專(zhuān)利名稱：用于在輪胎內(nèi)部安裝設(shè)備的后襯板組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及用于將電氣或電子部件和組件安裝在輪胎中的系統(tǒng)和方法。所公開(kāi)的發(fā)明主題涉及用于將電源、電路板和其它電子設(shè)備容納和安裝在輪胎內(nèi)的所謂“襯板(patch)”之內(nèi)和之上的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
在充氣輪胎內(nèi)裝入電子設(shè)備產(chǎn)生許多實(shí)際好處。輪胎電子設(shè)備包括用于獲得關(guān)于各種輪胎物理參數(shù)的信息的傳感器和其它部件，輪胎物理參數(shù)例如溫度、壓力、輪胎轉(zhuǎn)數(shù)、車(chē)速等。這些性能信息在輪胎監(jiān)視和報(bào)警系統(tǒng)內(nèi)是有用的，甚至可以與反饋系統(tǒng)一起用于調(diào)整適當(dāng)?shù)奶核健?br>
集成在輪胎結(jié)構(gòu)內(nèi)的電子系統(tǒng)所提供的潛在能力是用于商業(yè)車(chē)輛應(yīng)用的資產(chǎn)追蹤和性能特征化。商業(yè)卡車(chē)車(chē)隊(duì)，航空飛行器和大型挖土機(jī)/采礦車(chē)輛都是能夠利用輪胎電子系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和相關(guān)信息傳遞的可行產(chǎn)業(yè)。輪胎傳感器可以測(cè)定車(chē)輛中每個(gè)輪胎行駛的距離，并因此有助于為這樣的商業(yè)系統(tǒng)制定維護(hù)計(jì)劃。車(chē)輛的位置和性能可以被優(yōu)化用于更為昂貴的應(yīng)用，例如那些涉及地球采礦的設(shè)備。
美國(guó)專(zhuān)利No.6,388,567(Bohn等)公開(kāi)了一種監(jiān)視設(shè)備與襯板的聯(lián)合裝置，其用以監(jiān)視輪胎的狀況。襯板部分容納有天線，并且被緊固安裝到輪胎的內(nèi)襯?？梢耘c襯板部分分開(kāi)制造的監(jiān)視部分包括用于監(jiān)視與輪胎有關(guān)的各種參數(shù)的傳感器和其它電路，還包括完全封裝在監(jiān)視電路內(nèi)的電池。用于電子輪胎監(jiān)視系統(tǒng)的安裝布置的另一個(gè)例子可以在美國(guó)專(zhuān)利No.6,309,494(Koch等’494)中找到，其涉及一種將電子設(shè)備連結(jié)到輪胎內(nèi)表面的方法。該方法包括使用環(huán)氧粘合劑直接將監(jiān)視設(shè)備粘結(jié)到輪胎內(nèi)襯內(nèi)表面。
用于電子輪胎監(jiān)視系統(tǒng)的安裝布置的另一個(gè)例子可以在美國(guó)專(zhuān)利No.6,255,940(Phelan等)中找到，其公開(kāi)了另一種襯板與監(jiān)視設(shè)備的聯(lián)合裝置。聯(lián)合裝置之中的襯板部分包括緊固在襯板的中心部分以用于容納匹配螺栓的螺母。聯(lián)合裝置之中的監(jiān)視部分包括模塊，其包含有全部封裝在環(huán)氧與玻璃珠的混合物中的各種傳感器、電池和其它電路。安裝在模塊內(nèi)的螺母，類(lèi)似于包含在襯板部分之中的螺母，以便在襯板部分緊固連結(jié)到輪胎內(nèi)表面之后監(jiān)視部分可以連結(jié)到襯板部分。用于電子輪胎監(jiān)視系統(tǒng)的安裝布置的另一個(gè)例子可以在美國(guó)專(zhuān)利No.6,087,930(Kulka等)中找到，其公開(kāi)了一種封裝于單一外殼(housing)內(nèi)的有源集成電路發(fā)射機(jī)和傳感器設(shè)備。監(jiān)視系統(tǒng)包括整體電池，并且該整體布置可以直接插入被監(jiān)視和被配置在輪胎側(cè)壁之內(nèi)以被監(jiān)視，就如同構(gòu)成襯板固定到被監(jiān)視輪胎的內(nèi)表面。
用于電子輪胎監(jiān)視系統(tǒng)的安裝布置的另一個(gè)例子可以在美國(guó)專(zhuān)利No.6,030,478(Koch等′478)中找到，其公開(kāi)了一種允許插入和拆卸輪胎內(nèi)的電子監(jiān)視裝置的方法和設(shè)備。該專(zhuān)利公開(kāi)了這樣一種技術(shù)，其中將硫化的橡膠襯板永久組裝到輪胎的內(nèi)襯，已經(jīng)用硬封裝材料(rigid potting material)封裝并配備有電池的電子監(jiān)視設(shè)備插入襯板的空腔內(nèi)。
