IT201800004917A1 - Pneumatico provvisto di un transponder - Google Patents
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Description
del brevetto per invenzione industriale dal titolo:
“PNEUMATICO PROVVISTO DI UN TRANSPONDER”
SETTORE DELLA TECNICA
La presente invenzione è relativa ad uno pneumatico provvisto di un transponder.
ARTE ANTERIORE
Negli ultimi anni si è vista la nascita degli cosiddetti pneumatici “intelligenti” che sono in grado di essere parte attiva dei veicoli moderni fornendo informazioni sul tipo di pneumatici montati, informazioni sullo stato degli pneumatici ed anche informazioni sulle condizioni ambientali.
Uno pneumatico “intelligente” è normalmente provvisto di un transponder (ovvero di un dispositivo elettronico atto a comunicare in radiofrequenza) che permette di comunicare a distanza (ovvero sia al veicolo che monta lo pneumatico, sia ad un operatore che deve eseguire il controllo o la sostituzione dello pneumatico) l’identificazione, le caratteristiche e la storia dello pneumatico.
Recentemente è stata anche proposta l’unione della tecnologia RFID (“Radio-Frequency IDentification”) basata sulla presenza dei transponder con la tecnologia TPMS (“Tyre Pressure Monitoring Systems”) che misura la pressione di gonfiaggio effettiva per memorizzare nei transponder la pressione di gonfiaggio effettiva e quindi comunicare a distanza attraverso i transponder stessi la pressione di gonfiaggio effettiva.
Inizialmente è stato proposto di incollare un transponder sulla superficie interna oppure sulla superficie esterna di una parete laterale di uno pneumatico; tale soluzione è estremamente semplice da un punto di vista costruttivo ed è applicabile anche a pneumatici esistenti, ma, per contro, non garantisce che il transponder non si distacchi dallo pneumatico (particolarmente quando è incollato alla superficie esterna) in seguito alle deformazioni cicliche a cui viene sottoposta la parete laterale di uno pneumatico.
Successivamente è stato proposto di integrare un transponder nella struttura di uno pneumatico, ovvero all’interno dei vari strati che compongono lo pneumatico.
La domanda di brevetto US20080289736A1 descrive uno pneumatico in cui un transponder è integrato nella struttura dello pneumatico in corrispondenza del tallone; in particolare, il transponder è disposto tra una parete laterale ed un riempitivo del tallone sopra al risvolto della tela di carcassa.
La domanda di brevetto EP2186658A1 descrive uno pneumatico in cui un transponder è integrato nella struttura dello pneumatico in corrispondenza del tallone; in particolare, il transponder è disposto tra una parete laterale ed un riempitivo del tallone sopra al risvolto della tela di carcassa oppure il transponder è disposto tra un riempitivo del tallone e la tela di carcassa (ovvero all’interno del risvolto della tela di carcassa).
La domanda di brevetto EP1366931A2 descrive uno pneumatico in cui un transponder è integrato nella struttura dello pneumatico in corrispondenza del tallone; in particolare, il transponder è annegato nel riempitivo del tallone e si trova all'interno del risvolto della tela di carcassa oppure il transponder è annegato nella gomma disposta più internamente rispetto al cuore del tallone (quindi si trova all'esterno del risvolto della tela di carcassa).
Tuttavia, i sopra descritti posizionamenti del transponder all’interno di uno pneumatico non sono ottimali in quanto non permettono di minimizzare le sollecitazioni e deformazioni a cui è sottoposto il transponder (sia durante la costruzione dello pneumatico, sia durante l’utilizzo dello pneumatico) e, nello stesso tempo, di minimizzare disturbi ed interferenze alle comunicazioni in radiofrequenza del transponder.
DESCRIZIONE DELLA INVENZIONE
Scopo della presente invenzione è di fornire uno pneumatico provvisto di un transponder che sia esente dagli inconvenienti sopra descritti e sia, in particolare, di facile ed economica realizzazione.
Secondo la presente invenzione viene fornito uno pneumatico provvisto di un transponder, secondo quanto stabilito nelle rivendicazioni allegate.
