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TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft die Montage einer elektronischen Vorrichtung
wie Transponder und Antennen in Luftreifen und das Koppeln der Transponder an
Antennen in Luftreifen.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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DIE LAUFENDEN ENTWICKLUNGSBEMÜHUNGEN DES
ANMELDERS
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Beispiele
für die
Schritte, die Goodyear im Voranbringen des Reifens und verwandter
Technologien unternommen hat, umfassen, aber sind nicht beschränkt auf,
die folgenden patentierten Erfindungen:
Gemeinsam besessenes
U.S. Patent Nr. 3 665 387 (Enabnit;
1972) mit dem Titel SIGNALLING SYSTEM FOR LOW TIRE CONDITION ON
A VEHICLE offenbart ein Warnsystem für niedrigen Reifendruck, das anpassbar
an jede Zahl von Rädern
eines Fahrzeugs ist und am Armaturenbrett Hinweise auf den Systembetrieb
und einen Niedrigdruck-Zustand
gibt, während
das Fahrzeug in Bewegung ist.
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Gemeinsam
besessenes
U.S. Patent Nr. 3 831
161 (Enabnit; 1974) mit dem Titel FAIL-SAFE MONITORING
APPARATUS offenbart die Überwachung
des Reifendrucks des Fahrzeugs, wodurch der Betreiber vor einem
unnormalen oder unsicheren Zustand eines oderer mehrerer der Reifen
gewarnt wird.
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Gemeinsam
besessenes
U.S. Patent Nr. 3 872
424 (Enabnit; 1975) mit dem Titel APPARATUS AND METHOD
FOR TRANSMITTING AUXILIARY SIGNALS ON EXISTING VEHICLE WIRING offenbart
die Übertragung
mit Überwachungsschaltungen für niedrigen
Reifendruck unter Verwendung von Strompulsen, die auf bestehender Verkabelung
(z. B. der Blinkerschaltung) des Fahrzeugs übertragen wird.
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Gemeinsam
besessenes
U.S. Patent Nr. 4 052
696 (Enabnit; 1977) mit dem Titel TIRE CONDITION MONITOR
offenbart eine Messschaltung für den
Reifenzustand, die ein Ferrit-Element umfasst, das als Antwort auf
einen Temperaturanstieg über den
Curie-Punkt des Materials von einem ferromagnetischen in einen nicht-ferromagnetischen
Zustand wechselt.
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Gemeinsam
besessenes
U.S. Patent Nr. 4 099
157 (Enabnit; 1978) mit dem Titel SINGLE WIRE POWER/SIGNAL
SYSTEM FOR VEHICLE AUXILIARY DEVICES offenbart das Bereitstellen
von sowohl Strom zu und Empfang von Nachweissignalen von einer entfernt
angeordneten Zustandsüberwachungsvorrichtung
unter Verwendung eines einzigen Kabels mit Erdrückleitung über die Karosserie des Fahrzeugs.
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Gemeinsam
besessenes
U.S. Patent Nr. 4 108
701 (Stanley; 1978) mit dem Titel METHOD FOR MAKING HOSE
INCORPORATING AN EMBEDDED STATIC GROUND CONDUCTOR und verwandtes
U.S. Patent Nr. 4 168 198 (Stanley;
1979) mit dem Titel APPARATUS FOR MAKING HOSE INCORPORATING AN EMBEDDED
STATIC GROUND CONDUCTOR.
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Gemeinsam
besessenes
U.S. Patent Nr. 4 911
217 (Dunn, et al.; 1990) mit dem Titel INTEGRATED CIRCUIT
TRANSPONDER IN A PNEUMATIC TIRE FOR TIRE IDENTIFICATION offenbart
einen RF-Transponder in einem Luftreifen.
1a dieses Patents
stellt ein Identifikationssystem (”Leser”) des Stands der Technik dar,
das verwendet werden kann, um den Transponder innerhalb des Reifens
abzufragen und zu betreiben. Das Identifikationssystem umfasst ein
tragbares handgehaltenes Modul, das in ihm einen Erreger und verbundene
Schaltungen aufweist, um einem Verwender die numerische Identifikation
des Reifens/Transponders als Antwort auf das Abfragesignal anzuzeigen.
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Gemeinsam
besessenes
U.S. Patent Nr. 5 181
975 (Pollack, et al.; 1993) mit dem Titel INTEGRATED CIRCUIT
TRANSPONDER WITH COIL ANTENNA IN A PNEUMATIC TIRE FOR USE IN TIRE
IDENTIFICATION offenbart einen Luftreifen, der einen Transponder
mit integrierter Schaltung (IC) und einen Drucktransducer bzw. -messfühler bzw. -sensor
aufweist. Wie in diesem Patent beschrieben, kann in einem Reifen,
der schon hergestellt worden ist, der Transponder an eine innere
Oberfläche
des Reifens mit Hilfe eines Reifenmaterialstücks oder eines ähnlichen
Materials oder einer ähnlichen
Vorrichtung angbracht werden.
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Gemeinsam
besessenes
U.S. Patent Nr. 5 218
861 (Brown, et al.; 1993) mit dem Titel PNEUMATIC TIRE
HAVING AN INTEGRATED CIRCUIT TRANSPONDER AND PRESSURE TRANSDUCER offenbart
einen Luftreifen, der einen Transponder mit integrierter Schaltung
(IC) und Drucktransducer bzw. -messfühler bzw. -sensor aufweist,
die innerhalb des Luftreifens montiert sind. Auf Abfrage (Sendeaufruf) durch
ein äußeres RF-Signal,
das durch einen ”Leser” bereitgestellt
wird, sendet der Transponder Reifenidentifikations- und Druckdaten
in digital kodierter Form. Der Transponder ist ”passiv” indem er keine eigene Stromquelle
besitzt, sondern seinen Betriebsstrom von dem extern bereitgestellten
RF-Signal erhält.
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Die
gemeinsam besessenen U.S. Patente, auf die hier direkt zuvor Bezug
genommen wurde, sind Hinweise auf die langjährigen, weitreichenden und
laufenden Bemühungen,
die von der Goodyear Tire & Rubber
Company gemacht werden, um die Reifenprodukt-Technologie voranzubringen.
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REIFEN-TRANSPONDERSYSTEME, ALLGEMEIN
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Ein ”Transponder” ist, wie
hier verwendet, ein elektronischer Apparat (Vorrichtung), der fähig ist, einen
Zustand wie den Luftdruck in einem Reifen zu überwachen und dann diese Informationen
an eine äußere Vorrichtung
zu übertragen.
Die äußere Vorrichtung
kann entweder ein RF-(Radiofrequenz)Leser/Abfrager oder einfach
ein RF-Empfänger
sein. Ein einfacher Empfänger
kann verwendet werden, wenn der Transponder ”aktiv” ist und seine eigene Stromquelle
aufweist. Ein Leser/Abfrager würde
verwendet werden, wenn der Transponder ”passiv” ist und durch ein RF-Signal
von dem Leser/Abfrager betrieben wird. In jedem Fall bildet der
Transponder in Verbindung mit der äußeren Vorrichtung eine Bauteil eines
gesamten Reifenzustand-Überwachungs/Warnsystems.
Um RF-Signale zu senden oder zu empfangen, muss ein Transponder
eine Antenne aufweisen. Diese Antenne kann entweder in das Transpondermodul
selbst inkorporiert sein oder kann außerhalb des Transpondermoduls
liegen und in einer geeigneten Weise elektrisch verbunden oder gekoppelt
sein.
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U.S. Patent Nr. 5 500 065 ,
das hier weiter unten deatillierter disktutiert wird, stellt (in
dessen
2) einen exemplarischen dem
Stand der Technik gemäßen Transponder
in einem Reifens dar und stellt (in dessen
5)
einen exemplarischen dem Stand der Technik gemäßen Abfrager dar, der zur Kommunikation
mit und zum Erhalten von digital kodierter Information vom Transponder
verwendet werden kann. Dieses Patent offenbart verschiedene hier weiter
unten detaillierter beschriebene Verfahren zur Montage des Transponders
(Überwachungsvorrichtung)
in dem Reifen, einschließlich
des Einbettens während
der Herstellung des Reifens.
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Gemeinsam
besessenes
U.S. Patent Nr. 4 911
217 stellt (in dessen
1a)
ein weiteres expemplarisches dem Stand der Technik gemäßes abfragendes
Reifenidentifikationssystem (
10) in Verbindung mit einem
passiven Transponder mit integrierter Schaltung (
24) in
einem Reifen (
22) dar.
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Sicheres,
effizientes und ökonomisches
Betreiben eines Fahrzeugs hängt
zu einem wesentlich Teil vom Beibehalten des korrekten Luftdrucks
in allen (jedem) der Reifen des Kraftfahrzeugs ab. Das Fehlen eines
schnellen Korrigierens von fehlerhaftem/unnormalen (tyischerweise
geringem) Luftdruck kann zu übermäßigem Reifenabrieb,
Ausblasung, schlechter Treibstoff-Kilometerleistung und Steuerschwierigkeiten
führen.
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Der
Bedarf, den Reifendruck zu überwachen,
wenn der Reifen im Gebrauch ist, wird im Zusammenhang der ”plattgefahrenen” (im Zustand
abgelassener Luft gefahrenen) Reifen, die fähig sind, im Zustand komplett
abgelassener Luft verwendet zu werden, hervorgehoben. Solche Notlauf-Reifen, wie zum Beispiel
im gemeinsam besessenen
U.S.
Patent Nr. 5 368 082 offenbart, können verstärkte Seitenwände einschließen und
Mechanismen des Befestigens der Reifenwulst an der Felge inkorporieren,
um dem Fahrer zu ermöglichen,
die Kontrolle über
das Fahrzeug nach einem katastrophalen Druckverlust zu behalten
und können
sich bis zu dem Punkt entfalten, an dem es weniger und weniger spürbar für den Fahrer
wird, dass der Reifen platt geworden ist. Der breite Zweck hinter
der Verwendung von Notlauf-Reifen ist, einem Fahrer eines Fahrzeugs
das Fortsetzen des Fahrens auf einem platten Luftreifen für eine begrenzte
Entfernung (z. B. 50 Meilen oder 80 Kilometer) bevor der Reifen
repariert wird, zu ermöglichen, anstelle
des Haltens am Straßenrand,
um den platten Reifen zu reparieren. Daher ist es im Allgemeinen wünschenswert,
ein Niedrigdruck-Warnsystem
innerhalb des Fahrzeugs bereitzustellen, um den Fahrer vor dem Verlust
von Luft in einem Luftreifen zu warnen (z. B. über ein Licht auf dem Armaturenbrett
oder einem Summer). Solche Warnsysteme sind bekannt und bilden nicht
ein Bestandteil der vorliegenden Erfindung per se.
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Zahlreiche
Reifendruck-Warnsysteme sind im Stand der Technik bekannt. Repräsentative
Beispiele von solchen können
in den hier weiter unten beschriebenen Patent-Hinweisen gefunden
werden. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Art
von Transponder beschränkt.
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Obwohl
die Verwendung von Drucktransducer bzw. -messfühler bzw. -sensoren in Luftreifen
(in Verbindung mit elektronischen Schaltungen zum Senden von Druckdaten,
wie zum Beispiel Transpondern) allgemein wohlbekannt ist, sind die
Druckdaten-Systeme für
Reifen von der Reifenumgebung innewohnenden Schwierigkeiten geplagt
worden. Solche Schwierigkeiten schließen effizientes und verlässliches
Koppeln von RF-Signalen in den Reifen hinein und heraus, die rauhe
Verwendung, der der Reifen und die elektronischen Komponenten unterworfen
sind, wie auch die Möglichkeit
von schädlichen Wirkungen
auf den Reifen durch die Montage des Drucktransducers und der Elektronik
in ein Reifen/Rad-System ein.
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Reifen
für Kraftfahrzeuge
sind entweder schlauchlos oder verlangen einen inneren Schlauch, um
den Druck in dem Reifen zu halten. In jedem Fall wird der Reifen
typischerweise auf einem Rad (Felge) aufgebaut. Die Verwendung eines
inneren Schlauchs ist für
Lkw-Reifen typisch, im Gegensatz zu schlauchlosen Reifen, die typischerweise
an Autos, Kleinlastwagen, Sport/Nutzfahrzeugen, Minivans und Ähnlichem
gefunden werden. Die vorliegende Erfindung zielt hauptsächlich auf
die Montage eines Transponders innerhalb eines schlauchlosen Reifens ab.
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Für schlauchlose
Reifen sind verschiedene Plätze
für die
Montage eines Transponders bekannt und umfassen (i) montiert an
einer inneren Oberfläche
des Reifens, (ii) montiert am Rad und (iii) montiert an einem Ventilschaft.
Die vorliegende Erfindung zielt hauptsächlich auf die Montage eines
Transponders an eine innere Oberfläche des Reifens ab.
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U.S. Patent Nr. 3 787 806 (Church;
1974) offenbart ein Reifendruck-Warnapparat für den Betrieb in einem Luftreifen
in Verbindung mit einem inneren Schlauch. Wie in diesem Patent beschrieben,
werden die Mittel bereitgestellt, um die einzelnen Bauteile zu schützen während die
nötige
Flexibilität
gewährt wird,
um der Form und Bewegung der inneren Oberfläche des Reifens zu entsprechen.
Der Reifendruck-Warnapparat (
10) wird vulkanisiert oder
anderweitig an eine äußere (
1–
3) oder innere (
4–
6) Oberfläche eines inneren Schlauchs
(
18) angeheftet (hermetisch abgedichtet). Spezieller umfasst
der Reifendruck-Warnapparat (
10) einen Drucksensor (
12),
einen Transmitter (
14) und eine Stromversorgung wie zum
Beispiel eine Batterie (
16). Der Transmitter (
14)
ist in einem nicht-flexiblen Gehäuse (
24),
wie zum Beispiel einer Hartplastik-Schachtel oder Ähnlichem,
untergebracht. Die Batterie (
16) ist in einem geeigneten
nicht-flexiblen Gehäuse
(
22), wie zum Beispiel einer Hartplastik-Schachtel oder Ähnlichem,
untergebracht. Leitungen (
32,
43), die den Sensor
(
12) mit dem Batteriegehäuse (
22) verbinden
und Leitungen (
36,
38), die das Batteriegehäuse (
22)
mit dem Transmitter (
14) verbinden, werden unter Verwendung
von gebändertem
Draht gebildet und werden aufgewickelt, um das Biegen des Apparats
(
10) ohne ein Zuziehen von Drahtbruch zu ermöglichen.
Der Apparat (
10) wird in irgendeinem geeigneten elastischen
Material (
40), wie zum Beispiel natürlichem Kautschuk oder Ähnlichem
eingeschlossen, um eine dem inneren Schlauch (
18) vergleichbare
Flexibilität
zu ermöglichen.
In der Ausführungsform
(
4–
6),
in welcher der Apparat (
10) an die Innenseite des inneren
Schlauchs montiert ist, kann man sehen, dass das elastische Material
(
40A) Bereiche mit reduzierter Dicke zwischen dem Sensor (
12A),
der Batterie (
16A) und dem Transmitter (
14A) hat,
um ein gutes Biegen des Warnapparats zu ermöglichen. Ein Schlüsselmerkmal
des Apparats (
10) dieses Patents ist, dass der Drucksensor
(
12), der Transmitter (
14) und die Stromversorgung
(
16) separate Einheiten sind, die miteinander durch flexible Leitungen
(
32,
34,
36,
38) verbunden sind
und von einem flexiblen Material umgeben sind, um eine einzige Kompositeinheit
zu schaffen und das Biegen jeder der separaten Einheiten in Bezug
zueinander zu ermöglichen,
wobei das flexible Material an den inneren Schlauch angeheftet ist
und der Form der inneren Oberfläche
des Reifens entspricht.
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U.S. Patent Nr. 5 285 189 (Nowicki,
et al.; 1994) offenbart ein Warnsystem für einen unnormalen Reifenzustand,
das eine Radiotransmitter-Vorrichtung (A) einschließlich einer
Radioschaltung (
10), einem Reifenzustand-Sensor (
20),
einer Kontrolleinheit (
11) und einer Batterie-Stromversorgung
(
12) umfasst. Die Radioschaltung (
10), die Kontrolleinheit (
11),
der Sensor (
20) und die Batterie (
12) werden in einem
Gehäuse
(
16) eingeschlossen, das typischerweise aus Plastik oder Ähnlichem
ist und eine Bodenwand (
18) umfasst, die für nahen
Empfang gegen die Radfelge (
22) im Reifenhohlraum des Rads
montiert ist. Typischerweise ist das Gehäuse (
16) mit Hilfe
eines Bands (
24) und verstellbaren Straffern (
26)
angebracht.
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U.S. Patent Nr. 4 067 235 (Markland,
et al.; 1978) offenbart ein Reifendruck-Überwachungs-(Mess-)system und
stellt verschiedene Ausführungsformen
der Montage eines Reifendruck-Fernsensors in oder auf einem Reifen
dar. Wie in
3 gezeigt, kann der Reifendruck-Fernsensor (
21)
in einem geeigneten Elastomeren-Compound eingekapselt sein und an
die Wand des Reifens (
22) geklebt sein. Wie in
9 gezeigt, kann der Reifendrucksensor
(
21') in
der Gestalt einer Sphäre
geformt sein und in den Reifen als ein frei-rollendes Element eingeführt sein.
Wie in
8 gezeigt, kann der Reifendrucksensor
(
21'') miniaturisiert
werden und während
der Herstellung in die Reifenkarkasse (
22) eingebettet
werden. Wie in
7 gezeigt, kann der Reifendrucksensor
(
21''') in einen in die Seitenwand des
Reifens (
22) eingefügten
Reparaturpfropfen eingebaut sein. Ein weiteres dargestelltes Merkmal
(siehe
3,
7,
8,
9) dieser Erfindung ist eine Empfangsantenne
38 und
eine weiterübertragende Antenne
26,
die beide hier weiter unten detaillierter diskutiert werden.
