CN113165452A - 包括监测装置的轮胎 - Google Patents

Abstract

一种包括监测装置(10)的轮胎(1)，该监测装置包括：电子单元(11)，其包括用于检测以下物理量中的至少一个的传感器：温度、压力、加速度、变形；处理单元；收发器；电力供应器(12)，其具有壳体本体(50)、第一电极(22)和第二电极(24)；用于将两个电极(22，24)连接到电子单元(11)的电路(18)；柔性支撑件(13)，电子单元(11)被固定在所述柔性支撑件上，其中壳体本体(50)在第一面(23)处固定到柔性支撑件(13)上，其中监测装置(10)包括接片(26)，该接片与柔性支撑件(13)成一体并被折叠，使得接片的一部分(27)固定到壳体本体(50)的第二面(25)，并且其中电路(18)包括连接迹线(28)，该连接迹线沿着接片(26)延伸直至与第二电极(24)电接触。

Description

包括监测装置的轮胎

技术领域

本发明涉及一种包括监测装置的轮胎，该监测装置例如适用于监测温度、压力、变形、加速度中的至少一个物理量。

背景技术

通常，轮胎具有在运行期间围绕其旋转轴线的大体环面结构，并且其具有垂直于旋转轴线的赤道面，所述赤道面通常是(大体)几何对称的平面(例如，忽略任何细微不对称性，例如胎面设计和/或侧面文字和/或结构或轮廓不对称)。

“内腔”是指在安装时由轮胎的内表面和轮辋的面向轮胎的内表面的表面所界定的空间。

“胎冠部分”是指轮胎的布置在胎面带处的部分。

术语“径向”和“轴向”分别参照垂直于和平行于轮胎的旋转轴线的垂直方向和平行方向使用。

术语“切向”参照大体上根据轮胎的滚动方向面对的方向使用，该滚动方向垂直于径向方向和轴向方向。

“胎印区”是指胎面带的外表面的一部分，该部分在已安装并承受负载(例如，由于安装在车辆上的影响)的轮胎滚动期间始终接触滚动表面。胎印区通常具有大体为零的曲率(或大体为无限的曲率半径)，或者在每种情况下都大体呈现滚动表面的构造。

已经提出了许多用于车辆的轮胎，该轮胎包括布置在轮胎的内腔中的监测一个或多个物理量的监测装置，例如，如US 2014/0118134 A1、US 4,862,486、US 5,749,984、US5,960,844、US 5,977,870、US 2008/0303634 A1、US 2009/0134710 A1、US 2010/0007477A1、DE102012007071 A1、WO2007/121768 A1、WO2007/048621 A1、WO2013/098711 A1、WO2013/098712 A1、WO2018/065846 A1、US 2007/0013503 A1、US 2010/0097662 A1中所述。

发明内容

在包括布置在轮胎的内腔中的监测装置的轮胎的情况下，本申请人进行了以下考虑。

优选的是，在轮胎的胎冠部分处直接在轮胎的内表面上或其内表面附近检测期望的物理量，特别是温度、变形或加速度。例如，优选的是获取胎冠部分的内表面附近的温度，这是因为以这种方式基本上获取了在应力发展的区域中的轮胎材料的实际温度，在滚动期间，应力趋于加热轮胎。相反，例如轮辋附近的温度或内腔中的流体温度可能与胎冠部分的内表面的温度显著不同。此外，在获取温度时，例如在获取轮辋附近或充气阀附近的温度时，由于热传导和/或存在外部热源(例如，来自散热器或制动盘的空气流)，所测量的数据受到车轮外部环境温度的影响。

在加速度或变形的情况下，优选的是直接测量由位于胎冠部分的内表面上的任意部位所经历的加速度或变形的径向分量、切向分量和轴向分量中的至少一个，胎冠部分的内表面由于进入和离开胎印区的周期性或更一般地由于进入和离开轮胎与滚动表面之间的相互作用的周期性而承受应力和变形。这样，可以从检测到的加速或变形信号中获得关于轮胎在使用期间的状态和/或瞬时行为的信息(例如，胎印区大小、磨损、滑水、打滑等等)。因此，期望的是，将加速度传感器和/或变形传感器或多个加速度传感器和/或变形传感器施加到靠近产生最大应力的位置，即靠近轮胎与滚动表面之间的接触部的部位，例如典型位于胎冠部分的内表面上的部位，所述部位例如与布置在胎面的轴向中央区域中的中央肋相对应，或者在任何情况下都位于胎冠部分的内表面上的对应于轮胎滚动期间胎面的承受最大应力区域的部位(承受机械应力和热应力两者)。

为了实现监测装置，典型地使用基于刚性支撑的PCB(印刷电路板)技术，在其上印刷有电路迹线(导电金属迹线)，并且通过焊接和可能的粘合剂经由相应的电连接件(例如，“引脚”)固定电子部件。这样，实现了各种电气部件和电子部件以及刚性支撑件之间的电连接和机械连接。典型地，刚性支撑件(PCB)包括一层或多层浸渍有树脂(例如，环氧树脂)的基础材料，例如玻璃纤维。

然而，该技术的使用涉及刚性支撑件自身不可忽略的重量以及刚性支撑件和在轮胎上所在的部位处焊接在柔性支撑件上的部件的质量的集中。

此外，为了监测装置的运行，通常提供至少包括电力蓄积器的电力供应器。例如，典型使用包括金属胶囊的电池(例如，纽扣电池)。该电力蓄积器典型具有显著的重量。例如，具有约200-250mAh电荷的CR2032类型的不可再充电纽扣电池可以具有约3g的质量。

