ES2292984T3 - Neumatico equipado con un dispositivo de monitorizacion, y procedimiento para instalar el dispositivo sobre la superficie interior del neumatico. - Google Patents

Abstract

Neumático (11) que tiene una superficie interna (111) de una forma substancialmente toroidal y que está provisto de por lo menos un dispositivo de monitorización (3) adherido a la superficie interna (111) del neumático (11), en donde un elemento amortiguador (4) se interpone entre dicho por lo menos un dispositivo de monitorización (3) y la superficie interna (111) del neumático (11), caracterizado por el hecho de que dicho elemento amortiguador (4) comprende por lo menos una capa de material elástico que tiene una dureza de Shore A -medida a 23ºC según el estándar D2240 ASTM - comprendida entre 1 y 40, y un rebote elástico - medido a 23ºC según el estándar D1054 ASTM - inferior a 60.

Description

Neumático equipado con un dispositivo de monitorización, y un procedimiento para instalar el dispositivo sobre la superficie interior del neumático.

La presente invención se refiere a un neumático equipado con un dispositivo de monitorización, y a un procedimiento para instalar el dispositivo de monitorización, por ejemplo un dispositivo que incluye un sensor de presión y/o un sensor de temperatura, sobre la superficie interior del neumático.

Hoy en día es muy evidente la necesidad de monitorizar las condiciones de un neumático durante su uso en un vehículo de motor, mediante la determinación de los parámetros característicos del neumático que representan su estado operativo, tanto en condiciones estáticas como especialmente, durante el desplazamiento del vehículo.

Un parámetro del neumático que puede monitorizarse es la presión de hinchado. Un neumático que no está correctamente hinchado puede provocar el incremento del consumo de combustible, perjudicar a la maniobrabilidad del vehículo, y provocar un desgaste irregular del neumático, sólo por mencionar los problemas más importantes. Por lo tanto, se han desarrollado sistemas para monitorizar la presión de hinchado de los neumáticos durante el uso, informando estos sistemas al conductor de cualquier disminución de la presión y de la consiguiente necesidad de reestablecer las condiciones óptimas para evitar los problemas antes mencionados.

Otro parámetro que puede brindar información muy importante sobre el estado del neumático durante el uso es la temperatura en el volumen interior del neumático ocupado por el aire de hinchado. Una elevación anormal de la temperatura es una señal de la presencia de condiciones operativas críticas, que pueden resultar en un daño irreversible para el neumático.

Por ejemplo, la patente US-5.540.092 describe un sistema para monitorizar la presión de hinchado en un neumático, que comprende una unidad de medición de presión y una unidad para transmitir una señal codificada al vehículo en el que está instalado el neumático, pudiéndose fijar la unidad de transmisión en el interior o en el exterior del neumático. Dicha señal codificada se transfiere mediante un acoplamiento inductivo entre la unidad de transmisión y una antena fijada. Esta unidad de transmisión es alimentada con una batería.

La patente US-5.900.808 describe un sistema para monitorizar la presión interna de un neumático, que comprende medios sensores alimentados con una batería y un transmisor de radiofrecuencia para transmitir la señal generada por dichos medios sensores a un receptor. El sistema también comprende medios de conmutación para permitir el suministro de energía al transmisor cuando los medios sensores señalan una condición de baja presión en el neumático. La vida de la batería es prolongada debido a que se suministra energía al transmisor sólo cuando debe trasmitirse una señal al receptor. Los medios sensores asociados con el transmisor se fijan en la llanta de la rueda a través de unos medios de fijación adecuados antes de que el neumático se instale y se hinche.

La patente US-5.562.787 describe un procedimiento para monitorizar un neumático de un vehículo durante su uso, por ejemplo midiendo la presión y la temperatura del aire en el interior del neumático, o el número de revoluciones de la rueda, o adicionalmente para trasmitir información que identifique dicho neumático. El procedimiento utiliza un dispositivo programable autoalimentado que se fija sobre la superficie interior del neumático o se inserta en la pared de la llanta de la rueda. El dispositivo comprende una fuente de alimentación que puede ponerse en un estado activo o inactivo mediante un dispositivo de conmutación, un sensor para monitorizar la información antes mencionada, un circuito integrado, un amplificador y una antena. Un transmisor receptor ubicado sobre el vehículo o en una posición alejada interroga al dispositivo programable autoalimentado, que contesta con una señal de radiofrecuencia que contiene la información requerida. El dispositivo autoalimentado programable se activa mediante dicho transmisor receptor remoto que acciona el dispositivo de interruptor que pone la fuente de alimentación en el estado activo. El dispositivo puede ubicarse sobre la superficie interior del neumático próximo a los alambres de talón de fijación, en una posición radialmente interna respecto al borde plegado de la carcasa, o en el área de la corona de la banda de rodadura. El dispositivo puede estar encapsulado en un contenedor rígido o semirrígido con una función protectora, consistente por ejemplo en un material elastomérico reticulado que tiene una dureza Shore A comprendido entre 50 y 100 y una dureza Shore D comprendida entre 5 y 80. Para fijar el dispositivo, encapsulado de esta forma, a la superficie interior del neumático, se utiliza una capa de cubierta, que incluye cauchos flexibles, por ejemplo caucho natural o cauchos sintéticos de dieno (por ejemplo polisopreno sintético, polibutadieno, copolímeros estireno-butadieno y similares), que tienen una dureza Shore A comprendida entre 50 y 95. La capa de cubierta está provista de una abertura que permite que el sensor de presión mida la presión interna del neumático. El dispositivo puede ubicarse dentro de una cavidad formada en la superficie interior del neumático, por ejemplo mediante la inserción de una matriz de Teflón® en el revestimiento del neumático en crudo. La capa de cubierta puede vulcanizarse con el neumático en crudo o puede pegarse a la superficie interior del neumático acabado con un adhesivo adecuado.

