CN1914504B - 避免在轮胎检测中对电子设备造成损伤的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种保护轮胎电子设备在轮胎检测过程中免受电子放电伤害的设备和方法。本发明公开的不同实施例的方面涉及到多种技术用来为轮胎电子设备提供对高电压放电的保护。公开的例示的技术对应于避免与高电压源的接触、控制与高电压源接触时产生的条件、或者使与高电压源接触产生的效果无效化的方法。

Description

避免在轮胎检测中对电子设备造成损伤的方法和设备

技术领域

本发明技术涉及一种保护电子设备在对与其相关的实体的检查或测试阶段免受损坏的设备和方法。本发明尤其适用于轮胎测试环境以及相关的轮胎电子设备的保护有特殊的适应性，但也适用于其它测试环境。

背景技术

电子设备与充气轮胎以及车轮结构的结合产生了许多实用的优势。轮胎电子设备可能包括传感器以及其它组件，用于用于传递轮胎识别参数和用于根据轮胎的多种物理参数来获得信息，例如温度，压力，轮胎面磨损，轮胎转动次数，车辆速度等等。这些性能信息会在轮胎监测和预警系统中起到作用，甚至可以被回馈系统使用以调节适当的轮胎和/或车辆参数。

与轮胎结构整合的电子系统提供的另一个潜在性能对应用于商业车辆应用的资产追踪以及性能特点。商业卡车队、飞机以及推土机/采矿车辆都是能够利用轮胎电子系统及相关的信息传递的优点的可行行业。无线电频率识别(RFID)标签可以被利用以将独特的身份识别提供给特定轮胎，使得具有轮胎追踪能力。轮胎传感器可以判断车辆上的每个轮胎所行驶的距离，从而帮助那些商业系统的技术维护计划。车辆位置和性能可以为了更昂贵的应用，例如那些采矿设备而被优化。

显而易见，轮胎电子设备的应用有很多实用的优点。另一方面，这种轮胎电子设备的存在使一个轮胎在使用寿命中的某些时期产生了某些难点。一个特殊的时期发生在当装备了这类轮胎电子设备的轮胎被带到某个装置进行胎面翻新的时候。

在通常环境下，当一个轮胎被准备进行胎面翻新时，该轮胎可以被测试瑕疵，从而在胎面翻新过程中可以排除胎面翻新或其他需要处理的问题。一个在对这类轮胎进行胎面翻新前检查轮胎损坏的通常使用的方法包括使用一个金属丝形式的高电压探针。在轮胎测试中，高电压线环刷过轮胎内部，电火花会从金属丝跳到有瑕疵的位置，从而发现任何的瑕疵。这类高电压放电可能会损坏轮胎电子设备，而且，轮胎本身可能会机械的阻碍电子仪器从而引起轮胎电子仪器的机械性损伤。

虽然，当前有多种轮胎电子设备系统的应用被开发，但是还没有什么设计已经显示出能像后面所提出的可以根据本题目的技术所有期望的特征。

发明内容

基于现有技术遇到的与当前发明主题的阐述的已知特征，改进的保护轮胎电子设备在轮胎测试过程中免受损害的方法已经被开发出来。

依据本发明实施例的一个方面，提供物理保护的方法给任何已安装的轮胎电子设备，使其免于与带有高电压的电线发生电接触。

依据本发明实施例的某些方面，即使与带有高电压的电线发生物理接触，也将电子保护的方法提供给任何已安装的轮胎电子设备已被开发出来。

依据本发明实施例的另外方面，设备和附加的方法已被开发，以提供轮胎电子设备组件的自我保护的功能以减少高电压引起损害的可能性。

仍然依据本发明的附加实施例的其它方面，设备和方法被开发以减少测试设备本身产生放电并造成损害的可能性。

通过这里的详细描述，本发明的另外的目的和优势会被阐明，或对于本领域技术人员是显而易见的。同样，本发明的目的和优势会得益于对特定的例示的修改和更正，在此参考及讨论的特征和元件可以被在多种实施例中实践并在发明中使用而不背离本发明的精神和范围。变化可能包括，但不限制于对那些例示的相同的方法、特征或步骤的替换、参考、或讨论，以及多种部分、特征、步骤之类的功能上的、操作上的，或位置上的颠倒。