Le rivendicazioni descrivono forme di realizzazione preferite della presente invenzione formando parte integrante della presente descrizione.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano alcuni esempi di attuazione non limitativi, in cui:
• la figura 1 è una sezione trasversale, schematica e con parti asportate per chiarezza di uno pneumatico realizzato in accordo con la presente invenzione;
• la figura 2 è una vista schematica di un transponder dello pneumatico della figura 1;
• le figure 3 e 4 sono due viste in sezione trasversale del transponder della figura 2 secondo la linea di sezione III-III e secondo la linea di sezione IV-IV;
• le figure 5 e 6 sono due viste in scala ingrandita di un particolare della figura 1 secondo due alternative forme di attuazione;
• la figura 7 è una vista schematica che mostra la disposizione del transponder della figura 2 rispetto ad un bordo di una tela di carcassa dello pneumatico della figura 1;
• la figura 8 è una sezione trasversale, schematica e con parti asportate per chiarezza di una diversa forma di attuazione dello pneumatico della figura 1; e
• le figure 9 e 10 sono due viste in scala ingrandita di un particolare della figura 8 secondo due alternative forme di attuazione.
FORME DI ATTUAZIONE PREFERITE DELL’INVENZIONE
Nella figura 1, con il numero 1 è indicato nel suo complesso uno pneumatico comprendente una carcassa 2 (carcass) toroidale, la quale è costituita da una unica tela di carcassa 3 (body ply) parzialmente ripiegata su sé stessa e quindi presentante lateralmente due risvolti (ovvero due strati tra loro sovrapposti e comunemente denominati “turnup”). In ciascun risvolto della tela di carcassa 3, un bordo (ovvero una estremità terminale) della tela di carcassa 3 è appoggiata contro una porzione intermedia della tela di carcassa stessa.
Ai lati opposti della carcassa 2 sono disposti due talloni 4 (beads) anulari, ciascuno dei quali è circondato dalla tela di carcassa 3 (ovvero è circondato dai risvolti della tela di carcassa 3) e presenta un cuore del tallone 5 (bead core) rinforzato con un numero di giri di un filo metallico ed un riempitivo del tallone 6 (bead filler).
La carcassa 2 supporta un battistrada 7 anulare; tra la carcassa 2 ed il battistrada 7 è interposta una cintura di battistrada 8 (tread belt), la quale comprende due tele di battistrada 9 (tread ply). Ciascuna tela di battistrada 9 comprende un numero di corde (non illustrate), le quali sono annegate in un nastro di gomma, sono disposte affiancate una all’altra con un passo determinato e formano un angolo di inclinazione determinato con un piano equatoriale dello pneumatico 1.
All’interno della tela di carcassa 3 viene disposto un foglietto 10 (innerliner) che è impermeabile all’aria, costituisce un rivestimento interno, ed ha la funzione di trattenere l’aria all’interno dello pneumatico 1 per conservare nel tempo la pressione di gonfiaggio dello pneumatico 1 stesso.
La tela di carcassa 3 supporta una coppia di pareti laterali 11 (sidewalls) disposte esternamente alla tela di carcassa 3 tra il battistrada 7 ed i talloni 4.
Infine, la tela di carcassa 3 supporta una coppia di strisce antiabrasive 12 (Abrasion Gum Strips) disposte esternamente al di sotto delle pareti laterali 13 ed in corrispondenza dei talloni 4.
All’interno dello pneumatico 1, in particolare in corrispondenza di una parete laterale 11 (ad esempio la parete laterale 11 esterna, ovvero rivolta verso l’esterno del veicolo una volta che lo pneumatico 1 è stato montato sul cerchione), è integrato (annegato) un transponder 13, ovvero un dispositivo elettronico (normalmente passivo, ovvero privo di una propria alimentazione elettrica) che è in grado di memorizzare delle informazioni ed è in grado di comunicare mediante radiofrequenza. In altre parole, il transponder 13 è una etichetta intelligente (“smart label”) di piccola dimensione che è integrata all’interno dello pneumatico 1 ed è atta a rispondere all'interrogazione a distanza da parte di appositi apparati fissi o portatili, chiamati lettori (o anche interrogatori); un lettore è in grado di leggere e/o modificare le informazioni contenute nel transponder 13 che sta interrogando comunicando con il transponder 13 stesso in radiofrequenza. Di conseguenza, il transponder 13 è parte di un sistema di lettura e/o scrittura senza fili operante secondo la cosiddetta tecnologia RFID (“Radio-Frequency IDentification”).
