专利名称：减小轮胎中振动的系统和方法
技术领域：
本发明主要涉及减小轮胎或相应的车轮装配体中的振动的系统和方法。更具体地说，提供了干扰轮胎的空腔谐振、调整轮胎的胎侧强度、以及通过影响轮胎接触面积来控制轮胎性能的典型技术。
背景技术：
车轮振动的出现是影响与多种机械运输工具相关的持久性、性能和舒适程度的固有问题。当车辆沿地面行驶时，来自地面的推力和摩擦能可能被转化为车辆轮胎和/或车轮装配体内的振动形式的能量。这样产生的振动易于提高轮胎的温度，还产生可能令驾驶员不适的噪音。因此，期望限制与车辆轮胎装配体相关的机械振动水平。
与所有受到驱动力作用的物理系统一样，转动轮胎的表现类似于空腔谐振器。因此，在特定的车速下，轮胎的部分机械能将被转化为谐振。这种现象对轮胎装配体来说特别需要注意，因为谐振传播中的衰减通常低于其他振动形式的能量。通过改变机械系统的谐振方式，可以降低谐振能水平并减小物理振动。
本主题的选择性实施例为致动器机械装置提出利用介电弹性体来帮助控制轮胎或车轮装配体的振动特征和谐振性质。介电弹性体的某些优点已经被认识，如美国专利US 6,545,384(Pelrine等)，以及美国专利申请公开US 2002/0130673(Pelrine等)所揭示的，这里为了各种目的通过引用的形式引入。然而，这项技术在不停地发展，因此为利用介电弹性体的新申请铺平了道路。本主题的一些方面阐述目前已经被提出的问题，另一些方面涉及轮胎和车轮装配体中振动能量的产生，并提出减小此类振动的方法。此类以及其他利用与轮胎或车轮装配体结合的介电弹性体结构的方法将在本申请余下的部分中进行详细描述。
发明内容
鉴于本主题提到的已被认识到的特征，开发了用来减小轮胎中的振动的改良特征和方法。把介电弹性体材料作为致动器设备以调整轮胎的空腔谐振特征。这样的介电弹性体对应于一部分具有形成于弹性体相对两侧的第一和第二电极的弹性体材料。向电极施加被控电压可以获得相应的变形，因此在介电弹性体内获得机械驱动。
本主题中的介电弹性体技术的不同特征和方面及其在轮胎中的相应应用具有很多优点。由于它们独特的电极结构，被介绍的介电弹性体材料具有重要的设计多样性。弹性体材料的形式可以是片状、折叠片、卷绕条、或为了整合于各种特定的装配环境中的用户定制的其他形式。
本技术的另一个优点是介绍的介电弹性体材料可以用来干扰轮胎的空腔谐振，因此减小了轮胎振动。轮胎振动的减小可以降低轮胎内部的温度以及轮胎装配体产生的噪音。减小振动还可以延长轮胎的寿命，提高驾驶员的相对舒适度。
本主题的另一个优点是介绍的介电弹性体致动器可以用来影响胎侧的强度，这样可影响轮胎的某些性能特征。控制胎侧变形可以增加轮胎的接触面以提高牵引力，或者减小轮胎的接触面以降低滚动阻力和提高总的燃料效率。
在本主题的一个典型实施例中，具有能够调整轮胎的空腔谐振的组合特征的轮胎装配体包括充气轮胎结构、介电弹性体致动器结构和电荷源。充气轮胎结构的特征是其胎冠具有与地面接触的外胎面部分，胎圈部分将轮胎固定在车轮的轮缘上，胎侧部分在每一胎圈和胎冠之间、以及内胎冠和胎侧面之间延伸。介电弹性体致动器结构被结合在沿着轮胎结构的内胎冠和胎侧面选定的位置，其包括至少一个介电弹性体部分。该介电弹性体部分包括一层在其相对表面具有第一和第二反相电极的弹性材料。电荷源耦合至该介电弹性体致动器结构的选定的第一和第二反相电极，以向该至少一个介电弹性体部分选择性施加电压，这样就可以调节该至少一个介电弹性体部分的有效表面积。
在一些更具体的轮胎装配体实施例中，介电弹性体致动器结构包括两块橡胶板，它们为附于橡胶板之间的多个介电弹性体部分提供开放的或完全封闭的包围。在这样的结构中，可以通过向介电弹性体部分选择性施加电压来调节橡胶板之间的宽度。而另一个介电弹性体致动器结构对应一个或多个组合的介电弹性体片，其用来定义根据施加在该一个或多个介电弹性体片上的电荷水平而具有不同体积的空间区域。另一个介电弹性体致动器结构对应附于轮胎结构的选定的相对内胎侧面之间的多个介电弹性体条。在一些实施例中，介电弹性体部分还可以对应单层片、折叠片、褶状片或卷绕条。
