IT202000013408A1 - Pastiglia freno intelligente di veicolo e suo metodo di manifattura - Google Patents

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Description

DESCRIZIONE
Campo
La seguente divulgazione riguarda una pastiglia freno intelligente di veicolo comprendente almeno un dispositivo di rilevamento della forza di taglio, e un suo processo di produzione.
Sommario
La piezoelettricit? ? la carica elettrica che si accumula dentro un particolare tipo di materiali solidi in risposta alla sollecitazione meccanica applicata esterna.
I materiali piezoelettrici includono nanocristalli di quarzo, tormalina e sale di Rochelle, ma essi mostrano una risposta piezoelettrica relativamente piccola alle sollecitazioni esterne. Per superare questo problema alcune ceramiche ferroelettriche policristalline sono sintetizzate, come titanato di bario (BaTiO3) e titanato zirconato di piombo (PZT), in modo tale che le ceramiche sintetizzate esibiscano dislocazioni pi? grandi o inducano tensioni elettriche pi? grandi dopo l?applicazione di sollecitazione meccanica.
In particolare, i materiali piezoceramici in PZT possono essere usati per applicazioni su attuatore o sensore. I materiali in PZT sono divisi in due classi che differisce l?una dall'altra per il livello di drogaggio dentro la sottostruttura di reticolo. L'eccedenza o la mancanza di carica dentro la struttura del materiale influenza il comportamento piezoelettrico e il suo campo d'uso. Il PZT, che ? considerato "tenero", ? un materiale usato spesso per convertire la vibrazione meccanica in segnali elettrici.
Al fine di usare appropriatamente questi materiali piezoelettrici sintetizzati, viene eseguita una procedura di polarizzazione. A tal fine, un campo elettrico forte di svariati kV/mm viene applicato per creare un'asimmetria nel composto ceramico antecedentemente non organizzato. Il campo elettrico provoca un riorientamento della polarizzazione spontanea e allo stesso tempo i domini con un orientamento favorevole alla direzione del campo di polarit? crescono mentre quelli con un orientamento sfavorevole sono soppressi. Questa procedura produce una variazione dentro la struttura cristallina del materiale e le pareti del dominio sono spostate nel reticolo cristallino. Dopo la polarizzazione, la maggior parte dei riorientamenti viene conservata anche senza l'applicazione di un campo elettrico. Tuttavia, un piccolo numero delle pareti del dominio sono spostate di nuovo alla loro posizione originale a causa di sollecitazioni meccaniche interne. Questa riorganizzazione del dominio indotta, come menzionato in precedenza, producono una dislocazione dentro la struttura del reticolo che ? ben conservata a una determinata temperatura caratteristica del materiale, come la cosiddetta temperatura di Curie (TC). A temperature al di sotto della TC, la struttura del reticolo dei cristalliti di PZT pu? diventare distorta e asimmetrica il che pu? provocare la formazione di dipoli, che sono di interesse per la tecnologia piezoelettrica. A temperature al di sopra della TC, il materiale piezoceramico pu? perdere la sua asimmetria dentro il reticolo e si possono perdere le sue propriet? piezoelettriche.
I composti piezoceramici sono prodotti in svariati modi differenti. Le tecniche di manifattura possono essere basate sulla pressatura idraulica meccanica di materiale granulare essiccato per nebulizzazione. Dopo la produzione, il composto viene sinterizzato a temperature approssimativamente fino a 1300 ?C. Questo porta ad un restringimento del volume del corpo approssimativamente del 30%. Il risultato ? un materiale ceramico solido avente alta densit?. In seguito il materiale piezoelettrico ? polarizzato come descritto in precedenza e quindi la ceramica sinterizzata, che ? molto dura, pu? essere segata e lavorata a macchina, se necessario. I materiali compattati si presentano in sagome differenti come dischi, piastre, barre e cilindri. L'ultimo stadio del processo di manifattura comprende la deposizione di elettrodi. Gli elettrodi vengono applicati al materiale piezoceramico mediante tecnologia serigrafica o PVD (polverizzazione catodica) e successivamente cotti al forno a temperature al di sopra di 800 ?C. Gli spessori di pellicola possono essere da 1 ?m a 10 ?m a seconda dell'applicazione finale del sensore.
Materiali piezoelettrici polarizzati sono caratterizzati da svariati coefficienti e relazioni.
In forma semplificata, le relazioni base tra le propriet? elettriche ed elastiche possono essere rappresentate come segue:
dove D ? la densit? di flusso elettrico, T la sollecitazione meccanica, E il campo elettrico, S lo sforzo meccanico, d il coefficiente piezoelettrico di carica, ?<T >la permettivit? e S<E >il coefficiente di elasticit?. Tali relazioni si applicano a piccole ampiezze elettriche e meccaniche, o cosiddetti piccoli valori di segnale. In questo intervallo, le relazioni tra deformazione meccanica, elastica S o sollecitazione T, e il campo elettrico E o densit? di flusso elettrico D sono lineari, e i valori per i coefficienti sono costanti.
Come mostrato nella FIG. 1, le direzioni sono designate da 1, 2, e 3, corrispondenti agli assi X, Y e Z del classico insieme di assi ortogonali a destra. Gli assi rotazionali sono designati con 4, 5 e 6 (Figura 2). La direzione di polarizzazione (asse 3) viene stabilita durante il processo di inversione dei conduttori mediante un campo elettrico forte applicato tra i due elettrodi.
Un parametro ? il coefficiente piezoelettrico di carica che ? il rapporto tra carica elettrica indotta e sollecitazione meccanica o, in altre parole, il rapporto tra sforzo meccanico conseguibile e campo elettrico applicato. Poich? il materiale piezoelettrico ? anisotropo, i quantitativi fisici corrispondenti sono descritti mediante tensori:
I dispositivi piezoelettrici possono includere sensori di pressione e taglio. Il primo tipo ? sensibile alla sollecitazione meccanica normale e il suo comportamento ? controllato mediante il componente d33 di un tensore con coefficiente piezoelettrico di carica. Il secondo tipo (cio? un sensore di taglio) ? sensibile allo scorrimento relativo delle due facce (superiore e inferiore) del sensore e la sua risposta dipende al componente d15 non diagonale della matrice d.
Pertanto, pu? essere desiderabile per un sensore di taglio avere un componente d15 grande e d33 piccolo al fine di ridurre al minimo l?interferenza tra componenti normale e tangenziale della forza esterna applicata.
La tecnologia serigrafica ? un processo veloce e a basso costo. Questa tecnica viene usata nell?elettronica stampata ed ? una delle tecnologie pi? promettenti per manifatturare un'ampia gamma di dispositivi elettronici. I vantaggi dei sensori serigrafati includono sensibilit?, selettivit?, possibilit? di produzione su larga scala e miniaturizzazione. La tecnologia serigrafica consiste nel depositare strati successivi di inchiostri o paste speciali su un substrato isolante. Le paste sono solitamente basate su un legante polimerico con dispersioni metalliche o grafite, e possono anche contenere materiali funzionali come cofattori, stabilizzatori e mediatori.
Il vantaggio della tecnologia serigrafata risiede nella possibilit? per la manifattura di tutti gli stadi della fabbricazione del dispositivo in una singola fase, vale a dire da elettrodo a deposizione di materiale. Un ostacolo da superare ? correlato a polarizzazione in loco del dispositivo fabbricato. Nel frattempo, la procedura pu? essere molto semplice per la polarizzazione del sensore di pressione, ma pu? essere difficile per sensori che richiedono un componente di polarizzazione longitudinale grande.
