车辆地面接触部件，轮胎和测量系统的使用的制作方法

专利名称：车辆地面接触部件，轮胎和测量系统的使用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种车辆地面接触部件，其部分地由聚合物构成，更具体地说涉及轮胎。本发明还涉及无线温度测量系统在这种车辆地面接触部件中的使用。
本发明涉及任何种类的车辆，例如汽车、摩托车、重型货车、农业机械或土木工程机械的地面接触部件。
虽然不限于这种应用，但本发明将更具体地参考轮胎进行说明。
轮胎的加强料或加强部件，在当前通常由一层或多层帘布层的组(stack)形成，这些帘布层通常称为“胎体帘布层”，“胎冠帘布层”等。这种表示加强件的方法来源于制造方法，其包括生产一组帘布层形式的半成品，其具有通常为纵向的丝状加强件，接着组装或层叠这些加强件从而形成胎坯。帘布层制造成扁平的，具有较大尺寸，接着根据特定产品的尺寸进行切割。帘布层还首先组装成基本扁平。这样产生的坯件经历成型操作，从而采用轮胎的典型环形外形。然后称为“成品”的半成品应用到胎坯，以获得准备硫化的产品。
这种“传统”方法包括，特别是关于生产胎坯的阶段，固定元件(通常为胎圈钢丝)的使用，用于在胎圈区域中固定或保持胎体加强件。这样，对于这种类型的方法，组成胎体加强件(或仅其部分)的全部帘布层的一部分围绕布置在轮胎胎圈中的胎圈钢丝向上翻转。以这种方式，胎体加强件固定在胎圈中。
不管帘布层生产和组装方式中的很多变化，工业上使用这种类型的传统方法的普遍化已经导致本领域技术人员使用源自于该方法的词汇；因为通常接受的术语尤其包括术语“帘布层”、“胎体”、“胎圈钢丝”、“成形”，用于表示从扁平外形变至环形外形的过程等。
严格说来，目前存在不包括根据上述说明的“帘布层”或“胎圈钢丝”的轮胎。例如，文献EP 0 582 196公开了不使用帘布层形式的半成品制造的轮胎。例如，用于各种加强结构的加强元件直接应用到橡胶混合物的相邻层，该组合是通过在环形芯体上连续应用这些层，其形状使得能够直接获得符合要制造的轮胎最终外形的外形。从而，在该情况下，不会再有“半成品”，也不会有“帘布层”或“胎圈钢丝”?；〔?，例如橡胶混合物和线或丝形的加强元件，直接应用到芯体上。由于该芯体为环形，因而不会再有用于使胎坯从扁平外形变成环形外形的成形操作。
而且，该文献中说明的轮胎没有胎体帘布层围绕胎圈钢丝的“传统”翻转。这种类型的固定用一种布置代替，在该布置中周向帘线邻接着所述侧壁加强结构布置，该结合嵌在固定或粘合橡胶混合物中。
还具有用于在环形芯体上使用适于快速、有效和简单应用在中央芯体上的半成品组装的方法。最后，还可能使用混合构造，包括用于实现特定结构部分(例如帘布层、胎圈钢丝等)的特定半成品，而其它部分通过直接应用加强元件和/或混合物而产生。
在本申请文献中，为了考虑制造领域和产品设计中的新技术发展，诸如“帘布层”、“胎圈钢丝”等的传统术语有利地由中性术语或独立于所使用方法类型的术语代替。从而，术语“胎体加强件”或“侧壁加强件”有效地用于表示传统方法中胎体帘布层的加强元件，和采用不使用半成品的方法制造的相应的轮胎加强元件，通常用在侧壁中。对于该部分，术语“固定区域”可以表示围绕传统方法的胎圈钢丝上翻部分的“传统”胎体帘布层和由采用应用到环形芯体上周向加强元件、橡胶混合物及相邻的方法产生的底部区域的侧壁加强部分形成的组件。
轮胎的纵向、或周向是与轮胎圆周相对应的方向，且由轮胎的转动方向限定。
圆周面或圆周截面是垂直于轮胎旋转轴线的平面。赤道面是穿过胎面中心或顶部的圆周面。
轮胎的横向或轴向平行于轮胎的旋转轴线。
径向面包含轮胎的旋转轴线。
