专利名称：具有电气部件的弹性体产品，具体是具有气囊的空气弹簧的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有弹性体部件的弹性体产品，具体是一种具有气囊的空气弹簧，在该弹性体产品的弹性体部件中包埋了一个电气部件，该电气部件包含至少一个电导体带。本发明还涉及一种用于制造这样一种弹性体产品的方法。在此，以及在下文中，术语“电气部件”应理解为表示一种包含电气和/或电子零件的部件。
背景技术：
从现有技术中了解到，很久以前就已经存在在其弹性体部件中实施有电气部件的弹性体产品。例如，DE19831854C2披露了一种传送带，该传送带的覆盖层中包埋了一个用于进行监控的导电回路。该回路缝合在一个载体网上，该载体网被包埋在传送带的覆盖层中。DE 19544856C1披露了以下内容为了进行监控，在传送带的覆盖层中设置应答器，为了保护应答器免受机械负荷，将传送带的应答器安排在具有高度抗张强度和巨大的弯曲能力的单独平整物体中。从指定文档中得知的电气部件适合于包埋在传送带的覆盖层中，所述覆盖层在传送带的制造和后期使用期间不发生太多延伸并且只承受小动力负荷。此外，传送带的覆盖层很厚，使得覆盖层中的各部件一方面很好地受到保护以免受机械负荷并且另一方面不会轻易地损坏覆盖层。这些部件也可用于其他弹性体产品中只发生轻微延伸并且只承受小动力负荷的区域。然而，应注意，这些部件不适合用于弹性体产品的弹性体部件中在使用期间承受巨大延伸和大动力负荷的区域。这更加适用于弹性体部件由于厚度小而易损坏的情形。例如，从指定文档中得知的这些部件因此不适合安排在空气弹簧的在空气弹簧的滚动活塞上滚动的气囊区域中，因为该区域由于厚度小而易损坏并且承受大程度的延伸和动力负荷。当承受巨大的动力负荷时，具有从DE19831854C2中得知的导体回路的载体织品和具有从DE 19544856C1中得知的应答器的物体都将与气囊分离。这将导致空气弹簧被破坏。然而，将电气部件插入弹性体产品的弹性体部件中承受特别高程度的延伸和/或特别巨大的动力负荷的区域中对于在该受到负荷的区域中对物理变量(例如，温度、压力或介电常数)进行测量是特别重要的，所述测量允许得出关于弹性体部件的状态和使用寿命的结论。
发明内容
本发明是基于提供一种弹性体产品的目的，在所述弹性体产品的弹性体部件中包埋了一个电气部件，该电气部件可安排在该弹性体部件的任何所期望区域中、具有简单的设计、在该弹性体产品的使用期间不被破坏并且不导致该弹性体产品被破坏。本发明还基于提供一种用于制造这样一种弹性体产品的方法的目的。该目的根据权利要求I的特性化特征而实现，这些特性化特征在于电气部件位于载体材料上以及电导体带是采用弹性可延伸设计并且连接到该载体材料上，以及在于该载体材料是用材料性结合的方式连接到该弹性体部件周围的弹性体上。该目的还通过独立权利要求13而实现。本发明的一个优点可被视为是以下事实，即该电气或电子部件可安排在弹性体部件的弹性体的任何所期望区域中，因为该载体材料是用材料性结合的方式连接到弹性体部件周围的弹性体上。因此电气部件的载体材料成为了弹性体的整体部件并且在弹性体部件中不作为在弹性体产品使用期间可能与弹性体分离的外来物体。因此，该弹性体产品不被该电气部件破坏。该电气部件免遭破坏是由于以下事实，即在弹性体产品的制造期间或使用期间，这些电导体带是采用弹性可延伸设计并且可因此跟随弹性体的延伸。本发明另外的一个优点应被视为是以下事实，即电气部件是预先装配在载体材料上的并且在弹性体产品的制造期间可轻易地引入到弹性体部件中。根据权利要求2中所述的本发明的一项发展，该载体材料是弹性可延伸的。该发展的优点将被视为是以下事实，即该载体材料可很好地跟随周围弹性体的各种程度的延伸。这样又防止载体材料与周围弹性体分离。根据权利要求3中所述的本发明的一项发展，该载体材料是由具有低熔点的塑料 组成的薄膜。薄膜在此处应被理解为且在下文膜应被理解为表示厚度小于Imm并且厚度优选在20 μ m和200 μ m之间的膜。此外，具有低熔点的塑料在此处应被理解为且在下文塑料应被理解为表示熔化温度明显低于该弹性体部件的弹性体硬化的硬化温度的塑料。当硬化温度接近200° C时，该塑料的熔化温度优选在50° C和90° C之间。例如，该膜可由共聚多酰胺或乙烯乙酸乙烯酯组成。