I dispositivi fabbricati usando questo tipo di tecnologia sono tipicamente molto sottili (h = 10 ? 100 ?m) e non hanno particolare limitazione in termini di geometria o estensione planare. Traendo vantaggio da queste propriet? geometriche ? possibile definire una configurazione di alcuni elettrodi al fine di controllare la direzione del campo, con l'obiettivo di ottenere direzioni di polarizzazione preferenziali.
Una pastiglia freno intelligente ? una pastiglia freno sensorizzata configurata (ad es. con un'adeguata architettura del sistema hardware e software e alcuni algoritmi) per misurare uno o pi? parametri, come la temperatura delle pastiglie freno e/o quantitativi statici e dinamici tra cui forze normali e di taglio applicate durante la frenata.
Un dispositivo di rilevamento della forza di taglio pu? comprendere un foglio di materiale piezoelettrico serigrafato avente su ciascuna di due facce principali parallele una coppia di elettrodi interdigitati serigrafati.
Quelle facce principali parallele l?una all?altra identificano una direzione della sollecitazione di taglio del dispositivo di rilevamento di taglio.
Ciascun elettrodo su una faccia principale ? allineato con un elettrodo corrispondente sull'altra faccia principale lungo una direzione di lettura ortogonale alla direzione di taglio di sollecitazione.
In determinate implementazioni, tutti gli elettrodi, sebbene con un?interconnessione differente, sono intesi per l'uso sia per la polarizzazione in massa iniziale del materiale piezoelettrico che in seguito per il prelievo del segnale della forza di taglio.
La serigrafia del foglio piezoelettrico pu? consentire una progettazione solida e una riduzione dei costi in un processo di produzione industriale di un oggetto sensorizzato, ad esempio una pastiglia freno intelligente.
In confronto ad altre tecnologie attualmente sul mercato per sensori di taglio piezoelettrici, la tecnologia serigrafica riduce le fasi di produzione a causa del fatto che il sensore, una volta prodotto sull'oggetto da sensorizzare, pu? anche essere polarizzato "in loco". Vale a dire, diversamente dai metodi di manifattura nei quali il materiale piezoelettrico ? polarizzato durante o subito dopo il processo di manifattura del sensore, il materiale piezoelettrico della presente divulgazione pu? essere polarizzato dopo che il sensore ? stato manifatturato e installato in un?applicazione a causa della tensione relativamente bassa richiesta per polarizzare il materiale piezoelettrico della presente divulgazione. Pertanto, non ? necessario produrre il sensore, polarizzarlo e quindi installarlo sull'oggetto. In alternativa, il materiale piezoelettrico della presente divulgazione pu? essere polarizzato durante il processo di manifattura del sensore stesso.
Inoltre ancora, diversamente dai metodi di manifattura nei quali il materiale piezoelettrico ? polarizzato durante il processo di manifattura del sensore, il materiale piezoelettrico della presente divulgazione pu? essere polarizzato o ripolarizzato mentre installato nell'applicazione (ad es. in una pastiglia freno) a causa della tensione relativamente bassa richiesta per polarizzare il materiale piezoelettrico della presente divulgazione.
Un limite delle peculiarit? descritte in precedenza sta nel fatto che, quando usati per leggere il segnale della forza di taglio, gli elettrodi raccolgono una quantit? significativa di cariche prodotte anche nella direzione normale che possono complicare in qualche misura la corretta interpretazione del segnale.
Varie forme di realizzazione della presente divulgazione possono affrontare una o pi? delle preoccupazioni summenzionate, o altre preoccupazioni.
Per esempio, in alcune forme di realizzazione, includono fornire una pastiglia freno di veicolo caratterizzata dal fatto di comprendere: una piastra di supporto; una pastiglia di attrito; almeno un dispositivo di rilevamento della forza di taglio; e un circuito elettrico configurato per raccogliere segnali da detto almeno un dispositivo di rilevamento della forza di taglio; in cui detto dispositivo di rilevamento della forza di taglio comprende: un foglio di materiale piezoelettrico avente una prima e una seconda faccia principale parallele l'una all'altra che identificano una direzione della sollecitazione di taglio; almeno un primo elettrodo di lettura digitato collocato su detta prima faccia principale; almeno un secondo elettrodo di lettura digitato collocato su detta seconda faccia principale, detti primo e secondo elettrodo di lettura aventi dita allineate lungo una direzione di lettura ortogonale a detta direzione di sollecitazione di taglio; almeno un primo elettrodo polarizzante digitato collocato su detta prima faccia principale e interdigitato con detto primo elettrodo di lettura digitato; e almeno un secondo elettrodo polarizzante digitato collocato su detta seconda faccia principale e interdigitato con detto secondo elettrodo di lettura digitato. Detto materiale piezoelettrico avente una polarizzazione elettrica in massa con campo di vettore orientato trasversalmente a detta direzione di lettura, ciascuna coppia di dita allineate di detti primo e secondo elettrodo di lettura che racchiude una rispettiva regione di detto materiale piezoelettrico avente il campo di vettore orientato in modo massimamente tangenziale a detta direzione di sollecitazione di taglio.
Fornire una strategia di polarizzazione idonea e geometria di elettrodi applicati sulle facce principali opposte del foglio di materiale piezoelettrico, rende possibile ottenere un campo di polarizzazione con un componente normale molto piccolo. A questo fine, un foglio di materiale piezoelettrico ? realizzato con notevole estensione planare L in relazione allo spessore h.
Pi? in dettaglio, la dimensione di superficie L pu? essere molto pi? grande della dimensione lineare h al fine di ridurre al minimo le distorsioni dei campi elettrici nell?area di raccolta del segnale.
In una forma di realizzazione della pastiglia freno di veicolo, detto foglio di materiale piezoelettrico ? costituito da uno strato serigrafato. In una forma di realizzazione della pastiglia freno di veicolo, detti primo e secondo elettrodo di lettura e detti primo e secondo elettrodo polarizzante sono ottenuti ciascuno da uno strato serigrafato.
In una forma di realizzazione della pastiglia freno di veicolo, dita di detti primo e secondo elettrodo polarizzante hanno una deviazione lungo detta direzione di sollecitazione di taglio.
In una forma di realizzazione della pastiglia freno di veicolo, ciascuna coppia di dita allineate di detti primo e secondo elettrodo di lettura ? tra dita adiacenti di detto primo e un secondo elettrodo polarizzante lungo detta direzione di sollecitazione di taglio.
In una forma di realizzazione della pastiglia freno di veicolo, dita del primo e secondo elettrodo di lettura sono pi? grandi di dita del primo e secondo elettrodo polarizzante.
In una forma di realizzazione della pastiglia freno di veicolo, la larghezza di dita del primo e secondo elettrodo di lettura ? in un intervallo tra il 60% e l?85% della distanza tra dita del primo e un secondo elettrodo polarizzante.
In una forma di realizzazione della pastiglia freno di veicolo, lo spessore del foglio piezoelettrico del dispositivo di rilevamento ? tra 0,15 e 0,25 mm, la larghezza delle dita degli elettrodi di lettura ? tra 0,1 e 0,2 mm, la larghezza delle dita degli elettrodi polarizzanti ? tra 0,025 e 0,1 mm, e la distanza minima tra dita adiacenti sulla stessa faccia del foglio di materiale piezoelettrico ? tra 0,025 e 0,05 mm.
