ES2225702T3 - Dispositivo de control y parche en combinacion para un neumatico, y procedimiento para instalarlos con una antena acoplada. - Google Patents
Dispositivo de control y parche en combinacion para un neumatico, y procedimiento para instalarlos con una antena acoplada.Info
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Abstract
Una combinación de dispositivo de control y parche usada para controlar el estado de un neumático (106) provisto de un revestimiento interno (104), combinación que comprende: un dispositivo de control (112) dotado de al menos un elemento sensor; un parche de unión (122) que contiene dicho dispositivo de control; una capa de anclaje (110) adaptada para adherirse al revestimiento interno del neumático; una antena (108) alojada en dicha capa de anclaje; estando dicho parche de unión adherido a dicha capa de anclaje, con dicho dispositivo de control (112) y dicha antena alineados y separados entre sí para proporcionar un acoplamiento de señales entre el dispositivo de control y la antena.
Description
Dispositivo de control y parche en combinación
para un neumático, y procedimiento para instalarlos con una antena
acoplada.
La presente invención se refiere, en términos
generales, a unos dispositivos de control usados para controlar el
estado de un neumático, y, más particularmente, a una combinación
de dispositivo de control y parche en la que la antena del
dispositivo de control dispuesta en el parche se acopla
eléctricamente al dispositivo de control durante el montaje de dicha
combinación. Específicamente, la presente invención se refiere a un
dispositivo de control encapsulado que tiene un primer terminal
eléctrico alineado con un segundo terminal eléctrico dentro de un
parche, y en el que la conexión entre la antena y el parche se
establece a través del acoplamiento eléctrico entre los terminales
eléctricos alineados.
En la técnica frecuentemente se desea controlar
el estado de un neumático mientras está instalado y operativo en el
vehículo. Las típicas mediciones deseables son de desgaste,
temperatura interna y presión interna del neumático.
Preferentemente, estas mediciones se toman mientras el neumático
está en uso en el vehículo, sin necesidad de retirar el neumático
del vehículo o de situarlo en una posición específica. En la
técnica se conocen muchos tipos de dispositivo de control para
realizar estas mediciones. Un tipo de dispositivo de control emplea
un circuito integrado pasivo, encastrado en el cuerpo del neumático,
activado por una transmisión de frecuencia de radio a través de un
acoplamiento magnético inductivo. Otros dispositivos de la técnica
anterior usados para controlar el estado de un neumático incluyen
circuitos autoalimentados instalados en el exterior del neumático -
por ejemplo, en el vástago de la válvula. Otros dispositivos
electrónicos programables autoalimentados se describen en las
patentes de Estados Unidos 5.573.610, 5.562.787 y 5.573.611,
asignadas al titular de la presente solicitud.
Cada uno de los dispositivos electrónicos
programables autoalimentados incluye una antena para transmitir la
información creada por el dispositivo de control al dispositivo de
recogida de datos instalado fuera del neumático. Uno de los
problemas de la técnica consiste en posicionar la antena de manera
que la información creada por el dispositivo de control sea
transmitida con toda precisión al dispositivo de recogida de datos
instalado fuera del neumático. Conviene situar la antena lo más
cerca posible del exterior del neumático con el fin de que las
transmisiones atraviesen la menor cantidad posible de material de
neumático. En el pasado, la antena del dispositivo de control
generalmente se prolongaba hacia el interior de la cámara del
neumático, de manera que las ondas de radio tenían que pasar
inicialmente a través del aire del interior del neumático, a través
del revestimiento interno y a través de la banda lateral, y luego a
través del aire exterior hasta llegar al dispositivo de recogida de
datos. En la técnica conviene proporcionar una antena activa para el
dispositivo electrónico programable autoalimentado que esté situada
de manera que las ondas de radio no tengan que pasar a través de la
cámara interna del neumático antes de penetrar en la banda lateral
del neumático. El aro de reborde y el relleno del ápice del
neumático tienden a bloquear la transmisión de radio desde el
dispositivo de control. Por consiguiente, en la técnica conviene
situar la antena separada del aro de reborde y del relleno del ápice
para que la transmisión a través de la banda lateral del neumático
sea lo más definida posible. Por el contrario, conviene situar el
dispositivo de control lo más cerca posible del aro de reborde, ya
que esa zona de la banda lateral experimenta menos tensiones y
estiramiento que la parte central de la banda lateral del
neumático. En consecuencia, en la técnica conviene proporcionar un
procedimiento de fijación de la antena al dispositivo de control
que adopte una posición ideal para ambos elementos.