普遍的趋势是使整个监测装置尽可能紧凑。例如，一种使用过的解决方案设想将适当地连接的蓄积器和PCB刚性支撑件与固定在该刚性支撑件上的所有电子部件彼此叠置，并且用封装材料(例如，聚合树脂)将它们整个地封装起来，可以封装在刚性容纳本体内。此外，可以提供壳体(例如，由弹性体材料制成)以借助于附接贴片和/或一种或多种粘合剂将装置联接到轮胎表面。这些结构作为一个整体(容纳本体、封装材料、壳体、粘合剂)导致重量的进一步增加，整个监测装置的总重量可以达到8-15g，总重量几乎全部位于一个很小的区域内，该区域等于容器的平面区域(例如，内接于直径为18-30mm的圆的容器)。

本申请人在非常高的轮胎转速(对应于对应车辆的极限线速度，例如超过300km/h)条件下进行测试时已经证实上述总质量的部位产生了非常强的应力(特别是径向应力和切向应力)。

实际上，在进入和离开胎印区的区域中，由于轮胎经历对应的变形，因此径向加速度大于胎印区外部的区域中的径向加速度。从本申请人在不同速度条件下进行的实验测量中，胎印区进入和离开处的最大加速度为胎印区外部的径向加速度的约1.5倍。此外，在胎印区中，当径向加速度变为零时，出现切向加速度，该切向加速度沿着胎印区遵循类似于正弦曲线的趋势，其振幅已由本申请人通过实验确定为等于胎印区进入/离开处的径向加速度的约一半。

根据本申请人，加速度在高频循环中以其快速而剧烈的变化产生由轮胎结构上的装置引起的在径向方向(例如“锤击”)和切向方向(剪切)上的明显的周期性应力和/或反之亦然。在上述极限速度条件下，这些应力直接导致蓄积器和/或监测装置和/或轮胎在监测装置的施加部位处出现明显的局部过热。所述过热可能会使监测装置对轮胎的正确运行温度的读数明显失真。此外，所述过热和所述机械应力和/或两种效应的组合可能会导致蓄积器和/或监控装置在它们的结构和/或功能完整性方面和/或它们与轮胎的内表面的联接(例如，用于将该装置施加到内表面的粘合剂的分解和/或分离)方面上的损坏。在更严重的情况下，所述过热和所述机械应力和/或两种效应的组合可能会导致损失轮胎的胎冠部分的结构完整性，甚至导致在胎面带处形成孔(所谓的“气泡”)，这是由于轮胎复合物的局部分解引起的，这种孔随后由于轮胎复合物的旋转运动和/或胎面的分层而消除。

为了减轻这个问题，本申请人已经设计了一种监测装置，该监测装置使用柔性支撑件，在该柔性支撑件上固定有不同的功能元件(电子单元或其部件、一个或多个蓄积器等等)，使得这些部件中的至少一些在径向上不彼此叠置。柔性支撑件允许监测装置在滚动期间，特别是在胎印区处适应胎冠部分的变形。而且，该解决方案避免了由刚性PCB、容纳本体、封装材料和壳体引起的上述重量增加，并且允许将不同功能元件的重量分布在轮胎的内表面的多个部位上，从而减轻了锤击现象。最后但并非最不重要的是，柔性支撑件，特别是如果大体不可伸展的柔性支撑件，允许在更宽的区域上分布应力，特别是剪切应力。

然而，本申请人已经发现将每个蓄积器固定到柔性支撑件上涉及一些问题。

典型地，事实上，蓄积器具有刚性容纳本体(典型为金属或硬质聚合物的)，并且具有不可忽略的集中质量。

在监测装置的整个使用寿命中，必须确保蓄积器的两个电极与用于为电子单元供电的电路之间的电接触。本申请人已经设想了一种解决方案，其中，两个接触引脚(称为“接片”，例如由金属制成，每个电极一个接触引脚)固定在蓄积器的上方和下方并通过导电粘合剂连接至电路。然而，在高速和/或疲劳测试之后，本申请人也已经证实，该解决方案涉及一个或两个引脚从电路上脱离，这是由导电粘合剂从电路的迹线上脱离/或者由通过粘合剂和导电迹线形成的组件从柔性支撑件上脱离而引起的，由此中断蓄积器和电路之间的电连续性。

根据本申请人，该现象是由于上述应力循环以及由于装置的惯性，特别是由于蓄积器本身的惯性引起，所述应力循环以及惯性在组件蓄积器/引脚的径向方向和/或剪切方向上产生微运动(振动)，该组件蓄积器/引脚相对于柔性支撑件基本上是刚性的并且相对自由的，而柔性支撑件由于相对于内表面的紧密附着而受到相对约束。由于引脚是刚性的并且与蓄积器集成在一起，因此这些微运动会在引脚和电路迹线之间的附接部位处产生很大的应力，这代表了连接中的薄弱部位，易遭受断裂。

本申请人进一步认识到，当使用诸如上述纽扣电池之类的不可再充电的能量蓄积器时，期望的是，该蓄积器在与轮胎的寿命相适应的时间段内(针对旨在用于普通公路车辆的装置典型为几年)包含足够量的可用能量。

本申请人已经发现，使用具有该足够量的能量的蓄积器导致相对质量增加，由此导致增加上述应力和/或振动并加剧上述相关问题。

因此，本申请人面临以下问题：实现监测至少一个物理量(例如，温度和/或压力和/或加速度和/或变形)的监测装置，该监测装置将直接施加在轮胎的胎冠部分的内表面附近，甚至在很高的轮胎转速下以及甚至面对存在能够提供大量的预蓄积电能的一个或多个蓄积器，该监测装置也能够避免或限制局部过热以及由此引起的检测到错误温度值和/或丧失轮胎和/或监测装置的结构完整性的风险，同时所述监测装置持久地保证了电子单元的供电。

根据本申请，上述问题通过基于柔性支撑件的监测装置来解决，其中，至少一个蓄积器固定至柔性支撑件，其中柔性支撑件的接片被折叠并粘合在蓄积器上。

根据一方面，本发明涉及一种轮胎，该轮胎包括监测与轮胎相关的一个或多个物理量(例如，温度、压力、变形和/或加速度)的监测装置，该监测装置固定在所述轮胎的内表面上，优选固定在所述轮胎的胎冠部分处。