La patente US-6.217.683 describe un neumático provisto de un módulo para monitorizar y/o almacenar información referida a dicho neumático, en donde dicho módulo se fija sobre la superficie interior del neumático mediante un sistema de fijación que comprende un soporte de caucho ajustado en un extremo de la superficie interior del neumático y en el otro extremo al módulo mediante una conexión mecánica. Esta conexión consiste en dos partes, a saber, una primera parte conectada al soporte de caucho y una segunda parte conectada al módulo, que interactúan para fijar dicho módulo de forma estable a la superficie interior del neumático. El sistema de fijación también puede incluir un elemento separador para mantener el módulo suficientemente alejado de la superficie interior del neumático, para evitar daños debidos a las tensiones de curvatura generadas dentro del neumático durante el uso. El sistema de fijación previsto de esta forma permite que el módulo se extraiga para su reemplazo, reparación o reprogramación.

La solicitud de patente WO 99/29524 describe un sensor de presión para un neumático que está encapsulado en un material elastomérico (preferentemente caucho natural) que se adhiere a la superficie interior del neumático, preferentemente en la proximidad del plano ecuatorial del neumático. También se proporcionan medios para asegurar el establecimiento de una presión de equilibrio entre el sensor y el espacio interno del neumático. El sensor encapsulado en el material elastomérico se fija a la superficie interna del neumático mediante un adhesivo o mediante la inserción de un sensor encapsulado durante la fabricación del neumático.

La solicitud de patente EP-1 006 010 describe un procedimiento para conectar un dispositivo de monitorización a la superficie interior de un neumático de forma de mantener la conexión y evitar daños al dispositivo cuando el neumático experimenta fuerzas previsibles de rotación y de choque, especialmente cuando neumático contacta con baches o irregularidades de la superficie. El procedimiento comprende fijar el dispositivo al revestimiento interior del neumático mediante un adhesivo que tiene una alta viscosidad a temperatura ambiente y capaz de curarse a 100ºC o menos, teniendo el revestimiento interno un grosor de por lo menos 0,06 pulgadas. Un adhesivo adecuado es un adhesivo epoxi que consiste esencialmente en epoxi y amina que tiene una relación de 2,5 partes de epoxi en una parte de amina curativa. Antes de la aplicación del adhesivo, la porción seleccionada del revestimiento interior se hace más rugosa para mejorar la adhesión. Después de la aplicación del adhesivo sobre la porción más rugosa, el dispositivo se superpone y se mantiene en su lugar mediante un dispositivo adecuado (por ejemplo una abrazadera o un trozo de cinta). El adhesivo se deja curar durante 16 a 24 horas. El adhesivo curado resultante es sustancialmente rígido. Por lo tanto, el sistema de unión adhesiva anterior funciona adecuadamente cuando el revestimiento interior es suficientemente grueso para evitar la rotura de la unión rígida entre el sensor y el neumático, tal como en neumáticos todo terreno y en muchos neumáticos para camiones y autobuses.

La solicitud de patente EP-1 078 780 describe un procedimiento y un aparato para insertar un dispositivo electrónico en un neumático y extraerlo del mismo. Este aparato comprende un elemento de caucho reticulado que tiene una primera cara formada de manera tal que se crea una cavidad de una forma específica y una segunda cara, opuesta a la primera, que tiene un perfil formado para ser complementario al perfil interior del neumático. El elemento de caucho reticulado puede insertarse dentro del neumático durante la fabricación del neumático y a continuación reticularse "in situ", o puede montarse en el neumático después de que el neumático y el elemento de caucho se hayan vulcanizado separadamente. Cuando el elemento de caucho reticulado se ha fijado a la superficie interior del neumático, el sensor, que previamente se ha encapsulado en un material rígido, se inserta en la cavidad presente en el elemento de caucho reticulado y se fija mediante unos medios de fijación amovibles adecuados. Por lo tanto, el sensor puede insertarse dentro del neumático de una manera amovible, para permitir el reemplazo, la reparación u otras operaciones a llevar a cabo sobre dicho sensor.

La solicitud de patente EP-1 070 580, correspondiente con el preámbulo de las reivindicaciones 1, 15 y 16, respectivamente, describe un procedimiento para unir un artículo (3) a la superficie interior (S) de un neumático caracterizado por revestir de un área de la superficie interior de una carcasa de neumático no curado con una primera capa (1) de adhesivo, cubrir la primera capa (1) de adhesivo con una capa de enmascarar amovible (M) que comprende un material flexible y resistente a la temperatura, curar la carcasa del neumático en un molde de neumático calentado, extraer el neumático curado del molde y extraer la capa de enmascarar (M) para exponer la primera capa (1) de adhesivo, recubrir una cara del artículo (3) con una segunda capa de adhesivo (2) y unir el artículo al neumático juntando la primera (1) y la segunda (2) capas de adhesivo. En particular, se describe un procedimiento mediante el cual un microchip puede unirse de forma conveniente y segura a la superficie interior de un neumático sin cámara con el propósito de monitorizar sus parámetros operativos.

El solicitante se ha enfrentado al problema de proporcionar un procedimiento para instalar un dispositivo de monitorización en un neumático que puede llevarse a cabo de una manera simple y segura en el neumático acabado, por ejemplo durante la etapa de la instalación del neumático sobre la llanta, sin requerir una intervención especial durante la fabricación del neumático, y sin realizar modificaciones a otras partes de la rueda, por ejemplo a la válvula de hinchado o a la llanta de la rueda.

El solicitante ha percibido que el objetivo anterior puede lograrse mediante la fijación del dispositivo de monitorización sobre la superficie interior del neumático acabado. En este aspecto, el solicitante ha percibido además que puede lograrse una conexión segura y estable entre el neumático y el dispositivo de monitorización mejorando la fiabilidad de la conexión mecánica entre el dispositivo de monitorización, que es rígido, y el neumático, que se flexiona durante el uso en respuesta a distintas tensiones mecánicas.

