ES2198805T3 - Neumatico que contiene un generador para suministrar energia electrica a dispositivos incorporados en el neumatico, y procedimiento para su fabricacion. - Google Patents
Neumatico que contiene un generador para suministrar energia electrica a dispositivos incorporados en el neumatico, y procedimiento para su fabricacion.Info
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Abstract
Un neumático (20) comprende un núcleo de talón (22) de material ferromagnético, por ejemplo hilo de acero, alrededor del cual uno o más devanados (30a, 30b,..., 30n) de hilo conductor están enrollados para formar el secundario de un generador de electricidad del tipo por inducción. El montaje de devanados y del núcleo (22), junto con los circuitos que usan la electricidad así generada está producida como una unidad a ser incorporada, junto con la carga del talón (26) en un talón (28) del neumático y de uno o más imanes fijados con relación al cubo de la rueda o formando cuerpo con el chasis de un vehículo que comprende una rueda (18) fijada al neumático (20), la cual induce una corriente en los devanados. Si los imanes son electroimanes (32) suministrados con una corriente alterna, el generador de electricidad opera tanto cuando la rueda (19) está rotando como cuando la rueda está estacionaria. Por otro lado, si los imanes son imanes permanentes (66) o electroimanes alimentados con corriente continua, el generador de electricidad opera únicamente si la rueda está girando (18).
Description
Neumático que contiene un generador para
suministrar energía eléctrica a dispositivos incorporados en el
neumático, y procedimiento para su fabricación.
La presente invención se refiere a un neumático
para su uso en vehículos a motor, camiones, motocicletas, aviones o
similares (llamados en general con ``vehículos'' en el texto
siguiente), provisto de un generador de electricidad que puede
suministrar sensores y cualquier otro circuito incorporado en dicho
neumático, no teniendo el generador ningún contacto galvánico con
componentes fijos o giratorios presentes en el vehículo. En
particular, la invención se refiere a un neumático en el que la
unidad formada por una parte del generador, los sensores y el
alambre de talón constituye un conjunto que se incorpora en la
carcasa del neumático durante su fabricación.
La invención también se refiere a un
procedimiento para la fabricación de dicho neumático.
La estructura de un neumático ordinario
esencialmente comprende una carcasa provista de por lo menos una
pieza de tejido cauchutado de refuerzo, o tela de carcasa, cada uno
de cuyos bordes está fijado a por lo menos un núcleo de metal anular
circunferencialmente inextensible, conocido comúnmente como el
núcleo de talón, que el elemento de refuerzo que mantiene el
neumático sobre su llanta de montaje. La carcasa se completa
mediante un par de flancos, en posiciones axialmente opuestas, y una
banda de rodadura dispuesta sobre la corona de la carcasa e impresa
con un diseño en relieve que imparte al neumático cualidades
particulares de comportamiento en la práctica. El neumático también
puede estar provisto de una estructura de cintura, normalmente
producida con tejidos cauchutados que incorporan cuerdas metálicas
de refuerzo, interpuestas entre la carcasa y la banda de
rodadura.
Los circuitos comprenden codificadores y/o
sensores, conectados a transpondedores (que reciben señales y
transmiten respuestas), alimentados por inducción, y alojados en el
interior de los neumáticos o las ruedas del vehículo, se han
conocido desde hace algún tiempo.
Por ejemplo, la solicitud de patente WO 90/12474,
que tiene el título ``Sistema de identificación de neumáticos de
vehículos'', describe un sistema que consiste en un transpondedor
situado en el interior de un neumático, alimentado mediante una
bobina dispuesta en la porción de corona del neumático, o por lo
menos situada en una posición alejada de los núcleos de talón de
dicho neumático (página 5, líneas 20 a 22).
Esta bobina se alimenta por inducción con una
corriente alterna de frecuencia adecuada mediante una gran bobina de
excitación que está dispuesta fuera del neumático y llevada por una
herramienta de escaneado tal como una barra, o situada en una
posición fija, por ejemplo en la superficie de la carretera, y que
se lleva cerca del ecuador del neumático, donde está alojada dicha
bobina de alimentación del transpondedor.
En ausencia de información sobre esta materia, el
solicitante considera que esta disposición alejada de los núcleos de
talón es debido a la necesidad de evitar la reducción de la
eficiencia de la bobina mediante corrientes parasíticas que se
generarían en el núcleo de talón mediante el acoplamiento inductivo
entre el núcleo de talón y una bobina dispuesta en su proximidad.
Una ventaja del sistema descrito es el hecho de que el transpondedor
alimenta la bobina que, debido a sus dimensiones, funciona incluso
si la bobina de la herramienta de escaneado no está dispuesta en su
proximidad inmediata, mientras que esta última disposición es
necesaria si la bobina de alimentación tienen un pequeño diámetro y
está situada en un punto definido de manera próxima de la corona o
del flanco del neumático.
Sin embargo, el dispositivo propuesto en la
solicitud de patente WO 90/12474 tiene por lo menos los siguientes
inconvenientes:
a) requiere bobinas de alimentación del
transpondedor situadas cerca del ecuador de la cubierta, en otras
palabras, justo debajo de la banda de rodadura o en su inmediata
vecindad, para minimizar las pérdidas de eficiencia de dichas
bobinas debido a la presencia de los núcleos de talón. Esto complica
en gran medida el proceso de producción del neumático y tiene el
inconveniente adicional de problemas estructurales potenciales
debido a la presencia de la bobina en una parte del neumático
sometida a considerables tensiones y deformaciones cuando está en
uso;
b) necesita la instalación del dispositivo usando
la energía generada por la bobina en la misma parte sometida a mucha
tensión mecánica de la cubierta donde está situada la bobina, o,
alternativamente, la incorporación en la estructura de electrodos
del flanco del neumático para transferir dicha energía a una
posición más adecuada para su uso.
Otro ejemplo lo proporciona la patente
US-5.181.975, que describe un transpondedor
alimentado por una bobina que está situada en el talón de la
cubierta, y está separada del núcleo de talón pero acoplada de
manera inductiva al núcleo de talón; las corrientes inducidas en el
núcleo de talón mediante un campo magnético externo que varía de una
manera sinusoidal inducen, a su vez, voltajes en la bobina de
alimentación del transpondedor.
Esta posición de la bobina secundaria (antena
inductiva), como la posición en la corona descrita anteriormente,
ofrece la ventaja de que siempre tiene un buen acoplamiento
inductivo con la bobina primaria (transmisor). Sin embargo, esta
solución también presenta problemas respecto a las características
mecánicas del neumático (con una vuelta substancialmente
inextensible alojada en una zona estructural particularmente
compleja y parcialmente deformable, principalmente la zona del
talón) y su proceso de fabricación.
La patente US-4.006.449, que
tiene el título ``Detector de información para una rueda de
neumático'', describe un sistema de alimentar un sensor de los
parámetros operativos de un neumático, tal como la presión interna
y/o la temperatura, que consiste en una bobina que comprende un
número especificado de vueltas situadas sobre el borde de la llanta
en una posición radialmente interna respecto al eje de rotación de
la rueda.