根据另一方面，本发明涉及一种监测与轮胎相关的一个或多个物理量(例如，温度、压力、变形和/或加速度)的监测装置，该监测装置能够固定在轮胎的内表面上，优选能够固定在所述轮胎的胎冠部分处。

监测装置包括电子单元和电力供应器，所述电力供应器包括壳体本体、在壳体本体的第一面处的第一电极以及在壳体的与第一面相对的第二面处的第二电极。监测装置包括用于将这两个电极连接到所述电子单元的电路。

电子单元包括：至少一个传感器，用于检测以下物理量中的至少一个：温度、压力、加速度、变形；处理单元；以及收发器。

监测装置还包括单件式柔性支撑件，电子单元固定在该柔性支撑件上。

壳体本体在所述第一面处固定到所述柔性支撑件上。

优选地，监测装置包括接片，所述接片在所述接片的第一端部处与所述柔性支撑件成一体并被折叠成使得所述接片的一部分固定到壳体本体的所述第二面。优选地，电路包括连接迹线，该连接迹线沿着所述接片延伸直至与所述第二电极电接触。

“电力供应器”是指构造成向电子单元供应电力的部件，其可以由一个或多个蓄积器构成，要供应的电力被预先蓄积在所述蓄积器种(例如，电池或电容器)，或者所述电力供应器可以包含适用于直接为电子单元供电和/或为至少一个蓄积器再充电的发电机和/或现场电力接收器(例如，电力回收装置、或“能量提取”或“能量收集”装置、或电磁感应充电器)。电力供应器包括至少一个壳体本体，该壳体本体具有两个相对的面，在该两个相对的面处设有用于供应电力的电极。例如，在蓄积器的情况下，壳体本体可以封装阳极、阴极和电解质，或者在发电机和/或现场电力接收器的情况下，壳体本体可以包封(例如，压电或电磁)装置，所述压电或电磁装置构造成从替代电源获得电力，所述替代电源为例如热能、动能、电磁能、势能。在这两种情况下，从壳体本体的电极朝向蓄积器(在发电机和/或接收器的情况下)和/或朝向电子单元(在蓄积器的情况下和在发电机和/或接收器的情况下二者)供应电力。

根据本申请人，上述接片执行以下功能：在布置在电力供应器的壳体本体上的第二电极(即，自由电极)与用于向电子单元供电的电路的其余部分之间建立电接触，以替换产生上述应力部位的刚性引脚。由于接片的柔性以及因此由于其可移动性，接片可以跟随电力供应器的壳体的上述微运动，从而避免沿着电连接迹线产生应力部位(在该应力部位中可能发生连接的中断)，该电连接迹线沿着接片本身延伸。

在一个或多个前述方面中，本发明可以具有以下优选特征中的一个或多个。

典型地，壳体本体是刚性的，例如由金属制成。

优选地，所述电力供应器包括至少一个蓄积器，所述蓄积器包括所述壳体本体。

优选地，所述接片与所述柔性支撑件形成单一本体。换句话说，所述接片是柔性支撑件的一整体部分，在所述第一端部处从柔性支撑件连续地形成。以这种方式，电连接是坚固的，并且接片本身的制造简单且便宜，例如通过(例如由激光)切割柔性支撑件制造该接片。

优选地，所述接片(当在平面中延伸时，即在折叠之前)至少部分地延伸超过柔性支撑件的外周边缘(的包络线)。换句话说，接片在自身折叠之前至少部分地从柔性支撑件的平面范围(encumbrance)(或者更好地从柔性支撑件的包络线)突出。以这种方式，接片的制造不会机械地削弱柔性支撑件的其余部分，和/或柔性支撑件的平面范围保持受到限制。

优选地，所述接片在所述柔性支撑件上的附接线相对于柔性支撑件的外周边缘(的包络线)布置在向后位置中。换句话说，接片的仅一部分超过了柔性支撑件的外周边缘(或其包络线)。以这种方式，相对于没有接片的柔性支撑件，接片的制造需要有限的多余材料。而且，以这种方式，容易使接片沿着接片的整个延伸附着到壳体本体。

优选地，所述柔性支撑件具有位于接片在柔性支撑件上的附接线的相对端部处的排放孔。以这种方式，降低了柔性支撑件在附接线的端部处撕裂的风险。

优选地，接片的固定到壳体本体的所述第二面的所述部分是接片的自由端部部分。以这种方式，接片的总长度保持受到限制。

优选地，监测装置包括插置于所述连接迹线和所述第二电极之间的导电粘合剂，以在连接迹线和所述第二电极之间形成电接触以及将接片的所述部分固定到壳体本体的所述第二面，更优选地，固定到所述第二电极。以这种方式，导电粘合剂确保导电，并且导电粘合剂为了固定壳体本体的目的而协作。

优选地，所述导电粘合剂位于接片的固定到壳体本体的第二面的接片的所述部分的子部分处，更优选地，所述子部分位于所述连接迹线的端部部分处。

优选地，监测装置包括用于将接片的所述部分(进一步)固定到壳体本体的所述第二面的电绝缘粘合剂。优选地，电绝缘粘合剂在接片的所述部分的另一子部分上延伸。以这种方式，电绝缘粘合剂可以选择成用于在允许电接触的同时优化接片固定到第二面的坚固性。

优选地，监测装置包括电绝缘粘合剂，用于将插置于接片的所述部分和接片的所述第一端部(例如，接片在柔性支撑件上的附接线)之间的接片的另一部分固定到所述壳体本体，更加优选地固定到所述壳体本体的侧壁。以这种方式，电绝缘粘合剂有助于将壳体本体固定到柔性支撑件(特别是相对于剪切应力)，而且还避免了连接迹线与电力供应器的不属于第二电极的部分之间的电接触。