La presente divulgazione riguarda anche un processo di produzione di una pastiglia freno di veicolo. In alcune implementazioni, il processo comprende una o pi? delle fasi seguenti (ad es. in una sequenza temporale): serigrafare un circuito elettrico su una piastra di supporto; serigrafare almeno un dispositivo di rilevamento di forza di taglio su detto circuito elettrico, detta forza di taglio essendo realizzata: serigrafando almeno un primo elettrodo di lettura digitato e almeno un primo elettrodo polarizzante digitato su detto circuito elettrico; serigrafando su detto primo elettrodo di lettura e detto primo elettrodo polarizzante un foglio di materiale piezoelettrico avente una prima e una seconda faccia principale parallele l'una all'altra che identificano una direzione di sollecitazione di taglio, detta prima faccia principale essendo applicata su detto primo elettrodo di lettura e detto primo elettrodo polarizzante; serigrafando su detta seconda faccia principale di detto foglio almeno un secondo elettrodo di lettura digitato e almeno un secondo elettrodo polarizzante digitato, detti primo e secondo elettrodo polarizzante aventi una deviazione lungo detta direzione di sollecitazione di taglio, detti primo e secondo elettrodo di lettura aventi dita allineate lungo una direzione di lettura ortogonale a detta direzione di sollecitazione di taglio; applicando una pastiglia di attrito su detta piastra di supporto; e polarizzando in massa detto foglio di materiale piezoelettrico mediante un'erogazione di potenza a detti primo e secondo elettrodo polarizzante per generare un campo di vettore orientato in modo massimamente tangenziale a detta direzione di sollecitazione di taglio in regioni racchiuse da dette dita di detti primo e secondo elettrodo di lettura allineati lungo una direzione di lettura ortogonale a detta direzione di sollecitazione di taglio.
In una forma di realizzazione durante la polarizzazione in massa di detto materiale piezoelettrico, detti primo e secondo elettrodo di lettura vengono tenuti a un potenziale flottante.
In una forma di realizzazione durante la polarizzazione in massa di detto materiale piezoelettrico, detti primo e secondo elettrodo di lettura vengono tenuti a un potenziale fisso e uguale.
Breve descrizione dei disegni
Varie forme di realizzazione sono raffigurate nei disegni allegati a scopi illustrativi e non devono in alcun modo essere interpretate come limitative dell'ambito di questa divulgazione. Varie peculiarit? delle differenti forme di realizzazione divulgate possono essere combinate per formare forme di realizzazione aggiuntive, che sono parte di questa divulgazione.
La FIG. 1 illustra schematicamente un sistema di coordinate ortogonale per descrivere le propriet? di un materiale piezoelettrico polarizzato;
la FIG. 2 mostra schematicamente un primo tipo di dispositivo di rilevamento della forza di taglio nel quale il foglio di materiale piezoelettrico non ? rappresentato per chiarezza;
la FIG. 3 mostra schematicamente una sezione trasversale verticale del primo tipo di dispositivo di rilevamento della forza di taglio nel quale il campo elettrico durante lo stadio di polarizzazione ? rappresentato;
la FIG. 4 mostra schematicamente un secondo tipo di dispositivo di rilevamento di forza di taglio nel quale il foglio di materiale piezoelettrico non ? rappresentato per chiarezza;
la FIG. 5 mostra schematicamente una sezione trasversale verticale del secondo tipo di dispositivo di rilevamento della forza di taglio dove ? rappresentato il campo elettrico durante lo stadio di polarizzazione;
la FIG. 6 mostra schematicamente un circuito elettrico per prelevare il segnale della forza di taglio dal secondo tipo di dispositivo di rilevamento della forza di taglio; e
la FIG. 7 mostra schematicamente una pastiglia freno di veicolo comprendente almeno un dispositivo di rilevamento della forza di taglio polarizzato "in loco".
Descrizione dettagliata
Nella seguente descrizione dettagliata si fa riferimento ai disegni allegati, che formano parte ad essa relativa. Nei disegni, numeri di riferimento similari identificano tipicamente componenti similari, a meno che il contesto indichi diversamente. Le forme di realizzazione illustrative descritte nella descrizione dettagliata e nei disegni non sono intese essere limitative. Possono essere utilizzate altre forme di realizzazione, e possono essere realizzati altri cambiamenti senza discostarsi dallo spirito o dall'ambito della materia in oggetto qui presentata. Gli aspetti della presente divulgazione, come generalmente descritto nel presente contesto, e illustrato nelle figure, possono essere disposti, sostituiti, combinati, e progettati in un'ampia variet? di differenti configurazioni, le quali sono tutte contemplate esplicitamente e facevano parte di questa descrizione.
Con riferimento alle FIGG. 2-6, il dispositivo 1 di rilevamento della forza di taglio comprende un foglio 2 di materiale piezoelettrico avente una prima faccia 3 principale e una seconda faccia 4 principale che sono parallele l'una all'altra per identificare una direzione di sollecitazione di taglio S. Sulla prima faccia 3 principale del foglio 2 di materiale piezoelettrico, ? collocato almeno un primo elettrodo 5 di lettura digitato avente dita 5a. Sulla seconda faccia 4 principale del foglio 2 di materiale piezoelettrico ? collocato almeno un secondo elettrodo 6 di lettura digitato avente dita 6a. Il primo e il secondo elettrodo 5 e 6 di lettura hanno dita 5a e 6a rispettivamente allineate l'uno all'altro lungo una direzione di lettura R ortogonale alla direzione di sollecitazione di taglio S.
Sulla prima faccia 3 principale del foglio 2 di materiale piezoelettrico ? collocato almeno un primo elettrodo 7 polarizzante digitato avente dita 7a. Il primo elettrodo 7 polarizzante digitato ? interdigitato con il primo elettrodo 5 di lettura digitato.
Sulla seconda faccia 4 principale del foglio 2 di materiale piezoelettrico ? collocato almeno un secondo elettrodo 8 polarizzante digitato avente dita 8a.
Il primo elettrodo 7 polarizzante digitato ? interdigitato con il primo elettrodo 5 di lettura.
Il primo elettrodo 7 polarizzante ? posizionato a una distanza lontano dai secondi elettrodi 8 polarizzanti su ciascun lato rispettivo del foglio 2 di materiale piezoelettrico in una direzione parallela alla direzione di sollecitazione di taglio S. In alcune forme di realizzazione, la distanza tra il primo e secondo elettrodo 7, 8 polarizzante pu? essere entro un intervallo da almeno circa 3 a circa 5 volte uno spessore del materiale piezoelettrico. In alcune forme di realizzazione, la distanza tra il primo e secondo elettrodo 7, 8 polarizzante pu? essere minore di o uguale approssimativamente a 3 volte lo spessore del materiale piezoelettrico. In alcune forme di realizzazione, la distanza tra il primo e secondo elettrodo 7, 8 polarizzante pu? essere maggiore di o uguale approssimativamente a 5 volte lo spessore del materiale piezoelettrico.
Il primo e secondo elettrodo 5, 6 di lettura possono essere posizionati opposti tra loro su ciascun lato rispettivo del foglio 2 di materiale piezoelettrico. In alcune implementazioni, il primo e secondo elettrodo 5, 6 di lettura sono in corrispondenza di una collocazione che ? generalmente centrata tra il primo e secondo elettrodo 7, 8 polarizzante, nella direzione parallela alla direzione di sollecitazione di taglio S. Vale a dire, un centro del primo e secondo elettrodo 5, 6 di lettura pu? essere posizionato sostanzialmente in corrispondenza di o in corrispondenza di un punto di mezzo tra il primo e secondo elettrodo 7, 8 polarizzante, nella direzione parallela alla direzione di sollecitazione di taglio S.