La bobina está conectada a un transductor pasivo
(el sensor) que se comunica con el interior del neumático, que está
situado en el tapón de sellado de la válvula de llenado de aire de
dicho neumático. Dicho circuito recibe una señal de excitación
inducida por una primera bobina fijada al chasis del vehículo y
conectada a una fuente de corriente alterna que también está fijada
al vehículo; la impedancia de dicha bobina depende del transductor
pasivo, ya que este último afecta a la resistencia y/o fase de la
señal de excitación.
Una segunda bobina fija, acoplada de manera
inductiva a las vueltas de la bobina giratoria, detecta dichas
variaciones de amplitud y/o fase y está conectada a un circuito para
procesar las señales detectadas, que controla un indicador de los
valores detectados y cualquier dispositivo de alarma previsto que se
activan en presencia de valores anómalos de los parámetros, tales
como una pérdida de presión en el neumático debido a un pinchazo o
un fallo en el mismo.
Este sistema se comportaría de manera bastante
satisfactoria, produciendo sobre el tablero de un vehículo
información fiable sobre el funcionamiento de los neumáticos,
combinado con alertas de peligros debidos a situaciones anómalas, si
no tuviera una debilidad intrínseca que consiste en las conexiones
flexibles entre la bobina circular situada sobre la llanta y el
transductor situado en el interior del tapón de la válvula de
llenado de aire. Estas conexiones, que están afectadas por las
tensiones centrífugas provocadas por la rotación de la rueda y por
las tensiones debidas a los inevitables impactos de la rueda contra
obstáculos accidentales (cuando pasa sobre suelo irregular,
pavimentos, etc.) están sometidas a frecuentes roturas.
La patente US-4.717.905, que
tiene el título ``Sistema de alerta que incluye medios para
alimentar a distancia de un dispositivo de detección de condición'',
describe un sistema para alimentar a distancia con radio frecuencia
uno o más dispositivos para detectar condiciones de estado, tal como
las condiciones internas de neumáticos, en donde una señal de radio
generada por una fuente de radiofrecuencia se recibe mediante una
antena de bobina circular instalada sobre la llanta de la rueda de
un vehículo y se usa para alimentar uno o más transductores de
valores físicos, por ejemplo presión, conectados a la antena. El
transductor varía la frecuencia de resonancia del circuito de
oscilación que comprende la antena instalada sobre la llanta como
una función del valor de la cantidad física que se controla; la
variación de la frecuencia de resonancia se detecta mediante
circuitos asociados con el generador de radiofrecuencia y se pueden
usar a continuación para controlar los instrumentos y alarmas sobre
el tablero del vehículo.
Los inconvenientes principales del sistema
descrito son inherentes al diseño geométrico y mecánico del sistema:
la antena de la bobina montada sobre la llanta se ha de conectar
eléctricamente a los sensores incorporados en el neumático, con los
problemas usuales relacionados con la baja fiabilidad de los
conectores que se han de incorporar en las partes sometidas a
grandes deformaciones, tal como los componentes estructurales de los
neumáticos.
El examen de la técnica anterior tal como se ha
descrito anteriormente revela que todavía no está disponible un
generador de electricidad simple y fiable que pueda alimentar los
sensores de parámetros operativos del neumático u otros
dispositivos, y que no use conexiones eléctricas, particularmente
aquellas con equipamiento fijado fuera del neumático, con todos los
problemas asociados con las mismas.
El solicitante ha descubierto ahora que los
núcleos de talón de los neumáticos, que son componentes
estructurales que están siempre presentes en los neumáticos con
carcasa radial y en los de carcasa convencional, se pueden usar
ventajosamente como el núcleo de un elemento inductivo secundario.
En particular, los alambres del talón están habitualmente hechos de
alambre o banda de acero, en otras palabras, a partir de material
ferromagnético y, por lo tanto, adecuados para su uso como el núcleo
de un elemento inductivo secundario. Además, su permeabilidad
magnética se puede aumentar si es necesario mediante la adición de
materiales adecuados capaces de aumentar el flujo magnético
relacionado.
El solicitante también ha descubierto el uso,
como elemento inductivo primario, de un imán o un electroimán que
está ventajosamente fijado a un soporte que está montado sobre el
buje de la rueda y, por lo tanto, en una posición fija.
El solicitante también ha descubierto que los
circuitos del usuario también se pueden montar ventajosamente, con
el elemento inductivo secundario, sobre un elemento estructural que
está substancialmente libre de grandes deformaciones, tal como el
núcleo de talón de refuerzo del talón.
El núcleo de talón es, de hecho, el elemento
estructural menos deformable del neumático y, por lo tanto, es
adecuado para su uso como la base para el montaje de dispositivos
electrónicos para detectar y transmitir señales, no siendo estos
dispositivos, en lo que respecta a su rigidez, fragilidad y
sensibilidad, generalmente adecuados para su inclusión en
componentes elastoméricos sometidos a grandes deformaciones.
En un primer aspecto, la presente invención se
refiere a un neumático para ruedas de vehículos, que comprende una
carcasa toroidal provista de un par de flancos axialmente opuestos
que terminan en talones para fijar dicho neumático a una llanta de
montaje correspondiente, estando provisto cada uno de dichos talones
de un núcleo de refuerzo anular, una banda de rodadura dispuesta
sobre la corona de dicha carcasa y que se extiende axialmente de
manera continua entre dichos flancos, caracterizado por el hecho de
que por lo menos uno de dichos núcleos anulares comprende por lo
menos una vuelta de alambre conductor enrollado alrededor del perfil
transversal de dicho núcleo anular para formar un elemento inductivo
secundario de un generador de electricidad.
Según la invención, dicho elemento inductor
secundario se puede asociar con por lo menos un elemento inductivo
primario para formar dicho generador de electricidad, siendo dicho
elemento inductivo primario y dicho elemento inductivo secundario
desplazables entre sí.
Preferiblemente, dicho núcleo anular comprende
por lo menos una capa de material con alta permeabilidad magnética.
En una realización alternativa, dicho núcleo anular comprende una
pluralidad de bloques de material con alta permeabilidad
magnética.
En una realización preferida diferente, dicho
núcleo anular está hecho a partir de acero y comprende una matriz de
tipo elastómero o plastómero, termoplástico o termofusible, que
contiene material ferromagnético blando en forma de polvo.
Preferiblemente, dicho neumático comprende
circuitos electrónicos alimentados a partir de dicho elemento
inductivo secundario.
Más preferiblemente, dichos circuitos
electrónicos comprenden medios para detectar ciertos parámetros del
neumático. En particular, dichos circuitos electrónicos están
fijados a dicho núcleo anular.
Preferiblemente, dichos medios de detección
comprenden por lo menos un sensor de temperatura y/o por lo menos un
sensor de presión y/o un par de extensómetros, dispuestos en dos
direcciones ortogonales, que detectan las deformaciones de dicho
núcleo anular.
