技术摘要：
一种轮胎监测装置，包括被包围在封装材料中的电子单元。封装材料形成具有上部分和下部分的单一主体。上部分包围并保护电子单元，下部分具有旨在将所述装置固定到轮胎的内表面的基部表面。
背景技术：
对于某些类型的轮胎，尤其是那些要求高水平性能的轮胎，已经对监测装置进行 了长时间的研究，所述监测装置在被放置在所述轮胎内时将具有检测轮胎的特征量以允许 基本上实时地控制轮胎本身的操作和状态的任务。 这些监测装置将定期与车载可用仪器通信，使得可以将所有相关信息提供给驾驶 员和/或车辆控制系统，例如，以便最佳地激活或调整警报系统和/或车辆动态控制、制动等 等。 轮胎监测装置通常包括电子单元和固定装置。 电子单元包括至少一个传感器(例如，温度传感器、压力传感器、能够测量/识别轮 胎在滚动期间经受的变形的传感器，例如加速计、应变仪等等)和传输系统，所述传输系统 用于将由所述至少一个传感器检测到的数据发送到位于车辆上的接收单元。 当将电子单元布置在轮胎内部时，为了保护电子单元不受影响电子单元的不利条 件的影响，可以使用封装材料(灌封)。将封装材料倒入覆盖电子单元的模具中，以覆盖构成 电子单元的元件周围的空间。一旦硬化，封装材料便在电子单元的元件周围形成具有高弹 性模量的保护块。这样，既保护了电子单元不受轮胎内部可能存在的污染剂(例如，粉末、生 产过程中使用的化学试剂残留物等等)的影响，又保护电子单元免受应力的影响，所述电子 单元因轮胎滚动而可能承受所述应力(例如，弯曲、剪切、压缩/牵引应力、冲击等等)。 固定装置具有保持结合到轮胎的电子单元的任务。特别地，为了能够识别和测量 轮胎经受的变形并从所述变形估计一些参数(例如，胎印区域的长度、作用在轮胎上的负 荷、角速度、轮胎与滚动表面之间的摩擦、轮胎磨损等等)，可以便利的是，将一个或多个监 测装置紧固在轮胎的内表面上，例如紧固在与胎面相对的内表面的部分上。 固定装置的基本问题涉及以下事实：轮胎，特别是在胎印区域的入口和出口处经 受机械应力，该机械应力引起固定装置的明显变形。另一方面，电子单元通常替代地是基本 上刚性的主体。 (刚性)电子单元必须保持约束至轮胎(经受变形)的内表面这一事实对于固定装 置而言是非常关键的方面：尽管固定装置被固定至轮胎的内表面并因此经受与轮胎相同的 应力，但固定装置仍具有保持与基本上不可变形的物体(即，电子单元的壳体)的可靠且持 久的结合的任务。 同一申请人名下的专利申请WO2006/103706、WO2007/000781、WO2007/121768、 WO2010/043264、WO2013/098711、WO2013/098712、WO2015/019283、WO2015/019288描述了固 定装置的一些示例。在文献WO99/41093、US7598877、US2009/0084480、US6782741、 4 CN 111601722 A 说　明　书 2/12 页 EP1268225、EP1501691、US5971046、US2006/0220816中描述了其他解决方案。 这些解决方案中的许多解决方案提供了将电子单元(其整个保护壳体都用刚性材 料制成)布置或包围在由弹性体材料制成的固定装置中，以便接着通过粘合剂、通常通过结 构粘合剂(例如，基于氰基丙烯酸酯材料的结构粘合剂)将其固定到轮胎的内表面。
技术实现要素：
本申请人面临将电子单元永久地且持久地结合到轮胎的内表面、特别是结合在所 述轮胎的胎冠区域中的问题。 本申请人已经证实，在将电子单元固定至用于非常高性能的轮胎的情况下，在以 非常高的速度行驶期间(例如，高于250km/h-270km/h)，固定装置和/或轮胎的内表面可能 会由于以下原因而损坏： a)电子单元和固定装置之间的界面处的温度局部升高，特别是在电子单元被完全 包围在固定装置内的情况下；和/或 b)轮胎内表面和/或固定装置的布置成通过粘合剂彼此接触的部分局部失效，由 此导致所述表面撕裂；和/或 c)粘合失效。 因此，本申请人解决了以下问题：提供一种轮胎监测装置，该轮胎监测装置包括适 于固定至轮胎的内表面的电子单元，即使在非常高的速度下(例如，高于250km/h-270km/ h)，所述电子单元也能够承受由轮胎的滚动施加的应力。 