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U.S. Patent Nr. 4 334 215 (Frazier,
et al.; 1982) offenbart die Überwachung
von Wärme
und Druck innerhalb eines Luftreifens unter Verwendung eines Transmitters
und anderer Schaltungselemente, die auf eine Leiterplatte montiert
sind, die an der Innenseite des Reifens durch ein darüberliegendes elastisches
klebendes Material befestigt ist.
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U.S. Patent Nr. 5 500 065 (Koch,
et al.; 1996), hier im Weiteren als das ”'065 Patent” bezeichnet und welches den
Oberbegriffen der Ansprüche
1 und 18 entspricht, offenbart ein Verfahren für das Einbetten während der
Herstellung einer Überwachungsvorrichtung
(”Anhänger”) innerhalb
eines Reifens. Die Vorrichtung kann für die Überwachung, das Abspeichern
und das Fernmessen von Informationen, wie zum Beispiel Temperatur,
Druck, Reifen-Kilometerleistung und/oder anderen Betriebsbedingungen
eines Luftreifens, zusammen mit Reifen-Identifikationsinformationen.
Die Überwachungsvorrichtung
(
10) umfasst ein Mikrochip (
20), eine Antenne
(
30), einen Verstärker
(
42), eine Batterie (
44), einen Drucksensor (
46)
und optional Temperatur- und
Kilometer-/Entfernungssensoren, die die Leiterplatte (
48)
bevölkern.
Die Überwachungsvorrichtung kann
optional (aber wünschenswerterweise)
in eine starre oder halbstarre Verkleidung eingeschlossen (eingekleidet)
sein, um die Steifigkeit zu verbessern und die Belastung der Vorrichtung
zu unterdrücken. Die
verstärkende
Verkleidung oder Verkapselung ist ein massives Material, d. h. Nicht-Schaumcompounds,
die mit dem Reifenkautschuk kompatibel sind, wie zum Beispiel verschiedene
Urethane, Epoxides, ungesättigte
Polyesterstyrol-Harze und Hartplastikzusammensetzungen.
1 des '065-Patents stellt ein
Verfahren des Befestigens einer solchen überwachungsvorrichtung (
10 oder
10') an einer inneren
Wand eines Luftreifens (
5) an zwei bevorzugten Stellen
dar: (i) in der Umgebung der Reifenwulst unter dem Ende des Karkassenlage-Umschlags,
wo die Seitenwand-Biegungssteifigkeit
am größten ist
und wo die Belastungen des rollenden Reifen minimal sind; und (ii)
an der Innenseite des Reifens im Zentrum der Laufflächenkrone,
wo die Belastungungen vom Aufbau und Abbau minimal sind. Die spezifischen
Befestigungs- oder Anheftungsmethoden können die Verwendung eines chemischen Vulkanisationsklebstoff,
einschließlich
eines bei Raumtemperatur Amin-vulkanisierbarer Klebstoff oder ein
Hitze-aktivierbarer Vulkanisationsklebstoff, sein.
7,
8,
9 und
10 des '065-Patents stellen zusätzliche
Verfahren der Montage einer Überwachungvorrichtung
innerhalb in einem Reifen dar. Eine eingekleidete Überwachungsvorrichtung
oder Überwachungsvorrichtung-Anordnung
(
17) kann mit einer flexiblen Abdeckung (
80) angeheftet
werden, wenn sie auf der inneren Oberfläche des Reifens (
7) liegt oder wenn sie in einer in der
inneren Oberfläche des
Reifens geformten Tasche liegt (
8). Geeignte
Gehäusematerialien,
die so funktionieren, dass sie die Überwachungsvorrichtung am Reifen halten,
umfassen allgemein flexible und elastische Kautschuke, wie zum Beispiel
natürlicher
Kautschuk oder aus konjugierten Dienen hergestellte Kautschuke,
die von 4 bis 10 Kohlenstoffatome aufweisen, wie zum Beispiel synthetisches
Polyisopren, Polybutadien, Styrol-Butadien-Kautschuk und Ähnliches,
flexible Polyurethane, flexible Epoxide und Ähnliches. Die Abdeckung (
80)
wird an einer inneren Wand (
7) des Reifens befestigt. Die
Abdeckung (
80) hat eine anheftende Oberfläche, mit
der die Überwachungsvorrichtung-Anordnung
an eine Oberfläche
des Reifens, vorzugsweise innerhalb des aufblasbaren Reifenhohlraums
befestigt wird. Wie in
7 des '065-Patents gezeigt,
kann die Abdeckung (
80) die Überwachungsvorrichtung-Anordnung
(
17) umgeben und wird am inneren Teil des Reifens am Umfang
der Überwachungsvorrichtung-Anordnung
(
17) befestigt. Wie in
8 des '065-Patents gezeigt,
kann die Überwachungsvorrichtung-Anordnung
(
17) innerhalb einer Reifentasche oder Aussparung (
75),
die durch Einführen
eines rechteckigen Barrens von geeigneten Maßen in das unvulkanisierte
Reifen-Innengummi an der Stelle der gewünschten Aussparung (
75) hergestellt
werden kann. Während
der Reifenherstellung wird der Vulkanisationsdruck der Form den
Barren in das Reifen-Innengummi
hineindrücken
und die Aussparungstasche (
75) hineinvulkanisieren. Die
Abdeckung (
80) wird dann am Umfang der Überwachungsvorrichtung-Anordnung
an das Reifen-Innengummi angebracht. Die Abdeckung (
80)
kann mit dem Rohreifen mitvulkanisiert werden oder kann an dem Reifen
nach Vulkanisation unter Verwendung verschiedener Arten von Klebstoff,
einschließlich
bei Raumtemperatur Amin-vulkanisierbare Klebstoffe, Hitze-vulkanisierbare Klebstoffe
und chemisch vulkanisierbare Klebstoffe, wie zum Beispiel verschiedene selbstvulkanisierende
Zemente, verschiedene chemische Vulkanisationsflüssigkeiten und Ähnliches, angebracht
werden. Die flexible Abdeckung (
80) kann an dem Reifen
angebracht werden, wenn die Überwachungsvorrichtung
schon am Platz ist, oder alternativ kann die Überwachungsvorrichtung, ob eingekapselt
oder nicht, durch einen Schlitz (
84) in einer flexiblen
Abdeckung (
80), die schon am Reifen angebracht ist, eingeführt werden.
11 und
12 des '065-Patents stellen
ein weiteres Verfahren der Montage einer Überwachungsvorrichtung in einen Reifen
dar. Die Überwachungsvorrichtung
ist innerhalb einer Gehäusetasche
(
90) umschlossen, die einen Schlitz für die Montage der Anordnung
in die Tasche aufweist und durch den die Antenne (
30) der Überwachungsvorrrichtung
nach Zusammenbau herausragen kann. Ein Band (
98) ist für das Befestigen und
Ausrichten der Antenne (
30) auf eine erhöhte Position
(
102) der Tasche eingeschlossen.
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13 und 14 des '065-Patents stellen
ein Verfahren des Einbettens der Vorrichtung in einen Reifen dar,
das das Plazieren der Vorrichtung zwischen Verbindungskautschuklage
(199) und Innengummi-Lage (200) eines unvulkanisierten
Reifens an einem Platz in der Umgebung der Reifenkrone (202) bzw.
an einem Platz nahe der Reifenwulst (210) umfasst. Nach
Vulkanisation ist die Vorrichtung dauerhaft in der Reifenstruktur
umschlossen. 15 des '065-Patents stellt
ein weiteres Verfahren des Einbettens der Überwachungsvorrichtung-Anordnung
in einem Reifen dar. Die Überwachungsvorrichtung-Anordnung
(17) wird zwischen der Innengummi-Lage (200) des
unvulkanisierten Reifens und einem Innengummi-Materialstück (222)
eingelegt. Nach Vulkanisation ist die Überwachungsvorrichtung-Anordnung (17)
dauerhaft zwischen Materialstück
(222) und Lage (200) eingebettet.
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U.S. Patent Nr. 5 731 754 (Lee,
Jr., et al.; 1998) offenbart ein Transponder und Sensor-Apparat (
10)
für die
Messung und Übertragung
von Parameterdaten des Fahrzeugsreifens. Der Apparat umfasst einen
Träger
(
12), der vorzugsweise flexibel ist. Der Träger (
12),
verschiedene Sensoren und ein Transponder (
18), die auf
oder an den Träger
anliegend montiert sind, werden in einem aus verkapselnden Material
geformten Gehäuse
(
7) angeordnet. Vorzugsweise ist das verkapselnde Material
(
7) für
die Kompatibilität
mit dem Fahrzeugreifen aus vulkanisiertem Kautschuk geformt und
kann zu jeder gewünschten
Gestalt geformt werden. Wie in
7 gezeigt,
kann der Apparat (
10) während
der Herstellung des Reifens (
60) integral in den Reifen
(
60) montiert werden, und ein geeigneter Platz für die Montage ist
im oberen Teil der Seitenwand (
66) der Wulst (
64) benachbart,
da dieser Platz das geringste Ausmaß an Biegung während der
Verwendung des Reifens (
60) aufweist. Wie in
8 gezeigt,
kann der Apparat (
10) auf das Innengummi des Reifens (
60)
der Wulst (
64) benachbart montiert werden. In diesem Fall
wird das elastomere Materialstück
oder Membran (
59) über
den Apparat (
10) montiert und abdichtend mit dem Innengummi
verbunden, um den Apparat (
10) in fester Stellung in Bezug
auf den Reifen zu montieren. In Bezug auf
2 ist
ein weiteres in diesem Patent dargestelltes Merkmal eine Antenne
(
36).
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Eine
Elektronik-Baugruppe (Modul), die ein RF-Transponder-Bauteil eines Reifenzustand-Überwachungssystem umfasst,
kann an eine innere Oberfläche
eines Luftreifens entweder nach Herstellung des Reifens oder während seiner
Herstellung montiert werden. Diese Elektronik-Baugruppe wird von hier
ab allgemein als ein ”Transpondermodul” oder einfacher
als ein ”Transponder” bezeichnet
werden.
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Eine
Herausforderung, die mit der Montage des Transponder (Moduls) verbunden
ist, ist das Sicherstellen, dass das Ducksensor-Bauteil des Transponders
in Fluid-Verbindung mit dem Hohlaum des Reifens steht, so dass der
Luftdruck im Reifen erfasst/gemessen werden kann. Das zuvor genannte '065-Patent (
U.S. Patent Nr. 5 500 065 ) schlägt verschiedene
Lösungen
für dieses
Problem vor.
6 des zuvor genannten '065-Patents stellt
zum Beispiel die Breitstellung einer Öffnung oder eines Durchlasses
(
18) in dem umschließenden
oder einkapselnden Material (
16) dar, die einen Luftweg
zum Ducksensor (
46) ermöglichen,
so dass er den internen Luftdruck messen kann.
7 und
8 des
zuvor genannten '065-Patents
stellen zum Beispiel die Bereitstellung eines Schlitzes (
84)
in der Abdeckung (
80) dar, der die Erfassung des Luftdrucks
ermöglicht.
13 und
14 des
zuvor genannten '065-Patents
stellen zum Beispiel die Bereitstellung eines kleinen entfernbaren
Pflocks (
206) dar, der durch den Innengummi-Lagenteil (
200)
des Reifens während
der Vulkanisation drücken
wird, um ein Loch oder einen Durchlass für den Luftdurchgang zum Drucksensor
in der Überwachungsanordnung
(Transponder) (
17) zu bilden.
15 des
zuvor genannten '065-Patents stellt zum
Beispiel das Einführen
eines Pflocks (
220) durch das Innengummi-Materialstück (
222)
und dann in den Transponder (
17) dar. Der Pflock muss nach
Aufbau des Reifens entfernt werden, um die Fluid-Verbindung durch
das Loch oder den Durchlass zum darunterliegenden Drucksensor zu
ermöglichen.
Dies repräsentiert
einen zusätzlichen
Schritt, der, falls übersehen,
den Transponder für
seinen vorgesehenen Zweck funktionsuntüchtig machen kann. Gemeinsam
besessene PCT Patentanmeldung Nr. PCT/US97/22570 offenbart die Verwendung
eines Dochtmittels verbunden mit dem Drucksensor, um einen Weg des
Druckausgleichs zwischen dem Drucksensor und der Aufblaskammer bereitzustellen.
6 des zuvor genannten
U.S. Patent Nr. 5 731 754 offenbart
eine Transponderabdeckung, die eine dünne Elastomer- oder Kautschukmembran
(
59) ist, die den Druck vom Inneren des Reifens zum Drucksensor
(
50) durch ein Drucktransfermedium (
57) überträgt, das
in dem Hohlraum zwischen der Membran und dem Sensor angeordnet ist.
Typischerweise ist in den Montagetechniken des Stands der Technik der
Transponder nicht leicht für
den Ersatz oder die Wartung zugänglich.
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Eine
weitere Herausforderung bei der Montage eines Transponders oder
eines Gehäuses
(Abdeckung) für
den Transponders (siehe, z. B.,
10 und
die Abdeckung
80 des zuvor genannten
U.S. Patent Nr. 5 500 065 ) bei dem
Aufbau des Reifens ist dem Anbringen jedes ”fremden Objekts” an die
Reifen-Aufbautrommel während
des Schichtens des Rohreifens inherent. Solch ein ”Klumpen” auf einer ansonsten
im Wesentlichen zylindrischen Aufbau-Trommel kann die Anordnung
und/oder Ausrichtung der Korde (Drahtfilamente), die über (typischerweise
in axialer Richtung) die Aufbautrommel gelegt sind, beeinträchtigen
(nachteilige beeinflussen). Diese Korde haben typischerweise einen
Durchmesser in der Größenordnung
0,15–0,30
mm, sind einheitlich angeordnet und liegen um den Umfang der Aufbautrommel
herum.
-
Eine
weitere Herausforderung bei der Montage eines Transponders in einen
Reifen beim Aufbau des Reifens sind den hohen Hitzegraden, die allgemein
während
des Prozesses angewandt werden, inherent. Viele elektronische Bauteile,
die man im typischen Transponder findet, sind empfindlich gegenüber solchen
Hitzegraden und können
während
des Prozesses beschädigt
werden. Alternativ kann anwendungspezifische und daher teurere Elektronik
zur Verwendung in Transpondern, die für diese Art von Verwendung
gedacht sind, ausgewählt
werden müssen.
-
ÜBERLEGUNGEN
ZU ANTENEN-AUSFÜHRUNG UND
-MONTAGEORT
-
Eine
Antene ist offensichtlich ein wichtiges Merkmal eines RF-Transponders
und dieses Merkmal ist hier weiter oben speziell erwähnt worden.
Allgemein gesprochen gibt es zwei Hauptanordnungen und -montageorte
für die
Antenne eines Reifentransponders: (i) eine ”Spulen-”Antenne, typischweise mit dem
Transponder in einer Baugruppe angeordnet; und (ii) ”Schleifen”-Antenne,
die sich vom Transponder um den Umfang des Reifens herum erstreckt.
-
Zusätzlich zu
diesen zwei Hauptanordnungen und -montageorten offenbart
U.S. Patent Nr. 4 857 893 (Carroll;
1989) eine Anordnung, in der alle elektrischen Schaltungen einer
Transpondervorrichtung, wie auch eine Antenne (empfangende/übertragende
Spule) auf einem einzigen monolithischen Halbleiter-Chip realisiert
werden können.
-
3,
7,
8 und
9 des zuvor genannten
U.S. Patent Nr. 4 067 235 stellen
verschiedene Ausführungen
und Montageorte von Antennen für Transponder
dar. Wie in
1 dargestellt, umfasst der
Reifendruck-Fernsensor
(Transponder,
21) zwei Antennen: (i) eine sekundäre Empfangsantenne
(
38); und (ii) eine sekundäre weitersendende Antenne (
26).
Wie zuvor erwähnt,
stellt
3 einen durch einen geeigneten
Elastomer-Compound
eingekapselten, an die innere Wand des Reifens (
22) gehefteten Reifendruck-Fernsensor
(
21) dar. Die gesamte elekrtonische Schaltung ist auf einem Halbleiter-Haupteil oder
Halbleiterplättchen
angeordnet und wird von der sekundären Empfangsantenne (
38)
umgeben. Direkt unterhalb des Halbleiterplättchens befindet sich die sekundäre weitersendende
Antenne (
26). Beide Antennen (
38 und
26)
sind innerhalb des Elastomer-Compounds,
das den Reifendruck-Fernsensor (
21) einkapselt, angeordnet.
8 stellt
eine Anordnung dar, wobei die sekundäre Empfangsantenne (
38)
um den Umfang des Sensors (
21'')
gewickelt ist und die sekundäre
weitersendende Antenne (
26) ist eng anliegend an das Halbleiter-Element
(
128) angeordnet.
7 stellt
die sekundäre
Empfangsantenne (
38), die sich um und innerhalb des Umfangs
des Sensors (
21''') erstreckt und die sekundäre weitersendende
Antenne (
26), die eng anliegend an das Halbleiter-Element
(
128) angeordnet ist, dar.
9 stellt
einen Reifendruck-Fernsensor
(
21') in
der Form einer Sphäere
dar, der in den Reifen (
22) als frei-rollendes Element
eingeführt
werden kann. Der Sensor (
21')
umfasst eine sekundäre
Empfangsantenne (
38), die umfänglich um die Oberfläche der
Sphäre herumgewickelt
ist. Die sekundäre
weitersendende Antenne (
26) is nahe dem Zentrum der Sphäre angeordnet.