En particular, dichos circuitos electrónicos
comprenden medios de transmisión de datos que pueden transmitir
dichos parámetros del neumático.
En otro aspecto diferente, la presente invención
se refiere a un sistema para detectar y señalizar parámetros del
estado físico de un neumático para ruedas de vehículos, montados
sobre una llanta de montaje correspondiente, que comprende un
neumático que tiene una carcasa toroidal provista de flancos
axialmente opuestos que terminan en talones para fijar dicho
neumático a dicha llanta, estando provisto cada uno de dichos
talones de un núcleo de refuerzo anular, y una banda de rodadura
dispuesta sobre la corona de dicha carcasa y que se extiende
axialmente de manera continua entre dichos flancos, un dispositivo
para detectar dichos parámetros del estado físico de dicho
neumático, y un generador de electricidad para la alimentación de
dicho dispositivo de detección, caracterizado por el hecho de que
por lo menos uno de dichos núcleos anulares comprende por lo menos
una vuelta de alambre conductor enrollado alrededor del perfil
transversal de dicho núcleo anular para formar un elemento inductivo
secundario de dicho generador de electricidad.
Preferiblemente, dicho elemento inductivo
secundario se puede asociar con por lo menos un elemento inductivo
primario para formar dicho generador de electricidad, siendo dicho
elemento inductivo primario y dicho elemento inductivo secundario
desplazables entre sí.
Según una realización preferida, dicho elemento
inductivo primario comprende por lo menos un imán permanente. En una
forma alternativa, dicho elemento inductivo primario comprende por
lo menos un electroimán y por lo menos una segunda vuelta de alambre
eléctricamente conductor enrollado alrededor del perfil transversal
de dicho por lo menos un electroimán para formar por lo menos una
bobina primaria de dicho generador de electricidad.
En particular, dicho electroimán se alimenta con
corriente continua, o con corriente alterna, o con corriente
continua y con corriente alterna.
En otro aspecto diferente, la presente invención
se refiere a un procedimiento para la producción de un neumático,
que comprende las siguientes etapas:
- producir sobre las máquinas de preparación los
productos semiacabados requeridos para fabricar un neumático, que
comprende un par de elementos anulares ferromagnéticos para fijar
dicho neumático a una llanta de montaje correspondiente;
- formar una primera bobina secundaria de un
generador de electricidad, mediante la colocación sobre por lo menos
un núcleo anular de dicho par, llamado el elemento de carrete
anular, por lo menos una primera vuelta de alambre eléctricamente
conductor, enrollado alrededor del perfil transversal de dicho
núcleo de carrete anular, y
- montar dichos productos semiacabados en las
máquinas de fabricación de neumáticos para formar una carcasa en
crudo para dicho neumático, que comprende por lo menos un núcleo de
carrete anular.
Preferiblemente, la etapa de formación de dicha
primera bobina secundaria comprende la etapa de fijar medios para
detectar ciertos parámetros físicos del neumático, alimentados desde
dicho generador de energía, en dicho núcleo de carrete anular.
En particular, la etapa de disponer una capa de
material con alta permeabilidad magnética sobre la circunferencia de
dicho por lo menos un núcleo anular mientras está sin dicha vuelta
se realiza antes de la etapa de formación de una primera bobina
secundaria.
En otro aspecto diferente, la presente invención
se refiere a un procedimiento para generar una corriente eléctrica
en el interior de un neumático para la alimentación de por lo menos
un dispositivo electrónico, que comprende la etapa de inducir un
campo magnético variable en una bobina formada por al menos una
vuelta enrollada alrededor de un núcleo de talón que pertenece a
dicho neumático.
La presente invención se describirá a
continuación, solamente a modo de ejemplo y sin restricción, con
referencia a algunas realizaciones preferidas, tal como se muestra a
modo de ejemplo en las figuras adjuntas, en las que:
La figura 1 es una vista en perspectiva en
sección parcial de un neumático montado sobre una llanta de una
rueda de un vehículo a motor y que comprende el generador de
corriente según la presente invención;
La figura 2 es una vista parcial del conjunto que
se inserta en el talón de un neumático;
La figura 3 es una vista parcial, sobre el plano
perpendicular al eje de rotación, de un ejemplo de un generador de
corriente según la invención (en una versión con dos imanes y dos
bobinas sobre el alambre del talón);
La figura 4 es un diagrama, parcialmente del tipo
de diagrama de circuito y parcialmente del tipo de diagrama de
bloques, del generador de suministro de corriente de los
dispositivos para detectar parámetros del neumático y transmitir las
mediciones obtenidas;
La figura 5 muestra un ejemplo de una posible
configuración mecánica de todo el sistema electrónico, montado sobre
un único circuito impreso flexible;
La figura 6 muestra, en la misma vista que la
figura 3, un ejemplo de la realización del generador en la versión
provista de imanes permanentes, que, por lo tanto, puede funcionar
solamente cuando la rueda está en movimiento.
Con referencia a la figura 1, un neumático 20
comprende una carcasa de forma toroidal, que tiene una porción de
corona central 21, desde cuyos bordes dos flancos 24 axialmente
opuestos se extienden radialmente hacia el interior y terminan en
áreas anulares de alta rigidez 28, usualmente conocidas con talones,
estando reforzadas cada una de éstas con por lo menos un núcleo de
refuerzo anular inextensible 22, usualmente conocido como un núcleo
de talón.
La estructura de soporte de dicha carcasa
comprende por lo menos una tela de refuerzo 23, cada una de cuyas
solapas laterales opuestas está fijada a un núcleo de talón 22
correspondiente, por ejemplo envolviéndolo desde el interior hacia
el exterior alrededor de dicho núcleo de talón. Sobre el borde
perimetral externo de cada núcleo de talón usualmente está aplicado
un relleno anular elastomérico 26, de sección substancialmente
triangular, usualmente llamado el ``relleno del talón'', que ocupa
el espacio formado entre la tela de refuerzo y la correspondiente
solapa lateral envuelta alrededor del mismo.
Tal como ya se ha indicado, las zonas axialmente
opuestas del neumático comprenden dichos núcleos de talón 22 y sus
relleno del talón 26 forman lo que son conocidos como talones, cada
uno de los cuales está indicado en conjunto mediante la referencia
numérica 28, y que están diseñados para fijar el neumático 20 sobre
la correspondiente llanta de montaje 16 de una rueda de
vehículo.
Una estructura de cintura 25, que comprende dos o
más bandas de tejido cauchutado hechas a partir de cuerdas textiles
o de metal incorporadas en una lámina de compuesto, se puede asociar
coaxialmente con dicha estructura de carcasa.
Sobre la porción de corona de la carcasa, o sobre
la estructura de cintura 25 si está presente, se aplica una banda de
rodadura 27, que se extiende axialmente de una manera continua entre
dichos flancos, y mediante la cual el neumático 20 hace contacto con
el suelo. La banda de rodadura 27 comprende una pluralidad de
cavidades y ranuras que delimitan una correspondiente pluralidad de
bandas y/o bloques, formando el conjunto un diseño de la banda de
rodadura.