当车辆使用时，形成轮胎各部分，例如底部区域、侧壁和胎面的橡胶混合物承受应力，该压力与材料特性结合，导致混合物温度升高。
本领域技术人员已知橡胶混合物的物理化学特性随着温度而改变，从而温度对轮胎的各种橡胶混合物特征有影响。
因此，取决于轮胎的类型和其用途，轮胎的特定区域承受应力，使得达到的温度会导致轮胎非最理想的性能，例如耐用性或磨损方面。
此外，已知，例如从文献EP 1 275 949中，在轮胎中植入无线传感器以确定轮胎中施加的力或应力。
文献EP 0 937 615公开了结合到轮胎中的无线表面声波传感器，特别是用于测量轮胎抓地力。这种传感器具有能够通过无线电波，远程无线询问，而无需附近能源的优点。通过远程询问装置发送的询问无线电波能量足以使该传感器发送经过改变的无线电波作为响应。
本发明的目的是提供一种车辆地面接触部件，例如轮胎，能够与附在车辆上的询问装置通信，以表示地面接触部件的聚合物易于导致所述部件性能相应变化的部分的局部温度变化，从而帮助车辆驾驶员使其驾驶适应轮胎情况，从而优化轮胎性能。
根据本发明该目的已经通过车辆的地面接触部件实现，地面接触部件部分地由聚合物组成，至少一个基于表面声波或体声波(bulkacoustic wave)技术的无线温度测量系统，嵌在易于达到高于100℃的温度和/或在车辆使用过程中受易于达到高于100℃的温度的聚合物周围区域影响的聚合物区域中。
在本发明的意义范围内，车辆的使用发生在大约20℃的环境温度中。
根据本发明，其中至少一个基于表面声波或体声波技术的无线温度测量系统嵌在所述区域中和/或其附近，所述区域在会偏离正常使用情况的条件下会达到高于100℃的温度。例如，这可以是，在由所述部件承受的一个或多个参数导致的过应力情况(即，应力超过推荐额定情况)下，地面接触部件的区域达到这样的温度，这些参数例如为，在轮胎情况中，速度、负载或压力。
例如，乘用车辆的轮胎充气不足，也就是说压力低于额定压力，在驾驶时，会在轮胎的肩部，也就是说轮面的轴向外端导致过热。因此，该温度测量系统有利地布置在该区域中。
根据另一个例子，乘用车辆或重载货车的轮胎过度充气，也就是说压力高于额定压力，在驾驶时，会在胎冠，也就是说胎面圈的中间部分导致过热。因此该温度测量系统有利地布置在该区域中。
该测量系统布置在围绕或靠近易于达到高于100℃的温度区域的区域中，只要本领域技术人员知道如何确定这两个区域之间温度的传递函数，在这些区域之一中的温度测量直接与另一个区域中的温度测量有关系。从而这两个区域非?？拷?。当所讨论的区域会达到相对较高的温度和/或承受易于损坏测量系统的较高机械应力时，这样的结构特别有利。
根据本发明的优选实施例，该温度测量系统嵌在易于在车辆使用过程中达到高于110℃，更优选地高于150℃的聚合物区域中。
已经在试验过程中证明，基于SAW(表面声波)或BAW(体声波)技术的无线温度测量系统允许获得局部温度的精确测量，也就是说直接在所述系统附近，允许聚合物温度的测量。
SAW或BAW传感器还具有如上所述的能够通过无线电波远程询问，而无需附近能源的优点。
而且这些传感器允许频繁的高速测量，从而提供有关聚合物状态的频繁和快速的信息。这样它们特别适于测量橡胶混合物的温度，当它们承受高应力或长期承受应力时，可以看到它们的温度升高，以过热(thermal runaway)的形式，温度一开始缓慢然后更加快速升高。
这些传感器的另一个优点特别是由于他们的小尺寸，该尺寸允许他们被放置在上述区域而不会打乱轮胎的固有操作。
根据本发明的第一实施例，该部件，其是包括车轮和轮胎的安装组件的组成部分，为车轮的一部分。