本申请人已经发现，可以通过用封装材料制成单一主体来解决该问题，所述单一 主体具有上部分和下部分，其中上部分包围并保护电子单元，下部分具有旨在使所述装置 固定至轮胎的内表面的基部表面。 在第一方面中，本发明涉及一种轮胎监测装置，其包括至少部分地包围在封装材 料中的电子单元。 该装置包括： ·下部分，该下部分具有旨在将所述装置固定至轮胎的内表面部分的基部表面； ·上部分，所述上部分布置在与所述基部表面相对的所述装置的相对侧上，所述 上部分包围所述电子单元。 所述下部分的至少一部分和所述上部分的至少一部分由所述封装材料连续地形 成。 所述上部分投影在所述下部分上的面积小于所述基部表面的面积。 在第二方面中，本发明涉及一种轮胎，该轮胎包括内表面和如上所述的包括包围 在封装材料中的电子单元的监测装置。该监测装置借助于粘合剂层通过所述基部表面固定 至轮胎的所述内表面。 在第三方面中，本发明涉及一种制造轮胎监测装置的方法，该轮胎监测装置包括 包围在封装材料中的电子单元。 该装置可以通过模具制成，该模具包括： ·上部分； ·下部分，其连接到所述上部分并且相对于所述上部分加宽地延伸直至所述模具 5 CN 111601722 A 说　明　书 3/12 页 的打开/闭合端表面。 模具的上部分投影在下部分上的面积小于所述模具的所述打开/闭合端表面的面 积。 该方法包括： ·将所述电子单元布置在所述模具的所述上部分中； ·用所述封装材料或用所述封装材料的前体基本上填充所述模具的至少一部分 直至所述打开/闭合端表面，以将所述电子单元至少部分地结合到所述封装材料中并基本 上填充所述模具的全部所述下部分； ·硬化所述封装材料以将所述电子单元至少部分地包围在所述封装材料中。 在上述方面中的一个或多个方面中，本发明可以包括以下优选方面中的一个或多 个。 优选地，装置的下部分包括多个增强元件。所述增强元件可以包括织物或金属细 丝或帘线，例如由以下织物材料中的一种或多种制成：芳族聚酰胺、人造丝、聚酯、尼龙、莱 赛尔。表述“织物材料中的一种或多种”涵盖了针对在下部分中使用的所有织物细丝或帘线 使用仅仅一种材料的情况，或者在下部分中的混合细丝或帘线中使用多种材料的情况(例 如，一种材料的细丝或帘线与另一种材料的细丝或帘线交替使用)，或者在下部分中使用多 种材料的混合细丝或帘线的情况(例如，包含两种不同材料的细丝的帘线)。长形增强元件 也可以由金属细丝或帘线(可以是金属/织物混合帘线)制成或可以包括金属细丝或帘线， 例如细钢丝。长形增强元件可优选地以介于30股/dm到500股/dm之间的密度布置在装置的 下部分中。 优选地，增强元件与所述封装材料相关联或结合在所述封装材料中。可替代地或 组合地，所述增强元件被结合在弹性体材料层中，该弹性体材料层联接(例如粘附和/或粘 合)至所述封装材料。关于弹性体材料，对于本发明的目的而言不是特别关键，可以使用典 型用于轮胎复合物中的材料来制备。典型地，弹性体材料包括用炭黑增强的橡胶(例如，二 烯橡胶或丁基橡胶)。 在优选实施例中，该装置被固定至轮胎的内表面，使得长形增强元件中的至少一 些基本上依照所述轮胎的圆周方向布置(即，在相对于圆周方向的约±25°的角度内)。这允 许抵抗沿圆周方向传递到监测装置的应力，尤其是剪切应力，包含电子单元的装置的上部 分每次在其通过胎印区域的入口和/或出口处时都会遭受该应力。 在一优选实施例中，长形增强元件根据方形机织织物，即，包括纬线和经线的织物 布置。优选地，监测装置可以布置成使得长形增强元件的一部分基本上依照轮胎的圆周方 向(即，在相对于圆周方向的约±25°的角度内)布置并且长形增强元件的一部分基本上依 照轮胎的轴向方向布置(即，在相对于轴向方向的约±25°的角度内)。 在一优选实施例中，长形增强元件仅占据装置下部分的一部分(例如，中央部分或 环形部分)。优选地，由增强元件占据的部分的面积可以居于由装置的上部分投影的面积与 基部表面的面积之间。 在这种构造中，长形增强元件可以形成过渡层，该过渡层具有居于装置的上部分 与下部分的最外部分之间的刚度。 在一替代构造中，长形增强元件从装置的下部分的几何中心开始依照基本上径向 6 CN 111601722 A 说　明　书 4/12 页 延伸方向布置在装置的所述下部分中。 优选地，装置的上部分和/或模具的内腔的上部分可以具有带有圆形或椭圆形 (oval)基部的基本上棱柱形或圆柱形形状。