CN101400528B - 包括至少一个被安装组件的车辆以及测量系统的使用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包括至少一个被安装组件以及部分地由聚合体胶料组成的元件的车辆，该被安装组件包括车轮和轮胎，所述被安装组件包括至少一个用于通过表面声波技术或体声波技术来测量轮胎物理参数的无线系统，在车辆使用期间，所述元件的至少一个区域与被安装组件保持恒定距离。根据本发明，询问天线与所述元件的所述区域相联系。本发明还提出一种被安装组件中的测量系统的使用。

Description

包括至少一个被安装组件的车辆以及测量系统的使用

技术领域

本发明涉及一种车辆，并且尤其涉及一种包括至少一个被安装组件、以及部分地由聚合体化合物所组成的元件的车辆，该被安装组件包括车轮和轮胎。本发明还涉及一种SAW(表面声波)或BAW(体声波)型无线系统的使用，该无线系统通过表面声波技术或体声波技术来测量车辆被安装组件中轮胎的物理参数。

本发明涉及任意类型的车辆，例如机动车辆、摩托车、重型货车、农用车辆或者民用车辆。    

尽管不限于这种应用，本发明参照轮胎中局部温度的测量被具体地公开。

背景技术

轮胎的性能，特别是抓地力、耐用性、耐磨性以及行车舒适性与轮胎的不同元件相联系，例如胎冠结构的选择以及形成轮胎不同部分的橡胶合成物的特性选择。例如，形成胎面的橡胶合成物的特性对于所述轮胎的特性如耐磨性和抓地力都产生影响。

此外，如本领域技术人员所公知，橡胶合成物的物理-化学特性根据轮胎的使用以及特别根据温度而发生变化，所述温度对轮胎胎面的特性产生影响。这样，在车辆使用期间，形成轮胎不同部分例如底部区域、侧壁以及胎面的橡胶合成物经受应力，该应力导致合成物的温度升高以及由此引起所述化合物物理-化学特性的变化。例如，已知的根据轮胎类型及轮胎的使用，轮胎的某些区域经受应力，因而所达到的温度会导致轮胎的抓地力或者耐磨性能不是最佳。

由此需要能够进行温度的测量或者轮胎以及尤其形成所述轮胎的橡胶化合物的不同物理参数的测量，从而帮助车辆驾驶员或者骑行人使他或她的驾驶能够适应环境并且使轮胎的性能达到最佳。

例如，乘用车辆轮胎的充气不足，即车辆的轮胎压力低于额定压力，会在驾驶期间导致轮胎胎肩即胎面轴向外端的发热。

根据另一个示例，乘用车辆或重型货车轮胎的充气过高，即轮胎压力大于额定压力，会在驾驶期间导致轮胎胎冠即胎面中心部分的发热。

此外，特别在文献EP1275949中已知，在轮胎中嵌入无线传感器用于确定轮胎内施加的力或者应力。

文献EP0937615公开了一种结合到轮胎中的无线表面声波传感器的使用，特别用于测量轮胎的抓地力。这种传感器的优点在于能够以无线的方式通过射频波被远程询问，而不需要靠近的能量源。通过远程询问装置传输的询问无线电波的能量足够传感器传输响应的修正无线电波。

由此，特别已知安置用于测量物理参数的系统，从而确定车辆被安装组件中所述物理参数的变化。

已知使用一种无线测量系统，该系统通过表面声波技术或者体声波技术能够与安装到车辆的询问装置相互通信，用于显示能够导致所述轮胎性能改变的轮胎物理参数的变化。

然而，使用这种不需要能量源的类型的系统需要测量系统与询问装置之间有限的距离，尤其限制了与测量相对应的信号的衰减。

此外，这种类型系统的使用条件是受控制的并且尤其受限于最大无线电波功率。这些相同的最大标准根据规定、根据询问装置的使用率而进一步受到限制。当所述询问装置以增速转动时，被安装组件上的测量原则需要增加询问装置的使用频率，特别由于测量系统经过询问装置天线前方的时间非常短并且减少了获取用于各询问的测量的可能性。

从这些研究中显示，和轮胎相联系的测量系统与固定到车辆的询问装置以及更为准确地是与该询问装置相联系的天线之间的距离要尽可能短。

申请人已经在车辆上进行试验，该车辆在车辆车轮外壳中包含有装置的天线，该车轮外壳与包括测量系统的轮胎相对应。

试验显示能够进行一致的以及可重复的测量。然而，已经显示出在某些使用条件下，特别是与湿度环境相联系，或者根据询问装置的敏感度，所进行的温度测量不能够完全地利用，特别是由于测量信号过于微弱或者由于它们被相同频段的其它信号所干扰。

