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
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種裝置，該裝置包括用于安裝到車輛用充氣輪胎內側的輪胎模塊，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】
[0002]在DE 10 2010 038 136 Al中公開的裝置包含輪胎模塊，該輪胎模塊包括用于測量和/或監測輪胎中氣壓的裝置；無線電發送器，用于發送包含與輪胎中氣壓相關信息的無線電信號；機電換能器，用于將因滾動輪胎而引起的換能器的形狀變化轉換成電能；以及用于電能的蓄能器。在已知的輪胎模塊中，機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上。專利文獻DE 10 2010 038 136 Al公開一種電容器，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部空間的邊緣，并以遠離輪胎模塊的方式向外延伸，并且完全包圍通向蓋部的內部空間的開口。在DE 10 2010 038 136 Al所公開的示例性實施例中，從上往下看時，上述蓋部和輪胎模塊基本上呈圓形，且蓋部的內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部尺寸相互匹配，其中在蓋部不安裝在輪胎內側時，優選地，輪胎模塊在向下方向上可稍微地伸出蓋部，使得蓋部能夠通過其凸緣被牢固地安裝到輪胎的內側之后，該蓋部處于機械預壓之下。這使得機電換能器被緊緊連接到輪胎的內側。
[0004]蓋部的凸緣和輪胎內側的連接可通過粘合劑粘結或硫化方法來實現。
[0005]在已知的輪胎模塊中，機電換能器及其載體直接布置在輪胎的內側，使得輪胎內側的變形被傳遞到機電換能器，機電換能器將發生在其上的形狀變化轉換成電能，這些電能被存儲在輪胎模塊中，用于運行測量和發送裝置。在輪胎滾動時，每當輪胎模塊進入到輪胎的拖曳部(shuffle)并從拖曳部重新出來時，形狀的變化被周期性地傳遞到機電換能器。拖曳部(shuffle)是與路面具有瞬時接觸的輪胎的一部分。
[0006]試驗表明，已知的機電換能器的效率會隨著運行時間的增加而降低。這是不利的，因為在蓄能器中可利用的電能會隨之降低，同時測量過程和發送過程之間的時間間隔因更高頻率的測量和發送過程所需的能量無法獲得而變長。這也是不利的，反過來，因為連續的、自動的輪胎壓力監測對于車輛的安全是非常重要的，因此能夠執行輪胎壓力監測越頻繁，無線發送的結果越頻繁，效果越好。
【發明內容】
[0007]本發明要解決的問題在于，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電換能器的效率的降低。
[0008]上述問題通過具有如權利要求1所限定的特征的裝置來解決。基于同一發明的另一種解決上述問題的方案由權利要求2所限定。具有根據本發明所述裝置的輪胎是權利要求14的主題，其中該裝置被緊固到輪胎上。本發明的優選特征是從屬權利要求的主題。
[0009]根據本發明的裝置與上述最接近現有技術的不同之處在于，蓋部凸緣具有向內定向的凸起，該向內定向的凸起與輪胎模塊底部接合，為了達到此目的，對于輪胎模塊的底偵牝位于凸緣凸起的區域高于位于輪胎模塊的底側的中心區域。
[0010]根據本發明，由于具有非常簡單的裝置，因此在該裝置中，可以減緩甚至防止機電換能器的效率的降低。