在本主题的其他更特别的实施例中，可以将微控制器耦合至电荷源并使其监测及调节电荷源施加在该至少一个介电弹性体部分的电压。还可以将条件响应设备(例如传感器等)耦合至该微控制器并使其检测与轮胎结构相关的预定义的特征(例如温度、压力、振动或噪音水平等)。检测到的这些特征的水平帮助调节电荷源施加在该至少一个介电弹性体部分的可变电压。车辆操作者还可以通过用户输入接口进行输入来手动控制施加的电压水平以影响车辆性能的某些期望水平。
本主题的另一个实施例对应一种调节轮胎空腔谐振的方法，还包括沿着轮胎结构选定的内表面提供至少一个介电弹性体部分、监测至少一个与轮胎结构相关的预定义的特征(例如温度、压力、振动、噪音)、向该至少一个介电弹性体部分选择性施加电荷的步骤。施加的电荷量取决于监测到的至少一个预定义的特征的水平，并且施加的电荷量决定了该至少一个介电弹性体部分的导致影响轮胎结构的谐振特征的机械变形量。提供至少一个介电弹性体部分的步骤还可以更具体地对应如前面提到的提供典型介电弹性体致动器结构。
本主题的另一个实施例对应具有调节轮胎胎侧的强度并收集电能的组合特征的轮胎装配体。这样的轮胎装配体可以包括如前面描述的充气轮胎结构、多个介电弹性体部分和至少一个能量存储设备。该多个介电弹性体部分附于该充气轮胎的选定的内表面之间，每个介电弹性体部分包括一层在其相对表面上具有第一和第二电极的弹性材料。在一实施例中，这样的部分还可以通过卷绕形成介电弹性体条。该介电弹性体部分适于在受到机械力时产生电能以及在被施加电能时产生机械变形。该耦合至多个介电弹性体部分的至少一个能量存储设备被配置为储存由介电弹性体部分产生的选定数量的电能，并且当期望不同程度的机械变形时，作为可以施加电压的电荷源。
通过此处的详细描述，将阐述本主题的其他目标和优点，或者其对于本领域的技术人员是显而易见的。同时，还应注意可以在不同的实施例中以及在不背离本主题的精神和范围的前提下对本发明的使用中运用对于此处特别显示、提到或讨论的特征和步骤的修改和改变。变体包括，但是不局限于，用等效方法、特征、或步骤代替那些显示、提到、或讨论过的，以及不同部分、特征、步骤之类的功能上、操作上、或位置上的转变。
另外，应该了解本主题的不同实施例以及不同的目前优选的实施例还可以包括目前揭示的特征、步骤、或元件，或它们的等效体(包括特征、零件或步骤的组合，或者在附图中没有清楚显示或附图的详细描述中没有明确阐述的结构)的不同组合或配置。本主题的其他实施例，无需在此总述部分描述，还可以包括和含有在上面的总述目标中提到的特征、组件、或步骤的方面的不同组合，和/或此申请中以其他方式讨论的特征、组件、或步骤。通过阅读余下的详细描述，本领域的普通技术人员将更好地领会此类以及其他实施例的特征和状况。
为指导本领域的普通技术人员，参考附图在详细描述中对本主题、包括其最佳实施例进行了完整、可行的阐述，其中图1是典型的充气轮胎结构和如本发明的第一个实施例所述的介电弹性体致动器结构的总体截面图，介电弹性体致动器结构即位于两块橡胶板之间的具有介电弹性体部分的结构；图2A是图1所示的介电弹性体致动器结构的透视图；图2B是图1和图2A所示的介电弹性体致动器结构的典型介电弹性体条的平面表示，绘制了在施加及未施加电荷时弹性体条的位置；图3A至图3D分别显示了如本技术揭示的介电弹性体部分的各种不同结构，即单片、折叠片、褶皱片、和卷绕片结构；图4是典型充气轮胎结构和如本发明第二个实施例所述的介电弹性体致动器结构的总体截面图，介电弹性体致动器结构即由介电弹性体部分构成的可变体腔；图5是图4所示的典型可变体腔的透视表示，绘制了在施加及未施加电荷时介电弹性体部分的典型位置；图6是典型充气轮胎结构和如本发明第三个实施例所述的介电弹性体致动器结构的总体截面透视图，介电弹性体致动器结构即为调节轮胎结构的胎侧强度以及从中收集电能而设计的多个介电弹性体部分；图7是如本发明可选实施例所述的、用于与介电弹性体致动器接口连接的典型电子组件的方框图表示。