In alcune forme di realizzazione, il primo e secondo elettrodo 5, 6 di lettura possono essere posizionati opposti tra loro in corrispondenza di una collocazione che ? decentrata tra il primo e secondo elettrodo 7, 8 polarizzante e/o posizionata pi? vicino a uno tra il primo e secondo elettrodo 7, 8 polarizzante. Vale a dire, un centro del primo e secondo elettrodo 5, 6 di lettura pu? essere posizionato pi? vicino a uno tra il primo e secondo elettrodo 7, 8 polarizzante, nella direzione parallela alla direzione di sollecitazione di taglio S. In alcune forme di realizzazione, il primo e secondo elettrodo 5, 6 di lettura sono posizionati a una distanza lontano dal primo e secondo elettrodo 7, 8 polarizzante, nei quali la distanza ? almeno uguale a maggiore di almeno due volte lo spessore del materiale piezoelettrico.
Il materiale piezoelettrico del foglio 2 ha una polarizzazione elettrica in massa con un campo di vettore orientato trasversalmente (cio? ortogonale) alla direzione di lettura R.
Nei disegni, le linee di campo di vettore sono indicate con F, mentre E rappresenta l?elettrico, E? rappresenta il componente del vettore elettrico E normale alla direzione di sollecitazione di taglio S ed E? rappresenta il componente del vettore elettrico E parallelo alla direzione di sollecitazione di taglio S.
Vantaggiosamente ciascuna coppia di dita 5a, 6a allineate del primo e secondo elettrodo 5 e 6 di lettura racchiudono una rispettiva zona 2a del materiale piezoelettrico del foglio 2 avente il vettore E orientato in modo massimamente tangenziale alla direzione di sollecitazione di taglio S. Vale a dire che un componente E? del vettore elettrico E ? molto pi? grade di un componente E? del vettore elettrico E. In svariate forme di realizzazione, la grandezza del componente E? ? sostanzialmente zero e/o la grandezza del componente E? pu? essere entro un intervallo da almeno circa 10 a circa 100 volte maggiore della grandezza del componente E?. In alcune forme di realizzazione, la grandezza del componente E? pu? almeno approssimativamente 100 volte maggiore della grandezza del componente E?. In alcune forme di realizzazione, la grandezza del componente E? pu? essere minore di o uguale a circa 10 volte maggiore della grandezza del componente E?.
Il foglio 2 di materiale piezoelettrico pu? essere costituito da uno strato serigrafato. Il materiale piezoelettrico pu? includere materiale ceramico ferroelettrico policristallino sintetizzato, come titanato di bario (BaTiO3) e titanato zirconato di piombo (PZT). Il materiale piezoelettrico della presente divulgazione non ? limitato a ceramiche sintetizzate e pu? includere altri tipi di materiale ferroelettrico. In alcune forme di realizzazione, lo strato serigrafato di materiale piezoceramico pu? avere uno spessore entro un intervallo di circa: 200-300 ?m, 100-200 ?m o 10-100 ?m. In alcune forme di realizzazione, lo strato serigrafato di materiale piezoceramico pu? avere uno spessore maggiore di circa 300 ?m o minore di circa 10 ?m.
Ciascun elettrodo 5, 6 di lettura e ciascun elettrodo 7, 8 polarizzante ? costituito anche da uno strato serigrafato, che viene applicato al foglio 2 di materiale piezoelettrico.
Le dita 5a, 6a del primo e secondo elettrodo 5 e 6 di lettura sono strisce aventi una lunghezza e una stessa larghezza.
In alcune forme di realizzazione, le dita 5a, 6a del primo e secondo elettrodo 5 e 6 di lettura possono avere larghezze e/o spessori sostanzialmente identici. Tuttavia, la presente divulgazione consente geometrie e posizioni differenti degli elettrodi sul materiale piezoelettrico, nelle quali la disposizione degli elettrodi e il potenziale elettrico cui gli elettrodi possono differire.
In alcune forme di realizzazione, gli elettrodi 5, 6, 7, 8 di lettura e polarizzanti possono essere formati da uno strato di serigrafia di materiale metallico, come argento, oro, rame, nichel, palladio. In una determinata forme di realizzazione, gli elettrodi 5, 6, 7, 8 di lettura e polarizzanti possono essere formati da inchiostro o pasta d?argento. In alcune forme di realizzazione, uno o pi? degli elettrodi 5, 6, 7, 8 di lettura e polarizzanti possono essere parzialmente o completamente coperti da un materiale protettivo, come uno strato di vetro di isolamento o di ceramica per isolare elettricamente e termicamente gli elettrodi e impedire l'ossidazione.
In alcune forme di realizzazione gli elettrodi 5, 7 possono essere serigrafati direttamente su un substrato, come un substrato isolante. Il substrato pu? comprendere un materiale protettivo. Gli strati successivi possono essere serigrafati sopra al substrato isolante e gli elettrodi 5, 7 serigrafati antecedentemente. Vale a dire, il foglio 2 di materiale piezoelettrico e gli elettrodi 6, 8 possono essere serigrafati sul substrato isolante e gli elettrodi 5, 7 serigrafati antecedentemente.
In una forma di realizzazione la larghezza delle dita 5a, 6a del primo e secondo elettrodo 5, 6 a dita di lettura ? pi? grande della larghezza delle dita 7a, 8a di detti primo e secondo elettrodo 7, 8 polarizzante.
Pi? in dettaglio, la larghezza w di dita 5a, 6a del primo e secondo elettrodo 5, 6 di lettura ? in un intervallo tra il 60% e l?85% della distanza d tra dita 7a, 8a del primo e un secondo elettrodo 7, 8 polarizzante.
Questa configurazione di elettrodi 5, 6, 7, 8 pu? fornire la raccolta di segnali massima dagli elettrodi 5, 6 di lettura con l'ingombro pi? basso del dispositivo 1 di rilevamento.
Le dita 7a, 8a del primo e secondo elettrodo 7, 8 polarizzante sono deviate l'una rispetto all'altra lungo la direzione di sollecitazione di taglio S.
Per di pi? ciascuna coppia di dita 5a, 6a allineate del primo e secondo elettrodo 5, 6 di lettura ? tra dita 7a, 8a adiacenti del primo e un secondo elettrodo 7, 8 polarizzante lungo la direzione di sollecitazione di taglio S.
La presente divulgazione fornisce geometrie di elettrodi differenti, nelle quali la disposizione degli elettrodi e il potenziale elettrico cui gli elettrodi sono impostati pu? differire.
In una prima forma di realizzazione, il primo tipo di dispositivo 1 di rilevamento della forza di taglio ? rappresentato nelle FIGG. 2 e 3. Il dispositivo 1 di rilevamento della forza di taglio comprende quattro elettrodi, vale a dire un singolo primo elettrodo 5 di lettura e un singolo primo elettrodo 7 polarizzante sulla prima faccia 3 principale del foglio 2 di materiale piezoelettrico, e un singolo secondo elettrodo 6 di lettura e un singolo secondo elettrodo 8 polarizzante sulla seconda faccia 4 principale del foglio 2 di materiale piezoelettrico. Il primo elettrodo 5 di lettura e il primo elettrodo 7 polarizzante possono essere coplanari e interdigitati. Il secondo elettrodo 6 di lettura e il secondo elettrodo 8 polarizzante essendo coplanari e interdigitati, il primo e secondo elettrodo 5 e 6 di lettura aventi dita 5a e 6a allineate lungo la direzione di lettura R. Le dita 7a e 8a del primo e secondo elettrodo 7 e 8 polarizzante hanno una deviazione lungo la direzione di sollecitazione di taglio S. Ciascuna coppia di dita 5a e 6a allineate del primo e secondo elettrodo 5 e 6 di lettura ? tra dita 7a e 8a adiacenti del primo e un secondo elettrodo 7 e 8 polarizzante lungo la direzione di sollecitazione di taglio S.