该发展的优点是以下事实，即由于低厚度和在弹性体硬化期间的低熔化温度，使得载体材料快速地且用轻易地材料性结合的方式连接到周围弹性体上并且实际上“溶解”在周围弹性体中。当电气部件已安装在弹性体中之后，保留的实际上只有该部件的电导体带，由于其范围小和弹性可延伸性，这些电导体带在该弹性体部件的弹性体中不作为外来物体。根据权利要求4中所述的本发明的一项发展，该载体材料由与包埋了该载体材料的弹性体部件相同的弹性体组成。该发展的优点应被视为是以下事实，即该载体材料具有与周围弹性体相同的材料特性，使得在弹性体的硬化期间，该载体材料特别好地连接到周围弹性体上并且在弹性体中不构成外来物体。该发展的另外一个优点应被视为是以下事实，即有可能无需将载体材料实施为具有低厚度的膜的形式，并且载体材料因此易于处理并且当它在插进弹性体中时不易损坏。该发展的另外一个优点应被视为是以下事实，即在弹性体部件的制造期间，载体材料的粘性和弹性体的粘性可用于将电气部件紧固在位。根据权利要求5中所述的本发明的一项发展，导体带用点状的方式连接到载体材料上。该发展的优点应被视为是以下事实，即该载体材料和该电导体带之间的连接是限于局部的并且因此上述连接不能作为或只能在很小程度上作为周围弹性体中的外来物体。根据权利要求6中所述的本发明的一项发展，导体带通过织物连接方法连接到载体材料上或粘合到载体材料上。如果选择了织物连接方法，那么载体材料优选由织品制造。缝合和缝纫有可能作为织物连接方法。作为替代方案，导体带可编织在载体材料中。该发展的优点是这些指定的连接方法易于制造并且可用点状的方式实施。根据权利要求7中所述的本发明的一项发展，该部件包含连接到一种导电粘合剂上的多个导体带。该发展的优点可被视为是以下事实，即该导电粘合剂一方面可用于连接这些电导体带并且另一方面可用于将每个单独的电导体带连接到载体材料上，因此执行双功能。根据权利要求8所述的本发明的一项发展，在该载体材料上安排了一个应答器，其中这些导体带被电耦合到该应答器上。在这个背景下，该电导体带可实施为用于耦合到超高频应答器上的天线或用于电感性耦合的应答器的导体环。该发展的优点应被视为是以下事实，即该电气部件可使用该应答器来存储、接收并且发射信息。此外，通过使用这个应答器，可以将该电气部件实施为一个传感器，例如，可以用该传感器测量弹性体中的温度。根据权利要求9中所述的本发明的一项发展，该电气部件实施为一个传感器，可以用该传感器测量弹性体的介电常数。弹性体的介电常数随着时间推移随作用在弹性体产品上的负荷而改变。因此该发展的优点应被视为是以下事实，即在已测量了介电常数之后，可以估计哪些负荷已作用于弹性体产品以及弹性体产品的状态和剩余使用寿命是怎样的。根据权利要求10中所述的本发明的一项发展，该电气部件实施为LC振荡电路。该发展的优点应被视为是以下事实，即该LC振荡电路可轻易地由外部激发，结果是在激发之后可轻易确定介电常数。这样使得有可能在弹性体产品的保养工作期间估计弹性体产品的 介电常数以及剩余使用寿命。根据权利要求11中所述的本发明的一项发展，该电气部件由互相缠绕并且以交叉的方式互相电连接(因此形成一个LC振荡电路)的两个螺旋形电导体带组成。该发展的优点应被视为是以下事实，即在该载体材料上形成了一个LC振荡电路，该LC振荡电路具有简单的设计并且只由电可延伸的导体带组成，这些导体带不与弹性体分离并且因此不导致弹性体产品的破坏。根据权利要求12中所述的本发明的一项发展，这些导体带各自由一个被金属导体以螺旋形缠绕的电芯组成。在该背景下，该金属导体优选由铝或不锈钢组成，因为当这两种材料被引入到弹性体中时，它们都不与弹性体发生化学反应并且因此保持它们的导电性。该发展的一个优点应被视为是以下事实，即这些导体带具有高度可延伸性。例如，这些导体带是从DE 10242785A1得知。
示范性实施方案和本发明的其他优点结合附图来解释，其中图I所示为空气弹簧形式的弹性体产品，图2所示为具有应答器的电气部件，图3所示为具有应答器的电气部件，图4所示为呈LC振荡电路形式的电气部件，图5所不为图4中显不的LC振荡电路的等效电路图，以及图6所示为电导体带的细节。附图标记说明2空气弹簧4 气囊6夹紧环8 盖件10夹紧环
12滚动活塞14电气部件16载体材料18弹性体20电导体带22粘合剂24 末端 26 末端28应答器30电导体带32电导体带34电导体带36 内端38 外端40 内端42 外端44电导体带46电导体带48 线圈5O 线圈52电容器54电阻器56 芯58 导体
