ES2221285T3 - Equipo de vigilancia no acoplado para neumaticos. - Google Patents

Equipo de vigilancia no acoplado para neumaticos.

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ES2221285T3
ES2221285T3 ES99119507T ES99119507T ES2221285T3 ES 2221285 T3 ES2221285 T3 ES 2221285T3 ES 99119507 T ES99119507 T ES 99119507T ES 99119507 T ES99119507 T ES 99119507T ES 2221285 T3 ES2221285 T3 ES 2221285T3
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Jack A. Dutcher
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Abstract

Un montaje de monitorización (10) para un neumático (16) incluye un dispositivo de monitorización electrónica (12) que presenta al menos un sensor dispuesto en un cuerpo protector (14). El cuerpo protector incluye una capa de encapsulación que encapsula el sustrato y los sensores, un cojín y una piel sobre el exterior del cojín. El cuerpo protector es esencialmente esférico, permitiendo que el montaje ruede en el interior (56) de un neumático sin estar permanentemente conectado al neumático. Se proporciona un tubo de respiración (38) a través del cuerpo protector, para que un sensor de presión pueda detectar la presión dentro del neumático. El tubo de respiración (38) puede llenarse con un gel de transferencia (40) para impedir que el tubo de respiración se atasque. El montaje de monitorización, además, puede incluir alas que ayudan a situar el montaje de monitorización dentro del neumático. La antena del dispositivo de monitorización puede disponerse dentro de una de las alas. El montaje de monitorización se coloca, sencillamente, en un neumático antes de que dicho neumático se monte sobre la llanta de un vehículo, y se le permite moverse libremente en la cámara del neumático cuando se está utilizando.

Description

Equipo de vigilancia no acoplado para neumáticos.
La presente invención se refiere generalmente a un equipo de vigilancia para su uso en un neumático según el preámbulo de la reivindicación 1. Un equipo de este tipo se conoce gracias a lo expuesto en el documento US-A-4067235.
En la técnica se desea a menudo controlar las condiciones de los neumáticos mientras están instalados y en uso en un vehículo en concreto. Es particularmente deseable medir la temperatura y la presión internas de un neumático. Estas medidas pueden tomarse preferentemente mientras el neumático está en uso sin tener que retirar el neumático del vehículo o, de otro modo, interrumpir el uso del vehículo para tomar las medidas. Es particularmente deseable controlar las condiciones y estadísticas de neumáticos grandes todo terreno para camiones, ya que son caros y están expuestos a condiciones más adversas que los típicos neumáticos de turismos. Los neumáticos todo terreno de camiones grandes y otros vehículos deben mantenerse con regularidad para maximizar la eficacia del vehículo y de los neumáticos.
Se conocen en la técnica numerosos tipos de dispositivos de vigilancia. Un tipo de dispositivo de vigilancia conocido utiliza un circuito de integración pasivo insertado en el cuerpo del neumático que es activado por una transmisión por radiofrecuencia que acciona el circuito mediante acoplamiento magnético inductivo. Otros dispositivos de la técnica anterior utilizados para controlar las condiciones de los neumáticos incluyen circuitos autoalimentados que se colocan fuera del neumático, por ejemplo, en el vástago de la válvula. Otros dispositivos electrónicos programables autoalimentados activos se desvelan en las patentes estadounidenses 5500065, 5573610, 5562787 y 5573611 que están concedidas al Concesionario de la presente solicitud.
Un problema común a cada uno de estos dispositivos de vigilancia es el de acoplar el dispositivo de vigilancia al neumático con un acoplamiento estable y duradero. El problema del acoplamiento es complicado cuando el dispositivo de vigilancia está acoplado dentro del neumático, fuera del neumático o está insertado dentro del cuerpo del neumático. Cada una de estas ubicaciones crea diferentes problemas tanto en el procedimiento de acoplamiento como en el procedimiento de fabricación del neumático. Es generalmente indeseable proporcionar una configuración de acoplamiento que requiera mecanizar nuevamente o redirigir, de algún modo, las líneas fabricación de los neumáticos existentes. Por lo tanto, se desea en la técnica proporcionar un dispositivo de vigilancia para un neumático que supere los problemas de acoplamiento inherentes a los dispositivos de vigilancia de la técnica anterior.