优选地，所述接片固定到壳体本体的第二面以紧密地包裹壳体本体，更优选地保持附着到所述壳体本体的侧壁(例如，借助于前述电绝缘粘合剂)。优选地，所述接片承受张力。以这种方式，接片还执行有助于将壳体本体机械地固定到柔性支撑件的功能。实际上，由于集中的重量，在壳体本体的第一面和柔性支撑件之间的接触表面处，在径向方向(“锤击”)和切向方向(剪切)上产生上述周期性应力，上述周期性应力易于使两个元件之间的联接(例如，通过粘合剂)疲劳直至损坏，这导致壳体本体部分或全部脱离。此外，这些应力的高频重复可能会导致用于联接的粘合剂变热，粘合剂变热转而可能会有助于和/或有利于联接的上述损坏。

典型地，所述电路至少包括：用于将所述电子单元连接到第一电极、例如正极的第一电路径；以及用于将所述电子单元连接到第二电极、例如负极的第二电路径。优选地，所述电连接迹线属于第二电路径。优选地，电路包括在所述第一电极处并与所述第一电极接触的第一电触头，所述第一电触头属于第一电路径。

在一个实施例中，所述第一电触头具有几何连接的布局(即没有内部开口)，例如圆形。

在一个实施例中，所述第一电触头具有网格布局。以这种方式，导电粘合剂(以及可能的绝缘粘合剂)在第一电触头下方直接接触柔性支撑件，从而确保壳体本体的固定的更大坚固性和/或更大的电接触面积(也由于网格的侧壁被导电粘合剂弄湿)。

优选地，监测装置包括覆盖连接轨迹的至少一部分的介电材料层(即，电绝缘，例如介电油墨)，该介电材料层优选地被插置于(接触)连接轨迹的所述部分和所述电绝缘粘合剂之间。优选地，连接迹线的所述部分至少在所述壳体本体的侧壁处和/或在接片的所述部分的子部分处延伸。优选地，所述介电材料层在壳体本体的第一面处覆盖所述第二电路径。以这种方式，第一电极和连接迹线之间的绝缘随时间的耐久性(例如，相对于单独存在绝缘粘合剂的情况)得以改善，特别是在接片的曲率较大的区域处。

优选地，监测装置包括用于将所述壳体本体固定在柔性支撑件上的导电粘合剂，所述导电粘合剂被接触地插置于第一电极和第一触头之间。以这种方式，导电粘合剂有助于固定壳体，同时导电粘合剂确保电接触。

优选地，监测装置包括用于将壳体本体的第一面的一部分、更优选地将以所述第一触头为中心的环形部分固定到所述柔性支撑件的电绝缘粘合剂。以这种方式，电绝缘粘合剂有助于将壳体本体固定到柔性支撑件，优选地避免连接迹线与电力供应器的不属于第二电极的部分之间的任何电接触。

优选地，所述电绝缘粘合剂在所述第一面和所述接片的所述部分之间延伸(优选连续地延伸)。更优选地，所述电绝缘粘合剂从所述第一面一直连续地延伸到接片的所述部分。这样有利于绝缘效果。

优选地，所述导电粘合剂位于壳体本体的第一面的所述环形部分内。这样，整个第一面都具有该粘合剂。

优选地，所述电绝缘粘合剂是压敏粘合剂和/或环氧粘合剂。优选地，所述导电粘合剂是双面胶带，例如，压敏双面胶带。

优选地，电路被(直接)固定到所述柔性支撑件上。

优选地，所述电路被用导电油墨(例如，基于银的导电油墨)印刷到所述柔性支撑件上，甚至更优选地通过丝网印刷技术印刷。在一个实施例中，电路包括导电迹线，所述导电迹线包括由铜制成的导电迹线，其优选地通过化学蚀刻薄(例如，几微米或几十微米)铜层而获得。已经证明这些印刷技术特别适合于柔性支撑件，并且能够使导电迹线耐挠曲。

优选地，所述蓄积器是电池(例如，纽扣电池)，更优选地是不可再充电的电池。

优选地，所述壳体本体具有圆形平面。

优选地，所述蓄积器具有大于或等于30mAh、更优选地大于或等于80mAh、甚至更优选地大于或等于100mAh的电荷容量。

通常，所述蓄积器的重量大于或等于约0.5g，更优选地大于或等于约1g。优选地，所述蓄积器的重量小于或等于约4g。当在适用于重载的轮胎(例如，用于SUV、CUV、卡车、公共汽车等的轮胎)上使用时，可以使用重量更大的电池，直到约7-8g。

优选地，所述壳体本体内接于直径小于或等于30mm、更优选地小于或等于25mm的圆，和/或外接于直径大于或等于15mm、更优选地大于或等于17mm的圆。

这些类型的蓄积器即使在与装置的平均寿命相容的时间段内和/或即使在存在复杂装置功能(例如，检测不同参数，例如加速度、胎印区域的一个或多个尺寸、竖直负载等等)的情况下，也能够为装置的运行供应足够的电力。

优选地，所述蓄积器构造成抵抗大于或等于100℃、更优选地大于或等于110℃的温度。以这种方式，蓄积器抵抗轮胎的过热温度。

优选地，所述电力供应器包括多个壳体本体，每个壳体本体均具有针对所述壳体本体而言的上述特征中的一个或多个。

优选地，监测装置包括用于每个壳体本体的相应的接片，其中对于每个相应的接片，监测装置具有针对所述接片而言的上述特征中的一个或多个。

优选地，所述电力供应器包括多个电能蓄积器，每个蓄积器均通过所述电路电连接到所述电子单元并且适用于向所述电子单元供电，其中所述蓄积器中的每个均具有针对所述至少一个蓄积器而言的上述特征中的一个或多个。