-
2 des zuvor genannten
U.S. Patent Nr. 5 731 754 stellt das
Anordnen der Anntenne (
36) als eine Patch Antenne, die
auf einem Träger
montiert ist, auf dem auch andere Bauteile des Transponders, wie
zum Beispiel eine Batterie (
14), Mittel zur Druckmessung
(
50) und andere elektronische Bauteile (z. B. ein Temperatursensor
(
110), Mittel (
120) zur Erfassung der Reifenumdrehung
und ein Zeitnehmer (
134)) eingebaut sind, dar.
-
11 des zuvor genannten
U.S. Patent Nr. 5 500 065 stellt eine
Antenne dar, die sich aus einer Gehäusetasche (
90) erstreckt,
die einen Hohlraum (
94) zum Halten der Überwachungsvorrichtung-Anordnung
aufweist. Die Tasche (
90) umfasst auch ein Band (
98)
zum Befestigen und Ausrichten einer Antenne (
30) der Überwachungsvorrichtung-Anordnung
auf einer erhöhte
Stelle (
102) der Tasche.
-
Die
oben beschriebenen Antennen-Anordnungen und Montageorte sind alle
Beispiele von kleinen, typischen Spulenantennen, die in dem Transponder-Modul
selbst angeordnet sind. Es folgt eine Beschreibung einer Antenne
des Schleifen-Typs, die sich um den Umfang des Reifens erstreckt.
-
PCT
Patentanmeldung Nr. PCT/US90/01754 (am 18. October 1990 als
WO90/12474 veröffentlicht)
offenbart ein Fahrzeugreifen-Identifikationssystem, worin elektronische
Transponder (
20) in Fahrzeugreifen eingebettet sind. Der
Transponder umfasst eine Empfangs/Sendespule (
26) von einer
oder mehreren Drahtschleifen (
54), die strategisch entlang der
Seitenwand oder in der Nähe
der Fläche
des Laufstreifens des Reifens angeordnet sind. Die Spule (
26)
funktioniert als eine Antenne für
den Transponder (
20) und ist an eine Spule (
14)
gekoppelt, die als eine Antenne einer Abfrageeinheit (Leser/Erreger) funtioniert.
Ein typischer Fahrzeugreifen (
40) ist in
2 gezeigt.
Sein innerer Umfang wird durch eine Wulst (
41) verstärkt, die
eine geschlossene Drahtschleife ist. Die Empfindlichkeit der Transponder-Antenne/Spule
(
44) wird negativ beeinflusst, wenn sie sich zu nahe an
der Wulst (
41) befindet. Umgekehrt ist die Fläche des
Laufstreifens (
42) des Reifens Abrieb unterworfen und daher
ist es wichtig, die Spule (
44) weg von der Abriebsgefährdung des
Laufstreifens (
42) anzuordnen.
3 stellt
verschiedene mögliche
Montageorte für
die Antenne/Spule (
44A,
44B,
44C), die
in die Karkasse des Reifens eingettet ist, dar.
4 stellt
alternative Montageorte für
die Transponderdrähte
(Antenne/Spule) dar. Zum Beispiel an einem Montageort (
50)
innerhalb der Stahlgürtel
aber nahe der inneren Oberfläche
des Reifens (
45) oder an einem Montageort (
51),
der sich zwischen Lagen von Stahlgürteln befindet oder an einem Montageort
(
52), der sich gerade außerhalb der Gürtel und
in der Lauffläche
des Reifens befindet. Ein typischer Reifentransponder wird in
5 gezeigt, wo man sehen kann, dass die
Transponder-Antenne/Spule
(
54) aus einer oder mehreren Windungen isolierten Drahts
oder blanken Drahts, der im Herstellungsprozess durch isolierenden
Kautschuk getrennt wird, gebildet wird. Akzeptable Materialien für den Draht
umfassen Stahl, Aluminium, Kupfer oder anderen elektrisch leitenden
Draht. Wie in dieser Patenschrift offenbart, wird der Drahtdurchmesser
allgemein nicht als kritisch für
den Betrieb als eine Antenne für
einen Transponder betrachtet. Für
die Haltebarbeit ist gebänderter
Stahldraht, der aus mehreren Bändern
feinen Drahts besteht, bevorzugt. Andere zugängliche Möglichkeiten für den Draht
umfassen Flachbandkabel, flexible Schaltungen, leitender Film, leitender Kautschuk,
usw. Der Drahttyp und die Anzahl von Schleifen in der Antenne/Spule
ist eine Funktion der voraussichtlichen Umgebung der Reifenverwendung
und der bevorzugten Entfernung der Abfrage-Kommunikation. Es wird
in dieser Patentschrift vorgeschlagen, dass je größer die
Anzahl von Schleifen in der Transponder-Spule, desto größer die Entfernung einer gelungenen
Abfrage eines gegebenen Reifen-Transponders sei.
-
Das
zuvor genannte, gemeinsam besessene
U.S.
Patent Nr. 5 181 975 offenbart einen Luftreifen, der einen
Transponder mit integrierter Schaltung aufweist, die auf Abfrage
durch ein externes RF-Signal die Reifenidentifikation und/oder andere
Daten in digital kodierter Form sendet. Der Transponder weist eine
Spulenantenne von kleinem umschlossenen Bereich, im Vergleich zu
dem durch ein ringförmiges Zugglied,
das eine Wulst des Reifens umfasst, eingeschlossenen, auf. Während Transponder-Abfrage agiert
das ringförmige
Zugglied als die Primärwindung
bzw. -wicklung eines Transformators. Die Spulenantenne ist lose
an die Primärwindung
bzw. -wicklung gekoppelt und ist die Sekundärwindung bzw. -wicklung des
Transformators. Die Spulenantenne ist im Wesentlichen von ebener
Form und der Transponder kann, wenn zwischen dem Innengummi des
Reifens und dessen Karkassenlage angeordnet, einen auf Reifenaufblasdruck
ansprechenden Drucksensor umfassen. Siehe auch das zuvor genannte
gemeinsam besessene
U.S. Patent
Nr. 5 218 861 .
-
U.S. Patent Nr. 4 319 220 (Pappas,
et al.; 1982) offenbart eine System für die Reifendruck-Überwachung,
das Radeinheiten in den Reifen und einen gemeinsamen Empfänger umfasst.
Jede Radeinheit weist eine Antenne auf, die eine kontinuierliche
Drahtschleife umfasst, die in einem offenen Ring eingebettet ist,
der gegen den inneren Umfang des Reifens zur Signalübertragung
und zum Stromempfang angeordnet ist.
-
Die
Antenne (152) wird gegen den inneren Umfang des Reifens
durch ihre Elastizität
und die Zentrifugalkraft gehalten. Um eine Verlagerung von einer
Seite auf die andere wenn das Fahrzeug steht zu verhindern, werden
zwei oder drei vorzugsweise geformte Seitenführungen (153) in dem
Reifen angeordnet. Wie in den 9, 10 und 11 dargestellt,
ist der Antennenring (152) als fast vollkommener Kreis
geformt, der eine Lücke
zwischen seinen zwei Enden aufweist. Drähte (155) in der Antenne treten
als ein Paar von Output-Drähten
(159a, 159b) an einer einzigen Stelle aus dem
offenen Ring hervor. An symmetrischen Stellen um das Innere der
Antenne herum sind ein elektromagnetisches Stromgeneratormodul,
ein Gas-Massen-Überwachungssensormodul
und ein Signalüberträger montiert,
elektrisch miteinander verbunden und geeignet mit den Antennendrähten (159a/159b)
verbunden. Die Verbindungsdrähte
(119a, 119b, 119c, 139a, 139b)
sind auf oder in der inneren Oberfläche der Antennen-Anordnung
angeordnet.
-
U.S. Patent Nr. 5 479 171 (Schuermann; 1995)
offenbart, wie den
3,
4a und
4b dargestellt,
eine lange, schmale Antenne (
14), die an oder in die Seitenwand
(
30) eines Reifens montiert ist. Diese Antenne wirkt als
Verlängerung
des Lesebereichs des Abfragers zu einem weiten Bereich, der allgemein
radial symmetrisch um den Reifen ist. Die Antenne (
14)
umfasst einen Draht, der auf sich selbst zurückgefaltet ist und weist eine an
einem der Enden geformte Kopplungsspule (
16) auf. Ein Transponder
(
12) weist eine Spule (
132) auf, die als ein Ring,
der andere Bauteile des Transponders umgibt, geformt sein kann (siehe
6) oder welche um einen kleinen Ferritkern
(
220) gewunden sein kann (siehe
7).
Die beschriebenen Anbringungsverfahren bestehen darin, die Antenne
(
14) und den Transponder (
12) unter Verwendung
eines klebrigen Materialstücks
(
32) anzuheften oder einen integrierten Herstellungsprozess
zu verwenden, in welchem die Antenne und der Transponder direkt
innerhalb der Seitenwandstruktur (
30) des Reifens (
20) geformt
werden könnten.
-
Daher
ist es offensichtlich, dass die Auswahl des Antennentyps und -montageorts,
einschließlich der
Angelegenheiten, wie eine gegebene Antenne am besten mit einem gegebenen
Transponder verbunden wird, nicht-triviale Angelegenheiten sind, die sorgfältige Ausführungsüberlegungen
rechtfertigen.
-
TRANSPONDER-MONTAGEORTE
-
Andere
Angelegenheiten, die für
die Montage eines Transponder-Moduls in einen Reifen relevant sind,
umfassen das Ersetzen des ganzen Transpondermoduls falls ein Ersatz
notwendig ist und, im Fall von Batterie-getriebenen (”aktiven”) Transpondern, das Ersetzen
der Batterie falls notwendig. Vorzugsweise sollte der Transponder,
ob ”aktiv” oder ”passiv”, nur einen
Bruchteil der Kosten des ganzen Reifens repräsentieren. Daher wäre das Ersetzen
eines ganzen Reifens wegen eines betriebesunfähigen Transponders höchst unwünschenswert.
-
In
dem Fall, zum Beispiel, einer an der Felge statt am Reifen montierten
Transpondereinheit, wie es in dem zuvor genannten
U.S. Patent Nr. 5 285 189 gezeigt
ist, wäre
der Ersatz des Transpondereinheit eine relativ einfache Angelegenheit
des Entfernens des Reifens von der Felge, des Ersetzens der Transpondereinheit
und des Wiederanbringens des Reifens auf der Felge.
-
Man
betrachte im Gegensatz hierzu den Fall, zum Beispiel des zuvor genannten
U.S. Patent Nr. 4 067 235 ,
wo (siehe z. B. dessen
3) der Reifendruck-Fernsensor (
21)
durch ein geeignetes Elastomer-Compound eingekapselt ist und an
die Wand des Reifens (
22) geheftet ist, wo das Ersetzen
des Transponders das Ablösen
des Elastomer-Compounds, der den Reifendrucksensor umschließt und das
Wiederanheften einer anderen Einheit an die Wand des Reifens erfordern
würde.
Solche Arbeitsschritte erfordern spezielle Vorsicht und Überlegungen
und können,
in manchen Fällen,
nicht ohne Verursachung von Schaden (wie gering auch immer) am Reifen,
durchführbar
sein.
-
Falls,
wie in der zuvor genannten PCT Patentanmeldung Nr. PCT/US90/01754,
die Antenne ein in die Reifenkarkasse eingebettetes integrales Element
des Reifens ist, würden
offensichtlich Probleme für
das Ablösen
des Transponders von der Antenne und das Wiederverbinden eines Ersatztransponders
mit der eingebetteten Antenne entstehen – unter der Annahme, dass der
Transponder selbst nicht in der Karkasse des Reifens eingebettet
ist. Die Patentschrift beschreibt zum Beispiel wie ein integrierter
Schaltkreis eines elektronischen Moduls (55) eines Transponders
auf eine Leiterplatte oder einen Träger montiert werden kann, was
eine Befestigung der Transponder-Antenne/Spule-Drähte (54)
durch irgendein geeignetes Mittel, einschließlich Schweißen, Löten, Heften
und geeigneter Zement, bereitstellt.
-
Im
Fall des dauerhaften Einbettens des Transponders in dem Reifen,
wie es in
13 des zuvor genannten
U.S. Patent Nr. 5 500 065 gezeigt ist,
ist das Ersetzen der Transpondereinheit oder irgendeines deren Bauteile
faktisch eine Unmöglichkeit.
-
Das
zuvor genannte gemeinsam besessene
U.S.
Patent Nr. 5 181 975 offenbart eine Anzahl von Orten und
Techniken zur Montage eines Transponders (
24) in einem
Reifen. In einem Reifen, der schon hergestellt worden ist, kann
der Transponder (
24) an die axial innere Seite des Innengummis
(
30) oder an die axial äußeren Seite
der Reifenseitenwand (
44) mit Hilfe eines Reifen-Materialstücks oder ähnlichem Material
oder ähnlicher
Vorrichtung angebracht werden (siehe z. B. Spalte 11, Zeilen 61–65). Gemeinsam
besessenes
U.S. Patent Nr. 5
218 861 offenbart auch Orte und Techniken zur Montage eines
Transponders mit integrierter Schaltung und Drucktransducers bzw.
-messfühlers
bzw. -sensors in einem Luftreifen.
-
Eine
letzte Herausforderung der Anordnung, ob als solche vom Stand der
Technik anerkannt oder nicht, ist die Bereitstellung eines einzigen,
oder leicht anzupassenden Verfahrens und Apparats zur Montage einer
Vielfalt von Transpondern in einer Vielfalt von Luftreifen, mit
so viel Kommunalität
zwischen den Variationen wie möglich.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen eines Materialstücks, das
zur Montage eines Transpondermoduls geeignet ist und eines Verfahrens
zur Montage eines Transpondermoduls wie in den anhängenden
Ansprüchen
vorgetragen. Gemäß der vorliegenden
Erfindung gibt es die Bereitstellung eines Materialstücks nach
Anspruch 1 und eines Verfahrens zur Montage eines Transpondermoduls
nach Anspruch 18.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Obwohl
die Erfindung im Zusammenhang mit bevorzugten Ausführungen
beschrieben werden wird, sollte verstanden sein, dass es nicht beabsichtigt
ist, die Erfindung auf diese speziellen Ausführungen zu beschränken, sondern
nur durch die anhängenden
Ansprüche.
-
Bestimmte
Elemente in ausgewählten
Zeichnungen können
zur Verdeutlichung nicht maßstäblich dargestellte
werden.
-
Ähnliche
Elemente können
in den gesamten Zeichnungen oft mit ähnlichen Referenznummerierungen
bezeichnet werden. Zum Beispiel kann Element 199 in einer
Zeichnung (oder Ausführungform) in
vielerlei Hinsicht dem Element 299 in einer anderen Abbildung
(oder Ausführungform) ähnlich sein. Solch
eine Beziehung, falls vorhanden, zwischen ähnlichen Elementen in verschiedenen
Abbildungen oder Ausführungformen
wird durch die gesamte Beschreibung einschließlich, falls zutreffend, in
den Ansprüchen
und der Zusammenfassung deutlich werden.
-
In
einigen Fällen
können ähnliche
Elemente in einer einzigen Abbildung mit ähnlichen Zahlen bezeichnet
werden. Zum Beispiel kann eine Vielzahl von Elementen 199 als 199a, 199b, 199c.
usw. bezeichnet werden.
-
Die
Querschnittsansichten, falls vorhanden, die hier präsentiert
werden, können
zur Verdeutlichung in der Form von ”Scheiben” oder ”Nah-Querschnittsansichten” vorliegen,
wobei bestimmte Linien des Hintergrunds weggelassen sind, die sonst
in einer wirklichen Qürschnittsansicht
sichtbar wären.
