CN101279574A - 包括电子构件的轮胎,以及制造这种轮胎的方法 - Google Patents

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Abstract

轮胎(10)包括形成绕参考轴线的回转体的至少一个环形胎圈金属丝(16)。通常为绕与胎圈金属丝(16)相同轴线的螺旋管形状的胎体帘布层(42)具有在金属丝(16)周围折叠的部分(44)。材料分界面(64)至少部分地由第一橡胶块(48)和包括电子构件(54)的第二块(52)之间的接合限定出。通过实例，电子构件是无源射频识别应答器(56)。分界面(64)从径向远离参考轴线的胎体帘布层(42)的折叠部分(44)的自由边缘(66)向分界面和胎体帘布层(42)之间的圆周接合线(68)延伸。

Description

包括电子构件的轮胎，以及制造这种轮胎的方法
技术领域
本发明涉及一种包括电子构件的轮胎，并且涉及一种制造这种轮胎的方法。
背景技术
本发明特别地但不排他地应用于重型货车(HGV)或卡车类型的机动车辆的轮胎。与私家车的轮胎不同，卡车类型车辆的轮胎通常包括具有金属增强丝的胎体帘布层(carcass ply)，而私家车的轮胎通常具有非金属材料增强的自己的胎体帘布层，所述非金属材料例如为人造纤维、尼龙或聚酯。
轮胎的轴向、径向以及圆周方向是相对于轮胎的回转轴线限定出来的。
在现有技术中，尤其是在EP 0 389 406中，包括电子构件的轮胎已经是公知的。在那篇文献中，电子构件包括具有形成偶极子的两根天线的无源射频识别应答器。那种类型的应答器通常以缩写形式RFID被提及。这种构件可以存储数据，例如，涉及轮胎制造的数据。
在EP 0 389 406中描述的轮胎，尤其是如该文献的图2中所示，包括形成绕基本与轮胎回转轴线重合的轴线的回转体的环形胎圈金属丝(bead wire)，以及绕与胎圈金属丝相同轴线的通常为螺旋管形状(toroidal)并且包括在金属丝周围折叠的部分的胎体帘布层。
应答器位于轮胎的主体部分中从而其在轮胎内产生材料分界面，具体地说，产生由至少第一橡胶块和由应答器形成的第二块之间的接合所限定出的分界面。
在EP 0 389 406中，应答器的一部分，尤其是其天线之一，在位于胎体帘布层的折叠部分和轴向面对该折叠部分的所述胎体帘布层的一部分之间的体积内延伸。
已经发现，以EP 0 389 406中提出的方式布置应答器对于存储在应答器中的数据的射频传输不是最理想的，因为与应答器相互作用的金属块非常接近，尤其是胎体帘布层内的金属丝非常接近。
发明内容
本发明的特别目标是，优化轮胎主体部分中以应答器为例的电子构件的位置，从而优化存储在应答器中的数据的传输，而这一点是在不修改用于制造轮胎的主要制造步骤且不修改轮胎构造的情况下做到的。
为了这个目的，本发明提供这种类型的轮胎，包括：
◆形成绕参考轴线的回转体的至少一个环形胎圈金属丝；
◆通常为绕与胎圈金属丝相同轴线的螺旋管形状并且包括在金属丝周围折叠的部分的胎体帘布层；以及
◆由第一橡胶块和包括电子构件的第二块之间的接合至少部分地限定出的材料分界面；
所述轮胎的特征在于，分界面从径向远离参考轴线的胎体帘布层的折叠部分的自由边缘向分界面和胎体帘布层之间的圆周接合线延伸。
根据本发明，电子构件的位置使得记录在电子构件中的数据以最优方式传递。特别地，该位置起到避免具有在体积中延伸的电子构件的部分的作用，所述体积存在于折叠部分和轴向面对它的胎体帘布层的部分之间。因此，金属块，更具体地说是胎体帘布层的金属丝，几乎不干扰记录在电子构件中的数据的传递。
此外，轮胎中通常可以区分出三个区域：基本上形成与地面相接触的轮胎部分的胎冠；胎圈，用于形成轮胎的径向内部并且尤其起到将轮胎锚固在车轮轮缘的作用；以及与胎圈和胎冠相互连接的侧壁。根据本发明限定出的分界面位于轮胎胎圈中的一个胎圈。与侧壁相比，胎圈的高刚度限制了轮胎在地面上运行时它们变形的程度。因此，这种变形，特别是接近电子构件的变形增加了分界面附近的应力，该应力在很低的水平并且不会损害轮胎的机械耐久性或电子构件的完整性。