La estructura de neumático descrita anteriormente
ha sido conocida desde hace cierto tiempo por parte de los técnicos
en la materia, y por lo tanto es innecesario añadir otros detalles;
también se conoce que esta estructura puede comprender muchos otros
elementos estructurales tales como bordes de refuerzo del talón,
bandas de relleno bajo los bordes de la cintura, revestimientos
estancos al agua sobre la tela de carcasa en una posición
radialmente interna, y otros, según el tipo específico de neumático
en cuestión.
Con referencia a la figura 2, un generador de
corriente eléctrica según la invención incluye un elemento inductivo
secundario que comprende el núcleo de talón 22 como núcleo
ferromagnético, y por lo menos una bobina 30 de alambre conductor,
que comprende por lo menos una vuelta envuelta sobre dicho núcleo,
para formar dicho elemento inductivo secundario. Este elemento
inductivo secundario (representado en la figura 2 en la versión con
solamente una bobina sobre el alambre de talón) constituye la
porción desplazable (giratoria) del generador de corriente según la
invención.
Durante su funcionamiento, dicho elemento
inductivo secundario está vinculado a un campo magnético 34 generado
mediante un elemento inductivo primario que comprende por lo menos
un imán, preferiblemente un electroimán 36 provisto de un núcleo 38
cubierto por una bobina de excitación 39. El electroimán 36 está
fijado a un soporte 12 montado sobre el buje de la rueda, y
constituye la porción fija del generador de corriente según la
invención.
El alambre del talón 22 generalmente consiste en
la bobina de un alambre o de un grupo de alambres adyacentes entre
sí, o alternativamente una banda de acero 19, enrollada en espiral
en un cierto número de capas radialmente superpuestas; el material
del alambre o de la banda 19 normalmente tiene buenas propiedades
mecánicas, teniendo preferiblemente una carga de rotura de por lo
menos 500 MPa (megapascales) y una elongación de rotura de por lo
menos el 3%.
Preferiblemente, para aumentar las propiedades
magnéticas de dicho material, dicha bobina comprende,
preferiblemente en una posición radialmente interna y/o externa, una
capa de material con una alta permeabilidad magnética,
preferiblemente no inferior a 5000 Gs/Oe (gauss/oersted), tal como
una aleación metálica amorfa.
Alternativamente, la capa de material con una
alta permeabilidad magnética puede dividirse ventajosamente en una
serie de partes, por ejemplo cuando tiene una elongación de rotura
menor del 3%, y en particular cuando su ductilidad es insuficiente
para soportar las posibles deformaciones del núcleo de talón,
especialmente en el momento del montaje de la cubierta sobre la
llanta.
Según otra alternativa, el núcleo de talón 22
consiste en una bobina de fibras o hilos o cuerdas que tienen por lo
menos una resistencia a la tracción, preferiblemente cuerdas
textiles que tienen un módulo igual o mayor de 50 GPa (gigapascales)
y una carga de rotura igual o mayor de 500 MPa, por ejemplo las
hechas a partir de Kevlar® (marca registrada de DuPont),
incorporadas en una matriz, preferiblemente basada en material
elastomérico, que contiene material ferromagnético en forma de polvo
o fibrillas, o combinadas con una capa de material con alta
permeabilidad magnética tal como se define anteriormente.
Preferiblemente, solamente uno de los núcleos de
talón 22 del neumático, a partir de ahora llamado un ``núcleo de
talón de bobina'', está preparado para formar dicho elemento
inductivo secundario, e, incluso más preferiblemente, el neumático
20 está montado sobre la llanta de montaje 16 con el talón 28
provisto de este núcleo de talón 22 montado el lado axialmente hacia
el interior, en otras palabras, sobre el lado del vehículo.
También con referencia a la figura 2, el voltaje
desarrollado periódicamente a través de los terminales de la bobina
30 se puede usar para alimentar los circuitos electrónicos y los
sensores de la condición y/o funcionamiento del neumático. Según la
invención, este voltaje se aplica preferiblemente a un dispositivo
de detección y transferencia de datos electrónico 44, que comprende
microcircuitos conectados a sensores de las condiciones del
neumático, por ejemplo extensómetros que detectan las deformaciones
del núcleo de talón, o sensores de la temperatura y/o presión. A
modo de ejemplo, la figura 2 muestra dos extensómetros 46, 48,
conocidos de otra manera como ``transductores calibradores del
estiramiento'', montados en dos direcciones ortogonales entre sí
para constituir unos medios de puente compensadores de la
temperatura convencionales; este par de extensómetros constituyen un
sensor de la deformación longitudinal del núcleo de talón, a partir
del cual se han eliminado los efectos de la variación de
temperatura. La figura 2 no muestra los sensores de temperatura, ya
que éstos están convenientemente integrados en el dispositivo
electrónico 44.
Donde el elemento inductivo primario está
relacionado, la bobina 39 del electroimán 36 está preferiblemente
alimentado con corriente alterna para permitir que la bobina 30
genere una corriente de alimentación cuando la rueda 18 está
estacionaria y cuando dicha rueda está en movimiento. La frecuencia
de alimentación de energía se elige preferiblemente de tal manera
que permita suministrar al dispositivo electrónico 44 una señal
inducida efectiva en la bobina 30.
La frecuencia de alimentación de energía puede,
por ejemplo, estar dentro del rango entre 3 kHz y 30 kHz, y es
preferiblemente del orden de 10 kHz. La energía suministrada es del
orden de unos pocos vatios (aproximadamente 3 W), y se puede usar
para alimentar circuitos con un consumo del orden de 10 mW
aproximadamente.
La bobina 39 se excita mediante un convertidor de
corriente continua a alterna, alimentado desde el sistema eléctrico
del vehículo, y no representado en las figuras, ya que no es
relevante para los propósitos de la invención.
La figura 2 muestra un primer ejemplo preferido
de una realización de la invención. En este ejemplo, el núcleo de
talón 22 consiste en una banda de acero 19, con una carga de rotura
de más de 1700 MPa y una sección de 6 x 0,7 mm, enrollada en espiral
sobre sí misma para formar 5 capas radialmente superpuestas.
En una posición radialmente interna desde este
alambre de talón 22 se enrolla, a lo largo de todo el desarrollo
circunferencial del núcleo de talón, una capa 29, tan ancha como la
banda 19 y que tiene un espesor de 1,5 mm, que consiste en 30
vueltas de aleación de metal amorfo Fe81B14Si3C2 (vidrio metálico)
que tiene un espesor de 50 \mum, para formar un alambre del talón
con características de alta permeabilidad magnética.
Dos bobinas 30a y 30b están dispuestas alrededor
de este núcleo de talón (figura 3). Cada una de dichas bobinas está
preferiblemente formada por una bobina de alambre de cobre
esmaltado, con un diámetro de 0,2 mm, enrollado alrededor del perfil
transversal del núcleo de talón 22 con vueltas adyacentes dispuestas
con una densidad lineal de 2 vueltas/mm. Dos electroimanes 36a y
36b, montados sobre la parte fija del buje de la rueda, y dispuestos
a 180º entre sí, encaran las bobinas 30a y 30b en una vuelta durante
una revolución de la rueda.