Secondo quanto illustrato nella figura 2, il transponder 13 comprende un circuito 14 elettronico (ovvero un microchip) provvisto di una memoria non volatile (tipicamente EEPROM o FRAM quest'ultima più costosa ma tecnologicamente più avanzata), una antenna 15 collegata al circuito 14 elettronico, ed un supporto 16 che tiene insieme il circuito 14 elettronico e l’antenna 15 ed è spesso definito “substrato” (tipicamente è costituito da un foglio sottile di Mylar, plastica come PET o PVC, o altri materiali analoghi). Nella forma di attuazione illustrata nella figura 2, l’antenna 15 è una antenna a dipolo (o più semplicemente dipolo) ed è costituita da due bracci uguali aperti realizzati con un conduttore elettrico lineare su cui scorrono le correnti elettriche che irradiano il campo elettromagnetico a distanza.
In uso, l’antenna 15 riceve un segnale elettromagnetico che, per induzione elettromagnetica, induce nella antenna 15 una differenza di potenziale elettrico che genera la circolazione di una corrente elettrica nel circuito 14 elettronico per alimentare il circuito 14 elettronico stesso; il circuito 14 elettronico così attivato trasmette i dati contenuti nella propria memoria tramite l’antenna 15 ed eventualmente modifica anche i dati contenuti nella propria memoria.
Secondo quanto illustrato nelle figure 2 e 3, il transponder 13 è inserito in una custodia 17 costituita da due strisce 18 di gomma cruda sovrapposte e pressate una contro l’altra (ovviamente la gomma delle due strisce 18 di gomma è inizialmente cruda e viene vulcanizzata assieme al resto dello pneumatico 1 durante la vulcanizzazione finale dello pneumatico 1 stesso); generalmente le due strisce 18 di gomma cruda della custodia 17 sono più lunghe/larghe del transponder 13 (ovvero del circuito 14 elettronico e dell’antenna 15) di 1-2 mm. Le due strisce 18 di gomma cruda sono inizialmente parallelepipede e si deformando attorno ai componenti del transponder 13 quando vengono pressate una contro l’altra attorno al transponder 13 stesso. Secondo una alternativa forma di attuazione, le due strisce 18 di gomma della custodia 17 sono fin dall’inizio vulcanizzate (ovvero la gomma delle due strisce 18 di gomma è fin da subito vulcanizzata).
Secondo una diversa forma di attuazione non illustrata, il supporto 16 è assente e la sua funzione è svolta dalle strisce 18 di gomma della custodia 17.
Secondo una preferita forma di attuazione lo spessore T della custodia 17 (contenente il transponder 13 al proprio interno) è compreso tra 0,6 e 2 mm, la larghezza W della custodia 17 è di circa 8-12 mm, e la lunghezza L della custodia 17 è di circa 60-80 mm.
Il transponder 13 è disposto circonferenzialmente, ovvero è disposto all’incirca lungo una circonferenza centrata sull’asse di rotazione dello pneumatico; è importante sottolineare che il transponder 13 (contenuto nella custodia 17) presenta una forma parallelepipeda rettilinea e quindi all’interno dello pneumatico 1 non segue l’andamento circolare di tutte le altre componenti dello pneumatico 1.