具体实施例方式将参考图I基于呈空气弹簧2形式的用于具有呈气囊4形式的弹性体部件的机动车辆的弹性体产品来来解释本发明。然而，本发明可用于任何所期望的弹性体产品，例如轮胎、软管、运送带、传动带等。气囊4在其上端处用夹紧环6附接到盖件8上，并且在其下端处通过夹紧环10附接到空气弹簧的滚动活塞12上。一个电气部件14被包埋在气囊4中，其方式为使得电气部件四周被气囊4的弹性体完全包围。在该背景下，该电气部件位于在滚动活塞12上滚动的气囊区域中并且因此承受特别的负荷。为了将电气部件14引入到空气弹簧的气囊4中，将电气部件14安排在一种载体材料16上并且连接到其上。在气囊4的制造期间，将电气部件14位于其上的载体材料16在气囊4硬化之前包埋在气囊4的弹性体中。作为硬化的结果，载体材料16用材料性结合的方式连接到气囊4周围的弹性体18上(也可见图lb，其所示为图Ia的细节)。图2所示为电气部件14的平面图。电气部件14是安排在载体材料16上，并且电导体带20. I至20. 11是采用弹性可延伸设计并且用点状的方式连接到该载体材料上。这是通过导电粘合剂22的帮助而完成的，该导电粘合剂一方面将电导体带20. I至20. 11用导电的方式互相连接并且另一方面将单独的导体带20. I至20. 11粘合到载体材料16上。或者，可以将该载体材料实施为织品，并且通过例如缝合或缝纫等织物连接方法将电导体带20. I至20. 11连接到载体材料16。电导体带20. I至20. 11也可实施为织品中的导电丝线。导体带20. I至20. 11形成了一个导电线圈，该导电线圈的末端24和26是用导电的方式连接到应答器28上。在该背景下，末端26通过电导体带30连接到该应答器上，该电导体带被制作成延伸通过电导体带20. 3和20. 7。为了避免电短路，所有的导体带可在外面具备电绝缘涂层。或者，电导体带30可以在外面只具备电绝缘涂层或这个电绝缘涂层限制在电导体带30与电导体带20. 3和20. 7接触的区域。用于电气部件14的载体材料16可以是具有低厚度以及由具有低熔点的塑料组成的膜。在这种情况下，膜的厚度d (也可见图Ib)小于Imm并且优选在20μπι和200μπι之间。根据一项替代性实施方案，用于电气部件14的载体材料16由与气囊4相同的弹性体组成(见图lb)。 图3所示为安排在载体材料16上的电气部件14的平面图。该电气部件由一个导体带20和一个应答器28组成。该电导体带实施为天线，通过它可从超高频电场将电能供给应答器28。关于电导体带20、载体材料16以及电导体带20与载体材料16的连接的设计，参考涉及图2的陈述。图4所示为安排在载体材料16上的电气部件14的平面图。该传感器实施为LC振荡电路。出于此目的，传感器2具有两个螺旋形的电导体带32和34，其中这两个螺旋32、34互相缠绕。螺旋32、34是以交叉的方式互相地电连接，即螺旋32的内端36连接到螺旋34的外端38，并且螺旋34的内端40连接到螺旋32的外端42。通过电导体带44和46来完成指定连接。因此，这两个螺旋32、34各自形成一个电线圈和一个电容器，弹性体18位于该电容器的“电容器极板”之间。因此，电气部件14实施为可用于测量弹性体18的介电常数的传感器(也见图lb)。关于电导体带32、34、44和46到载体材料16的附接以及关于载体材料16的实施方案，参考图2的描述。图5所示为互相缠绕并且在图4中显示的螺旋32、34的等效电路图。这两个螺旋32、34可以表示为两个串联的并且与电容器52和电阻器54并联的线圈48、50。图5所示的LC振荡电路可电感耦合到来自外面的第二个激发的LC振荡电路。然后，图5所示的振荡电路被激发以经历强制振荡。如果图5所示的振荡电路是在对应于所示振荡电路的固有频率Otl的频率下激发的，那么这两个振荡电路之间将发生共振，其中ωρΙ/Οχ ΛΚ这里L是线圈48和50的感应系数的和并且C是电容器52的电容)。阻尼常数δ进而可由电振荡的衰减或电流的振幅来确定，其中S=R/2L (这里，R是欧姆电阻54的值)。使用以这种方法确定的固有频率Otl和图5所示的振荡电路的阻尼常数δ，最后有可能确定复介电常数。这随着时间推移而改变并且允许得出关于包围电气部件14的弹性体18 (见图Ib)的状态和剩余使用寿命的结论。图6所示为电导体带20的示意图。电导体20由一个被金属导体58以螺旋形式包围的弹性内芯56组成。可在该金属导体外面设置电绝缘层，如果这对于避免电短路而言是有必要的。可用图6所示的方法来建构有关图I到图5提到的所有电导体带。