Cada uno de los electroimanes 36a y 36b, que son
solidarios con el buje, consiste en un núcleo 38 de material
ferromagnético substancialmente en forma de C, con la abertura
encarada con el núcleo de talón 22, y provisto de una bobina 39a y
39b respectivamente, hecha con alambre de cobre esmaltado con un
diámetro de 0,2 mm, a través del cual pasa corriente alterna, de
manera que actúa como un elemento inductivo primario de un
generador, que gira respecto a las bobinas 30a y 30b sobre el núcleo
de talón, que actúan como elementos inductivos secundarios de dicho
generador, proporcionando así una alimentación al dispositivo
electrónico 44 que controla el estado del neumático tanto cuando la
rueda está estacionaria como cuando la rueda está en movimiento.
Esta realización con los electroimanes 36a y 36b
alimentados con corriente alterna, preferiblemente a una frecuencia
de 10 kHz, produce en el elemento inductivo secundario una
generación de energía particularmente eficiente, continua y
uniforme, que se puede usar para alimentar el dispositivo
electrónico 44 para la detección y transferencia de datos. Si la
distancia circunferencial entre las bobinas 30a y 30b es pequeña,
tal como se muestra en la figura 3, el voltaje generado de manera
unida es virtualmente constante; si esta distancia es
suficientemente grande, habrán dos pequeñas interrupciones en el
suministro en cada revolución, haciendo posible la incorporación de
un tacómetro de precisión en el dispositivo electrónico 44.
La impedancia de cada bobina es aproximadamente
la mitad de una única bobina, tal como se ha descrito anteriormente,
pero esto se ve acompañado por una mayor complejidad estructural; la
elección entre las dos soluciones depende preferiblemente de las
características eléctricas de los circuitos del dispositivo
electrónico 44.
Preferiblemente, el número de bobinas 30 sobre el
núcleo de talón 22 estará entre 1 y 8, y la fracción de la
circunferencia del núcleo de talón cubierta por la bobina o bobinas
estará entre 1/10 y 10/10. El número total de vueltas de todas las
bobinas preferiblemente es entre 500 y 5000.
El número de imanes del elemento inductivo
primario también es preferiblemente entre 1 y 8. La configuración
general del sistema (el número y la longitud de las bobinas) depende
de los requerimientos de los circuitos del usuario, en particular si
se requiere un suministro de energía ininterrumpido o si es posible
el funcionamiento para solamente una fracción del periodo de
revolución de la rueda. El diseño más simple es el que consiste en
una única bobina sobre todo el núcleo de talón, con un único
electroimán primario 36, preferiblemente solidario con el buje de la
rueda, que permite que los movimientos transmitidos al neumático
mediante la conducción y suspensión se puedan seguir, mientras que
la distancia, preferiblemente entre 1 mm y 10 mm, entre el
electroimán primario 36 y la superficie adyacente de la llanta 16 se
mantiene substancialmente inalterada.
La solución con la única bobina se prefiere en
los casos en los que la impedancia bastante alta de este circuito no
afecta de manera adversa al funcionamiento del sistema.
En una realización alternativa diferente, una
única bobina secundaria 30 se excita mediante dos o más
electroimanes 36: esta solución es ventajosa cuando, por razones
relacionadas con la configuración de la suspensión del vehículo, es
preferible instalar una pluralidad de imanes de baja potencia en
lugar de un único imán más potente y mayor.
En otra realización preferida de la invención,
los imanes son electroimanes 36 alimentados con corriente continua o
imanes permanentes (66a-66f en la figura 6).
De esta manera, el dispositivo electrónico 44 se
alimenta solamente cuando la rueda está en movimiento, pero esto
tiene la ventaja de proporcionar una indicación adicional que puede
determinar la velocidad de rotación de la rueda.
Con referencia a la figura 6, se muestra un
ejemplo de una configuración pensada para funcionar solamente con la
rueda en movimiento, y comprende imanes permanentes
66a-66f, que consisten preferiblemente en aleación
sinterizada de samario-cobalto o
hierro-neodimio-boro.
En el ejemplo representado, el núcleo de talón 22
lleva un número de bobinas igual a 3, en otras palabras 30a, 30b y
30c, conectados en serie, siendo la longitud de cada uno menor de
1/6 de la circunferencia. Las bobinas se pueden hacer a partir de un
único alambre de cobre esmaltado con un diámetro del orden de 0,2 mm
y un número de vueltas del orden de 3000.
El circuito construido según este ejemplo es, por
lo tanto, particularmente simple, ya que, aunque el sistema está
provisto de tres bobinas secundarias, requiere solamente un puente
rectificador 50a con los correspondientes capacitores. El elemento
inductivo primario consiste en 6 imanes permanentes en forma de C,
66a, 66b, 66c, 66d, 66d, 66f, montados uno al lado del otro, de
manera que hay una alternación de las extensiones de los polos norte
y sur, y fijados sobre el soporte 12 que es solidario con el buje de
la rueda 18. Como el conjunto de tres bobinas secundarias conectadas
en serie es equivalente a un circuito formado por una única bobina,
el circuito impreso montado sobre el núcleo de talón es este ejemplo
es equivalente al que se describirá posteriormente con referencia a
la figura 5.
Alternativamente, los imanes permanentes se
pueden reemplazar con electroimanes que tienen bobinas alimentadas
con corriente continua desde el sistema eléctrico del vehículo.
La configuración preferida para este tipo
alternativo de generador es la que la circunferencia del núcleo de
talón está dividida en 2 N arcos iguales y N de dichos arcos, por
ejemplo los numerados impares, tienen cada uno una bobina formada
sobre los mismos y conectada en serie. Debe indicarse que cada uno
de los N arcos no está necesariamente completamente cubierto por la
bobina; de hecho, es ventajoso concentrar las vueltas sobre una
fracción de la longitud de cada uno de dichos arcos. El
procedimiento preferido de conseguir esto es formar las bobinas a
partir de un único alambre de cobre esmaltado, de tal manera que la
conexión en serie se crea sin la necesidad de usar uniones,
soldaduras o conectores. Alternativamente, se pueden hacer uno o más
de los alambres usados para formar las bobinas secundarias con otros
materiales apropiados que tienen una sección transversal adecuada.
Por ejemplo, se pueden usar alambres de aluminio o polímeros
conductores.