El solicitante ha encontrado que el problema anterior puede resolverse mediante la interposición, entre la superficie interior del neumático y el dispositivo de monitorización, de por lo menos una capa de un material amortiguador que tiene una rigidez reducida y una recuperación elástica seleccionada, tal como se describe a continuación. La presencia del material amortiguador asegura la unión del dispositivo de monitorización a la superficie interior del neumático mediante la minimización de las tensiones mecánicas ejercidas sobre la superficie de unión durante el uso del neumático. Por otra parte, el material amortiguador evita daños al dispositivo de monitorización evitando la transmisión de las tensiones anteriores al dispositivo.

Por lo tanto, según un primer aspecto, la presente invención se refiere a un neumático que tiene una superficie interior de una forma substancialmente toroidal y que está provisto de por lo menos un dispositivo de monitorización adherido a la superficie interior del neumático, donde un elemento de amortiguación se interpone entre dicho por lo menos un dispositivo de monitorización y la superficie interior del neumático, comprendiendo dicho elemento amortiguador por lo menos una capa de un material elástico que tiene una dureza Shore A (medida a 23ºC según el estándar D2240 ASTM) comprendida entre aproximadamente 1 y aproximadamente 40, y una recuperación elástica (medida a 23ºC según el estándar D1054 ASTM) menor de aproximadamente 60.

Preferentemente, el material elástico tiene una dureza Shore A comprendida entre aproximadamente 5 y aproximadamente 35.

Preferentemente, el material elástico muestra un rebote elástico inferior a aproximadamente Preferentemente, el rebote elástico no es inferior a 10.

Según una realización preferida, por lo menos una primera capa adhesiva se interpone entre la superficie interior del neumático y el elemento de amortiguación.

Según una realización preferida, por lo menos una segunda capa adhesiva se interpone entre el elemento amortiguador y el dispositivo de monitorización.

Según una realización preferida, el elemento de amortiguación comprende además por lo menos una capa protectora que cubre por lo menos parcialmente dicha por lo menos una capa de material elástico.

Según un aspecto adicional, la presente invención se refiere a un procedimiento para instalar un dispositivo de monitorización sobre un neumático que tiene una superficie interior de forma substancialmente toroidal, comprendiendo el procedimiento:

seleccionar una porción de la superficie interior del neumático donde se pretende instalar el dispositivo de monitorización;

adherir el dispositivo de monitorización a la porción seleccionada;

donde un elemento de amortiguación que comprende por lo menos una capa de un material plástico se interpone entre la superficie interior del neumático y el dispositivo de monitorización.

La porción de la superficie interior sobre la cual el dispositivo de monitorización se instala puede seleccionarse ventajosamente en un área donde las tensiones de flexión del neumático son relativamente bajas. Particularmente, se prefiere una porción en correspondencia con un área de la corona del neumático, preferentemente en la proximidad del plano ecuatorial del neumático. Alternativamente, el dispositivo de monitorización puede instalarse sobre la porción de la superficie interior en correspondencia con el área del talón del neumático.

Según otro aspecto, la presente invención se refiere a un equipo para instalar un dispositivo de monitorización sobre una superficie interna de un neumático, que comprende:

el dispositivo de monitorización; y

un elemento de amortiguación que se interpone entre el dispositivo de monitorización y la superficie interior del neumático, comprendiendo dicho elemento amortiguador por lo menos una capa de un material elástico que tiene una dureza Shore A (medida a 23ºC según el estándar D2240 ASTM) comprendida entre aproximadamente 1 y aproxima-
damente 40, y un rebote elástico (medido a 23ºC según el estándar D1054 ASTM) inferior a aproximadamente 50.

En la presente descripción y en las reivindicaciones, con el término "dispositivo de monitorización" se indica cualquier dispositivo eléctrico, electrónico o piezoeléctrico capaz de medir y/o procesar y/o almacenar y/o transmitir al exterior (por ejemplo a una unidad fija presente sobre vehículo o ubicada en un punto a través del cual dicho vehículo pasa) por lo menos un parámetro característico del neumático, en una forma digital o analógica. El parámetro característico puede ser un valor instantáneo o un valor a lo largo del tiempo, y puede referirse a:

condiciones operativas del neumático, por ejemplo la presión interna de hinchado, la temperatura interna del neumático o de cualquiera de sus partes (ver por ejemplo las patentes US-5.540.092, US-5.900.808 y US.5.562.787);

datos relativos al comportamiento dinámico del neumático, por ejemplo la aceleración o el desplazamiento de cualquier punto del neumático en por lo menos una dirección seleccionada entre la dirección centrípeta, longitudinal y lateral (ver por ejemplo las patentes EP-887.211, WO 01/36241 y US-6.204.758);

datos relativos a las fuerzas de interacción entre el talón y la llanta; y

datos de identificación del neumático, tales como datos sobre la fabricación o la uniformidad (ver por ejemplo la patente US-6.217.683).

Por lo tanto, el dispositivo de monitorización puede incluir por lo menos un sensor para medir por lo menos un parámetro característico del neumático (por ejemplo, un sensor de presión, un sensor de temperatura, un acelerómetro, un sensor de movimiento o un sensor de velocidad), o una memoria electrónica que contiene datos que identifican el neumático (por ejemplo, un chip o un transpondedor).

Un dispositivo de monitorización útil para la presente invención puede incluir una antena para trasmitir el parámetro característico medido. La antena está eléctricamente conectada al sensor.

La antena puede ser un dipolo o un monopolo lineal formado por un conductor, por ejemplo una película conductora que incluye un metal conductor, tal como cobre. Preferentemente, la antena tiene su eje geométrico mayor atravesando la dirección circunferencial del neumático.

El conductor que forma la antena puede colocarse sobre un material aislante que puede ser el mismo material empleado para la capa de amortiguación de la presente invención. Una capa de material conductor puede preverse en una posición radialmente externa respecto al material aislante. Las estructuras del neumático, tales como la carcasa metálica o los elementos de cintura o una capa conductora de caucho vulcanizado, pueden realizar la función de dicha capa de material conductor.