最后，保护了电子构件不受外部应力的影响。通过橡胶的厚度保护第二块，橡胶的厚度起到抑制任何外部应力的作用，所述外部应力以冲击或轮胎与人行道的摩擦为例。
有利地，电子构件径向地远离折叠部分的自由边缘偏移至少10毫米(mm)，优选为至少15mm。
使电子构件远离自由边缘偏移起到保持轮胎的机械耐久性的作用。由于其刚性的金属本质，胎体帘布层的自由边缘在轮胎结构中形成异常部分(singularity)。轮胎结构中任意的径向异常部分对于轮胎的机械耐久性来说形成了临界区域。因此，使电子构件远离自由边缘偏移避免了扩大这种异常部分并且使得轮胎获得很好的机械耐久性成为可能。
有利地，对于具有径向地插在参考轴线和电子构件之间的环形金属增强帘布层的轮胎，所述电子构件远离增强帘布层的径向外边缘偏移至少10mm，优选为至少15mm。
增强帘布层的径向外边缘同样形成了轮胎的结构异常部分。因此，通过使电子构件远离增强帘布层的该边缘偏移得到的优点与使其远离胎体帘布层的自由边缘偏移所涉及的优点类似。
优选地，分界面也由第一橡胶块和第三橡胶块之间的接合限定出来，第二块轴向地局部地插在第一和第三橡胶块之间。
适当地，第一块是用于填充体积的一块，所述体积在胎体帘布层的折叠部分和轴向面对所述折叠部分的所述胎体帘布层的部分之间延伸。
优选地，第三橡胶块是填充块，其至少部分覆盖胎体帘布层的折叠部分，并且通过所述折叠部分从第一块局部地分离。
一般地，不同橡胶块之间的材料分界面也形成了临界区域。因此，当轮胎运行时，在橡胶块相交处限定出分界面的橡胶块中的每一块都承受变形，这种变形能够增大分界面处的具体的应力，那些橡胶的本质之间的差别越大，所述应力也越大。这些差别增加了分界面处的剪切力，这就是不同的橡胶块之间的分界面具有临界性的原因。
当分界面由橡胶块之间的接合限定出时，其中所述橡胶块的本质即使不相同也相类似，对于用于填充目的的第一和第三橡胶块来说通常是这种情况，轮胎的机械耐久性不会降低。每个橡胶块的变形基本类似。因此，橡胶块之间的变形差别很小。因此，尽管分界面形成了临界区域，但当其根据本发明进行限定时，其不会使得轮胎的机械耐久性变差。
根据本发明的轮胎的可选特征，电子构件通常在形状上沿基本圆周的方向伸长。
因此，电子构件使得其存储的数据以最优方式传递。特别地，应当注意到，由于电子构件在基本圆周的方向上是伸长的，电子构件的所有部分在轴向和径向，距离环形胎圈金属丝以及距离任何包含金属的帘布层，特别是胎体帘布层和增强帘布层，都是基本恒定的距离。
根据本发明的轮胎的另一可选特征，第二块包括覆盖电子构件的覆盖橡胶块。
优选地，覆盖橡胶块的橡胶的伸长模量与第一和第三块的橡胶的至少其中之一的伸长模量类似。
术语“类似”用于表示模量之间的差别小于10％，并且术语“伸长模量”用于表示在调节周期后并且在22℃的温度下通过沿单个轴线施加应力以获得10％的伸长所获得的模量。
有利地，覆盖橡胶块的橡胶的相对介电常数小于第一和第三块的橡胶的至少其中之一的相对介电常数。
通过使用这种覆盖橡胶，电子构件存储的数据的传递得到改进。通常，发现覆盖电子构件的橡胶块的介电常数越高，电子构件接收和传递的电子信号削弱的程度就越大。由于橡胶的第一和第三块的介电常数很高，在超高频(UHF)范围内(300兆赫(MHz)以上)通常大于10，当覆盖块的橡胶的相对介电常数在使用的频率范围内小于第一和第三块的橡胶的相对介电常数时，数据传递得到很大改进。优选地，覆盖橡胶块的介电常数在UHF频率范围内小于3。
优选地，覆盖橡胶块在圆周方向上具有有限的长度，在其每个端部在圆周方向上超过电子构件的长度仅几毫米。术语“几”毫米用来表示大约二或三毫米。
优选地，电子构件包括具有形成偶极子的两根天线的无源射频识别应答器。
本发明还提供了一种制造包括电子构件的轮胎的方法，所述方法包括以下步骤：
◆制造包括插在环形胎体帘布层和第一橡胶块之间的环形胎圈金属丝的圆柱坯；以及
◆将胎体帘布层的部分在金属丝周围折叠到第一橡胶块上，从而留出所述第一块的表面；
所述方法的特征在于，电子构件位于第一橡胶块的表面上，所述表面是在胎体帘布层被折叠到第一块上时留出的。