Para aumentar la energía disponible, también es
posible formar sobre el núcleo de talón una pluralidad de bobinas
conectadas en serie, tal como se ha descrito anteriormente, con cada
bobina teniendo su propio circuito de rectificación y control. 2 N
imanes permanentes en forma de C, que consisten por ejemplo en
aleación de samario-cobalto o
hierro-neodimio-boro que está
sinterizada o en forma de un polvo incorporado en una matriz
orgánica o cerámica, dispuestos en la secuencia
norte-sur, sur-norte,
norte-sur, etc., formando así una alternación de los
polos magnéticos sur y norte, se montan sobre un soporte circular
que es solidario con el buje. Alternativamente, todos estos imanes
se pueden reemplazar con un único imán de anillo con N extensiones
de polos norte y N extensiones de polos sur, alternadas entre sí. Si
es necesario, el sistema puede tener un número de pares de polos
menor de N, con solamente una cobertura parcial de la
circunferencia; esta configuración, que es claramente más ligera que
la configuración completa, podrá suministrar una energía eléctrica
menor que la última, pero sin efectos adversos sobre la continuidad
de la generación de energía durante la revolución de la rueda, a
diferencia de lo que sucedería si el número de bobinas del
secundario fuera también menor que el requerido para llevar toda la
circunferencia en funcionamiento.
Debe indicarse que el ejemplo representado en la
figura 6 se proporciona solamente como guía, ya que se requiere un
diagrama simple y de fácil lectura. En realidad, dados los tamaños
de las llantas y el espacio en el que los imanes se pueden disponer,
es preferible usar un número 2 N de imanes permanentes 66 entre 20 y
60, en combinación con N bobinas, particularmente para aumentar la
frecuencia operativa del sistema a bajas velocidades de rotación de
la rueda, de tal manera que se aumenta el flujo inducido y se reduce
para capacitancia, y, en consecuencia, el tamaño de los capacitores
usados.
En otra realización alternativa, los imanes son
electroimanes, uno o más de los cuales se puede alimentar con una
combinación de corriente alterna superpuesta sobre una corriente
continua, proporcionando así una corriente con dos componentes
harmónicos, uno a la frecuencia de la corriente alterna del primario
(la frecuencia de referencia) y el otro a una frecuencia igual a n
veces el inverso del periodo de revolución de la rueda. Esto permite
que los circuitos presentes en la cubierta distingan entre el estado
con la rueda estacionaria y el estado con la rueda en movimiento, y
determinar de una manera extremadamente precisa la velocidad de
rotación de la rueda, deduciéndola a partir de la relación entre las
dos frecuencias, sin la necesidad de usar una frecuencia de
referencia, tal como la proporcionada por un oscilador de cuarzo,
que sería necesario si el mismo resultado requiriera imanes
permanentes o electroimanes suministrados con corriente
continua.
Con referencia ahora a la figura 4, según la
invención ésta muestra una realización preferida de un dispositivo
electrónico 44 para detectar y transferir datos, ventajosamente
alimentado mediante el generador de corriente según la presente
invención.
La porción de la figura encerrada mediante la
línea de trazos corresponde a un dispositivo convencional 44 muy
integrado, mostrado en la figura 5.
Dicho dispositivo está conectado eléctricamente a
las bobinas 30a, 30b,..., 30n presentes sobre el núcleo de talón 22,
acopladas de manera inductiva a las bobinas 39a, 39b,..., 39n
presentes sobre el núcleo ferromagnético 38a, 38b,..., 38n de los
electroimanes 36a, 36b,..., 36n.
Estas bobinas 30a-30n están
conectadas a puentes rectificadores 50a, 50b,..., 50n
respectivamente (mediante correspondientes capacitores 58a, 58b,...,
58n) cuya capacidad es tal que la frecuencia de resonancia del
circuito oscilante se ajusta a la de la alimentación de los
electroimanes 36a, 36b,..., 36n, que alimenta (si es necesario a
través de una resistencia no mostrada en la figura) un primer
capacitor de filtro 52, un circuito de estabilización del voltaje 54
y preferiblemente un segundo capacitor de filtro 56, produciendo así
un voltaje de alimentación contínuo en los terminales de suministro
de energía marcados 0 V y V_{s}. Este voltaje continuo de
alimentación se usa para alimentar los circuitos restantes del
dispositivo electrónico 44.
El dispositivo electrónico 44 comprende, además
de los puentes rectificadores 50 y el circuito estabilizador 54, un
convertidor analógico/digital (A/D) 60 que convierte las señales
analógicas suministradas por los sensores 46 y 48 en datos digitales
que se envían a un microprocesador 62 para el procesamiento de los
datos adquiridos y para el control del protocolo de transmisión, un
transmisor de radio 64 que acciona una antena de transmisión 67 para
enviar los mensajes a ordenadores o instrumentos que tienen
dispositivos de visualización, montados por ejemplo sobre el tablero
del vehículo, o a otro equipo.
El circuito en la figura 4 también comprende los
extensómetros 46 y 48 mencionados previamente, conectados mediante
un puente de Wheatstone.
Preferiblemente, el dispositivo electrónico 44,
los sensores 46 y 48, los capacitores 52, 56 y 58, y la antena de
transmisión 67 están montados sobre un circuito impreso formado a
partir de material de aislamiento adecuado tal como los conocidos
mediante las marcas registradas Makrolon® , Teflón® o Kapton®.
La antena de transmisión 67 puede estar formada
ventajosamente mediante una pista adecuada de dicho circuito
impreso.
Preferiblemente, este circuito impreso se une de
manera adhesiva o se fija de otra manera al núcleo de talón 22, más
preferiblemente sobre su superficie radialmente externa, antes de
añadir el relleno 26 al núcleo de talón.
Una posible configuración física de dicho
circuito impreso se muestra en la figura 5, para el caso de una
única bobina secundaria alrededor del núcleo de talón.
Es importante indicar que, dentro del ámbito de
la presente invención, es posible usar para la transmisión de datos
muchas otras soluciones conocidas por sí mismas dentro del campo de
la transmisión de datos sin contacto galvánico.
Por ejemplo, como alternativa al transmisor de
radio 64, del tipo convencional o de ``Direct Sequence Spread
Spectrum'' (DSSS), es posible usar subsistemas que transmitan la
corriente de datos digitales a través del mismo acoplamiento
magnético que se usa para la transmisión de energía entre el imán
primario y la bobina secundaria.
La transmisión se puede realizar, por ejemplo,
modulando la impedancia de la bobina secundaria, o transmitiendo una
señal de corriente alterna, a una frecuencia diferente de la del
electroimán primario, de tal que manera que transfiera las señales
codificadas de los parámetros del neumático 20 a un receptor
adecuado conectado a una unidad de visualización montada sobre el
tablero del vehículo a motor.
La disposición del dispositivo de detección y
transferencia mostrado en la figura 4 es solamente un circuito
preferido entre los posibles que se pueden construir para este
propósito; con un conocimiento de la invención, los técnicos en la
materia no encontrarán dificultad para producir circuitos
alternativos que puedan cumplir mejor sus requerimientos.
De una manera convencional, el proceso de
fabricación del neumático, o más precisamente el proceso de montaje
de los productos semiacabados, comprende dos etapas sucesivas, que
se mencionarán solamente de manera breve ya que ya son conocidas. Se
hace referencia, por ejemplo, a la patente europea EP 433 974.
En la primera etapa, la carcasa se prepara en
forma de un manguito cilíndrico, sin cinturas y banda de rodadura,
mediante el enrollado de una tela de carcasa sobre un tambor de
construcción adecuado, preferiblemente del tipo rígido y plegable.