基于參考的目的，前述所有的美國(guó)專(zhuān)利說(shuō)明的內(nèi)容在此一并引入本申請(qǐng)作為參考。
輪胎監(jiān)視襯板與電子設(shè)備聯(lián)合裝置的使用如前述現(xiàn)有技術(shù)那樣，對(duì)其所關(guān)心的方面涉及將兩者的聯(lián)合裝置牢固地連結(jié)到輪胎。就如同此前所指出的Bohm等，Phelan等和Koch等′478的情況下，所提供的解決方案涉及使用分離的支撐/連結(jié)的襯板和物理分離的電子器件封裝或模塊?？蛇x地，連結(jié)問(wèn)題的其它解決方案提供了單一設(shè)備，該設(shè)備可以直接固定到輪胎，如Koch等′494和Kulka等所述。
輪胎監(jiān)視襯板與電子設(shè)備聯(lián)合裝置的使用如前述現(xiàn)有技術(shù)那樣，對(duì)其所關(guān)心的第二方面來(lái)自于在電子器件封裝或模塊內(nèi)包含有較重的電池。同時(shí)支撐相對(duì)比較重的電池以及與輪胎監(jiān)視與電子設(shè)備聯(lián)合裝置的電子設(shè)備部分相關(guān)的其它電路，需要物理堅(jiān)固的安裝結(jié)構(gòu)，例如Phelan等的螺母和螺栓結(jié)構(gòu)。
輪胎監(jiān)視襯板與電子設(shè)備聯(lián)合裝置的使用如前述現(xiàn)有技術(shù)那樣，對(duì)其所關(guān)心的另一方面，涉及從與輪胎電子設(shè)備相關(guān)的RF設(shè)備發(fā)射無(wú)線信號(hào)到輪胎外部的接收器。通常穿過(guò)輪胎和安裝結(jié)構(gòu)的信號(hào)途徑是惡化的，有時(shí)候部分源于輪胎的材料和構(gòu)形，以及監(jiān)視裝置的電子設(shè)備部分內(nèi)的數(shù)據(jù)發(fā)射裝置相關(guān)的天線的安裝結(jié)構(gòu)。必須優(yōu)先確保輪胎內(nèi)電子設(shè)備中硬件連接裝置內(nèi)的有效信號(hào)傳播。
輪胎監(jiān)視襯板與電子設(shè)備聯(lián)合裝置的使用如前述現(xiàn)有技術(shù)那樣，對(duì)其所關(guān)心的另一方面，涉及為了適應(yīng)輪胎在使用中的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，聯(lián)合裝置的襯板或安裝部分必須是柔性的。由于此種所需要的柔性，必須注意電子電路的內(nèi)部連接不能由于襯板的連續(xù)撓曲而被中斷或破壞。
盡管開(kāi)發(fā)了各種輪胎監(jiān)視襯板和電子系統(tǒng)，還沒(méi)有出現(xiàn)一種設(shè)計(jì)，其廣泛提出上述引用所關(guān)心的方面以及包括按照本發(fā)明的主題技術(shù)此后所提出的全部所需特征。
發(fā)明內(nèi)容
就當(dāng)前主題所提出的已經(jīng)認(rèn)識(shí)到的特征而言，用于在輪胎內(nèi)部安裝設(shè)備(例如電子部件)的改進(jìn)的系統(tǒng)和方法已經(jīng)發(fā)展形成。通常，模塊安裝組件包括由襯板安裝部分和電子設(shè)備部分形成的兩部分聯(lián)合裝置。在所披露的模塊組件技術(shù)的某些實(shí)施例中，也結(jié)合有電源。
該主題模塊安裝組件與輪胎電子設(shè)備應(yīng)用的各種特征和方面提供了多種優(yōu)點(diǎn)。由于襯板安裝部分能夠用于安裝多個(gè)不同的設(shè)備，所披露的模塊安裝組件具有顯著的設(shè)計(jì)多功能性。例舉性的電子設(shè)備可以包括例如條件—響應(yīng)(condition-responsive)設(shè)備這樣的部件，其中條件—響應(yīng)設(shè)備包括輪胎轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)數(shù)器、車(chē)輛速度傳感器、側(cè)壁偏轉(zhuǎn)傳感器、輪胎位移傳感器、微處理器、存儲(chǔ)器模塊、RFID收發(fā)裝置、光組件、數(shù)據(jù)發(fā)射裝置和/或接收裝置、以及電源部件，其中條件—響應(yīng)設(shè)備包括用于感應(yīng)某些環(huán)境條件(例如溫度和/或壓力)的變換器(transducer)、聲學(xué)設(shè)備、傳感器等。