根据本发明的第二实施例，该部件，其是包括车轮和轮胎的安装组件的组成部分，为轮胎的一部分。从而该部件较佳地插入构成轮胎的橡胶混合物中。根据该轮胎的用途，或者更精确地说该车辆的用途，该部件将嵌在胎面、侧壁或底部区域的橡胶块中。
根据本发明的第三实施例，该部件，其是包括车轮、轮胎和用于支撑轮胎，尤其是用在退化模式中的轮胎的支撑部件的安装组件的组成部分，为支撑部件的一部分。
例如这种支撑部件是支撑表面，在压力损失的情况中轮胎靠在该支撑表面上；这种支撑表面，例如，在文献EP 0 314 988中说明。其还可以是发泡芯体，例如由Michelin以“Bib Mousse”商标销售的产品。这种部件填充安装组件的腔体。其尤其用于拉力(rallying)赛比赛用车。了解这些部件的预定区域中的温度可以提供安装组件状态或该部件自身的状态的信息。
无论所讨论的地面接触部件的类型如何，所测量的温度信息通过无线电波发送至询问装置，例如固定至车辆上的询问装置，以向车辆驾驶员提供提示。这些驾驶员可用的提示使得他能使改变其驾驶方式，从而限制观察到的过热并使地面接触部件回到用于维持其性能的可接受的温度。
根据本发明的一个替代实施例，其中至少两个基于表面声波或体声波技术的包括线性偏振天线的无线温度测量系统嵌在两个易于达到高于100℃的温度的聚合物区域和/或在车辆使用过程中受易于达到高于100℃的温度的周围聚合物区域影响的聚合物区域中，天线的偏振方向使得它们之间形成处于30°和90°之间的角度。
所进行的试验已经证明询问装置，例如与车辆相联的询问装置，与每一测量系统之间的通信，特别是在SAW或BAW谐振器类型的传感器情况下，需要与测量系统天线中的一个或另一个相对应的定向，从而与它们之间的每一个通信。因此根据本发明的这种实施例将使其能够接收由每一测量系统转发的信号，使用设计成接收由偏振方向不同的天线转发的信号的两个询问装置或单个询问装置，从而允许选择测量系统。因此这样的实施例能够在两个测量系统布置在不同区域的情况下获知限定区域中的温度。这是因为本领域技术人员知道不可能在其转发的信号基础上选择一个SAW或BAW谐振器类型的传感器。
本发明还提供一种轮胎，该轮胎包括至少一个由加强元件形成并在轮胎的每一侧上固定在胎圈上的胎体加强结构，其底部用于安装在轮辋座圈上，每一胎圈由侧壁径向向外延伸，侧壁径向向外连接胎面，胎圈、侧壁和胎面部分地由橡胶组合物构成，至少一个基于表面声波或体声波技术的无线温度测量系统，嵌在易于达到高于100℃的温度的聚合物区域中和/或在车辆使用过程中受易于达到高于100℃的温度的聚合物周围区域影响的聚合物区域中。
根据本发明的优选实施例，该温度测量系统嵌在易于在车辆使用过程中达到高于110℃，更优选地高于150℃，的橡胶混合物区域中和/或受易于达到高于该温度的橡胶混合物周围区域影响的橡胶混合物区域中。
根据本发明的轮胎的第一实施例，该测量装置嵌在胎面的一部分中。取决于轮胎所用于的车辆类型，可以监测胎面的不同区域。例如，在摩托车情况中，其尤其可以用于在胎冠上，也就是说，在轮胎的赤道面上进行温度测量。这样做的原因是胎面区域可以，例如在以高速直线行驶较长时间的过程中应力较高。在另一个实施例中，其为重载货车，例如，该测量系统可以嵌在胎面轴向外端部分中，该区域也被称为轮胎肩部。实际上本领域技术人员知道轮胎肩部承受可能会导致橡胶混合物过热的应力。
在根据本发明的轮胎第二实施例中，测量系统嵌在侧壁部分中。测量侧壁区域中的温度可以特别地在行驶时土木工程车辆承受较大弯曲力的情况下提供重要信息，该较大弯曲力压迫侧壁的特定区域。
在根据本发明的轮胎第三实施例中，测量系统嵌在胎圈部分中。这种应用在农业机械的情况中特别有用，特别是由于这些轮胎承受的较大弯曲力。
