具有壓電式換能器的輪胎模塊以及裝備有該模塊的輪胎的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種裝置，該裝置包括用于安裝到車輛用充氣輪胎內(nèi)側(cè)的輪胎模塊，以及容納該輪胎模塊的蓋部，并且該裝置具有權(quán)利要求1或2的前序部分所限定的特征。這種裝置從 DE 10 2008 035 498 Al 和 DE 10 2010 038 136 Al 中可知。
【背景技術(shù)】
[0002]在DE 10 2010 038 136 Al中公開(kāi)的裝置包含輪胎模塊，該輪胎模塊包括用于測(cè)量和/或監(jiān)測(cè)輪胎中氣壓的裝置；無(wú)線電發(fā)送器，用于發(fā)送包含與輪胎中氣壓相關(guān)信息的無(wú)線電信號(hào)；機(jī)電換能器，用于將因滾動(dòng)輪胎而引起的換能器的形狀變化轉(zhuǎn)換成電能；以及用于電能的蓄能器。在已知的輪胎模塊中，機(jī)電換能器包括可彎曲的壓電元件，該元件位于作為載體的柔性金屬薄盤(pán)上。專利文獻(xiàn)DE 10 2010 038 136 Al公開(kāi)一種電容器，作為電能的蓄能器。
[0003]該輪胎模塊是由鑄模材料制成，其中輪胎模塊的組成部分整體或部分地被嵌入。輪胎模塊插入到蓋部中，該蓋部由彈性材料制成并具有凸緣，其中凸緣形成蓋部的內(nèi)部空間的邊緣，并以遠(yuǎn)離輪胎模塊的方式向外延伸，并且完全包圍通向蓋部的內(nèi)部空間的開(kāi)口。在DE 10 2010 038 136 Al所公開(kāi)的示例性實(shí)施例中，從上往下看時(shí)，上述蓋部和輪胎模塊基本上呈圓形，且蓋部的內(nèi)部空間大致呈圓柱形。包含鑄模材料的輪胎模塊的外部尺寸與蓋部的內(nèi)部尺寸相互匹配，其中在蓋部不安裝在輪胎內(nèi)側(cè)時(shí)，優(yōu)選地，輪胎模塊在向下方向上可稍微地伸出蓋部，使得蓋部能夠通過(guò)其凸緣被牢固地安裝到輪胎的內(nèi)側(cè)之后，該蓋部處于機(jī)械預(yù)壓之下。這使得機(jī)電換能器被緊緊連接到輪胎的內(nèi)側(cè)。
[0004]蓋部的凸緣和輪胎內(nèi)側(cè)的連接可通過(guò)粘合劑粘結(jié)或硫化方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0005]在已知的輪胎模塊中，機(jī)電換能器及其載體直接布置在輪胎的內(nèi)側(cè)，使得輪胎內(nèi)側(cè)的變形被傳遞到機(jī)電換能器，機(jī)電換能器將發(fā)生在其上的形狀變化轉(zhuǎn)換成電能，這些電能被存儲(chǔ)在輪胎模塊中，用于運(yùn)行測(cè)量和發(fā)送裝置。在輪胎滾動(dòng)時(shí)，每當(dāng)輪胎模塊進(jìn)入到輪胎的拖曳部(shuffle)并從拖曳部重新出來(lái)時(shí)，形狀的變化被周期性地傳遞到機(jī)電換能器。拖曳部(shuffle)是與路面具有瞬時(shí)接觸的輪胎的一部分。
[0006]試驗(yàn)表明，已知的機(jī)電換能器的效率會(huì)隨著運(yùn)行時(shí)間的增加而降低。這是不利的，因?yàn)樵谛钅芷髦锌衫玫碾娔軙?huì)隨之降低，同時(shí)測(cè)量過(guò)程和發(fā)送過(guò)程之間的時(shí)間間隔因更高頻率的測(cè)量和發(fā)送過(guò)程所需的能量無(wú)法獲得而變長(zhǎng)。這也是不利的，反過(guò)來(lái)，因?yàn)檫B續(xù)的、自動(dòng)的輪胎壓力監(jiān)測(cè)對(duì)于車輛的安全是非常重要的，因此能夠執(zhí)行輪胎壓力監(jiān)測(cè)越頻繁，無(wú)線發(fā)送的結(jié)果越頻繁，效果越好。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的問(wèn)題在于，在最初提及那種類型的裝置中，防止或至少盡可能地減緩機(jī)電換能器的效率的降低。
