Устройство для контроля шины, содержащее электронный блок, и шина, содержащая указанное устройство
Изобретение относится к автомобильной промышленности. Устройство для контроля шины содержит электронный блок, огражденный герметизирующим материалом. Герметизирующий материал образует одно тело с верхней частью и нижней частью. Верхняя часть ограждает и защищает электронный блок, и нижняя часть имеет базовую поверхность, предназначенную для прикрепления указанного устройства к внутренней поверхности шины. Технический результат – повышение надежности крепления устройства для контроля шин. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 5 ил.
Область техники
Настоящее изобретение относится к устройству для контроля шины, содержащему электронный блок и подлежащему соединению с шиной. Настоящее изобретение также относится к шине, содержащей устройство для контроля. Настоящее изобретение также относится к способу изготовления устройства для контроля шины, содержащего электронный блок.
Уровень техники
В течение длительного времени для некоторых типов шин, в особенности тех, от которых требуется высокий уровень эксплуатационных характеристик, проводились исследования устройств для контроля, которые, будучи размещенными внутри указанных шин, имеют задачу определения характеристических показателей шины для обеспечения возможности контроля функционирования и состояния самой шины по существу в реальном времени.
Эти устройства для контроля периодически устанавливают связь с контрольно-измерительными приборами, имеющимися в транспортном средстве, так что вся соответствующая информация может быть предоставлена водителю и/или системам управления транспортным средством, например, для приведения в действие или регулирования, по меньшей мере, систем аварийной сигнализации и/или систем динамической стабилизации транспортного средства, торможения и т.д.
Устройства для контроля шин, как правило, содержат электронный блок и устройство для крепления.
Электронный блок содержит, по меньшей мере, один датчик (например, датчик температуры, датчик давления, датчик, выполненный с возможностью измерения/идентификации деформаций, которым шина подвергается во время качения, такой как акселерометр, тензометрический датчик и т.д.) и систему передачи, предназначенную для передачи данных, определенных указанным, по меньшей мере, одним датчиком, приемному блоку, расположенному на транспортном средстве.
Для защиты электронного блока от неблагоприятных условий окружающей среды, влияющих на электронный блок, когда он расположен внутри шины, может быть использован герметизирующий материал (заливочный компаунд). Герметизирующий материал заливают в форму, закрывающую электронный блок, чтобы закрыть пространства вокруг элементов, которые образуют его. После затвердевания герметизирующий материал образует защитный блок с высоким модулем упругости вокруг элементов электронного блока. Таким образом, электронный блок будет защищен как от загрязняющих веществ, возможно имеющихся внутри шины (например, порошков, остатков химических средств, использованных в процессе изготовления, и т.д.), так и от напряжений, воздействию которых он может подвергаться вследствие качения шины (например, напряжений при изгибе, сдвиге, сжатии/сцеплении с дорогой, ударов и т.д.).
Устройство для крепления предназначено для удерживания электронного блока присоединенным к шине. В частности, для обеспечения возможности идентификации и измерения деформаций, которым подвергается шина, и для оценки некоторых параметров (например, длины зоны отпечатка/пятна контакта, нагрузки, действующей на шину, угловой скорости, трения между шиной и поверхностью, на которой происходит качение износа шины и т.д.), исходя из указанных деформаций может быть целесообразным закрепление одного или более устройств для контроля на внутренней поверхности шины, например, на участке внутренней поверхности, противоположном протектору.
Основная проблема устройств для крепления связана с тем, что шина особенно при входе в зону пятна контакта и выходе из нее подвергается механическим напряжениям, которые вызывают существенные деформации устройства для крепления. С другой стороны, в отличие от этого электронный блок, как правило, представляет собой по существу жесткое тело.
То обстоятельство, что (жесткий) электронный блок должен оставаться зафиксированным относительно внутренней поверхности шины (подвергаемой деформированию), является весьма критичным аспектом, связанным с устройством для крепления: несмотря на то, что устройство для крепления прикреплено к внутренней поверхности шины и, следовательно, подвергается воздействию таких же напряжений, что и шина, оно предназначено для сохранения надежной и длительной связи с по существу не деформируемым объектом, то есть корпусом электронного блока.
В публикациях WO 2006/103706, WO 2007/000781, WO 2007/121768, WO 2010/043264, WO 2013/098711, WO 2013/098712, WO 2015/019283, WO 2015/019288 описаны некоторые примеры устройств для крепления. Другие решения описаны в публикациях WO 99/41093, US 7598877, US 2009/0084480, US 6782741, EP 1268225, EP 1501691, US 5971046, US 2006/0220816.
Многие из этих решений предусматривают размещение или герметизацию электронного блока (с всем его защитным корпусом из жесткого материала) в устройстве для крепления, изготовленном из эластомерного материала и подлежащем последующему креплению к внутренней поверхности шины посредством адгезива, как правило, посредством конструкционного адгезива (например, на основе цианоакрилатных материалов).
Сущность изобретения
Заявитель столкнулся с проблемой постоянного и длительного соединения электронного блока с внутренней поверхностью шины, в частности, в коронной зоне указанной шины.
Заявитель удостоверился в том, что в случаях, когда электронный блок прикреплен к шине с очень высокими эксплуатационными характеристиками, устройство для крепления и/или внутренняя поверхность шины могут быть повреждены во время движения при очень высоких скоростях (например, свыше 250-270 км/ч) вследствие:
а) локального повышения температуры на границе раздела между электронным блоком и устройством для крепления, в частности, в тех случаях, в которых электронный блок полностью заключен внутри устройства для крепления, и/или
b) локального разрушения участков внутренней поверхности шины и/или устройства для крепления, расположенных в контакте друг с другом посредством адгезива, с последующим разрывом указанной(-ых) поверхности(-ей) и/или
с) разрушения клеевого соединения.
Следовательно, Заявитель взялся за решение проблемы создания устройства для контроля шины, содержащего электронный блок, выполненного с возможностью прикрепления к внутренней поверхности шины и выполненного с возможностью выдерживать напряжения, вызываемые качением шины, даже при очень высоких скоростях (например, свыше 250-270 км/ч).
Заявитель обнаружил, что данная проблема может быть решена за счет образования - посредством герметизирующего материала - одного корпуса с верхней частью и нижней частью, в котором верхняя часть ограждает и защищает электронный блок и нижняя часть имеет базовую поверхность, предназначенную для прикрепления указанного устройства к внутренней поверхности шины.
В соответствии с первым аспектом изобретение относится к устройству для контроля шины, содержащему электронный блок, по меньшей мере, частично огражденный герметизирующим материалом.
Устройство содержит:
- нижнюю часть, имеющую базовую поверхность, предназначенную для прикрепления указанного устройства к участку внутренней поверхности шины;
- верхнюю часть, расположенную со стороны указанного устройства, противоположной по отношению к указанной базовой поверхности, при этом указанная верхняя часть ограждает указанный электронный блок.
ПО меньшей мере, часть указанной нижней части и, по меньшей мере, часть указанной верхней части образованы с обеспечением непрерывности посредством указанного герметизирующего материала.
Площадь проекции указанной верхней части на указанной нижней части меньше по отношению к площади указанной базовой поверхности.
В соответствии со вторым аспектом настоящее изобретение относится к шине, содержащей внутреннюю поверхность и устройство для контроля, содержащее электронный блок, огражденный герметизирующим материалом, как описано выше. Устройство прикреплено посредством указанной базовой поверхности к указанной внутренней поверхности шины с помощью слоя адгезива.
В соответствии с третьим аспектом настоящее изобретение относится к способу изготовления устройства для контроля шины, содержащего электронный блок, огражденный герметизирующим материалом.
Устройство может быть изготовлено посредством формы, содержащей:
- верхнюю часть;
- нижнюю часть, соединенную с указанной верхней частью и проходящую, будучи расширенной, относительно указанной верхней части, до концевой поверхности открывания/закрывания указанной формы.