彼此不同并且固定在柔性支撑件上的多个电能蓄积器允许蓄积器不会相互径向叠置，甚至允许蓄积器不会部分相互径向叠置。所述蓄积器也没有径向地叠置在电子单元上，甚至没有部分地与固定在柔性支撑件上的电子单元径向叠置。该解决方案允许将电力供应器的总质量分为至少两个部分(蓄积器)，每个部分相对于装置的总质量具有不可忽略的质量。以这种方式，减少了留在轮胎的相应的单一局部胎冠部分上的质量，以及因而降低了上述锤击和剪切应力现象：这意味着减少了胎冠部分和/或粘合剂和/或监测装置的过热。总的来说，存储的电能总容量高，这由每个蓄积器的各个独立容量之和给出。

优选地，所述蓄积器并联地电连接到所述电子单元。以这种方式，蓄积器的容量被加起来，从而能够获得监测装置的显著耐久性和/或监测功能的增加。

优选地，轮胎的赤道面与所述监测装置交叉(cross)，更优选地，赤道面与所述电子单元交叉，例如在所述传感器处与所述电子单元交叉。以这种方式，该装置(优选地，传感器)被施加到轮胎的承受最大应力的部分上，并且因此这在信号测量(例如，加速度计)的情况下更受关注，从该信号测量中要检测关于轮胎在使用期间的状态和/或瞬时行为的信息。

优选地，所述至少一个传感器适用于检测以下物理量中的至少两个：温度、压力、变形、加速度，例如温度和压力。甚至更优选地，所述至少一个传感器适用于检测所述物理量中的至少三个或全部四个。优选地，所述至少一个传感器适用于至少检测所述加速度和/或所述变形，更优选地至少检测所述加速度和/或所述变形的径向分量和/或切向分量。以这种方式，监测装置提供了特别有用的数据，用于获得轮胎的状态和/或运行，和/或安装有该轮胎的车辆的行为。

优选地，所述柔性支撑件借助于粘合剂层(例如，压敏粘合剂)固定到所述轮胎的内表面。

优选地，所述柔性支撑件是基本上不可延伸的。以这种方式，剪切应力被分布和/或连接电路的迹线上的应力受到限制。

为了本说明书和后面的权利要求的目的，“柔性支撑件”大体是指由这样的材料(包括复合材料/层材料)制成的支撑件，即如果该材料用于制造边缘显著大于进入或离开轮胎的胎印区的区域(例如，120mm×120mm表面板)的圆周延伸且厚度等于支撑件的正方形板，则该材料允许该板在室温下符合半径小于被充气至标称压力的轮胎的法向曲率半径的圆柱形表面(例如，半径为200mm、优选为100mm、更优选为50mm的圆柱形表面)而又不会破裂或经受永久变形。

为了本说明书和后面的权利要求的目的，“不可延伸的支撑件”大体是指由这样的材料(包括复合材料/层材料)制成的厚度为约10μm至约400μm、优选约50μm至约200μm的支撑件，即该材料在23℃下具有优选大于0.1GPa、更优选大于0.5GPa的牵引弹性模量。

优选地，所述柔性支撑件是选自以下组的弹性体或热塑性材料的膜：尼龙、PET、PEN、聚酰亚胺、EPDM、二烯聚合物和聚氨酯树脂。也可以使用纸基材、环氧树脂薄片材(可能是加强的，例如用玻璃纤维加强)或超薄并因而柔性的硅(或另一半导体材料)片材。这些柔性支撑件已被证明适用于以下技术：将电连接电路印刷或沉积到支撑件上或进行化学蚀刻，然后通过用导电粘合剂粘接和/或通过焊接(例如，用锡或其合金(例如，锡铋)或载有导电颗粒(例如，银、铜或碳颗粒)的粘合剂将预制的电子部件固定和电连接至电连接电路。

优选地，所述传感器、所述处理单元和所述收发器中的至少两个，更优选地全部三个，被布置在单个、优选预制的组件中(例如，借助于相应的容纳本体，所述容纳本体至少部分地容纳所述传感器、所述处理单元和所述收发器中的所述至少两个)。这样，大大简化了监测装置的制造。

优选地，所述多个蓄积器包括布置在所述电子单元的相对两侧处的第一蓄积器和第二蓄积器。在监测装置的总体平面范围相同的情况下，与在电子单元的同一侧上的配置相比，通过将电子单元插置于这两个蓄积器之间，这两个蓄积器之间的相互距离更大。以这种方式，避免或进一步限制两个单一蓄积器的热效应累加的现象以及随之而来的过热(特别是在轮胎的胎面的承受应力最大的区域处，例如中央浮雕处)。

优选地，所述多个蓄积器包括两个且不超过两个蓄积器，这些蓄积器沿着主伸展方向布置在监测装置的相对端部处。在这种情况下，使监测装置的总体平面范围和复杂性受到限制。

优选地，监测装置包括聚合物膜，该聚合物膜附着地施加到所述监测装置的位于所述电力供应器的侧(即，与轮胎的内表面相对)上的面。优选地，所述聚合物膜完全覆盖监测装置的所述面。优选地，所述聚合物膜由聚氨酯制成。优选地，通过层压将所述膜施加到所述面。以此方式，除了保护所述装置的所有裸露部分不受撞击、化学试剂和/或灰尘的影响之外，该膜还有助于将不同的电子部件固定到柔性支撑件，包括电力供应器/蓄积器。

优选地，所述接片沿着主延伸线具有总长度(例如，从所述第一端部(例如附接线)到与第一端部相对的第二端部)，使得其在所述壳体本体的整个侧壁上延伸，而且还延伸壳体本体的所述第二面的相应尺寸(例如，所述第二面的直径)的至少50％，优选不超过所述第二面的所述相应尺寸的90％，更优选不超过所述相应尺寸的80％。以这种方式，可以将接片自身折叠并与第二电极电接触。