根据本发明的一个替代实施例，其中至少两个基于表面声波或体声波技术的无线温度测量系统包括线性偏振天线，并嵌在两个易于达到高于100℃的温度的橡胶混合物区域和/或在车辆使用过程中受围绕易于达到高于100℃的温度的橡胶混合物区域影响的区域中，天线的偏振方向在它们之间形成角度处于30°和90°之间的角度。
如上所述，这种实施例允许在两个系统结合在不同橡胶混合物区域中的情况下，选择与询问装置，例如于车辆相联的询问装置通信的测量系统。
根据本发明轮胎的该实施例可以在摩托车型车辆的情况中特别有利，这种摩托车型车辆装有制成具有高曲率，通常大于0.2的轮胎，与拱形(cambered)车轮一起使用。所施加的应力，例如在胎面的赤道面和胎面的轴向外部，由于它们处于不同情况，因而不同。这是因为，根据摩托车的使用，不是直线行驶就是曲线行驶，胎面与地面接触的区域不同，且不以相同方式受压。将温度传感器布置在不同的相应区域中，根据本发明的该实施例，其中天线的偏振方向在它们之间形成角度处于30°和90°之间的角度，使得这些不同的区域可以被连续监测。
这样根据本发明提出的轮胎结合至少一个基于表面声波或体声波技术的无线测量系统用于测量轮胎的组成部分橡胶混合物一定区域的温度。根据本发明的该测量系统布置在精确的区域中，从而执行局部温度测量，所述区域已知易于达到高于100℃的温度和/或受易于达到高于100℃的温度的周围区域影响。
为了使得更容易地安装温度测量系统，根据本发明的轮胎有利地使用在上述硬芯体或刚性模型上的轮胎制造技术生产。
这样的轮胎，如上所述，有利地使用在硬或环形芯体上的技术制造，尤其是允许该温度测量系统布置在实际最终位置，使用这种类型的方法不需要成型步骤，对于所述最终位置也可以识别。实际上，在硬芯体上的该类型制造可以允许温度测量系统以预定指示(indexation)嵌入。
本发明还提供基于表面声波或体声波技术的无线温度测量系统的使用，嵌入在车辆地面接触部件的聚合物区域中，用于温度的局部测量，所述区域易于达到高于100℃的温度和/或受当车辆使用时易于达到高于100℃的温度的聚合物周围区域影响。
根据本发明的优选实施例，该温度测量系统嵌入在易于在车辆使用过程中达到高于110℃，更优选地高于150℃，的聚合物区域和/或易于受到所述温度的聚合物周围区域影响的区域中。
根据本发明的有利实施例，该测量系统通过使所述系统嵌入安装组件的聚合物中而使用。
根据本发明这种变化的第一实施例，该安装组件包括车轮和轮胎，该测量系统通过使所述测量系统嵌入车轮一部分的聚合物中而使用。
根据本发明这种变化的第二实施例，该安装组件包括车轮和轮胎，该测量系统通过使所述测量系统嵌入轮胎一部分的橡胶混合物中而使用。
根据本发明这种变化的第三实施例，该安装组件包括车轮，轮胎和用于支撑轮胎，尤其是用在退化模式中的轮胎的支撑部件，该测量系统通过使所述测量系统嵌入支撑部件的聚合物中而使用。
本发明的其它细节和优点将从下面参考

图1至3的本发明示例性实施例的说明而变得显而易见，附图表示-图1，根据本发明第一实施例的轮胎的子午面视图；-图2，根据本发明第二实施例的轮胎的子午面视图；以及-图3，轮胎胎面的俯视草图。
图1至3没有按比例绘出从而使它们易于理解。
图1表示设计成用在摩托车类型车辆上的轮胎1，包括由单层帘布层2组成的胎体加强件，帘布层2包括纺织类型的加强元件。帘布层2由径向布置的加强元件构成。加强元件的径向位置由所述加强元件的铺设角度(lay angle)限定。该径向布置对应于所述元件与轮胎纵向处于65°和90°之间的铺设角度。