Проекция верхней части формы на нижней части имеет площадь, которая меньше по отношению к площади указанной концевой поверхности открывания/закрывания указанной формы.
Способ включает:
- размещение указанного электронного блока в указанной верхней части указанной формы;
- заполнение, по меньшей мере, части указанной формы указанным герметизирующим материалом или материалами-предшественниками указанного герметизирующего материала по существу до указанной концевой поверхности открывания/закрывания для введения указанного электронного блока, по меньшей мере, частично в указанный герметизирующий материал и для заполнения по существу всей указанной нижней части указанной формы;
- затвердевание указанного герметизирующего материала для, по меньшей мере, частичного ограждения указанного электронного блока указанным герметизирующим материалом.
Настоящее изобретение в соответствии с одним или более из вышеуказанных аспектов может содержать одну или более из нижеуказанных предпочтительных особенностей.
Нижняя часть устройства предпочтительно содержит множество армирующих элементов. Указанные армирующие элементы могут содержать текстильные или металлические нити или корды, изготовленные, например, из одного или более из нижеуказанных текстильных материалов: арамида, целлюлозного химического волокна, сложного полиэфира, нейлона, целлюлозного волокна лиоцелл. Выражение «один или более (…) текстильных материалов» охватывает случай, в котором только один материал используется для всех текстильных нитей или кордов, используемых в нижней части, или случай, в котором в нижней части множество материалов используются в смешанных нитях или кордах (например, в случае нитей или кордов из материала, чередующихся с нитями или кордами из другого материала), или случай, в котором множество материалов в гибридных нитях или кордах используются в нижней части (например, в кордах, содержащих нити из двух разных материалов). Удлиненные армирующие элементы также могут быть образованы металлическими нитями или кордами или могут содержать металлические нити или корды (возможно, гибридные корды из металлических/текстильных нитей), например, могут быть образованы тонкими стальными проволоками или могут содержать тонкие стальные проволоки. Удлиненные армирующие элементы могут быть предпочтительно расположены в нижней части устройства с плотностью расположения в диапазоне между 30 кордами на 1 дм и 50 кордами на 1 дм.
Армирующие элементы предпочтительно соединены с указанным герметизирующим материалом или включены в указанный герметизирующий материал. В качестве альтернативы или в сочетании с этим указанные армирующие элементы включены в слой эластомерного материала, соединенный с указанным герметизирующим материалом (например, образующий адгезионное соединение с указанным герметизирующим материалом и/или приклеенный к указанному герметизирующему материалу). Что касается эластомерного материала, то он не является особенно критичным для целей настоящего изобретения, и он может быть получен посредством использования материалов, как правило, используемых в смесях для шин. Эластомерный материал, как правило, содержит каучук (например, диеновый каучук или бутилкаучук), упрочненный посредством сажи.
В предпочтительных вариантах осуществления устройство прикреплено к внутренней поверхности шины так, что, по меньшей мере, некоторые из удлиненных армирующих элементов размещены по существу в соответствии с направлением вдоль окружности указанной шины (то есть под углом в пределах приблизительно ±25° относительно направления вдоль окружности). Это обеспечивает возможность противодействия напряжениям, передаваемым устройству для контроля в направлении вдоль окружности, и, в частности, напряжениям сдвига, воздействию которых верхняя часть устройства, содержащая электронный блок, подвергается каждый раз, когда она проходит через входную часть и/или выходную часть пятна контакта.
В предпочтительном варианте осуществления удлиненные армирующие элементы размещены в соответствии с тканым материалом с переплетением с одинаковой плотностью по основе и утку, то есть материалом, содержащим уток и основу.
Устройство для контроля предпочтительно может быть расположено так, что часть удлиненных армирующих элементов будет расположена по существу в соответствии с направлением вдоль окружности шины (то есть под углом в пределах приблизительно ±25° относительно направления вдоль окружности) и часть удлиненных армирующих элементов будет расположена по существу в соответствии с аксиальным направлением шины (то есть под углом в пределах приблизительно ±25° относительно аксиального направления).
В предпочтительном варианте осуществления удлиненные армирующие элементы занимают только часть (например, центральную часть или кольцеобразную часть) нижней части устройства. Площадь части, занимаемой армирующими элементами, предпочтительно может быть промежуточной между площадью проекции верхней части устройства и площадью базовой поверхности.
В данной конфигурации удлиненные армирующие элементы могут образовывать переходный слой с промежуточной жесткостью между верхней частью и самой дальней от центра частью нижней части устройства.
В альтернативной конфигурации удлиненные армирующие элементы размещены в указанной нижней части устройства в соответствии с по существу радиальными направлениями и проходят, начиная от геометрического центра нижней части устройства.
Верхняя часть устройства и/или внутренняя полость формы предпочтительно могут иметь по существу призматическую или цилиндрическую форму с круглым или овальным основанием.
При необходимости верхняя часть устройства может содержать жесткий корпус, закрывающий, по меньшей мере, часть электронного блока и, по меньшей мере, часть герметизирующего материала. Например, жесткий корпус может быть изготовлен из пластика и/или из смол (например, эпоксидных или полиуретановых смол) и/или из достаточно жесткого эластомерного материала.
Нижняя часть устройства предпочтительно имеет периферию, свободную от углов и/или частей с малыми радиусами кривизны. Еще более предпочтительно, если нижняя часть устройства имеет круглую или овальную форму. Это позволяет уменьшить возникновение точек инициирования трещин в основании из-за концентрации напряжений в углах или в любом случае в частях с малыми радиусами кривизны. Также уменьшается возникновение точек инициирования локализованного отсоединения.
Как правило, может быть целесообразным выполнение нижней части устройства для крепления с удлиненной формой (например, овальной, по существу прямоугольной со скругленными углами и т.д.). В этом случае может быть целесообразным прикрепление устройства к внутренней поверхности шины так, чтобы сторона основания с удлиненной формой, имеющая больший размер, была расположена по существу в соответствии с направлением вдоль окружности указанной шины (то есть под углом в пределах приблизительно ±25° относительно направления вдоль окружности).
Площадь базовой поверхности устройства предпочтительно равна, по меньшей мере, 130%, предпочтительно равна, по меньшей мере, 200% от площади проекции верхней части на нижней части. Площадь базовой поверхности устройства предпочтительно равна, по меньшей мере, приблизительно 5 см2. Площадь базовой поверхности устройства предпочтительно составляет менее приблизительно 80 см2, более предпочтительно менее приблизительно 50 см2.
Герметизирующий материал, особенно целесообразный для целей изобретения, представляет собой полиуретановый материал или полимочевину. Указанный полиуретановый материал предпочтительно может представлять собой полиуретановый материал на основе простого полиэфира.
Герметизирующий материал предпочтительно имеет твердость при 100°С, определенную в международных единицах твердости резины (IRHD), которая превышает приблизительно 60, более предпочтительно больше или равна приблизительно 70. Герметизирующий материал предпочтительно имеет твердость при 100°С, определенную в международных единицах твердости резины (IRHD), которая составляет менее приблизительно 90, более предпочтительно меньше или равна приблизительно 85. Герметизирующий материал предпочтительно имеет твердость по шкале А Шора при 23°С, предпочтительно составляющую более приблизительно 70, более предпочтительно составляющую менее приблизительно 90. Герметизирующий материал предпочтительно имеет модуль упругости при относительном удлинении на 50% при 100°С, составляющий, по меньшей мере, приблизительно 2 МПа, более предпочтительно менее приблизительно 10 МПа. Герметизирующий материал предпочтительно имеет предел прочности при растяжении при 100°, составляющий, по меньшей мере, приблизительно 4 МПа. Герметизирующий материал предпочтительно имеет предельное относительное удлинение при 100°, составляющее, по меньшей мере, приблизительно 150%.