按照本發(fā)明技術(shù)的某些實(shí)施例的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于提供用于安裝電池的改進(jìn)技術(shù)，該電池用于給輪胎電子系統(tǒng)供電。就已知的設(shè)計(jì)而言，本發(fā)明技術(shù)所披露的顯著改進(jìn)在于相對(duì)較重的電池從其先前位置重新安置到輪胎電子系統(tǒng)的襯板安裝部分，而先前位置是與輪胎電子系統(tǒng)的電子設(shè)備部分結(jié)合的。電池的這種位置導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)與先前的輪胎電子組件相比具有更低的重心，因而提升了在輪胎環(huán)境內(nèi)的機(jī)械穩(wěn)定性和耐久性。
按照本發(fā)明所披露技術(shù)的某些實(shí)施例的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于所提供的技術(shù)用于增加主題模塊安裝組件的電子設(shè)備部分內(nèi)的數(shù)據(jù)發(fā)射裝置的發(fā)射范圍。這相當(dāng)于在本發(fā)明技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中使用非導(dǎo)電橡膠或彈性體材料來(lái)封裝天線和其它選擇電子部件。
本發(fā)明主題的某些實(shí)施例的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是盡管模塊安裝組件的安裝襯板部分在輪胎旋轉(zhuǎn)和相應(yīng)設(shè)備的正常運(yùn)行中連續(xù)撓曲，輪胎電子系統(tǒng)的連續(xù)可靠運(yùn)行仍然是容易的。這相當(dāng)于在一個(gè)實(shí)施例中利用導(dǎo)電彈簧互連輪胎電子系統(tǒng)的各種電子部件。在另一個(gè)例舉性實(shí)施例中，柔性導(dǎo)電彈性體或抗疲勞性金屬(fatigue-resistant metals)被用于互連各種電子部件(例如將RF設(shè)備連接到天線)。
在本發(fā)明所披露技術(shù)的另一例舉性實(shí)施例中，用于結(jié)合入充氣輪胎的模塊電子組件包括安裝襯板、電源和至少一個(gè)由基片支撐的電子設(shè)備。安裝襯板優(yōu)選適于定位在輪胎內(nèi)襯上，并且電源至少部分地嵌入安裝襯板。支撐于基片上的電子設(shè)備可以接收來(lái)自電源的電能，電源在某些實(shí)施例中相當(dāng)于一個(gè)或多個(gè)電池。
支撐至少一個(gè)電子設(shè)備的基片可以通過(guò)多種方式連結(jié)到安裝襯板上。例舉性的連結(jié)構(gòu)造可以是粘合劑層、鉤和環(huán)形帶聯(lián)合裝置、或經(jīng)由從電源延伸穿過(guò)支撐基片的接線端的物理連接裝置。
本發(fā)明主題的其它例舉性實(shí)施例相當(dāng)于這樣的輪胎組件，其包括充氣輪胎和如上述所引用的結(jié)合的安裝襯板與電子組件，其中安裝襯板與電子組件安裝于充氣輪胎的內(nèi)襯位置上。輪胎中的此類(lèi)例舉性的位置相當(dāng)于內(nèi)胎冠和側(cè)壁位置。
本發(fā)明主題的附加方面和優(yōu)點(diǎn)可以由本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員根據(jù)此處的詳細(xì)描述提出，或者這些對(duì)于本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員而言是顯而易見(jiàn)的。而且還應(yīng)當(dāng)理解，針對(duì)其中具體闡述、引用和討論的特征和步驟的修改和變化能夠在本發(fā)明的各種實(shí)施例和用途中實(shí)行而不背離本發(fā)明主題的精神和范圍。變化可以包括，但不局限于，用于那些闡明的、引用的或討論的等效裝置、特征或步驟的替換，以及各種部件、特征、步驟等的功能性的、操作性的或位置顛倒的替換。