De una manera convencional, los núcleos de talón de refuerzo 22 se
producen separadamente y se combinan preferiblemente de antemano con
el correspondiente relleno 26. Un par de estos núcleos de talón 22
se fija a continuación a la carcasa mediante la fijación de los
bordes de la tela a dichos núcleos de talón 22, después de lo cual,
los flancos 24 del neumático 20 también se aplican al manguito. En
la segunda etapa, el manguito se conforma en un toroide sobre un
tambor de conformación expansible adecuado, y la estructura de
cintura 25 y la banda de rodadura 27, preferiblemente montados
previamente de manera separada sobre un tambor de construcción
auxiliar especial, se aplican a su corona. Todos los productos
semiacabados requeridos para hacer la carcasa en crudo se
suministran a la máquina de fabricación del neumático mediante
dispositivos de alimentación asociados con la misma.
Estas dos etapas se pueden realizar sobre la
misma máquina de fabricación de neumáticos o en dos máquinas
separadas, una para la primera etapa y una para la segunda; para los
propósitos de la presente invención, dos máquinas separadas se
tratarán como si formaran una única máquina de fabricación de
neumáticos.
Para los propósitos del proceso de producción de
un neumático 20, la provisión de un núcleo de talón 22 según la
presente invención no requiere modificaciones significativas en las
varias etapas de producción descritas de manera breve anteriormente.
En particular, es posible modificar solamente la etapa de producción
del núcleo de talón 22, mientras se deja inalterado el ciclo de
producción del conjunto de los diferentes productos
semiacabados.
En un primer ejemplo, para producir un núcleo de
talón del tipo descrito con referencia a las figuras 3 y 5, cuando
el núcleo de talón 22 se ha producido de una manera convencional,
dos solenoides 30a y 30b, de alambre de cobre esmaltado de 0,2 mm de
diámetro, se enrollan sobre una porción del alambre de talón,
alrededor de su perfil transversal.
Cada solenoide cubre, con vueltas adyacentes que
tienen una densidad lineal de 2 vueltas/mm, una mitad diferente de
la circunferencia del núcleo de talón 22. Los solenoides 30a y 30b
producidos de esta manera están conectados juntos en serie. Los
terminales de las series enrolladas están conectados al dispositivo
electrónico 44 para alimentarlo con energía.
El circuito impreso, que comprende la antena de
transmisión 67, el dispositivo electrónico 44, los sensores 46 y 48
y los capacitores 52, 56 y 58, está fijado al alambre de talón 22,
por ejemplo con adhesivo.
Cuando la formación de las bobinas y la
aplicación del circuito impreso se han completado de una manera
convencional, el relleno del talón 26 se fija al núcleo de talón
22.
En un ejemplo diferente de producción, el alambre
de talón 22 consiste en una bobina de 5 vueltas de banda de acero 19
con una carga de rotura de más de 1700 MPa y una sección transversal
de 6 x 0,7 mm. A continuación, antes de aplicar las bobinas de
alambre conductor 39a y 30b, se disponen 30 vueltas de banda
aleación de Fe81B145Si3C2 (vidrio metálico), que tienen una sección
de 50 \mum, produciendo así un total de 1,5 mm, a lo largo de todo
el desarrollo circunferencial del núcleo de talón en una posición
radialmente externa o interna, para formar una capa 29 de material
con alta permeabilidad magnética sobre dicho núcleo de talón 22.
Esta última alternativa es, en cualquier caso,
preferible cuando se forma el núcleo de talón 22 mediante bobinas de
fibras e hilos con baja permeabilidad magnética, por ejemplo las
hechas con Kevlar® .
De una manera alternativa, en lugar de las
vueltas de banda de aleación amorfa, para evitar el riesgo de rotura
de una capa continua de material que tiene un bajo alargamiento a la
rotura, usualmente menor del 3%, dicha capa puede dividirse
convenientemente en una pluralidad de pequeños bloques unidos de
manera adhesiva alrededor de la circunferencia del núcleo de
talón.
Para los propósitos de la presente invención, con
referencia a un elemento conductor o uno que tiene buenas
propiedades mecánicas o que tienen una alta o baja permeabilidad
magnética, se indica un elemento que tiene características físicas
consideradas apropiadas mediante un técnico en la materia
promedio.
Preferiblemente, ``material conductor'' significa
un material que tiene una conductividad de por lo menos 10 S/cm
(siemens/cm); ``material con buenas propiedades mecánicas''
significa un material que soporta una carga de rotura de por lo
menos 500 MPa y tiene un alargamiento de rotura de por lo menos el
3%; y ``material con alta permeabilidad magnética'' significa un
material con permeabilidad magnética ``\mu max'' de por lo menos
5000 Gs/Oe.
Claims (23)
1. Neumático (20) para ruedas de vehículos, que
comprende:
- una carcasa toroidal provista de un par de
flancos axialmente opuestos que terminan en talones (28) para fijar
dicho neumático (20) a una llanta de montaje (16) correspondiente,
estando provisto cada uno de dichos talones (28) de un núcleo de
refuerzo anular (22),
- una banda de rodadura (27) dispuesta sobre la
corona de dicha carcasa y que se extiende axialmente de manera
continua entre dichos flancos,
caracterizado por el hecho de que
por lo menos uno de dichos núcleos anulares (22)
comprende por lo menos una vuelta (30) de alambre conductor
enrollado alrededor del perfil transversal de dicho núcleo anular
(22) para formar un elemento inductivo secundario de un generador de
electricidad.
2. Neumático según la reivindicación 1, en el que
dicho elemento inductor secundario se puede asociar con por lo menos
un elemento inductivo primario (36, 66) para formar dicho generador
de electricidad, siendo dicho elemento inductivo primario (36, 66) y
dicho elemento inductivo secundario desplazables entre sí.
3. Neumático según la reivindicación 1, en el que
dicho núcleo anular (22) comprende por lo menos una capa de material
con alta permeabilidad magnética.
4. Neumático según la reivindicación 1, en el que
dicho núcleo anular (22) comprende una pluralidad de bloques de
material con alta permeabilidad magnética.
5. Neumático según la reivindicación 1, en el que
dicho núcleo anular (22) está hecho a partir de acero y comprende
una matriz de tipo elastómero o plastómero, termoplástico o
termofusible, que contiene material ferromagnético blando en forma
de polvo.
6. Neumático según la reivindicación 1, que
comprende circuitos electrónicos alimentados a partir de dicho
elemento inductivo secundario.
7. Neumático según la reivindicación 6, en el que
dichos circuitos electrónicos comprende medios (46, 48) para
detectar ciertos parámetros del neumático.
8. Neumático según la reivindicación 6, en el que
dichos circuitos electrónicos están fijados a dicho núcleo anular
(22).
9. Neumático según la reivindicación 7, en el que
dichos medios de detección comprenden por lo menos un sensor de
temperatura.
10. Neumático según la reivindicación 7, en el
que dichos medios de detección comprenden por lo menos un sensor de
presión.