Los problemas de acoplamiento de la técnica anterior existen porque las fuerzas en un dispositivo de vigilancia electrónico cuando está conectado a un neumático son significativas y numerosas. Los neumáticos no sólo están expuestos a fuerzas rotacionales cuando el vehículo está en movimiento sino que también están expuestos a varias fuerzas de impacto cuando el neumático entra en contacto con baches o irregularidades del terreno. El acoplamiento del dispositivo de vigilancia al neumático debe ser suficientemente fuerte y seguro para mantener la posición del dispositivo de vigilancia con respecto al neumático cuando éste experimenta todas estas fuerzas y, al mismo tiempo, debe evitar que el dispositivo de vigilancia sufra daños derivados de dichas fuerzas. Estas preocupaciones han conducido a la encapsulación de los dispositivos de vigilancia y numerosos procedimientos de acoplamiento del dispositivo de vigilancia a la pared interna de un neumático.
El acoplamiento del dispositivo de vigilancia a la pared interna del neumático requiere equilibrar el neumático con respecto a su eje de rotación antes de usarse. El propio dispositivo de vigilancia añade peso al neumático y los acoplamientos conocidos en la técnica añaden más peso al neumático, lo que requiere que el neumático sea compensado. Así pues, es deseable proporcionar un dispositivo de vigilancia que pueda usarse con un neumático sin necesidad de compensarlo.
Otro problema significativo que ha planteado el acoplamiento de un dispositivo de vigilancia a un neumático es que la superficie del neumático en la que el dispositivo de vigilancia está típicamente sujeto no es estable. Los neumáticos están diseñados de tal modo que se doblen o se estiren para adaptarse a varias presiones y fuerzas. El acoplamiento del dispositivo de vigilancia al neumático debe adaptarse al movimiento y al estiramiento de la superficie del neumático a la que está conectado el dispositivo de vigilancia. Dicha adaptación debe perdurar a lo largo de la vida del neumático y funcionar en una amplia gama de temperaturas y presiones. Por ello, se desea en la técnica proporcionar un dispositivo de vigilancia que pueda usarse con un neumático sin estar conectado a una de las superficies del neumático que se dobla y se estira.
Resumen de la invención
En vista de lo anterior, un objetivo de la presente invención es proporcionar un equipo de vigilancia para un neumático que proteja el equipo electrónico sensible del dispositivo de vigilancia en un cuerpo protector que comprende una serie de capas, incluida una capa de amortiguación que absorbe las fuerzas de impacto. Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un equipo de vigilancia para un neumático que pueda controlarse desde el exterior del neumático cuando el neumático está montado en una llanta y cuando el vehículo está en uso.
Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un equipo de vigilancia para un neumático que está colocado dentro del neumático pero no está conectado al neumático ni a la llanta, por lo que permite que el dispositivo de vigilancia pueda moverse libremente en el interior del neumático.
Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un equipo de vigilancia para un neumático en el que el uso del dispositivo de vigilancia no requiera modificar la estructura del neumático.
Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un equipo de vigilancia para un neumático que pueda añadirse al neumático justo antes de que se monte el neumático en la llanta, de tal modo que el dispositivo de vigilancia pueda instalarse y usarse sin modificar las líneas de montaje de neumáticos existentes.
Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un equipo de vigilancia para un neumático que pueda usarse con los neumáticos existentes.
Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un equipo de vigilancia para un neumático que incluya alas que orienten el dispositivo de vigilancia con respecto al neumático de tal forma que la antena del dispositivo de vigilancia establezca una comunicación fiable entre el dispositivo de vigilancia y el dispositivo de recopilación de datos fuera del neumático.
Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un equipo de vigilancia para un neumático que incluya un sensor de presión capaz de detectar la presión interna del neumático.
Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un equipo de vigilancia para un neumático que permita que un sensor de presión funcione cuando se reduce el riesgo de que el sensor de presión funcione mal llenando el tubo de respiración del dispositivo de vigilancia con un gel de transferencia.
Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un equipo de vigilancia para un neumático que tenga una forma exterior que le permita moverse fácilmente y con relativa suavidad en la cámara interior de un neumático.
Un objetivo adicional de la presente invención es proporcionar un equipo de vigilancia para un neumático que sea de construcción sencilla, que alcance los objetivos mencionados de una manera sencilla, eficaz y asequible, que resuelva los problemas y que satisfaga las necesidades existentes en la técnica.
Un equipo de vigilancia para un neumático según la reivindicación 1 cumple estos y otros objetivos y ventajas.
Un equipo de vigilancia para un neumático según la reivindicación 13 cumple estos y otros objetivos y ventajas.
Breve descripción de los dibujos
Las formas de realización preferentes de la invención, que ilustran los mejores modos en los que los solicitantes contemplan la aplicación de los principios de la invención, se exponen en la siguiente descripción, se muestran en los dibujos, y se señalan y se exponen especialmente y de manera distintiva en las reivindicaciones adjuntas.
La fig. 1 es una vista transversal de un neumático montado en una llanta que tiene el equipo del dispositivo de vigilancia de la presente invención ubicado en la cámara entre el cuerpo del neumático y la llanta;
La fig. 2 es una vista en perspectiva a escala ampliada del equipo del dispositivo de vigilancia de la fig.1 sacado del neumático;
La fig. 3 es una vista transversal del dispositivo de vigilancia de la fig. 2, tomada dicha vista transversal a través de una parte del equipo del dispositivo de vigilancia que incluye el tubo de respiración;
La fig. 4 es una vista en perspectiva, partes de la cual se muestran por separado y transversalmente, de una forma de realización modificada del dispositivo de vigilancia de la fig. 2;
La fig. 5 es una vista en planta esquemática con partes separadas que muestran el equipo del dispositivo de vigilancia modificado de la fig. 4 ubicado en un neumático con la llanta retirada;
La fig. 6 es una vista fragmentaria con partes separadas y transversalmente de otra modificación del equipo del dispositivo de vigilancia de la fig. 4;
Las fig. 7A-7D representan esquemáticamente formas alternativas del cuerpo protector para el equipo de vigilancia de la presente invención;
La fig. 8 es una vista en perspectiva de una forma de realización modificada del dispositivo de vigilancia de la fig. 2; y
La fig. 9 es una vista similar a la fig. 3 que muestra una forma de realización alternativa de la configuración del tubo de respiración.
Los números similares se refieren a elementos similares a lo largo de la memoria descriptiva.
Descripción de las formas de realización preferentes
El equipo de vigilancia de la presente invención se indica generalmente con el número 10 en los dibujos que se acompañan. El equipo de vigilancia 10 incluye generalmente un dispositivo de vigilancia electrónico activo por radiofrecuencia 12 rodeado por un cuerpo protector 14. El dispositivo 12 puede ser del tipo mostrado en la patente estadounidense 5500065, cuyos contenidos se incorporan en la presente memoria descriptiva por referencia, o podría presentar otras configuraciones y funcionamientos sin repercutir en los conceptos de la presente invención. El equipo 10 se usa simplemente colocándolo dentro de un neumático 16, de tal modo que el equipo 10 queda atrapado entre el neumático 16 y la llanta 18 en la que está montado el neumático. El equipo 10 se mueve libremente en una cámara de aire comprimido 20 formada entre el neumático 16 y la llanta 18 y únicamente pueden parar o limitar el movimiento del equipo 10 el neumático 16 y la llanta 18.
De acuerdo con uno de los objetivos de la presente invención, el equipo 10 puede colocarse simplemente en el neumático 16 antes de montarse el neumático en la llanta 18. Este procedimiento de combinación del equipo 10 con el neumático 16 permite usar el equipo con los neumáticos existentes, permite usar el equipo 10 con diferentes neumáticos y no requiere configurar de nuevo la línea de fabricación del neumático para añadir el equipo 10 a un neumático específico.