Secondo la forma di attuazione illustrata nelle figure 5 e 6, il transponder 13 (contenuto nella custodia 17) è disposto a contatto della tela di carcassa 3 in corrispondenza di un risvolto della tela di carcassa 3 (ovvero della zona della tela di carcassa 3 ripiegata ad “U” su sé stessa ed attorno ad un tallone 4); in ciascun risvolto della tela di carcassa 3, un bordo 19 (ovvero una estremità terminale) della tela di carcassa 3 è appoggiato contro una porzione intermedia della tela di carcassa 3 stessa. Il transponder 13 è disposto al di sotto di un bordo 19 (ovvero di una estremità terminale) della tela di carcassa 3 e quindi il transponder 13 si trova tra il bordo 19 (estremità terminale) della tela di carcassa 3 ed il tallone 4. Tra il transponder 13 ed il bordo 19 (estremità terminale) della tela di carcassa 3 è prevista una distanza D radiale che è generalmente pari a 10 mm ed è comunque superiore a 7 mm.
Il transponder 13 è disposto sopra al (radialmente più in alto del) tallone 4 e quindi è disposto sopra al riempitivo 6 del tallone. Inoltre, il transponder 13 è disposto più internamente della parete laterale 11 e della striscia antiabrasiva 12 in prossimità della estremità terminale della striscia antiabrasiva 12 (ovvero in una zona in cui sono presenti sia la parete laterale 11, sia la striscia antiabrasiva 12).
Nella forma di attuazione illustrata nella figura 5, il transponder 13 (contenuto nella custodia 17) è disposto all’interno del risvolto della tela di carcassa 3 e quindi è lateralmente (cioè assialmente, ovvero parallelamente all’asse di rotazione dello pneumatico 1) confinante con la tela di carcassa 3 su entrambi i lati; in altre parole, il transponder 13 è a contatto su entrambi i lati (cioè sia a destra, sia a sinistra, ovvero sia internamente, sia esternamente) con corrispondenti porzioni della tela di carcassa 3.
Nella forma di attuazione illustrata nella figura 6, il transponder 13 (contenuto nella custodia 17) è disposto all’esterno del risvolto della tela di carcassa 3 e quindi è lateralmente (cioè assialmente, ovvero parallelamente all’asse di rotazione dello pneumatico 1) confinante da un lato (internamente) con la tela di carcassa 3 e dal lato opposto (esternamente) con la striscia antiabrasiva 12 (come illustrato nella figura 6) o con la parete laterale 11 (secondo una variante non illustrata); in altre parole, il transponder 13 è a contatto internamente con una corrispondente porzione della tela di carcassa 3 ed è a contatto esternamente con una corrispondente porzione della striscia antiabrasiva 12 (come illustrato nella figura 6) o della parete laterale 11 (secondo una variante non illustrata).
Come detto in precedenza, il transponder 13 è disposto circonferenzialmente e presenta una forma parallelepipeda rettilinea ed all’interno dello pneumatico 1 non segue l’andamento circolare di tutte le altre componenti dello pneumatico 1; di conseguenza, come illustrato nella figura 7, la distanza D radiale tra il transponder 13 ed il bordo 19 (estremità terminale) della tela di carcassa 3 è continuamente variabile (anche se al massimo di 1-3 mm) lungo tutta l’estensione del transponder 13 in quanto il transponder 13 ha un andamento rettilineo mentre il bordo 19 (estremità terminale) della tela di carcassa 3 ha un andamento circolare. A tale proposito è importante sottolineare che la distanza D radiale minima (ovvero la più piccola possibile) tra il transponder 13 ed il bordo 19 (estremità terminale) della tela di carcassa 3 è generalmente pari a 10 mm ed è comunque superiore a 7 mm; di conseguenza, la distanza D radiale massima (ovvero la più grande possibile) tra il transponder 13 ed il bordo 19 (estremità terminale) della tela di carcassa 3 è (leggermente) superiore a questi valori (ad esempio generalmente pari a 12 mm ed è comunque superiore a 9 mm).
Nella forma di attuazione illustrata nelle figure 1, 5 e 6, lo pneumatico 1 comprende una unica tela di carcassa 3 che forma i due risvolti attorno ai due talloni 4. Nella alternativa forma di attuazione illustrata nelle figure 8, 9 e 10, lo pneumatico 1 comprende la tela di carcassa 3 (principale) che forma i due risvolti attorno ai due talloni 4 ed una ulteriore tela di carcassa 20 (secondaria o addizionale) che è più piccola della tela di carcassa 3,è sovrapposta alla tela di carcassa 3, e gira attorno ai due talloni 4 senza tuttavia formare dei risvolti completi come la tela di carcassa 3.
