CN102189906A - 包括电子元件的轮胎 - Google Patents

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Abstract

一种包括电子元件的轮胎(10)，能够在超过12巴的充气压力下工作，包括胎冠、两个胎侧和两个胎圈，胎体加强件(42)固定在所述的两个胎圈中并且包括至少一个织物加强件层，胎冠加强件(24)在径向从内向外方向上具有工作组件(26)和保护组件(28)，工作组件(26)包括织物加强件层，保护组件(28)包括基本上沿圆周方向定向的加强件，电子元件(54)整体呈长条形，并且包括无源射频识别设备应答器(56)，该应答器(56)装备有形成偶极(58)的两个天线，其特征在于，电子元件位于胎冠下方的轮胎结构中，位于相对于胎体层加强件的径向内侧，并且基本上沿轴向方向定向。

Description

包括电子元件的轮胎
技术领域
本发明涉及一种包括电子元件的轮胎。
它特别应用于(但不是仅应用于)这样一种轮胎，该轮胎将支撑重载，并且将被充气到超过12巴的高压，例如飞机轮胎。
背景技术
与一般包括由金属材料制成的胎体层帘线的重型货车轮胎不同，符合上述标准的轮胎通常包括装备有织物帘线的胎体层。
轮胎的轴向、径向和圆周方向将相对于轮胎的旋转轴线来定义。
现有技术，特别是EP 0 389 406，已经公开了包括电子元件的轮胎。在上述文献中，电子元件包括无源射频识别设备应答器，该应答器装备有形成偶极的两个天线。这种形式的应答器人们熟知的英文缩写RFID。这种电子元件可用来存储数据，例如，存储有关轮胎加工的数据。
EP 0 389 406中，特别是该文献附图2中描述的这种轮胎，包括环状的胎圈钢丝和大体环状的胎体加强件，胎圈钢丝绕与轮胎旋转轴线基本重合的轴线旋转，胎体加强件与胎圈钢丝同轴，且其一部分包在胎圈钢丝周围。
应答器位于轮胎的橡胶基质中，这样其在轮胎中产生材料的交界面，即应答器形成的在至少第一橡胶基质和第二橡胶基质之间限定的交界面。
EP 0 389 406中，应答器的一部分，特别是其中一个天线，在胎体层加强件的折回部和轴向面对该折回部的该胎体加强件的部分之间的空间中延伸。
现在，实践证明，就飞机轮胎来说，EP 0 389 406中给出的应答器的位置并非是最优化的，因为，特别是重载的情况下轮胎工作时，应答器，特别是天线易于损坏。
发明内容
本发明的一个特别的目的是优化电子元件(例如应答器)在轮胎的橡胶基质中的位置，以优化应答器的耐用性和应答器中存储的数据的传输，同时在无需调整轮胎制造过程的关键步骤或轮胎结构的情况下实现这一目的。
为此，本发明的主题是一种飞机轮胎，具有在超过12巴的充气压力下工作的性能，该飞机轮胎包括胎冠、两个胎侧和两个胎圈，胎体加强件固定在所述的两个胎圈中并且包括至少一个织物加强件层，胎冠加强件在径向从内向外方向上具有工作组件和保护组件，所述工作组件包括至少一个织物加强件层，所述保护组件包括基本上沿圆周方向定向的加强件，电子元件整体呈长条形，并且包括无源射频识别设备应答器(passive radio frequency identification device transponder)，该应答器装备有形成偶极的两个天线。所述轮胎的特征在于，所述保护组件的加强件是布置成波浪形的金属加强件，所述电子元件位于胎冠下方的轮胎结构中，该电子元件位于相对于胎体层加强件的径向内侧，并且该电子元件基本上沿轴向方向定向。