El uso del equipo 10 puede ser particularmente útil en neumáticos todo terreno grandes que no rotan a una velocidad nominal elevada, aunque podría usarse también en neumáticos de camiones y de turismos, si se desea. Los neumáticos todo terreno son típicamente grandes y tienen paredes laterales relativamente gruesas. El equipo de vigilancia 10 descansará en la parte inferior del neumático 16 como muestra la Fig. 1 cuando el neumático 16 está girando lentamente sobre su eje de rotación. El equipo de vigilancia 10 puede balancearse de una parte a otra cuando el neumático 16 gira y experimenta baches, pero no girará sobre el eje de rotación del neumático 16 a velocidades más reducidas. En estas situaciones, el equipo de vigilancia 10 no experimentaría fuerzas de impacto o de choque significativas que tenderían a dañar el dispositivo de vigilancia electrónico activo 12. Cuando el neumático 16 gira más rápido, la fricción y las fuerzas entre el cuerpo protector 14 y el neumático 16 serán suficientes para hacer que el equipo de vigilancia 10 gire sobre el eje de rotación del neumático 16 como si estuviese sujeto a la superficie interior del neumático. El cuerpo protector 14 presenta una forma, como la forma sustancialmente esférica representada en los dibujos, que permite al equipo 10 rodar en el interior del neumático 16. La forma del cuerpo protector 14 evita que el movimiento del equipo de vigilancia 10 en el interior del neumático 16 ejerza fuerzas adicionales sobre el dispositivo de vigilancia electrónico 12 y el neumático 16. Por ejemplo, el cuerpo protector 14 puede presentar cualquiera de las formas representadas en las figs. 7A-7D.
De acuerdo con otro objetivo de la presente invención, el cuerpo protector 14 incluye una capa de encapsulación 22, un revestimiento exterior 24, y un amortiguador 26 dispuesto entre el revestimiento 24 y la capa de encapsulación 22 como muestra la Fig. 3. La capa de encapsulación 22 puede estar formada por un material de encapsulación sustancialmente rígido, como por ejemplo, plástico duro, resina epoxi, o caucho. La capa de encapsulación 22 está configurada para mantener la posición de cada uno de los elementos del dispositivo de vigilancia electrónico 12 cuando el equipo de vigilancia 10 se está moviendo libremente en la cámara 20 mientras el neumático 16 está en uso. El amortiguador 26 está fabricado preferentemente de una espuma de caucho o un caucho blando y proporciona un amortiguador al equipo 10. La espuma de caucho es preferentemente elástica. Como puede observarse en la fig. 3, el grosor del amortiguador 26 varía de tal modo que la superficie interna del amortiguador 26 coincide con la superficie externa de la capa de encapsulación 22, mientras que la superficie externa del amortiguador 26 es sustancialmente esférica. El revestimiento 24 proporciona al equipo de vigilancia 10 una capa protectora duradera y puede fabricarse de un caucho o plástico sustancialmente duradero que está sujeto al amortiguador 26 mediante un adhesivo adecuado o mediante vulcanización de los materiales juntos. En una forma de realización de la presente invención, el revestimiento 24 tiene un diámetro exterior de 5,08 cm aproximadamente a 6,35 cm aproximadamente. Evidentemente, la presente invención contempla otros tamaños del equipo 10.
El dispositivo de vigilancia electrónico 12 es preferentemente un dispositivo de vigilancia activo que incluye al menos un sensor, como un sensor de presión 30. Otros sensores pueden incluir un termómetro 32 para medir la temperatura interna del neumático 16. El dispositivo de vigilancia electrónico 12 puede incluir además una batería 34 que alimenta una unidad central de procesamiento (UCP) 36 que acciona y controla los otros sensores del dispositivo 12. Se conocen numerosos tipos de dispositivos de vigilancia electrónicos en la técnica y la configuración específica descrita no limita la aplicación de la presente invención.