E’ importante sottolineare che la tela di carcassa 3 (e/o la tela di carcassa 20) potrebbe essere provvista di elementi di rinforzo locale che sono applicati a limitate porzioni della tela di carcassa 3; ad esempio, la tela di carcassa 3 potrebbe essere dotata di un rinforzo tessile che è applicato in prossimità dei talloni 4 e/o di un “squeegee” calandrato che è anch’esso applicato in prossimità dei talloni 4. In questo caso, tali elementi di rinforzo diventano parte integrante della tela di carcassa 3 e quindi il transponder 13 può essere disposto a contatto della tela di carcassa 3 anche in corrispondenza di tali elementi di rinforzo.
Lo pneumatico 1 può essere di tipo “standard” oppure anche di tipo non “standard”; ad esempio, lo pneumatico 1 potrebbe essere di tipo “run-flat”, di tipo “sponge” (ovvero provvisto internamente di un corpo spugnoso avente un effetto acustico), oppure di tipo “sealant” (ovvero dotato di un agente sigillante che è in grado di chiudere eventuali fori).
Le forme di attuazione qui descritte si possono combinare tra loro senza uscire dall'ambito di protezione della presente invenzione.
Lo pneumatico 1 sopra descritto presenta numerosi vantaggi.
In primo luogo, nello pneumatico 1 sopra descritto la posizione del transponder 13 permette di minimizzare le sollecitazioni e deformazioni a cui è sottoposto il transponder 13 (sia durante la costruzione dello pneumatico 1, sia durante l’utilizzo dello pneumatico 1) e, nello stesso tempo, permette di minimizzare disturbi ed interferenze alle comunicazioni in radiofrequenza del transponder 13 (in questo modo il transponder 13 è leggibile ad una distanza di oltre 3 metri quanto lo pneumatico 1 non è montato su un cerchio metallico e ad una distanza di oltre 2 metri quanto lo pneumatico 1 è montato su un cerchio metallico).
Inoltre, nello pneumatico 1 sopra descritto la presenza del transponder 13 (che è comunque un “corpo estraneo” annegato nello pneumatico 1) non ha un impatto negativo sulle prestazioni e sulla durabilità (ovvero sulla vita operativa) dello pneumatico 1 stesso.
Nella forma di attuazione illustrata nelle figure 5 e 9, il transponder 13 è maggiormente protetto verso l’esterno in quanto si trova più internamente di uno strato della tela di carcassa 3. Nella forma di attuazione illustrata nelle figure 6 e 10 vengono evitate deformazioni locali alla tela di carcassa 3 e viene completamente evitato il rischio di intrappolare aria dentro alla tela di carcassa 3 in corrispondenza del transponder 13 perché lo spazio per alloggiare il transponder 13 viene completamente ricavato deformando localmente solo la parete laterale 11 (che è costituita da uno spesso strato di gomma e quindi ha grandi capacità di deformazione).
Infine, la costruzione dello pneumatico 1 sopra descritto è semplice in quanto il transponder 1 può venire facilmente fatto aderire alla tela di carcassa 3 quando la tela di carcassa 3 è ancora del tutto piana (ovvero prima di avvolgere la tela di carcassa 3 attorno al tamburo di formatura) oppure il transponder 1 può venire facilmente fatto aderire ad una parete laterale 11 prima di montare la parete laterale 11 stessa; ovviamente il transponder 1 può venire fatto aderire ad una parete laterale 11 solo nelle forme di attuazione illustrate nelle figure 6 e 10, mentre il transponder 1 può venire fatto aderire alla tela di carcassa 3 in tutte le forme di attuazione.