本详细描述和附图中附图标记的重复使用是为了表示本发明中相同或相似的特征或元件。
具体实施例方式
如在发明内容部分讨论的，本主题尤其涉及用于调节充气轮胎结构的空腔谐振的特征和步骤。图1、图2A和图2B分别显示了具有充气轮胎结构和内含的用来调节轮胎谐振性质的介电弹性体致动器结构的轮胎装配体的第一个实施例的形态。该第一实施例包括多个位于两块平行橡胶板之间的介电弹性体部分。图4和图5绘制了第二种典型轮胎装配体的形态，其包括由适于与充气轮胎结构内表面结合的介电弹性体片的组合部分构成的可变体腔。图6显示了与充气轮胎结构结合的介电弹性体致动器结构的另一个实施例。图6所示实施例包括多个附于轮胎内胎侧不同位置的介电弹性体部分。这种结构的介电弹性体部分可以用来调节胎侧的强度以及相应的轮胎接触面积，还可以收集由介电弹性体部分的机械变形产生的电能。介电弹性体部分的不同典型结构包括片状、折叠片、褶皱片、和卷绕条，如图3A至图3D分别所示。参考图7讨论了用于与本技术所述的介电弹性体致动器接口连接的典型电路组件。
现参考图1，其显示了如本主题所述的第一个典型轮胎装配体10。轮胎装配体10具有通过组合的介电弹性体致动器结构14来调节充气轮胎结构12的空腔谐振的特征。轮胎结构12的典型特征是具有支撑外胎面部分18的胎冠16以及延伸到胎圈部分22的胎侧20。通常提供轮胎胎圈22是为了可以把轮胎结构12有效地安装在车轮装配体的轮缘上。由气密性材料制成的内部衬垫构成了轮胎的内表面，包括内胎冠面24和内胎侧面26。胎体在胎圈22和胎冠16之间通过胎侧部分20延伸，在充气压力作用下，其定义了轮胎的形状并传递了牵引力和转向力。轮胎结构12中通常沿胎冠16具有带束层21。
当把轮胎结构12安装在车轮轮缘上时，其受到与车辆沿地面转动相关的驱动力，旋转轮胎结构12的表现类似于空腔谐振器。因此，在特定车速下，轮胎的一部分机械能将被转化为谐振。这种现象对于轮胎装配体尤其需要注意，因为谐振传播的衰减通常低于其他振动形式的能量。因此，在充气轮胎结构12中包含介电弹性体致动器结构14以调节机械系统的谐振方式。这样，可以通过对介电弹性体结构14的选择性致动来削弱谐振，减小物理振动。
图2A显示了介电弹性体致动器结构14的更详细示图。典型致动器结构14包括多个位于大体平行的橡胶板32之间的介电弹性体部分30。通过调节橡胶板32之间的宽度34可以干扰含有致动器结构的轮胎结构12的空腔谐振。通过向介电弹性体部分30选择性施加电荷源(电压水平)来调节宽度34。图2B绘制了一个处于不同位置状态的这样的介电弹性体部分30。位置30a(由实线表示)显示的介电弹性体部分是在未施加电荷的情况下该部分的典型状态，位置30b(由虚线表示)显示的同一部分是在向其施加了预定义数量的电荷后该部分的典型状态。
介电弹性体部分30可以对应多种不同结构，图3A至图3D中分别显示了一些。此处显示的介电弹性体部分30的每种不同形式通常包括在形成于弹性层36相对表面的两个电极层38之间提供的一层相对较薄的绝缘(介电)弹性聚合物材料36。电极层38优选地由相对易延展(屈服)材料构成，例如石墨、碳黑、或其他可以通过喷涂、丝网印刷、光刻技术或类似方法应用于弹性层的恰当材料。应了解，在一些实施例中相对的电极层38可以对应与单层连续电极层相对的多个不同的电极部分。介电弹性体部分30可以对应如图3A所示的单片结构、如图3B所示的折叠片结构、如图3C的分解图所示的褶皱片结构、或如图3D所示的片卷绕成条状的结构。在图3B至图3D所示的典型实施例中，介电弹性体材料在较小的体积中具有较大的表面积，因此与图3A中的单片结构相比，材料具有更大的机械变形趋势。应注意虽然这里讨论并显示了介电弹性体部分30的许多不同典型结构，但还可能出现其他结构。因此，本主题的范围不应限于此处提出的具体结构。