进一步，应该被理解的是本发明的不同实施例，与不同的优选实施例可以包括对本发明的特征、步骤，或元件，或是他们的等同体(包括对没有在图示中明确显示或在这些图示的详细描述中列出的特征、部分，或步骤或配置的结合)的多种结合或设定。本发明的附加的实施例，没必要在总结部分表述的，可能包括并合并多种在前面的总目标中引用的特征方面、组成部分或步骤的结合，和/或其它特征、组成部分，或步骤在这个应用中以别的方式讨论的。在看完说明书的其他内容时，本领域技术人员将会更好地得益于这些实施例的特征和方面及其他。

附图说明

本发明的完整并可实现的公开，包括对本领域技术人员来说的最佳方式将在说明书中被阐述，作为参考的附图，其中：

图1概略地描绘了一个轮胎和可选择的轮胎电子设备的结合图；

图2和2a是本发明的第一个实施例即对轮胎电子设备提供物理保护的平面图和侧截面图；

图3所示的是本发明的多个附加实施例，提供电源的手动或自动控制；

图4所示的是本发明的另一实施例，对轮胎电子设备提供传导保护；

图5典型的例示了本发明的多个进一步的实施例，其中有着多种电气特征的多种类型的材料可能被用来提供对轮胎电子设备的保护；

图6例示了本发明的另一个实施例，其中反电压(countervoltage)被应用在轮胎电子设备中；

图7例示了本发明的一个实施例，其中轮胎电子设备被制成可自我保护；

图8和8a还例示了本发明的另一个实施例，其中高电压电源被控制以减少损害轮胎电子设备的机率；

图9例示了本发明使用的轮胎测试配置的一个更详细的视图；以及

图10例示了仍然是本发明的另一个实施例，其中测试电线被配置为可以避开已安装的轮胎电子设备。

贯穿于本说明书和附图中重复使用的附图标记，意图在于代表了相同的或相似的发明的特征或元件。

具体实施方式

如本发明内容部分所述，本发明特别的涉及保护电子设备在对与其相关的实体的测试阶段免受损坏，并且，尤其涉及在轮胎测试操作，特别在是和胎面翻新操作有关期间保护轮胎电子设备。但是，如先前所述，本发明并不局限于这个轮胎测试环境，此技术也适用于其它的环境。

应该被注意到，在这里提出并讨论的每个可效仿的实施例不应成为对本发明的限制。作为一个实施例部分阐述或描述的特征或步骤可能在与其他实施例的方面结合使用以生成进一步的实施例。除此之外，某些特征可能被与未明确提到的执行了相同或相似的功能的相似的设备或特征交换。

关于本发明的优选实施例的参考内容将被详细描述。参考附图，图1例示了其中几个可选择的位置，其能够使轮胎电子设备安装在根据本发明的某些方面的轮胎的里侧，外侧或内部。如图1所示，一个或多个轮胎电子设备可以和轮胎10相连，通过将这些设备安装在侧边的外部位置90，在轮胎的轮周部位92，在侧边的内部位置94，或物理植入轮胎结构内部，如点线矩形96。任何一个，一些或全部这些位置可能被用作任何一个轮胎中的轮胎电子设备的位置。此外，多个轮胎电子设备可以被布置(arrange)，使得多个状态或来自多个位置的多个状态可以被更容易地探测到以获得可分辨数据的最大可能范围。

应该被记住的是，如前所述，虽然关于本发明的原理讨论指向轮胎的测试以及保护与这些轮胎相关联的电子设备的方法，但本发明并不局限于此。尤其是，在这里描述的多种保护方法也能适用于其他的环境，在这些环境中可能应用不同的测试技术，且其中与测试中的设备和产品相关联的电子设备可能由于那类测试技术而并非期望地受到损坏。这类测试环境不受限的实例可能包括与电磁脉冲(EMF)及照明相关的测试。

参考图2及2a，其中例示了本发明的第一个实施例的一个平面图和侧截面图(延着图2中的箭头24所示截取)。如图2及2a所示，轮胎10的一部分，对应于通过箭头22(图1)所示的视角能够看到的部分，显示了轮胎电子设备94稳固于轮胎10的内表面12上。在这个实施例中，一个半圆形的绝缘保护结构以围墙200的形式垂直于轮胎内表面120被放置以提供对轮胎电子设备94的物理保护，从而避免与电线310接触。电线310可以采取传导关键链(conductive keychain)的形式。如图所示，保护墙200至少部分的包围着轮胎电子设备94，并且可以通过可选的围墙部分210来完整地包围住轮胎电子设备94。