ELENCO DEI NUMERI DI RIFERIMENTO DELLE FIGURE 1 pneumatico
2 carcassa
3 tela di carcassa
4 talloni
5 cuore del tallone
6 riempitivo del tallone
7 battistrada
8 cintura di battistrada
9 tele di battistrada
10 foglietto
11 pareti laterali
12 strisce antiabrasive
13 transponder
14 circuito elettronico
15 antenna
16 supporto
17 custodia
18 strisce
19 bordo
20 tela di carcassa
L lunghezza
W larghezza
T spessore
D distanza
Claims (9)
1) Pneumatico (1) comprendente:
una carcassa (2) toroidale, la quale è costituita da almeno una tela di carcassa (3) parzialmente ripiegata su sé stessa e quindi presentante lateralmente due risvolti, in ciascuno dei quali un bordo (19) della tela di carcassa (3) è appoggiato contro una porzione intermedia della tela di carcassa (3) stessa;
due talloni (4) anulari, ciascuno dei quali è circondato dalla tela di carcassa (3) e presenta un cuore del tallone (5) ed un riempitivo del tallone (6);
un battistrada (7) anulare;
una coppia di pareti laterali (11) disposte esternamente alla tela di carcassa (3) tra il battistrada (7) ed i talloni (4);
una coppia di strisce antiabrasive (12) disposte esternamente alla tela di carcassa (3) al di sotto delle pareti laterali (13) ed in corrispondenza dei talloni (4); ed
un transponder (13) che è disposto a contatto della tela di carcassa (3) in corrispondenza di un risvolto della tela di carcassa (3) e si trova al di sotto di un bordo (19) della tela di carcassa (3) tra il bordo (19) della tela di carcassa (3) ed il tallone (4);
lo pneumatico (1) è caratterizzato dal fatto che tra il transponder (13) ed il bordo (19) della tela di carcassa (3) è prevista una distanza (D) radiale superiore a 7 mm.
2) Pneumatico (1) secondo la rivendicazione 1, in cui tra il transponder (13) ed il bordo (19) della tela di carcassa (3) è prevista una distanza (D) radiale di 10 mm nel punto di minima distanza.
3) Pneumatico (1) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui il transponder (13) è disposto sopra al tallone (4) e quindi sopra al riempitivo (6) del tallone.
4) Pneumatico (1) secondo la rivendicazione 1, 2 o 3, in cui il transponder (13) è disposto all’interno del risvolto della tela di carcassa (3).
5) Pneumatico (1) secondo la rivendicazione 4, in cui il transponder (13) è a contatto su entrambi i lati con corrispondenti porzioni della tela di carcassa (3).
6) Pneumatico (1) secondo la rivendicazione 1, 2 o 3, in cui il transponder (13) è disposto all’esterno del risvolto della tela di carcassa (3), è a contatto internamente con una corrispondente porzione della tela di carcassa (3), ed è a contatto esternamente con una corrispondente porzione della striscia antiabrasiva (12) oppure della parete (11) laterale.
7) Pneumatico (1) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 6, in cui il transponder (13) è disposto più internamente della parete (11) laterale e della striscia antiabrasiva (12) in prossimità della estremità terminale della striscia antiabrasiva (12).
8) Pneumatico (1) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 7, in cui il transponder (13) è disposto in una zona in cui sono presenti sia la parete (11) laterale, sia la striscia antiabrasiva (12).
9) Pneumatico (1) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 8, in cui il transponder (13) è inserito in una custodia (17) costituita da due strisce (18) di gomma sovrapposte e pressate una contro l’altra
10) Pneumatico (1) secondo la rivendicazione 9, in cui le due strisce (18) di gomma della custodia (17) sono più lunghe/larghe del transponder (13) di 1-2 mm.
11) Pneumatico (1) secondo la rivendicazione 9 o 10, in cui le due strisce (18) di gomma sono inizialmente parallelepipede e si deformando attorno ai componenti del transponder (13) quando vengono pressate una contro l’altra attorno al transponder (13) stesso.
12) Pneumatico (1) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 11, in cui il transponder (13) è disposto circonferenzialmente, presenta una forma rettilinea e quindi all’interno dello pneumatico (1) non segue l’andamento circolare di tutte le altre componenti dello pneumatico (1).
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