位于相对于胎体层加强件的径向内侧的含义是：电子元件比胎体层加强件更靠近接触内部空气的轮胎内表面。
沿基本轴向的方向布置电子元件的优点是能够保持电子元件，还不会破坏加工过程中胎坯的成形，也就是说，完成了初始产品的分层布置，使内衬、元件、胎体加强件和胎圈钢丝分层布置在成型鼓上，赋予该圆柱形的胎坯环面外形。此外还发现，因为电子元件沿轴向定向，所以保护组件的金属加强件不会限制电子元件数据无源射频传输的效率。
有利地，所述轮胎包括被称为内衬的橡胶基质(a mass of rubber)，其由接触轮胎内部空气的内表面和接触邻接的橡胶基质的外表面限定，使得电子元件位于所述内衬和所述邻接的橡胶基质的交界面。
根据本发明的电子元件的位置，使得在轮胎材料的原始组合装配阶段，可以易于安装该电子元件。而且，还可以在不考虑胎体加强件外侧的构造变化的情况下完成。
电子元件还被特别保护以抵御外部压力，如障碍物或路面凹坑对轮胎的冲击。
通过被设置在轮胎结构的内部，电子元件还免受可能位于轮胎内部空腔的任何形式污染物的污染(水，油，胶粘剂等)。
最后，与设置在胎体加强件外侧的任何位置相比，这个位置大幅增加了电子元件的耐用性。
有利地，电子元件位于轮胎胎冠宽度的中间位置。
电子元件传输的数据完全令人满意。将其设置在胎冠宽度的中间位置具有以下优势：无论是在轮胎左边还是右边，电子元件被“读取”的距离相同。
根据本发明轮胎的另一可选的特征，电子元件由涂覆的橡胶基质包覆。
有利地，涂覆的橡胶基质的相对介电常数低于内衬的相对介电常数，且低于邻接的橡胶基质的相对介电常数。
由于上述涂覆的橡胶基质，电子元件存储的数据传输得到改善。特别地，总的来说，包覆电子元件的橡胶的介电常数越高，电子元件接收和发送的电信号就越强。由于内衬和邻接的橡胶基质的介电常数在超高频(UHF)范围内通常大于10，在所用的频段中，如果涂覆的橡胶基质的相对介电常数低于邻接的橡胶基质的相对介电常数，数据传输能够大幅度提高。优选地，在超高频范围内，涂覆的橡胶基质的介电常数小于4，甚至低小于3。
优选地，涂覆的橡胶基质在轴向方向上具有有限长度，该长度仅超出电子元件的每一端部几毫米。几毫米指的是3毫米至5毫米。
邻接的橡胶基质可以包含有胎体加强件。邻接的橡胶基质还可以是位于轮胎的内衬和胎体层加强件之间的附加橡胶基质。在飞机轮胎设计中，通常会布置附加橡胶基质。
根据一个优选的实施例，内衬还可以包括至少两种橡胶基质的组合。
附图说明
通过阅读下面描述的非限制的实例和参照附图将更好地理解本发明，其中：
图1是根据本发明的轮胎的一部分的径向截面视图；
图2是图1的细节图；
图3是根据本发明的轮胎的第二实施例的细节图；和
图4是图1中的轮胎的部分剖开的高度图解立体图。
附图还描绘了相互正交轴X，Y，Z，对应于轮胎惯用的径向(X)，轴向(Y)和圆周方向(Z)定向。
“大体上圆周方向”是指在偏离圆周方向Z不超出5度的平均方向。
具体实施方式
附图1至4描绘了根据本发明的轮胎，整体标识为10。在该特别的实施例中，轮胎10将被安装在飞机轮子上。
以传统方式，轮胎10包括经由两个胎侧F而延伸的胎冠S和两个胎圈B。图1中仅显示了一个胎侧和胎冠。
两个胎圈钢丝16(仅显示一个)内嵌在胎圈B中。两个胎圈钢丝16相对于轮胎的径向中平面M对称设置(参见图4)。
每个胎圈钢丝16绕参照轴线旋转。该参照轴线大体上与Y方向平行，并大体上与轮胎的旋转轴线相重合。
胎冠S包括配有胎面花纹图案22的胎面花纹带20，和胎冠加强件24。胎冠加强件24包括工作组件26和保护组件28。工作组件包括多个织物加强件层。优选地，保护组件28包括在胎冠的平面中布置成波浪形的金属加强件，以获得最大可能的性能。每个加强件保持大体上圆周方向的平均方向。