Герметизирующий материал предпочтительно имеет динамический модуль G’ упругости (измеренный при 70°С при динамической деформации, составляющей 3%, и частоте 1 Гц), составляющий, по меньшей мере, приблизительно 4 МПа. Указанный динамический модуль G’ упругости предпочтительно не превышает приблизительно 20 МПа.
В самой дальней от центра части нижней части устройства герметизирующий материал может иметь толщину, составляющую менее приблизительно 1,0 мм. Указанная толщина предпочтительно может составлять более приблизительно 0,1 мм.
Нижняя часть в целом может предпочтительно иметь максимальную толщину, составляющую менее приблизительно 5 мм. В части, расположенной под верхней частью, нижняя часть может иметь толщину, предпочтительно составляющую более приблизительно 0,5 мм.
Герметизирующий материал нижней части предпочтительно соединен с герметизирующим материалом верхней части посредством одной или более соединительных частей, имеющих радиус кривизны, составляющий не менее 0,5 мм, предпочтительно не превышающий 10 мм.
Верхняя часть устройства предпочтительно может иметь минимальную толщину, составляющую не менее приблизительно 5 мм, более предпочтительно не превышающую приблизительно 20 мм. Устройство в целом может иметь максимальную толщину (или высоту), не превышающую приблизительно 30 мм, предпочтительно не превышающую приблизительно 25 мм.
Базовая поверхность устройства предпочтительно содержит слой адгезива, пригодный для приклеивания к участку внутренней поверхности шины. Указанный адгезив предпочтительно может представлять собой адгезив, склеивающий при надавливании.
Использование адгезива (PSA), склеивающего при надавливании, позволяет прикрепить устройство к внутренней поверхности шины с помощью чрезвычайно упрощенной процедуры. Адгезив, склеивающий при надавливании, действительно обеспечивает возможность приклеивания к внутренней поверхности шины за счет приложения давления к основанию устройства, при этом данная операция не требует особенно длительных промежутков времени или особого внимания при самом приложении давлении, или он не требует особых условий окружающей среды во время приклеивания. В то же время поверхность, увеличенная по отношению к поверхности модуля, который содержит электронный блок или выполнен с возможностью размещения в нем электронного блока, позволяет обеспечить прочное и эффективное клеевое соединение, устойчивое к напряжениям, которые вызываются качением шины.
В предпочтительных вариантах осуществления адгезив (PSA), склеивающий при надавливании, может представлять собой акриловый адгезив, силиконовый адгезив, адгезив на основе бутилкаучука, адгезив на основе натурального каучука, адгезив на основе блок-сополимеров. Более конкретно, адгезив (PSA), склеивающий при надавливании, следует выбирать так, чтобы он был совместим со смесью, образующей внутреннюю поверхность шины (то есть образующей герметизирующий слой или внутренний герметизирующий слой). Представляется, что данный признак не является особенно критичным сам по себе, поскольку по существу все адгезивы, склеивающие при надавливании, имеют состав на основе эластомерных полимеров. Кроме того, адгезив, склеивающий при надавливании, должен обладать способностью обеспечивать прочное адгезионное сцепление при температуре внутри помещения (то есть приблизительно 25°С), и его свойства не должны ухудшаться при высоких температурах (то есть температурах до приблизительно 100-160°С), и/или он должен обладать способностью обеспечивать высокое сопротивление напряжениям сдвига, в частности, циклическим напряжениям сдвига. Заявитель удостоверился в том, что, в частности, акриловые адгезивы могут быть адаптированы для данных целей. Например, могут быть использованы двусторонние адгезивные материалы с адгезивом, склеивающим при надавливании, на подложке (состоящие из множества слоев, включающих два слоя адгезива, склеивающего при надавливании, на двух наружных поверхностях и центральный слой, образованный из пластика и/или эластомерного материала и/или вспененного материала), материалы с переносом адгезива (то есть слои или пленки, состоящие из объемного акрилового адгезива) и двусторонние адгезивные акриловые вспененные материалы (то есть слои или пленки, состоящие из объемного акрилового адгезива, по меньшей мере, вспененные в центральной части самого слоя или самой пленки). Тем не менее специалист в данной области техники может выбрать наиболее целесообразный адгезив, склеивающий при надавливании, с учетом технических характеристик, описанных выше.
В качестве альтернативы использованию или в сочетании с использованием адгезива, склеивающего при надавливании, может быть предусмотрено выполнение слоя адгезива посредством конструкционного адгезива. Указанный конструкционный адгезив может представлять собой, например, адгезив на основе цианоакрилата, полиуретановый адгезив, эпоксидный адгезив, акриловый адгезив. Эти адгезивы за счет полимеризации между поверхностями, подлежащими соединению, и, возможно, за счет образования решетки на границе раздела поверхностей, присоединенных друг к другу, могут выдерживать большие напряжения, превышающие предел прочности при растяжении материала, из которого образованы поверхности. Другими словами, когда устройство для крепления приклеено к внутренней поверхности шины посредством конструкционного адгезива и приложено напряжение, стремящееся вызвать отделение устройства для крепления от внутренней поверхности шины после приклеивания, адгезив противодействует данному напряжению, пока не произойдет разрыв одной из склеенных поверхностей, без разрыва полимеризованного слоя, образованного конструкционным адгезивом. Образование такого стойкого слоя на границе раздела является очень предпочтительным для фиксации устройства для контроля на внутренней поверхности шины, поскольку этот слой на практике функционирует фактически, как сварное соединение, способное эффективно противодействовать напряжениям, передаваемым шине вследствие качения.
В особо предпочтительных вариантах осуществления базовая поверхность устройства может быть образована двусторонней адгезивной пленкой, прилипающей к герметизирующему материалу, которая несет указанный слой адгезива. Указанная двусторонняя адгезивная пленка может быть предпочтительно размещена так, чтобы закрыть форму на поверхности открывания/закрывания самой формы перед затвердеванием герметизирующего материала.
Устройство предпочтительно прикреплено к коронной части внутренней поверхности шины, то есть к части, противоположной протектору указанной шины.
В предпочтительных вариантах осуществления может быть целесообразным выполнение участка внутренней поверхности шины, предназначенного для прикрепления к нему устройства для крепления в соответствии с аспектом изобретения, таким образом, что он был в как можно большей степени очищен от веществ, которые могут нарушить адгезионное сцепление самого устройства, например, таких как пыль, грязь и/или остатки разделительных смазок, используемых во время вулканизации шины. Это может быть обеспечено, например, посредством очистки с помощью моющих средств и/или растворителей и/или посредством механического воздействия и/или посредством лазерного полирования. В другом варианте осуществления защитная пленка может быть размещена перед вулканизацией на невулканизированной шине на участке внутренней поверхности, предназначенном для приклеивания устройства для крепления. Защитная пленка сохраняет данный участок внутренней поверхности шины по существу свободным от загрязнения, вызываемого разделительными смазками, (или в любом случае свободным от грязи или нежелательных веществ, источником которых является процесс вулканизации), и защитную пленку затем удаляют после процесса вулканизации и перед приклеиванием устройства для крепления. Эта пленка может быть изготовлена из материала, стойкого к рабочему режиму температуры и давления, характерному для процесса вулканизации, например, из такого, как нейлон или сложный полиэфир.
Следует указать, что термины «нижняя» и «верхняя», используемые в настоящем описании и в формуле изобретения, не следует толковать в ограничивающем смысле, и они используются просто в целях описания для установления различий между различными частями объектов, к которым они относятся.
