具有压电式换能器的轮胎模块以及装备有该模块的轮胎的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种装置，该装置包括用于安装到车辆用充气轮胎内侧的轮胎模块，以及容纳该轮胎模块的盖部，并且该装置具有权利要求1或2的前序部分所限定的特征。这种装置从 DE 10 2008 035 498 Al 和 DE 10 2010 038 136 Al 中可知。
【背景技术】
[0002]在DE 10 2010 038 136 Al中公开的装置包含轮胎模块，该轮胎模块包括用于测量和/或监测轮胎中气压的装置；无线电发送器，用于发送包含与轮胎中气压相关信息的无线电信号；机电换能器，用于将因滚动轮胎而引起的换能器的形状变化转换成电能；以及用于电能的蓄能器。在已知的轮胎模块中，机电换能器包括可弯曲的压电元件，该元件位于作为载体的柔性金属薄盘上。专利文献DE 10 2010 038 136 Al公开一种电容器，作为电能的蓄能器。
[0003]该轮胎模块是由铸模材料制成，其中轮胎模块的组成部分整体或部分地被嵌入。轮胎模块插入到盖部中，该盖部由弹性材料制成并具有凸缘，其中凸缘形成盖部的内部空间的边缘，并以远离轮胎模块的方式向外延伸，并且完全包围通向盖部的内部空间的开口。在DE 10 2010 038 136 Al所公开的示例性实施例中，从上往下看时，上述盖部和轮胎模块基本上呈圆形，且盖部的内部空间大致呈圆柱形。包含铸模材料的轮胎模块的外部尺寸与盖部的内部尺寸相互匹配，其中在盖部不安装在轮胎内侧时，优选地，轮胎模块在向下方向上可稍微地伸出盖部，使得盖部能够通过其凸缘被牢固地安装到轮胎的内侧之后，该盖部处于机械预压之下。这使得机电换能器被紧紧连接到轮胎的内侧。
[0004]盖部的凸缘和轮胎内侧的连接可通过粘合剂粘结或硫化方法来实现。
[0005]在已知的轮胎模块中，机电换能器及其载体直接布置在轮胎的内侧，使得轮胎内侧的变形被传递到机电换能器，机电换能器将发生在其上的形状变化转换成电能，这些电能被存储在轮胎模块中，用于运行测量和发送装置。在轮胎滚动时，每当轮胎模块进入到轮胎的拖曳部(shuffle)并从拖曳部重新出来时，形状的变化被周期性地传递到机电换能器。拖曳部(shuffle)是与路面具有瞬时接触的轮胎的一部分。
[0006]试验表明，已知的机电换能器的效率会随着运行时间的增加而降低。这是不利的，因为在蓄能器中可利用的电能会随之降低，同时测量过程和发送过程之间的时间间隔因更高频率的测量和发送过程所需的能量无法获得而变长。这也是不利的，反过来，因为连续的、自动的轮胎压力监测对于车辆的安全是非常重要的，因此能够执行轮胎压力监测越频繁，无线发送的结果越频繁，效果越好。
【发明内容】
[0007]本发明要解决的问题在于，在最初提及那种类型的装置中，防止或至少尽可能地减缓机电换能器的效率的降低。
[0008]上述问题通过具有如权利要求1所限定的特征的装置来解决。基于同一发明的另一种解决上述问题的方案由权利要求2所限定。具有根据本发明所述装置的轮胎是权利要求14的主题，其中该装置被紧固到轮胎上。本发明的优选特征是从属权利要求的主题。
[0009]根据本发明的装置与上述最接近现有技术的不同之处在于，盖部凸缘具有向内定向的凸起，该向内定向的凸起与轮胎模块底部接合，为了达到此目的，对于轮胎模块的底侦牝位于凸缘凸起的区域高于位于轮胎模块的底侧的中心区域。
[0010]根据本发明，由于具有非常简单的装置，因此在该装置中，可以减缓甚至防止机电换能器的效率的降低。