El sensor de presión 30 debe estar expuesto a la presión de la atmósfera circundante en la cámara 20 para que proporcione información útil. Por lo tanto, está previsto un tubo de respiración 38 a través de la capa de encapsulación 22, el amortiguador 26, y el revestimiento 24. El tubo de respiración 38 se forma preferentemente durante la fabricación del equipo de vigilancia 10 o puede formarse después de fabricarse el equipo 10. El tubo de respiración 38 puede estar vacío para proporcionar una comunicación de fluidos directa entre el sensor de presión 30 y la atmósfera circundante. En otra forma de realización de la presente invención, el tubo de respiración 38 se llena con un gel de transferencia 40 que tiene una relación de transferencia de uno a uno, de tal forma que el sensor de presión 30 detecta el cambio de presión en el gel de transferencia 40 que, a su vez, detecta y experimenta los cambios de presión en la atmósfera de la cámara 20 que rodea el equipo de vigilancia 10. El gel de transferencia 40 impide que el tubo de respiración 38 se obstruya con residuos como polvo, virutas de caucho o grasa que pueden estar presentes en la cámara 30 o en la llanta 18. Está prevista una indentación 42 en el revestimiento 24 para dar al gel de transferencia 40 una mayor superficie que esté expuesta a la atmósfera que rodea el equipo de vigilancia 10. En otra forma de realización de la invención, un diafragma flexible 44 (Fig. 9) cubre el tubo de respiración 38 para evitar la contaminación del gel de transferencia 40.
De acuerdo con otro objetivo de la presente invención, el equipo de vigilancia 10 puede estar provisto de un par de alas 50 que se extienden desde lados sustancialmente opuestos del cuerpo protector 14 como muestra la Fig. 4. Las alas 50 ayudan a mantener la alineación del equipo 10 en el neumático 16 cuando el neumático está en uso. La correcta alineación del equipo 10 dentro del neumático proporciona una señal potente fiable entre el dispositivo de vigilancia electrónico 12 y una máquina de recopilación de datos (no representada) situada fuera del neumático 16. En una forma de realización de la presente invención, cada ala 50 está formada del mismo material que el revestimiento 24 e incluye un nervio de refuerzo circunferencial 52 y una correa intermedia 54. Las alas 50 también pueden fabricarse de un material que es sustancialmente el mismo o el mismo que el material de un revestimiento interior 56 del neumático 16. En otras formas de realización de la presente invención, las alas 50 pueden estar reforzadas con una pieza de plástico rígida u otros tipos de refuerzo. Como se menciona anteriormente, las alas 50 ayudan a mantener la alineación del equipo de vigilancia 10 dentro del neumático 16 con el fin de proporcionar una señal de transmisión más eficaz desde el mismo. Como muestra la fig. 5, las alas 50 ayudarán a alinear el equipo de vigilancia 10 de tal modo que cada ala 50 se extiende en una línea recta sustancialmente paralela al eje de rotación del neumático 16.
De acuerdo con otro objetivo de la presente invención, una antena 56 puede extenderse desde la UCP 36 u otra ubicación del dispositivo de vigilancia electrónico 12 a través de la capa de encapsulación 22, del amortiguador 26 y del revestimiento 24 hasta dentro del ala 50. La extensión de la antena 56 hasta dentro del ala 50 le permite comunicarse más fácilmente con un dispositivo de recopilación de datos (de nuevo no representado) fuera del neumático 16 y permite que la antena 56 esté configurada de forma idónea para transmitir señales potentes. Además, la colocación de la antena 56 en el ala 50 permite que la configuración y la alineación de la antena 56 sean previsibles, de tal manera que la antena correspondiente en el dispositivo de recopilación de datos puede estar alineada de forma idónea para comunicarse con la antena 56. Otra forma de realización de la invención está representada en la fig. 8, comprendiendo el equipo de vigilancia 100 un par de alas 102 con forma cónica.
Por consiguiente, el equipo de vigilancia mejorado para un neumático se simplifica, proporciona un dispositivo efectivo, seguro, asequible y eficaz que logra todos los objetivos enumerados, garantiza la eliminación de las dificultades encontradas con dispositivos anteriores, resuelve los problemas y obtiene nuevos resultados en la técnica.