Кроме того, следует указать, что статические и динамические параметры, используемые в настоящем описании и формуле изобретения, должны рассматриваться как определенные в соответствии с нижеуказанными стандартами/методами на образцах, выдержанных в течение 24 ч при 70°С и после этого возвращенных к температуре внутри помещения перед их использованием:
- IHRD: Международный стандарт ISO 48 «Резина вулканизованная или термопластичная. - Определение твердости от 10 IRHD до 1000 IHRD», пятое издание, 2010-09-15;
- Твердость по шкале А Шора: Международный стандарт ISO 7619-1 «Резина вулканизованная или термопластичная. - Определение твердости при вдавливании. - Часть 1: Метод с применением дюрометра (твердость по Шору)», второе издание, 2010-10-01;
- Относительное удлинение на 50% при растяжении, предельное относительное удлинение, предел прочности при растяжении: Международный стандарт ISO 37 «Резина вулканизованная или термопластичная. - Определение упругопрочностных свойств при растяжении», пятое издание, 2011-12-15;
- Динамический модуль G’ упругости: результат измерений получен посредством прибора “Rheometric Ares”, поставляемого компанией TA Instruments, на образце в виде прямоугольной полоски материала с размерами 24 мм x 12 мм x 2 мм, закрученной с шириной деформированной части, которая составляет 3% (от +3% до -3%), в интервале температур от -40°C до +170°C при скорости изменения температуры, составляющей 2°C/мин.
В целях настоящего изобретения под «направлением вдоль окружности» шины понимается направление, ориентированное в соответствии с направлением качения самой шины.
В целях настоящего изобретения под «аксиальным направлением» шины понимается направление, параллельное оси вращения шины.
Краткое описание чертежей
Дополнительные признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из нижеследующего подробного описания некоторых из иллюстративных вариантов его осуществления, приведенных только в качестве неограничивающих примеров. Описание относится к приложенным чертежам, на которых:
фиг.1 схематически показывает электронный блок, содержащий, по меньшей мере, один датчик для контроля шин;
фиг.2 показывает устройство для контроля шины согласно варианту осуществления изобретения;
фиг.3 представляет собой вид в плане устройства для контроля по фиг.2;
фиг.4 схематически показывает сечение устройства для контроля по фиг.2-3, выполненное по линии А-А сечения; и
фиг.5 показывает шину с устройством для контроля, приклеенным на ее внутренней поверхности.
Подробное описание примеров осуществления изобретения
На прилагаемых фиг.1-4 ссылочной позицией 1 обозначено в целом устройство для контроля шины для колес транспортных средств.
Устройство 1 для контроля содержит, во-первых, электронный блок 10, выполненный с возможностью определения, по меньшей мере, характеристического показателя шины и передачи, по меньшей мере, соответствующего параметра, отображающего указанный измеренный показатель. Для этого электронный блок 10 может быть предусмотрен с, по меньшей мере, одним датчиком 11, выполненным с возможностью определения указанного, по меньшей мере, одного характеристического показателя и функционально соединенным с системой 12 обработки/передачи данных, отображающих указанный, по меньшей мере, один параметр. Электронный блок 10 дополнительно содержит устройство 13 электропитания, предназначенного для подачи питания к компонентам самого устройства 10, например, батарею.
Данный, по меньшей мере, один датчик 11 может представлять собой, например, датчик температуры и/или датчик давления и/или датчик, выполненный с возможностью измерения деформаций, которым подвергается шина во время качения, такой как тензометрический датчик или акселерометр, оптический датчик, выполненный с возможностью определения смещений, магниторезистивный датчик, инерциальный датчик, гироскоп и т.д.
Система 12 обработки/передачи данных, функционально соединенная с указанным, по меньшей мере, одним датчиком 11, обеспечивает прием и обработку данных, определенных последним. Система 12 обработки/передачи данных обеспечивает после обработки передачу параметра или параметров, характеризующих показатель, подлежащий контролю, наружу из шины.
Система 12 обработки/передачи данных предпочтительно содержит микропроцессор, антенну и другие схемы, необходимые для выполнения обработки и/или анализа сигналов, поступающих от данного, по меньшей мере, одного датчика 11, чтобы сделать их пригодными для передачи данных от устройства 1 для контроля приемному устройству, внешнему по отношению к шине, например, размещенному в транспортном средстве.
В одном варианте осуществления данные, ставшие доступными посредством датчика 11, могут быть подвергнуты, по меньшей мере, частичной обработке непосредственно системой 12, предпочтительно предусмотренной с соответствующим микропроцессором или интегральной схемой (например, типа ASIC - специализированной интегральной схемы).
Таким образом, система 12 обработки/передачи данных обеспечивает возможность связи с внешним приемником или устройством, например, со смартфоном или с приборами, имеющимися на транспортном средстве. Связь может осуществляться, например, периодически так, чтобы вся соответствующая информация могла быть передана водителю и/или системе управления транспортным средством и/или для приведения в действие или регулирования, по меньшей мере, систем аварийной сигнализации и/или систем динамической стабилизации транспортного средства, торможения и т.д.
Эта связь может быть или однонаправленной (от электронного блока 10 к внешнему приемнику), или двунаправленной.
Устройство 1 для контроля содержит нижнюю часть 30, имеющую базовую поверхность 32, предназначенную для прикрепления устройства 1 к внутренней поверхности шины. Электронный блок 10 огражден в верхней части 40 устройства 1 для контроля, расположенной со стороны, противоположной по отношению к базовой поверхности 32. Верхняя часть 40 устройства 1 для контроля предпочтительно имеет по существу призматическую форму (как правило, со скругленными углами) или цилиндрическую форму с круглым или овальным основанием. В предпочтительном варианте осуществления, показанном на чертежах, верхняя часть 40 устройства 1 для контроля имеет по существу цилиндрическую форму. Для проведения различия между верхней частью 40 и нижней частью 30 поверхность электронного блока 10, которая находится ближе к нижней части 30, может рассматриваться как база отсчета. В варианте осуществления, показанном на чертежах, эта поверхность имеет вид нижней поверхности батареи 13.
В верхней части 40 электронный блок 10 огражден герметизирующим (или заливочным) материалом 20. Герметизирующий материал, особенно целесообразный для целей изобретения, представляет собой полиуретан или полимочевину. Указанный полиуретановый материал предпочтительно может представлять собой эластомерный полиуретановый материал, предпочтительно на основе простого полиэфира. Герметизирующий материал предпочтительно имеет твердость при 100°С, определенную в международных единицах твердости резины (IRHD), которая превышает приблизительно 60, более предпочтительно больше или равна приблизительно 70. Герметизирующий материал предпочтительно имеет твердость при 100°С, определенную в международных единицах твердости резины (IRHD), которая составляет менее приблизительно 90, более предпочтительно меньше или равна приблизительно 85. Герметизирующий материал предпочтительно имеет твердость по шкале А Шора при 23°С, предпочтительно составляющую более 70, более предпочтительно составляющую менее 90. Герметизирующий материал предпочтительно имеет модуль упругости при относительном удлинении на 50% при 100°С, составляющий, по меньшей мере, приблизительно 2 МПа, более предпочтительно менее приблизительно 10 МПа.
Герметизирующий материал предпочтительно имеет предел прочности при растяжении при 100°, составляющий, по меньшей мере, 4 МПа, и/или предельное относительное удлинение при 100°, составляющее, по меньшей мере, 150%.
Герметизирующий материал предпочтительно имеет динамический модуль G’ упругости (измеренный при 70°С при динамической деформации, составляющей 3%, и частоте 1 Гц), составляющий, по меньшей мере, приблизительно 4 МПа. Указанный динамический модуль G’ упругости предпочтительно не превышает приблизительно 20 МПа.
Примеры герметизирующих материалов, пригодных для целей настоящего изобретения, могут быть получены из семейства эластомерных полиуретанов ELASTURAN® 6065/114/A55, изготавливаемых компанией BASF.