Los ejemplos se ilustran en las solicitudes de patente WO 01/74609 y WO 99/29522.

Las dimensiones del elemento amortiguador se seleccionan esencialmente según las dimensiones y el peso del dispositivo de monitorización a instalar. Generalmente, la anchura y la longitud del elemento de amortiguación son suficientes para cubrir una superficie inferior del dispositivo a fijar sobre neumático, mientras que el grosor está generalmente comprendido entre 0,5 mm y 10 mm, preferentemente entre 1 mm y 5 mm.

El procedimiento según la presente invención puede aplicarse a neumáticos de cualquier tipo y puede implementarse ventajosamente por parte del usuario mientras los neumáticos desgastados se reemplazan con neumáticos nuevos. Esto es debido a que la operación de inserción del dispositivo en el neumático puede realizarse de una manera simple y rápida y que no tiene que ser llevada a cabo por un personal especializado.

Características y ventajas adicionales surgirán a partir de la descripción detallada de realizaciones preferidas, pero no limitativas, de la presente invención.

Esta descripción se da a continuación con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:

la figura 1 muestra una sección transversal de un neumático instalado sobre su llanta de soporte, con un dispositivo de monitorización fijado sobre la superficie interna del neumático según la invención;

la figura 2 muestra un diagrama de bloques de una unidad fijada ubicada en el vehículo y conectada mediante un enlace de radiofrecuencia a dicho dispositivo;

la figura 3 muestra una realización de la parte electrónica el dispositivo según la invención (como un diagrama de bloques);

la figura 4a muestra una vista lateral de una realización del dispositivo según la invención;

la figura 4b muestra una vista en planta de una realización del dispositivo según la invención; y

la figura 5 muestra una vista lateral de otra realización del dispositivo según la invención;

la figura 6 muestra una vista axonométrica de un neumático según la invención equipado con un dispositivo de monitorización que incluye un sensor y una antena.

La figura 1 muestra una rueda que comprende un neumático 11, del tipo convencionalmente conocido como "sin cámara", en otras palabras sin un tubo interno, y una llanta de soporte 12. Este neumático se hincha mediante una válvula de hinchado 13 ubicada, por ejemplo, en el canal de dicha llanta.

El neumático 11, del cual la figura 1 es una representación esquemática, tiene una estructura toroidal internamente hueca formada por una pluralidad de componentes. Una estructura de carcasa textil o metálica 16 tiene dos talones 14 y 14', cada uno formado a lo largo de un borde circunferencial interno del estructura de carcasa 16 para fijar el neumático 11 a la correspondiente llanta de soporte 12 de la rueda. Cada uno de los talones 14 y 14' comprende por lo menos un núcleo anular de refuerzo 15 y 15', conocido como alambre de talón.

La estructura de carcasa 16 está formada por al menos una tela de refuerzo que incluye cuerdas textiles o metálicas que se extienden axialmente desde un talón 14 hasta el otro 14' en un perfil toroidal, y que tiene cada uno de sus extremos asociados con un cable de talón 15 y 15' correspondiente. En neumáticos radiales, las cuerdas antes mencionadas yacen esencialmente sobre planos que contienen el eje de rotación del neumático.

Sobre el área de la corona de la estructura de carcasa 16 se ubica una estructura anular 17, conocida como estructura de cintura, que normalmente consiste en por lo menos una capa de cuerdas metálicas o textiles incluidas en un material elastomérico. Usualmente, la estructura de cintura 17 comprende dos bandas de cintura (no representadas en la figura 1) que incorporan una pluralidad de cuerdas de refuerzo, típicamente cuerdas metálicas, que son paralelas entre sí y en cada banda y que se interceptan respecto a la banda adyacente, orientadas para formar un ángulo predeterminado respecto a una dirección circunferencial. Puede aplicarse opcionalmente por lo menos una capa adicional de refuerzo (no representada la figura 1) a la banda de cintura radialmente más externa, incorporando dicha capa adicional una pluralidad de cuerdas de refuerzo, típicamente cuerdas textiles, dispuestas en un ángulo de unos pocos grados respecto a la dirección circunferencial, cubiertas y unidas mediante un material elastomérico.

En una posición radialmente externa respecto a la estructura de cintura 17, se aplica una banda de rodadura 18, hecha de material elastomérico y usualmente teniendo en la superficie radialmente más externa un diseño de banda de rodadura para el contacto de desplazamiento del neumático con la carretera.

También se colocan dos flancos 19 y 19' de material elastomérico, cada uno extendiéndose radialmente hacia el exterior desde el borde exterior del correspondiente talón 14 y 14', sobre la estructura de carcasa en posiciones laterales axialmente opuestas.

En neumáticos de tipo conducido como "sin cámara", la superficie interior del neumático normalmente está cubierta con un revestimiento 111, en concreto por lo menos una capa de material elastomérico hermético al aire. Finalmente, el neumático puede comprender otros elementos conocidos, por ejemplo elementos adicionales de refuerzo, rellenos de caucho, etc., según el diseño específico del neumático.

El sistema para monitorizar el neumático usualmente comprende, en términos generales, una unidad fija 2, preferentemente ubicada en el vehículo en el cual se monta la rueda, y una unidad móvil 3 (en concreto el dispositivo de monitorización que incluye el sensor) asociado con el neumático.

La figura 2 muestra un diagrama de bloques de dicha unidad fija 2, comprendiendo preferentemente un dispositivo para transmitir a dicha unidad móvil y un dispositivo para recibir desde dicha unidad móvil.

El dispositivo de transmisión comprende preferentemente un circuito oscilador 23, que alimenta un circuito conductor 24 para una primera antena 25, llamada en lo sucesivo como la antena fija.