在轮胎测试操作中，电线310刷过轮胎10的内表面12。在一个实际的测试中，轮胎10可能被旋转而电线310保持固定以产生轮胎10和电线310之间的相对运动。由于金属头部300和高电压电源(未示出)相连，刷过轮胎内表面12的电线310会在一个或多个电线310与任何轮胎上的瑕疵之间产生指向接地的导电金属板或旋转机构312(在图2中未示出)的瞬间放电。绝缘保护墙装置200和它的可选扩展部分210防止电线310和轮胎电子设备94相接触，从而保护设备免受电荷放电损害。如一个不受限例子所示，通过金属头部300连接到电线310的高电压电源可能有着约80千伏直流的峰值输出。

参考图3，即例示了本发明的其它实施例。在这些实施例中，通过高电压电源的手动和/或自动控制提供了轮胎电子设备的保护。在类似于图2和2a所举的例子的方式，轮胎10可能沿着箭头14的方向前进从而使电线310刷过轮胎10的内表面12。电线310通过金属头部300连接到高电压电源320，从而可以在一个或多个电线310与任何可能出现在轮胎10上的瑕疵(defect)之间产生指向接地的导电金属板或类似于图2a中的312的旋转机构(未示出)的瞬间放电。

当轮胎10移动使得安装在轮胎10的内表面12上的轮胎电子设备94接近电线310时，通过视觉观察330的设备操作员和/或通过磁场或光敏传感器340的自动化控制可以有效地控制高电压电源320，以至于在轮胎电子设备94接近电线310时可以减少高电压电源的输出电压到一个足够允许轮胎电子设备94和电线310之间发生非破坏性接触的水平。高电压电源320的输出电压可能被减少到0(也就是，高电压电源可能被切断)或是减少到一个对轮胎电子设备94安全的接触水平。

图3进一步的示例仍然是本发明的另一个可选实施例，其中电子设备94本身可能被用作一个单独的传感器或是同之前讨论过的传感器结合起来以控制高电压电源。特别的是，在电子设备94接近测试电线310时，电子设备94可以被配置为检测潜在的有伤害的电场的存在并通过无线电频率(RF)辐射96或其它合适的信息传输形式将这个信息传输给一个与电源320相连接的接收元件342。再次，高电压电源320的输出电压可能被降到0或是降到一个对轮胎电子设备94来说接触安全的水平。将会在之后参考图8和8a更全面地描述可选的电源控制方法可能也会被使用在附图3所示的几个实施例中。

图4所示的依然是本发明的另一个实施例。通常在图4中所示的实施例中进行的测试步骤可以在之前描述的实施例中执行。一束通过金属头部300和高电压电源(未示出)相连的带电的(energized)电线310刷过旋转着的轮胎10的内表面12。在轮胎电子设备94接近电线310时，电线310遇到包围着电子设备94的导电保护圈400。保护圈400可以被临时或永久性放置在轮胎电子设备94的周围，并运行以吸引来自高电压电线的瞬间放电至一个不会受影响的部分而不是敏感的电子设备。导电的保护圈400可以是任何合适的环状导电材料包括如一个不受限的例子，导电橡胶。

参考图5(一个平面图)和5a(一个延着图5中箭头26的侧截面图)，将描述本发明的第4、第5和第6的可效仿的实施例。如前述的实施例，完整的描述将不会在这里重复的相似的轮胎测试步骤，可以被遵循。此外，如前所述的实施例，轮胎10可以被放置在导电的金属板或旋转装置上(未示出)，作用是作为与金属头部300相连的高电压电源(未示出)的接地回路。

根据现在阐述的实施例，多个保护特征可能被使用以为轮胎电子设备94提供保护，所有这些，从附图的角度来看是相似的。然而每个实施例，都包含了轮胎电子设备保护的方法，其中一个有着多种电气性能的遮盖物500或是临时或是永久地使用在轮胎电子设备94上。

在第一个实施例中，绝缘外罩500被临时或永久地安装在轮胎电子设备上，由此防止产生有伤害的瞬间放电。第二个实施例提供临时或永久的导电的外罩500安装在轮胎电子设备94上，由此提供一个法拉第屏蔽结构以吸引高压电线310的电弧，但是阻止了形成轮胎电子设备94的封装内的任何电压梯度。