Los dispositivos de control conocidos en la
técnica están típicamente encapsulados con un material encapsulante
que les proporciona un soporte estructural que evita que el
dispositivo acabe destrozado por las fuerzas normalmente existentes
y experimentadas por un neumático. En ciertas aplicaciones, el
proceso de encapsulación deberá tener presente que la antena debe
emerger del dispositivo de control encapsulado. Conviene ofrecer
una configuración del dispositivo de control que elimine el problema
de la encapsulación, situando la antena separada del dispositivo de
control.
Un procedimiento de unión del dispositivo de
control al revestimiento interno de un neumático incluye el uso de
un parche adhesivo de caucho para recibir al dispositivo de
control, siendo la superficie interna del parche de caucho de una
configuración tal que se adhiera firmemente al revestimiento
interno del neumático. Conviene que el dispositivo sensible de
control electrónico y el parche de caucho se puedan producir en
sitios diferentes, para su posterior montaje al momento de adherir
el dispositivo de control al revestimiento interno del neumático.
Esta separación del parche adhesivo de caucho y del dispositivo de
control sensible permite que el parche adhesivo de caucho sea
fijado agresivamente al revestimiento interno del neumático sin
riesgo de dañar el dispositivo de control sensible. Una vez que el
parche adhesivo de caucho está firmemente afianzado al revestimiento
interno, se adhiere el dispositivo de control al parche.
En vista de lo anterior, un objeto de la presente
invención consiste en proporcionar una combinación de dispositivo
de control y parche que no requiera una conexión física entre la
antena y el dispositivo de control.
Este y otros objetos y ventajas de la presente
invención se obtienen a través de una combinación de dispositivo de
control y parche usada para controlar el estado de un neumático
dotado de revestimiento interno, combinación que comprende las
características de la reivindicación 1.
Las realizaciones preferentes de la invención,
ilustrativas de la mejor forma en que los solicitantes contemplan
aplicar los principios de la invención, se definen en la siguiente
descripción, se muestran en los dibujos y se mencionan y establecen
de forma específica y distintiva en las reivindicaciones
adjuntas.
La figura 1 es una vista en sección parcial de
un neumático con la combinación de dispositivo de control y parche
unida al revestimiento interno del neumático;
la figura 2 es una vista en sección lateral de
una combinación de dispositivo de control y parche;
la figura 3 es una vista de extremo en sección
de la combinación de dispositivo de control y parche que muestra la
alineación del primer terminal eléctrico con el segundo terminal
eléctrico;
la figura 4 es una vista en sección tomada a lo
largo de la línea 4-4 de la figura 3;
la figura 5 es una vista en sección fragmentada
tomada a lo largo de la línea 5-5 de la figura 3
que muestra una parte en sección del dispositivo de control
encapsulado y una parte en sección del parche;
la figura 6 es una vista en sección similar a la
figura 1, y muestra una realización de la presente invención;
la figura 7 es una vista en sección similar a la
figura 6, y muestra la unión del dispositivo de control con el
revestimiento interno de un neumático de la presente invención;
y
la figura 8 es una vista en sección similar a
las figuras 6 y 7, y muestra una solución diferente a la de la
presente invención.
Los números similares se refieren a piezas
similares la totalidad de los dibujos.
Una combinación de dispositivo de control y
parche, que no forma parte de la presente invención, se ilustra en
las figuras 1-5 y se indica en general con el
número 10. La combinación 10 está unida al revestimiento interno 12
de un neumático 8, según se aprecia en la figura 1.