El dispositivo receptor comprende un receptor de radiofrecuencia 26 conectado a dicha antena, y preferentemente también un dispositivo demodulador eléctrico 27.

Preferentemente, la energía eléctrica requerida para alimentar dicha unidad fija puede suministrarse directamente por medio de la batería del vehículo a través de un circuito conductor adecuado (no mostrado). Ventajosamente, dicha unidad fija también se comunica con un dispositivo para mostrar dichos parámetros medidos, ubicado a bordo del vehículo. Por ejemplo, la presión de hinchado puede mostrarse ventajosamente en el salpicadero del vehículo, en una unidad de visualización adecuada.

La unidad móvil 3, mostrada en la figura 3, comprende en términos generales un dispositivo para la transmisión a dicha unidad fija y un dispositivo para medir por lo menos un parámetro característico de un neumático.

Preferentemente, dicha unidad móvil está alimentada por una batería ubicada en su interior y está provista de un dispositivo para permitir que la energía se suministre a dicho dispositivo para medir un parámetro característico del neumático cuando el neumático se desplaza.

La unidad móvil también puede contener un dispositivo autoalimentado, que genera electricidad como resultado de las tensiones a las cuales es sometida dicha unidad móvil (por ejemplo, las variaciones de fuerza centrífuga o de deformaciones del revestimiento).

Alternativamente, dicha unidad móvil es alimentada mediante dicha unidad fija a través de un dispositivo de recepción de dicha unidad fija. Este dispositivo de recepción desde dicha unidad fija comprende preferentemente una segunda antena 31, llamada en lo sucesivo como antena móvil, conectada a un circuito eléctrico de almacenamiento de energía 32.

El dispositivo de medición comprende preferentemente por lo menos un circuito conductor o un circuito codificador/decodificador para por lo menos un sensor de medición para por lo menos un parámetro característico del neumático. En particular, el ejemplo en la figura 3 muestra dos circuitos conductores 33 y 35 para dos sensores 38 y 39, en concreto un primer sensor 38 para medir la presión de hinchado del neumático y el segundo sensor 39 para medir la temperatura en el interior del neumático. Alternativamente, un único circuito conductor codifica y/o decodifica la señal de presión y/o de la temperatura generada por un único sensor.

Estos sensores pueden ser sensores para medir un valor absoluto de presión o de temperatura, o pueden ser sensores umbral, en otras palabras, aquellos que señalan una desviación de un valor umbral previamente especificado de presión y/o de temperatura.

Dentro de unidad móvil, las señales de presión y temperatura pueden codificarse adecuadamente para su transmisión fuera del neumático; por ejemplo, pueden asociarse con un código de identificación del neumático, para evitar confusión con señales similares originadas desde otros neumáticos del vehículo.

El dispositivo de trasmisión de dicha unidad fija comprende un circuito lector 37, que está conectado a dicha antena móvil 31 y que puede recibir señales asociadas con dicho sensores desde dicho por lo menos un dispositivo conductor.

Una estructura posible del dispositivo según la invención se muestra en las figuras 4a y 4b. En particular, el dispositivo comprende, en términos generales, un sustrato 331, sobre el cual se prevén conexiones eléctricas y componentes eléctricos para los dispositivos receptor y trasmisor antes mencionados, para dicha antena móvil y para los sensores. Preferentemente, estos sensores 38 y 39 están, a su vez, fijados o integrados en el sustrato 331. Por ejemplo, en la figura 4a estos sensores 38 y 39 se fijan a la superficie superior del sustrato 331, estando colocados preferentemente en una posición central. Además, sustancialmente todos los componentes eléctricos del dispositivo pueden formarse sobre el sustrato 331 mediante una tecnología integrada. El sustrato 331 es preferentemente en forma de paralelepípedo con una longitud a, una anchura b, un grosor o altura h en las figuras 4a y 4b. Alternativamente, el sustrato 331 es esencialmente de forma cilíndrica y los sensores se colocan sobre una de las dos superficies de extremo.

El sustrato 331 está asociado con un elemento amortiguador 4 según la invención, que se extiende preferentemente sobre toda la superficie inferior del sustrato 331. El elemento amortiguador 4 puede estar asociado con el sustrato 331 mediante adhesión, gracias a las propiedades adhesivas del material elástico incluido en el elemento amortiguador 4 o mediante la interposición de un elemento adhesivo. La asociación entre el elemento amortiguador 4 y el sustrato 331 también puede preverse mediante medios mecánicos (no mostrados en las figuras).

Un primer par de elementos protectores 333 y 334, cuya longitud es preferentemente igual a la longitud del sustrato, se colocan sobre la superficie superior del sustrato, junto con un segundo par de elementos protectores 335 y 336, ajustados uno opuesto al otro entre dicho primer par de elementos protectores 333 y 334.

Por lo tanto, en el ejemplo en las figuras 4a y 4b, la totalidad de la superficie superior del sustrato 331 está protegida, excepto en un área central 337 en la cual se ubican dicho sensores 38 y 39. Estos elementos protectores sobre la superficie superior del sustrato 331 tienen esencialmente la función de proporcionar protección mecánica para los sensores 38 y 39, y son esencialmente electromagnéticamente inertes, de manera que no impiden de ninguna forma ni el proceso de recepción y transmisión de información ni el proceso de recepción de energía eléctrica. Los materiales a partir de los cuales están hechos también pueden ser eléctricamente aislantes y pueden actuar adicionalmente como una protección eléctrica para los circuitos del sustrato 331. En particular, el material protector impide la posibilidad de creación de cortocircuitos entre los componentes electrónicos individuales presentes en las caras el dispositivo.

En la figura 5 se representa una estructura preferida del elemento amortiguador 4. El elemento amortiguador 4 comprende la capa de material elástico 41 según la invención, tal como se ilustrará adicionalmente a continuación. La capa de material elástico 41 puede estar por lo menos parcialmente cubierta por una capa protectora 44, que tiene la función de proteger el material elástico, que es blando y pegajoso, de daños mecánicos durante el uso, particularmente durante la instalación del dispositivo de monitorización dentro del neumático, que pueden afectar a la integridad del elemento amortiguador mediante la producción de cortes, abrasiones y/o desgarros.

