用以改進信號品質的輪胎中的壓電裝置的周向定向的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發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 壓電裝置以改進從壓電裝置接收的信號形狀的性質。
【背景技術】
[0002] 電子裝置與輪胎結構的結合已經顯示出產生很多實際的優點。壓電裝置已與輪胎 補片結合以向各種傳感器和用以測量輪胎參數的輪胎可安裝設備的其它組件提供電源。壓 電裝置還已經用以獲取數據，例如指示在壓電裝置的位置處滾動的輪胎的時變形狀的壓電 信號。壓電信號可以經過分析以評估輪胎的各種參數。此類信息可以適用于輪胎監測和警 報系統并且適用于輪胎測試和設計。
[0003] 用于壓電裝置的一個示例性結構可以包含具有一或多個壓電組件的襯底，所述壓 電組件例如發電組件和信號產生組件。發電組件可以在發電組件彎曲時提供能量以給輪胎 可安裝設備的各種組件提供動力，例如用以監測輪胎溫度和壓力的溫度和壓力傳感器。信 號產生組件可以提供與由滾動輪胎的時變形狀引起的信號產生組件的彎曲相關聯的信號， 例如壓電波形。由信號產生組件產生的信號可以經過分析（舉例來說）以對輪胎的轉數計 數、確定輪胎速度并且識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備，所述壓電襯底具有 用于提供輪胎可安裝設備的增強承受能力的長度和寬度維度。壓電襯底可以安裝在輪胎 中，其側向定向使得垂直于壓電襯底的長度方向的線實質上在輪胎旋轉的方向上對齊，使 得輪胎可安裝設備上的應力基本上限于一個方向。
[0005] 盡管輪胎可安裝設備的側向定向可以提供增加的耐久性，但是它可不利地影響由 壓電裝置產生的壓電信號的信號形狀的性質。確切地說，在某些輪胎中，例如高縱橫比輪 胎，輪胎可安裝設備的側向定向提供壓電裝置與接地面邊緣處的改變的側向輪胎形狀的增 大的耦合。與改變的側向輪胎形狀的增大的耦合可導致來自壓電裝置的壓電信號的信號形 狀失真。這些失真可降低從壓電信號提取精確信息的能力，例如接地面進入和退出的時間、 輪胎轉數計數、輪胎速度和接地面角度。

【發明內容】

[0006] 本發明的各方面以及優點將部分在以下描述中進行闡述，或者可以從所述描述中 顯而易見，或者可以通過本發明的實踐來習得。
[0007] 本發明的一個示例性方面涉及一種用于監測輪胎的一或多個參數的方法。所述方 法包含將輪胎可安裝設備安裝到輪胎。輪胎可安裝設備包含具有至少一個壓電組件的壓電 裝置。壓電裝置具有長度L。長度L是壓電裝置的最長維度。所述方法進一步包含針對一 或多個轉數旋轉輪胎并在輪胎旋轉期間獲得由至少一個壓電組件產生的壓電信號。將輪胎 可安裝設備安裝到輪胎使得壓電裝置的長度L的方向在輪胎旋轉方向的20°內對齊，例如 在5°內對齊。
[0008] 本發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備。輪胎可安裝 設備包含具有至少一個壓電組件的壓電裝置。壓電裝置具有長度L和寬度W。長度L是壓 電裝置的最長維度。輪胎可安裝設備進一步包含在壓電裝置上的多個導電端子。多個導電 端子沿著在垂直于由壓電裝置的長度L界定的方向的20°內的線以一般線性關系來布置。 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度L的方向在輪胎旋轉方向的 20°內對齊，例如在5°內對齊。
[0009] 參考以下描述以及所附權利要求書，本發明的這些以及其它特征、方面以及優點 將得到更好的理解。并入在本說明書中并且構成本說明書的一部分的附圖圖示了本發明的 實施例，并且與所述描述一起用以說明本發明的原理。
【附圖說明】
[0010] 本發明的針對所屬領域的技術人員的完整且令人能夠實現的揭示（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描繪了根據本發明的示例性實施例的示例性輪胎可安裝設備的分解視圖；
[0012] 圖2描繪了根據本發明的示例性實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向和周向表面的曲率的圖形表示；
[0016]圖6描繪了從以側向定向安裝在輪胎中的輪胎可安裝設備獲得的示例性壓電信 號；
[0017] 圖7到9描繪了根據本發明的示例性實施例的輪胎可安裝設備在輪胎中的示例性 周向定向；
[0018] 圖10描繪了從根據本發明示例性實施例的以周向定向安裝在輪胎中的輪胎可安 裝設備獲得的示例性壓電信號；
[0019] 圖11描繪了在根據本發明的示例性實施例的輪胎可安裝設備中電路板相對于壓 電裝置的示例性布置；以及
[0020] 圖12描繪了根據本發明的示例性實施例的示例性方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0021] 現將具體參考本發明的實施例，本發明的實施例中的一或多個實例在附圖中圖 示。每個實例作為本發明的說明而非本發明的限制而提供。事實上，所屬領域的技術人員將 清楚，在不脫離本發明的范圍或精神的情況下可以在本發明中進行各種修改以及改變。舉 例來說，圖示或描述為一個實施例的一部分的特征可以與另一實施例一起使用以產生再一 實施例。因此，希望本發明涵蓋此類修改以及變化，所述修改以及變化處于所附權利要求書 以及其等效物的范圍內。