发明内容

本发明的目的是提供一种包括至少一个被安装组件以及询问装置的车辆，该被安装组件包含有至少一个无线系统，该无线系统通过表面声波技术或体声波技术来测量车辆的被安装组件的物理参数，无论车辆使用条件如何，所述询问装置都能够利用测量的信息。

根据本发明通过包括至少一个被安装组件、以及部分地由聚合体化合物组成的元件的车辆而实现该目的，所述被安装组件包括车轮和轮胎，所述被安装组件包括至少一个通过表面声波技术或者体声波技术来测量轮胎物理参数的无线系统，在车辆使用期间，所述元件的至少一个区域距离被安装组件为恒定距离并且最好小于10cm，询问天线与所述元件的所述区域相联系。

发明人能够示出根据本发明的实施例，其中询问天线定位成与被安装组件具有在车辆使用期间保持恒定并且相对短的距离，使其无论使用条件如何都能获得对应于测量的信号的传输。特别地，试验显示了所提出的解决方案关于在以增速行驶车辆上进行测量的一致性以及可重复性的效果。试验还显示了，对于给定的询问天线以及询问装置的敏感度，在根据本发明所执行的测量的情况下，询问天线以及由此询问装置对于相同频段的外部信号较不敏感。

“被安装组件与询问天线之间的恒定距离”这一语句在本发明含义范围内被理解为当车辆移动时，这些元件的轨迹之间的恒定距离。该距离不能被理解为被安装组件的确定一点与询问天线之间的距离，所述距离由于被安装组件的转动而发生变化。根据本发明，询问天线因此与元件不经历旋转运动的区域相联系。根据本发明，对于车轮的每次旋转以及由此每个询问，询问天线与结合在被安装组件中的测量系统之间的距离是相同的。

本发明在用于测量温度的系统被包括在轮胎中的情况下尤为有利，所述系统能够与安装到车辆上的询问装置相互通信，从而显示出轮胎元件的橡胶化合物的一部分的局部温度的变化，这种变化能够对所述元件性能引起明显的变动，并且由此帮助车辆的驾驶员或者骑行人使他或她的驾驶能够适应环境并且使轮胎的性能达到最佳。

试验实际上证明了通过表面声波技术或者体声波技术来测量温度的SAW(表面声波)或BAW(体声波)型无线系统允许局部温度的精确测量，即刚好在其附近的聚合体化合物的温度的测量。

SAW或BAW型传感器还具有如上所述能够通过无线电波远程询问的优点，而不需要靠近的能量源。

所述传感器还允许了频繁的高速测量、以及由此提供了关于聚合体化合物状态的频繁且快速的信息。它们由此特别良好地适于测量橡胶化合物的温度，所述橡胶化合物在经受相当大或者长时间应力时会经历温度的变化。

这些传感器的另一个优点特别与它们的小尺寸相联系，所述小尺寸允许它们定位在轮胎中，而不会干扰轮胎的工作。

测量系统由此嵌入到形成轮胎的橡胶化合物中；根据该轮胎或者更准确地根据车辆的目的，元件被埋入到胎面、侧壁或者甚至底部区域的橡胶化合物中。

根据本发明的第一实施例，测量系统由此埋入到车辆被安装组件的轮胎胎面的一部分中。根据轮胎所提供的车辆的类型，胎面的不同区域被监测。例如，在摩托车的情况下，尤其有用的是测量轮胎胎冠、即轮胎赤道平面的温度。更具体地，在直路上长时间高速的情况下，胎面的这个区域经受相当大的应力。在另一个示例重型货物车辆中，测量系统例如被埋入到胎面外部轴向端的一部分中，该区域也被称为轮胎的胎肩。事实上，本领域技术人员知晓轮胎的胎肩会受到应力，该应力会引起橡胶化合物的发热。

根据本发明的第二实施例，测量系统被埋入到车辆被安装组件的轮胎侧壁的一部分中。在民用型车辆的情况下，侧壁区域温度的测量特别提供了重要的信息，民用型车辆在行驶时具有高弯曲度，这种高弯曲度会压着侧壁的某些区域。

根据本发明的第三实施例，测量系统被埋入到车辆被安装组件的轮胎胎圈的一部分中。在农业型车辆的情况下，由于这些轮胎经受的高弯曲度，这种应用尤为有利。

温度测量通过无线电波传送到询问天线以及随后传送到例如固定在车辆上的询问装置，用于向车辆驾驶员提供指示。这些处于驾驶员处置的指示允许驾驶员调整车辆的行驶，从而限制所观察到的发热以及使接地连接元件返回到可接受的温度从而维持其性能。