11. Neumático según la reivindicación 7, en el
que dichos medios de detección comprenden un par de extensómetros
(46, 48), dispuestos en dos direcciones ortogonales, que detectan
las deformaciones de dicho núcleo anular (22).
12. Neumático según la reivindicación 11, en el
que dichos circuitos electrónicos comprende medios de transmisión de
datos que pueden transmitir dichos parámetros del neumático.
13. Sistema para detectar y señalizar parámetros
del estado físico de un neumático para ruedas de vehículos, montados
sobre una llanta de montaje (16) correspondiente, que comprende:
- un neumático que tiene una carcasa toroidal
provista de flancos axialmente opuestos que terminan en talones (28)
para fijar dicho neumático (20) a dicha llanta, estando provisto
cada uno de dichos talones (28) de un núcleo de refuerzo anular
(22), y una banda de rodadura (27) dispuesta sobre la corona de
dicha carcasa y que se extiende axialmente de manera continua entre
dichos flancos,
- un dispositivo para detectar dichos parámetros
del estado físico de dicho neumático, y
- un generador de electricidad para la
alimentación de dicho dispositivo de detección, caracterizado
por el hecho de que
por lo menos uno de dichos núcleos anulares (22)
comprende por lo menos una vuelta (30) de alambre conductor
enrollado alrededor del perfil transversal de dicho núcleo anular
(22) para formar un elemento inductivo secundario de dicho generador
de electricidad.
14. Sistema de detección según la reivindicación
13, en el que dicho elemento inductivo secundario se puede asociar
con por lo menos un elemento inductivo primario (36, 66) para formar
dicho generador de electricidad, siendo dicho elemento inductivo
primario (36, 66) y dicho elemento inductivo secundario desplazables
entre sí.
15. Sistema de detección según la reivindicación
14, en el que dicho elemento inductivo primario comprende por lo
menos un imán permanente (66a-66f).
16. Sistema de detección según la reivindicación
14, en el que dicho elemento inductivo primario comprende por lo
menos un electroimán (36a, 36b) y por lo menos una segunda vuelta
(39a, 39b) de alambre eléctricamente conductor enrollado alrededor
del perfil transversal de dicho por lo menos un electroimán (36a,
36b) para formar por lo menos una bobina primaria de dicho generador
de electricidad.
17. Sistema de detección según la reivindicación
15, en el que dicho electroimán (36a, 36b) se alimenta con corriente
continua.
18. Sistema de detección según la reivindicación
15, en el que dicho electroimán (36a, 36b) se alimenta con corriente
alterna.
19. Sistema de detección según la reivindicación
15, en el que dicho electroimán (36a, 36b) se alimenta con corriente
continua y con corriente alterna.
20. Procedimiento para la producción de un
neumático, que comprende las siguientes etapas:
- producir sobre las máquinas de preparación los
productos semiacabados requeridos para fabricar un neumático, que
comprende un par de elementos anulares ferromagnéticos (22) para
fijar dicho neumático a una llanta de montaje (16)
correspondiente;
- formar una primera bobina secundaria (30) de un
generador de electricidad, mediante la colocación sobre por lo menos
un núcleo anular (22) de dicho par, llamado el elemento de carrete
anular, por lo menos una primera vuelta de alambre eléctricamente
conductor, enrollado alrededor del perfil transversal de dicho
núcleo de carrete anular (22), y
- montar dichos productos semiacabados en las
máquinas de fabricación de neumáticos para formar una carcasa en
crudo para dicho neumático, que comprende por lo menos un núcleo de
carrete anular (22).
21. Procedimiento para producir un neumático,
según la reivindicación 20, que comprende la etapa adicional de
fijar medios (46, 48) para detectar ciertos parámetros físicos del
neumático, alimentados desde dicho generador de energía, en dicho
núcleo de carrete anular (22).
22. Procedimiento para producir un neumático,
según la reivindicación 20, en el que la etapa de disponer una capa
de material con alta permeabilidad magnética sobre la circunferencia
de dicho por lo menos un núcleo anular (22) mientras está sin dicha
vuelta se realiza antes de la etapa de formación de una primera
bobina secundaria.
23. Procedimiento para generar una corriente
eléctrica en el interior de un neumático para la alimentación de por
lo menos un dispositivo electrónico, que comprende la etapa de
inducir un campo magnético variable en una bobina formada por al
menos una vuelta enrollada alrededor de un núcleo de talón que
pertenece a dicho neumático.
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JP2005306120A (ja) * | 2004-04-19 | 2005-11-04 | Koyo Seiko Co Ltd | 車両姿勢情報検出装置 |
JP4760448B2 (ja) * | 2006-02-28 | 2011-08-31 | 沖電気工業株式会社 | タイヤ状態検出システムおよびその誘導給電方法 |
JP4794368B2 (ja) * | 2006-06-16 | 2011-10-19 | 株式会社ブリヂストン | タイヤ変形量計測装置 |
DE102014005071A1 (de) * | 2014-04-07 | 2015-10-08 | Aissa Zouhri | Vorrichtung zur Reifendruckmessung |
DE102014110183A1 (de) | 2014-07-18 | 2016-01-21 | Infineon Technologies Ag | Druckempfindliche Folie, Reifendruck-Sensormodul, Reifen, Verfahren und Computerprogramm zum Erhalten von auf die Deformationen eines Reifens bezogenen Informationen |
FR3041431B1 (fr) * | 2015-09-17 | 2019-04-05 | Safran Electronics & Defense | Capteur de pression, dispositif de mesure et systeme de mesure d'une pression comprenant un tel capteur |
TWI617118B (zh) * | 2016-10-19 | 2018-03-01 | 連益輝 | 具有線圈電路片之輪胎 |
DE112018007758T5 (de) * | 2018-06-22 | 2021-03-04 | The Yokohama Rubber Co., Ltd. | Luftreifen und Montageflächengebilde |
KR102066056B1 (ko) * | 2018-09-06 | 2020-01-14 | 금호타이어 주식회사 | 나선형 비드를 이용하여 유도전력을 충전하는 타이어 |
FR3086885B1 (fr) * | 2018-10-05 | 2020-11-20 | Safran Landing Systems | Dispositif de mesure de la pression d'un pneumatique |
CN109454910A (zh) * | 2018-12-20 | 2019-03-12 | 中国化工集团曙光橡胶工业研究设计院有限公司 | 一种航空轮胎成型扣圈盘 |
CN111674199A (zh) * | 2020-07-02 | 2020-09-18 | 刘松涛 | 轮胎、轮胎感应发电装置、系统、方法及汽车 |
KR102566645B1 (ko) * | 2021-12-22 | 2023-08-14 | 한국타이어앤테크놀로지 주식회사 | 타이어에 설치되는 발전장치 |
CN114421732B (zh) * | 2021-12-23 | 2024-05-24 | 南京理工大学 | 一种用于智能轮胎的电磁式发电装置 |
CN115284793B (zh) * | 2022-08-24 | 2023-07-14 | 苏州九诚玖智能科技有限公司 | 一种微型滑板底盘 |
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