Более конкретно, герметизирующий материал 20 (показанный посредством рисунка из точек и черточек на фиг.4) окружает, по меньшей мере, часть батареи 13, соединительных схем и интегральной схемы электронного блока 10. Защитный корпус 40 может ограждать в верхней части 40, по меньшей мере, часть электронного блока 10 и герметизирующий материал 20. Защитный корпус 41 может быть изготовлен, например, из пластика и/или из смол (например, эпоксидных или полиуретановых смол) и/или может быть изготовлен из достаточно жесткого эластомерного материала. Защитный корпус 41 может полностью закрывать электронный блок 10, что исключает возможность доступа к нему или его замены.
В целях удобства может быть предусмотрено то, что герметизирующий материал 20 не будет доходить до некоторых участков 42 полости внутри защитного корпуса 41, расположенных над электронным блоком 10, чтобы оставить воздушный зазор, который может быть сделан сообщающимся по текучей среде с наружным пространством посредством отверстия, выполненного в защитном корпусе 41. Это особенно целесообразно, если устройство 1 для контроля содержит датчик давления и температуры. Кроме того, наличие одного или более зазоров 42 может обеспечить уменьшение возникновения явлений интерференции и/или поглощения электромагнитных излучений, излучаемых устройством обработки/передачи данных, предусмотренным в электронном блоке 10, которые обусловлены герметизирующим материалом 20. Уплотнительное кольцо 41а, выступающее внутрь от защитного корпуса 41, предотвращает размещение герметизирующего материала 20 в частях 42 полости, предназначенных для образования зазора.
В предпочтительном варианте осуществления интегральная схема электронного блока 10 приклеена к защитному корпусу 41, по меньшей мере, рядом с уплотнительным кольцом 41а. Дополнительный выступ 41b служит в качестве опоры для электронного блока 10 во время нанесения герметизирующего материала 20 и обеспечивает сохранение устойчивого положения электронного блока внутри внутренней полости защитного корпуса 41. В варианте осуществления, не показанном на чертежах, верхняя часть 40 образована только герметизирующим материалом 20 при отсутствии защитного корпуса 41.
В целом верхняя часть 40 устройства 1 для контроля может иметь минимальную толщину (или общую высоту), составляющую не менее приблизительно 5 мм, для обеспечения наличия достаточного пространства для электронного блока 10, для частей 42, образующих воздушные зазоры, и для достаточного количества герметизирующего материала 20.
Для сохранения компактности устройства 1 и/или для того, чтобы высота его центра тяжести не увеличивалась чрезмерно, может быть предусмотрена толщина (или общая высота), составляющая не более приблизительно 20 мм.
Согласно важному аспекту изобретения нижняя часть 30 устройства 1 для контроля образована герметизирующим материалом 20. Другими словами, верхняя часть 40 и нижняя часть 30 устройства 1 для контроля образованы с обеспечением их неразрывности/целостности посредством герметизирующего материала 20. Более конкретно, ширина зоны, занимаемой герметизирующим материалом 20, увеличивается от верхней части 40 для образования тонкой нижней части 30, которая заканчивается базовой поверхностью 32. Как можно видеть на фиг.3 и 4, площадь проекции верхней части 40 на нижней части 30 меньше по отношению к площади базовой поверхности 32. Таким образом может быть обеспечена система устойчивого крепления электронного блока 10 к шине. Это крепление может осуществляться, как будет более подробно разъяснено ниже, посредством адгезива, размещенного на базовой поверхности 32.
Площадь базовой поверхности предпочтительно составляет, по меньшей мере, 130%, более предпочтительно, по меньшей мере, 200%, еще более предпочтительно равна, по меньшей мере, 300% от площади проекции верхней части 40 на нижней части 30.
Нижняя часть 30 в целом может иметь максимальную толщину, составляющую менее приблизительно 5 мм. Нижняя часть 30 может быть образована герметизирующим материалом и одним или более усиливающими слоями эластомерного материала и/или одним или более слоями адгезива. В предпочтительных вариантах осуществления нижняя часть 30 образована только из указанного герметизирующего материала 20 и из одного или более слоев адгезива. В самой дальней от центра части нижней части 30 (то есть в части, на которую не проецируется верхняя часть 40) герметизирующий материал может иметь толщину, составляющую менее приблизительно 1,0 мм. Указанная толщина предпочтительно может составлять более приблизительно 0,1 мм. В части, расположенной под верхней частью 40, нижняя часть 30 может предпочтительно иметь толщину, превышающую приблизительно 0,5 мм.
Соединительная часть 21 позволяет обеспечить переход между верхней частью 40 и нижней частью 30. Соединительная часть 21 предпочтительно образована с соответствующими радиусами кривизны для уменьшения вероятности возникновения точек инициирования разрыва и/или отсоединения верхней части 40 от нижней части 30. Радиусы кривизны, составляющие не менее приблизительно 0,5 мм, предпочтительно могут быть использованы для соединительной части 21. Для ограничения общей толщины (или общей высоты) устройства 1 для контроля могут быть предусмотрены радиусы кривизны, составляющие не более приблизительно 10 мм. В варианте осуществления, не показанном на чертежах, могут быть предусмотрены соединительные части с другой толщиной и/или другими радиусами кривизны для обеспечения перехода между верхней частью 40 и нижней частью 30.
Нижняя часть 30 предпочтительно имеет периферию, не имеющую углов и/или частей с малыми радиусами кривизны. В варианте осуществления, показанном на чертежах, нижняя часть 30 имеет круглую форму. В альтернативном варианте нижняя часть 30 может иметь удлиненную форму, например, овальную или по существу прямоугольную со скругленными углами и т.д. В предпочтительном варианте осуществления, не показанном на чертежах, нижняя часть 30 содержит множество надрезов, образованных на поверхности, противоположной по отношению к базовой поверхности 32. Эти надрезы предпочтительно расположены в радиальном направлении и проходят от геометрического центра устройства 1 для контроля. Надрезы предпочтительно обеспечивают возможность локального уменьшения жесткости нижней части 30 для формирования зон сгибания, которые могут обеспечить локальное «поглощение» деформаций и напряжений, передаваемых от внутренней поверхности шины во время качения. В альтернативном варианте осуществления, не показанном на чертежах, нижняя часть 30 может быть по меньшей мере частично образована секторами и/или лепестками, отделенными друг от друга и расположенными рядом друг с другом с по существу круглой или овальной конфигурацией.
В предпочтительном варианте осуществления, схематически показанном на фиг.2-3, нижняя часть 30 содержит множество удлиненных армирующих элементов 31, например, нитей или текстильных кордов, изготовленных из арамида и/или целлюлозного химического волокна и/или сложного полиэфира и/или нейлона и/или целлюлозного волокна лиоцелл. В альтернативном варианте удлиненные армирующие элементы 31 также могут быть образованы из металлических нитей или кордов или могут содержать металлические нити или корды, изготовленные, например, из стали. Удлиненные армирующие элементы 31 могут быть включены в герметизирующий материал 20. В альтернативном варианте они могут быть размещены в дополнительном слое (например, в слое эластомерного материала), соединенном с герметизирующим материалом 20. Удлиненные армирующие элементы 31 предпочтительно расположены по существу параллельно друг другу. В варианте осуществления, не показанном на чертежах, удлиненные армирующие элементы могут быть расположены так, что они будут проходить в радиальных направлениях, начиная от геометрического центра нижней части 30. В дополнительном варианте осуществления, не показанном на чертежах, удлиненные армирующие элементы могут быть размещены в соответствии с тканым материалом с переплетением с одинаковой плотностью по основе и утку, то есть с образованием материала, содержащего уток и основу.
В варианте осуществления, показанном на фиг.2-3, удлиненные армирующие элементы 31 проходят по существу на всей нижней части 30. В альтернативном варианте осуществления зона, занимаемая удлиненными армирующими элементами, может простираться только на части нижней части 30, предпочтительно так, что она будет иметь промежуточную площадь между площадью проекции верхней части 40 на нижней части 30 и площадью базовой поверхности 32. В дополнительном альтернативном варианте осуществления, не показанном на чертежах, нижняя часть не содержит удлиненные армирующие элементы.