Preferentemente, la combinación 10 está unida al revestimiento
interno 12 a través de un medio de unión conocido en la técnica,
tal como un adhesivo adecuado.
La combinación 10 incluye un dispositivo de
control 14 y un parche de unión 16, fabricados por separado. El
dispositivo de control 14 incluye al menos un elemento sensor 18
configurado y adaptado para obtener al menos un parámetro deseado o
detectar al menos un estado de ingeniería deseado en el neumático 8.
El dispositivo de control 14 incluye también una fuente de
alimentación o pila 24 que proporciona energía al dispositivo de
control 14. Además de los dispositivos mencionados, hay otros
ejemplos de dispositivos de control incluidos en la patente de
Estados Unidos Nº 5.573.610, cuyo contenido se incorpora al
presente documento por referencia. El elemento sensor 18 está
conectado al primer terminal eléctrico 26 a través de un conector 28
adecuado, tal como un cable. El terminal eléctrico 26 puede estar
separado del dispositivo de control 14 o puede ser un elemento
integral del dispositivo de control 14.
Preferentemente, el dispositivo de control 14 y
el primer terminal eléctrico 26 se encapsulan con un material
encapsulante 30 que sirve para proteger el dispositivo de control
14. El material encapsulante 30 puede ser un material epoxídico o
plástico apropiado que proporcione una estructura rígida en torno
al dispositivo de control 14 y terminal eléctrico 26. El material
encapsulante 30 forma un dispositivo de control encapsulado 31 que
incluye una superficie inferior 32 que proporciona la superficie de
montaje del dispositivo de control encapsulado 31. La superficie
inferior 32 tiene al menos una parte sustancialmente plana. El
primer terminal eléctrico 26 es sustancialmente paralelo a la parte
plana de la superficie inferior 32 y se sitúa adyacente a la
superficie inferior 32, aunque está totalmente rodeado de material
encapsulante 30.
El parche 16 incluye una antena 34 encastrada en
el cuerpo del parche. Un segundo terminal eléctrico 36, conectado a
la antena 34, está igualmente encastrado en el parche 16. El parche
16 puede estar formado por un caucho adecuado o por una combinación
de cauchos compatibles que proporcionan unas adecuadas propiedades
de adherencia al revestimiento interno 12. El parche 16 tiene una
superficie superior 38 dimensionada y adaptada para recibir al
dispositivo de control encapsulado 31, de manera que la superficie
inferior 32 descansa sobre la superficie superior 38 al unir el
dispositivo de control encapsulado 31 al parche 16. El segundo
terminal eléctrico 36 está situado adyacente a la superficie
superior 38, aunque separado de la misma por el material del parche
16. El segundo terminal eléctrico 36 puede estar formado
integralmente con la antena 34, y, en algunas de las realizaciones
de la invención, puede ser simplemente una parte de la antena 34
dispuesta en un punto que permita su acoplamiento eléctrico a través
del material del parche 16. La antena 34 puede ser cualquiera de
diversas antenas adecuadas, tales como de cable, barra, placa o
similar.
El parche 16 incluye una parte de apoyo 35 que se
extiende en sentido contrario a la superficie superior 38. La
antena 34 está encastrada dentro de dicha parte de apoyo 35,
quedando separada del dispositivo de control encapsulado 31. La
parte de apoyo 35 del parche 16 permite que el dispositivo de
control encapsulado 31 quede más próximo al aro de reborde 37 y al
relleno del ápice 39 del neumático 8 que la antena 34. Dicho
posicionamiento permite la propagación de las señales de la antena
34 en torno al aro de reborde 37 y relleno del ápice 39.