介电弹性体致动器的工作原理是基于电极38之间的Maxwell力能引起弹性材料36变形的性质。当向介电弹性体致动器施加电压差时，正电荷出现在一个电极上而负电荷出现在另一电极上。这些电荷互相吸引引起施加在电极之间的压力，因此将电极推向一起从而增加了介电弹性体部分在其工作平面内的表面积。可以在美国专利US 6,545,384(Pelrine等)和美国专利申请公开US 2002/0130673(Pelrine等)中找到可以用于本发明的实施例中的其他典型介电弹性体结构，这里为了各种目的通过参考文献的形式引入。
再参考图1和2A，可以把致动器结构14的一块或更多橡胶板32附着于轮胎结构12的内表面上，例如内胎冠面24。这个位置总体上适用于本技术的目标，虽然应注意致动器结构14也可以安装在例如内胎侧面26的位置。另外，致动器结构14可以安装并制备在轮胎结构12内，例如在胎体和沿表面24和/或26的内部衬垫之间。根据致动器结构14的多种可能位置，应了解术语“结合至”通常包含所有的可能位置，包括安装在轮胎结构上或内部。通过为橡胶板32选择一种与轮胎结构12的材料硫化相容的材料，使致动器14的结合更容易。因为弹性体部分30的外电极可以由与经常用于轮胎结构12和橡胶板32中的橡胶相容的石墨或碳黑材料制成，所以也容易把介电弹性体部分30附于致动器14的橡胶板32上。虽然图1和图2A中没有显示，但应注意，与设置在相对板之间不同，致动器结构14的一些实施例可以对应于被完全包围于橡胶包裹中的介电弹性体部分30。
图1和图2A中所示的轮胎装配体10具有当充气轮胎结构12在运行中达到不良振动方式时适于提供可调空腔谐振的介电弹性体致动器结构14。适当的传感设备可以监视轮胎结构12的一个或多个特征以及相对应的轮胎性能(例如温度、压力、振动或噪音水平等)。基于监测到的轮胎特征，可以选择性调节致动器结构14的橡胶板32之间的宽度以使一个或多个特征最优化。如果可以改变机械轮胎系统10的谐振方式，则可以削减更多的振动能量，也将产生更少的噪音、热量以及车辆操作者易察觉的振动。其结果将有助于延长轮胎的寿命，提高车辆的整体舒适度及性能。下面将参考图7详细讨论能够更有效地监视和控制操作的、与致动器结构14接口连接的典型电路的其他细节。
图4所示轮胎装配体10’是另一个具有调节轮胎的谐振特性的组合特征的轮胎装配体的典型实施例。轮胎装配体10’包括如前面图1中定义的充气轮胎结构12，其具有由相似附图标记表示的相似特征。介电弹性体致动器结构40具有可变体腔。当轮胎的谐振方式接近不良水平时，可以通过调节结构40的体积来抑制轮胎的谐振方式。理论上这与图1所示的致动器结构类似，虽然它们在整体形式上有显著不同。
图5更详细地绘制了图4所示的致动器结构40。介电弹性体致动器结构40包括多个紧固在一起以构成三维空腔的介电弹性体片42(每个在结构上都与图3A所示的介电弹性体部分类似)。可变体腔可能具有或不具有底面并与轮胎结构12的内表面结合。这种结合可以是如前所述的致动器结构14的结合。图5还显示了由致动器结构40构成的体积如何改变位置，以此提供关于它的可变体积能力的例子。位于典型位置40a(由实线表示)的致动器结构显示了当介电弹性片上没有施加电荷时的结构，而位置40b(由虚线表示)显示了当一个或多个介电弹性体部分被施加了电荷时的结构。