En la descripción precedente, se han empleado algunos términos por razones de brevedad, claridad y comprensión; sin embargo, no debe desprenderse de los mismos ninguna restricción innecesaria más allá del requisito de la técnica anterior, ya que dichos términos se utilizan con fines descriptivos y pretenden ser interpretados de manera general.
Asimismo, la descripción y la ilustración de la invención se realizan a modo de ejemplo, y el alcance de la invención no está limitado por los detalles exactos mostrados o descritos.
Habiendo descrito ya las características, los descubrimientos y los principios de la invención, la manera en que se construye y se usa el equipo de vigilancia de la presente invención, las características de la construcción, y los nuevos y útiles resultados ventajosos obtenidos; los nuevos y útiles dispositivos, estructuras, elementos, disposiciones, partes y combinaciones se exponen en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (13)

1. Un equipo de vigilancia para su uso en un neumático; constando dicho neumático (16) de un cuerpo montado en una llanta (18) para formar una cámara (20) entre dicho cuerpo y dicha llanta (18) en la que dicho equipo de vigilancia (10) incluye un dispositivo de vigilancia electrónico (12); estando dispuesto dicho equipo de vigilancia (10) holgadamente dentro de dicha cámara (20) por lo que dicho equipo de vigilancia (10) se mueve libremente dentro de dicha cámara (20) siendo frenado únicamente por dicho cuerpo del neumático y dicha llanta (18), caracterizado porque dicho dispositivo de vigilancia electrónico (12) está rodeado por un cuerpo protector (14), en el que dicho cuerpo protector (14) incluye una capa de encapsulación (22) adyacente a dicho dispositivo de vigilancia (10), en el que dicha capa de encapsulación (22) está formada de un material de encapsulación sustancialmente rígido, y en el que dicho cuerpo protector (14) incluye además una capa de amortiguación (26) que rodea dicha capa de encapsulación (22).
2. El equipo de la reivindicación 1, en el que dicho dispositivo de vigilancia electrónico (12) incluye un sensor de presión (30).
3. El equipo de la reivindicación 1, en el que dicho cuerpo protector (14) incluye un tubo de respiración (38) que facilita la comunicación entre dicho sensor de presión (30) y la atmósfera que rodea dicho cuerpo protector (14).
4. El equipo de la reivindicación 3, que comprende además un gel de transferencia (40) que llena sustancialmente dicho tubo de respiración (38).
5. El equipo de la reivindicación 4, que consta además de un diafragma (44) que se extiende a través de dicho tubo de respiración (38).
6. El equipo de la reivindicación 1, en el que dicho material de encapsulación es una resina epoxi.
7. El equipo de la reivindicación 1, en el que dicho material de amortiguación es un caucho blando.
8. El equipo de la reivindicación 1, en el que dicho material de amortiguación es una espuma.
9. El equipo de la reivindicación 1, en el que dicho cuerpo protector (14) incluye además una capa de revestimiento (24) que rodea sustancialmente dicha capa de amortiguación (26).
10. El equipo de la reivindicación 1, que comprende además un par de alas (50) que se extienden por fuera desde dicho equipo de vigilancia (10).
11. El equipo de la reivindicación 1, que comprende además una antena (56) conectada a dicho equipo de vigilancia (10), estando dispuesta dicha antena (56) en al menos una de dichas alas (50).
12. Un equipo de vigilancia para su uso en un neumático (16), comprendiendo dicho equipo:
al menos un sensor (30, 32) para detectar una condición mecánica de un neumático (16); y
un cuerpo protector (14) que rodea dicho sensor (30, 32); teniendo dicho cuerpo protector (14) suficiente curvatura para permitir que dicho cuerpo ruede dentro del neumático (16), caracterizado porque dicho cuerpo protector (14) incluye una capa de encapsulación (22) adyacente a dicho sensor (30, 32), un revestimiento exterior (24) y una capa de amortiguación (26) dispuesta entre dicho revestimiento exterior (24) y dicha capa de encapsulación (22).
13. El equipo de la reivindicación 12, que comprende además un par de alas (50) que se extienden desde dicho cuerpo protector (14).
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