刺破传感器元件和具有附加内层以及刺破检测系统的轮胎的制作方法

本发明涉及一种轮胎，其具有：附加内层，该附加内层诸如是为了在刺破的情况下防止空气(或气体)泄漏的密封剂层，或者在轮胎的滚动过程中与噪声排放相关的隔离层(insulatinglayer)；和系统，该系统用于检测刺破以用于随后向驾驶员发出警示。

背景技术：

长期以来已知在轮胎中使用通常配置于轮胎的内腔内的粘性密封剂层。特别地，密封剂层通常配置在位于胎面带束处的内腔面的中央区域。密封剂层的目的是包围并粘合到已经穿透胎面的物体并且在可能的穿透物体排出之后填充由穿透物体留下的腔，由此，通过即时密封，防止空气(或其它气体)从轮胎的任何逸出。

还已知在轮胎中使用处于轮胎的内腔中的多孔吸声材料层。多孔吸声材料层通常配置于胎面带束处的内腔面的中央区域。多孔吸声材料层的目的是减小轮胎滚动时车辆内的轮胎声排放(acoustictyreemission)。

通常，附加层(密封剂和/或隔离)粘合于内衬的内壁，即轮胎的位于其腔内的最内层。

附加层与内衬的粘合是通过使用粘合材料或者通过直接粘合于内衬的粘性隔离层本身的粘合特性获得的，例如在隔离层的情况下，其中通常使用预先附着在吸声材料条带的一侧的双面粘合剂或双面粘合材料的条带。

为了正确使用轮胎，重要的是这些附加层在轮胎的整个寿命期间、特别是在轮胎的运行期间牢固地粘合于内衬。

另一方面，这会代之以在已磨损轮胎的寿命结束时的处置阶段期间或者在已磨损轮胎的可能的维修期间或在附加部件的可能的部分更换或完全更换期间的困难。事实上，考虑到上述附加层牢固地粘合于内衬，其移除(完全是用于各种材料的差异化处置、部分是用于其可能的修理或更换)是复杂的，并且还能够影响轮胎处置操作，以及相同层或部件的更换和维护。

此外，考虑到密封剂层的特别是粘合性和粘性特性，其倾向于在处置期间粘合在处理轮胎的机器的刀片上，同时也倾向于对刀片引起不良影响，并且在任何情况下倾向于导致刀片的格外的维护和清洁。

此外，从现有技术中还已知用于检测在驾驶时的刺破的若干解决方案，其目的实际上是向驾驶员发出刺破事件的信号，然后允许驾驶员相应地采用适合于该情况的驾驶模式和行为。

在一些情况下，这种系统包括将至少部分导电的传感器层应用于轮胎的腔内的内衬。

如上所述，考虑到获得可能的密封剂层完美粘合于内衬的壁的重要性，显然密封剂层和传感装置或层的共存会产生与密封剂层的正常起作用相关的问题。

因此，现在感觉需要一种解决方案，其能够以使两种解决方案都尽可能起作用的方式将两种技术(密封剂层和刺破检测)结合。

de102008053506公开了一种在轮胎内侧具有密封材料的轮胎，其中被密封材料覆盖的轮胎内侧设置有固定在轮胎模块处的电子警示系统，该电子警示系统会在轮胎故障期间发出警报。

us2007022805公开了一种用于车辆的轮胎监控器，其包括：布置在轮胎中的传感器；电源，其连接传感器的端部并且在端部上施加预定的影响并引起通过传感器的电流；仪表，其可操作地布置于传感器以测量电流并输出基本上与电流成比例的值；以及发送器，其可操作地布置于仪表以将值发送到车辆信息系统，其中该电流由于轮胎受到的损坏而减小。

ep1356957公开了一种轮胎，其包括多个内部传感器单元，用于确定轮胎的运行参数；传感器能够选择测量的值并且附接于硫化到轮胎中的纤维网络。网络纤维是导电的并且能够连接到中央单元。

技术实现要素：

因此，本发明所处理和解决的技术问题是提供一种用于轮胎刺破检测用系统的传感器元件，该轮胎特别是包括内部密封剂和/或隔离层的类型。这通过如方案1所限定的传感器元件获得。