图6所示的轮胎装配体10”表示了本技术的另一个实施例，其包括可调节轮胎的谐振特性的特征。轮胎装配体10”包括具有与前面参考图1描述的部分类似的充气轮胎结构12。介电弹性体致动器结构50包括多个附于轮胎结构12的内表面上的预定义的两端部位置之间的介电弹性体部分52。在一个实施例中，每一介电弹性体部分52的端部被分别附着于轮胎结构12的相对的胎侧面上。在一个实施例中，介电弹性体部分52对应于由介电弹性体材料卷绕片构成的介电弹性体条(如图3D中所示)，虽然也可以使用其他介电弹性体结构。
通过在相对的胎侧面之间附着介电弹性体部分52，致动器结构50不仅可以干扰轮胎结构12的空腔谐振，还适于调节轮胎的胎侧强度。影响胎侧强度的能力可以同时影响轮胎性能的许多方面。调节胎侧强度可以影响例如轮胎内的气压、车辆行驶中的舒适度、轮胎的接触面积等特性。例如，如果轮胎遇到沙质或泥泞的路面，可以扩大接触面积以提高轮胎的牵引力。类似地，可以缩小接触面积以减小滚动阻力并提高总的燃料效率。通过接口电路和可选的用户选项，可以在一个或多个接触面积之间转换。
现参考图7，其显示了与本技术所述的典型介电弹性体致动器结构接口连接的典型电子组件。图7所示的介电弹性体致动器可以对应已描述过的典型结构14、40或50中的任一个。介电弹性体致动器14/40/50中的每一不同介电弹性体部分的一个或多个电极优选地耦合至为各自的介电弹性体部分提供电压的电荷源54。电荷源54可以对应多种不同设备，包括电池、可重复充电的电容器、或者配置为在轮胎装配体的机械运动下可以产生电荷的压电结构。在一些实施例中，利用了前述的典型电荷源的组合。例如压电结构可以产生电荷，电荷被储存在可重复充电的电容器中，然后被选择性施加于致动器14/40/50。当压电结构和/或电容器没有产生足够的电荷时，可以把电池用作电荷源，其电压被选择性施加于致动器14/40/50。
仍然参考图7，可以通过微控制器56控制电荷源54施加于致动器14/40/50的电荷量。微控制器56可以根据从一个或多个条件反应设备58接收到的输入确定电荷量。条件反应设备58可以对应传感器、声波设备、或其他输出随输入条件的变化而变化的电子组件。条件反应设备58可以适于检测如轮胎温度、压力、振动或噪音水平等特征。根据条件反应设备58的输出，微控制器56与电荷源54通讯，以对致动器14/40/50的介电弹性体部分自动施加适当水平的电压，以最优化被测的特征。可以对微控制器56预编程以对电荷源54施加在致动器14/40/50的电荷水平执行某些预定义的调节，或者对微控制器56进行配置以使其基于选定的用户输入运行。当用户输入可用时(例如通过用户输入接口60)，这些输入可以选择电荷源54施加的电压水平，或设定条件反应设备58的读数水平，由微控制器56保证选择性施加电荷。用户输入接口60可以对应如转换开关这样的简单接口，或者对应用户可以输入信息或对微控制器56进行编程的外围计算机。
仍然参考图7，将介绍当介电弹性体结构不仅用于提供选择性致动、还用于收集介电弹性体结构产生的电能时，本发明的实施例可用的附加性可选特征。本发明揭示的致动器结构的介电弹性体部分把施加的电力转化为机械力。然而，介电弹性体通常能作为可以把机械能转化为电能的换能器。因为在车辆运行期间，轮胎结构将经受显著的机械振动，这些机械振动能引起与轮胎结构结合在一起的介电弹性体部分的机械变形。当介电弹性体部分的机械变形导致电荷产生时，可以提供能量存储设备62来收集其产生的电荷。然后，能量存储设备62中储存的电荷可以和向致动器14/40/50选择性施加电压的电荷源52一起使用，或者代替电荷源52。能量存储设备62储存的能量还可以用来驱动组件，例如微控制器56。当能量存储设备62和电荷源54一起使用时，这两个组件可以都耦合至微控制器56以调节施加于致动器14/40/50的电压水平。
在一些实施例中，能量存储设备62可以对应电解电容器，虽然也可以使用其他种类的电容器，包括超级电容器或其他。其他典型的能量存储设备可以对应充电电池。还可以提供补充的能量收集电路(未显示)，与能量存储设备62一起产生受限的能量源以与某些其他电子组件接口连接。应注意可以耦合至图7中表示的电路的电子组件的种类和类型很多，本主题不应只限于此处揭示的组件。