進(jìn)一步而言，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明主題的不同實(shí)施例以及優(yōu)選的不同實(shí)施例可以包括本發(fā)明所披露的特征、步驟或元件的組合或構(gòu)造，或其等效系統(tǒng)(包括沒(méi)有在附圖或附圖詳述中表述的特征、部件或步驟或構(gòu)造的組合)。本發(fā)明主題的附加實(shí)施例，沒(méi)有必要在發(fā)明內(nèi)容部分表述，其可以包括和并入上述發(fā)明目的中引用的特征、元件或步驟，和/或本申請(qǐng)中另外討論的其它特征、元件或步驟的方面的組合。此外，依靠查閱說(shuō)明書(shū)的其余部分，本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員將更好的理解此類(lèi)實(shí)施例的特征和方面。
參考附圖，本說(shuō)明書(shū)提供的本發(fā)明主題完全和允許的公開(kāi)包括指引本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的最佳實(shí)施方式，其中 圖1顯示了按照本發(fā)明主題的輪胎襯板結(jié)構(gòu)的第一例舉性實(shí)施例的俯視圖； 圖2顯示了圖1所闡明的第一例舉性輪胎襯板結(jié)構(gòu)實(shí)施例的側(cè)剖視圖； 圖3顯示了圖1所闡明的第一例舉性輪胎襯板結(jié)構(gòu)實(shí)施例的端剖視圖； 圖4顯示了按照本發(fā)明主題的輪胎襯板結(jié)構(gòu)的第二例舉性實(shí)施例的俯視圖； 圖5顯示了圖4所闡明的第二例舉性輪胎襯板結(jié)構(gòu)實(shí)施例的側(cè)剖視圖； 圖6顯示了圖4所闡明的第二例舉性輪胎襯板結(jié)構(gòu)實(shí)施例的端剖視圖； 圖7顯示了具有接線端的電池的側(cè)視圖，其中該接線端適用于本發(fā)明主題； 圖8顯示了圖7中所示電池的俯視圖； 圖9顯示了具有外露電池連接裝置的本發(fā)明主題的安裝襯板部分的等軸測(cè)視圖(isometric view)； 圖10顯示了例舉性的輪胎電子組件的側(cè)面圖，其特別闡明了使用電池接線端來(lái)支撐組件的印刷電路板部分；和 圖11顯示了例舉性的充氣輪胎的剖視圖，其闡明用于輪胎電子組件的可選安裝位置。
在本說(shuō)明書(shū)和附圖中重復(fù)使用的附圖標(biāo)記用以代表本發(fā)明相同或類(lèi)似的特征或元件。
具體實(shí)施例方式詳細(xì)查閱本發(fā)明主題的優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明主題包括用于在輪胎結(jié)構(gòu)內(nèi)安裝電子組件的改進(jìn)的系統(tǒng)和方法。所公開(kāi)技術(shù)的前述方面的選定組合相當(dāng)于本發(fā)明主題的多個(gè)不同實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)指出，此處所提出和討論的每個(gè)例舉性實(shí)施例不應(yīng)暗示為對(duì)本發(fā)明主題的限制。作為一個(gè)實(shí)施例的一部分所闡明和描述的特征或步驟可以與另一實(shí)施例的方面相結(jié)合使用，從而進(jìn)一步形成其它的實(shí)施例。此外，某些特征可以與沒(méi)有表述提及但執(zhí)行相同或類(lèi)似功能的類(lèi)似設(shè)備或特征互換。類(lèi)似地，某些過(guò)程步驟也可以與其它的步驟互換或結(jié)合，從而形成另外的用以將電子襯板組件安裝到輪胎內(nèi)襯的例舉性實(shí)施例。
特別參考附圖1-3，分別闡明了按照本發(fā)明公開(kāi)主題的電子組件1的第一實(shí)施例的俯視圖、側(cè)視圖和端視圖。電子組件1包括兩個(gè)主要部件，安裝襯板2和用于支撐各種選定電子部件的印刷電路板(PCB)3。按照本發(fā)明技術(shù)的一些實(shí)施例，用作相關(guān)輪胎電子設(shè)備電源的電池4，使用一種方法至少部分地嵌入安裝襯板2，該種方法將在后面更為完整地描述。電池4除了用于給相關(guān)輪胎電子設(shè)備提供電能外，在一個(gè)實(shí)施例中也起著用于印刷電路板物理支撐結(jié)構(gòu)的作用，而該印刷電路板以后述方式支撐輪胎電子設(shè)備。