-
Der
Aufbau, die Arbeitsweise und die Vorteile der vorliegenden bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung werden bei Betrachtung der folgenden Beschreibung
in Verbindung genommen mit den begleitenden Zeichnungen weiter deutlich
werden, wobei:
-
1A ist eine Draufsicht eines Transpondermoduls
gemäß einem
Hintergrund der Erfindung;
-
1B ist eine Seitenquerschnittsansicht des Transpondermoduls
von 1A, genommen auf einer Linie
1B-1B durch 1A, gemäß einem Hintergrund der Erfindung;
-
2A ist eine Draufsicht eines weiteren Transpondermoduls 200 gemäß einem
Hintergrund der Erfindung;
-
2B ist eine Seitenquerschnittsansicht des Transpondermoduls 200 von 2A, genommen auf einer Linie 2B-2B durch 2A, gemäß einem
Hintergrund der Erfindung;
-
3A ist eine Seitenquerschnittsansicht einer Technik
zum Herstellen eines Transpondermoduls zur Montage an eine innere
Oberfläche
eines Luftreifens, gemäß einem
Hintergrund der Erfindung;
-
3B ist eine schematische Darstellung eines auf
die in 3A beschriebene Weise an die innere
Oberfläche
eines Luftreifens montiertes Transpondermodul, im Querschnitt gezeigt,
gemäß einem
Hintergrund der Erfindung;
-
4A ist eine Draufsicht einer Ausführungsform
eines Transpondermoduls, die dem in 1A gezeigten
Transpondermodul ähnlich
ist, mit einem zusätzlichen
elektronischen Bauteil in einer äußeren Kammer
der Packung angeordnet, gemäß einem
Hintergrund der Erfindung;
-
4B ist eine Seitenquerschnittsansicht des Transpondermoduls
von 4A, genommen auf einer Linie
4B-4B durch 4A, gemäß einem Hintergrund der Erfindung;
-
5A ist eine Draufsicht einer Ausführungsform
eines Transpondermoduls, ähnlich
der in 4A gezeigten Ausführungsform,
mit einem zusätzlichen
elektronischen Bauteil außerhalb
des Moduls angeordnet und mit einem Schaltungsmodul verbunden, das
sich innerhalb des Moduls befindet, gemäß einem Hintergrund der Erfindung;
-
5B ist eine Seitenquerschnittsansicht des Transpondermoduls
von 5A, genommen auf einer Linie
5B-5B durch 5A, gemäß einem Hintergrund der Erfindung;
-
5C ist eine Seitenansicht des Transpondermoduls 500 von 5A, genommen auf einer Linie 5C-5C, gemäß einem
Hintergrund der Erfindung;
-
6A ist eine Draufsicht eines Materialstücks zum
Festhalten eines Transpondermoduls zur Montage an eine innere Oberfläche eines
Luftreifens, gemäß der Erfindung;
-
6B ist eine Seitenquerschnittsansicht eines Transpondermoduls,
das in dem Materialstück von 6A angeordnet ist, zur Montage an eine innere
Oberfläche
eines Luftreifens, der in Verbindung mit einer Aufbautrommel gezeigt
ist, gemäß der Erfindung;
-
6C ist eine Seitenquerschnittsansicht einer weiteren
Ausführungsform
eines in dem Materialstück
von 6A angeordneten Transpondermoduls
zur Montage an eine innere Oberfläche eines Luftreifens, gemäß der Erfindung;
-
7A ist eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsform
eines Materialstücks
zum Festhalten eines Transpondermoduls zur Montage an eine innere
Oberfläche
eines Luftreifens, und das eine Kopplungsspule darin inkorporiert
hat, gemäß der Erfindung;
-
7B ist eine Seitenquerschnittsansicht (Kreuzschraffierung
zur Verdeutlichung ausgelassen) des Materialstücks von 7A,
genommen auf einer Linie 7B-7B durch das Materialstück von 7A, gemäß der Erfindung;
-
7C ist eine Seitenquerschnittsansicht (Kreuzschraffierung
zur Verdeutlichung ausgelassen) des Materialstücks von 7B mit
einem in einem Hohlraum des Materialstücks festgehaltenen Transpondermodul,
gemäß der Erfindung;
-
7D ist eine Seitenquerschnittsansicht (Kreuzschraffierung
zur Verdeutlichung ausgelassen) des Materialstücks von 7B mit
einer alternativen Anordnung für
aus dem Materialstück
hervortretenden Antennendrähten,
gemäß der Erfindung;
-
8 ist
eine Seitenquerschnittsansicht einer Form zum Formen bzw. Gießen eines
Materialstücks,
gemäß der Erfindung;
-
8A ist eine Seitenquerschnittsansicht einer alternativen
Ausführungsform
einer Formhälfte zum
Formen bzw. Gießen
eines Materialstücks,
gemäß der Erfindung;
-
8B ist eine Seitenquerschnittsansicht (Kreuzschraffierung
zur Verdeutlichung ausgelassen) eines mit Hilfe der unter Bezugnahme
auf 8A beschriebenen Technik hergestellten
Materialstücks,
gemäß der Erfindung;
-
9A ist eine Seitenquerschnittsansicht einer alternativen
Ausführungsform
einer Form zum Formen bzw. Gießen
eines Materialstücks,
gemäß der Erfindung;
-
9B ist eine Seitenquerschnittsansicht (Kreuzschraffierung
zur Verdeutlichung ausgelassen) eines mit Hilfe der unter Bezugnahme
auf 9A beschriebenen Technik hergestellten
Materialstücks,
gemäß der Erfindung;
-
9C ist eine Seitenquerschnittsansicht (Kreuzschraffierung
zur Verdeutlichung ausgelassen) einer alternativen Ausführungsform
eines Materialstücks,
gemäß der Erfindung;
-
10A ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht
eines Transpondermoduls, das geeignet ist, durch eines oder mehrerer
der zuvor genannten Materialstücke
festgehalten zu werden, gemäß der Erfindung;
-
10B ist eine Seitenquerschnittsansicht einer alternativen
Ausführungsform
eines Transpondermoduls, das geeignet ist, durch eines oder mehrerer
der zuvor genannten Materialstücke
festgehalten zu werden, gemäß der Erfindung;
-
11 ist eine explodierte Seitenquerschnittsansicht
(Kreuzschraffierung zur Verdeutlichung ausgelassen) einer alternativen
Ausführungsform
eines Materialstücks
und einer alternativen Ausführungsform
eines entsprechenden Transpondermoduls, gemäß der Erfindung;
-
11A ist eine explodierte Seitenquerschnittsansicht
(Kreuzschraffierung zur Verdeutlichung ausgelassen) einer alternativen
Ausführungsform
des Materialstücks
und des entsprechenden in 11 dargestellten
Transpondermoduls, gemäß der Erfindung;
-
12A ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht
eines Reifens mit einem Materiastück und einer darin montierten
Antenne, gemäß der Erfindung;
-
12B ist eine Querschnittsansicht des Reifens von 12A, genommen auf einer Linie 12B-12B durch 12A, gemäß der Erfindung;
-
12C ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform
einer Antenne für
einen in einem Reifen montierten Transponder, gemäß der Erfindung;
-
13A ist eine perspektivische Ansicht einer alternativen
Ausführungsform
einer Antenne für einen
in einem Reifen montierten Transponder, gemäß der Erfindung;
-
13B ist eine Querschnittsansicht einer alternativen
Ausführungsform
einer Antenne für
einen in einem Reifen montierten Transponder, gemäß der Erfindung;
-
13C ist eine Querschnittsansicht einer mit einem
Transponder in einem Materialstück
in einem Reifen montierten Antenne, wie vom in 13B gezeigten Typ, gemäß der Erfindung;
-
13D ist eine Querschnittsansicht einer alternativen
Ausführungsform
einer mit einem Transponder in einem Materialstück in einem Reifen montierten
Antenne, gemäß der Erfindung;
-
14A ist eine explodirte Seitenquerschnittsansicht
(Kreuzschraffierung für
bestimmte Elemente zur Verdeutlichung ausgelassen) einer Technik
zur Montage eines Transpondermoduls in einem Materialstück und zum
Verbinden mit einer Antenne vom wie in 13B gezeigten
Typ, gemäß der Erfindung;
-
14B ist eine Seitenquerschnittsansicht einer alternativen
Ausführungsform
einer Antenne, die für
die Verwendung in der unter Bezugnahme auf 14A beschriebenen
Technik geeignet ist, gemäß der Erfindung;
und
-
14C ist eine explodierte Seitenquerschnittsansicht
einer Technik zum Formen bzw. Gießen eines Materialstücks mit
einer fest eingebauten Antenne und Kontaktsteckern zum Verbinden
mit einem in einem Hohlraum des Materialstücks angeordneten Transpondermoduls,
gemäß der Erfindung.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
EIN EXEMPLARISCHES TRANSPONDERMODUL
-
1A und 1B,
die mit den 9A und 9B der
gemeinsam besessenen und ebenfalls anhängenden PCT Patentanmeldung
Nr. PCT/US98/07578 vergleichbar sind, stellen ein exemplarisches
Transpondermodul 100 zum Überwachen des Reifendrucks
dar. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf dieses bestimmte exemplarische Transpondermodul
beschränkt.
-
In
diesem exemplarischen Transpondermodul 100 sind die Schaltungen
von einer Verkapselungspackung (Gehäuse) 104 umschlossen,
die Seite-an-Seite zwei Kammern 112 und 114, die
mit Vergussmasse gefüllt
werden können,
aufweist. In diesem und folgenden Beispielen von Transpondermodulen
(z. B. 200), wird die Vergussmasse aus den Illustrationen
zur klareren Darstellung ausgelassen, wobei davon ausgegangen wird,
dass die vorliegende Erfindung, wie weiter unten detaillierter beschrieben,
zum Festhalten einer Vielfalt von Transpondermodulen, ob vergossen
oder nicht, auf einer Innenoberfläche eines Reifens, geeignet
ist.
-
Die
Verkapselungspackung 104 weist einen im Allgemeinen ebenen
Bodenteil 106 auf. Der Bodenteil 106 weist eine
innere Oberfläche 106a und eine äußere Oberfläche 106b auf.
Wie am besten in 1B zu sehen ist, ist der Bodenteil 106 dicker
in der Kammer 112 als in der Kammer 114.
-
Eine äußere Seitenwand 108 erstreckt
sich vom Umfang des Bodenteils 106 nach oben. Eine innere
Seitenwand 110 erstreckt sich nach oben vom Bodenteil 106 und
definiert und trennt die zwei Kammern 112 und 114 voneinander.
Die erste Kammer 112 weist eine Breiteabmessung ”x1” und eine
Längenabmessung ”y” auf. Die
zweite Kammer 114 weist eine Breiteabmessung ”x2” und eine
Längenabmessung ”y” auf.
-
Ein
Schaltungsmodul 102 ist in der zweiten Kammer 114 angeordnet
und weist, wie gezeigt, zwei auf einer Leiterplatte (PCB) 120 aufgebaute
elektronische Bauteile 128a und 128b auf. Ein
erster Teil 130a...130d der Leiterrahmenfinger
erstreckt sich von innerhalb der zweiten Kammer 114 durch
die äußere Seitenwand 108 zum Äußeren der
Verkapselungspackung 104 und ein zweiter Teil 130e...130f der
Leiterrahmenfinger erstreckt sich von innerhalb der zweiten Kammer 114 durch
die innere Seitenwand 110 bis in die erste Kammer 112.
-
Das
PCB Zusammenschaltungssubstrat 120 kann auf seiner Frontoberfläche montierte
elektronische Bauteile 128a und 128b aufweisen.
Leitende Pads 126 auf dem PCB 120 sind mit Bonddrähten 132 mit
den inneren Enden einer Vielzahl von langgezogenen ”Fingern” 130a...930f des
Leiterrahmens verbunden.
-
Ein
elektronisches Bauteil 122 ist in der ersten Kammer 112 angeordnet
(eingebaut). Leitende Pads 127 auf dem elektronischen Bauteil 122 sind mit
Bonddrähten 133 mit
den inneren Enden einer Vielzahl von langgezogenen ”Fingern” 130e...130f des
Leiterrahmens verbunden.
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Das
Schaltungsmodul 102 ist eine RF-Transponder; das elektronische
bauteil 122 ist ein Drucksensor; die elektronischen Bauteile 128a und 128b sind
integrierte Schaltungsvorrichtungen; und die Packung zum Verkapseln 104 kann
in einen Luftreifen eingebaut werden.
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Die
Verkapselungspackung 104 ist aus einem thermoplastischen
Material durch einen Formungsprozess geeignet geformt und die Verkapselungspackung 104 kann
Abmessungen aufweisen, die vergleichbar (ungefähr gleich wie) sind mit denen von
Verkapselungspackungen, die in der zuvor genannten gemeinsam besessenen
und ebenfalls anhängenden
PCT Patentanmeldung Nr. PCT/US98/07578 beschrieben sind.
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Zum
Beispiel ist die Höhe ”H” der äußeren und
inneren Seitenwände 108 und 110 geeigneterweise
im Bereich von ungefähr
3,0 mm bis ungefähr 6,0
mm, wie zum Beispiel 5,0 mm. Vorzugsweise sind die innere Seitenwand 110 und
jene Teile 108a, 108b und 108c der äußeren Seitenwand 108,
die zusammen mit der inneren Seitenwand 110 die Kammer 112 bildet,
höher als
die verbleibenden Teile 108d, 108e und 108f der äußeren Seitenwand 108.
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Die
Abmessung ”x2” der zweiten
Kammer 114 kann in dem Bereich von ungefähr 10,0
mm bis ungefähr
40,0 mm, wie zum Beispiel 20,0 mm, betragen.
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Die
Abmessung ”x1” der ersten
Kammer 112 kann ungefähr
die Hälfte
der Abmessung ”x2”, wie ungefaher
10,0 mm betragen. Die Abmessung ”R” (X = x1 + x2) beträgt geeigneterweise
ungefähr
30 mm.
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Es
sollte wohlverstanden sein, dass die Verkapselungspackung 104 nicht
auf die hier unmittelbar oben erwähnten Abmessungen beschränkt ist.
Die Verkapselungspackung 104 und deren Teile können größer oder
kleiner als beschrieben sein.
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Wie
hier zuvor erwähnt,
ist das Bodenteil 106 dicker in der Kammer 112 als
es in der Kammer 114 ist. Jedoch ist, wie am besten in 1B zu sehen ist, die äußere Oberfläche 106b des Bodenteils 106 im
Allgemeinen eben.
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In
dieser Ausführungsform
befindet sich die innere Oberfläche 140 des
Bodenteils in der Kammer 112, auf welche das elektronische
Bauteil 122 montiert ist, in einer Entfernung ”h3” über der äußeren Oberfläche 106b des
Bodenteils 106. Die innere Oberfläche des Bodenteils in der Kammer 114 weist einen
zentralen Bereich 142 auf, auf den das elektronische Modul 102 montiert
ist und der sich in einer Entfernung ”h4” über der äußeren Oberfläche 106b des
Bodenteils 106 befindet. Die Entfernung ”h3” ist größer als
die Entfernung ”h4” (h3 > h4).
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Die
innere Oberfläche
des Bodenteils in der Kammer 114 ist gestuft, so dass ein
Bereich 144 außerhalb
des zentralen Bereichs 142 sich in einer Entfernung ”h3” über der äußeren Oberfläche 106b des Bodenteils 106 befindet.
Auf diese Weise liegen Leiterrahmenfinger (z. B. 130f),
die sich durch die innere Seitenwand 110 erstrecken, in
einer Ebene auf der inneren Oberfläche 140 der Kammer 112.
Auf ähnliche
Weise können
andere Teile der inneren Oberfläche
des Bodenteils in der Kammer, außerhalb des zentralen Bereichs 142,
gestuft sein, so dass sie sich in einer Entfernung ”h3” über der äußeren Oberfläche 106b des
Bodenteils 106 befinden. In diesem Beispiel ist ein Teil 146 der
inneren Oberfläche
des Bodenteils in der Kammer 114 gestuft, so dass er sich
in einer Entfernung ”h3” über der äußeren Oberfläche 106b des
Bodenteils 106 befindet. Auf diese Weise können alle
Leiterrahmenfinger miteinander coplanar sein.
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Wie
am besten in 1B zu sehen ist, führt dies
dazu, dass das elektronische Bauteil 122 auf höherer Ebene
angeordnet ist als das elektronische Modul 102. Es ist
wichtig, dass die erhöhte
Dicke des Bodenteils in der Kammer 112 eine generell starrere Basis
zum Montieren des elektronischen Bauteils 122 bereitstellt.
Im Zusammenhang mit dem elektronischen Bauteil 122, das
ein Drucksensor ist, wie es hier zuvor beschrieben wurde, sind die
Vorteile des Montierens des Drucksensors auf einer relativ starren
Basis offensichtlich.
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1A und 1B stellen
auch das Konzept dar, dass Teile des Leiterrahmens, in diesem Fall
die Leiterrahmenfinger 130a...130d sich zum Äußeren der
Packung erstrecken können,
so dass der Leiterrahmen in einer Form abgestützt werden kann. In diesem
Beispiel können
die anderen Leiterrahmenfinger 130e und 130f,
die sich nicht zum Äußeren der
Packung erstrecken, zusammen mit den Fingern 130a...130d durch
einen darunterliegenden Isolationsfilm (nicht gezeigt), oder durch
metallisches Gewebe oder Brücken
(ebenso nicht gezeigt), die ein Teil des Leiterrahmens selbst bilden
und später
aus dem Leiterrahmen herausgeschnitten werden können, abgestützt werden.
Ein Fachmann auf dem Gebiet, das die vorliegende Erfindung am nächsten betrifft,
wird schnell das Erfordernis, den Leiterrahmen in einer Form abzustützen und
viele Wege dies zu tun, verstehen. Insofern die Techniken dies zu
tun von Anwendung zu Anwendung variieren können, ist es nicht weiter nötig, sie
in der Beschreibung der vorliegenden Erfindung weiter auszuführen.
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Das
unter Bezugnahme auf die 1A und 1B dargestellte
und beschriebene Transpondermodul 100 ist für die Zwecke
der vorliegenden Erfindung einfach ein Beispiel eines Transpondermoduls,
das man in einen Luftreifen zu montieren wünscht.
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EIN WEITERES TRANSPONDERMODUL
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2A und 2B,
die mit den 9C und 9D der
zuvor genannten gemeinsam besessenen und ebenfalls anhängenden
PCT Patentanmeldung Nr. PCT/US98/07578 vergleichbar sind, stellen ein
weiteres exemplarisches Transpondermodul 200 dar, das im
Wesentlichen eine weitere Packung des zuvor beschriebenen exemplarischen
Transpondermoduls 100 ist. Zu Zwecken der Verdeutlichung
ist das Transpondermodul 100 ohne Verkapselung gezeigt,
wobei davon ausgegangen wird, dass seine zwei Kammern (112 und 114)
mit Vergussmasse(n) gefüllt
sein würden.
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Eine
zusätzliche äußere Verkapselungspackung
(Gehäuse) 254 liegt
in der Form einer einfach tassenförmigen Anordnung vor, die einen
im Allgemeinen ebenen Bodenteil 256 aufweist. Der Bodenteil 256 ist
geeigneterweise kreisförmig
mit einem Durchmesser ”P” und weist
eine innere Oberfläche 256a und
eine äußere Oberfläche 256b auf.
Eine ringförmige
Seitenwand 258, die eine Höhe ”Q” aufweist, erstreckt sich
vom Umfang des Bodenteils 256 nach oben. Auf diese Wiese
wird eine zylindrische Kammer 260 gebildet. Die Höhe ”Q” der Seitenwand kann
gleich, größer als
oder (vorzugsweise) nicht größer als
die Höhe
der Seitenwände
des Transpondermoduls 100 sein.