虽然已经参考具体实施例对本主题进行了详细描述，但是本领域的技术人员还应注意通过理解前述内容可以容易地提出这些实施例的替代、变化和等效方法。因此，此处的公布的范围是作为例子而不是限制，而且主题揭示也不排除包含对本主题所作的对本领域的普通技术人员显而易见的修改、变化和/或添加。
权利要求
1.一种具有调节自身的空腔谐振的组合特征的轮胎装配体，该轮胎装配体包括充气轮胎结构，其特征在于胎冠具有与地面接触的外胎面部分，胎圈部分将轮胎固定在车轮的轮缘上，胎侧部分在每一胎圈部分和胎冠之间、以及内胎冠和胎侧面之间延伸；介电弹性体致动器结构，其被结合在沿该充气轮胎结构的内胎冠和胎侧面选定的位置，其中的至少一个介电弹性体部分包括一层在其相对表面具有第一和第二电极的弹性材料；电荷源，其耦合至该介电弹性体致动器结构的选定的第一和第二电极，以向该至少一个介电弹性体部分选择性施加电压，以能够调节该至少一个介电弹性体部分的有效表面积。
2.如权利要求1所述的轮胎装配体，其中该介电弹性体致动器结构包括两块或多块橡胶板以及多个附于橡胶板之间、并配置为可根据该电荷源施加的电压量选择性调节橡胶板之间的宽度的介电弹性体部分。
3.如权利要求2所述的轮胎装配体，其中该两块或多块橡胶板在该多个介电弹性体部分周围构成完全包围。
4.如权利要求3所述的轮胎装配体，其中该多个介电弹性体部分包括一个或多个介电弹性体片结构，折叠介电弹性体片结构、褶皱介电弹性体片结构、以及卷绕介电片结构。
5.如权利要求1所述的轮胎装配体，其中该介电弹性体致动器结构包括一个或多个附于该充气轮胎结构的内表面上、用来定义一体积区域的组合的介电弹性体片，其中由一个或多个组合的介电弹性体片构成的该体积区域可根据该电荷源施加于该一个或多个组合的介电弹性片上的电压量而变化。
6.如权利要求1所述的轮胎装配体，其中该介电弹性体致动器结构包括多个附着于该充气轮胎结构的相对内胎侧面之间的介电弹性体部分。
7.如权利要求6所述的轮胎装配体，其中该多个介电弹性体部分包括一个或多个介电弹性体片结构、折叠介电弹性体片结构、褶皱介电弹性体片结构、以及卷绕介电片结构。
8.如权利要求1所述的轮胎装配体，其还包括耦合至该电荷源并配置用以监测和调节该电荷源施加于该至少一个介电弹性体部分的电压量的微控制器。
9.如权利要求8所述的轮胎装配体，其还包括耦合至该微控制器的、用于检测至少一个与该充气轮胎结构相关的预定义的特征并帮助调节该电荷源施加于该至少一个介电弹性体部分的可变电压量的条件反应设备。
10.如权利要求8所述的轮胎装配体，其还包括耦合至该微控制器以提供用来调节该电荷源施加于该至少一个介电弹性体部分的电压的变化水平的选择性输入的用户输入接口。
11.如权利要求1所述的轮胎装配体，其中该电荷源包括电池、可重复充电的电容器、以及压电设备之一。
12.一种调节轮胎结构的空腔谐振的方法，该方法包括如下步骤沿轮胎结构的内表面的选定位置提供至少一个介电弹性体部分；监测至少一个与该轮胎结构相关的预定义的特征；向该至少一个介电弹性体部分选择性施加电荷，其中向该至少一个介电弹性体部分施加的电荷量取决于监测到的至少一个预定义的特征的水平，并且向该至少一个介电弹性体部分施加的电荷量决定了该至少一个介电弹性体部分的引起该轮胎结构的谐振特征的调整的机械变形量。
13.如权利要求12所述的方法，其中与轮胎结构相关的至少一个预定义的特征包括温度、压力、振动水平、以及噪音水平之一。
14.如权利要求12所述的方法，还包括通过耦合至电荷源并用来监测该至少一个预定义的特征的条件反应设备的微控制器来调节施加在该至少一个介电弹性体部分的电荷量的步骤。
15.如权利要求12所述的方法，还包括为用户提供输入以显示将施加在该至少一个介电弹性体部分的选定的电荷量的步骤。