Для наклеивания устройства 1 для контроля на внутреннюю поверхность шины базовая поверхность 32 нижней части 30 покрыта адгезивом. Адгезив предпочтительно представляет собой адгезив, склеивающий при надавливании (PSA). В предпочтительных вариантах осуществления адгезив, склеивающий при надавливании, может представлять собой акриловый адгезив, силиконовый адгезив, адгезив на основе бутилкаучука, адгезив на основе натурального каучука, адгезив на основе блок-сополимеров. Могут быть использованы двусторонние адгезивные материалы с адгезивом, склеивающим при надавливании, на подложке (состоящие из множества слоев, включающих два слоя адгезива, склеивающего при надавливании, на двух наружных поверхностях и центральный слой из пластика и/или эластомерного материала и/или вспененного материала), такие как продукт 3M™ 93430 и продукт 3M™ 4026, материалы с переносом адгезива (то есть слои или пленки, состоящие из объемного акрилового адгезива), такие как продукт Nitto 5025, двусторонние адгезивные акриловые вспененные материалы (то есть слои или пленки, состоящие из объемного акрилового адгезива, вспененные, по меньшей мере, в центральной части самого слоя или самой пленки), например, такие как продукт 5952 3М™.
Адгезив, склеивающий при надавливании, предпочтительно размещен в виде слоя на всей базовой поверхности 32 нижней части 30. Адгезив, склеивающий при надавливании, предпочтительно может представлять собой двустороннюю адгезивную пленку, прилипающую к герметизирующему материалу 20 для образования базовой поверхности 32 нижней части 30. Для защиты адгезива, склеивающего при надавливании, может быть размещена съемная пленка, такая как полиэфирная, полиэтиленовая или пропиленовая или бумажная пленка, покрытая неприлипающим слоем. При наклеивании устройства 1 для контроля на внутреннюю поверхность шины указанная защитная пленка может быть снята, чтобы открыть слой адгезива, склеивающего при надавливании, для его приклеивания к внутренней поверхности шины на выбранном участке для приклеивания. Затем приклеивание выполняют посредством выполнения простого придавливания/прижатия устройства 1 для контроля к внутренней поверхности шины для обеспечения действия адгезива, склеивающего при надавливании, и формирования соединительного слоя. В качестве альтернативы использованию или в сочетании с использованием адгезива, склеивающего при надавливании, может быть предусмотрено выполнение слоя адгезива посредством конструкционного адгезива. Такой конструкционный адгезив может представлять собой, например, адгезив на основе цианоакрилата, полиуретановый адгезив, эпоксидный адгезив, акриловый адгезив.
Устройство 1 для контроля шины может быть изготовлено посредством формы, имеющей полость, по существу соответствующую конфигурации самого устройства и образованную с конфигурацией, которая эквивалентна наружной форме самого устройства. Следовательно, форма содержит верхнюю часть и нижнюю часть. Нижняя часть соединена с верхней частью и проходит так, что она расширяется по отношению к верхней части, до концевой поверхности открывания/закрывания формы. Проекция верхней части формы на нижней части имеет площадь, которая меньше по отношению к площади концевой поверхности открывания/закрывания формы.
Концевая поверхность открывания/закрывания может представлять собой часть самой формы или может быть образована посредством одного из слоев, которые расположены в образованном устройстве 1 в нижней части на базовой поверхности 32. Например, концевая поверхность открывания/закрывания формы может быть образована двусторонней адгезивной пленкой. В другом варианте осуществления концевая поверхность открывания/закрывания формы может быть образована из слоя эластомерного материала, включающего в себя вышеупомянутые удлиненные армирующие элементы. В еще одном варианте осуществления концевая поверхность открывания/закрывания формы может быть образована слоем материала, не прилипающего к герметизирующему материалу 20, таким как слой из полиолефина, предпочтительно полипропилена или полиэтилена. Таким образом, базовая поверхность 32 нижней части 30 получающегося в результате устройства может быть по существу свободной от загрязняющих материалов для облегчения ее приклеивания.
Форма, по меньшей мере, на части ее внутренней поверхности, предназначенной для контакта с герметизирующим материалом 20, предпочтительно образована из материала, не прилипающего к герметизирующему материалу 20 как таковому. Например, такой неприлипающий материал может содержать полиолефин, предпочтительно полипропилен или полиэтилен. В альтернативном варианте можно покрыть внутреннюю поверхность формы антиадгезионным материалом, не вызывающим загрязнение герметизирующего материала 20.
Для изготовления устройства 1 для контроля электронный блок 10 размещают в верхней части формы. Если предусмотрен защитный корпус 41, электронный блок 10 размещают по меньшей мере частично внутри самогó защитного корпуса 41, который предварительно размещен рядом с внутренней поверхностью верхней части формы. В альтернативном варианте электронный блок размещают непосредственно внутри формы. Электронный блок 10 предпочтительно размещают так, чтобы его часть, несущая интегральные схемы и датчики, находилась со стороны, противоположной по отношению к нижней части. Напротив, батарею 13 электронного блока 10 размещают ближе к нижней части формы.
При необходимости, по меньшей мере, одна из поверхностей батареи 13 может быть обработана грунтовочным материалом для содействия адгезионному сцеплению герметизирующего материала 20 с самой батареей.
После размещения электронного блока 10 таким образом внутри верхней части формы, форму заполняют - по существу до ее концевой поверхности открывания/закрывания - герметизирующим материалом 20, как правило, в жидком или полужидком состоянии, пока по существу вся нижняя часть формы не будет заполнена. В альтернативном варианте форма может быть заполнена материалами-предшественниками герметизирующего материала 20, которые при смешивании их вместе образуют герметизирующий материал 20 за счет химической реакции внутри самой формы. В обоих случаях электронный блок 10 будет, по меньшей мере, частично заделан в герметизирующий материал 20. Если имеется защитный корпус 41, уплотнительное кольцо 41а предотвращает прохождение герметизирующего материала 20 в верхнюю часть формы, чтобы оставить части 42, образующие зазоры.
В завершение форму закрывают и подвергают термическому циклу для отверждения и/или стабилизации герметизирующего материала 20 вокруг электронного блока 10 и для формирования нижней части 30 устройства 1 для контроля с обеспечением ее конструктивной целостности с верхней частью 40. Термический цикл может выполняться посредством доведения формы до температуры или удерживания формы при температуре, которая, по меньшей мере, равна температуре окружающей среды, в течение периода, составляющего, по меньшей мере, 2 минуты, предпочтительно при температуре, не превышающей 150°С, в течение времени, не превышающего 10 часов.
Например, термический цикл может включать первую фазу, выполняемую при температуре 50-70°С в течение 3-20 минут. После первой фазы устройство может быть извлечено из формы без повреждения (когда герметизирующий материал является в достаточной степени жестким/консистентным). После этого устройство может быть подвергнуто (необязательно сразу после извлечения из формы) дополнительному термическому циклу при 70-100°С в течение 12-36 часов для стабилизации механических свойств герметизирующего материала.
Фиг.5 схематически показывает устройство 1 для контроля, прикрепленное к радиально внутренней поверхности 100а шины 100. Устройство 1 для контроля прикреплено к внутренней поверхности 100а шины 100 посредством приклеивания нижней части устройства для контроля к внутренней поверхности 100а шины 100. Приклеивание выполняют посредством слоя адгезива, размещенного на базовой поверхности устройства 1 для контроля.
В варианте осуществления, показанном на этом чертеже, устройство 1 для контроля прикреплено к участку внутренней поверхности 100а, противоположному по отношению к протектору шины 100. Более конкретно, устройство 1 для контроля прикреплено к участку внутренней поверхности, расположенному рядом с экваториальной плоскостью шины или с обеих сторон экваториальной плоскости шины.