权利要求
1.一种弹性体产品(2)，该弹性体产品具有一个弹性体部件(4)，具体是具有一个气囊(4)的空气弹簧(2)，在该弹性体产品的弹性体部件(4)中包埋了一个电气部件(14)，该电气部件(14)包含至少一个电导体带(20，30，32，34，44，46)，其特征在于，该电气部件(14)位于一种载体材料(16)上并且该电导体带(20，30，32，34，44，46)是采用弹性可延伸的设计并且连接到该载体材料(16)上，并且其特征在于，该载体材料(16)是以一种材料性结合的方式连接到该弹性体部件(4)周围的弹性体(18)上。
2.如权利要求I所述的弹性体产品(2)，其特征在于，该载体材料(16)是弹性可延伸的。
3.如权利要求I到2之一所述的弹性体产品(2)，其特征在于，该载体材料(16)是一种由具有低熔点的塑料构成的薄膜。
4.如权利要求I到2之一所述的弹性体产品(2)，其特征在于，该载体材料(16)是由与包埋了该载体材料(16)的弹性体部件(4)相同的弹性体(18)构成的。
5.如权利要求I到4之一所述的弹性体产品(2)，其特征在于，该导体带(20，30，32，34，44，46)是以一种点状的方式连接到该载体材料(16)上。
6.如权利要求I到5之一所述的弹性体产品(2)，其特征在于，该导体带(20，30，32，34,44,46)是通过一种织物连接方法连接到该载体材料(16)上或粘合到该载体材料(16)上。
7.如权利要求I到6之一所述的弹性体产品(2)，其特征在于，该电气部件(14)包含连接到一种导电粘合剂上的多个导体带(20，30，32，34，44，46)。
8.如权利要求I到7之一所述的弹性体产品(2)，其特征在于，在该载体材料(16)上安排了一个应答器(28 )，并且其特征在于，这些导体带电连接到该应答器(28 )上。
9.如权利要求I到8之一所述的弹性体产品(2)，其特征在于，该电气部件(14)被实施为一个传感器，可以用该传感器测量该弹性部件(4)的弹性体(18)的介电常数。
10.如权利要求9所述的弹性体产品(2)，其特征在于，该电气部件(14)被实施为一个LC振荡电路。
11.如权利要求10所述的弹性体产品(2)，其特征在于，该电气部件(14)是由两个螺旋形的电导体带(32，34)组成的，这两个电导体带互相缠绕并且以一种交叉的方式互相电连接。
12.如权利要求I到11之一所述的弹性体产品(2)，其特征在于，这些导体带(20，30，32，34，44，46 )各自是由一个弹性内芯(56 )组成的，围绕该弹性内芯以一种螺旋形状缠绕了一个金属导体(58)。
13.一种用于制造弹性体产品(2)的方法，该弹性体产品具有一个弹性体部件(4)，具体是一个具有气囊(4)的空气弹簧(2)，在该弹性体产品的弹性体部件(4)中包埋了一个电气部件(14)，该电气部件(14)包含至少一个电导体带(20，30，32，34，44，46)，其特征在于，该电气部件(14)位于一种载体材料(16)上并且该电导体带(20，30，32，34，44，46)是采用弹性可延伸设计并且被连接到该载体材料(16)上，并且其特征在于，在该弹性体部件(4)的硬化之前，将该载体材料(16)包埋在该弹性体部件(4)的弹性体(18)中并且通过这种硬化而将该载体材料以一种材料性结合的方式连接到该弹性体部件(4)周围的弹性体(18)上。
全文摘要
本发明涉及一种具有弹性体部件(4)的弹性体产品(2)，具体是一种具有气囊(4)的空气弹簧(2)，其中在该弹性体产品的该弹性体部件(4)中包埋了一个电气部件(14)，所述弹性体部件包括至少一个导电通路(20，30，32，34，44，46)。该电气部件(14)位于一种载体材料(16)上，该导电通路(20，30，32，34，44，46)被设计成是弹性地可弯曲的并且连接到该载体材料(16)上，并且该载体材料(16)是以一种牢固粘合的方式连接到该弹性体部件(4)周围的弹性体(18)上。
文档编号F16F9/32GK102834642SQ201180017727
公开日2012年12月19日 申请日期2011年3月4日 优先权日2010年4月8日
发明者西格弗里德·雷克 申请人:康蒂泰克空气弹簧系统有限公司