施例的示例性轮胎可安装设备1〇〇(例如轮胎补片）的分解视图。轮胎可安装设备100 可以固定到轮胎，例如充气轮胎的内衬，以监测轮胎的各种参数。尽管将参考将轮胎可安装 设备安装到充气轮胎来论述本发明，但是在不偏离本发明的范围的情况下轮胎可安装设备 100可以类似地安装到非充气轮胎。
[0029] 如图所示，轮胎可安装设备100包含压电装置200。压电装置200可以实施为衬底 或可以采用任何其它合适的形式，例如薄膜。压电装置200可以具有长度L和宽度W。长度 L是压电装置200的最长维度。如图所示，压电装置200的宽度W明显小于长度L。举例来 说，长度L可以是宽度W的至少两倍。就此而言，轮胎可安装设备可以视为I-D轮胎可安装 设备100,因为长度L维度明显大于宽度W维度。然而，如从图1可见，I-D轮胎可安装设备 100实际上具有三个维度。
[0030] 尽管出于说明和论述的目的将参考ID轮胎可安装设备100论述本发明，但是所属 领域的一般技术人员将理解，本发明的原理同样适用于具有具备其它合适维度的压电装置 的轮胎可安装设备100。举例来说，轮胎可安装设备100可以包含经选择以减小轮胎可安装 设备100与轮胎的改变的侧向形状的耦合的宽度W以及经选择以提供所述轮胎可安装设备 到轮胎的改变的周向形状的充分耦合的长度L，从而获得用于识别接地面进入和退出时间 的品质压电信号。举例来说，可以选择长度和宽度维度使得整个轮胎可安装设备100可以 位于轮胎顶部的实质上平面部分中。
[0031] 参考图1，压电装置200可以固定到弹性体补片110上，所述弹性体补片包含基底 部分112和凸起的台面部分114,所述台面部分具有在弹性体补片110的基底部分112之上 的高度H。弹性体补片110可以由弹性体材料形成，例如通常在充气轮胎的构造中用作侧 壁材料的橡胶材料。在一个实例中，可以通过以下步骤将压电装置200固定到弹性体补片 110上：在压电装置200上涂布胶粘剂，将压电装置200放置在设计为容纳压电装置200的 专门设计的模具中，用弹性体材料填充模具的其余部分并且固化补片110。
[0032] 如图1中所图示，压电装置200包含第一压电组件210和第二压电组件220。第一 压电组件210