这种方法使得以下情况成为可能：即制造包括电子构件的轮胎，同时既不修改制造不包括电子构件的轮胎的方法中步骤的顺序，又不改变这种轮胎的结构。
附图说明
阅读以下描述可以更好地理解本发明，以下描述完全以非限制性的实例给出并且以附图为参考，其中：
◆图1是本发明的轮胎的一部分的径向剖视图；
◆图2是图1的轮胎部分的部分切开后的立体图；以及
◆图3是显示图1的细节的视图。
附图中示出的三条相互正交的轴线X、Y和Z对应于轮胎通常的径向(X)、轴向(Y)以及圆周方向(Z)。
具体实施方式
在图1和图2中可以看到本发明的轮胎总体上由附图标记10表示。具体地，轮胎10设计为安装在重型货车(HGV)或卡车类型的机动车辆的车轮上。
在传统方式中，轮胎10包括由两个侧壁F和两个胎圈B延伸的胎冠S。在附图中只示出了一个侧壁F和一个胎圈B。
两个胎圈金属丝16(仅示出了一个)嵌入在胎圈B中。两个金属丝16关于轮胎的径向中平面M对称布置。
每个金属丝16都形成绕参考轴线的回转体。该参考轴线基本上平行于方向Y并且基本与该轮胎的回转轴线重合。
胎冠S包括具有胎面设计22的胎面20和增强件24。增强件24包括嵌入在橡胶块32和34中的金属帘布层26、28和30。
橡胶块36从胎冠向胎圈B的金属丝16的水平面径向延伸，限定出了侧壁F和胎圈B的外侧表面37。
此外，在所描述的例子中，胎圈B包括由金属增强件构成的环形帘布层38，该帘布层相对于圆周方向倾斜。
轮胎10还具有不透气的橡胶内衬帘布层40和壳体或胎体帘布层42。这些帘布层40和42的形状通常为绕胎圈金属丝16的轴线的螺旋管形。帘布层40和42在轮胎10的两个环形胎圈金属丝16之间延伸，通过胎冠S。
在轮胎10的胎圈B中，胎体帘布层42具有在金属丝16周围折叠的部分44。胎圈B还包括保护橡胶的环形块46，该环形块部分地起到将轮胎10径向和轴向地锚固在轮缘上的作用。
轮胎10的胎圈B还具有第一橡胶块48，该第一橡胶块用于填充在胎体帘布层42的折叠部分44和轴向面对折叠部分44的胎体帘布层42的部分50之间延伸的体积V。
至少在图1至图3所示的示例中，轮胎10的胎圈B还包括第二块52，该第二块52包含可选地被橡胶块55覆盖的电子构件54。优选地，电子构件54通常在形状上在基本圆周的方向上(平行于Z轴)伸长。具体地，构件54包括具有形成偶极子的两根天线58的无源射频识别(RFID)应答器56。
如图所示，胎圈B还具有第三橡胶块62。该第三橡胶块62至少部分地形成覆盖胎体帘布层42的折叠部分44的填充块。第三块62通过折叠部分44局部地与第一块48分离。
第一块48和包含电子构件54的第二块52之间的接合限定出了由图1和图3中的虚线表示的材料分界面64的至少一部分。该分界面64也通过第一块48和第三块62之间的接合限定出。
以这种方式并且如图所示，第二块52局部地轴向地插在第一和第三橡胶块48和52之间。
分界面64从参考轴线径向延伸，从胎体帘布层42的折叠部分44的自由边缘66延伸到分界面64和胎体帘布层42之间的圆周接合线68。
如图所示，电子构件54径向地远离折叠部分44的自由边缘66偏移至少10mm。优选地，电子构件54径向地远离折叠部分44的自由边缘66偏移至少15mm。
由于环形金属增强帘布层38径向地插在参考轴线和电子构件54之间并且由于其在所述分界面的轴向外部，电子构件54远离增强帘布层38的径向外缘70偏移至少10mm，并且优选为至少15mm。
此外，在附图所示的实例中，构成覆盖橡胶块55的橡胶的伸长模量与第一和第三块48和62的橡胶的至少其中之一的伸长模量类似。
同样，覆盖橡胶块55的橡胶的相对介电常数小于第一和第三块48和62的橡胶的至少其中之一的相对介电常数。
此外，覆盖橡胶块55在圆周方向具有有限的长度，其在其每个端部在圆周方向上不超过电子构件54的长度几毫米。
以下将描述制造本发明的轮胎10的方法的主要方面。
首先制造通常为圆柱形状的毛坯，硫化后其将构成轮胎10。
在该方法的描述中，应当注意到以上用来表示各种硫化橡胶块的附图标记也用来表示在硫化之前的相应橡胶块。