一種特定的技術(shù)用于將電池4固定在安裝襯板2上，該技術(shù)將參閱附圖7-9加以描述。如圖7-9所顯示的那樣，電池4通常是扁平圓形電池并且具有接線端5、6，接線端5、6固定在電池的上下部分。電池4可以是長(zhǎng)壽命鋰電池或任何適宜為額外的輪胎電子設(shè)備提供能量的其它類(lèi)型電池。接線端5、6可以焊接、點(diǎn)焊或以任何其它適宜方式固定到電池，從而提供與電池的電連接。因而固定到電池4的接線端5、6不僅提供從電池到安裝在印刷電路板上的電路的電連接，而且在本發(fā)明主題的一個(gè)實(shí)施例中還提供一個(gè)用于印刷電路板的便利的支撐結(jié)構(gòu)。用于印刷電路板3的安裝結(jié)構(gòu)的該例舉性實(shí)施例在圖10中給予最佳的闡明。
如圖7和圖9最清楚示出，在本發(fā)明所描述主題的一個(gè)例舉性實(shí)施例中，所提供的電池4具有接線端5、6，這些接線端以這樣的方式構(gòu)形以便被固定到電池4的相對(duì)面并以選定的角度撓曲，以便接線端5、6的自由端，即與那些連接到電池4的接線端相對(duì)的接線端5、6的端部，在電池4的相同一側(cè)終止。當(dāng)接線端的自由端具有該構(gòu)形時(shí)，電池4可以這樣的方式封裝在形成了安裝襯板2的材料中，以便允許接線端5、6的自由端暴露在形成了安裝襯板2的材料外部。電池4的該位置以及外露的接線端5、6可以最清楚地顯示在圖9中。
如先所示，電池4至少部分地封裝在安裝襯板2內(nèi)，該安裝襯板是由橡膠混合物組成。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，安裝襯板2由非導(dǎo)電性橡膠組成?？蛇x地，安裝襯板2可以由非導(dǎo)電彈性體或任何其它適宜的材料組成，這些材料可以與輪胎內(nèi)襯相容并且可以固定到輪胎內(nèi)襯。當(dāng)安裝襯板2由電池4的第一涂覆選定部分構(gòu)成時(shí)，電池4用化學(xué)粘合劑固定在安裝襯板內(nèi)，然后將涂覆的電池放入適量的未硫化橡膠中。此后，向未硫化的橡膠施加足夠溫度和壓力，從而影響橡膠的硫化以形成安裝襯板2，并且同時(shí)形成固定電池4的容器。優(yōu)選地，化學(xué)粘合劑是非導(dǎo)電性的粘合劑，該粘合劑既能夠粘結(jié)橡膠也能夠粘結(jié)金屬。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，化學(xué)粘合劑是Chemlok252X商標(biāo)的粘合劑，例如由洛德公司(Lord Corporation)制造。
如圖10所示，電池接線端5、6以基本垂直的方式從電池4的通常平頂表面延伸并穿過(guò)PCB 3，該接線端5、6可以焊接到如附圖標(biāo)記17、18之上從而在其上形成穩(wěn)定的互連關(guān)系。
本發(fā)明主題的可選實(shí)施例提供如后所述的用于印刷電路板的不同安裝技術(shù)，但是它們都共享一個(gè)基本概念，即，相對(duì)較重的電池已經(jīng)從其作為印刷電路板上電子設(shè)備的一部分的先前位置移到安裝襯板內(nèi)的一個(gè)位置。電池的該位置導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)與先前電子組件相比具有較低的重心，因而提升了在輪胎環(huán)境內(nèi)的機(jī)械穩(wěn)定性和耐久性。
如圖2所最佳闡明的那樣，用于將印刷電路板3固定到安裝襯板2的一種可選技術(shù)是直接將印刷電路板3粘結(jié)到具有適宜粘合劑層19的安裝襯板2和/或電池4的上表面。然而，本發(fā)明主題考慮的另一用以將印刷電路板3固定到安裝襯板2的技術(shù)是通過(guò)鉤環(huán)緊固件(hookand loop fasteners)實(shí)施。Velcro商標(biāo)的緊固件是常用的鉤環(huán)緊固件，并且可以用于該環(huán)境中從而將印刷電路板3固定到安裝襯板2和/或外露的電池4上表面。
如先所示，本發(fā)明的技術(shù)包含輪胎電子組件，該電子組件包括襯板安裝部分和電子設(shè)備部分的兩部分聯(lián)合裝置。監(jiān)視系統(tǒng)的電子部分，如圖1所闡明的那樣，可以包括通常如圖8、9和10所闡明的電子部件，電子部件可以安裝在印刷電路板3上。應(yīng)當(dāng)理解，可以使用比圖1所闡明的更多或更少的電子部件，而且此類(lèi)部件可以配備在跨越PCB 3的各種不同位置。