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Das
Transpondermodul 100 ist in der zusätzlichen Verkapselungspackung 254 mit
der äußeren Oberfläche (106b)
seines Bodenteils (106) gegen die innere Oberfläche 256a des
Bodenteils 256 der zusätzlichen
Verkapselungspackung 254 angeordnet. Irgendein geeigneter
Klebstoff 262, wie ein Tropfen Cyanoacrylat (”Super Glue”) kann
verwendet werden, um das Transpondermodul 100 mit der zusätzlichen
Verkapselungspackung 254 zu verbinden.
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Geeignete
Abmessungen für
die zusätzliche Verkapselungspackung
sind:
- • Der
Durchmesser ”P” des Bodenteils 256 ist
im Bereich von ungefähr
25,0 mm bis ungefähr
60,0 mm, wie zum Beispiel ungefähr
32,0 mm.
- • Die
Höhe ”Q” der Seitenwand 258 ist
im Bereich von ungefaher 3,0 mm bis ungefähr 8,0 mm, wie zum Beispiel
ungefähr
4,0 mm; und
- • Die
Dicke ”t” der Seitenwand 258 ist
im Bereich von ungefähr
0,3 mm bis ungefähr
2,0 mm, wie zum Beispiel ungefähr
1,0 mm.
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Es
sollte wohlverstanden sein, dass die zusätzliche Verkapselungspackung 254 nicht
auf die hier direkt darüber
vorgetragenen Abmessungen beschränkt
ist. Die zusätzliche
Verkapselungspackung 254 und Teile davon können größer oder
kleiner als beschrieben sein, so lange wie das Transpondermodul 100 in
die Ausdehnung der zusätzlichen
Verkapselungspackung 254 hineinpasst. Die zusätzliche Verkapselungspackung
wird geeigneterweise aus denselben Materialien geformt, wie die
hier zuvor beschriebene Verkapselungspackung des Transponders (z.
B. 104).
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Das
unter Bezugnahme auf 2A und 2B dargestellte
und beschriebene Transpondermodul 200 ist für die Zwecke
der vorliegenden Erfindung einfach ein Beispiel eines Transpondermoduls,
das man in einen Luftreifen zu montieren wünscht.
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EIN EXEMPLARISCHES VERFAHREN
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ZUR MONTAGE EINES TRASNPONDERMODULS IN
EINEN LUFTREIFEN
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3A und 3B,
die mit den 10A und 10B der
zuvor genannten gemeinsam besessenen und ebenfalls anhängenden
PCT Patenanmeldung Nr. PCT/US/07578 vergleichbar sind, stellen ein
exemplarisches Verfahren zur Montage einer Anordnung einer Verkapselungspackung
in einen Luftreifen dar, um einem äußeren Leser/Abfrager oder einem
Fahrer eines auf dem Reifen laufenden Fahrzeugs Informationen über den
Reifendruck bereitzustellen.
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3A zeigt das Transpondermodul 200, wie
es ”eingelegt” ist zwischen
zwei dünne
Blätter 302 und 304,
wie zum Beispiel Kautschukblätter,
die gepresst werden, um Luftblasen zwischen den Blättern zu
entfernen, und die um ihre Kanten herum versiegelt werden. Ein Klebstoff 306 wird
oben (wie gesehen) auf der Oberfläche des Blatts 302 angeordnet.
Auf diese Weise ist ein exemplarisches, in einem Materialstück 310 ”eingelegtes” Transpondermodul bereit,
an eine Innenoberfläche
eines Luftreifens montiert zu werden.
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3B zeigt das Einlage-Materialstück 310 von 3A, das an eine innere Oberfläche in einem Luftreifen 312 montiert
ist. Ein äußerer Leser/Abfrager 320,
der einen eine Antenne 324 umfassenden Lesestift 322 aufweist,
wird geeigneterweise eingesetzt, um die in dem Luftreifen 312 angeordnete Transponderschaltung
abzufragen (aufzurufen) und die davon erhaltenen Daten auf einer
geeigneten Anzeige 326, wie zum Beispiel einem Flüssigkristall-Anzeigefach
(LCD), zu zeigen. Die Verwendung einer äußeren Vorrichtung, um mit der
Transponder-Vorrichtung wechselzuwirken, ist wohlbekannt und ist nicht
Teil der vorliegenden Erfindung per se.
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EXEMPLARISCHES TRANSPONDERMODUL MIT INTERNER
ANTENNE
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4A und 4B,
die den 5A und 5B der
zuvor genannten gemeinsam besessen U.S. Patentanmeldung Nr. PCT/US98/07578
entsprechen, stellen eine weitere Ausführungsform eines Transpondermoduls 400 dar,
die eine Verkapselungspackung, die Bauteile eines Transponders einschließlich einer
Antennenspule enthält,
umfasst. Die Verkapselungspackung 404 weist geeigneterweise ein
im Allgemeinen ebenes Bodenteil 406 auf, das eine innere
Oberfläche 406a und
eine äußere Oberfläche 406b aufweist.
Eine äußere Seitenwand 408 erstreckt
sich (wie am besten in 4B gesehen werden
kann) vom Umfang der inneren Oberfläche 406a des Bodenteils 406 nach
oben. Eine innere Seitenwand 410 (vergleiche 110)
erstreckt sich (wie am besten in 4B zu
sehen ist) von der inneren Oberfläche 406a des Bodenteils 406 von
einer Stelle, die innerhalb des Umfangs des Bodenteils 406 liegt, nach
oben. Auf diese Weise werden zwei Kammern gebildet: eine äußere Kammer 412 (vergleiche 112) und
eine innere Kammer 414 (vergleiche 114), die getrennt
mit Vergussmasse oder mit zwei verschiedenen Vergussmassen gefüllt werden
können.
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Ein
Schaltungsmodul 402 (vergleiche 102) ist in der
inneren Kammer 414 der Verkapselungspackung 404 angeordnet
und wird (wie am besten in 4B zu
sehen ist) an die innere Oberfläche 406a des
Bodenteils 406 mit einem geeigneten Klebstoff 418 (vergleiche 118)
montiert. Das Schaltungsmodul 402 kann ein PCB Zusammenschaltungssubstrat 420 (vergleiche 120)
mit einem elektronischen Bauteil 422 (vergleiche 122)
und einem weiteren elektronischen Bauteil 428 (vergleiche 128),
das auf seiner Frontoberfläche
angeordnet ist, umfassen und das elektronische Bauteil 422 kann
ein von einem Damm 424 umgebener Drucksensor sein, um zu
verhindern, dass der Sensor überdeckt
wird, wenn die innere Kammer 414 mit Vergussmasse gefüllt wird.
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Pads 426 (vergleiche 126)
des PCB 420 werden mit Bonddrähten 432 (vergleiche 132)
mit den inneren Enden einer Vielzahl von lang gezogenen ”Fingern” des Leiterrahmens 430a...430h (vergleiche 130a...130f),
die sich von innerhalb der inneren Kammer 414 durch die
innere Seitenwand 410 bis in die äußere Kammer 412 erstrecken,
verbunden.
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Das
Schaltungsmodul 402 kann ein RF-Transponder sein, das elektronische
Bauteil 422 kann ein Drucksensor-Bauteil sein, das elektronische Bauteil 428 kann
eine integrierte Schaltung sein und die Verkapselungspackung 404 kann
in einem Luftreifen montiert sein.
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In
diesem Beispiel ist eine Antenne 450 in der äußeren Kammer 412 angeordnet.
Die Antenne 450 ist durch eine Länge aus isoliertem (z. B. Lack-beschichtetem)
Draht gebildet, der zwei frei Enden 452 und 454 aufweist
und zu einer Spule mit mehreren Windungen und optional mehreren
Schichten gewickelt ist. Wie am besten in 4a zu
sehen ist, sind die beiden freien Enden 452 und 454 des
Antennendrahts 450 derart gezeigt, dass sie mit Abschnitten
der Leiterrahmenfinger 430e bzw. 430f verbunden
sind, die in der äußeren Kammer 412 freigelegt
sind. Dies können
einfache Lötverbindungen sein.
Alternativ (nicht gezeigt) können
an den freiliegenden Abschnitten der Leiterrahmenfinger 430e und 430f jeweils
Kerben oder dergleichen ausgebildet sein, um die freien Enden 452 bzw. 454 des
Antennendrahts mechanisch zu ”fangen”.
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Das
unter Bezugnahme auf die 4A und 4B dargestellte
und beschrieben Transpondermodul 400 ist für die Zwecke
der vorliegenden Erfindung einfach ein Transpondermodul, das man
in einen Luftreifen zu montieren wünscht.
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EXEMPLARISCHES TRANSPONDERMODUL MIT EXTERNER
ANTENNE
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5A, 5B und 5C,
die den 6A, 6B und 6C des
zuvor genannten gemeinsam besessenen U.S. Patentanmeldung Nr. PCT/US98/07578
entsprechen, stellen eine Anwendung dar, bei der eine elektronische
Vorrichtung, die ein RF-Transponder 500 (vergleiche 400) ist,
ein Antennenbauteil 550 aufweist, das extern, im Gegensatz
zu intern (vergleiche 450) relativ zur Verkapselungspackung
ist.
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Wie
in der zuvor beschriebenen Ausführungsform
(400), weist in dieser Ausführungsform 500 die
Verkapselungspackung 504 geeigneterweise ein im Allgemeinen
ebenes Bodenteil 506 (vergleiche 406) auf, das
eine innere Oberfläche 506a (vergleiche 406a)
und eine äußere Oberfläche 506b (vergleiche 406b)
aufweist. Eine äußere Seitenwand 508 (vergleiche 408)
erstreckt sich (wie am besten in 5B zu
sehen ist) vom Umfang der inneren Oberfläche 506a des Bodenteils 506 nach
oben. Eine innere Seitenwand 510 (vergleiche 410)
erstreckt sich (wie am besten in 5B zu
sehen ist) von der inneren Oberfläche 506a des Bodenteils 506 von
einer Stelle, die innerhalb des Umfangs des Bodenteils 506 liegt,
nach oben. Auf diese Weise werden zwei Kammern gebildet: eine äußere Kammer 512 (vergleiche 412)
und eine innere Kammer 514 (vergleiche 414), die
getrennt mit Vergussmasse oder mit zwei verschiedenen Vergussmassen
gefüllt
werden können.
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Wie
in der zuvor beschriebenen Ausführungsform,
kann ein Schaltungsmodul 502 (vergleiche 402)
in der inneren Kammer 514 der Verkapselungspackung 504 angeordnet
sein und wird (wie am besten in 5B zu
sehen ist) an die innere Oberfläche 506a des
Bodenteils 506 mit einem geeigneten Klebstoff 518 (vergleiche 418)
montiert.
-
Wie
in der zuvor beschriebenen Ausführungsform,
kann das Schaltungsmodul 502 ein PCB Zusammenschaltungssubstrat 520 (vergleiche 420) mit einem
elektronischen Bauteil 522 (vergleiche 422) und
einem weiteren elektronischen Bauteil 528 (vergleiche 428),
das auf seiner Frontoberfläche
angeordnet ist, umfassen und das elektronische Bauteil 522 kann
ein von einem Damm 524 (vergleiche 424) umgebener
Drucksensor sein, um zu verhindern, das der Sensor überdeckt
wird, wenn die innere Kammer 514 mit Vergussmasse gefüllt wird.
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Wie
in der zuvor beschriebenen Ausführungsform,
werden Pads 526 (vergleiche 426) des PCB 520 mit
Bonddrähten 532 (vergleiche 432)
mit den inneren Enden einer Vielzahl von lang gezogenen ”Fingern” des Leiterrahmens 530a...530h (vergleiche 430a...430h),
die sich von innerhalb der inneren Kammer 514 durch die
innere Seitenwand 510 bis in die äußere Kammer 512 erstrecken,
verbunden.
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Zusätzlich sind,
wie am besten in 5A zu sehen ist, zwei getrennte
Pads (Anschlussteile) 530i und 530j dargestellt.
Diese Pads 530i und 530j sind geeigneterweise
als Teil des gesamten Leiterrahmens geformt, wobei ihre Funktion
einfach das Bereitstellen von Anschlüssen für das Miteinanderverbindung
von Drähten
ist.
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Wie
in der zuvor beschriebenen Ausführungsform,
kann das Schaltungsmodul 502 ein RF-Transponder sein, das
elektronische Bauteil 522 kann ein Drucksensor-Bauteil sein, das
elektronische Bauteil 528 kann eine integrierte Schaltung
sein und die Verkapselungspackung 504 kann in einen Luftreifen
montiert sein.
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In
dieser Ausführungsform
eines Transpondermoduls 500 befindet sich das Antennen-Bauteil 550 (hauptsächlich als
gestrichelte Linie gezeigt) außerhalb
der Packung 504 und wird geeigneterweise als eine Länge aus
Draht gebildet, der zwei frei Enden 552 und 554 aufweist.
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Alternativ
kann das Antennen-Bauteil 550 eine Antenne vom Dipol-Typ
mit zwei getrennten Längen
aus Draht (552 und 554) sein.
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Wie
am besten in 5C zu sehen ist, verlaufen
die freien Enden 552 und 554 des externen Antennen-Bauteils 550 jeweils
durch Öffnungen 556 bzw. 558 in
der äußeren Seitenwand 508 der
Packung 504 hindurch, so dass sie jeweils an den Anschlüssen 530i bzw. 530j in
der äußeren Kammer 512 der
Packung 504 angebracht werden können.
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Ein
zusätzliches
Bauteil 560 ist optional in der äußeren Kammer 512 angeordnet
und ist geeigneterweise ein Impedanz anpassender Transformator mit
zwei primärseitigen
Leitungen 562 und 564, die jeweils an zweien der
Leiterrahmenfinger 530e bzw. 530f angebracht (z.
B. gelötet)
sind, und zwei sekundärseitigen
Leitern 566 und 568, die jeweils an den beiden
zusätzlichen
Anschlüssen 530i und 530j angebracht
(z. B. gelötet)
sind.
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Wie
in der zuvor beschriebenen Ausführungsform,
können
bestimmte der Leiterrahmenfinger (z. B. 530e und 530f)
und zusätzliche
Anschlüsse (530i und 530j)
mit jeweils Kerben oder dergleichen ausgebildet sein, um die verschiedenen
daran angebrachten Drähte
mechanisch zu ”fangen”.
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Die
unter Bezugnahme auf die 5A, 5B und 5C dargestellte
und beschriebene Verkapselungspackung- Anordnung 500 ist für die Zwecke
der vorliegenden Erfindung einfach ein Beispiel eines Transpondermoduls,
das man in einen Luftreifen zu montieren wünscht, in Verbindung mit einer
externen Antenne.
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AUSFÜHRUNGSFORM
EINES MATERIALSTÜCKS ZUR
MONTAGE EINES TRANSPONDERMODULS
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6A und 6B stellen
jeweils in Draufsicht und explodiert Querschnittsansichten eines
Materialstücks 600 zur
Montage eines Transpondermoduls 602 an eine innere Oberfläche eines
Luftreifens dar. Wie am besten in 6B zu
sehen ist, umfasst ein typischer Luftreifen 630 ein Innengummi 604 und
eine Lage 606, die eine Vielzahl von darin angeordneten
typischerweise Metallfilamenten (Korden) 608 aufweist.
Das Innengummi 604 ist repräsentativ für die Innenoberfläche des
gesamten Reifens und das Materialstück der vorliegenden Erfindung,
das in seinen verschiedenen Ausführungsformen
hier offenbart wird, ist nicht auf irgendeine bestimmte Reifenbauweise
begrenzt oder beschränkt.
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Wie
in 6B dargestellt, wird das Materialstück 600 der
vorliegenden Erfindung geeignterweise in einen Luftreifen inkorporiert
während
die verschiedenen Reifenlagen auf einer äußeren Oberfläche 611 einer
Reifen-Aufbautrommel 610 ”übereinandergeschichtet” werden.
Jedoch sollte wohlverstanden werden, dass das Materialstück der vorliegenden
Erfindung in seinen hier beschriebenen Ausführungsformen auch an eine innere
Oberfläche
eines Reifens montiert werden kann, der schon hergestellt worden
ist.
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Das
Transpondermodul 602, dass in den Ansichten der 6A und 6B ”allgemein” gezeigt
ist, ist geeignterweise irgendeines der hier beschriebenen Transpondermodule,
zum Beispiel das Transpondermodul 400, das unter Bezugnahme
auf 4A gezeigt und beschrieben
ist, welches eine interne Antenne 450 aufweist. Jedoch
sollte wohlverstanden sein, dass das Materialstück der vorliegenden Erfindung
in seinen hier beschriebenen Ausführungsformen nicht auf ein
bestimmtes Transpondermodul beschränkt ist, sondern es vielmehr
leicht anpassbar ist, eine große
Auswahl an Transpondermodulen an der Innenoberfläche eines Reifens aufzunehmen
und zu montieren.
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Das
Materialstück 600 weist
zwei hauptsächliche äußere Oberflächen auf,
eine erste äußere Oberfläche 612 und
eine zweite der ersten äußeren Oberfläche 612 gegenüberliegende äußere Oberfläche 614 und
weist einen Umfang 616 auf. Das Materialstück 600 weist
eine Längenabmessung ”L”, eine Breiteabmessung ”W” und eine
Höhenabmessung ”H” auf. Es
sollte wohlverstanden sein, dass das Materialstück der vorliegenden Erfindungen
in seinen hier beschriebenen Ausführungsformen nicht auf irgendwelche
bestimmte Abmessungen beschränkt ist,
abgesehen davon, dass es von geeigneter Größe und so geformt ist, um ein
Transpondermodul für
die Montage an eine innere Oberfläche eines Luftreifens festzuhalten.
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Vorzugsweise
verjüngt
sich das Materialstück 600 von
einer maximalen Dicke (Höhe)
in seinem Zentrum zu einer minimalen Dicke an seinem Umfang 616.