根据本发明的实施例，询问天线固定到部分地由聚合体化合物所组成的车辆元件的所述区域。天线的固定可以通过本领域技术人员已知的任意方式获得，例如通过粘结而实现。

根据本发明的另一个实施例，询问天线被埋入到部分地由聚合体化合物所组成的车辆元件的所述区域。根据本发明的这个实施例，天线最好在元件制造期间就与元件相结合。询问天线由此制成不可见的并且在使用期间免受可能的损坏。设置一种连接系统，用于将询问天线连接到询问装置本身。

根据一个优选变形，部分地由聚合体化合物所组成的元件相对车轮的轴是固定的。

本发明的这个变形能够保证无论车辆如何使用，询问天线与结合在被安装组件中的测量系统之间的距离都能保持恒定。在摩托车或者甚至速可达的情况下，它可以是挡泥板。还可以是出于此目的而加入的特定元件，例如在电动机车的情况，它可以与制动系统相联系。

更具体地，本发明的这个变形确保了恒定距离，包括例如在不平坦地面上车辆的应用，这种不平坦地面会导致被安装组件相对于车辆的基本上垂直的位移。

根据另一个变形，询问天线与允许询问天线与结合在被安装组件中的测量系统之间距离一致性的车辆的一部分相联系。车辆的这部分可以是例如“挡泥板”型装置，由于位置靠近地面，该装置相对于被安装组件可保持恒定距离。

根据本发明的车辆的第一实施例，当至少两个通过表面声波技术或体声波技术来测量轮胎物理参数的无线系统与被安装组件相联系的时候(所述无线系统包括线形极化天线)，测量系统的天线的极化方向之间形成30到90°之间的角度以及询问天线的极化方向之间形成30到90°之间的角度。

完成的试验已经能够显示出：在SAW或BAW型传感器的情况下，和车辆相联系的询问装置与各个测量系统之间的相互通信需要与测量系统的一个或另一个天线相对应的定向，以便彼此之间相互通信，特别当两个询问天线在彼此附近使用的时候。根据发明的这个实施例使得能够使用两个询问装置或者单个询问装置接收由各个测量系统转发的信号，所述询问装置设置用于接收由极化方向不同的天线所转发的信号，由此能够选择测量系统。这个实施例由此能够在两个测量系统位于不同区域的情况下检测到确定区域的温度。本领域技术人员已知，与SAW或BAW延迟线型传感器相比，在SAW或BAW谐振型传感器的情况下，一旦至少两个使用相同波段的这种类型的测量装置被嵌入到轮胎中，相联系的询问装置就不能够确定它所接收的信号的起源以及由此不能识别出与其相互通信的传感器。当多个传感器在相同频段操作的时候，多个SAW或BAW谐振型传感器的使用不允许通过各个所述传感器的信号发射，所述信号允许它们的识别。

根据本发明的车辆的第二实施例，当至少两个通过表面声波技术或体声波技术来测量轮胎物理参数的无线系统与被安装组件相联系的时候(所述无线系统包括线形极化天线)，测量系统的天线的极化方向是平行的。尤其当询问装置的两个天线彼此之间充分远离的时候，试验已经显示出根据本发明的车辆的实施例以及尤其当装有所述询问天线的所述元件的区域与被安装组件之间的距离小于10cm时，各个天线仅仅探测由预定测量系统中的一个所返回的信号。

根据本发明的车辆的一个或其它实施例的实施例在摩托车型车辆的情况下尤为有利，所述摩托车型车辆设置有弯曲率通常大于0.2以便用于外倾车轮的轮胎。施加到例如胎面赤道平面上的应力以及胎面轴向外部的应力由于它们在不同条件下引起因此各不相同。更具体地，根据摩托车在直路上或者在回转路上的使用，胎面与地面接触的部分不相同并且不会以相同方式受压。根据本发明的实施例，用于测量不同对应区域温度的系统的定位允许了这些不同区域的连续监测，根据这些系统，天线极化方向之间形成30到90°之间的角度。

为了便于测量温度的系统的定位，根据本发明的轮胎最好根据如前所述的在硬质芯体或刚性成形体上的制造工艺类型而制造。

如上所述最好根据在硬质或环形芯体上的工艺类型而生产出来的这种轮胎能够尤其将测量温度的系统定位在大约最后的位置，根据这种类型的方法不需要成型步骤，所述最后的位置还能够被准确地确定。更具体地，在硬质芯体上的制造类型能够根据预定的指标嵌入测量温度的系统。