本发明的目的还在于如方案16所限定的一种设想存在附加层(密封剂和/或隔离)以及刺破检测用系统的轮胎。

本发明的其它特征限定在相应的从属方案中。

克服了现有技术的问题的本发明涉及许多明显的优点。

特别地，根据本发明的传感器层的特殊构造使得它不会对可能的密封剂层的对内衬的粘合构成障碍。

此外，在处置轮胎时传感器层便于密封剂层的分离，而不会招致上述缺点和困难。

附图说明

从以下对纯粹通过非限制性示例给出的优选实施方式的详细说明，本发明的优点、特征和用途将变得清楚。

将参照附图，其中：

·图1和图1a分别是根据本发明的传感器元件的示意性平面图及其细节；

·图2a至图2e示意性地示出了根据本发明的传感器元件的由导电材料制成的线的可能的回路构造；

·图3是根据本发明的轮胎的截面图；

·图4是轮胎的剖视图，示出了轮胎的传感器元件和密封剂和/或隔离层的布局；

·图4a示出了图4的细节；

·图5是根据本发明的轮胎在移除密封剂和/或隔离层的阶段期间的示意性赤道截面图。

具体实施方式

下面将参照上述附图说明本发明的一些实施方式。

首先，参照图1，这是根据本发明的传感器元件1的一部分的示意性平面图，而图1a更详细地示出了其特性。

通常，传感器元件1旨在被使用在轮胎刺破检测用系统内。更具体地，传感器元件1旨在位于轮胎的腔内、在胎面带束处在内衬与密封剂和/或隔离层之间。因此，传感器元件1将被设计成具有适合于这种定位的尺寸和形状。

整体上，传感器元件1自身呈现以网的形式配置的线结构。线能够以任意其它方式交织或固定到彼此。

更具体地，所述结构包括沿第一方向a配置的第一组线2和沿第二方向b配置的第二组线3，以形成相应的网结构的网格m。

尽管这不一定构成严格的约束，但根据一些实施方式，在两组线以彼此交叉的方式配置的情况下，每组线中的线彼此平行配置并且彼此之间等间隔，从而由完全相同的并且优选地呈大致四边形形状的网格形成网。

因此，各个网格m均将具有各自的边li、l2，各边li、l2均具有在0.5mm和10mm之间的长度。

根据特定的实施方式，网格m具有相同的约3mm长度的边。

优选地，第一方向a和第二方向b之间形成在30°和150°之间的角度α。

然而，将理解的是，线的配置也可以产生不同形状的网格的构造，尽管仍然形成网结构。

第一组线2的线由非导电材料构成，而第二组线3的线由导电材料构成并且有效地构成能够检测刺破的部件。为此，能够将导电材料的线3连接在一起，以形成预先建立的类型的回路构造，该回路构造然后响应于诸如欧姆定律的定律。例如，回路构造能够是以下类型的：串联、并联、梳状、混合。

因此，线的配置为：形成网格m，该网格m优选具有在0.25mm²和100mm²之间的内部面积am。

根据与传感器元件1结合使用的密封剂和/或隔离材料的具体应用，能够以如下方式实施：使得单个网格的面积在性能和检测方面具有最佳表面。

如下面将说明的，网结构对于允许密封剂层(或隔离层)的粘性材料通过传感器元件1以及对于允许密封剂层(或隔离层)完美地粘合到轮胎的内衬是必不可少的。

事实上，特别是存在密封剂层的情况下，该层的功能基本上由密封剂层与内衬的完美的粘合所决定。不良粘合会有损密封剂材料粘合到穿透轮胎的穿孔体的能力，因此有损密封功能的有效性。

另一方面，如下面将阐明的，传感器元件1还起到在轮胎处置期间有助于移除密封剂层的功能。

因此，根据可能的实施方式，单个网格m的面积am在0.5mm²和80mm²之间，优选地在1mm²和50mm²之间，更优选地单个网格的面积为大约20mm²。

因此，介于内衬和密封剂材料层之间的具有这种尺寸的网格的网层一方面确保了密封剂材料流入由穿孔物体留下的可能的孔中；另一方面该网层在被移除时提供了足够的阻力，从而能够在使密封剂层不通过网格且不替代地保持附接至内衬的情况下分离。