I tre strati del dispositivo 1 di rilevamento della forza di taglio, che comprende elettrodi 5 e 7 inferiori, materiale piezoelettrico 2 ed elettrodi 6 e 8 superiori, sono ciascuno serigrafati in sequenza, dal pi? basso al pi? alto. Usando gli elettrodi 7 e 8 per polarizzare il sensore, aree differenti vengono definite dentro la massa del materiale piezoelettrico. ? possibile dividere il sensore in due regioni differenti: una regione attiva 2a e una regione inattiva 2b. Le regioni attive sono le regioni definite all'interno del materiale piezoelettrico 2, dove il campo indotto ? quasi longitudinale (ad es. un componente E? nel vettore elettrico E ? sostanzialmente 0) e dove il segnale viene raccolto. Al contrario le regioni inattive sono le regioni all?interno del materiale piezoelettrico 2 dove il campo non ? con l'orientamento desiderato (ad es. non quasi longitudinale). Generalmente, la larghezza della regione attiva nella quale il campo indotto ? quasi o sostanzialmente longitudinale pu? variare secondo la distanza tra gli elettrodi 7 e 8 polarizzanti. In alcune forme di realizzazione, la regione attiva pu? comprendere una regione nella quale il componente E? nel vettore elettrico E non ? 0 e/o ha una grandezza sostanzialmente uguale al componente E?. In alcune forme di realizzazione, le regioni inattive possono essere inutilizzate o essere quasi inutilizzate.
Usando questo tipo di strategia per polarizzare il segnale, si ottiene una "schiera di sensori" l?uno vicino all'altro divisa da regioni "inattive". Una volta polarizzato il sensore, la gestione del segnale estrae le informazioni corrette dalla "schiera di sensori".
Durante lo stadio di polarizzazione, gli elettrodi 7 e 8 polarizzanti sono alimentati, creando un campo elettrico per lo pi? orizzontale nel materiale piezoelettrico. Generalmente, la tensione richiesta per polarizzare il materiale piezoelettrico della presente divulgazione pu?essere svariati ordini di grandezza minore rispetto ai metodi di manifattura antecedentemente noti. Ci? pu? essere dovuto allo spessore relativamente piccolo del materiale piezoelettrico, che viene formato mediante serigrafia. In alcune forme di realizzazione, la tensione applicata agli elettrodi 7 e 8 polarizzanti durante lo stadio di polarizzazione pu? essere da circa 2 a circa 3 kV/mm di distanza tra gli elettrodi 7 e 8 polarizzanti nella direzione della sollecitazione di taglio S. In alcune forme di realizzazione, la tensione applicata agli elettrodi 7 e 8 polarizzanti durante lo stadio di polarizzazione pu? essere minore di o uguale approssimativamente a 1 kV/mm, da circa 1 a circa 2 kV/mm, o maggiore di o uguale a circa 3 kV/mm. La tensione applicata agli elettrodi 7 e 8 polarizzanti per polarizzare il materiale piezoelettrico pu? variare secondo, per esempio, la misura, la geometria e le posizioni degli elettrodi 5, 6, 7, 8 polarizzanti e di lettura, il tipo o lo spessore del materiale piezoelettrico, ecc.
Durante lo stadio di polarizzazione, gli elettrodi 5 e 6 di lettura sono tenuti a un potenziale flottante o a un potenziale fisso e uguale per evitare distorsione del campo elettrico nelle vicinanze.
Durante lo stadio di lettura, gli elettrodi 7 e 8 polarizzanti non vengono usati ma sono lasciati in loco, mentre gli elettrodi 5 e 6 di lettura raccolgono il segnale prodotto dalla deformazione del materiale piezoelettrico 2.
La capacit? di polarizzare il materiale piezoelettrico in loco ? in contrasto con i metodi di manifattura nei quali il materiale piezoelettrico viene polarizzato prima di o durante il processo di manifattura del sensore. La polarizzazione in loco consente al materiale piezoelettrico della presente divulgazione di essere polarizzato dopo che il sensore ? stato manifatturato e installato in un'applicazione. La polarizzazione in loco del materiale piezoelettrico ? possibile a causa, in parte, dello spessore relativamente piccolo del materiale piezoelettrico serigrafato che generalmente richiede una bassa tensione per essere polarizzato. Come conseguenza, una fonte di potenza fornita dall?applicazione pu? essere sufficiente per polarizzare il sensore in loco o, in altre parole, mentre il sensore ? installato nell'applicazione. Pertanto, diversamente da altri metodi di manifattura, il sensore piezoelettrico della presente divulgazione fornisce flessibilit? in termini di quando il materiale piezoelettrico pu? essere polarizzato.
In determinate implementazioni, il materiale piezoelettrico della presente divulgazione pu? essere polarizzato durante il processo di manifattura del sensore stesso. Per esempio, il materiale piezoelettrico pu? essere polarizzato immediatamente dopo che gli elettrodi 7 e 8 polarizzanti vengono serigrafati sul foglio 2 di materiale piezoelettrico.
In alcune forme di realizzazione e diversamente dai metodi di manifattura nei quali il materiale piezoelettrico viene polarizzato durante il processo di manifattura del sensore, il materiale piezoelettrico della presente divulgazione pu? essere ripolarizzato mentre installato nell'applicazione, dopo essere stato gi? inizialmente polarizzato. In una seconda forma di realizzazione, il secondo tipo di sensore 1 ? rappresentato nelle FIGG. da 4 a 6. Il dispositivo 1 di rilevamento della forza di taglio comprende una pluralit? (ad es. sei) di elettrodi. Determinate implementazioni include due primi elettrodi 5, 5? di lettura e un singolo primo elettrodo 7 polarizzante sulla prima faccia 3 principale del foglio 2 di materiale piezoelettrico, e due secondi elettrodi 6, 6? di lettura e un singolo secondo elettrodo 8 polarizzante sulla seconda faccia 4 principale del foglio 2 di materiale piezoelettrico.
I due primi elettrodi 5, 5? di lettura e l?un primo elettrodo 7 polarizzante sono coplanari e interdigitati. I due secondi elettrodi 6, 6? di lettura e l?un singolo secondo elettrodo 8 polarizzante sono coplanari e interdigitati. Ciascuno dei due primi e un corrispondente dei due secondi elettrodi 5, 6 e 5?, 6? di lettura hanno dita 5a, 6a e 5?a, 6?a allineate lungo la direzione di lettura R. Le dita 7a e 8a del primo e secondo elettrodo 7 e 8 polarizzante hanno una deviazione lungo la direzione di sollecitazione di taglio S. Ciascuna coppia di dita 5a, 6a e 5?a e 6?a allineate dei due primi e due secondi elettrodi 5, 5? e 6, 6? di lettura sono tra dita 7a e 8a adiacenti del primo e un secondo elettrodo 7 e 8 polarizzante lungo la direzione di sollecitazione di taglio S.
I tre strati degli elettrodi 5, 5? e 7 (ad es. inferiori), il piezomateriale 2, e gli elettrodi 6, 6? e 8 (ad es. superiori), sono ciascuno serigrafati in sequenza, dal pi? basso al pi? alto. Come gi? indicato in precedenza, usando gli elettrodi 7 e 8 per polarizzare il sensore, ? possibile dividere il sensore in regioni attive 2a e regioni inattive 2b.