Die Dicke des Materialstücks 600 ist
die Höhenabmessung
zwischen der ersten äußeren Oberfläche 612 und
der zweiten äußeren Oberfläche 614.
Vorzugsweise ist das Materialstück 600 lang
gezogen und weist einen im Allgemeinen elliptischen Umfang 616 auf,
wobei es eine Gesamtlängenabmessung ”L”, die größer als
seine Gesamtbreiteabmessung ”W” ist, aufweist.
Vorzugsweise ist das Materialstück
relativ dünn,
wobei es eine maximale Höhenabmessung ”H”, die ein
Bruchteil seiner Breitabmessung ”W” ist, aufweist.
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Eine Öffnung 620 ist
bereitgestellt, die sich in das Materialstück 600 von dessen
erster äußeren Oberfläche 612 zu
dessen zweiter äußeren Oberfläche 614 hinein
erstreckt. Vorzugsweise befindet sich die Öffnung 620 sowohl
in Längsrichtung
als auch in Breiterichtung im Wesentlichen zentral in dem Materialstück 600.
Wie am besten in 6B zu sehen ist, erstreckt
sich die Öffnung 620 in
einen Hohlraum 622, der sich zentral im Körper des
Materialstücks 600 befindet.
Der Hohlraum 622 ist (in seinen Längen- und Breitenabmessungen)
etwas größer als
die Öffnung,
was dazu führt,
dass dort am ”Eingang” zur Öffnung 620 eine
ringförmige
Umrandung 624 angeordnet ist.
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Der
Hohlraum 622 ist in seiner Größe und Form so gestaltet, dass
er ungefähr
von gleicher Größe und Form,
oder nur etwas größer, ist
als das Transpondermodul 602, das in dem Materialstück 600 festgehalten
werden soll, und die ringförmige Umrandung 624 ist
in ihren entsprechenden Abmessungen etwas kleiner als das Transpondermodul 602,
so dass das Transpondermodul 602 durch die Öffnung 620 in
den Hohlraum 622 durch Umbiegen der ringförmigen Umrandung 624 eingeführt werden kann,
um danach innerhalb des Hohlraums 622 durch die ringförmige Umrandung 624 festgehalten zu
werden.
-
Zum
Beispiel kann das Transpondermodul 602 in der allgemeinen
Form einer Scheibe vorliegen, die einen Durchmesser von ungefaher
25–60
mm, wie zum Beispiel 32 mm, aufweist und die eine Dicke (Höhe) von
ungefähr
3–8 mm,
wie zum Beispiel 5 mm, aufweist, in welchem Fall der Hohlraum 622 geeigneterweise
auch in der allgemeinen Form einer Scheibe vorliegen kann, die einen
mit dem Durchmesser des Transpondermoduls vergleichbaren (ungefähr gleichen)
Durchmesser und eine mit der Dicke des Transpondermoduls 602 vergleichbare
(ungefähr gleiche)
Höhe aufweist.
Die Öffnung 620 des
Materialstücks
kann einen Durchmesser aufweisen, der ungefähr 1–4 mm beträgt, wie zum Beispiel 2 mm,
und geringer ist als der Durchmesser des Hohlraums 622 oder
des Transpondermoduls 602. Auf diesem Wege wird die ringförmige Umrandung 624 auf
eine Weise gebildet, die darauf abzielt, das Transpondermodul 602 innerhalb
des Holraums festzuhalten.
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Die
ringförmige
Umrandung 624 kann mit einem oder mehreren, wie zum Beispiel
zwei diametral sich gegenüberliegende
oder drei gleichmäßig angeordneten
(wie gezeigt), Schlitzen 626 bereitgestellt werden, um
das Handhaben (Umbiegen) der ringförmigen Umrandung 624 beim
Einführen
des Transpondermoduls 602 über die Umrandung 624 in
den Hohlraum 622 zu erleichtern, wie auch zum Entfernen
(falls nötig)
des Transpondermoduls 602 aus dem Hohlraum 622.
Die Erfindung umfasst, dass die ringförmige Umrandung 624 mit
anderen Merkmalen als Schlitzen (626), wie zum Beispiel
Kerben bzw. Zacken, geformt sein kann, um das Einführen oder
Entfernen des Transponders zu erleichtern.
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Es
ist ein Merkmal der vorliegenden Erfindung, dass das Transpondermodul 602 in
das Materialstück 600 eingeführt werden
kann, entweder bevor das Materialstück 600 an eine innere
Oberfläche eines
Luftreifens geheftet wird oder nachdem das Materialstück 600 an
eine innere Oberfläche
des Reifens geheftet wird. Und, wie hier zuvor erwähnt, kann das
Materialstück 600 an
eine innere Oberfläche
eines Luftreifens geheftet werden, entweder bevor der Reifen gebaut
ist oder nachdem der Reifen gebaut ist.
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Das
Materialstück 600 wird
geeigneterweise aus einem elastischen Material, wie zum Beispiel Halobutylkautschuk,
geformt, so dass, wenn ein Fahrzeug, auf welches der Reifen montiert
ist, betrieben (z. B. gefahren) wird, das Materialstück 600 sich im
Gleichklang mit dem Reifen, auf das es montiert ist, biegen kann.
Es sollte wohlverstanden sein, dass das Materialstück der vorliegenden
Erfindung in seinen hier beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen
nicht auf irgendein bestimmtes elastisches Material beschränkt ist.
Ein Fachmann auf dem Gebiet, das die vorliegende Erfindung am nächsten betrifft,
wird erkennen, dass das für
das Materialstück ausgewählte Material
nicht inkompatibel mit dem Material des Reifens selbst sein sollte,
und dass es in der Lage sein sollte, die in einem Reifen herrschende Umgebungstemperaturen,
-drücke
und dynamische Kräfte
auszuhalten. Die vorliegenden Erfindung umfasst auch, dass das Materialstück aus zwei oder mehreren
Materialien hergestellt, geschichtet oder ähnliches sein kann. Vorzugsweise
sind in dem Fall, in dem das Materialstück während des Herstellungsprozesses
des Reifens an eine Innenoberfläche
eines Reifen geheftet wird, Teile oder das ganze Materialstück geeigneterweise
vorvulkanisisert.
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Wie
zuvor erwähnt,
ist ein Vorteil der Öffnung 620,
die von einer äußeren Oberfläche 612 des
Materialstücks 600 zum
Hohlraum 622 im Materialsteuck 600 führt, dass
das Transpondermodul 602 in das Materialstück eingeführt werden
kann, entweder bevor das Materialstück 600 oder nachdem
das Materialstück 600 an
eine Innenoberfläche
eines Luftreifens angeheftet wurde. Ein weiterer Vorteil der Öffnung 620 ist,
dass sie die Entfernung des Transpondermoduls 602, wie
zum Beispiel für
die Reparatur oder zum Ersatz, erleichtert. Ein weiterer Vorteil
der Öffnung 620 ist,
dass das Transpondermodul 602 zugänglich ist, während es
in dem Materialstück 600 enthalten
ist, wie zum Beispiel für
den Batterienwechsel, wie es unter Bezugnahme auf die nächste Ausführungsform
beschrieben wird. Ein weiterer Vorteil der Öffnung 620 ist, dass
mindestens ein Teil des Transpondermoduls 602 den Umgebungsbedingungen
in dem Luftreifen ausgesetzt ist, wie zum Beispiel für die Luftdruckmessung.
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Typische
Abmessungen des Transpondermoduls 602 und entsprechende
typische Abmessungen des Hohlraums 622 des Materialstücks sind
hier zuvor vorgetragen worden. Typische Gesamtabmessungen des Materialstücks 600 sind:
- • Eine
Länge ”L”, die ungefähr 60–150 mm,
wie zum Beispiel 80 mm, größer ist
als der Durchmesser des Transpondermoduls 602;
- • Eine
Breite ”W”, die ungefähr 30–66 mm,
wie zum Beispiel 38 mm, größer ist
als der Durchmesser des Transpondermoduls 602 sit; und
- • Eine
Höhe ”H”, die ungefähr 5–20 mm,
wie zum Beispiel 9 mm, größer als
die Dicke des Transpondermoduls 602 ist.
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Ein
Vorteil, dass man die Dicke (Höhe ”H”) des Materialstücks 600 so
klein wie möglich
wählt und
sie sich dann graduell bis nahe Null-Dicke an seinem Umfang 616 verjüngt, ist,
dass so im Prozess des Übereinanderschichtens
eines Reifens auf einer Aufbautrommel 610 die Filamente 608 ihr
typische einheitliche Beabstandung voneinander behalten, in anderen
Worten, sie werden nicht voneinander weg oder aufeinander zu ”kriechen”.
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Diese
Erfindung umfasst, dass ein Absatz (nicht gezeigt) in die Trommel 610 inkorporiert
werden kann, in dem das Materialstück 600 angeordnet wrden
kann, so dass die äußere Oberfläche 614 des Materialstücks im Wesentlichen
mit der äußeren Oberfläche der
Aufbautrommel 610 zusammenhängt.
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6C stellt in einer der 6B vergleichbaren
Querschnittsansicht ein alternatives Transpondermodul 602a,
das in dem Materialstück
gehalten wird, dar. Für
die Zwecke der Beschreibung dieser Ausführungsform des Materialstücks 600,
können alle
anderen Aspekte des Materialstücks 600 als
zu den hier zuvor beschriebenen ähnlich
betrachtet werden.
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Das
Transpondermodul 602a ist in dem Hohlraum des Materialstücks 600 angeordnet,
das wiederum an eine innere Oberfläche (nicht in dieser Abbildung
gezeigt) eines Luftreifens montiert ist. Hierbei kann gesehen werden,
dass ein zusätzliches Bauteil 630,
wie zum Beispiel ein Pack Batterien, mit dem Transpondermodul 602a verbunden
(z. B. hineingesteckt) werden kann. Obwohl so gezeigt, dass es aus
der Öffnung 620 hervorsteht,
kann das zusätzliche
Bauteil 630 von der Größe sein
(z. B. in der Höhenabmessung),
dass es nicht aus der Öffnung 620 hervorsteht.
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Ein
Vorteil der Öffnung 620 in
dem Materialstück 600 ist,
dass Gegenstände,
die zu groß sind, um
in einen Reifen hineingebaut zu werden, an einen fertigen Reifen
hinzugefügt
werden können,
wenn das Materialstück
dieser Erfindung an die innere Oberfläche des Reifens hineingebaut
oder hinzugefügt
worden ist.
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AUSFÜHRUNGSFORM
EINES MATERIALSTÜCKS,
DAS MIT EINER ANTENNE VERBINDET
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Bisher
wurde ein Materialstück 600 beschrieben,
das geeignet ist, ein Transpondermodul 602 oder 602a festzuhalten
und zur Montage des Transpondermoduls an eine innere Oberfläche 604 eines Luftreifens.
Das hier zuvor beschriebene Materialstück ist aus elastischem Material
hergestellt, das dazu bestimmt ist (und vorzugsweise so ausgewählt wurde),
Radiofrequenz(RF)-Übertragungen
entweder in das Transpondermodul hinein oder aus ihm heraus nicht
abzuschwächen.
Genauso wenig wird, auf der anderen Hand, erwartet, dass das hier
zuvor beschriebene Materialstück 600 irgendetwas
tun würde,
um direkt die Übertragung
oder den Empfang von RF-Signalen durch das Transpondermodul zu befördern oder
diese zu verstärken.
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7A, 7B, 7C und 7D stellen
eine alternative Ausführungsform
eines Materialstücks 700 dar,
welches zum Zweck dieser Beschreibung im Allgemeinen in seiner Größe, From und
Material mit dem zuvor beschriebenen Materialstück 600 vergleichbar
ist, aber das zusätzliche
Bauteile in ihm inkorporiert hat zur Erleichterung der Übertragung
oder des Empfangs von RF-Signalen durch das in dem Materialstück festgehaltenen Transpondermodul 702 (vergleiche 602).
In diesen Abbildungen ist die Umrandung 724 (vergleiche 624) ohne
Schlitze (siehe 626) oder Kerben bzw. Zacken dargestellt.
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In
dieser Ausführungsform
ist eine Antenne 740, die zwei Endteile 742 und 744 aufweist,
in dem Reifen (nicht gezeigt), wie zum Beispiel um einen inneren
Umfang des Reifen an einer seiner inneren Oberflächen, angeordnet. Die Antenne 740 kann
einfach ein lang gezogener Leiter, wie zum Beispiel ein Draht, in
einer zwei Enden (daher zwei Endteile 742 und 744)
aufweisenden Schleife sein. Alternativ kann die Antenne 740 eine
Antenne vom Dipol-Typ
mit zwei getrennten Leitern sein, wobei jeder Leiter jeweils ein
Endteil 742 bzw. 744, die sich in das Materialstück hinein
erstrecken, aufweist.
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Eine
Spule 750, die zumindest einige Windungen Draht umfasst
und zwei Enden 752 und 754 aufweist, ist innerhalb
des Körpers
des Materialstücks 700 nahe
an den Hohlraum 722 anliegend und diesen umgebend angeordnet.
Wie offensichtlich werden wird, dient die Spule 750 als eine ”Wickelung” (Koppelschleife)
eines Kupplungstransformators (z. B. Input/Output)
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Das
Enteil 742 der Antenne 740 erstreckt sich von
außerhalb
des Materialstücks 700 durch dessen
Bodenoberfläche 714 bis
in den Körper
des Materialstücks 700,
wo es mit dem Ende 752 der Spule 750 verbunden
ist. Auf ähnliche
Weise erstreckt sich das Enteil 744 der Antenne 740 von
außerhalb
des Materialstücks 700 durch
dessen Bodenoberfläche 714 bis
in den Körper
des Materialstücks 700,
wo es mit dem Ende 754 der Spule 750 verbunden
ist.
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Wie
in 7C gezeigt, wird das Transpondermodul 702 in
dem Materialstück 700 allgemein
auf eine Weise festgehalten, wie das hier zuvor beschriebene Transpondermodul 602 in
dem Materialstück 600 festgehalten
wurde. Nämlich,
das Transpondermodul 702 wird in den Hohlraum 722 (vergleiche 622) des
Materialstücks 700 über die
ringförmige
Umrandung 724 (vergleiche 624) hinweg durch eine Öffnung 720 (vergleiche 620)
in der oberen Oberfläche des
Materialstücks 700 eingeführt.
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In
diesem Beispiel wird das Transpondermodul 702 mit einer
internen Input/Output-Spule 760, die vorzugsweise um den
ringsum laufenden Umfang des Transpondermoduls 702 anliegend
angeordnet ist, bereitgestellt, im Gegensatz zu mit einer Antenne. Das
Transpondermodul 400 der 4A und 4B zeigt
beispielhaft solch ein Transpondermodul 702, in welchem
Fall die Antennenspule 450 als die Input/Output-Spule 760 dienen
würde.
Wie hier zuvor erwähnt,
dient die Spule 750 als eine ”Wickelung” eines Kupplungstransformators.
Die Spule 760 ist bevorzugt mit der Spule 750 konzentrisch
angeordnet und befindet sich weniger als einige Millimeter davon
entfernt und dient als eine weitere Wickelung (Koppelschleife) des
Kupplungstransformators. Auf diese Weise kann die Antenne 740 effizient
mit der Spule 760 in dem Transpondermodul 702 gekoppelt (”Transformator-gekoppelt”) werden.
Die Funktion des ”Kupplungstransformators”, der von
den zwei Kopplungsspulen 750 und 760 gebildet
wird, ist vergleichbar mit der des hier zuvor unter Bezugnahme auf 5A und 5B beschriebenen
Transformators 560.
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Vorzugsweise
treten die zwei Endteile 742 und 744 der Antenne 740 an
diametral gegenüberliegenden
Stellen in den Körper
des Materialstücks 700 ein.
Diese Erfindung umfasst, dass die Endteile 742 und 744 der
Antenne 740 an anderen als diametrial gegenüberliegenden
Stellen und anders als durch die Bodenoberfläche 714, wie hier
zuvor beschrieben, in den Körper
des Materialstücks 700 eintreten. Zum
Beispiel zeigt 7D eine alternative Ausführungsform
des Materialstücks 700', wobei die
Endteile 742' (vergleiche 742)
und 744' (vergleiche 744)
der Antenne 740' (vergleiche 740)
in das Materialstück 700' (vergleiche 700)
durch die obere Oberfläche 712' (vergleiche 712),
vorzugsweise an Stellen am Umfang des verjüngten Rands des Materialstücks 700', eintreten.
Die Kopplungsspule 750' entspricht der
Kopplungsspule 750 in 7C.
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FORMUNG DES/DER MATERIALSTÜCKS/MATERIALSTÜCKE
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Auf
diese Wiese sind Materialstücke
(z. B. 600, 700) beschrieben worden, die zum Festhalten von
Transpondermodulen (z. B. 602, 702) geeignet sind.
Die letztere Materialstück-Ausführungsform 700 ist
für die
Verwendung mit einer Anntenne 740, die sich außerhalb
des Transpondermoduls befindet, geeignet und inkorporiert auch eine
Spule 750, die als Wickelung eines Transformators zur Kopplung
an eine entsprechende Spule 760 des Transpondermoduls dient.
Es ist bedacht worden, dass die Spule 750 einige (z. B.
2–1/2)
Windungen Draht, die in den Körper
des Materialstücks 700 geformt
(oder gegossen) sind, ist.