随后的图2a至图2e以简化且示意性的方式示出了导电线2的一些可能的回路构造c1、c2、c3、c4、c5。

特别地，图2a表示传感器元件的实施方式，其中，全部导电线3串联地电连接，从而形成在端部处具有用于连接到电子测量和/或检测装置的相应的触点端子5、6的单个导体。

图2b表示传感器元件的实施方式，其中，全部导电线3借助于具有触点端子5、6的两个主导体并联地电连接。

图2c表示传感器元件的实施方式，其中，导电线3被分组，各个组的线串联连接，并且不同的组并联地互相连接。

图2d表示传感器元件的实施方式，其中导电线3以梳状构造配置，即，其中导电材料的线3交替地连接到具有触点端子5、6的两个主导体。

图2e表示传感器元件的实施方式，其中导电线3以混合的构造配置，即，提供串联的线组、并联连接到彼此的线组。然而，这种构造提供了一组或多组线的重叠，从而进一步减小网格的面积并因此增加传感器元件的敏感度，从而增加线3在刺破的情况下破裂的可能性。根据该构造，线3优选地涂覆有绝缘层(insulatinglayer)，从而防止线3在重叠点处彼此接触。

应理解，能够提供其它构造。

如将更清楚地说明的，这些可能的构造均对应于不同的传感器特性(sensorbehavior)，因此在轮胎设计阶段期间能够根据其所需的特性选择各构造。

在各情况下，在传感器元件的构造期间要考虑的参数是导电线3的电阻率ρ。

实际上，如从下面将明显的是，借助于测量传感器元件的电阻值的变化来获得对刺破的检测。

优选地，导电材料的线3由电阻率ρ在1×10^-8ω·米和100ω·米之间的材料制成。

例如，能够从以下材料中选择该材料：铜、铝、铁、碳。然而，其也可以是非金属材料(例如，导电聚合物或载有导电颗粒的聚合物)。

另外，导电线3的截面积也影响传感器元件的特性，因此，假设使用圆形截面线，优选的是使用直径在0.01mm和1mm之间、对应于截面积s在3.14×10^-4mm²和3.14mm²之间的导电线3。

显然，如果它们具有不同的截面形状，则需要将线的尺寸设计成具有与上述s相等的截面积。

更优选地，所述线3的组中的线具有在0.01mm和0.5mm之间的直径。

通常，由典型的金属穿孔元件(例如，钉子)对传感器元件的穿孔会导致网结构的一根或多根线的破裂，特别是由导电材料制成的一根或多根线3的破裂。

因此，通过中断传感器元件形成其一部分的电路的全部或部分，能够在触点端子5、6处测量到与完整的传感器元件的标称电阻值相比的变化。

显然，穿孔元件还可能不导致任何导电线3的破裂。然而，即使在这种不太可能的情况下，考虑到网格的尺寸以及因此的导电线之间的距离，几乎可以肯定的是穿孔元件使两根或更多根导电线彼此接触的情况，从而改变回路构造并因此在任何情况下导致电阻值的变化。

上述类型的梳状构造可以与这种功能更好地匹配，并且在该情况下，将优选采用直径接近最大指示值的导电线。

在其它情况下，对应于串联、并联或混合构造，主要基于一根或多根导电线的破裂，优选使用直径在0.01mm和0.5mm之间的导电线3。

如从一开始所指出的，网结构由两组线形成，其中第一组线2包括由非导电材料制成的线。这种线以交织、编织或以一些其它方式连接到导电线3，实际上实现了网结构并且基本上构成了网结构的结构部件。

在没有这种限制的情况下，至少从以下材料中选择第一组线中的线的非导电材料：聚酯、聚酰胺、天然纤维、碳纤维、玻璃纤维或者其组合。特别是pe、pp、pet、尼龙、芳纶、人造丝。

同样在这种情况下，假设使用具有圆形截面的非导电线2，其直径优选在0.01mm和1mm之间，对应于截面积s在3.14×10^-4mm²和3.14mm²之间。

显然，如果它们具有不同的截面形状，则需要将线的尺寸设计成具有与上述s相等的截面积。

优选地，由导电材料制成的线的数量与由非导电材料制成的线的总数量的比能够在1和9之间。

如上所述，本发明的传感器元件1旨在形成轮胎刺破检测用系统的一部分。

特别地，参照图3至图5，本发明的另一目的为一种轮胎10，其包括在胎面带束11处配置于内衬12和轮胎10的内腔15之间的优选为粘性的密封剂和/或隔离层14，并且轮胎10包括传感器层13，传感器层13包括一个或多个根据本发明的传感器元件1。传感器层13介于内衬12和密封剂和/或隔离层14之间。