Durante lo stadio di polarizzazione, gli elettrodi 5, 5?, 6, 6? di lettura sono tenuti a un potenziale flottante o a un potenziale fisso e uguale per evitare distorsione del campo elettrico nelle vicinanze.
Durante lo stadio di lettura, gli elettrodi 7 e 8 polarizzanti non vengono usati ma sono lasciati in loco, mentre gli elettrodi 5, 5? e 6, 6? di lettura raccolgono il segnale prodotto dalla deformazione del materiale piezoelettrico 2.
Poich? vi sono due primi e due secondi elettrodi 5, 6 e 5?, 6? di lettura, nello stadio di lettura ciascuna coppia 5, 6 e 5?, 6? di elettrodi di lettura raccoglie due segnali che sono di segno opposto.
Pertanto, questi segnali devono essere combinati al fine di estrarre le informazioni corrette dalla "schiera di sensori" virtuale come mostrato nella FIG. 6.
Nel circuito di lettura elettrico il segnale Vout viene misurato attraverso un resistore RL.
Per acquisire una corretta combinazione di segnali la corrente Ip1 e Ip3 dalle coppie di elettrodi 5, 6 di lettura e corrente Ip2 e Ip4 dalle coppie di elettrodi 5?, 6? di lettura viene raccolta collegando a un potenziale di riferimento (potenziale di terra) quegli elettrodi delle coppie 5, 6 e 5?, 6? che giacciono su facce principali opposte del foglio 2 di materiale piezoelettrico.
Da una simulazione di elementi finiti 2D si deduce che che la configurazione pi? opportuna degli elettrodi, che ? anche la forma di realizzazione preferita, ? il primo tipo di sensore illustrato nella figura 2 e 3, che ? polarizzato mentre gli elettrodi di lettura sono lasciati a un potenziale flottante. In questo modo il volume del materiale piezoelettrico con polarizzazione in piano (taglio) parallela ? aumentato e/o massimizzato anche nell'area al di sotto degli elettrodi di lettura. Vale a dire, una larghezza della regione attiva nella quale il campo indotto ? quasi o sostanzialmente longitudinale pu? essere aumentata o massimizzata.
La presente divulgazione riguarda anche pastiglie freno intelligenti. Una pastiglia freno intelligente ? una pastiglia freno sensorizzata configurata (ad es. con un'adeguata architettura del sistema hardware e software e alcuni algoritmi) per misurare uno o pi? parametri, come la temperatura delle pastiglie freno e/o quantitativi statici e dinamici tra cui forze normali e di taglio applicate durante la frenata.
Un dispositivo di rilevamento della forza di taglio per una pastiglia freno intelligente pu? comprendere un foglio di materiale piezoelettrico serigrafato avente su ciascuna di due facce principali parallele una coppia di elettrodi interdigitati serigrafati. Quelle facce principali parallele l?una all?altra identificano una direzione della sollecitazione di taglio del dispositivo di rilevamento di taglio. Ciascun elettrodo su una faccia principale ? allineato con un elettrodo corrispondente sull'altra faccia principale lungo una direzione di lettura ortogonale alla direzione della sollecitazione di taglio. Tutti gli elettrodi, sebbene con un?interconnessione differente, sono intesi per l'uso sia per la polarizzazione in massa iniziale del materiale piezoelettrico che in seguito per il prelievo del segnale della forza di taglio.
Il dispositivo 1 di rilevamento della forza di taglio come descritto in precedenza pu? essere integrato in un dispositivo di pastiglia di frenatura di veicolo e polarizzato "in loco".
Il dispositivo di pastiglia di frenatura comprende una pastiglia 100 freno o di frenatura comprendente una piastra di supporto 21, una pastiglia di attrito 20, e un circuito elettrico dotato di sensori 1, 11, 13 per la rilevazione in tempo reale di segnali relativi almeno alle forze di taglio e preferibilmente anche alle temperature e/o alle forze normali.
Nella forma di realizzazione mostrata nella figura 7 la pastiglia 100 di frenatura comprende almeno un sensore della forza di taglio di un tipo secondo la presente divulgazione, almeno un sensore 11 di temperatura e almeno un sensore 13 di forza normale.
I sensori di forza normale possono comprendere sensori piezoceramici, ma in alternativa possono anche essere sensori capacitivi o piezoresistivi. I sensori di temperatura possono essere termistori, per esempio PT1000, PT200 o PT100.
Il circuito elettrico 22 ha terminali elettrici disposti in una regione 12 per raccogliere i segnali da detta pastiglia 100 di frenatura. La piastra di supporto 21, preferibilmente ma non necessariamente costituita da un metallo, supporta direttamente il circuito elettrico 22. La pastiglia di attrito 20 ? applicata sul lato della piastra di supporto 21 dove il circuito elettrico 22 ? presente, il circuito elettrico 22 ? perci? incorporato tra la piastra di supporto 21 e la pastiglia di attrito 20.
In alcune forme di realizzazione, la pastiglia freno ? dotata di sensori (piezoceramica, piezoelettrico, capacitivo, piezoresistivo, estensimetri o altri sensori di forza o deformazione) ed ? composta principalmente da quattro parti differenti: piastra posteriore (supporto metallico), uno strato di rilevamento sulla piastra posteriore (circuito elettronico, mezzi di interconnessione e sensori di forza e temperatura integrati), uno strato di smorzamento (o sottostrato SS, come strato facoltativo) e uno strato di materiale di attrito (materiale di attrito MA).
Il dispositivo di frenatura intelligente pu? includere un numero limitato di sensori al fine di limitare il numero di operazioni e il budget di potenza dell'elettronica in modo da essere idoneo per un sistema wireless per un'applicazione a bordo.
Durante l'uso, la pastiglia freno pu? essere capace di trasmettere un segnale elettrico che ? proporzionale alle forze di frenatura applicate a detto elemento di frenatura come conseguenza di venire a contatto con l'elemento che viene frenato, un elemento di frenatura che ? sia facile da costruire sia facile da usare.
Il sensore di taglio pu? avere, preferibilmente, almeno 0,2 mm di spessore del foglio di materiale piezoelettrico con una temperatura di esercizio pi? alta di 200 ?C.
In varie forme di realizzazione, il sensore di forza di taglio consente la misurazione dell'usura, della resistenza residua e/o della coppia di frenatura.
Il circuito elettrico 22 sul quale sono installati i sensori 1, 11, 13 ? isolato elettricamente. Il circuito elettrico 22 ha ramificazioni adeguatamente sagomate per disporre i sensori 1, 11, 13 in posizioni distinte sulla piastra di supporto 21. Il circuito elettrico 22 pu? essere un circuito serigrafato. Come illustrato pu? essere incluso uno strato di smorzamento 23, che riveste il circuito elettrico 22 ed ? interposto tra la pastiglia di attrito 20 e la piastra di supporto 21.
La pastiglia 100 intelligente, come menzionato, ? dotata di sensori 1, 11, 13 adeguati e in grado di trasmettere in condizioni di lavoro segnali elettrici proporzionali almeno alle forze di taglio applicate all?elemento di frenatura a causa del contatto con l'elemento soggetto a frenatura. Le forze di taglio possono essere processate al fine di stimare la coppia di frenatura e/o la coppia di frenatura residua e/o l'usura sulla pastiglia 100 di frenatura.
Il dispositivo di frenatura ? applicato al calibro del freno di un veicolo. In particolare, almeno un dispositivo di frenatura ? incluso per ciascun calibro di frenatura, e pertanto per esempio un totale di almeno quattro dispositivi di frenatura a bordo del veicolo.