16.如权利要求12所述的方法，其中该提供至少一个介电弹性体部分的步骤尤其包括提供两块或多块橡胶板和多个位于橡胶板之间、配置用于根据选择性施加于该多个介电弹性体部分的电压量来调节橡胶板之间宽度的介电弹性体部分。
17.如权利要求12所述的方法，其中该至少一个介电弹性体部分包括一个或多个介电弹性体片结构、折叠介电弹性体片结构、褶皱介电弹性体片结构、以及卷绕介电片结构。
18.如权利要求12所述的方法，其中该提供至少一个介电致动器的步骤尤其包括提供一个或多个附于轮胎结构的内表面上、用来定义一体积区域的组合的介电弹性体片，其中由一个或多个组合的介电片构成的体积区域根据选择性施加于该一个或多个组合的介电弹性体片的电压量而变化。
19.如权利要求12所述的方法，其中该提供至少一个介电致动器的步骤尤其包括提供多个位于轮胎结构的相对内胎侧面之间的介电弹性体部分。
20.一种具有调节轮胎的胎侧强度以及收集电能的组合特征的轮胎装配体，该轮胎装配体包括充气轮胎结构，其特征在于胎冠具有与地面接触的外胎面部分，胎圈部分将轮胎固定在车轮的轮缘上，胎侧部分在每一胎圈部分和胎冠之间、以及内胎冠和胎侧面之间延伸；多个附于该充气轮胎结构的选定内表面之间的介电弹性体部分，其中该多个介电弹性体部分中的每一个都包括一层在其相对表面具有第一和第二电极的弹性材料，该介电弹性体部分适于在受到机械力时产生电能以及在被施加电能时产生机械变形；以及至少一个耦合至每个介电弹性体部分选定的第一和第二电极的能量存储设备，该能量存储设备被配置为储存由该多个介电弹性体部分产生的电能，并且当期望不同程度的机械变形时向该介电弹性体部分施加电荷。
21.如权利要求20所述的轮胎装配体，其中该多个介电弹性体部分包括单独的卷成条状形式的介电弹性体材料片，每个独立片包括在其相对表面具有第一和第二电极的介电弹性材料。
22.如权利要求20所述的轮胎装配体，其中每个介电弹性体部分的第一和第二电极包括碳黑和石墨之一。
23.如权利要求20所述的轮胎装配体，其中该至少一个能量存储设备包括电池或可重复充电的电容器。
24.如权利要求20所述的轮胎装配体，其中向该多个介电弹性体部分选择性施加电荷影响胎侧强度以及对应的该充气轮胎结构的接触面积。
25.如权利要求20所述的轮胎装配体，还包括耦合至该能量存储设备并被配置为监测和调节该电荷源施加于该多个介电弹性体部分的电压量的微控制器。
26.如权利要求25所述的轮胎装配体，还包括耦合至该微控制器的、用于监测至少一个与该充气轮胎结构相关的预定义的特征并帮助调节该电荷源施加于该多个介电弹性体部分的电压量的条件反应设备。
27.如权利要求25所述的轮胎装配体，还包括耦合至该微控制器的、用于提供调节该电荷源施加于该多个介电弹性体部分的电压量的选择性输入的用户输入接口。
全文摘要
一种具有调节轮胎结构的谐振特性的组合特征的轮胎装配体，包括充气轮胎结构、介电弹性体致动器结构和电荷源。该介电弹性体致动器结构与该轮胎结构的选定内表面位置结合，并可以对应如附于两块橡胶板之间的多个介电弹性体部分、多个组合的以定义一体腔的介电弹性片、或多个附于轮胎结构的内胎侧位置之间的介电弹性体条的实施例。每一介电弹性体部分包括一层在其相对表面具有第一和第二电极的弹性材料，并可以对应单层片、折叠片、褶皱片、或卷绕片。电荷源耦合至该介电弹性体部分选定的第一和第二电极，并且配置为可以向其中选择性施加电压。在一些实施例中，该电荷源还作为能量存储设备以储存当介电弹性体部分受到机械力作用时产生的电荷。
文档编号B60Q11/00GK101084126SQ200580042252
公开日2007年12月5日 申请日期2005年2月24日 优先权日2005年2月24日
发明者G·P·奥布赖恩, J·蒂森 申请人:米其林技术公司, 米其林研究和技术股份有限公司