[0008]上述問(wèn)題通過(guò)具有如權(quán)利要求1所限定的特征的裝置來(lái)解決。基于同一發(fā)明的另一種解決上述問(wèn)題的方案由權(quán)利要求2所限定。具有根據(jù)本發(fā)明所述裝置的輪胎是權(quán)利要求14的主題，其中該裝置被緊固到輪胎上。本發(fā)明的優(yōu)選特征是從屬權(quán)利要求的主題。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的裝置與上述最接近現(xiàn)有技術(shù)的不同之處在于，蓋部凸緣具有向內(nèi)定向的凸起，該向內(nèi)定向的凸起與輪胎模塊底部接合，為了達(dá)到此目的，對(duì)于輪胎模塊的底偵牝位于凸緣凸起的區(qū)域高于位于輪胎模塊的底側(cè)的中心區(qū)域。
[0010]根據(jù)本發(fā)明，由于具有非常簡(jiǎn)單的裝置，因此在該裝置中，可以減緩甚至防止機(jī)電換能器的效率的降低。
[0011]機(jī)電換能器和輪胎內(nèi)側(cè)的聯(lián)結(jié)是永久穩(wěn)定的。在凸緣被連接到輪胎內(nèi)側(cè)之后，可通過(guò)粘結(jié)或硫化方法來(lái)實(shí)現(xiàn)這種連接，輪胎模塊緊靠在輪胎內(nèi)側(cè)。優(yōu)選地，由于蓋部中的主要機(jī)械預(yù)載荷，該蓋部將輪胎模塊持久地?cái)D壓緊靠在輪胎的內(nèi)側(cè)。在輪胎模塊底側(cè)和輪胎內(nèi)側(cè)之間稍微延伸的向內(nèi)定向的凸緣凸起不能阻止這種情況，因?yàn)樵谳喬ツK底側(cè)位于凸緣凸起區(qū)域內(nèi)，產(chǎn)生高于輪胎模塊底側(cè)中心區(qū)域的區(qū)域。在本文中，應(yīng)該清楚，術(shù)語(yǔ)輪胎模塊的“頂側(cè)”和“底側(cè)”意圖表明:輪胎模塊的底側(cè)是指所述輪胎模塊開(kāi)始緊靠輪胎內(nèi)側(cè)的一側(cè)。頂側(cè)是指輪胎模塊遠(yuǎn)離底側(cè)的一側(cè)，在輪胎模塊被固定到輪胎內(nèi)側(cè)之后，在輪胎胎面所在的區(qū)域，朝向輪胎的中心軸定向。輪胎模塊的底側(cè)是面向輪胎胎面內(nèi)側(cè)的一側(cè)。因此，凸緣的底側(cè)是意圖連接到輪胎內(nèi)側(cè)的凸緣的一側(cè)。當(dāng)上述蓋部被連接到輪胎的內(nèi)側(cè)時(shí)，輪胎模塊的底側(cè)緊靠在輪胎的內(nèi)側(cè)，直到凸緣的向內(nèi)定向的凸起不會(huì)在輪胎模塊的底側(cè)與輪胎模塊的內(nèi)側(cè)之間之間延伸，基于此目的，位于凸緣凸起區(qū)域的輪胎模塊的底側(cè)，也就是輪胎模塊底側(cè)的邊緣區(qū)域，比位于輪胎模塊底側(cè)的中心區(qū)域的底側(cè)區(qū)域高。蓋部凸緣和輪胎內(nèi)側(cè)的連接能夠通過(guò)粘結(jié)或硫化方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0012]優(yōu)選地，凸緣凸起的輪廓和輪胎模塊底側(cè)的輪廓，在向內(nèi)定向的凸緣凸起所在的區(qū)域彼此匹配，以使得當(dāng)蓋部凸緣和輪胎內(nèi)側(cè)連接時(shí)，蓋部的預(yù)載荷不僅能夠使輪胎模塊底側(cè)的中心區(qū)域被壓靠到輪胎內(nèi)側(cè)，而且被壓靠到凸緣凸起，因?yàn)樵撦喬ツK通過(guò)其底側(cè)的邊緣區(qū)域壓靠到凸起。