Tal como se representa en la figura 5, la capa protectora 44 puede encerrar completamente la capa de material elástico 41, o, alternativamente, puede cubrir sólo las superficies de la capa 41 que pueden entrar en contacto con el exterior.

La capa protectora 44 generalmente posee una alta resistencia a la tracción, particularmente un valor de tensión en rotura de por lo menos 30 MPa, preferentemente de por lo menos 40 MPa, y un valor de estiramiento en rotura de por lo menos un 400%, preferentemente de por lo menos un 500%. Preferentemente, dicha capa muestra bajos valores de carga, usualmente inferiores a 10 MPa, hasta una elongación de aproximadamente un 300%, incrementándose abruptamente dichos valores más allá de dicho umbral.

En otras palabras, en un bajo porcentaje de elongación, la capa de material protector se comporta sustancialmente como el material elástico, no interfiriendo de esta manera con su función amortiguadora. En altos porcentajes de elongación, donde el material elástico puede sufrir daños, los altos valores de carga mostrados por la capa de material protector le permiten proporcionar protección mecánica contra golpes y desgarros.

Los materiales útiles como capa protectora pueden seleccionarse a partir de la misma clase de material polimérico utilizado como material elástico. Por ejemplo, en presencia de un material elástico basado en poliuretano, puede emplearse ventajosamente una capa protectora de poliuretano reticulado.

Sobre la primera superficie del elemento amortiguador 4 puede preverse la primera capa adhesiva 42 para conectar el elemento amortiguador 4 a la superficie interior del neumático. Por otra parte, sobre una segunda superficie del elemento amortiguador 4 puede preverse una segunda capa adhesiva 43 para conectar el elemento amortiguador 4 al dispositivo de monitorización.

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Para las capas adhesivas 42 y 43 pueden utilizarse cualesquiera medios adhesivos adecuados. Preferentemente, las capas adhesivas están formadas por un material adhesivo flexible, por ejemplo un adhesivo de poliuretano tal como Araldita® 2040 (Vantico Inc., USA). Preferentemente, las capas adhesivas 42 y 43 comprenden una cinta adhesiva de doble cara que consiste en una cinta de poliéster recubierta de un adhesivo acrílico sobre ambos lados, tal como la cinta adhesiva Scotch® 300SL HI Strength, comercializada por 3M.

El material elástico que forma la capa 41 puede ser un material elastomérico reticulado que tenga las propiedades citadas con anterioridad y que puede seleccionarse a partir de:

(a) materiales de gel de poliuretano, obtenidos mediante la reacción de al menos un poliisocianato, preferentemente un diisocianato (por ejemplo diisocianato de difenilmetano, diisocianato de tolueno, etc.) con al menos un poliéter poliol, preferentemente un poliéter diol (por ejemplo, politetrametileno éter glicol, polioxipropileno glicol, etc.), y con un extensor de cadena, por ejemplo un diol alifático tal como 1,4-butanediol, usualmente la presencia de un catalizador (por ejemplo un compuesto órgano metálico tal como un compuesto de estaño terciario y amina);

(b) elastómeros reticulados de dieno.

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Preferentemente, los elastómeros reticulados de dieno se obtienen mediante el reticulado de una composición elastomérica que comprende:

100 phr de por lo menos un elastómero reticulable;

de 20 a 100 phr, preferentemente de 30 a 70 phr, de por lo menos un aceite plastificante;

de 20 a 150 phr, preferentemente de 40 a 100 phr, de por lo menos un relleno de refuerzo;

de 0 a 80 phr, preferentemente de 0 a 60 phr, de por lo menos un polímero amorfo de bajo peso molecular (preferentemente un homólogo de bajo peso molecular del elastómero).

(phr = partes en peso por 100 partes del polímero base).

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Un ejemplo de un sistema reticulado que puede utilizarse es:

(i) de 0,3 a 12 phr, preferentemente de 0,5 a 8 phr, de por lo menos un peróxido orgánico; o

(ii) de 0,1 a 5 phr, preferentemente de 0,2 a 3,5 phr, de azufre (o cantidad equivalente de un dador de azufre), y

(iii) de 2 a 10 phr, preferentemente de 3 a 8 phr, de por lo menos un acelerador de la vulcanización.

El elastómero reticulable es generalmente un polímero amorfo de alto peso molecular, con un peso molecular promedio de no menos de 150.000, preferentemente de 200.000 a 3 millones, y puede seleccionarse, por ejemplo, a partir de: caucho natural (NR), polisopreno sintético, caucho natural epoxidizado (ENR), polibutadieno (BR), policloropreno, copolímero acrilonitrilo-butadieno (NBR), caucho butil (IIR), caucho halobutil (XIIR) (particularmente caucho clorobutil o caucho bromobutil), copolímero estireno- butadieno (SBR), copolímero estireno-isopreno, terpolímero estireno-isopreno-butadieno, copolímeros etileno-propileno (EPR), copolímeros etileno/propileno/dieno (EPDM), poliisobuteno, o mezclas de los mismos. Si el agente reticulante es un peróxido orgánico, el material elastomérico preferentemente no comprende poliisobuteno o caucho butil (IIR).

El aceite plastificante puede seleccionarse a partir de: aceites minerales, aceites vegetales, y aceites sintéticos, por ejemplo aceites aromáticos, aceites nafténicos, ftalatos, aceite de soja, aceite de soja epoxidizado, o mezclas de los mismos.

El relleno de refuerzo puede seleccionarse a partir de: negro de carbón, sílice, aluminio, aluminosilicatos, carbonato de calcio, caolín, o mezclas de los mismos.