在PCB 3上所配備的電子部件8、9、10類(lèi)型的一個(gè)例子是相當(dāng)于各種條件一響應(yīng)設(shè)備，包括但不限于傳感器、變換器、聲學(xué)設(shè)備(例如，聲表面波器件)，或其它部件，這些部件提供某種輸出以響應(yīng)與輪胎或相應(yīng)車(chē)輪組件環(huán)境相關(guān)的輸入條件的變化。此種條件一響應(yīng)設(shè)備可以用于監(jiān)視任何數(shù)量的輪胎或車(chē)輪特征，包括但是并不局限于溫度、壓力、輪胎轉(zhuǎn)數(shù)、車(chē)速、或作用于輪胎結(jié)構(gòu)或與輪胎結(jié)構(gòu)相關(guān)的三維靜力和動(dòng)力的水平(例如，側(cè)壁偏轉(zhuǎn)或輪胎位移)。所監(jiān)視的環(huán)境條件包括溫度和氣壓以及輪胎或車(chē)輛具體條件，例如轉(zhuǎn)速、行駛的總里程數(shù)、時(shí)間/溫度關(guān)系和其它參數(shù)。印刷電路板上所包含的電子設(shè)備也可以包括這樣的元件，如微處理器、存儲(chǔ)器模塊、轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)數(shù)器、RFID收發(fā)裝置、GPS、閃光組件、數(shù)據(jù)發(fā)射裝置和/或接收裝置電路，和其它向外部讀取器提供數(shù)據(jù)和識(shí)別通信所必需的元件。如圖1和圖2最佳所示，印刷電路板和安裝在其上的所有各種部件以這樣的方式封裝在保護(hù)材料15中，以便這些部件在輪胎監(jiān)視組件正常運(yùn)行中被固定并且彼此相對(duì)不可移動(dòng)。
如上所示，與電子組件相連的元件之一是數(shù)據(jù)發(fā)射裝置和/或接收裝置部件。為適應(yīng)向和/或從輪胎監(jiān)視組件傳輸信號(hào)，一個(gè)或多個(gè)天線元件20沿著電池4被硫化入這樣的材料中，該材料形成用于輪胎監(jiān)視組件的安裝襯板。如圖1最佳所示，天線20通常以“S”型成形以便提供柔性并且當(dāng)安裝襯板在使用中由于被固定到輪胎內(nèi)襯而撓曲時(shí)，更好地保護(hù)天線免于斷裂。應(yīng)當(dāng)理解，其它天線的構(gòu)形也可以使用，例如但是并不局限于直線、螺旋狀、波狀、或其它構(gòu)形。
此外，作為防止由于使用中安裝襯板撓曲而導(dǎo)致電路阻斷的另外的障礙，電連接裝置(例如將天線20連接到印刷電路板的連接裝置22)位于安裝襯板內(nèi)，還有，被封裝的印刷電路板可以由柔性導(dǎo)電材料構(gòu)成。這些柔性導(dǎo)電材料可以包括彈簧和其它由抗疲勞金屬制成的導(dǎo)體。此外，在一個(gè)例舉性的實(shí)施例中，這些柔性導(dǎo)電材料可以是螺旋狀、波狀、圈狀、或任何允許端到端撓曲和拉伸同時(shí)避免應(yīng)力或疲勞破壞性累計(jì)的形狀。在另一個(gè)例舉性實(shí)施例中，柔性導(dǎo)電性材料可以包括柔性導(dǎo)電彈性體混合物，例如填充有導(dǎo)電粒子的彈性體。不管柔性導(dǎo)電連接材料所采用的形式，應(yīng)當(dāng)由非導(dǎo)電性橡膠或彈性體材料將該材料嵌入或包裹?；诿枋龅哪康?，術(shù)語(yǔ)“非導(dǎo)電性”涉及封裝、嵌入或包裹導(dǎo)電性或電子元件的材料，也就是意味著該材料相對(duì)于所形成的特定電路具有足夠好的絕緣特性，以便該材料不會(huì)導(dǎo)致電路性能降低。
在本發(fā)明所公開(kāi)發(fā)明主題的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所選擇的與橡膠或彈性體材料接觸的材料，通過(guò)適當(dāng)表面處理和化學(xué)粘合劑被粘結(jié)到在任何硫化過(guò)程中的材料。優(yōu)選的化學(xué)粘合劑的一個(gè)例子是在前提及的由洛德公司制造的Chemlok252X商標(biāo)的產(chǎn)品，其用作粘合劑涂覆材料，該材料用于將要硫化入安裝襯板組件材料的各種元件。
現(xiàn)在參閱附圖4-6，分別闡明了按照本發(fā)明所公開(kāi)主題的第二實(shí)施例的輪胎電子組件41的第二例舉性實(shí)施例的俯視圖、側(cè)視圖和端視圖。如圖4和圖5所最佳闡明的那樣，本發(fā)明所公開(kāi)電子組件的第二例舉性實(shí)施例不同于如圖1-3所闡明的第一實(shí)施例，其基本上包括兩個(gè)電池44A、44B，每個(gè)電池至少部分地嵌入輪胎電子組件41的安裝襯板42內(nèi)。如同在本發(fā)明所公開(kāi)主題的第一實(shí)施例，第二例舉性的電子組件實(shí)施例包括分離的安裝襯板部分42和電子設(shè)備部分46。使用與第一實(shí)施例類(lèi)似的技術(shù)，將電池44A和44B分別嵌入該組件的安裝襯板部分42。