Если базовая поверхность устройства 1 для контроля имеет удлиненную форму, может быть целесообразным прикрепление устройства для контроля к внутренней поверхности 100а шины 100 так, чтобы сторона базовой поверхности, имеющая больший размер, была расположена по существу в соответствии с направлением вдоль окружности шины 100.
Если нижняя часть устройства 1 для контроля содержит удлиненные армирующие элементы, может быть целесообразным прикрепление устройства 1 для контроля к внутренней поверхности 100а шины 100 так, чтобы указанные удлиненные армирующие элементы были расположены по существу в соответствии с направлением вдоль окружности шины 100.
Если верхняя часть устройства 1 для контроля имеет удлиненную форму, может быть целесообразным прикрепление устройства 1 для контроля к внутренней поверхности 100а шины 100 так, чтобы сторона верхней части, имеющая больший размер, была расположена по существу в соответствии с аксиальным направлением шины 100.
В предпочтительных вариантах осуществления перед прикреплением устройства 1 для контроля участок внутренней поверхности 100а шины 100, предназначенный для приклеивания, очищают от веществ, которые могут отрицательно влиять на адгезионное сцепление устройства, например, таких как пыль, грязь и/или остатки разделительных смазок, используемых во время вулканизации шины. Это может быть обеспечено, например, посредством очистки с помощью моющих средств и/или растворителей и/или посредством механического воздействия и/или посредством лазерного полирования. В другом варианте осуществления защитная пленка, например, нейлоновая или полиэфирная пленка может быть предварительно размещена перед вулканизацией на невулканизированной шине на участке внутренней поверхности шины, предназначенном для приклеивания устройства для контроля. Защитная пленка сохраняет данный участок внутренней поверхности шины по существу свободным от загрязнения, вызываемого разделительными смазками, используемыми в процессе вулканизации (или в любом случае от грязи или нежелательных веществ, используемых в процессе вулканизации), которые остаются прилипшими к готовой шине в конце вулканизации. Перед приклеиванием устройства 1 для контроля пленку удаляют, чтобы открыть для воздействия чистый участок внутренней поверхности 100а шины 100, предназначенный для приклеивания устройства 1 для контроля. Также может быть целесообразным использование грунтовочного материала на внутренней поверхности 100а шины 100, например, для содействия адгезионному сцеплению адгезива с высокой сцепляемостью, склеивающего при надавливании, особенно подходящего для применения при температурах, достигающих высоких значений. Примером грунтовочного материала, который может быть использован, является 3M™ Primer 94.
Базовая поверхность устройства 1 для контроля может быть также предпочтительно очищена, например, с помощью растворителей и/или посредством механического воздействия перед приклеиванием устройства 1 к внутренней поверхности 100а шины 100.
Даже для базовой поверхности устройства 1 для контроля также может быть целесообразным использование грунтовочного материала, например, такого же грунтовочного материала, как используемый на внутренней поверхности 100а шины 100.
При использовании во время качения шины 100 электронный блок 10, содержащийся в устройстве 1 для контроля, обеспечивает определение и передачу предусмотренных данных. Устройство 1 для контроля подвергается воздействию сильных соответствующих напряжений, действующих, в частности, в радиальном направлении и в направлении вдоль окружности, когда оно проходит через входную зону и выходную зону пятна контакта. Напряжения, вызываемые качением шины 100, передаются к внутренней поверхности 100а и, следовательно, к устройству 1 для контроля. Нижняя часть 30, имеющая базовую поверхность 32 с значительной площадью, обеспечивает возможность распределения напряжений. Кроме того, не будучи ограниченным какой-либо объясняющей теорией, Заявитель полагает, что конструктивная целостность/непрерывность между нижней частью 30 и верхней частью 40 устройства для контроля, обеспечиваемая герметизирующим материалом 20, позволяет рассеивать энергию, передаваемую за счет напряжений. Таким образом, это эффективно противодействует образованию трещин и/или отсоединенных частей в устройстве для контроля для поддержания прочного удерживания самого устройства 1 для контроля на внутренней поверхности 100а шины 100.
ПРИМЕРЫ
Материалы-предшественники с составом, предназначенным для получения полиуретанового герметизирующего материала Elasturan® 6065/114/A55 с твердостью по шкале А Шора при 23°C, составляющей 87, были приобретены у компании BASF. Эти материалы-предшественники представляют собой: i) изоцианатный компонент на основе диизоцианата 4,4'-метилендифенилена; ii) полиольный компонент, также содержащий бутандиол в качестве удлинителя цепей.
Два материала-предшественника выдерживали при 50°C в течение 24 ч и затем перемещали в соответствующие резервуары установки, выполненной с возможностью смешивания двух компонентов с весовым соотношением 100/100 и выливания смеси в термостатированную форму.
Помимо двух резервуаров для компонентов герметизирующего материала установка содержала насосы для точного дозирования самих компонентов, смесительную головку для надлежащего смешивания их, сопло для заливки смеси в формы, размещенные на термостатированном вращающемся столе, и бак для растворителя для промывания смесительной головки и сопла, расположенный по ходу за самой головкой.
Обеспечивали термостатирование каждого резервуара при 55°C, и содержимое выдерживали при постоянном перемешивании в течение 24 ч в условиях пониженного давления (0,25-0,75 бар) для обеспечения его дегазации посредством его рециркуляции в соответствующем замкнутом контуре, который соединяет каждый резервуар со смесительной головкой, для термостатирования также данных частей установки. В возвратном контуре осуществлялось непрерывное фильтрование каждого компонента.
Для проверки статических и динамических упругих свойств получающегося в результате, герметизирующего материала, а также для оценки соответствующего времени выдержки/ожидания перед извлечением устройства из формы без его повреждения образцы чистого герметизирующего материала были подготовлены посредством заливки смеси из данных двух компонентов в форму, подвергнутую термостатированию при 55°C, имеющую по существу призматическую форму с прямоугольным основанием и закрытую крышкой, покрытой листом полипропилена, с получением пластин с размерами, составляющими приблизительно 100 × 50 × 2 мм. При вышеописанных условиях был получен материал, который может быть извлечен через 3,5 минуты и такой, что после выстаивания в течение 20 минут при 100°C дюрометр, соответствующий шкале А Шора, давал показание, составляющее 78 единиц, на горячем материале с толщиной 2 мм, при этом данное показание было использовано для предварительной оценки соответствия полученного материала заданным свойствам.
Материал после выдерживания в течение 24 ч при 70°C также имел нижеуказанные свойства: твердость при 100°C=80 IHRD; предел прочности при растяжении при 100°C=7,3 МПа; предельное относительное удлинение при 100°C=402%; прочность при относительном удлинении на 50% при 100°C=3,35 МПа; G’ (70°C, 3%, 1 Гц) = 8,1 МПа.
На сборочной линии был подготовлен ряд идентичных образцов интегральных схем, включающих в себя датчики температуры и давления.
Каждая интегральная схема была приварена к батарее для размещения батареи в плоскости, по существу параллельной по отношению к плоскости самой интегральной схемы.
Интегральная схема была выполнена с такой конструкцией, чтобы она не имела сквозных отверстий после операции приваривания батареи для предотвращения прохождения герметизирующего материала.
Каждый электронный блок, изготовленный таким образом, был размещен по существу цилиндрическом защитном корпусе, изготовленном из нейлона с наполнителем из стекловолокна (полученном литьем под давлением), и был приклеен к данному корпусу посредством кольца из эпоксидного адгезива, размещенного как вдоль уплотнительного кольца, так и вокруг отверстия, расположенного рядом с элементом для измерения давления. Соединение каждого электронного блока с защитным корпусом было выполнено таким, чтобы батарея была по существу коаксиальной по отношению к защитному корпусу.