El polímero amorfo de bajo peso molecular que puede estar presente tiene un peso molecular medio que es preferiblemente inferior a 150.000, preferentemente entre 500 y 100.000, y que puede seleccionarse a partir de: caucho natural depolimerizado, poliisopreno sintético líquido, polibutadieno líquido, polibuteno líquido, copolímeros líquidos de etileno/propileno/dieno, caucho butil líquido, o mezclas de los mismos.

El material elastomérico reticulable también puede contener otros componentes convencionales tales como antioxidantes, agentes protectores, resinas de adhesión, y agentes reticulantes.

El peróxido orgánico puede seleccionarse a partir de aquellos que tienen una vida media superior a 5 minutos a 80ºC, por ejemplo, peroxineodecanoato cumil, peroxipivalato amil, y peróxido diclobenzoil.

Si el sistema de reticulado es a base de azufre, los agentes reticulantes pueden seleccionarse a partir de aquellos comúnmente utilizados para el reticulado con azufre de elastómeros de dieno. También es posible añadir agentes activadores tales como ácido esteárico, compuestos de zinc tales como ZnO y ZnCO_{3}, y sales de zinc de ácidos grasos.

El sistema de reticulado a base de azufre puede comprender por lo menos un acelerador que es altamente activo incluso a temperaturas relativamente bajas (conocido como ultra-acelerador), seleccionado por ejemplo a partir de: ditiocarbamatos, tiuramos, tiazoles, y mezclas de los mismos.

Los ejemplos de ultra-aceleradores que pueden utilizarse según la presente invención son zinc N-fenil-N-etil-ditiocarbamato, zinc N,N-dimetil-ditiocarbamato, zinc N,N-dietil-ditio-carbamato, 2-mercapto-benzotiazol (MBT), 2-mercapto-benzotiazol disulfuro (MBTS), N-ciclohexil-2-benzotiazil sulfenamida (CBS), 2-diciclohexilbenzo-tiazil sulfenamida (DCBS), N-tert-butil-2-benzo-tiazil sulfenamida (TBBS), N-morfolino-2-benzo-tiazil sulfenamida (MBS) y N-tert-butil-ditio-benzotiazol (TBSI).

Por lo menos un coacelerador que contiene nitrógeno puede añadirse al material elastomérico reticulable, siendo el coacelerador seleccionado, por ejemplo, a partir de N-ciclohexil-N-etilamina o difenilguanidina (DPG), en una cantidad generalmente entre 0,25 y 10 phr, y preferentemente entre 0,5 y 8 phr.

La figura 6 es una vista axonométrica de un neumático 61 equipado con un sensor 62 según la presente invención. Por debajo de dicho sensor 62 se ubica un conductor 63 (parte de una antena). En la presente realización, el conductor 63 es un monopolo lineal que tiene el eje geométrico mayor atravesando la dirección circunferencial del neumático. El conductor 63 yace sobre el material elástico que forma la capa amortiguadora 64 de la presente invención, que también actúa como material aislante.

La presente invención se ilustrará ahora adicionalmente mediante los siguientes ejemplos.

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Ejemplo 1

Se preparó una composición elastomérica mezclando:

Butyl®301	80 phr
Caucho natural	20 phr
Aceite aromático	40 phr
Negro de carbón 660	60 phr
Azufre	3 phr
Vulkacit® CZ	4,5 phr
Vulkacit® P extra N	1,5 phr
Vulkacit® D	1,5 phr
Butyl® 301 (Bayer): caucho butil con viscosidad Mooney ML (1+8) de 51 a 125ºC;
Vulkacit® CZ (Bayer): acelerador CBS (N-ciclohexil-2-benzotiazil-sulfenamida);
Vulkacit® P extra N (Bayer): acelerador zinc N-fenil-N-etil-ditiocarbamato;
Vulkacit® D (Bayer): co-acelerador DPG (difenilguanidina)

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La mezcla resultante se vulcanizó a 140ºC durante 20 minutos para producir un material elástico que tenía una dureza Shore A de 33 (medida a 23ºC según el estándar D2240 ASTM), y un rebote elástico de 23 (medido a 23ºC según el estándar D1054 ASTM).

Se obtuvo un disco de 32 mm de diámetro y 1,8 mm de grosor a partir del material elástico.

Se preparó un conjunto adhiriendo un sensor de presión y temperatura al disco mediante una cinta adhesiva Scotch® 300SL HI Strength (3M). El sensor estaba provisto de un sistema de transmisión de señal, y era de forma esencialmente cilíndrica, con un diámetro de aproximadamente 26 mm, una altura de 13 mm y un peso de 11 g.

El conjunto se insertó en un neumático Pirelli® P6® 205 65 R16, y se adhirió sobre la superficie interna del neumático en el área de la corona mediante una cinta adhesiva Scotch® 300SL HI Strength (3M). El neumático se fijó entonces sobre la llanta de un automóvil hinchado a una presión de 2,2 bar. El automóvil se desplazó a lo largo de una carretera asfaltada durante aproximadamente 8 horas a una velocidad promedio de 100 km/h, a una temperatura del aire externa de aproximadamente 28ºC. Cuando el neumático se extrajo de la llanta, se encontró que el sensor estaba unido de forma estable al revestimiento y podía despegarse sólo mediante el uso de medios mecánicos. El sensor no sufrió ningún daño.

Ejemplo 2

Una capa amortiguadora formada por un material de poliuretano en gel obtenido mediante el curado de Vibrathane® XB 870 (un poliéter de base difenil metano diisocianato, MDI, sistema terminado, Crompton Chemical) con
Vibracure® XA 170 (una mezcla de poliol, Crompton Chemical) en presencia de Vibracure® XC 070 (Crompton Chemical) a una temperatura de 93ºC. El material elástico resultante tiene una dureza Shore A de 12,5 (medida a 23ºC según el estándar D2240 ASTM), y un rebote elástico de 50 (medido a 23ºC según el estándar D1054 ASTM).