本发明还提出一种无线系统的使用，该无线系统通过表面声波技术或体声波技术来测量车辆被安装组件中轮胎的物理参数，所述系统与固定到车辆的询问天线相联系，所述询问天线与部分地由聚合体化合物组成的车辆元件的区域相联系，以及在车辆使用期间所述区域与被安装组件保持恒定距离并且最好小于10cm。

附图说明

下面通过参考图1和2对本发明实施例的介绍，本发明的其它有利细节以及特征将会显现，其中：

图1表示摩托车的示意图；

图2表示根据本发明第一实施例的轮胎的示意图的子午面视图；

图3表示根据本发明第二实施例的轮胎的示意图的子午面视图；以及

图4表示轮胎胎面的局部平面图。

图1到4没有按比例显示，从而简化其理解。

具体实施方式

图1显示了摩托车型车辆1的一部分的示意图，摩托车型车辆1包括具有轮胎3的被安装组件2、以及用于所述车辆1接地连接的其它元件4。

在附图中还显示了由聚合物材料制成的元件，根据本发明的询问天线结合在由聚合物材料制成的元件中。在本发明情况下，它们除了后保护部7之外为前挡泥板5和后挡泥板6，

挡泥板5，6是例如通过接地连接元件4相对于被安装组件2的轴8固定的元件。根据本发明的一个优选变形，询问天线与这些挡泥板5，6的区域相联系，在车轮的每一次旋转中，所述区域与被安装组件2的一点并且特别是与轮胎3的一点保持恒定距离。

后保护部7没有固定到被安装组件2的轴8上，但是由于后保护部7相对于被安装组件的定位，因此后保护部7相对于所述被安装组件可以保持恒定距离。在不平路面上行驶的情况下，基本上垂直的相对运动在所述后保护部7和被安装组件2之间变得明显。然而，对于被安装组件2的不同点，所述保护部7的区域与被安装组件2之间保持恒定距离。由此，在这样的实施例中，需要使测量根据车辆的使用而得到适应。更具体地，如果有关元件的一个区域与被安装组件之间的距离能够保持恒定，那么在车轮正好旋转一周上不会保持恒定。询问的频率由此需要适应车辆的使用以及特别根据被安装组件相对于车辆的垂直位移在每次询问时都在询问天线和测量系统之间保持恒定的距离上进行询问。这种适应被连接到悬挂装置的电子装置所控制。

附图中没有示出的询问装置最好设置在车辆上，用于与传感器相互通信。所述询问装置由此对信号进行分析以及将信息发送给骑行人或者甚至能够直接作用在车辆上。所述装置可设置成在到达可导致损害的温度升高之前发出警告信号。

询问装置连接到定位在挡泥板5，6上或者定位在例如后保护部7的元件上的至少一个询问天线上。

图2示出了将被用在摩托车类型车辆上的轮胎21，该轮胎包括由帘布层22组成的胎体加强件，所述帘布层22包括径向设置的加强元件。加强元件的径向定位通过定位所述加强元件的角度而限定；径向设置对应于将所述元件相对于轮胎纵向方向定位的角度，该角度在65°到90°之间。轮胎21还包括胎冠加强件24。

轮胎21具有大于0.15以及最好大于0.3的弯曲率。弯曲率由比率Ht/Wt，即轮胎胎面高度与胎面最大宽度的比率所确定。对于安装到摩托车前面的轮胎，弯曲率最好在0.25到0.5之间；对于安装到摩托车后面的轮胎，弯曲率最好在0.2到0.5之间。

根据本发明，轮胎包括测量系统23，用于测量胎面25的橡胶化合物的内部温度。该测量系统23是SAW(表面声波)谐振型无线温度传感器。这种类型的传感器具有上面所介绍的不需要相关动力供应的优点；它通过修正接收以及转发的波来提供有关环绕所述传感器的橡胶化合物的温度信息。

在图1的情况下，传感器被置于轮胎的赤道平面、并使其能够提供有关橡胶化合物的局部温度的信息。传感器在该区域的定位使得驾驶员或者电动车的骑行人能够监测或者被告之受力区域的温度，特别是在直线高速行驶的时候。

图3示出了本发明的另一个实施例，更特别地涉及重型货物型车辆的情况。图3仅仅示出了半个轮胎31的局部视图，轮胎31相对于轴线XX’对称地延伸，所述轴线XX’示出了轮胎的圆周中心平面或者赤道平面。轮胎31的底部区域和胎圈在所述附图中没有示出。