[0011]機電換能器和輪胎內側的聯結是永久穩定的。在凸緣被連接到輪胎內側之后，可通過粘結或硫化方法來實現這種連接，輪胎模塊緊靠在輪胎內側。優選地，由于蓋部中的主要機械預載荷，該蓋部將輪胎模塊持久地擠壓緊靠在輪胎的內側。在輪胎模塊底側和輪胎內側之間稍微延伸的向內定向的凸緣凸起不能阻止這種情況，因為在輪胎模塊底側位于凸緣凸起區域內，產生高于輪胎模塊底側中心區域的區域。在本文中，應該清楚，術語輪胎模塊的“頂側”和“底側”意圖表明:輪胎模塊的底側是指所述輪胎模塊開始緊靠輪胎內側的一側。頂側是指輪胎模塊遠離底側的一側，在輪胎模塊被固定到輪胎內側之后，在輪胎胎面所在的區域，朝向輪胎的中心軸定向。輪胎模塊的底側是面向輪胎胎面內側的一側。因此，凸緣的底側是意圖連接到輪胎內側的凸緣的一側。當上述蓋部被連接到輪胎的內側時，輪胎模塊的底側緊靠在輪胎的內側，直到凸緣的向內定向的凸起不會在輪胎模塊的底側與輪胎模塊的內側之間之間延伸，基于此目的，位于凸緣凸起區域的輪胎模塊的底側，也就是輪胎模塊底側的邊緣區域，比位于輪胎模塊底側的中心區域的底側區域高。蓋部凸緣和輪胎內側的連接能夠通過粘結或硫化方法來實現。
[0012]優選地，凸緣凸起的輪廓和輪胎模塊底側的輪廓，在向內定向的凸緣凸起所在的區域彼此匹配，以使得當蓋部凸緣和輪胎內側連接時，蓋部的預載荷不僅能夠使輪胎模塊底側的中心區域被壓靠到輪胎內側，而且被壓靠到凸緣凸起，因為該輪胎模塊通過其底側的邊緣區域壓靠到凸起。
[0013]凸緣并非必須通過粘結或硫化方法而被固定連接到輪胎的內側。優選地，不僅向外延伸的凸緣被固定連接到輪胎的內側，而且其向內定向的凸起也采用相同的方式連接到輪胎的內側。在使用粘合劑時，可以方便地在凸緣及其凸起的底側預先涂布一層粘合劑。假設通過硫化方法將凸緣連接到輪胎內側時，可以通過在凸緣和輪胎內側之間設置扁平薄橡膠圈來實現，上述橡膠圈一側連接到凸緣及其凸起的底側，另一側連接到輪胎的內側，具體來說，連接到輪胎胎面的內側。橡膠圈厚度是0.3毫米到1.3毫米，優選地，厚度為0.4毫米到0.6毫米更合適。
[0014]更優選地，設置全幅橡膠盤來代替此類扁平橡膠圈，其中該橡膠盤一側通過硫化方法連接到蓋部凸緣的底側，包括其向內定向的凸起；另一側連接到輪胎內側，具體來說，連接到輪胎胎面的內側。橡膠盤適當的厚度為0.3毫米到1.3毫米，優選地，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，采用橡膠盤的優點在于，輪胎模塊與輪胎的連接更為簡單，并且可避免橡膠浪費。
[0015]優選地，輪胎模塊底側的較高邊緣(higher-up edge)區域沿著輪胎模塊的整個外周延伸。相應地，蓋部的凸緣凸起優選地沿著凸緣整個內周延伸，使得蓋部和輪胎內側的連接，在輪胎模塊邊界上的各個位置都能獲得相同的效果。
[0016]特別優選地，輪胎模塊和用于輪胎模塊的蓋部，從上往下看時，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套。優選地，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，在被緊固到輪胎內側之后，蓋部保持處于機械預載荷下，并且輪胎模塊盡可能壓靠在輪胎的內側，蓋部應該由能夠被拉伸因而產生反彈力且不會產生蠕變或老化或者產生盡可能緩慢蠕變或老化的材料制成。因此，蓋部優選地由彈性材料制成。當選擇所述材料時，應該小心確保該材料具有合適的交聯指數(degree ofcross-linking)。如果交聯指數過高,則聚合材料呈現出硬質塑料的性能,而不是彈性纖維的性能。如果交聯指數過低，則對于本發明的應用目的來說，該彈性纖維過軟。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]優選地，凸緣凸起以形狀匹配的方式與輪胎模塊底側在底部接合。根據本發明，形狀匹配連接通過包括輪胎模塊和蓋部的裝置與輪胎內側的連接而增強。
[0019]凸緣凸起和容納該凸起的輪胎模塊底側的邊緣區域，可以具有階梯狀設計。這種幾何形狀產生特別好的形狀匹配連接。然而，凸緣凸起優選地被設計成，使得