可选地，装置的上部分可以包括刚性主体，该刚 性主体包围电子单元的至少一部分和封装材料的至少一部分。例如，刚性主体可以由塑料 材料和/或由树脂(例如，环氧树脂或聚氨酯树脂)和/或足够刚性的弹性体材料制成。 优选地，装置的下部分具有无拐角和/或曲率半径小的部分的外周。甚至更优选 地，装置的下部分具有圆形或椭圆形形状。由于应力集中在拐角处或在任何情况下集中在 曲率半径小的部分中，因此这允许减少基部中裂纹触发部的始发。也减少了局部脱离的触 发点的始发。 一般而言，可以便利的是，为固定装置的下部分提供长形形状(例如，椭圆形、具有 圆角的基本上矩形等等)。在这种情况下，将装置固定到轮胎的内表面使得长形形状基部的 较大尺寸基本上依照所述轮胎的圆周方向布置(即，在相对于圆周方向的约±25°的角度 内)可能是便利的。 优选地，装置的基部表面的面积等于由上部分投影到下部分上的面积的至少 130％，优选地等于至少200％。优选地，装置的基部表面的面积至少等于约5cm2。优选地，装 置的基部表面的面积小于约80cm2，更优选地小于约50cm2。 为了本发明的目的特别指出的封装材料是聚氨酯材料或聚脲。优选地，所述聚氨 酯材料可以是基于聚醚的聚氨酯材料。 优选地，封装材料在100℃下的IRHD硬度大于约60，更优选地大于或等于约70。优 选地，封装材料在100℃下的IRHD硬度小于约90，更优选地小于或等于约85。优选地，封装材 料在23℃下的肖氏A硬度大于约70，更优选地小于约90。优选地，封装材料在100℃下具有至 少约2MPa、更优选小于约10MPa的50％应变模量。优选地，封装材料在100℃下的拉伸强度为 至少约4MPa。优选地，封装材料在100℃下具有至少约150％的极限拉伸应变。 优选地，封装材料具有至少约4MPa的动态弹性模量G'(在70℃、3％动态变形和1Hz 频率下测量)。优选地，所述弹性动态模量G'不高于约20MPa。 在装置的下部分的最外部分中，封装材料的厚度可以小于约1.0mm。优选地，所述 厚度可以大于约0.1mm。 整体而言，下部分可以优选地具有小于约5mm的最大厚度。在上部分下方的部分 中，下部分可以具有优选大于约0.5mm的厚度。 优选地，下部分的封装材料通过一个或多个连接部分连接到上部分的封装材料， 所述一个或多个连接部分的曲率半径不小于0.5mm，优选地不大于10mm。 优选地，装置的上部分的最小厚度可以不小于约5mm，更优选地不大于约20mm。总 体而言，该装置的最大厚度(或高度)可以不大于约30mm，优选地不大于约25mm。 优选地，该装置的基部表面包括适用于粘合到轮胎的内表面部分的粘合剂层。所 述粘合剂可以优选地是压敏粘合剂。 压敏粘合剂(PSA)的使用允许用极其简化的程序将装置固定到轮胎的内表面。实 际上，PSA允许通过在装置的基部上执行的压力作用而粘合到轮胎的内表面，不需要特别长 的时间或特别注意施加压力本身，或者在粘合期间不需要特殊的环境条件。同时，相对于包 含或适合于包含电子单元的模块的表面增加的表面允许获得牢固且有效的粘合以抵抗由 7 CN 111601722 A 说　明　书 5/12 页 轮胎滚动施加的应力。 在优选实施例中，压敏粘合剂(PSA)可以是丙烯酸类粘合剂、有机硅粘合剂、丁基 粘合剂、天然橡胶基粘合剂、嵌段共聚物基粘合剂。更特别地，压敏粘合剂(PSA)应该选择成 使得其与轮胎内表面复合物(即，衬里或内衬的复合物)相容。由于基本上所有PSA都有基于 弹性体聚合物的配方，因此该特征本身看起来似乎不是特别关键。此外，PSA应该能够确保 在室温(即，约25℃)下具有强粘附性，并且在高温(即高达约100-160℃)下不会降解，和/或 确保对剪切应力的高抵抗力，特别是对循环剪切应力的高抵抗力。本申请人已经证实，丙烯 酸粘合剂尤其可以适合于这些目的。例如，可以使用PSA支撑式双面胶(由多层构成，包括在 两个外面上的两层PSA以及由塑料和/或弹性体和/或膨胀材料制成的中央层)、转移粘合剂 (即，由本体型(bulk)丙烯酸粘合剂构成的层或膜)和双面粘合剂丙烯酸泡沫(即，由本体型 丙烯酸粘合剂构成的层或膜，至少在该层或膜本身的中央部分膨胀)。然而，本领域技术人 员可以考虑上述规范来选择最便利的PSA。 可替代地或与压敏粘合剂的使用相组合，可以设置成，通过结构粘合剂实现粘合 剂层。