优选地，所述接片沿着垂直于所述主延伸线的方向(局部)具有宽度，所述宽度大于或等于第二面的所述相应尺寸的25％，更优选地大于或等于第二面的所述相应尺寸的30％，和/或等于二面的所述相应尺寸，更优选地小于或等于第二面的所述相应尺寸的80％，甚至更优选地小于或等于第二面的所述相应尺寸的60％。

已经证明这些尺寸特别适用于建立电池的充分固定、第二电极的稳定且持久的电接触，同时限制与第一电极发生不期望的电接触的风险。

附图说明

参考附图，通过以下以本发明的非限制性示例的方式呈现的一些实施例的详细描述，将进一步阐明本发明的特征和优点，其中：

图1示出了包括根据本发明的监测装置的轮胎的截面的示意性局部透视图；

图2示出了根据本发明的监测装置的示意性局部平面视图，其中没有蓄积器，并且接片展开；

图3示出了图2的监测装置的示意性局部平面视图，其中带有积器，并且接片被折叠；

图4示出了图3的装置的一部分的示意性局部侧视图。

具体实施方式

在图1中，用附图标记1示出了轮胎(以局部透视截面)，该轮胎包括根据本发明的监测装置10。在本说明书和附图中，相同的附图标记被用于同样在其实施例中的相同元件。

监测装置10包括电子单元11和电力供应器12，该电力供应器包括至少一个蓄积器14，所述蓄积器通过电路18与电子单元电连接。

在所示的示例中，电力供应器12包括一对电能蓄积器14(例如，由一对电能蓄积器构成)，每个蓄积器14具有各自的壳体本体50并通过电路18电连接至电子单元11，用于为电子单元供电，优选以并联方式(如图2和图3中示例性地和示意性地示出的那样)。

每个蓄积器14包括(图4)：位于壳体本体50的第一面23处的第一电极22(第一电极典型地与壳体本体的侧壁41成一体)；和位于壳体本体的与第一面23相对的第二面25处的第二电极24，电路18将这两个电极连接到电子单元。

监测装置10还包括单件式的柔性支撑件13，所述柔性支撑件在轮胎1的胎冠部分16处(即，在胎面带17处的轮胎部分)固定在轮胎的内表面15上。示例性地，柔性支撑件13是聚酰亚胺膜(例如，

的

)。

电子单元11固定在柔性支撑件13上。根据本发明，每个蓄积器也在第一面23处固定在柔性支撑件13上并且连接到电路18。

优选地，这两个蓄积器布置在电子单元11的相对两侧处，如图3和图4中示例性地示出的那样。

示例性地，监测装置10具有平面(例如，由柔性支撑件13的平面限定)，该平面具有沿着主伸展方向L的长形形状，这两个蓄积器布置在监测装置的相对端部处(图1和图3)。示例性地，沿着该方向L的尺寸和垂直于该方向的尺寸(在图2和3的平面中)等于110×30mm或80×25mm。

典型地，电路18包括：用于将电子单元11连接到第一电极的第一电路，该第一电极示例性地示出为正极(尽管它可以是负极)；和用于连接到第二电极、例如负极的第二电路。典型地，电路18包括在第一电极22处的第一电触头42，该第一电触头属于第一电路。

在图2中，仅参照与本说明书有关的元件示意性地示出了电路18。此外，在图2中，出于说明目的，两个所示的第一电触头42彼此不同。在一个实施例中，示例性地示出在左边的第一电触头42具有圆形布局，而在不同实施例中，示例性地示出在右边的第一电触头42具有网格布局。真实的装置10将典型地具有彼此相同的两个第一电触头42(未示出)。

示例性，每个蓄积器14均是电池，例如由

出售的CR2032HR型纽扣电池(容量为200mAh，重量为3g，直径和厚度为20×3.2mm)或由

出售的BR1632(容量为120mAh，重量为1.5g，直径和厚度为16×3.2mm)或

出售的BR 1225(容量为48mAh，重量为0.8g，直径和厚度为12.5×2.5mm)。典型电压等于3V，工作温度范围为从-40℃到+125℃。

根据本发明，柔性支撑件13对于每个蓄积器14而言均包括接片26，所述接片被折叠成使得接片的一部分27固定到蓄积器的第二面25。优选地，电路18对于每个蓄积器14而言均包括连接迹线28(因为其在绝缘粘合剂下方，所以在图2中以虚线示例性地示出)，该连接迹线沿着接片26延伸直至接触第二电极24。电连接迹线28属于第二路径。

在所示的示例中，接片26与柔性支撑件13形成单一本体，该接片从柔性支撑件、从接片的位于接片的第一端部51处的附接线29(在图2中以虚线任意地示出)突出并且自身折叠以包裹壳体本体50。在替代实施例中(未示出)，接片可以是与柔性支撑件不同的元件，并且至少在第一端部处与柔性支撑件制成为一体(例如，通过粘合)。

优选地，接片26(当在平面视图中延伸时，即在折叠之前，如图2所示)部分地超过柔性支撑件13的外周边缘31的包络线。优选地，接片在柔性支撑件13上的附接线29(在图2中以虚线任意地示出)相对于外周边缘31的包络线布置在向后位置中。如图3所示，接片典型地从附接线29开始折叠。

优选地，柔性支撑件13在附接线29的相对端部处具有排放孔32。

优选地，接片27的固定到蓄积器的第二面的部分是接片的自由端部部分。在未示出的替代实施例中，固定到第二面的该部分可以是接片的中间部分。换句话说，接片在其两端部处都附接(例如，成单一本体或粘合)到柔性支撑件，以在蓄积器上形成桥接件(例如，接片可以通过两个平行的凹口获得，该两个平行的凹口完全包含在柔性支撑件13的外周边缘31内)。