Sebbene determinati dispositivi di rilevamento della forza di taglio, sistemi e metodi di manifattura siano stati divulgati nel contesto di determinate forme di realizzazione di esempio, ? chiaro agli esperti della tecnica che l'ambito di questa divulgazione si estende oltre le forme di realizzazione divulgate specificamente ad altre forme di realizzazione alternative e/o usi delle forme di realizzazione e determinate modifiche e loro equivalenti. L'uso con una qualsiasi struttura rientra espressamente nell'ambito di questa invenzione. Varie peculiarit? e aspetti delle forme di realizzazione divulgate possono essere combinati con o sostituiti l'uno con l'altro al fine di formare modalit? variabili del gruppo. L'ambito di questa divulgazione non deve essere limitato dalle particolari forme di realizzazione divulgate descritte nel presente contesto.
Determinate peculiarit? che sono descritte in questa divulgazione nel contesto di implementazioni separate possono anche essere implementate in combinazione in una singola implementazione. Al contrario, varie peculiarit? che sono descritte nel contesto di una singola implementazione possono anche essere implementate in pi? implementazioni separatamente o in una qualsiasi sottocombinazione idonea. Oltre a ci?, sebbene le peculiarit? possono essere descritte in precedenza come in azione in determinate combinazioni, una o pi? peculiarit? da una combinazione rivendicata possono, in alcuni casi, essere soppresse dalla combinazione, e la combinazione pu? essere rivendicata come una qualsiasi sottocombinazione o variazione di una qualsiasi sottocombinazione.
Termini di orientamento usati nel presente contesto, come "sommit?", "fondo", "prossimale", "distale", "longitudinale", "laterale" e "di estremit?" sono usati nel contesto della forma di realizzazione illustrata. Tuttavia, la presente divulgazione non deve essere limitata all'orientamento illustrato. In realt?, sono possibili altri orientamenti e rientrano nell'ambito di questa divulgazione. I termini relativi alle sagome circolari come usato in questo contesto, come diametro o raggio, devono essere intesi non richiedere strutture circolari perfette, ma piuttosto devono essere applicati a una qualsiasi struttura idonea con una regione in sezione trasversale che pu? essere misurata da lato a lato. I termini relativi alle sagome in generale, come "circolare" o "cilindrico" o "semicircolare" o "semicilindrico" o eventuali termini correlati o similari, non sono necessari per conformarsi rigorosamente alle definizioni matematiche di cerchi o cilindri o altre strutture, ma possono inglobare strutture che sono approssimazioni ragionevolmente vicine. Il linguaggio condizionale, come "pu?", o "possono", salvo se specificamente dichiarato in altro modo, o altrimenti chiaro nel contesto come usato, ? generalmente destinato a comunicare che determinate forme di realizzazione includono o non includono determinate peculiarit?, elementi, e/o fasi. Perci?, tale linguaggio condizionale non ? generalmente inteso implicare che peculiarit?, elementi, e/o fasi sono in un qualsiasi modo necessarie per una o pi? forme di realizzazione.
Il linguaggio congiuntivo, come la frase "almeno uno tra X, Y, e Z", salvo se specificamente dichiarato in altro modo, ? altrimenti chiaro con il contesto come usato in generale per comunicare che un articolo, termine, ecc. pu? essere X, Y, o Z. Perci?, tale linguaggio congiuntivo non ? generalmente inteso implicare che determinate forme di realizzazione richiedono la presenza di almeno uno di X, di almeno uno di Y, e almeno uno di Z.
I termini "approssimativamente", "circa", e "sostanzialmente" come usati in questo contesto rappresentano una quantit? vicina alla quantit? dichiarata che esegue comunque una funzione desiderata o consegue un risultato desiderato. Per esempio, in alcune forme di realizzazione, come il contesto pu? imporre, i termini "approssimativamente", "circa", e "sostanzialmente" possono riferirsi a una quantit? che ? entro meno di o uguale al 10% della quantit? dichiarata. Il termine "generalmente" come usato in questo contesto rappresenta un valore, quantit? o caratteristica che include prevalentemente o tende verso un particolare valore, quantit? o caratteristica. Come esempio, in determinate forme di realizzazione, come il contesto pu? imporre, l?espressione "generalmente parallelo" pu? fare riferimento a qualcosa che si discosta da esattamente parallelo di meno di o uguale a 20 gradi.
Alcune forme di realizzazione sono state descritte in connessione ai disegni allegati. Le figure sono in scala, ma tale scala non deve essere interpretata come limitativa, dato che sono contemplate dimensioni e proporzioni diverse da quelle che sono mostrate e rientrano nell'ambito dell'invenzione divulgata. Distanze, angoli, ecc., sono puramente illustrativi e non recano necessariamente un'esatta relazione con dimensioni e disposizione effettive dei dispositivi illustrati. I componenti possono essere aggiunti, rimossi, e/o ridisposti. Inoltre, la divulgazione nel presente contesto di una qualsiasi particolare peculiarit?, aspetto, metodo, propriet?, caratteristica, qualit?, attributo, elemento, o simili in connessione a varie forme di realizzazione pu? essere usata in tutte le altre forme di realizzazione esposte nel presente contesto. In aggiunta, si d? atto del fatto che un qualsiasi metodo descritto nel presente contesto pu? essere messo in pratica usando un qualsiasi dispositivo idoneo per eseguire le fasi elencate.
Sono state divulgate varie forme di realizzazione illustrative di dispositivi di rilevamento della forza di taglio, sistemi e metodi di manifattura. Sebbene i dispositivi, sistemi, e metodi siano stati divulgati nel contesto di quelle forme di realizzazione, questa divulgazione si estende oltre le forme di realizzazione divulgate in modo specifico ad altre forme di realizzazione alternative e/o altri usi delle forme di realizzazione, come anche a determinate modifiche e loro equivalenti. Questa divulgazione contempla espressamente che varie peculiarit? e aspetti delle forme di realizzazione divulgate possano essere combinati con o sostituiti l'uno con l'altro. Di conseguenza, l'ambito di questa divulgazione non deve essere limitato dalle forme di realizzazione particolari divulgate descritte in precedenza, ma deve essere determinato solo da una giusta lettura delle rivendicazioni che seguono come anche il loro ambito completo di equivalenti.

Claims (20)

RIVENDICAZIONI
1. Pastiglia freno di veicolo comprendente:
una piastra di supporto;
una pastiglia di attrito;
almeno un dispositivo di rilevamento della forza di taglio; e un circuito elettrico configurato per raccogliere segnali da detto almeno un dispositivo di rilevamento della forza di taglio; in cui detto dispositivo di rilevamento della forza di taglio comprende:
un materiale piezoelettrico comprendente una prima faccia e una seconda faccia opposta alla prima faccia, la prima e seconda faccia che si estendono parallele l?una all?altra in una direzione di sollecitazione di taglio;
un primo elettrodo di lettura posizionato sulla prima faccia e comprendente un primo dito di lettura;
un secondo elettrodo di lettura posizionato su detta seconda faccia e comprendente un secondo dito di lettura, detti primo e secondo elettrodo di lettura essendo allineati l'uno all'altro lungo una direzione di lettura che ? ortogonale a detta direzione di taglio di sollecitazione;
un primo elettrodo polarizzante posizionato su detta prima faccia principale e interdigitato con detto primo elettrodo di lettura; un secondo elettrodo polarizzante posizionato su detta seconda faccia e interdigitato con detto secondo elettrodo di lettura;
in una prima regione di detto dispositivo di rilevamento della forza di taglio, detto materiale piezoelettrico ha un campo di vettore di polarizzazione che ? orientato trasversalmente a detta direzione di lettura,
in una seconda regione di detto dispositivo di rilevamento della forza di taglio, detto materiale piezoelettrico ha un campo di vettore di polarizzazione che ? orientato tangenzialmente rispetto a detta direzione di sollecitazione di taglio.