更具体地，图4通过非限制性示例的方式示出了传感器层13的可能的配置，并且更具体地，示出了根据本发明的传感器元件1的定位。

以相同的方式，如在图4a中更清楚地示出的，优选各个传感器元件1相对于轮胎定位成使得网格m的对角线d1定向成与轮胎的周向c形成角度β。该角度β优选采用0°至90°的值。

特别地，优选各传感器元件1相对于轮胎定位成使得网格m的对角线d1沿着轮胎的旋转圆周轴线定向(β＝0°)，同时另一对角线d2以沿着轮胎的轴向方式定向。

在网的形状使得两条对角线具有不同长度的情况下，优选d1为较长的对角线。以这种方式，更加容易沿轮胎的周向移除密封剂层。

从构造的观点来看，传感器层13可包括串联和/或并联地彼此电连接的多个传感器元件1，但尽管如此，借助于与由非导电材料制成的线配合实现均匀的网结构。

然而，被赋予导电线3的上述特性的传感器层13将被构造成呈现可从0.001ω(例如，在多个(例如，20个)串联构造的传感器元件并联互连的情况下)和100mω(例如，在完全串联或并联构造的情况下)之间变化的总电阻。

以示例方式，在轮胎内的传感器元件为串联构造类型并且依次串联地彼此连接的最简单的情况下，传感器层的整根且单根导电线可具有约600m的长度(假设直径为1000mm的轮胎，各单根线的净节距为1mm并且长度为3000mm)。

结果是，假设材料的电阻率ρ等于1×10^-8ω·米，则完整的传感器层的总电阻rs等于120ω。当然，在由穿孔元件导致的损坏的情况下，电阻rs将呈无穷大的值。

此外，以非限制性的示例方式，并且在轮胎内的传感器元件为串联构造类型并且依次并联地彼此连接直到一定的数量np，并且在相同尺寸条件下且使用与前述示例相同的材料，传感器层13整体上将具有由先前的串联电阻值rs和np之间的比值确定的电阻值rsp。例如，如果并联连接的数量np为400，则总电阻值rp将为588ω。

在该情况下，在刺破导致单根导电线的破裂的情况下，总电阻将变为约590ω。

这些示例仅用于表示：无论如何，导致至少一根导电线3的破裂的通过穿孔元件进行的穿孔都会导致传感器层13的总电阻值的变化。

通常，对于基于一根或多根导电线的破裂而起作用的构造，穿孔反映成传感器层的总电阻的增大。在“完全串联”构造的情况下，该增大是无穷的，在“混合”构造的情况下，破裂后电阻将大于完整的传感器层的标称值，但通常仍然小于1gω。

另外，在基于多根导电线之间的短路而起作用的构造(例如梳状构造)的情况下，穿孔反映成传感器层的总电阻的减小。

以相同的方式，根据本发明的轮胎10还可以包括电子器件20，该电子器件20电连接到传感器层13并且被构造成测量由于传感器层13中的传感器元件1的连接而产生的电路的电阻值。

这种器件20优选地配备有无线数据发送部件，用于将数据(在该情况下为测量到的电阻值)发送到安装有轮胎10的车辆上所载的相应的接收装置，这些器件能够被编程以确定电阻测量中的变化，并且借助于与根据所安装的轮胎的类型定义的阈值(这可以是基于预定设置来设定的数据)的比较，确定刺破情况并生成刺破事件信号以便为驾驶员提供警示。

替代地，相同的器件20能够被进一步构造成检测电阻值的变化，并且通过与预定阈值(在该情况下，能够在轮胎制造期间预先确定该预定阈值)的比较，确定刺破情况并生成待发送到车载设备的刺破事件信号以便为驾驶员提供警示。

通常认为本领域的专家能够使用用于检测车载轮胎的各种参数(压力、温度等)以及用于将这种数据无线发送到车载设备的电子器件，因此不认为有必要提供其详细说明。

接下来的图5示出了在轮胎寿命终止时，传感器层13如何能够有利地用于无任何缺点地从内衬的内壁完全地移除密封剂和/或隔离层。

实际上，传感器层13的结构部件足够坚固以确保与同一传感器层一起拉开粘性密封剂材料，否则将不能容易地移除该密封剂材料。

至此已参照本发明的优选实施方式说明了本发明。旨在通过非限制性示例在本文中说明的优选实施方式中实现的各个技术方案均能够有利地在彼此之间以不同方式组合，以形成属于同一发明核心并且全部落入由所附权利要求提供的保护范围内的其它实施方式。