[0013]凸緣并非必須通過(guò)粘結(jié)或硫化方法而被固定連接到輪胎的內(nèi)側(cè)。優(yōu)選地，不僅向外延伸的凸緣被固定連接到輪胎的內(nèi)側(cè)，而且其向內(nèi)定向的凸起也采用相同的方式連接到輪胎的內(nèi)側(cè)。在使用粘合劑時(shí)，可以方便地在凸緣及其凸起的底側(cè)預(yù)先涂布一層粘合劑。假設(shè)通過(guò)硫化方法將凸緣連接到輪胎內(nèi)側(cè)時(shí)，可以通過(guò)在凸緣和輪胎內(nèi)側(cè)之間設(shè)置扁平薄橡膠圈來(lái)實(shí)現(xiàn)，上述橡膠圈一側(cè)連接到凸緣及其凸起的底側(cè)，另一側(cè)連接到輪胎的內(nèi)側(cè)，具體來(lái)說(shuō)，連接到輪胎胎面的內(nèi)側(cè)。橡膠圈厚度是0.3毫米到1.3毫米，優(yōu)選地，厚度為0.4毫米到0.6毫米更合適。
[0014]更優(yōu)選地，設(shè)置全幅橡膠盤(pán)來(lái)代替此類扁平橡膠圈，其中該橡膠盤(pán)一側(cè)通過(guò)硫化方法連接到蓋部凸緣的底側(cè)，包括其向內(nèi)定向的凸起；另一側(cè)連接到輪胎內(nèi)側(cè)，具體來(lái)說(shuō)，連接到輪胎胎面的內(nèi)側(cè)。橡膠盤(pán)適當(dāng)?shù)暮穸葹?.3毫米到1.3毫米，優(yōu)選地，厚度為0.4毫米到0.6毫米且具有與凸緣相同的直徑。與采用橡膠圈相比，采用橡膠盤(pán)的優(yōu)點(diǎn)在于，輪胎模塊與輪胎的連接更為簡(jiǎn)單，并且可避免橡膠浪費(fèi)。
[0015]優(yōu)選地，輪胎模塊底側(cè)的較高邊緣(higher-up edge)區(qū)域沿著輪胎模塊的整個(gè)外周延伸。相應(yīng)地，蓋部的凸緣凸起優(yōu)選地沿著凸緣整個(gè)內(nèi)周延伸，使得蓋部和輪胎內(nèi)側(cè)的連接，在輪胎模塊邊界上的各個(gè)位置都能獲得相同的效果。
[0016]特別優(yōu)選地，輪胎模塊和用于輪胎模塊的蓋部，從上往下看時(shí)，大致呈圓形形狀，且包括大致呈圓柱或圓錐形的輪胎模塊和蓋部的護(hù)套。優(yōu)選地，輪胎模塊和蓋部的形狀和輪廓相互匹配，使得蓋部可以嚴(yán)絲合縫地容納輪胎模塊。
[0017]為了確保上述效果，在被緊固到輪胎內(nèi)側(cè)之后，蓋部保持處于機(jī)械預(yù)載荷下，并且輪胎模塊盡可能壓靠在輪胎的內(nèi)側(cè)，蓋部應(yīng)該由能夠被拉伸因而產(chǎn)生反彈力且不會(huì)產(chǎn)生蠕變或老化或者產(chǎn)生盡可能緩慢蠕變或老化的材料制成。因此，蓋部?jī)?yōu)選地由彈性材料制成。當(dāng)選擇所述材料時(shí)，應(yīng)該小心確保該材料具有合適的交聯(lián)指數(shù)(degree ofcross-linking)。如果交聯(lián)指數(shù)過(guò)高,則聚合材料呈現(xiàn)出硬質(zhì)塑料的性能,而不是彈性纖維的性能。如果交聯(lián)指數(shù)過(guò)低，則對(duì)于本發(fā)明的應(yīng)用目的來(lái)說(shuō)，該彈性纖維過(guò)軟。適合的彈性纖維是天然橡膠以及由天然橡膠制成的合成橡膠，三元乙丙橡膠和丁基橡膠。
[0018]優(yōu)選地，凸緣凸起以形狀匹配的方式與輪胎模塊底側(cè)在底部接合。根據(jù)本發(fā)明，形狀匹配連接通過(guò)包括輪胎模塊和蓋部的裝置與輪胎內(nèi)側(cè)的連接而增強(qiáng)。
[0019]凸緣凸起和容納該凸起的輪胎模塊底側(cè)的邊緣區(qū)域，可以具有階梯狀設(shè)計(jì)。這種幾何形狀產(chǎn)生特別好的形狀匹配連接。然而，凸緣凸起優(yōu)選地被設(shè)計(jì)成，使得