特別是，在將電池硫化入襯板材料之前，通過(guò)用粘性粘結(jié)材料涂覆所選擇的電池部分，將電池44A和44B進(jìn)行處理用于被包裝在組件41的安裝襯板部分42的材料內(nèi)。就如同在本發(fā)明所公開(kāi)主題的第一個(gè)例舉性實(shí)施例那樣，在第二例舉性實(shí)施例的安裝襯板內(nèi)可以配備許多電連接裝置和輪胎電子組件的電子設(shè)備部分46，這些電連接裝置可以包括形成電池44A、44B串聯(lián)和并聯(lián)的電連接裝置以及電池44A、44B和輪胎電子組件的電路部分之間的電連接裝置，從輪胎監(jiān)視組件的電子部分到也嵌入在安裝襯板內(nèi)的天線(未示出)的電連接裝置。出于簡(jiǎn)化的目的，這些電連接裝置在圖4-6的第二實(shí)施例內(nèi)沒(méi)有示出。如在第一實(shí)施例那樣，電連接元件也可以包括柔性導(dǎo)電元件，例如先前所述的金屬?gòu)椈苫驅(qū)щ姀椥泽w，并連同輪胎監(jiān)視組件的第一例舉性實(shí)施例。包括電池、天線、所有其它包含在輪胎監(jiān)視組件的安裝襯板和電子設(shè)備部分內(nèi)的電子部件的電子元件的所有電連接裝置和元件可以由先前定義的非導(dǎo)電性材料封裝或包裹，從而不會(huì)有害地破壞各種元件的運(yùn)行。最后，經(jīng)由如同第一例舉性實(shí)施例的粘合劑層19或相對(duì)于第一例舉性實(shí)施例先前所提及的通過(guò)鉤環(huán)緊固件，輪胎電子組件的電子設(shè)備部分46可以固定到安裝襯板42。
現(xiàn)在參閱圖11，闡明了本發(fā)明的一個(gè)例舉性實(shí)施例，其中輪胎電子組件35安裝在充氣輪胎30內(nèi)。如圖11所示，輪胎30包括內(nèi)襯32。此處所公開(kāi)的電子組件可以安裝在充氣輪胎的各個(gè)位置；這些位置中的兩個(gè)在圖中示出，一個(gè)在輪胎的胎冠部分35，另一個(gè)在靠近側(cè)壁部分37。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會(huì)理解，輪胎的電子組件系統(tǒng)司以安裝在輪胎內(nèi)襯上的任何便利的位置，示出的兩個(gè)位置僅僅是此類(lèi)可能安裝位置的例舉。
當(dāng)基于其中具體實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明主題時(shí)，應(yīng)該理解，基于前面所述的所獲得的理解，那些本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員可以容易地提出此類(lèi)實(shí)施例的變更、變異和等效方式。因此，本發(fā)明公開(kāi)的范圍，是例舉的而非限定的，以及主題公開(kāi)并不排除包括此類(lèi)對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員非常顯而易見(jiàn)的對(duì)本發(fā)明主題的改進(jìn)、變異和/和附加。
權(quán)利要求
1.用于集成在充氣輪胎內(nèi)的模塊電子組件，該輪胎具有內(nèi)襯，該模塊電子組件包括適于在充氣輪胎內(nèi)襯上固定位置的安裝襯板；至少部分地嵌入所述安裝襯板的電源；和由基片支撐并被構(gòu)形為從電源接收能量的至少一個(gè)電子設(shè)備。
2.如權(quán)利要求1所述的組件，其中所述電源包括至少一個(gè)電池。
3.如權(quán)利要求1所述的組件，其中所述電源包括至少一對(duì)電池。
4.如權(quán)利要求1所述的組件，進(jìn)一步包括粘合劑層，其將支撐著所述至少一個(gè)電子設(shè)備的基片粘結(jié)到所述安裝襯板。
5.如權(quán)利要求1所述的組件，進(jìn)一步包括鉤和環(huán)形帶聯(lián)合裝置，其用于將支撐著所述至少一個(gè)電子設(shè)備的基片固定到所述安裝襯板。
6.如權(quán)利要求2所述的組件，其中所述電池配備有固定在其上的接線端，并且接線端是構(gòu)形為通過(guò)所述電池的接線端，使固定所述至少一個(gè)電子設(shè)備的基片與所述安裝襯板互連并使基片固定到所述安裝襯板。
7.如權(quán)利要求1所述的組件，進(jìn)一步包括多個(gè)柔性導(dǎo)電元件，其將所述電源電連接到所述至少一個(gè)電子設(shè)備。
8.如權(quán)利要求6所述的組件，其中所述多個(gè)柔性導(dǎo)電元件選自彈簧、抗疲勞金屬和彈性體。