所述胎体帘布层2在轮胎1每一侧上固定在胎圈3中，其底部用于安装在轮辋座圈上。每一胎圈3由侧壁4径向向外延伸，所述侧壁4径向向外连接胎面5。这样形成的轮胎1具有大于0.15，优选地大于0.3的曲率。曲率由Ht/Wt比值限定，也就是说轮胎胎面高度与胎面最大宽度的比值。对于用于安装在摩托车前部的轮胎，曲率值将有利地处于0.25和0.5之间，而对于用于安装在后部的轮胎，有利地将处于0.2和0.5之间。
轮胎1还包括胎冠加强件6，图中未表示其细节。胎冠加强件可以包括至少一层互相平行且与周向成锐角的加强件和/或一个周向加强元件的帘布层。在轮胎的胎冠帘布层包括至少两层与周向成锐角的加强元件的情况下，所述加强元件从一层至另一层是交叉的，它们之间形成40至100°之间的角度。
根据本发明，该轮胎包括用于测量胎面5橡胶混合物内部温度的测量系统7。该测量系统7是SAW(表面声波)谐振器类型的无线温度传感器。这种类型的传感器具有上述，不需要相应电源的优点。其通过改变其接收和转发的电波而测量围绕其的橡胶混合物温度。
在图1的情况中，该传感器布置在轮胎的赤道面中并提供与橡胶混合物的局部温度有关的信息，也就是说，与传感器直接接触的橡胶混合物温度。通过将传感器置于该区域中，摩托车的骑手可以监测，或者被告知，易于受到过热的区域，特别在以高速行驶时的温度。
询问装置有利地提供在车辆上用于与传感器通信。从而所述询问装置可以分析信号并将信息发送给驾驶员或骑手或直接作用在车辆上。例如，所述装置可以设计成在由于在所讨论的胎面橡胶混合物区域中温度升高而发生过热以前，发送报警信号。
图2表示本发明的第二实施例，更具体地设计成用于重载货车的情况。图2仅表示半个轮胎21的一部分，轮胎21相对于轴线XX′对称延伸，该轴线表示轮胎的周向中间面，或赤道面。特别地，轮胎21的底部区域和胎圈未在该图中表示。
在该图2中，SAW谐振器传感器选择成嵌在胎面橡胶混合物位于所述胎面轴向外端处的区域中，通常称为轮胎肩部。这是因为本领域技术人员知道这种类型的轮胎，特别是在承受较大负载时，被迫经受应力，该应力在极端条件下，会导致胎面该区域的过热。
图1和2表示轮胎中仅有单个温度测量系统。根据本发明的其它实施例，可以提供至少两个温度测量系统，分布在轮胎两个组成部分橡胶混合物区域中。
图3是摩托车轮胎31胎面35的俯视草图，其中至少两个测量传感器37，37′嵌在轮胎的橡胶混合物中。该图3可以表示，例如摩托车轮胎。
SAW谐振器类型的第一温度测量传感器37，布置在轮胎31的赤道面YY’区域中，且如图1中的情况所述，当摩托车沿着直线行驶时，提供有关胎面35与地面接触部分的内部温度的信息。
SAW谐振器类型的第二温度测量传感器37′，布置在轮胎31胎面35的轴向外部，且当摩托车沿着曲线行驶时，提供有关胎面35与地面接触的所述轴向外部的内部温度信息，因而轮胎31与拱形车轮一起使用。
由每一SAW谐振器传感器在胎面中测量的与温度有关的信息发送给询问系统，例如与车辆相连的询问系统。如上面已经描述的，由SAW或BAW谐振器传感器发送的信号不允许选择传感器。根据图3中所示，每一传感器37，37′的天线38和38′的偏振方向在它们之间形成大约90°的角度。天线的这些不同朝向需要在车辆上提供的装置中提供复杂的发送/接收系统，用于与每一嵌在轮胎中的SAW谐振器传感器通信。这是因为对于由每一具有合适询问装置的传感器转发的这些信号中的每一个，来自于每一传感器的信号仅可以通过满意的电磁耦合而接收。
权利要求
1.一种车辆地面接触部件，部分地由聚合物组成，其特征在于至少一个基于表面声波或体声波技术的无线温度测量系统，嵌在在车辆使用过程中易于达到高于100℃的温度的聚合物区域中和/或受易于达到高于100℃的温度的聚合物周围区域影响的聚合物区域中。