在所述图3中，选择将SAW谐振型传感器33埋入到位于所述胎面轴向外部区域(通常称为轮胎胎肩)的胎面35的橡胶化合物区域内。对于本领域技术人员尤其公知的是，特别经受重大负载的此种类型轮胎会受到应力，所述应力在极端环境下会导致胎面这个区域的温度升高。

图2和3仅示出了轮胎中的单个温度测量系统。根据本发明的另一个变形，可以设置至少两个系统的分布，该两个系统用于测量形成轮胎的橡胶化合物的两个区域内的温度。

图4示出了摩托车型的轮胎41的胎面45的局部平面图，其中至少两个测量系统47，47’被埋入到轮胎的橡胶化合物中。该图4是摩托车轮胎的图示。

用于测量温度的SAW谐振型第一测量系统47被安置在轮胎41的赤道平面YY’的区域内、并且使其能够如图2所示情况那样提供当电动车沿直线行驶时有关胎面45与地面接触部分的内部温度的信息。

用于测量温度的SAW谐振型第二测量系统47’被安置在轮胎41的胎面45的轴向外部部分、并且使其能够提供当电动车沿弯曲路径行驶、轮胎41由此被拱起时有关与地面接触的胎面45的所述轴向外部部分的内部温度的信息。

有关胎面内通过各SAW谐振型传感器所测量温度的信息被发送到固定到车辆上的询问系统。如前所述，由SAW或BAW谐振型测量系统发射的信号不允许测量系统被选择。根据图4所示，与各个测量系统47，47’相联系的天线48和48’的极化方向之间形成大体等于90°的角度。这种天线的不同定向需要在车辆上提供询问天线的类似分布，从而允许与植入到轮胎的各个SAW谐振传感器48，48’进行通信。更具体地，各测量系统的信号接收仅通过由各个测量系统所转发的各信号与适合询问天线的良好电磁耦合才能得以保证。

Claims (12)

1.一种车辆，所述车辆包括至少一个被安装组件、以及部分地由聚合体化合物组成的元件，所述被安装组件包括车轮和轮胎，所述被安装组件包括至少一个用于通过表面声波技术或体声波技术来测量轮胎物理参数的无线系统，在车辆使用期间，所述元件的至少一个区域与所述被安装组件保持恒定距离，其特征在于，询问天线与所述元件的所述区域相联系，所述被安装组件包括至少两个通过表面声波技术或体声波技术来测量轮胎物理参数的无线系统，所述无线系统包括线性极化天线，其中：所述无线系统的线性极化天线的极化方向之间形成30到90°之间的角度、以及所述询问天线的极化方向之间形成30到90°之间的角度；或者所述无线系统的线性极化天线的极化方向相互平行。

2.如权利要求1所述的车辆，其特征在于，在车辆的使用期间，所述元件的区域与所述被安装组件的距离小于10cm。

3.如权利要求1或2所述的车辆，其特征在于，所述询问天线被固定到所述区域。

4.如权利要求1或2所述的车辆，其特征在于，所述询问天线被埋入在所述区域中。

5.如权利要求1或2所述的车辆，其特征在于，部分地由聚合体化合物组成的元件被相对于车轮的轴是固定的。

6.如权利要求1或2所述的车辆，其特征在于，至少一个通过表面声波技术或体声波技术来测量轮胎物理参数的无线系统被结合到轮胎中。

7.如权利要求6所述的车辆，其特征在于，至少一个测量系统被埋入到轮胎胎面的一部分中。

8.如权利要求6所述的车辆，其特征在于，至少一个测量系统被埋入到轮胎侧壁的一部分中。

9.如权利要求6所述的车辆，其特征在于，至少一个测量系统被埋入到轮胎胎圈的一部分中。

10.一种无线系统的使用，所述无线系统通过表面声波技术或体声波技术来测量车辆的被安装组件中的轮胎的物理参数，所述系统与固定到车辆的询问天线相联系，其特征在于，所述询问天线与部分地由聚合体化合物组成的车辆元件的区域相联系、并且在车辆使用期间所述区域与被安装组件保持恒定距离，所述被安装组件包括至少两个通过表面声波技术或体声波技术来测量轮胎物理参数的无线系统，所述无线系统包括线性极化天线，其中：所述无线系统的线性极化天线的极化方向之间形成30到90°之间的角度、以及所述询问天线的极化方向之间形成30到90°之间的角度；或者所述无线系统的线性极化天线的极化方向相互平行。

11.如权利要求10所述的测量系统的使用，其特征在于，在车辆使用期间所述元件的所述区域与被安装组件的距离小于10cm。

12.如权利要求10或11所述的测量系统的使用，被安装组件包括车轮和轮胎，其特征在于，所述测量系统被结合在所述轮胎中。

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