通常，为了制造坯，胎体帘布层42放入适当的位置，然后胎圈金属丝16和第一块48放入胎体帘布层42上适当的位置。然后翻转端部44从而覆盖两根金属丝和第一块48的部分，因此留下自由表面。
第一变化形式在于，将第二块52堆积在第一块48的自由表面上。
在第二变化形式中，第二块52堆积在第一块48的表面上，在所述块48本身放置在胎体帘布层42上之前第一块48的该表面将保持自由。
最后，坯(无论哪种变化形式)具有通过应用制造轮胎10的传统步骤放置在其上的其它橡胶块和其它金属块。在描述的实例中，特别地，第三橡胶块62、用于限定侧壁和胎圈外侧表面的橡胶块36、保护橡胶块46、金属帘布层26、28和30以及橡胶块32和34放入适当的位置。

Claims (13)

1、一种类型的轮胎(10)，包括：
◆形成绕参考轴线的回转体的至少一个环形胎圈金属丝(16)；
◆通常为绕与胎圈金属丝(16)相同轴线的螺旋管形状并且包括在金属丝(16)周围折叠的部分(44)的胎体帘布层(42)；以及
◆由第一橡胶块(48)和包括电子构件(54)的第二块(52)之间的接合至少部分地限定出的材料分界面(64)；
所述轮胎的特征在于，分界面(64)从径向远离参考轴线的胎体帘布层(42)的折叠部分(44)的自由边缘(66)向分界面和胎体帘布层(42)之间的圆周接合线(68)延伸。
2、根据权利要求1所述的轮胎(10)，其中电子构件(54)径向地远离折叠部分(44)的自由边缘(66)偏移至少10mm，优选为至少15mm。
3、根据权利要求1或权利要求2所述的轮胎(10)，其中，对于具有径向地插在参考轴线和电子构件(54)之间的环形金属增强帘布层(38)的轮胎(10)，所述电子构件(54)远离增强帘布层(38)的径向外边缘(70)偏移至少10mm，优选为至少15mm。
4、根据上述权利要求中任一项所述的轮胎(10)，其中分界面(64)也由第一橡胶块(48)和第三橡胶块(62)之间的接合限定出，第二块(52)轴向地局部地插在第一和第三橡胶块(48、62)之间。
5、根据上述权利要求中任一项所述的轮胎(10)，其中第一块(48)是用于填充体积的一块，所述体积在胎体帘布层(42)的折叠部分(44)与轴向面对所述折叠部分(44)的所述胎体帘布层(42)的部分(50)之间延伸。
6、根据权利要求4所述的轮胎(10)，其中第三橡胶块(62)是填充块，其至少部分覆盖胎体帘布层(42)的折叠部分(44)，并且通过所述折叠部分(44)从第一块(48)局部地分离。
7、根据上述权利要求中任一项所述的轮胎(10)，其中电子构件(54)通常在形状上沿基本圆周的方向伸长。
8、根据上述权利要求中任一项所述的轮胎(10)，其中第二块(52)包括覆盖电子构件(54)的覆盖橡胶块(55)。
9、根据权利要求4和8所述的轮胎(10)，其中覆盖橡胶块(55)的橡胶的伸长模量与第一和第三块(48、62)的橡胶的至少其中之一的伸长模量类似。
10、根据权利要求4和8所述的轮胎(10)，其中覆盖橡胶块(55)的橡胶的相对介电常数小于第一和第三块(48、62)的橡胶的至少其中之一的相对介电常数。
11、根据权利要求8至10中任一项所述的轮胎(10)，其中覆盖橡胶块(55)在圆周方向上具有有限的长度，在其每个端部在圆周方向上超过电子构件(54)的长度仅几毫米。
12、根据上述权利要求中任一项所述的轮胎(10)，其中电子构件(54)包括具有形成偶极子(58)的两根天线的无源射频识别应答器(56)。
13、一种制造包括电子构件(54)的轮胎(10)的方法，所述方法包括以下步骤：
◆制造包括插在环形胎体帘布层和第一橡胶块(48)之间的环形胎圈金属丝(16)的圆柱坯；以及
◆将胎体帘布层(42)的部分(44)在金属丝(16)周围折叠到第一橡胶块(48)上，从而留出所述第一块的表面；
所述方法的特征在于，电子构件位于第一橡胶块的表面上，所述表面是在胎体帘布层被折叠到第一块上时留出的。
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