2. La pastiglia freno di veicolo secondo la rivendicazione 1, in cui detto foglio di materiale piezoelettrico comprende uno strato serigrafato.
3. La pastiglia freno di veicolo secondo la rivendicazione 1, in cui detti primo e secondo elettrodo di lettura e detti primo e secondo elettrodo polarizzante comprendono uno strato serigrafato.
4. La pastiglia freno di veicolo secondo la rivendicazione 1, in cui:
detto primo elettrodo polarizzante comprende un primo dito polarizzante,
detto secondo elettrodo polarizzante comprende un secondo dito polarizzante, e
detti primo e secondo dito polarizzante sono sfalsati in detta direzione di sollecitazione di taglio.
5. La pastiglia freno di veicolo secondo la rivendicazione 1, in cui detti primo e secondo elettrodo di lettura sono posizionati tra detto primo e un secondo elettrodo polarizzante lungo detta direzione di taglio di sollecitazione.
6. La pastiglia (100) freno di veicolo secondo la rivendicazione 1, in cui detto primo elettrodo polarizzante comprende un primo dito polarizzante, e detto secondo elettrodo polarizzante comprende un secondo dito polarizzante, e in cui le dita di detti primo e secondo elettrodo di lettura sono pi? grandi delle dita di detti primo e secondo elettrodo polarizzante.
7. La pastiglia (100) freno di veicolo secondo la rivendicazione 6, in cui una larghezza di detto primo e secondo dito di lettura rientra in un intervallo tra il 60% e l?85% di una distanza tra detti primo e secondo elettrodo polarizzante.
8. Pastiglia freno di veicolo comprendente:
una piastra di supporto;
una pastiglia di attrito;
almeno un dispositivo di rilevamento della forza di taglio; e un circuito elettrico configurato per raccogliere segnali da detto almeno un dispositivo di rilevamento della forza di taglio; in cui detto dispositivo di rilevamento della forza di taglio comprende:
un materiale piezoelettrico comprendente una prima faccia e una seconda faccia opposta a detta prima faccia, dette prima e seconda faccia che si estendono parallele l?una all?altra lungo un asse di sollecitazione di taglio;
un primo elettrodo di lettura posizionato su detta prima faccia e comprendente un primo dito di lettura;
un secondo elettrodo di lettura posizionato su detta seconda faccia e comprendente un secondo dito di lettura;
un primo elettrodo polarizzante posizionato su detta prima faccia, detto primo elettrodo polarizzante comprendente un primo dito polarizzante; e
un secondo elettrodo polarizzante posizionato su detta seconda faccia, detto secondo elettrodo polarizzante comprendente un secondo dito polarizzante;
in cui, lungo detto asse di sollecitazione di taglio, detto primo dito di lettura e detto secondo dito di lettura sono posizionati tra detto primo dito polarizzante e detto secondo dito polarizzante.
9. La pastiglia freno di veicolo secondo la rivendicazione 8, in cui detti primo e secondo dito di lettura sono allineati l'uno dall'altro lungo una direzione di lettura che ? ortogonale a detto asse di sollecitazione di taglio.
10. La pastiglia freno di veicolo secondo la rivendicazione 8, in cui detti primo e secondo dito polarizzante sono deviati l'uno dall'altro lungo detto asse di sollecitazione di taglio.
11. La pastiglia freno di veicolo secondo la rivendicazione 8, in cui:
detto primo elettrodo di lettura comprende inoltre un secondo primo dito di lettura;
detto primo elettrodo polarizzante comprende inoltre un secondo primo dito polarizzante; e
lungo detto asse di sollecitazione di taglio, detto primo dito di lettura e detto secondo primo dito di lettura sono posizionati tra detto primo dito polarizzante e detto secondo primo dito polarizzante.
12. La pastiglia freno di veicolo secondo la rivendicazione 8, in cui detti primo e secondo elettrodo polarizzante sono configurati per indurre un campo che ? sostanzialmente parallelo a detto asse di sollecitazione di taglio.
13. La pastiglia freno di veicolo secondo la rivendicazione 8, in cui detti primo e secondo dito di lettura sono pi? grandi di detti primo e secondo dito polarizzante.
14. La pastiglia freno di veicolo secondo la rivendicazione 8, in cui una larghezza di detti primo e secondo dito di lettura rientra in un intervallo tra il 60% e l?85% di una distanza tra detti primo e secondo dito polarizzante.
15. La pastiglia freno di veicolo secondo la rivendicazione 8, in cui ciascuno di detti primo e secondo elettrodo di lettura e detti primo e secondo elettrodo polarizzante comprende uno strato serigrafato.
16. Metodo di manifattura di una pastiglia freno di veicolo, il metodo comprendente:
accoppiare un circuito elettrico su una piastra di supporto; accoppiare un gruppo piezoelettrico su detto circuito elettrico, in cui ottenere detto gruppo piezoelettrico comprende: accoppiare un primo elettrodo di lettura a una prima faccia di un materiale piezoelettrico, detto primo elettrodo di lettura comprendente un primo dito di lettura;
accoppiare un primo elettrodo polarizzante a detta prima faccia di detto materiale piezoelettrico;
accoppiare un secondo elettrodo di lettura a una seconda faccia di detto materiale piezoelettrico, detto secondo elettrodo di lettura comprendente un secondo dito di lettura; e accoppiare un secondo elettrodo polarizzante a detta seconda faccia detto materiale piezoelettrico;
in cui detti primo e secondo elettrodo polarizzante sono sfalsati lungo detta direzione di sollecitazione di taglio; e
in cui detti primo e secondo dito essendo allineati lungo una direzione di lettura che ? ortogonale a detta direzione di taglio di sollecitazione;
accoppiare una pastiglia di attrito su detta piastra di supporto; e polarizzare detto gruppo piezoelettrico, in cui polarizzare detto gruppo piezoelettrico comprende:
erogare potenza elettrica a detti primo e secondo elettrodo polarizzante; e
generare un campo di vettore che ? sostanzialmente parallelo a detta direzione di sollecitazione di taglio in una regione tra detti primo e secondo dito.
17. Il metodo secondo la rivendicazione 16, in cui polarizzare detto gruppo piezoelettrico comprende inoltre mantenere detti primo e secondo elettrodo di lettura a un potenziale flottante.
18. Il metodo secondo la rivendicazione 16, in cui polarizzare detto gruppo piezoelettrico comprende inoltre mantenere detti primo e secondo elettrodo di lettura a un potenziale fisso.
19. Il metodo secondo la rivendicazione 16, in cui accoppiare detto primo elettrodo di lettura e detto primo elettrodo polarizzante a detta prima faccia di detto materiale piezoelettrico comprendono serigrafare detto primo elettrodo di lettura e detto primo elettrodo polarizzante a detta prima faccia di detto materiale piezoelettrico.
20. Il metodo secondo la rivendicazione 16, in cui detti primo e secondo elettrodo polarizzante sono sfalsati lungo detta direzione di sollecitazione di taglio in modo tale che detti primo e secondo elettrodo polarizzante siano distanziati lungo detta direzione di sollecitazione di taglio.
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