El primer terminal eléctrico 26 queda alineado
con el segundo terminal eléctrico 36 al montar el dispositivo de
control encapsulado 31 en el parche 16. Aunque el primer y segundo
terminal eléctrico 26 y 36 estén alineados, quedarán separados
entre sí por el material intermedio del parche 16 y del material
encapsulante 30. No obstante, el primer y segundo terminal eléctrico
26 y 36 estarán lo suficientemente próximos como para crear un
acoplamiento eléctrico para la comunicación entre el elemento
sensor 18 y la antena 34. Dicho acoplamiento eléctrico es conocido
por los expertos en la técnica, y permite la comunicación de señales
entre los terminales 26 y 36. Dicha alineación y separación
corresponde a otro objetivo de la presente invención, que permite la
instalación del dispositivo de control encapsulado 31 en el parche
16 sin necesidad de una conexión eléctrica física y directa entre
la antena 34 y el dispositivo de control 14.
El dispositivo de control 14 y el parche 16 se
pueden unir al revestimiento interno en la forma que a continuación
se indica. Primeramente, el dispositivo de control 14 se dota de un
elemento sensor 18, un primer terminal eléctrico 26 y un conector
28. A continuación, el dispositivo de control 14 se encapsula con
material encapsulante 30, dejando al dispositivo de control 14 y al
primer terminal eléctrico 26 totalmente encapsulados. Luego se
fabrica el parche 16 con la antena 34 encastrada dentro del cuerpo
del parche 16. La antena 34 se conecta a un segundo terminal
eléctrico 36, que está igualmente encastrada dentro del cuerpo del
parche 16. Las etapas de fabricar el dispositivo 31 y el parche 16
se pueden realizar en sitios diferentes, ya que no se requiere una
conexión física entre la antena 34 y el dispositivo 31.
A continuación, se obtiene un neumático 8
provisto de revestimiento interno 12, en el que se instala la
combinación 10. El dispositivo de control encapsulado 31 se une
primeramente al parche 16, alineando el primer terminal eléctrico
26 con el segundo terminal eléctrico 36. El dispositivo de control
encapsulado 31 se une al parche 16 mediante asentamiento de la
superficie inferior 32 del dispositivo de control encapsulado 31
sobre la superficie superior 38 del parche 16. Se emplea una forma
apropiada de unión de los dos elementos, tal como una unión mediante
adhesivo.
Seguidamente, el dispositivo 31 y el parche 16 se
unen al revestimiento interno 12 empleando un medio de unión
adecuado, tal como un adhesivo. Así, la unión de la combinación 10
al revestimiento interno 12 no requiere una conexión eléctrica
física y directa entre la antena 34 y el dispositivo de control 14.
La alineación de los terminales eléctricos 26 y 36 y el
acoplamiento eléctrico resultante proporcionan la necesaria
comunicación entre la antena 34 y el dispositivo de control 14.
La combinación 10 también se puede instalar en el
neumático 8 uniendo primeramente el parche 16 al revestimiento
interno 12. El parche 16 se puede coser agresivamente al
revestimiento interno 12 sin peligro de dañar el dispositivo de
control 14, ya que el dispositivo de control 14 se une
posteriormente al parche 16. Una vez que el parche 16 está
debidamente adherido al revestimiento interno 12, el dispositivo de
control 14 se alinea con el parche 16, según lo anteriormente
expuesto, al que se une con un elemento de unión adecuado, tal como
un adhesivo. La comunicación entre la antena 34 y el dispositivo de
control 14 se crea automáticamente al estar los terminales
eléctricos 26 y 36 debidamente alineados; es decir, el acoplamiento
de las señales entre la antena y el dispositivo de control se
realiza sin una conexión eléctrica intermedia.
La invención se ilustra en las figuras 6 y 7. En
esta realización se usa un parche de anclaje 100 para unir el
dispositivo de control 102 al revestimiento interno 104 de un
neumático 106. Según uno de los objetivos de la presente invención,
la antena 108 está encastrada dentro de una capa de anclaje 110 del
parche de anclaje 100. La comunicación entre la antena 108 y el
dispositivo de control 112 se establece cuando el dispositivo de
control 112 se une a la capa de anclaje 110. La comunicación se
realiza a través de acoplamiento eléctrico.