[0011]机电换能器和轮胎内侧的联结是永久稳定的。在凸缘被连接到轮胎内侧之后，可通过粘结或硫化方法来实现这种连接，轮胎模块紧靠在轮胎内侧。优选地，由于盖部中的主要机械预载荷，该盖部将轮胎模块持久地挤压紧靠在轮胎的内侧。在轮胎模块底侧和轮胎内侧之间稍微延伸的向内定向的凸缘凸起不能阻止这种情况，因为在轮胎模块底侧位于凸缘凸起区域内，产生高于轮胎模块底侧中心区域的区域。在本文中，应该清楚，术语轮胎模块的“顶侧”和“底侧”意图表明:轮胎模块的底侧是指所述轮胎模块开始紧靠轮胎内侧的一侧。顶侧是指轮胎模块远离底侧的一侧，在轮胎模块被固定到轮胎内侧之后，在轮胎胎面所在的区域，朝向轮胎的中心轴定向。轮胎模块的底侧是面向轮胎胎面内侧的一侧。因此，凸缘的底侧是意图连接到轮胎内侧的凸缘的一侧。当上述盖部被连接到轮胎的内侧时，轮胎模块的底侧紧靠在轮胎的内侧，直到凸缘的向内定向的凸起不会在轮胎模块的底侧与轮胎模块的内侧之间之间延伸，基于此目的，位于凸缘凸起区域的轮胎模块的底侧，也就是轮胎模块底侧的边缘区域，比位于轮胎模块底侧的中心区域的底侧区域高。盖部凸缘和轮胎内侧的连接能够通过粘结或硫化方法来实现。
[0012]优选地，凸缘凸起的轮廓和轮胎模块底侧的轮廓，在向内定向的凸缘凸起所在的区域彼此匹配，以使得当盖部凸缘和轮胎内侧连接时，盖部的预载荷不仅能够使轮胎模块底侧的中心区域被压靠到轮胎内侧，而且被压靠到凸缘凸起，因为该轮胎模块通过其底侧的边缘区域压靠到凸起。
[0013]凸缘并非必须通过粘结或硫化方法而被固定连接到轮胎的内侧。优选地，不仅向外延伸的凸缘被固定连接到轮胎的内侧，而且其向内定向的凸起也采用相同的方式连接到轮胎的内侧。在使用粘合剂时，可以方便地在凸缘及其凸起的底侧预先涂布一层粘合剂。假设通过硫化方法将凸缘连接到轮胎内侧时，可以通过在凸缘和轮胎内侧之间设置扁平薄橡胶圈来实现，上述橡胶圈一侧连接到凸缘及其凸起的底侧，另一侧连接到轮胎的内侧，具体来说，连接到轮胎胎面的内侧。橡胶圈厚度是0.3毫米到1.3毫米，优选地，厚度为0.4毫米到0.6毫米更合适。
[0014]更优选地，设置全幅橡胶盘来代替此类扁平橡胶圈，其中该橡胶盘一侧通过硫化方法连接到盖部凸缘的底侧，包括其向内定向的凸起；另一侧连接到轮胎内侧，具体来说，连接到轮胎胎面的内侧。橡胶盘适当的厚度为0.3毫米到1.3毫米，优选地，厚度为0.4毫米到0.6毫米且具有与凸缘相同的直径。与采用橡胶圈相比，采用橡胶盘的优点在于，轮胎模块与轮胎的连接更为简单，并且可避免橡胶浪费。
[0015]优选地，轮胎模块底侧的较高边缘(higher-up edge)区域沿着轮胎模块的整个外周延伸。相应地，盖部的凸缘凸起优选地沿着凸缘整个内周延伸，使得盖部和轮胎内侧的连接，在轮胎模块边界上的各个位置都能获得相同的效果。
[0016]特别优选地，轮胎模块和用于轮胎模块的盖部，从上往下看时，大致呈圆形形状，且包括大致呈圆柱或圆锥形的轮胎模块和盖部的护套。优选地，轮胎模块和盖部的形状和轮廓相互匹配，使得盖部可以严丝合缝地容纳轮胎模块。
[0017]为了确保上述效果，在被紧固到轮胎内侧之后，盖部保持处于机械预载荷下，并且轮胎模块尽可能压靠在轮胎的内侧，盖部应该由能够被拉伸因而产生反弹力且不会产生蠕变或老化或者产生尽可能缓慢蠕变或老化的材料制成。因此，盖部优选地由弹性材料制成。当选择所述材料时，应该小心确保该材料具有合适的交联指数(degree ofcross-linking)。如果交联指数过高,则聚合材料呈现出硬质塑料的性能,而不是弹性纤维的性能。如果交联指数过低，则对于本发明的应用目的来说，该弹性纤维过软。适合的弹性纤维是天然橡胶以及由天然橡胶制成的合成橡胶，三元乙丙橡胶和丁基橡胶。
[0018]优选地，凸缘凸起以形状匹配的方式与轮胎模块底侧在底部接合。根据本发明，形状匹配连接通过包括轮胎模块和盖部的装置与轮胎内侧的连接而增强。
[0019]凸缘凸起和容纳该凸起的轮胎模块底侧的边缘区域，可以具有阶梯状设计。这种几何形状产生特别好的形状匹配连接。然而，凸缘凸起优选地被设计成，使得