[0022] -般來說，本發明涉及將用作輪胎可安裝設備的一部分的壓電裝置以特定定向安 裝在輪胎中，以改進在輪胎旋轉期間由壓電裝置產生的壓電信號的信號形狀的性質。確切 地說，輪胎可安裝設備可以包含具有一或多個壓電組件的壓電裝置，所述壓電組件用以提 供指示在輪胎滾動期間在壓電裝置位置處輪胎的時變形狀的壓電信號。這些壓電信號可以 經過分析以評估輪胎的各種參數。舉例來說，可以對由壓電裝置產生的壓電信號進行分析， 以識別由在輪胎旋轉期間經過輪胎的接地面（即輪胎圓周接觸地表面的部分）的壓電裝置 引起的壓電信號中的信號事件。
[0023] 更確切地說，在壓電裝置經過輪胎的接地面時，壓電裝置可以在壓電裝置進入和 退出接地面時經受增加的彎曲。可以識別由此增加的彎曲引起的壓電信號中的信號事件且 將其用來識別接地面進入和退出的時間。接地面進入和退出的時間可以用來確定各種參 數，例如輪胎轉數計數、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組合使用，以識別或確定在滾動期間的各種輪胎負載條件。
[0024] 根據本發明的具體方面，輪胎可安裝設備可以在輪胎中周向性定向使得由壓電裝 置的長度（即，長維度）界定的方向一般在輪胎旋轉的方向上對齊。舉例來說，可以將輪胎 可安裝設備安裝到輪胎使得所述裝置的長度的方向在輪胎旋轉方向的20°內對齊，例如在 5°內對齊。以此方式對齊輪胎可安裝設備增大了在輪胎旋轉期間當輪胎可安裝設備進入 和退出輪胎的接地面時壓電裝置與改變的周向輪胎形狀的機械耦合。
[0025] 另外，壓電裝置的周向定向也可以減小在輪胎進入和退出接地面時壓電裝置到改 變的側向輪胎形狀的機械耦合。因此，可以減小由壓電裝置到改變的側向輪胎形狀的機械 耦合產生的影響壓電信號形狀的失真。這在其中由以側向定向安裝的壓電裝置產生的壓電 信號中的失真可相當大的高縱橫比輪胎中可以特別地有利。
[0026] 輪胎可安裝設備在輪胎中的周向定向可導致輪胎可安裝設備上的應力增加，特別 在與輪胎可安裝設備在輪胎中的側向定向相比時。然而，通過調整輪胎可安裝設備的各個 組件的設計可以減小周向定向的影響。舉例來說，可以調整安裝到輪胎可安裝設備上的印 刷電路板的大小和質量分布以減小由于周向定向而施加到襯底的額外的循環應力。
[0027] 因為相較于改變的側向輪胎形狀，壓電裝置可以主要地與改變的周向輪胎形狀耦 合，所以根據本發明的示例性方面以周向定向在輪胎中安裝輪胎可安裝設備能改進獲得接 地面進入和退出時間的良好測量的能力。這可以使得從接地面進入和退出時間中確定的輪 胎參數的精確性增加，所述輪胎參數例如輪胎轉數計數、輪胎速度和接地面角度。
[0028] 參考圖式，現將具體論述本發明的示例性實施例。圖1描繪了根據本發明的示例 性實施例的示例性輪胎可安裝設備1〇〇(例如輪胎補片）的分解視圖。輪胎可安裝設備100 可以固定到輪胎，例如充氣輪胎的內襯，以監測輪胎的各種參數。盡管將參考將輪胎可安裝 設備安裝到充氣輪胎來論述本發明，但是在不偏離本發明的范圍的情況下輪胎可安裝設備 100可以類似地安裝到非充氣輪胎。
[0029] 如圖所示，輪胎可安裝設備100包含壓電裝置200。壓電裝置200可以實施為襯底 或可以采用任何其它合適的形式，例如薄膜。壓電裝置200可以具有長度L和寬度W。長度 L是壓電裝置200的最長維度。如圖所示，壓電裝置200的寬度W明顯小于長度L。舉例來 說，長度L可以是寬度W的至少兩倍。就此而言，輪胎可安裝設備可以視為I-D輪胎可安裝 設備100,因為長度L維度明顯大于寬度W維度。然而，如從圖1可見，I-D輪胎可安裝設備 100實際上具有三個維度。
[0030] 盡管出于說明和論述的目的將參考ID輪胎可安裝設備100論述本發明，但是所屬 領域的一般技術人員將理解，本發明的原理同樣適用于具有具備其它合適維度的壓電裝置 的輪胎可安裝設備100。舉例來說，輪胎可安裝設備100可以包含經選擇以減小輪胎可安裝 設備100與輪胎的改變的側向形狀的耦合的寬度W以及經選擇以提供所述輪胎可安裝設備 到輪胎的改變的周向形狀的充分耦合的長度L，從而獲得用于識別接地面進入和退出時間 的品質壓電信號。舉例來說，可以選擇長度和寬度維度使得整個輪胎可安裝設備100可以 位于輪胎頂部的實質上平面部分中。
[0031] 參考圖1，壓電裝置200可以固定到彈性體補片110上，所述彈性體補片包含基底 部分112和凸起的臺面部分114,所述臺面部分具有在彈性體補片110的基底部分112之上 的高度H。彈性體補片110可以由彈性體材料形成，例如通常在充氣輪胎的構造中用作側 壁材料的橡膠材料。在一個實例中，可以通過以下步驟將壓電裝置200固定到彈性體補片 110上：在壓電裝置200上涂布膠粘劑，將壓電裝置200放置在設計為容納壓電裝置200的 專門設計的模具中，用彈性體材料填充模具的其余部分并且固化補片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