橡胶基质36从胎冠一直径向延伸到胎圈B的胎圈钢丝16，限定出胎倾F和胎台圈B的外表面37。
轮胎10还包括密封的内侧橡胶基质40和胎体加强件42。内侧橡胶基质或内衬40由接触轮胎内空气的内表面41和接触邻接的橡胶基质的外表面限定。根据轮胎的结构，邻接的橡胶基质可以是胎体层加强件42，或者一种或多种位于内衬和胎体层之间的附加橡胶基质。在图1的例子中，胎体加强件42和密封的内衬40之间存在附加橡胶基质43。该附加橡胶基质43在胎体加强件42和密封的内衬40之间从一个胎圈延伸到另一个胎圈。在所示的例子中，胎体加强件包括一个或多个大体上径向定向的织物加强层。
轮胎10的胎冠S还包括电子元件54，其可选地包覆在橡胶基质60中。优选地，电子元件54在基本上轴向方向Y(平行于旋转轴线)上整体呈长条形。在特别的实例中，电子元件54包括无源射频识别设备(RFID)应答器56，该应答器56装备有形成偶极的两个天线58。
电子元件54位于内衬40和胎体层42之间。图2是图1的细节图，显示了电子元件54在胎冠S中的位置。内衬40和胎体层42之间存在附加橡胶基质43。电子元件位于附加橡胶基质43和内衬之间的交界面。如果不存在附加橡胶基质43，那么电子元件可以位于内衬和胎体加强件之间的交界面。如前所述，胎体层加强件包括一个或多个层，每层均包括大体径向方向上内嵌在两层压延橡胶之间的织物加强件。因此，电子元件和胎体层加强件的加强件之间没有直接接触。
电子元件还可以位于附加橡胶基质43和内衬40之间的交界面，或者位于胎体加强件和附加橡胶基质43之间的交界面。优选地，电子元件位于胎冠S的中间位置，靠近中平面M。
图3以类似图2的方式显示了根据本发明的轮胎的第二实施例，其中内衬40包括两种橡胶基质的组合，第一橡胶基质相当于密封的内衬40，第二橡胶基质相当于附加橡胶基质44。因此，电子元件54位于第一附加橡胶基质43和第二附加橡胶基质44之间的交界面。
图4是轮胎10的外表面局部剖开的高度图解立体图。
该图显示了轮胎10的胎面花纹带20的外表面，胎面花纹带20的胎面花纹图案22包括4个圆周方向的槽19。胎面花纹带20的下方是胎冠加强件保护组件28。该保护组件包括波浪形的金属加强件层，同时保持圆周方向的平均方向。保护组件的下方可以看到由织物加强件的小条构成的工作组件26，这些小条与圆周方向成10度左右的角度，加强层交替布置，并可选地通过大体上圆周方向延伸的加强件来补充。一方面，在胎冠加强件的组件之间，另一方面，在胎冠加强件和胎体加强件之间，存在缓冲橡胶基质。
在工作加强件28的下方存在多个在胎冠下轴向定向(在胎侧中径向定向)的加强层，构成胎体加强件42。在该胎体加强件下方是电子元件54，可选地，被涂覆的橡胶基质55包覆，位于内衬40上。该示意图没有显示任何附加橡胶基质43。接触轮胎内空气的轮胎内表面是被称作内衬的橡胶基质40的内表面。电子元件54包括无源射频识别设备(RFID)应答器56，该应答器56装备有形成偶极的两个天线58。该组件在轴向方向定向，且平行于胎体层加强件的加强件的环箍(hoops)。电子元件54被包覆在涂覆的橡胶基质55的两个薄层中。这两个层轴向延伸超出天线58的长度在3mm到5mm的范围。这两个层55构成电子元件54的涂覆的橡胶基质60。电子元件54的天线58的轴向定向的意义是，即使是在存在胎冠保护组件的金属加强件的情况下，仍能保证信号的良好传输。这是因为这些金属加强件是圆周定向的。轴向定向还能够使电子元件在轮胎加工和使用过程中具有良好的耐久性。