2.根据权利要求1所述的车辆地面接触部件，其是包括车轮和轮胎的安装组件的组成部分，其特征在于该部件为车轮的一部分。
3.根据权利要求1所述的车辆地面接触部件，其是包括车轮和轮胎的安装组件的组成部分，其特征在于该部件为轮胎的一部分。
4.根据权利要求1所述的车辆地面接触部件，其是包括车轮、轮胎和用于支撑轮胎，尤其是用在退化模式中的轮胎的支撑部件的安装组件的组成部分，其特征在于该部件为支撑部件的一部分。
5.根据权利要求1至4中任一所述的车辆地面接触部件，至少两个基于表面声波或体声波技术的无线温度测量系统包括线性偏振天线，并且嵌在在车辆使用过程中两个易于达到高于100℃的温度的聚合物区域和/或受易于达到高于100℃的温度的周围聚合物区域影响的聚合物区域中，其特征在于所述天线的偏振方向使得它们之间形成处于30°和90°之间的角度。
6.一种轮胎，包括至少一个由加强元件形成并在轮胎的每一侧上固定在胎圈上的胎体加强结构，其底部用于安装在轮辋座圈上，每一胎圈由侧壁径向向外延伸，侧壁径向向外连接胎面，胎圈、侧壁和胎面部分地由橡胶组合物构成，其特征在于至少一个基于表面声波或体声波技术的无线温度测量系统，嵌在在车辆使用过程中易于达到高于100℃的温度的橡胶混合物区域中和/或受易于达到高于100℃的温度的橡胶混合物周围区域影响的橡胶混合物区域中。
7.根据权利要求6所述的轮胎，其特征在于所述测量装置嵌在胎面的一部分中。
8.根据权利要求7所述的轮胎，其特征在于所述测量装置嵌在胎面的轴向外端部一部分中。
9.根据权利要求6所述的轮胎，其特征在于所述测量装置嵌在侧壁的一部分中。
10.根据权利要求6所述的轮胎，其特征在于所述测量装置嵌在胎圈的一部分中。
11.根据权利要求6-10中任意一项所述的轮胎，其中至少两个基于表面声波或体声波技术的无线温度测量系统包括线性偏振天线，并嵌在在车辆使用过程中两个易于达到高于100℃的温度的橡胶混合物区域中和/或受围绕易于达到高于100℃的温度的周围橡胶混合物区域影响的橡胶混合物区域中，其特征在于所述天线的偏振方向在它们之间形成角度处于30°和90°之间的角度。
12.基于表面声波或体声波技术的无线温度测量系统的使用，该测量系统嵌在车辆地面接触部件的聚合物区域中，用于温度的局部测量，所述区域在车辆使用过程中易于达到高于100℃的温度和/或受易于达到高于100℃的温度的橡胶混合物周围区域的影响。
13.根据权利要求12所述的测量系统的使用，其特征在于该测量系统嵌在安装组件的聚合物中。
14.根据权利要求13所述的测量系统的使用，该安装组件包括车轮和轮胎，其特征在于该测量系统嵌在车轮一部分的聚合物中。
15.根据权利要求13所述的测量系统的使用，该安装组件包括车轮和轮胎，其特征在于该测量系统嵌在轮胎一部分的橡胶混合物中。
16.根据权利要求13所述的测量系统的使用，该安装组件包括车轮、轮胎和用于支撑轮胎，尤其是用在退化模式中的轮胎的支撑部件，其特征在于该测量系统嵌在支撑部件的聚合物中。
全文摘要
本发明涉及一种车辆地面接触部件，其部分地由聚合物组成，其中至少一个基于表面声波或体声波技术的无线温度测量系统7嵌在易于达到高于100℃的温度和/或在车辆使用过程中受易于达到高于100℃的温度的聚合物周围区域影响的聚合物区域中。本发明还提供轮胎1和基于表面声波或体声波技术的无线温度测量系统的使用。
文档编号B60C23/20GK101068693SQ200580041378
公开日2007年11月7日 申请日期2005年12月2日 优先权日2004年12月2日
发明者L·法戈-雷韦拉特, P·普罗斯特 申请人:米其林技术公司, 米其林研究和技术股份有限公司