El parche de anclaje 100 incluye una tapa 114,
formada por cualquiera de diversos cauchos curados y separada de la
capa de anclaje 110 por una capa de material de curado 116, tal
como papel de curado o tela de curado. La capa de anclaje 110 se
fabrica de un caucho aún sin curar, pudiendo ser éste un caucho de
curado doble o bien un caucho de curado térmico o por reacción
química. Unos ejemplos de parche de anclaje 100 y procedimientos de
uso del parche se describen en las solicitudes de patente de
Estados Unidos series Nº 09/206.273 y 09/205.931, presentadas el 4
de diciembre de 1998. La antena 108 está conectada a un terminal
eléctrico 118 que ayuda a establecer el acoplamiento eléctrico
entre la antena 108 y el dispositivo de control 112. El terminal
eléctrico 118 puede ser parte integral de la antena 108, una
extensión de la antena 108 o un elemento separado conectado a la
antena 108. El terminal eléctrico 118 puede estar situado adyacente
a la superficie externa de la capa de anclaje 110.
El dispositivo de control encapsulado 102 incluye
un dispositivo de control 112 rodeado de material encapsulante 120.
El dispositivo de control encapsulado 102 está montado en un parche
de unión 122, del tipo usado para el montaje del dispositivo de
control encapsulado 102 en el neumático 106. Otro terminal
eléctrico 124, dispuesto en el parche de unión 122, está conectado
directamente al dispositivo de control 112 a través de un conector
126 adecuado. En otras realizaciones de la invención, la conexión
entre el terminal eléctrico 124 y el dispositivo de control 112 la
constituye el acoplamiento eléctrico anteriormente descrito.
Según se muestra en los dibujos, la antena 108 se
puede situar a cierta distancia del aro de reborde 128 y del
relleno del ápice 130, en tanto que el dispositivo de control 112
puede quedar dispuesto en la proximidad del aro de reborde 128. La
longitud y configuración de la antena 108 no está limitada por la
dimensión general del dispositivo de control encapsulado 102 o del
parche de unión 122, pudiendo diseñarse de manera que proporcione
una comunicación fiable con el dispositivo de recogida de datos
instalado fuera del neumático 106.
El dispositivo de control 112 se puede montar en
el neumático 106 en la forma que a continuación se indica. El
parche de anclaje 100 se fija inicialmente al revestimiento interno
104, usando un adhesivo adecuado o mediante curado del parche de
anclaje 100 al revestimiento interno 104. Dicho curado puede ser
químico o térmico, y se realiza durante el curado del neumático en
bruto. Una vez curado el parche de anclaje 100, se retira la tapa
114 y el material de curado 116 para permitir que el parche de unión
122 que contiene el dispositivo de control encapsulado 102 se
adhiera directamente a la capa de anclaje 110. El parche de unión
122 se puede adherir a la capa de anclaje 110 con un adhesivo
adecuado o con una capa de caucho sin curar - tal como de cola
blanda o caucho de doble curado - que se aplica a la superficie
externa del parche de unión 122 y luego se cura a la capa de anclaje
110.
El dispositivo de control encapsulado 102 se
instala primeramente de manera que los terminales eléctricos 118 y
124 queden alineados. A continuación, el dispositivo de control
encapsulado 102 y el parche de unión 122 se adhieren a la capa de
anclaje 110. Los terminales eléctricos 118 y 124 permanecen
alineados aunque separados, proporcionando un acoplamiento
eléctrico entre la antena 108 y el dispositivo de control
electrónico 112.
En la figura 8, la antena 200 está encastrada en
el revestimiento interno 202 del neumático 204. La antena 200 se
encastra en el revestimiento interno 202 durante la fabricación del
revestimiento interno 202, y se puede configurar idealmente de
forma que se comunique con un dispositivo de recogida de datos (no
mostrado) situado fuera del neumático 204. Un terminal eléctrico
206, conectado a la antena 200, proporciona la comunicación entre
la antena 200 y el dispositivo de control electrónico 208. El
terminal eléctrico 206 puede ser parte integral de la antena 200 o
simplemente una sección de la antena 200 dispuesta en una posición
adecuada para funcionar como terminal eléctrico.