涂覆的橡胶基质的介电常数小于内衬和附加橡胶基质的介电常数，且小于胎体层的压延橡胶的介电常数。
在制造过程中，将电子元件54嵌入到轮胎结构中的操作很简单。在成型鼓上布置内衬后，将包含电子元件和涂覆的橡胶基质的组件放置在适当的位置，接着放置附加的橡胶，之后是胎体层，然后用常规的方式完成形成胎坯所需的所有橡胶和制品的放置。一旦这种胎坯被硫化，可投入使用的外胎或轮胎即被获得。
可以根据所采用的加工技术的变化而改变设置电子元件的交界面的选取。当包含内衬和邻接的橡胶基质的半成品组件被生产出来后，就无法再在轮胎加工过程中，将电子元件布置到内衬和邻接的橡胶基质的交界面。因此，电子元件只能位于轮胎的附加橡胶基质和胎体加强件的交界面，或位于该附加橡胶基质和第二附加橡胶基质之间的交界面，所述第二附加橡胶基质位于轮胎胎体加强件的径向内侧。
本发明不限于所描述和绘出的实施例，并且可以不脱离本发明的权利要求的范围而作出多种变化。

Claims (10)

1.一种包括电子元件的轮胎(10)，具有在超过12巴的充气压力下工作的性能，该轮胎包括胎冠、两个胎侧和两个胎圈，胎体加强件(42)固定在所述的两个胎圈中并且包括至少一个织物加强件层，胎冠加强件(24)在径向从内向外方向上具有工作组件(26)和保护组件(28)，所述工作组件(26)包括织物加强件层，所述保护组件(28)包括基本上沿圆周方向定向的加强件，电子元件(54)整体呈长条形，并且包括无源射频识别设备应答器(56)，该应答器(56)装备有形成偶极(58)的两个天线，其特征在于，所述保护组件(28)的加强件是布置成波浪形的金属加强件，所述电子元件位于胎冠下方的轮胎结构中，该电子元件位于相对于胎体层加强件的径向内侧，并且该电子元件基本上沿轴向方向定向。
2.根据权利要求1所述的包括电子元件的轮胎(10)，包括被称为内衬的橡胶基质(40)，其由接触轮胎内部空气的内表面(41)和接触邻接的橡胶基质(42，43)的外表面限定，使得电子元件(54)位于所述内衬(40)和所述邻接的橡胶基质(42，43)的交界面。
3.根据权利要求2所述的包括电子元件的轮胎(10)，其中胎体层加强件(42)构成邻接的橡胶基质。
4.根据权利要求2所述的包括电子元件的轮胎(10)，其中邻接的橡胶基质是附加橡胶基质(43)，其位于轮胎的内衬(40)和胎体加强件(42)之间。
5.根据权利要求3或4所述的包括电子元件的轮胎(10)，其中内衬包括至少两种橡胶基质的组合。
6.根据权利要求1至5之一所述的包括电子元件的轮胎(10)，其中电子元件(54)位于轮胎胎冠宽度的中间位置。
7.根据前述任意一项权利要求所述的包括电子元件的轮胎(10)，其中电子元件(55)由涂覆的橡胶基质(55，60)包覆。
8.根据权利要求7所述的包括电子元件的轮胎(10)，其中涂覆的橡胶基质(55，60)的相对介电常数低于内衬(40)的相对介电常数，且低于邻接的橡胶基质(42，43)的相对介电常数。
9.根据权利要求7或8所述的包括电子元件的轮胎(10)，其中涂覆的橡胶基质(55，60)在轴向方向上具有有限长度，该长度仅超出电子元件(54)的每一端部几毫米。
10.根据权利要求9所述的包括电子元件的轮胎(10)，其中涂覆的橡胶基质在轴向方向的长度超出电子元件(54)的长度3mm至5mm。
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