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Formen
bzw. Gießen
ist ein wohlbekannter Prozess, bei welchem Materialien in flüssigem oder fließfähigem Zustand
injiziert werden oder anders weitig dazu gebracht werden einen Hohlraum
(oder mehrere, typischerweise verbundene Hohlräume) in einer Form zu füllen, dann
dürfen
sie (oder werden dazu gebracht, wie zum Beispiel durch Anwendung von
Wärme und/oder
Druck) zu erstarren (z. B. Vulkanisieren oder anders hart oder weniger
flüssig
zu werden), danach wird die Form um das Objekt herum entfernt (oder
das erstarrte Objekt wird aus der Form entfernt). Eine typische
Form weist zwei Hälften
auf, die als eine Art von Greifer-Halbschalen zusammenkommen, um
einen geschlossenen Raum zu definieren, in welchem das in ein geformtes
Teil zu formende Material angeordnet wird. Die inneren Oberflächen der
Formhälften
definieren typischerweise die äußeren Oberflächen des
geformten Teils. Um ein ”fremdes
Objekt”,
wie zum Beispiel die zuvor genannte Spule 750 in den Körper des
Materialstücks 700 zu inkorporieren,
ist es wünschenswert,
die Spule 750 vorzufertigen und sie in irgendeiner geeigneten
Weise innerhalb des Hohlraums der Form zu unterstützen. Es
sollte wohlverstanden sein, dass, falls die Antennendrahtendteile
(z. B. 742 und 744) sich aus der Form heraus erstrecken
sollen, dass dann passende Fugen oder Löcher (nicht gezeigt) an den äußeren Rändern der
Formhälften
bereitgestellt werden sollten.
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8 stellt
eine Form 800 zum Formen bzw. Gießen eines mit dem zuvor beschriebenen
Materialstück 600 vergleichbaren
Materialstücks
dar. Es wird gezeigt, dass die Form 800 zwei Hälften, eine obere
Formhälfte 802 und
eine untere Formhälfte 804 aufweist.
Die obere Formhälfte 802 weist
eine innere Oberfläche 806 auf,
die so gestaltet ist, dass sie einer Oberfläche eines Materialstücks, zum
Beispiel der oberen äußeren Oberfläche 612 des
Materialstücks 600,
entspricht. Die untere Formhälfte 804 weist
eine innere Oberfläche 808 auf,
die so gestaltet ist, dass sie einer weiteren Oberfläche eines
Materialstücks,
zum Beispiel der unteren äußeren Oberfläche 614 des
Materialstücks 600,
entspricht. In spezieller Weise ist die innere Oberfläche 808 der
unteren Formhälfte
ist im Allgemeinen eben. Die innere Oberfläche 806 der oberen
Formhälfte
ist konturiert, um dem resultierenden geformten Teil (z. B. Materialstück 600)
die gewünschte
Verjüngung
zu verleihen.
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Ein
Dorn 810, der mit der oberen Formhälfte 802 einstückig sein
kann, erstreckt sich (ragt heraus) von der inneren Oberfläche 806 der
oberen Formhälfte 802 zu der
inneren Oberfläche 808 der
unteren Formhälfte 804 an
einer Stelle der inneren Oberfläche 806 der
oberen Formhälfte 802,
an der es gewünscht
ist, die Öffnung
(z. B. 620), die ringförmige Umrandung
(z. B. 624) zu formen und den Hohlraum (z. B. 622)
in dem Materialstück
(z. B. 600) in der Form 800 zu formen. Obwohl
er nicht als ein solcher gezeigt ist, wird ein Fachmann auf dem
Gebiet, das die vorliegende Erfindung am nächsten betrifft, erkennen,
dass der Dorn 810 ein oder vorzugsweise ein ”zusammenklappbarer” Dorn sein
kann. Ein zusammenklappbarer Dorn ist eine Dorn, der zusammengeklappt
werden kann, dadurch in seiner Größe reduziert wird, um es zu
ermöglichen,
dass er aus oder durch einen Raum oder Öffnung in einem geformten Teil,
das eine kleinere Abmessung aufweist als der gesamte Dorn, zurückgezogen
wird.
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Ein
Teil 812 des Dorns 810 ist von der Größe und Gestalt,
um im Allgemeinen die resultierende Größe und Gestalt des Hohlraums
(z. B. 622) des zu formenden Materialstücks (z. B. 600) zu
definieren und, unter Verwendung des hier zuvor vorgetragenen Beispiels
des zylindrischen scheibenartigen Hohlraums, in der allgemeinen
Form einer Scheibe ist, die einen dem Durchmesser des gewünschten
Hohlraums (z. B. 622) entsprechenden Durchmesser und eine
der Höhe
des gewünschten
Hohlraums (z. B. 622) entsprechende Dicke (Höhe) aufweist.
Ein Fachmann auf dem Gebiet, das die vorliegende Erfindung am nächsten betrifft,
wird verstehen, dass in Abhängigkeit
von den Materialien und Prozessen, die zum Formen bzw. Gießen des
geformten Teils (z. B. 600) verwendet werden, die Formelemente
von der Größe sein
müssen,
um das Schrumpfen, Verziehen und Ähnliches des Materials zu erlauben.
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Wenn
die Formhälften 802 und 804,
wie in der Abbildung durch die gestrichelten Linien angedeutet,
zusammengebracht werden, bilden ihre innere Oberfläche 806 und 808 einen
Hohlraum, in den Material für
das gewünschte
geformte Teil durch eine geeignte Öffnung oder Tor (nicht gezeigt)
eingebracht werden kann. Das Material darf dann (oder wird dazu gebracht)
aushärten
oder erstarren (einschließlich nur
teilweises Vulkanisieren); die Formhälften 802 und 804 werden
getrennt; das geformte Teil wird entfernt; und, falls nötig, wird
das geformte Teil nachbearbeitet (z. B. Entfernen von Gußgraten,
Säubern
des fertigen Teils und Ähnliches).
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Diese
Erfindung umfasst, dass zusätzliche Merkmale
in die Formhälften 802 und 804 inkorporiert
werden können,
wie zum Beispiel zur Formung von Schlitzen 626 (oder Kerben
bzw. Zacken, nicht gezeigt) in der ringförmigen Umrandung 624,
die hier zuvor unter Bezugnahme auf 6A und 6B beschrieben
wurden.
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8A stellt eine Ausführungsform einer oberen Formhälfte 820 dar,
die zum Formen bzw. Gießformen
eines mit dem zuvor beschriebenen Materialstück 700, das eine darin
eingebettete Spule 740 aufweist, vergleichbaren Materialstück geeignet ist.
Wie in der zuvor beschriebenen Ausführungsform einer oberen Formhälfte 802 erstreckt
sich in dieser Ausführungsform
ein Dorn 822 (vergleiche 810), der mit der oberen
Formhälfte 820 (vergleiche 802)
einstückig
verbunden sein kann, von der inneren Oberfläche 824 (vergleiche 806)
der oberen Formhälfte 820 und
weist ein Teil 826 (vergleiche 812), das der gewünschten
Gestalt des Hohlraums (z. B. 722) des resultierenden Materialstücks (z.
B. 700) entspricht, auf. Wie im vorhergehenden Beispiel
kann der Dorn 822 ein ”zusammenklappbarer” Dorn sein.
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Eine äußere Oberfläche 828 des
den Hohlraum definierenden Teils 826 des Dorns 822 ist
in einer Weise geformt, die geeignet ist, dass sich eine Drahtspule
(vergleiche 750) um sie herumwinden kann, zum Beispiel
in einer Kerbe 830, die sich um die äußere Oberfläche 828 des den Hohlraum
definierenden Teils 826 des Dorns 822 herumwindet.
Um die Enden dieser Drahtspule, die sich aus der Form herauserstrecken,
unterzubringen, können
geeignete Kerben (nicht gezeigt) in die Innenoberfläche(n) einer oder
beider Formhälften
geschnitten werden.
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8B stellt ein Materialstück 850 dar, das aus
dem Form- bzw. Gießprozess
resultiert der unter Bezugnahme auf 8A beschrieben
ist. Hierin sieht man, dass das Materialstück eine erste äußere Oberflache 852 (vergleiche 712),
eine zweite äußere Oberfläche 854 (vergleiche 714),
eine Öffnung 856 (vergleiche 720)
in der ersten äußeren Oberfläche 852,
die an der ringförmigen
Umrandung 858 (vergleiche 724) vorbei zu einem
Hohlraum 860 (vergleiche 722) in dem Körper des
Materialstücks 850 führt, aufweist.
Ein Antennendraht 862 (vergleiche 740) weist einen
ersten Teil 864 (vergleiche 742), der in das Materialstück 850 von
dessen zweiter äußeren Oberfläche 854 eintritt,
weist einen zweiten Teil 866 (vergleiche 750)
auf, der am Punkt 874 (vergleiche 752) vom ersten
Teil übergeht
und der um die äußere Oberfläche 828 des
den Hohlraum definierenden Teils 826 des Dorns 822 gewunden
wurde und weist einen dritten Teil 868 (vergleiche 744)
auf, der vom zweiten Teil am Punkt 878 (vergleiche 754) übergeht und
der das Materialstück 850 durch
dessen zweite äußere Oberfläche 854 verlässt. Auf
diese Weise wird eine durchgehende Kopplungsspule durch den zweiten
Teil 866 des Drahts 862 gebildet, der am Umfang
des Hohlraums 860 so angeordnet ist, um so nahe wie möglich (für ein effektives
Koppeln) an einer ensprechenden Kopplungsspule zu sein, die in einem
(oder um den Umfang des) im Hohlraum 860 (vergleiche 722)
angeordneten Transpondermoduls (vergleiche 702) angeordnet
ist.
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FORMEN EINER ROLLE IN DEM MATERIALSTÜCK
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Offensichtlicherweise
kann es des zusammenklappbaren Dorns bedürfen, damit das Materialstück 850 unter
Verwendung der oberen Formhälfte 820 geformt
werden und ein Draht um den Umfang 828 des den Hohlraum
definierenden Teils 826 des Dorns 822 gewunden
werden kann.
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9A stellt eine Form 900 zum Formen bzw.
Gießen
eines mit dem zuvor beschriebenen Materialstück 850 vergleichbaren
Materialstücks 950 dar.
Es wird gezeigt, dass die Form 900 zwei Hälften, eine
obere Formhälfte 902 und
eine untere Formhälfte 904,
aufweist. Die obere Formhälfte 902 weist
eine innere Oberfläche 906 auf,
die so gestaltet ist, dass sie einer Oberfläche eines zu formenden Materialstücks (nicht
gezeigt), zum Beispiel der oberen äußeren Oberfläche 712 des Materialstücks 700,
entspricht. Die untere Formhälfte 904 weist
eine innere Oberfläche 908 auf,
die so gestaltet ist, dass sie einer weiteren Oberfläche eines
zu formenden Materialstücks,
zum Beispiel der unteren äußeren Oberfläche 714 des
Materialstücks 700,
entspricht. In spezieller Weise ist die innere Oberfläche 908 der
unteren Formhälfte
im Allgemeinen eben. Die innere Oberfläche 906 der oberen
Formhälfte
ist konturiert, um dem resultierenden geformten Teil (z. B. Materialstück 700)
die gewünschte
Verjüngung
zu verleihen. Wie hier zuvor für
die Form in 8 beschrieben, können auch
geeignete Kerben (nicht gezeigt) in die Innenoberfläche(n) 906/904 einer
oder beider Hälften der
Form 902/904 geschnitten werden, um die Antennendrähte 940 unterzubringen,
wenn sie die Form verlassen.
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Ein
Dorn 922, der mit der oberen Formhälfte 902 einstückig verbunden
sein kann, erstreckt sich (ragt heraus) von der inneren Oberfläche 906 der oberen
Formhälfte 902 zu
der inneren Oberfläche 908 der
unteren Formhälfte 904 an
einer Stelle der inneren Oberfläche 906 der
oberen Formhälfte 902,
an der es gewünscht
ist, die Öffnung
(z. B. 722), die ringförmige
Umrandung (z. B. 724) und den Hohlraum (z. B. 720)
in dem Materialstück
(z. B. 700) in der Form 900 zu formen.
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Ein
Teil 926 des Dorns 922 ist von der Größe und Gestalt,
um im Allgemeinen die resultierende Größe und Gestalt des Hohlraums
(z. B. 722) des zu formenden Materialstücks (z. B. 700) zu
definieren und, unter Verwendung des hier zuvor vorgetragenen Beispiels
des zylindrischen scheibenartigen Hohlraums, in der allgemeinen
Form einer Scheibe ist, die einen dem Durchmesser des gewünschten
Hohlraums (z. B. 722) entsprechenden Durchmesser und eine
der Höhe
des gewünschten
Hohlraums (z. B. 722) entsprechende Dicke (Höhe) aufweist.
Es sollte wohlverstanden werden, dass der Dorn 922 ohne
irgendwelche Merkmale gezeigt wird, die dem zu formenden Materialstück Schlitze
(siehe 626) verleihen.
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Wenn
die Formhälften 902 und 904,
wie in der Abbildung durch die gestrichelten Linien angedeutet,
zusammengebracht werden, bilden ihre innere Oberfläche 906 und 908 einen
Hohlraum, in den Material für
das gewünschte
geformte Teil durch eine geeignte Öffnung oder Tor (nicht gezeigt)
eingebracht werden kann. Das Material darf dann (oder wird dazu gebracht)
aushärten
oder erstarren (einschließlich nur
teilweises Vulkanisieren); die Formhälften 902 und 904 werden
getrennt; das geformte Teil wird entfernt; und, falls nötig, wird
das geformte Teil nachbearbeitet.
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In
dieser Ausführungsform
wird keine äußere Oberfläche 928 (vergleiche 828)
des den Hohlraum definierenden Teils 926 des Dorns 922 mit
einer Kerbe (830) zum Wickeln eines Drahts um den Dorn
geformt, sondern ein separates Rollen-(oder Spulen-)element 930 wird
verwandt.
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Das
Rollenelement 930 ist ein Ring, der eine im Allgemeinen
zylindrische innere Oberfläche 932 aufweist
und der von der Größe ist,
um um die äußere Oberfläche 928 des
Dorns 922 zu passen. Die Rolle 930 weist eine äußere Oberfläche 934,
die mit einer Spiralkerbe 936 (vergleiche 830)
geformt ist, damit ein zweiter Teil 938 (vergleiche 866)
eines Drahts 940 (vergleiche 862) um die Rolle
gewickelt wird. Die Endteile 942 (vergleiche 864)
und 944 (vergleiche 868) des Drahts verlassen
die Form, um der erste und dritte Teil des/der Antennendrahts/Antennendrähte 940 (vergleiche 862)
in der hier zuvor beschriebenen Weise zu werden.
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Um
ein Materialstück
zu formen, wird die mit Draht 940 umwickelte Rolle 930 an
ihrem Platz um die äußere Oberfläche 928 des
Dorns 922 angeordnet; die Drahtendteile 942 und 944 sind
in den Kerben (nicht gezeigt) angeordnet, damit sie die Form 900 zwischen
den Formhälften 902 und 904 verlassen
können;
die Formhälften 902 und 904 werden
zusammengebracht, und der durch die innneren Oberflächen 906 und 908 der
Formhälften 902 und 904 definierte
Hohlraum wird mit zum Formen eines Materialstücks geeignetem Material gefüllt. Ein
resultierendes Materialstück 950 (vergleiche 850),
das eine in dem Körper
des Materialstücks
angeordnete Rollen-gewickelte Spule aufweist, ist in 9B dargestellt.
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Eine
oder beide der inneren Oberfläche 932 der
Rolle 930 und/oder die äußere Oberfläche 928 des
Dorns 922 können
verjüngt
sein, so dass sie eine leichte (z. B. 1–3 Grad) ”Entformungsschräge” aufweisen,
die ein einfaches Trennen der Formhälften nach dem Formen bzw.
Gießformen
eines Materialstücks
erleichtert.
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9B stellt ferner ein Transpondermodul 951 (vergleiche 702)
dar, das in dem Materialstück 950 (vergleiche 700)
auf eine Weise festgehalten wird, wie das Transpondermodul 702 in
dem hier zuvor beschriebenen Materialstück 700 festgehalten wurde.
Es wird nämlich das
Transpondermodul 951 in den Hohlraum 960 des Materialstücks 950 über die ringförmige Umrandung 958 hinweg
durch eine Öffnung 956 in
der oberen Oberfläche 952 des
Materialstücks 950 eingeführt. Wie
in 7C, wird das Transpondermodul 951 (vergleiche 702)
mit einer internen Input/Output-(Kopplungs-)Spule 953 (vergleiche 760),
die vorzugsweise um den ringsum laufenden Umfang des Transpondermoduls
anliegend angeordnet ist, bereitgestellt. Wie hier zuvor erwähnt, dient
die Spule 938 (vergleiche 750) als eine einzige ”Windung” eines
Kupplungstransformators. Die Spule 953 (vergleiche 760)
ist bevorzugt mit der Spule 938 konzentrisch angeordnet
und befindet sich nicht mehr als wenige Millimeter davon entfernt
und dient als eine weitere Wicklung (Koppelschleife) des Kupplungstransformators.
Auf diese Weise kann die Antenne 940 (vergleiche 740)
effizient mit der Spule 953 (vergleiche 760) in
dem Transpondermodul 951 (vergleiche 702) gekoppelt
werden.
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9C stellt ein Materialstück 980 dar, das eine
alternative Ausführungsform
des Materialstücks 950 ist,
wobei die Drahtspule 968 (vergleiche 938) auf
einer Rolle 961 (vergleiche 930) angeordnet ist, die
einen kleineren Durchmesser als 930 aufweist und die in
das Materialstück
an einer Stelle zwischen der Bodenoberfläche 984 (vergleiche 954)
des Materialstücks
und der Bodenoberfläche
des Hohlraums 990 (vergleiche 960) unter dem Hohlraum 990 geformt
worden ist. Eine Antenne 970 (vergleiche 940) weist
zwei Endteile 972 und 974 (vergleiche 942 und 944),
die in das Materialstück 980 eintreten.