Устройства были подготовлены посредством очистки батареи из каждого комплекта спиртом и посредством последующего нанесения спиртового раствора грунтовочного материала (LORD Chemosil X 1960-22) на батарею с помощью щетки для содействия присоединению полиуретана к металлу. Каждый комплект затем выдерживали в печи при 75°C в течение 30-60 минут и после этого размещали в форме, подвергнутой термостатированию при 55°C и установленной на вращающемся столе.
Форму устанавливали так, чтобы часть с меньшим сечением, соответствующая защитному корпусу, находилась внизу, так что комплект имел батарею, обращенную вверх.
Затем каждую форму перемещали под сопло дозировочной машины, и смесь из двух компонентов-предшественников герметизирующего материала выпускали в нее для заполнения части, находящейся над интегральной схемой электронного блока. Герметизирующий материал выпускали в избыточном количестве, так что при закрывании формы в состоянии, когда материал был еще жидким, излишек удаляли, посредством чего обеспечивалось полное заполнение самой формы. Диск из двусторонней клейкой ленты с акриловым адгезивом 3M™ 93430, склеивающим при надавливании, имеющий диаметр 70 мм, накладывали на поверхность закрывания формы (при двустороннем адгезиве) так, что часть адгезива входила в контакт с герметизирующим материалом, в то время как противоположная поверхность с адгезивом, прилипающая к крышке формы, была защищена защитной пленкой (бумагой с силиконовым покрытием). Через 3,5 минуты после заливки устройства были извлечены из форм при поддержании их температуры, составляющей 55°C. После удаления излишка адгезива и герметизирующего материала получали готовые устройства, в которых диаметр верхней части составлял 25 мм и диаметр нижней части составлял 55 мм, толщина герметизирующего материала составляла 0,5 мм на наружном крае нижней части и 1,5 мм в геометрическом центре. Радиус соединения между верхней частью и нижней частью составлял 2,5 мм.
Устройства, извлеченные из форм, затем подвергали обработке в течение 24 часов при 75°C в печи под струей азота для уменьшения возникновения возможных явлений окисления.
Четыре из данных устройств были закреплены внутри шины PZERO™ 305/30R20 (103Y), изготавливаемой Заявителем, в которой четыре соответствующих элемента из нейлоновой пленки были наложены перед вулканизацией для сохранения в чистом состоянии зон нижерасположенной внутренней поверхности коронной части шины, предназначенных для прикрепления самих устройств: элементы из нейлоновой пленки были удалены по одному, и каждое устройство было размещено на защищенной зоне внутренней поверхности посредством удаления пленки для защиты адгезива непосредственно перед наложением и посредством последующего прижатия устройства к внутренней поверхности шины при приложенном давлении, превышающем приблизительно 0,5 кг/см2, для обеспечения приклеивания с помощью клея, склеивающего при надавливании. Наложение устройства выполняли так, чтобы избежать включения воздуха в максимально возможной степени.
Через 24 часа после наложения устройств на шину ее устанавливали на ободе и подвергали стандартному лабораторному высокоскоростному испытанию ECE 30 Y, утвержденному для Y-маркирования, при котором обеспечивается последовательность оборотов ходового колеса при постепенно увеличивающейся скорости. После этапа со скоростью 300 км/ч шину снимали, и проверяли целостность устройств; после этого шину устанавливали снова и в соответствии с методикой доводили до скорости 350 км/ч. В конце испытания шину снимали, и при проверке было установлено, что устройства по-прежнему функционировали и были в основном приклеены.
Аналогичным образом четыре устройства были соответственно закреплены внутри двух шин PZERO™ 305/30R20 (103Y) и двух шин PZERO™ 245/35R20 (91Y), изготовленных Заявителем. Шины были установлены на автомобиле Porsche 911, и транспортное средство подвергали затем испытанию при прохождении ряда кругов гоночного трека с трудной управляемостью при скоростях до 260 км/ч: в конце испытания при сильно изношенных шинах проверка подтвердила, что устройства по-прежнему функционировали и были в основном приклеены.
1. Устройство для контроля шины, содержащее электронный блок, по меньшей мере, частично огражденный герметизирующим материалом, при этом указанное устройство содержит:
- нижнюю часть, имеющую базовую поверхность, предназначенную для прикрепления указанного устройства к участку внутренней поверхности шины;
- верхнюю часть, расположенную со стороны указанного устройства, противоположной по отношению к базовой поверхности, причем верхняя часть ограждает электронный блок,
при этом, по меньшей мере, часть указанной нижней части и, по меньшей мере, часть указанной верхней части образованы с обеспечением непрерывности посредством герметизирующего материала;
причем площадь проекции указанной верхней части на указанной нижней части меньше по отношению к площади базовой поверхности, отличающееся тем, что
площадь базовой поверхности равна, по меньшей мере, 300% от площади проекции верхней части на нижней части.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что нижняя часть содержит множество армирующих элементов.
3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что армирующие элементы содержат текстильные или металлические нити или корды.
4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что текстильные нити или корды изготовлены из одного или более из следующих текстильных материалов: арамида, целлюлозного химического волокна, сложного полиэфира, нейлона, целлюлозного волокна лиоцелл.
5. Устройство по любому из пп.2-4, отличающееся тем, что армирующие элементы расположены в нижней части с плотностью в диапазоне между 30 кордами на 1 дм и 50 кордами на 1 дм.
6. Устройство по любому из пп.2-5, отличающееся тем, что армирующие элементы соединены с герметизирующим материалом или включены в герметизирующий материал.
7. Устройство по любому из пп.2-6, отличающееся тем, что армирующие элементы включены в слой эластомерного материала, соединенного с герметизирующим материалом.
8. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что верхняя часть имеет по существу призматическую или цилиндрическую форму с круглым или овальным основанием.
9. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что нижняя часть имеет круглую или овальную форму.
10. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что верхняя часть содержит жесткий корпус, закрывающий, по меньшей мере, часть электронного блока и, по меньшей мере, часть герметизирующего материала.
11. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что герметизирующий материал представляет собой полиуретановый материал или полимочевину.
12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что полиуретановый материал представляет собой полиуретановый материал на основе простого полиэфира.
13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что герметизирующий материал имеет твердость при 100°С, определенную в международных единицах твердости резины (IRHD), которая превышает 60 и предпочтительно составляет менее 90.
14. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что герметизирующий материал имеет толщину, составляющую менее 1,0 мм, предпочтительно составляющую более 0,1 мм, в наружной части нижней части.
15. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что герметизирующий материал нижней части соединен с герметизирующим материалом верхней части посредством одной или более соединительных частей, имеющих радиус кривизны, составляющий не менее 0,5 мм, предпочтительно не превышающий 10 мм.
16. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что нижняя часть имеет максимальную толщину, составляющую менее 5 мм.
17. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что верхняя часть имеет минимальную толщину, составляющую не менее 5 мм, предпочтительно не превышающую 20 мм.
18. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что базовая поверхность содержит слой адгезива, пригодный для приклеивания к указанному участку внутренней поверхности шины.
19. Устройство по п.18, отличающееся тем, что адгезив представляет собой адгезив, склеивающий при надавливании, или конструкционный адгезив, или их комбинации.
20. Устройство по п.18 или 19, отличающееся тем, что базовая поверхность образована двусторонней адгезивной пленкой, прилипающей к герметизирующему материалу и несущей слой адгезива.
21. Шина, отличающаяся тем, что она содержит внутреннюю поверхность и устройство для контроля, содержащее электронный блок, огражденный герметизирующим материалом, по любому из предшествующих пунктов, которое прикреплено посредством базовой поверхности к внутренней поверхности шины с помощью слоя адгезива.
22. Шина по п.21, отличающаяся тем, что указанное устройство прикреплено к участку внутренней поверхности, противоположному по отношению к протектору шины.