Se preparó un conjunto, se adhirió a un neumático y se probó de forma análoga a lo descrito en el Ejemplo 1. El sensor no sufrió ningún daño.

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Ejemplo 3

Una capa amortiguadora formada mediante un material de poliuretano en gel obtenido mediante el curado de Vibrathane® XB 870 (Crompton Chemical) con Vibracure® XA 170 (Crompton Chemical) a una temperatura de 93ºC. El material elástico resultante tiene una dureza Shore A de 15,6 (medida a 23ºC según el estándar D2240 ASTM), y un rebote elástico de 32 (medida a 23ºC según el estándar D1054 ASTM).

Se preparó un conjunto, se adhirió a un neumático y se probó de forma análoga a lo descrito en el Ejemplo 1. El sensor no sufrió ningún daño.

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Referencias citadas en la descripción

Esta lista de referencias citadas por el solicitante es sólo para conveniencia del lector. No forma parte del documento de Patente Europea. Aunque se haya tenido un gran cuidado en recoger las referencias, no puede excluirse la presencia de errores u omisiones y por ello la EPO declina cualquier responsabilidad a este respecto.

Documentos de patentes citados en la descripción

\bullet US 5540092 A [0005] [0025]

\bullet US 5900808 A [0006] [0025]

\bullet US 5562787 A [0007] [0025]

\bullet US 6217683 B [0008] [0025]

\bullet WO 9929524 A [0009]

\bullet EP 1006010 A [0010]

\bullet EP 1078780 A [0011]

\bullet EP 1070580 A [0012]

\bullet EP 887211 A [0025]

\bullet WO 0136241 A [0025]

\bullet US 6204758 B [0025]

\bullet WO 0174609 A [0030]

\bullet WO 9929522 A [0030]

Claims (16)

1. \global\parskip0.900000\baselineskip

   1. Neumático (11) que tiene una superficie interna (111) de una forma substancialmente toroidal y que está provisto de por lo menos un dispositivo de monitorización (3) adherido a la superficie interna (111) del neumático (11), en donde un elemento amortiguador (4) se interpone entre dicho por lo menos un dispositivo de monitorización (3) y la superficie interna (111) del neumático (11), caracterizado por el hecho de que dicho elemento amortiguador (4) comprende por lo menos una capa de material elástico que tiene una dureza de Shore A -medida a 23ºC según el estándar D2240 ASTM - comprendida entre 1 y 40, y un rebote elástico - medido a 23ºC según el estándar D1054 ASTM - inferior a 60.
2. 2. Neumático (11) según la reivindicación 1, en el que el material elástico tiene una dureza Shore A comprendida entre 5 y 35.
3. 3. Neumático (11) según la reivindicación 1, en el que el material elástico tiene un rebote elástico inferior a 50.
4. 4. Neumático (11) según la reivindicación 1, en el que por lo menos una primera capa adhesiva se interpone entre la superficie interna del neumático y el elemento amortiguador (4).
5. 5. Neumático (11) según la reivindicación 1 ó 4, en el que por lo menos una segunda capa adhesiva se interpone entre el elemento amortiguador (4) y el dispositivo de monitorización (3).
6. 6. Neumático (11) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el elemento amortiguador (4) comprende además por lo menos una capa protectora que cubre, por lo menos parcialmente, dicha por lo menos una capa de material elástico.
7. 7. Neumático (11) según la reivindicación 6, en el que la capa protectora tiene un valor de tensión en rotura de por lo menos 30 MPa.
8. 8. Neumático (11) según la reivindicación 7, en el que la capa protectora tiene un valor de tensión en rotura de por lo menos 40 MPa.
9. 9. Neumático (11) según la reivindicación 6, en el que la capa protectora tiene un valor de elongación en rotura de por lo menos un 400%.
10. 10. Neumático (11) según la reivindicación 9, en el que la capa protectora tiene un valor de elongación en rotura de por lo menos un 500%.
11. 11. Neumático (11) según la reivindicación 6, en el que la capa protectora tiene valores de carga inferiores a 10 MPa hasta una elongación de aproximadamente un 300%.
12. 12. Neumático (11) según la reivindicación 1, en el que el dispositivo de monitorización (3) incluye una antena.
13. 13. Neumático (11) según la reivindicación 12, en el que la antena es un dipolo o monopolo lineal.
14. 14. Neumático (11) según la reivindicación 12, en el que la antena tiene su eje geométrico mayor atravesando la dirección circunferencial del neumático.
15. 15. Procedimiento para instalar un dispositivo de monitorización (3) en el neumático (11) que tiene una superficie interna (111) de forma substancialmente toroidal, comprendiendo el procedimiento:

    Seleccionar una porción de la superficie interna (111) del neumático (11) donde se desea instalar el dispositivo de monitorización (3);

    Adherir el dispositivo de monitorización (3) a la porción seleccionada;

    Caracterizado por el hecho de que un elemento de amortiguación (4) comprende por lo menos una capa de material elástico, que tiene una dureza Shore A - medida a 23ºC según el estándar D2240 ASTM - comprendida entre 1 y 40, y un rebote elástico - medido a 23ºC según el estándar D1054 ASTM - inferior a 60, se interpone entre la superficie interna (111) del neumático (11) y el dispositivo de monitorización (3).
16. 16. Equipo para instalar un dispositivo de monitorización (3) sobre una superficie interior (111) de un neumático (11), que comprende:

    el dispositivo de monitorización (3); y

    un elemento de amortiguación (4) que se interpone entre el dispositivo de monitorización (3) y la superficie interna (111) del neumático (11), caracterizado por el hecho de que dicho elemento amortiguador (4) comprende por lo menos una capa de un material elástico que tiene una dureza Shore A - medida a 23ºC según el estándar D2240 ASTM - comprendida entre 1 y 40, y un rebote elástico - medida a 23ºC según el estándar D1054 ASTM - inferior a 60.