示例性地，接片具有沿着主延伸线的总长度，该主延伸线从附接线29至自由端，该总长度等于壳体本体50的侧壁41的延伸与第二面的直径的70％之和。优选地，接片具有沿着局部垂直于主延伸线的方向的宽度，该宽度等于第二面25的直径的约30％。

优选地，借助于各向同性(例如，

3104WXL)或各向异性(例如，3M 9703)的导电粘合剂33(因为其被绝缘粘合剂覆盖，所以在图4中以虚线示出)将接片27的该部分固定至蓄积器的第二面25，特别是固定到第二电极24，所述导电粘合剂接触地插置于连接迹线28和第一电极24之间，以在连接迹线和所述第二电极之间形成电接触。

优选地，导电粘合剂33布置在接片27的该部分的子部分处，该子部分位于连接迹线28的端部部分处(图2和图4)。

优选地，接片27的该部分还借助于电绝缘粘合剂34固定到蓄积器的第二面25，所述电绝缘粘合剂示例性地在接片的该部分的另一子部分上具有延伸，即在连接迹线28的端部处留出用于施加导电粘合剂33的区域(示例性地以圆形形状示出)。为了进一步提高两个电极22和24之间的绝缘，可以添加一个或多个介电材料层(未示出)(例如，通过丝网印刷技术印刷的DuPont ME779油墨)，例如在沿着侧壁41延伸的部分处以及在附接线29处的连接迹线28上方并与连接迹线28接触。

优选地，借助于相同的电绝缘粘合剂34，将接片40的插置于接片27的该部分与附接线29之间的另一部分固定至每个蓄积器14的侧壁41。优选地，接片26固定至蓄积器的第二面25以紧密地包裹蓄积器，例如由于承受轻微张力而保持附着至蓄积器的侧壁41(如图4所示)。

优选地，每个蓄积器14均借助于接触地插置于第一电极22和第一电触头42之间的导电粘合剂33(例如，用于第二电极的相同类型的导电粘合剂)固定在柔性支撑件上。

示例性地，蓄积器的第一面23的以所述第一电触头42为中心的环形部分借助于电绝缘粘合剂34固定到柔性支撑件13。示例性地，电绝缘粘合剂34从第一面连续地延伸到接片27的所述部分。在双面胶带的情况下，电绝缘粘合剂34可以预先切成单件，然后粘合到柔性支撑件上。

优选地，导电粘合剂33位于蓄积器的第一面的环形部分内。

优选地，电绝缘粘合剂34是压敏粘合剂，例如双面胶带(例如，PSA 3M 9469PC)和/或环氧树脂粘合剂(例如，

312TM)。

在一实施例中，包括连接迹线28和第一电触头42的电路18的迹线由导电油墨(例如，银导电油墨

5025)直接印刷在柔性基材上而制成，例如使用丝网印刷技术。

电子单元11典型地包括(未示出)：至少一个传感器，该至少一个传感器用于检测以下物理量中的至少一个：温度、压力、加速度；处理单元；和收发器。作为示例，电子单元可以包括由NXP

出售的预制的组装模型FXTH870911DT1，其包括处理单元和适用于检测温度、压力和加速度全部三个物理量的多个传感器。该组件还包括射频收发器，其收发器频率为315-434MHz。在一示例性实施例中，可以使用与前述组件分开地固定到柔性支撑件的另一收发器，其可以在不同的频带上使用(例如，利用Wifi或

技术)。

可以布置诸如压敏粘合剂层的粘合剂层(未示出)以将柔性支撑件的下表面粘合到轮胎的内表面。

优选地，监测装置10被施加在内表面15上，使得轮胎的赤道面20与监测装置10交叉，更优选地，使得赤道面与电子单元11交叉(这样，传感器位于胎面带17的中央浮雕21处或中央浮雕附近，如图1所示)。

优选地，监测装置包括聚氨酯膜(未示出)，该聚氨酯膜通过层压施加以附着到装置的与轮胎的内表面相对的面上。

Claims (19)

1.一种轮胎(1)，所述轮胎包括监测装置(10)，所述监测装置固定在所述轮胎的内表面(15)上，所述监测装置(10)包括：

-电子单元(11)；

-电力供应器(12)，所述电力供应器包括壳体本体(50)、在所述壳体本体(50)的第一面(23)处的第一电极(22)以及在所述壳体本体(50)的与所述第一面相对的第二面(25)处的第二电极(24)；

-电路(18)，所述电路用于将这两个电极(22，24)连接到所述电子单元(11)；

-单件式柔性支撑件(13)，所述电子单元(11)固定在所述柔性支撑件上，

其中，所述电子单元(11)包括：至少一个传感器，用于检测以下物理量中的至少一个：温度、压力、加速度、变形；处理单元；和收发器，

其中，所述壳体本体(50)在所述第一面(23)处固定到所述柔性支撑件(13)上，

其中，所述监测装置(10)包括接片(26)，所述接片在所述接片(26)的第一端部(51)处与所述柔性支撑件(13)成一体并被折叠成使得所述接片的一部分(27)固定至所述壳体本体(50)的所述第二面(25)，并且

其中，所述电路(18)包括沿着所述接片(26)延伸直至电接触所述第二电极(24)的连接迹线(28)。

2.根据权利要求1所述的轮胎(1)，其中，所述接片(26)与所述柔性支撑件(13)形成单个本体，其中在平面视图中，所述接片(26)至少部分地超过所述柔性支撑件(13)的外周边缘(31)的包络线，并且其中所述接片(26)到所述柔性支撑件(13)的附接线(29)相对于所述柔性支撑件(13)的所述外周边缘(31)的所述包络线布置在向后位置中。

3.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎(1)，其中，固定至所述壳体本体(50)的所述第二面(25)的所述接片的所述一部分(27)是所述接片的自由端部部分。