El dispositivo de control electrónico 208 se
encapsula con un material encapsulante 210 para formar un
dispositivo de control encapsulado 212. El dispositivo de control
encapsulado 212 se monta en el parche de unión 214. Hay otro
terminal eléctrico 216 encastrado en el parche de unión 214 que está
directamente conectado al dispositivo de control electrónico 208 a
través de un conector 218 adecuado. La conexión entre el terminal
eléctrico 216 y el dispositivo de control electrónico 208 puede ser
la conexión directa ilustrada en la figura 8 o el acoplamiento
eléctrico anteriormente descrito en relación con las figuras
1-5.
El dispositivo de control encapsulado 212 se une
al parche de unión 214 por un medio apropiado, tal como un
adhesivo. El parche de unión 214 se une al revestimiento interno
202 por un medio apropiado, tal como un adhesivo. La comunicación
entre la antena 200 y el dispositivo de control electrónico 208 se
logra alineando los terminales eléctricos 206 y 216 y luego uniendo
el parche de unión 214 al revestimiento interno 202. Los terminales
eléctricos 206 y 216 están alineados, aunque separados, y
proporcionan un acoplamiento eléctrico a través del material del
revestimiento interno 202 y del parche de unión 214. Este
acoplamiento eléctrico permite una comunicación entre la antena 200
y el dispositivo de control electrónico 208.
Por consiguiente, la combinación de dispositivo
de control y parche perfeccionada es más simple, proporciona un
dispositivo eficaz, seguro y de bajo coste que logra todos los
objetivos enumerados de la invención, logra eliminar las
dificultades encontradas en los dispositivos de la técnica anterior,
resuelve problemas y obtiene nuevos resultados en la técnica.
En la descripción precedente se han empleado
ciertos términos por motivos de brevedad, claridad y comprensión;
no obstante, no deberían deducirse limitaciones innecesarias de los
mismos más allá de lo que requiere la técnica anterior, ya que
dichos términos se emplean para fines descriptivos y se pretende
que sean interpretados en su sentido amplio.
Además, la descripción e ilustración de la
invención es a modo de ejemplo, y el alcance de la misma no se
limita a los detalles exactos mostrados o descritos.
Habiendo descrito las características,
descubrimientos y principios de la invención, la forma en que se
construye y usa la combinación de dispositivo de control y parche,
las características constructivas y los nuevos, ventajosos y útiles
resultados obtenidos, en las reivindicaciones adjuntas se enuncian
las nuevas y útiles estructuras, dispositivos, elementos,
disposiciones, piezas, combinaciones y procedimientos.
Claims (3)
1. Una combinación de dispositivo de control y
parche usada para controlar el estado de un neumático (106)
provisto de un revestimiento interno (104), combinación que
comprende:
un dispositivo de control (112) dotado de al
menos un elemento sensor;
un parche de unión (122) que contiene dicho
dispositivo de control;
una capa de anclaje (110) adaptada para adherirse
al revestimiento interno del neumático;
una antena (108) alojada en dicha capa de
anclaje;
estando dicho parche de unión adherido a dicha
capa de anclaje, con dicho dispositivo de control (112) y dicha
antena alineados y separados entre sí para proporcionar un
acoplamiento de señales entre el dispositivo de control y la
antena.
2. La combinación de la reivindicación 1, que
además incluye un primer terminal eléctrico (124) conectado a dicho
dispositivo de control y un segundo terminal eléctrico (118)
conectado a dicha antena; estando dichos terminales alineados y
separados entre sí para proporcionar un acoplamiento de señales
entre el dispositivo de control y la antena.
3. La combinación de la reivindicación 2, en la
que el primer terminal eléctrico (124) está alojado en dicho parche
de unión (122) y dicho segundo terminal eléctrico (118) está
alojado en dicha capa de anclaje (110).
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/301,793 US6208244B1 (en) | 1999-04-29 | 1999-04-29 | Combination monitoring device and patch for a pneumatic tire and method of installing the same with a coupled antenna |
| US301793 | 1999-04-29 |
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