最后图5和5a所示的本发明的第3个优选实施例，对应于一个电阻材料外罩500置于轮胎电子设备94上。这种电阻材料外罩500可以或可以不允许形成电弧，但是同时将材料中电流的大小和上升的速率控制到一个不会伤害轮胎电子设备94的水平。就如一个关于合适的电阻材料的不受限的例子，含有碳的橡胶可以通过调节碳粒子的浓度来实现将电流的大小和上升速率限制在期望的水平上。

图6所示的也是本发明的另一个实施例，与之前参考图5中描述的法拉第笼结构有着某些相似之处。具体地，除了与之前所述的完全一样的轮胎测试步骤之外，图6的实施例例示了通过高电压电缆350将高电压从电源320直接施加到轮胎电子设备之间。通过电缆350施加于轮胎电子设备350的高电压与通过金属头部300施加到电线310的高电压是处在相同水平的。因为在两个具有相等电压电位值的物体之间不存在电压电位差或电压梯度，所以在电线310和轮胎电子设备94之间不会产生瞬间放电。

现在转到图7，例示了两个本发明的附加实施例。在这些本发明的实施例中，注意力被放到了轮胎电子设备94自身，以提供在遇到轮胎测试步骤中的不利作用时的某种形式的自我保护。

在第一个自我保护的实施例，轮胎电子设备的封装被设计成可以在设备内部提供更长的绝缘通道从而抑制在高电压带电的测试电线和电子设备94中的电子部件之间形成电弧。

另一个实施例是关于本发明第二个自我保护形式即在轮胎电子设备94内部提供静电消耗元件。例如，元件700、710和720示范性例示了在轮胎电子设备94内部连接到多个终端，其可以对应于多种已知的静电放电元件。这种元件的无限制的例子对应于高电阻值电阻器、电火花间隙设备、非线性电阻器、电容器、氖灯、电子管阻隔材料、变阻器，以及能够安全驱散高电压放电的其他设备。

对于那些本领域的技术人员显然的是，这些自我保护形式的特征可以被合并，例如，在组成轮胎电子设备94的同一个封装内同时提供更长的绝缘通道和至少一个或以上独立静电消耗原件700、710，720。

参看图8和8a，对轮胎电子设备的高电压放电的不利影响可能通过考虑高电压源本身来解决。如图8所示，测试程序对应于之前所述的程序。事实上，程序的技术，也就是带电压的电线310刷过旋转的轮胎10的内表面12，是一样的。不同点在于高电压发电机320。

如对应于图8a的图表所例示的那样，电源320被设定，使得生成的高电压通过金属头部300施加到电线310上形成一连串非常短的高电压脉冲800，这些脉冲当电线不带电压时稍长的周期被分隔开。这样，施加到电线310上的有效能量不足以对轮胎电子设备94造成任何的伤害。非常短的脉冲800仍然以产生瞬间放电的形式提供关于轮胎瑕疵的信息，但是所携带的能量非常小以至于不会对电子设备94内的电气元件造成损害。

图9以一个更详细的视角例示了一个可能被本发明所使用的可效仿的轮胎测试配置。轮胎测试设备通过在一个或多个接地的导电旋转装置312上支撑轮胎10来运行。一个由绝缘材料制成的支撑臂330支撑着金属头部330而且可以被上下移动，移动由未举例的驱动器驱动，在图中用双箭头332指示。高电压电源320的一个输出线路通过电缆332连接到金属头330并从那里连到检测电线310。高电压电源320的另一个输出线路通过电缆324连接到导电的转动装置312。如图所示，测试电线310可能对应于组成一对蝴蝶翅膀形状的电线的部分，从而随着轮胎的旋转，可以扫过轮胎10的侧边部分的内表面，而另一部分组成一束导电的钥匙链形状的第二部分从金属头部300悬垂下来。如图9所示，轮胎电子设备94可能被固定在轮胎10的内侧边部分并被蝴蝶翅膀状的部分测试电线310扫过。任何之前所述的多种保护措施与结构在这里都可能被使用以保护轮胎电子设备94在接触或接近带电的测试电线310时免受损坏。