4.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎(1)，其中，所述监测装置(10)包括导电粘合剂(33)，所述导电粘合剂被插置于所述连接迹线(28)和所述第二电极(24)之间以建立所述连接迹线(28)和所述第二电极(24)之间的电接触，并将所述接片的所述一部分(27)固定至所述壳体本体(50)的所述第二面(25)，其中所述导电粘合剂(33)位于固定至所述壳体本体(50)的所述第二面(25)的所述接片的所述一部分(27)的子部分处，所述子部分位于所述连接迹线(28)的端部部分处。

5.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎(1)，其中，所述监测装置(10)包括电绝缘粘合剂(34)，所述电绝缘粘合剂用于将所述接片的所述一部分(27)固定至所述壳体本体(50)的所述第二面(25)，所述电绝缘粘合剂(34)在所述接片的所述一部分的另外的子部分上延伸。

6.根据权利要求5所述的轮胎(1)，其中，所述监测装置(10)包括覆盖所述连接迹线(28)的至少一部分的介电材料层，所述介电材料层以接触的方式插置于所述连接迹线的所述一部分和所述电绝缘粘合剂(34)之间，所述连接迹线的所述一部分至少在所述壳体本体(50)的侧壁(41)处和/或在所述接片的所述一部分(27)的子部分处延伸。

7.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎(1)，其中，所述监测装置(10)包括用于将所述接片(40)的另外的部分固定到所述壳体本体(50)的侧壁(41)的电绝缘粘合剂(34)，所述电绝缘粘合剂插置于所述接片的所述一部分(27)和所述接片(26)的所述第一端部(51)之间。

8.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎(1)，其中，所述接片(26)固定至所述壳体本体的所述第二面(25)，以紧密地包裹所述壳体本体(50)，从而保持附着于所述壳体本体(50)的侧壁(41)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎(1)，其中，所述电路(18)至少包括用于将所述电子单元(11)连接到所述第一电极(22)的第一电路径以及用于将所述电子单元(11)连接到所述第二电极(24)的第二电路径，其中所述电连接迹线(28)属于所述第二电路径，其中所述电路(18)包括第一电触头(42)，所述第一电触头位于所述第一电极(22)处并与所述第一电极接触，所述第一电触头属于所述第一电路径。

10.根据权利要求9所述的轮胎(1)，其中，所述第一电触头(42)具有网格布局。

11.根据权利要求9或10所述的轮胎(1)，其中，所述监测装置(10)包括用于将所述壳体本体(50)固定在所述柔性支撑件(13)上的导电粘合剂(33)，所述导电粘合剂(33)以接触的方式插置于所述第一电极(22)和所述第一电触头(42)之间，其中所述监测装置(10)包括用于将所述壳体本体(50)的所述第一面(23)的一部分固定至所述柔性支撑件(13)的电绝缘粘合剂(34)，并且其中所述电绝缘粘合剂(34)在所述第一面(23)和所述接片的所述一部分(27)之间延伸。

12.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎(1)，其中，所述壳体本体(50)具有圆形平面，并且其中所述壳体本体(50)被内接于直径小于或等于30mm的圆和/或被外接于直径大于或等于15mm的圆。

13.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎(1)，其中，所述接片(26)沿着主延伸线具有总长度，使得其延伸所述壳体本体(50)的整个侧壁(41)，并且此外，其还延伸所述壳体本体(50)的所述第二面(25)的相应尺寸的至少50％，优选不超过所述第二面的所述相应尺寸的90％，并且其中所述接片(26)具有沿着垂直于所述主延伸线的方向的宽度，所述宽度大于或等于所述第二面的所述相应尺寸的25％和/或等于所述第二面的所述相应尺寸，优选小于或等于所述第二面的所述相应尺寸的80％。

14.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎(1)，其中，所述柔性支撑件(13)通过粘合剂层固定至所述轮胎的内表面，其中所述柔性支撑件(13)是基本上不可延伸的，其中，所述柔性支撑件(13)是选自以下组的弹性体材料或热塑性材料的膜：尼龙、PET、PEN、聚酰亚胺、EPDM、二烯聚合物和聚氨酯树脂，或者它由纸基材、环氧树脂薄层或超薄柔性硅层或其他半导体获得，其中所述电路(18)用导电油墨印刷或沉积到所述柔性支撑件上，或者所述电路(18)包括包含所述导电迹线(28)的传导迹线，所述传导迹线由铜制成，通过化学蚀刻铜薄层而获得，并且其中预制的电子部件通过利用导电粘合剂粘合和/或通过焊接而固定地电连接到所述电路(18)。

15.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎(1)，其中，所述壳体本体(50)是刚性的，并且其中所述电力供应器(12)包括至少一个包括所述壳体本体(50)的蓄积器(14)。

16.根据权利要求15所述的轮胎(1)，其中，所述蓄积器(14)是电池，并且其中所述蓄积器(14)具有大于或等于80mAh的电荷容量。

17.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎(1)，其中，所述电力供应器(12)包括多个电能蓄积器(14)，每个电能蓄积器(14)通过所述电路(18)电连接到所述电子单元(11)并且适用于向所述电子单元(11)供电，其中所述电能蓄积器中的每个包括各自的壳体本体(50)，并且其中所述电能蓄积器并联地电连接到所述电子单元。

18.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎(1)，其中，所述电力供应器(12)包括多个壳体本体(50)，每个壳体本体(50)具有针对所述壳体本体(50)所要求保护的特征中的一个或多个，并且其中所述监测装置(10)包括用于每个壳体本体(50)的相应接片(26)，对于每个相应接片(26)而言，所述监测装置(10)具有针对所述接片(26)所要求保护的特征中的一个或多个。

19.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎(1)，其中，所述监测装置(10)包括聚合物膜，所述聚合物膜附着地施加到所述监测装置的位于所述电力供应器(12)的侧上的面，其中所述聚合物膜完全覆盖所述监测装置的所述面。

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