9.權(quán)利要求1所述的組件，其中所述至少一個(gè)電子設(shè)備選自變換器、聲學(xué)設(shè)備、條件—響應(yīng)設(shè)備、溫度傳感器、壓力傳感器、輪胎轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)數(shù)器、車(chē)速傳感器、側(cè)壁偏轉(zhuǎn)傳感器、輪胎位移傳感器、微處理器、存儲(chǔ)器模塊、RFID收發(fā)裝置、GPS設(shè)備、閃光組件、和數(shù)據(jù)發(fā)射裝置和/或接收裝置電路。
10.一種具有用于監(jiān)視其中相關(guān)條件的集成電子部件的輪胎組件，所述輪胎組件包括具有內(nèi)襯的充氣輪胎；支撐基片；至少一個(gè)條件—響應(yīng)設(shè)備，其安裝在所述基片上，并且構(gòu)形為相對(duì)于至少一個(gè)與所述充氣輪胎相關(guān)的輸入條件的變化而能提供輸出；承載所述支撐基片和相當(dāng)于至少一個(gè)條件—響應(yīng)設(shè)備的模塊襯板，所述模塊襯板安裝在所述充氣輪胎的內(nèi)襯上；和用于向所述至少一個(gè)條件—響應(yīng)設(shè)備提供能量的電源，其中所述電源至少部分地嵌入所述模塊襯板。
11.如權(quán)利要求10所述的輪胎組件，其中所述電源包括至少一個(gè)電池。
12.如權(quán)利要求11所述的輪胎組件，進(jìn)一步包括粘合劑層，其將所述支撐基片粘結(jié)到所述至少一個(gè)電池。
13.如權(quán)利要求10所述的輪胎組件，其中所述電源包括一對(duì)電池。
14.如權(quán)利要求10所述的輪胎組件，進(jìn)一步包括粘合劑層，其將所述支撐基片粘結(jié)到所述襯板。
15.如權(quán)利要求10所述的輪胎組件，進(jìn)一步包括鉤和環(huán)形帶聯(lián)合裝置，其將所述監(jiān)視設(shè)備固定到所述襯板。
16.如權(quán)利要求11所述的輪胎組件，其中所述至少一個(gè)電池配備有固定在其上的接線端，并且接線端構(gòu)形為通過(guò)所述至少一個(gè)電池的接線端將所述支撐基片設(shè)備固定到所述襯板。
17.如權(quán)利要求10所述的輪胎組件，進(jìn)一步包括多個(gè)柔性導(dǎo)電元件，其將所述電源電連接到所述至少一個(gè)條件—響應(yīng)設(shè)備。
18.如權(quán)利要求16所述的輪胎組件，其中所述多個(gè)柔性導(dǎo)電元件選自彈簧、抗疲勞金屬和彈性體。
19.如權(quán)利要求10所述的輪胎組件，其中所述至少一個(gè)條件—響應(yīng)設(shè)備選自傳感器、變換器和聲學(xué)設(shè)備。
20.如權(quán)利要求19所述的輪胎組件，進(jìn)一步包括與所述至少一個(gè)條件—響應(yīng)設(shè)備相耦接的數(shù)據(jù)發(fā)射裝置，該條件—響應(yīng)設(shè)備用于關(guān)聯(lián)來(lái)自所述輪胎組件的信息。
全文摘要
用于集成在充氣輪胎內(nèi)的模塊電子組件，其包括安裝襯板、電源和至少一個(gè)由基片支撐的電子設(shè)備。安裝襯板優(yōu)選地適于定位在充氣輪胎的內(nèi)襯上，并且電源至少部分地嵌入安裝襯板中。電池的此類(lèi)嵌入位置導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)與先前的輪胎電子組件相比具有較低的重心，因而提升了輪胎環(huán)境內(nèi)的機(jī)械穩(wěn)定性和耐久性。支撐在基片上的電子設(shè)備可以接收來(lái)自電源的電能，在一些實(shí)施例中，電源相當(dāng)于一個(gè)或多個(gè)電池。支撐至少一個(gè)電子設(shè)備的基片可以通過(guò)多種方式連結(jié)到安裝襯板上。例舉性的連結(jié)構(gòu)形可以是粘合劑層、鉤和環(huán)形帶聯(lián)合裝置、或經(jīng)由從電源延伸穿過(guò)支撐基片的接線端的物理互連裝置。
文檔編號(hào)B60C23/04GK1867467SQ200480029740
公開(kāi)日2006年11月22日 申請(qǐng)日期2004年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月9日
發(fā)明者A·R·梅特卡夫, J·C·辛尼特, G·P·奧布賴恩 申請(qǐng)人:米其林技術(shù)公司, 米其林研究和技術(shù)股份有限公司