所述结构粘合剂可以例如是基于氰基丙烯酸酯的粘合剂、聚氨酯粘合剂、环氧粘合 剂、丙烯酸粘合剂。这些粘合剂通过在要连结的表面之间聚合并可能通过在彼此结合的表 面的界面处形成晶格而能够承受较大的应力，该应力大于制成表面的材料的极限拉伸强 度。换句话说，当通过结构粘合剂将固定装置粘合到轮胎的内表面并且施加倾向于在粘合 之后使固定装置与轮胎的内表面分离的应力时，粘合剂抵抗应力，直到撕开其中一个粘合 表面，而不必替代地撕开由结构粘合剂形成的聚合层。为了将监测装置固定在轮胎的内表 面上，这样的抵抗界面层的形成是非常有利的，这是因为该层在实践中用作真正的熔接，所 述熔接能够有效地抵抗由于滚动而传递到轮胎的应力。 在特别优选的实施例中，可以通过粘附到封装材料上的双面粘合剂膜形成装置的 基部表面，该双面粘合剂膜承载所述粘合剂层。所述双面粘合剂膜可以优选地布置成在硬 化封装材料之前在模具自身的打开/闭合表面处闭合模具。 该装置优选地固定到轮胎的内表面的胎冠部分，即，固定到与所述轮胎的胎面相 对的部分。 在优选的实施例中，可以便利的是，将指定用于固定根据本发明的方面的固定装 置的轮胎的内表面的部分设置成使得其尽可能地干净，没有危害装置本身的粘附的物质， 例如灰尘、污垢和/或轮胎硫化期间使用的脱模剂残留物。这可以例如通过用去污剂和/或 溶剂清洁和/或通过机械作用和/或通过激光抛光来实现。在另一实施例中，在硫化上游，保 护膜可以布置到生轮胎上的内表面的旨在粘合固定装置的部分处。该保护膜使轮胎的内表 面的该部分基本上不受脱模剂的污染(或在任何情况下不受来自硫化过程的脏污或不需要 的物质的污染)，然后在硫化过程的下游在粘合固定装置之前将其移除。该保护膜可以由作 为抵抗硫化过程中典型的温度和压力的操作条件的材料制成，例如尼龙或聚酯。 规定在本说明书和权利要求书中使用的术语“下”和“上”不应以限制性的意义来 解释，而是仅用于描述目的，以区分它们所指代对象的不同部分。 此外还规定，本说明书和权利要求书中使用的静态参数和动态参数应被认为是根 据以下标准/方法在70℃下老化24小时、然后在使用前恢复到室温的样本上测量的： ·IRHD：国际标准ISO  48，“Rubber ,vulcanized  or  thermoplastic- 8 CN 111601722 A 说　明　书 6/12 页 Determination  of  hardness  between  10IRHD  and  100IRHD”，第五版，2010年9月15日； ·肖氏A：国际标准ISO  7619-1，“Rubber ,vulcanized  or  thermoplastic- Determination  of  indentation  hardness-Part  1:Durometer  method(Shore  hardness)”，第二版，2010年10月1日； ·50％拉伸应变、极限拉伸应变、极限拉伸强度：国际标准ISO  37，“Rubber , vulcanized  or  thermoplastic-Determination  of  tensile  stress-strain  properties”，第五版，2011年12月15日； ·弹性动态模量G'：使用TA  Instruments出售的“Rheometric  Ares”仪器在矩形 条材料(尺寸为24mm×12mm×2mm)形式的样本上获得的测量值，所述矩形条材料在-40℃至 170℃的温度范围内以3％(从 3％到-3％)的变形宽度扭转，其中斜率为2℃/min。 为了本发明的目的，轮胎的“圆周方向”是指依据轮胎本身的滚动方向定向的方 向。 为了本发明的目的，轮胎的“轴向方向”是指平行于轮胎的旋转轴线的方向。 附图说明 从纯粹通过非限制性示例方式提供的本发明的一些示例性实施例的以下详细描 述中，本发明的进一步的特征和优点将变得明显。该描述将参照附图，其中： 图1示意性地示出了电子单元，所述电子单元包括至少一个用于监测轮胎的传感 器； 图2示出了根据本发明的一实施例的轮胎监测装置； 图3是图2的监测装置的平面图； 图4示意性地示出了图2-3的监测装置沿截面A-A的截面； 图5示出了在其内表面上粘合有监测装置的轮胎。