[發明專利]具有無線微型和納米傳感器的空氣彈簧

有效

• 申請號: 201180061251.5
• 申請日: 2011-11-07
• 公開（公告）號: CN103260915A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: J·D·倫賽爾;P·B·威爾森
• 申請（專利權）人: 普利司通美國輪胎運營有限責任公司
• 主分類號: B60G17/052
• 分類號: B60G17/052;B60G17/048;B60G17/044
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 白皎

相關申請的交叉引用

本申請是2009年7月13日提交的美國申請第12/501,638號的部分繼續申請，美國申請第12/501,638號是2009年9月1日公布的美國專利第7,581,439號的分案申請，美國專利第7,581,439號要求2006年4月25日提交的序列號為60/794,605的美國臨時專利申請的權益；上述申請的每一個的公開內容通過引用完全被合并于本文中。

技術領域

本示例性實施例涉及具有彈性體主體的空氣彈簧，所述彈性體主體具有集成傳感器系統。它與監測具有嵌入式微型/納米級傳感器的空氣彈簧的物理和工程性質結合得到特別應用，并且將特別地參考車輛空氣彈簧進行描述。然而，應當領會本公開的主題也可適用于其它應用和環境，并且本文中所示和所述的特定用途僅僅是示例性的。例如，本公開的主題可以在用于運輸車輛、與工業機械關聯的高度調節系統和致動器和/或其它這樣的設備的空氣彈簧中使用。

背景技術

眾所周知多數類型和類別的陸地車輛配備有懸掛系統，所述懸掛系統將車輛的簧載質量（例如，車體或底盤）支撐在車輛的非簧載質量（例如，軸或車輪接合部件）上。也眾所周知一些懸掛系統包括可操作地連接在車輛的簧載質量和非簧載質量之間的空氣彈簧裝置。典型地，這樣的空氣彈簧裝置包括兩個比較剛性的端部部件，所述端部部件密封地連接到撓性彈簧壁的相應敞開端部以至少部分地形成其間的彈簧室。

常規氣體負荷承載裝置的彈簧壁適合于在空氣彈簧裝置的動態操作和使用期間撓曲并且因此通常由撓性、彈性體材料制造。在操作期間，空氣彈簧裝置被加載使得相反力作用于端部部件。在本領域中已經認識到撓性彈簧壁自身不支撐負荷。而是，由彈簧壁保持在氣體彈簧裝置內的加壓氣體作用于端部部件并且由此提供能夠支撐施加到端部部件的負荷的力。

由粘彈性材料做功的結果可以由溫度（一種熱力學量）指示作為損失為熱的有用功的量度?？諝鈴椈稍O計成在各種負荷和內部壓力下耐受重復內力和外力以及操作窗口內的造成的溫度。當彈性體物品受到超出該操作窗口的條件時，物品的性能會降低。例如，在一些情況下，正在不適當使用的車輛空氣彈簧可以包括在使用（例如，重復周期性變形）期間受到過量剪切力的部件。這些內力生成熱，所述熱將升高空氣彈簧的內部溫度。過熱空氣彈簧可能最后損壞并且損害空氣彈簧性能。

如今的車輛也包括主動管理懸掛和制動系統。這些系統推斷或假設關于空氣彈簧和路面之間的關系的數據。車輛制造商期望一種系統，其從空氣彈簧獲得可測量實時工程數據使得這些數據可以用于主動地管理車輛的操作。

所以期望感測由空氣彈簧受到的參數，例如包括應力和應變的力、溫度、振動和其它條件，從而提供關于空氣彈簧及其部件的狀態的有用信息。

發明內容

描述了根據本公開的主題的傳感器系統的一個例子，其用于從布置在彈簧壁內的多個傳感器獲得來自呈具有彈性體彈簧壁的空氣彈簧的形式的彈性體物品的數據。該傳感器系統通過無線通信獲得數據。傳感器是足夠小以嵌入物品內的微尺度或納米尺度傳感器。這樣的傳感器可以與彈性體材料組合配置成足夠小以避免成為彈性體材料中的包藏（occlusion）。

本公開的一個例子提供一種呈具有彈性體彈簧壁的空氣彈簧的形式的彈性體物品，多個傳感器嵌入彈簧壁內。傳感器在尺寸上是微尺度或納米尺度。至少多個傳感器配置成將無線信號提供給讀取器以提供彈簧壁的物理性能數據或工程條件數據。一個配置提供在彈簧壁的彈性體材料各處嵌入的多個傳感器。另一個配置在構建到彈簧壁中的傳感器層中提供傳感器。

在另一配置中，本公開提供一種具有彈性體彈簧壁的空氣彈簧，該彈性體彈簧壁具有配置成當到達閾值時改變其配置的多個傳感器。在一個例子中，閾值是基于溫度的。其它閾值包括應力、應變和振動。傳感器系統可以包括編程為尋找傳感器配置的變化的讀取器。傳感器配置的示例性變化可以包括傳感器啟用、禁用、改變傳輸頻率、或更改傳輸之間的時間。

附圖說明

圖1是示出根據本發明的監測系統的圖示框圖；

圖1A是具有主動懸掛系統的車輛的視圖，所述主動懸掛系統包含本發明的監測系統以將數據提供給懸掛系統；

圖2是具有未加強彈簧壁的空氣彈簧的截面圖，所述未加強彈簧壁帶有具有嵌入其中的多個傳感器的彈性體主體；

圖3是具有內部加強彈簧壁的空氣彈簧的截面圖，所述內部加強彈簧壁帶有具有嵌入其中的多個傳感器的一個或多個彈性體主體；以及