图10还例示了本发明的另一个可选实施例，其中电线310蝴蝶翅膀形状的部分本身可能被改变形状以避免与安装了轮胎电子设备的区域相接触。如图9示范性例示的，轮胎电子设备94可以被安装在轮胎10的侧边墙区域的内部。测试电线310通过电缆322和金属头部300连接到高电压电源，而且轮胎10可能被支撑在接地的导电金属板，正如前文所述的那样。测试电线310的蝴蝶翅膀部分中的一部分可能被变形，例如像图示的区域314那样，以避免接触任何安装在制定区域的轮胎电子设备94。当然，轮胎电子设备94可能如图1所示的那样被安装在多个不同的位置，由此，本发明预期会修改测试电线的形状以适应任何这类的安装位置。

尽管已经关于它的特定的实施例对本发明进行了描述，但是可以理解的是，本领域技术人员在理解前述内容时很容易提出对这些实施例的改造、变更以及等价物。因此，本发明的范围将作为示例而不是限制，并且本发明不排除包括本发明的这些对本领域技术人员更显而易见的修正、变更和/或添加。

Claims (16)

1.一种用于在轮胎检查中防止轮胎电子设备损伤的方法，包括步骤如下：

提供高电压电源；

提供含有至少一个轮胎电子设备的轮胎，所述至少一个轮胎电子设备安装在所述轮胎的表面上；

提供可导电的电线；

将导电电线的一端连接到高电压电源；

配置导电电线的另一端以接触轮胎；以及

提供物理屏障接近于所述至少一个轮胎电子设备，由此避免由高电压源的作用对轮胎电子设备造成的损害；

其中所述提供物理屏障的步骤包括提供绝缘围墙，该绝缘围墙垂直于所述轮胎表面，并靠近但不遮罩住所述至少一个轮胎电子设备，从而阻止被配置为接触轮胎的导线末端与轮胎电子设备接触。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述配置的步骤包括提供多根电线给导线的另一端。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述绝缘围墙至少部分环绕至少一个轮胎电子设备。

4.如权利要求3所述的方法，其中所述绝缘围墙至少环绕一个轮胎电子设备。

5.如权利要求1所述的方法，其中提供绝缘围墙包括：提供导电护圈来围住至少一个轮胎电子设备。

6.一种用于在轮胎检查中防止轮胎电子设备损伤的方法，包括步骤：

提供高电压电源；

提供含有至少一个轮胎电子设备的轮胎；

提供可导电的电线；

将导电电线的一端连接到高电压电源；

配置导电电线的另一端以接触轮胎；以及

控制传递到至少一个轮胎电子设备上的有效能量，由此避免由高电压源的作用对轮胎电子设备造成的损害。

7.如权利要求6所述的方法，其中所述控制的步骤包括控制由高电压电源提供的有效能量。

8.权利要求7所述的方法，其中所述控制的步骤包括至少当配置为接触轮胎的电线末端接近于至少一个轮胎电子设备时，手动减少高电压电源的有效能量。

9.如权利要求7所述的方法，其中所述控制的步骤进一步包括：

提供一个传感器，其具有一个输出信号用来对配置为接触轮胎的电线末端在接近至少一个电子设备时做出响应；以及

自动减少高电压电源的有效能量，作为对输出信号的响应。

10.如权利要求7所述的方法，其中所述控制的步骤进一步包括：

配置至少一个轮胎电子设备以提供一个输出信号，用来对配置为接触轮胎的电线末端在接近至少一个电子设备时候做出响应；以及

自动减少高电压电源的有效能量，作为对输出信号的响应。

11.如权利要求6所述的方法，其中所述控制的步骤包括配置高电压电源以提供一系列相对短的高电压脉冲，该脉冲在时间上被充分隔开以产生一个有效的低能量波形；由此，高电压电源提供的有效能量不足以损伤到至少一个轮胎电子设备。

12.如权利要求6所述的方法，其中所述控制有效能量的步骤包括将具有完全等于高电压电源的电势施加到至少一个轮胎电子设备，由此，在至少一个轮胎电子设备与配置为接触轮胎的电线末端之间基本不会产生电压梯度。

13.如权利要求6所述的方法，其中所述控制有效能量的步骤包括在至少一个轮胎电子设备内并入一个或多个静电消耗元件。

14.如权利要求6所述的方法，其中所述控制有效能量的步骤包括在至少一个轮胎电子设备内并入绝缘路径，从而抑制电弧形成。

15.如权利要求6所述的方法，其中所述控制有效能量的步骤包括用导电护圈围住至少一个轮胎电子设备。

16.如权利要求6所述的方法，其中所述控制有效能量的步骤包括改变至少一部分用于接触轮胎的导线的另一端的形状，以避免接触至少一个轮胎电子设备。

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