Wie in 9B ist das Transpondermodul 951 als
im Hohlraum 990 angeordnet gezeigt. Die Rolle 961 ist
von der Größe, dass
die Windungen des Drahts 968 einen Kreis von ungefähr dem gleichen
Außendurchmesser
wie die Windungen des Drahts 953 in dem Transponder 951 bilden.
Auf diese Weise werden die zwei Kopplungsspulen (953 bzw. 968),
wenn ein Transponder (z. B. 951) in einem Materialstück (z. B. 980)
angeordent ist, konzentrisch und eng anliegend sein und werden daher
eine effiziente Energiekopplung vom Transformator-Typ bereitstellen.
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Obwohl
die zwei einander entsprechenden Formhälften für das Materialstück 980 nicht
dargestellt sind, sollte es offensichtlich sein, dass der Hohlraum
der Form zwischen den Oberflächen 906 und 908 in
geeigneter Weise größer sein
müsste,
um den zusätzlichen
Raum aufzubringen, der für
die Rolle 961 benötigt
würde,
die auf der Bodenoberfläche 908 der
Form unterhalb des Dorns 922, der zum Formen des Hohlraums 990,
der Umrandung 988 und der Öffnung 986 gebraucht
wird, angeordnet würde.
Es kann eine Kerbe oder sich von der Bodenoberfläche 908 der Form erstreckende
Finger geben, wobei jeweils darauf abgezielt werden würde, die
Rolle 961 während
des Form- bzw. Gießprozesses
in der Stellung zu halten.
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Ein
Fachmann auf dem Gebiet, das die vorliegende Erfindung am nächsten betrifft,
wird leicht verstehen, dass andere Variationen dieser hier zuvor präsentierten
Themen dieselben Ziele (der Kopplung eines Antennendrahts in einem
Materialstück
mit einem in diesem Materialstück
enthaltenen Transpondermodul) erreichen werden und deshalb als von
dieser Erfindung umfasst betrachtet werden können. Zum Beispiel könnten die
Rollten 961 und 930 eine ringförmige Aussparung (wie in 9C) anstelle einer spiralförmigen Kerbe (wie in 9B) aufweisen, um die Drahtspule (968 bzw. 938)
zu enthalten und zu formen. Es wäre
auch vernünftig,
die Drahtspule 968/938 ohne eine permanente Rolle
vorzuformen, vielleicht indem ihre Gestalt mit Papier oder nichtleitendem
Plastikband gesichert wird. Wie hier zuvor erwähnt, kann zusätzlich die
Antenne 940 oder 970 das Materialstück durch
die Bodenoberfläche
(z. B. 954 wie in 9B)
oder durch die obere Oberfläche
des Materialstücks
(z. B. wie in 9C) verlassen.
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ALTERNATIVE AUSFÜHRUNGSFORM DES TRANSPONDERMODULS
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Eine
Anzahl von Transpondermodulen, die geeignet sind zum Festgehaltenwerden
in einem Hohlraum eines Materialstücks, das letztendlich an eine
innere Oberfläche
eines Luftreifens montiert wird, ist hier zuvor beschrieben worden.
Wie erwähnt, kann
ein Transpondermodul vorteilhafterweise eine mit der Antenne 450 vergleichbare
Drahtspule (z. B. 760) zum Koppeln von RF-Energie zu und
von einer in dem Materialstück
eingebetteten Spule (z. B. 750) umfassen.
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10A stellt ein mit dem hier zuvor beschriebenenen
Transpondermodul 400 vergleichbares Transpondermodul 1000 dar,
das aber eine Kopplungsspule 1004 aufweist, die auf einer
Rollen-ähnlichen äußeren Oberfläche (Wand) 1002 (vergleiche 408)
eines Transpondermoduls 1000 angeordnet ist, anstatt dass
sie in dem Transpondermodul 1000 angeordnet ist. Die Kopplungsspule 1004 ist
als ”gebrochen” oder teilweise in
Draufsicht, teilweise im Querschnitt, als in einer Aussparung 1006 in
der äußeren Wand 1002 des
Transpondermoduls 1000 ”nistend” dargestellt. Auf diese Weise
kann die Kopplungsspule 1004 des Transpondermoduls eng
benachbart zu einer in dem Körper
des Materialstücks (z.
B. 700, 850 bzw. 950) angeordnete Kopplungsspule
(z. B. 750, 866, 938) sein.
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Die
Kopplungsspule 1004 kann zwei Enden aufweisen (nicht gezeigt),
die sich durch entsprechende Öffnungen
(nicht gezeigt, vergleiche 556 und 558) in der äußeren Wand 1002 des
Transpondermoduls 1000 geeignterweise in einer hier zuvor
mit Bezug auf die Drähte 552 und 554,
die sich durch die äußere Wand 508 des
Transpondermoduls 500 erstrecken, beschriebene Weise erstrecken.
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10B stellt eine alternative, mit dem hier zuvor
beschriebenen Transpondermodul 1000 vergleichbare Ausführungsform 1020 dar,
wobei sie eine auf einer Rollen-ähnlichen
Oberfläche
(Wand) 1022 (vergleiche 1002) des Transpondermoduls 1020 angeordnete
Kopplungsspule 1024 (vergleiche 1004) aufweist.
In dieser Ausführungsform
weist das Transpondermodul 1020 auch eine an der Innenseite
der äußeren Wand
angeordnete Kopplungsspule 1026 auf. Die innere Kopplungsspule 1026 ist
mit der unter Bezugnahme auf 4B gezeigte
und zuvor beschriebene Antenne 450 vergleichbar. Ein erstes Koppeln
von RF-Energie tritt zwischen der Kopplungsspule 1026 auf
der inneren Oberfläche
der Wand 1022 und der Kopplungsspule 1024 auf
der äußeren Oberfläche der
Wand 1022 auf.
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Das
Transpondermodul 1020 wird geeigneterweise in einem Hohlraum
eines Materialstücks
angeordnet, wie es zum Beispiel hier zuvor beschrieben worden ist,
so dass die Kopplungsspule 1024 eng benachbart und RF-gekoppelt
mit einer in dem Körper eines
Materialstücks
(z. B. 700, 850 bzw. 950) angeordneten
entsprechenden Kopplungsspule (z. B. 750, 866, 938)
ist. In dieser ”doppel-gekoppelten” Ausführungsform
eines Transpondermoduls 1020 ist es nicht nötig, dass
die Enden der äußeren Kopplungsspule 1024 sich
durch entsprechende Öffnungen
(nicht gezeigt, vergleiche 556 und 558) in der äußeren Wand 1022 des
Transpondermoduls 1020 erstrecken.
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EINE WEITERE TANSPONDER/MATERIALSTÜCK-AUSFÜHRUNGSFORM
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Materialstücke, die
darin eingebettete Kopplungsspule aufweisen, sind hier zuvor als
ein Weg zum induktiven Verbinden einer Antenne in dem Reifen mit
einem in dem Materialstück
festgehaltenen Transpondermodul beschrieben worden. Es wird jetzt eine
Ausführungsform
eines Materialstücks
beschrieben, das so modifiziert ist, das es ”festverbundene”, jedoch
entfernbare Verbindungen zwischen einer Antennen in dem Reifen und
einem in dem Materialstück
festgehaltenen Transpondermodul aufweist.
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11 stellt eine Ausführungsform eines Materialstücks 1100 zum
Festhalten eines Transpondermoduls 1102 dar.
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Das
Materialstück 1100 ist
in Größe, Gestalt und
Materialien ähnlich
zu irgendwelchen der hier zuvor beschriebenen Materialstücke (z.
B. 600), indem es zwei hauptsächliche äußere Oberflächen, eine erste äußere Oberfläche 1112 (vergleiche 612),
eine zweite äußere Oberfläche 1114 (vergleiche 614)
gegenüber
der ersten äußeren Oberfläche 1112,
einen Umfang 1116 (vergleiche 616) aufweist und
verjüngt ist
von einer maximalen Dicke (Höhe)
an seinem Zentrum zu einer minimalen Dicke an seinem Umfang 1116.
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Eine
zentrale Öffnung 1120 (vergleiche 620) ist
bereitgestellt, die sich in das Materialstück 1100 von dessen
erster äußeren Oberfläche 1112 zu
dessen zweiter äußeren Oberfläche 1114 erstreckt.
Die Öffnung 1120 erstreckt
sich in einen Hohlraum 1122 (vergleiche 622),
der sich zentral im Körper
des Materialstücks 1100 befindet.
Der Hohlraum 1122 ist etwas größer als die Öffnung,
was dazu führt,
dass dort am ”Eingang” zur Öffnung 1120 eine
ringförmige
Umrandung 1124 (vergleiche 624) angeordnet ist.
Der Hohlraum 1122 ist in seiner Größe und Form so, dass er ungefähr von gleicher
Größe und Form,
oder nur etwas größer in Breite
und Höhe,
ist als das Transpondermodul 1102 (vergleiche 602).
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Das
Materialstück 1100 ist
darin ähnlich
zu anderen hier zuvor beschriebenen Materialstücken (z. B. 700),
dass eine Antenne 1140 (vergleiche 740) zwei Endteile 1142 und 1144 (vergleiche 742 und 744),
die in den Körper
des Materialstücks 1100 eintreten,
aufweist. Jedoch, anstelle des Endens in einer Kopplungsspule (z.
B. 750), enden die zwei Endteile 1142 und 1144 in
elektrischen Endungen, die Kontaktpads 1152 bzw. 1144 sind,
die auf einer inneren (z. B. Boden-)Oberfläche 1126 des Hohlraums 1122 angeordnet
sind.
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Das
Transpondermodul 1122 ist darin ähnlich zu anderen hier zuvor
beschriebenen Transpondermodulen (z. B. 200), dass geeignete
(zum Ausführen
der gewünschten
Transponderfunktionen) elektronische Bauteile in einem Gehäuse 1104 (vergleiche 254)
angeordnet sind.
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In
dieser Ausführungsform
eines Transpondermoduls 1102, anstelle dass das Transpondermoduls
seine eigene Antenne (z. B. 450) oder eine Kopllungsspule
(z. B. 760), die induktiv an eine entsprechende Kopplungsspule
(z. B. 750) in dem Materialstück koppelt, aufweist, werden ”festverbundene”, jedoch
entfernbare (unterbrechbare) Verbindungen zwischen der Antenne 1140 und
dem Transpondermodul 1102 auf die folgende Weise gemacht.
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Wie
hier zuvor beschrieben, sind die in dem Transpondergehäuse angeordneten
elektronischen Bauteile (z. B. 102, 122) miteinander über einen
Leiterrahmen (z. B. 130) verbunden, der eine Vielzahl von
Leiterrahmenfingern, die sich geeigneterweise aus dem Inneren des
Transpondermodulgehäuses zum Äußeren des
Transpondermodulgehäuses
erstrecken, aufweist.
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In
dieser Ausführungsform
eines Transpondermoduls 1102 erstrecken sich aus einer
Vielzahl von Leiterrahmenfingern ausgewählte 1132 und 1134 aus
dem Inneren des Transpondermodulgehäuses 1104 zum Äußeren des
Transpondermodulgehäuses 1104 und
können,
wie dargestellt, so geformt sein, dass sie flach auf einer äußeren Oberfläche des Transpondermoduls 1102,
wie zum Beispiel auf seiner Bodenoberfläche 1106 (vergleiche 106b),
liegen. Die Teile der Leiterrahmenfinger 1132 und 1134,
die auf der Bodenoberfläche 1106 des
Gehäuses
angeordnet sind, sind so positioniert, dass sie an die auf der Bodenoberfläche 1126 des
Hohlraums 1122 angeordneten Kontaktpads 1152 und 1154 angeglichen sind.
Auf diese Weise können,
wenn das Transpondermodul 1102 in den Hohlraum 1122 des
Materialstücks 1100 eingeführt wird,
elektrische Kontakte zwischen den Leiterrahmenfingern 1132 bzw. 1134 und
den Kontaktpads 1152 bzw. 1154 hergestellt werden,
um die Antenne 1140 mit dem Transpondermodul 1102 elektrisch
zu verbinden.
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Um
den Kontakt zwischen den Leiterahmenfingern 1132/1134 des
Transponders und den Kontaktpads 1152/1154 des
Materialstücks
sicherzustellen, können
die Finger oder die Pads sich in einer Bogen-ähnlichen Weise um die Oberflächen, auf
denen sie liegen, erstrecken. Es kann auch Kerben bzw. Nuten oder
Vorsprünge
oder andere Ungleichmäßigkeiten
in der Innenoberfläche
des Hohlraums 1122 geben, die passenden Ungleichmäßigkeiten
in der Außenoberfläche des
Transponders 1102 entsprechen. Diese passenden Ungleichmäßigkeiten
ermöglichen eine
Ausrichtung des Transponders in dem Hohlraum, wodurch die zwei Teile
in einer Stellung gehalten werden, die den Kontakt zwischen den
Fingern 1132/1134 und ihren entsprechenden Kontaktpads 1152/1154 aufrechterhält. Diese
Merkmale sind nicht in 11 dargestellt,
sollten aber einem Fachmann auf dem Gebiet, das die Erfindung am
nächsten
betrifft, leicht ersichtlich sein.
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11A stellt eine alternative Ausführungsform
der in 11 präsentierten Konzepte dar, wobei
zwei Endteile 1142' und 1144' (vergleiche 1142 und 1144)
einer Antenne 1140 (vergleiche 1140) in elektrischen
Endungen, die Kontaktstecker 1152'/1154' (vergleiche 1152 und 1154)
sind, enden. Die Kontaktstecker 1152' und 1154' sind auf einer inneren (z. B.
Boden-)Oberfläche 1126' (vergleiche 1126)
des Hohlraums 1122' (vergleiche 1122)
angeordnet. Die Kontakstecker 1152'/1154' (vergleiche 1152/1154)
können
in Form von Zacken bzw. Zinken, wie zum Beispiel flachen ”männlichen” Spatenzacken
bzw. zinken oder Kugel-ähnlichen
Anschlussstiften vorliegen und Teile der Leiterrahmenfinger 1132'/1134' (vergleiche 1132/1134)
können
als entsprechende (paarende) ”weibliche
Empfangskontakte” geformt
sein, die sich mit den entsprechenden der Zacken bzw. Zinken 1152'/1154' paaren. Auf
diese Weise würden,
wenn der Transponder 1102' richtig
in den Hohlraum 1122' des
Materialstücks
eingeführt wird,
die Zacken bzw. Zinken 1152'/1154' ihre entsprechenden
Empfangsteile 1132'/1143' sehr ähnlich wie
ein Stecker eines elektrischen Kabels in die Steckdose in der Wand ”einstöpseln”. Die Gestaltung von
solchen Stecker/Empfangsteil-Paaren ist in der elektrotechnischen
Industrie wohlbekannt und der Anspruch dieser Erfindung liegt im
dem Bereich seiner Anwendung auf Materialstücke und paarweise Transpondermodule,
wie sie zum Beispiel in 11A dargestellt
sind. Diese Erfindung umfasst, dass die Stecker/Empfangsteil-Paare
verschiedene Materialien (z. B. Federstahl oder leitender Kautschuk)
verwenden und verschiedene Formen annehmen könnten, wie zum Beispiel das
Umkehren der Kontakte, um 1132' und/oder 1134' zu Steckerzacken bzw.
-zinken zu machen und 1152' und/oder 1154' zu ihren paarenden
Empfangskontakte zu machen.
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Obwohl
nur zwei Pads 1152/1154 oder zwei Zacken bzw.
Zinken 1152'/1154' in den 11 und 11A dargestellt
sind, sollte wohlverstanden sein, dass zwei oder mehr als zwei Pads
oder Zacken bzw. Zinken bereitgestellt sein können und dass sie symmetrisch
oder asymmetrisch auf der Oberfläche 1126 bzw. 1126' des Hohlraums 1122 bzw. 1122' angeordnet
sein können.
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BETRACHTUNGEN FÜR DIE ANTENNENGESTALTUNG
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In
einer Zahl von hier zuvor beschriebenen Ausführungsformen, ist eine Antenne
(z. B. 740, 1140) beschrieben worden, die zwei
Endteile (z. B. 742/744, 1142/1144)
aufweist, die in den Körper
des Materialstücks
(z. B. 700, 1100) eintreten und die entweder mit
einer Kopplungsspule (z. B. 750) verbunden sind, die den
das Transpondermodul aufnehmenden Hohlraum (z. B. 722)
in dem Körper
des Materialstücks
(z. B. 700) umgibt oder die mit Kontaktpads (z. B. 1152/1154)
auf einer Oberfläche
des das Transpondermodul aufnehmenden Hohlraums (z. B. 1122)
in dem Körper
des Materialstücks
(z. B. 1100) verbunden sind.
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Es
sollte wohlverstanden sein, dass irgendeine Antenne, die zwei Endteile
aufweist, ob die Antenne eine Schleifenantenne ist oder nicht (zum Beispiel
könnte
die Antenne eine Dipolantenne sein) für die Verwendung mit den hier
beschriebenen Ausführungsformen
des Materialstücks
geeignet ist. Zusätzlich
kann die Antenne entwerder an die Innenoberfläche des Reifens geheftet oder
in der Reifenkarkasse eingebettet sein.
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Wie
hier zuvor diskutiert, offenbart zum Beispiel PCT Patentanmeldung
Nr. PCT/US90/01754 eine Antenne vom Schleifen-Typ, die eine Empfangs/Sendespule
umfasst, die eine oder mehrere Schleifen von strategisch entlang
der Seitenwand oder in der Nähe
der Laufstreifenfläche
des Reifens plaziertem Draht aufweist, wie auch verschiedene mögliche Einbauorte
für eine
Antenne/Spule, die in die Reifenkarkasse eingebettet ist. Wie hier
offenbart, kann die Antenne/Spule aus einer oder mehreren Windungen
von isoliertem Draht oder blankem durch Isolationgummi im Herstellungsprozess
getrenntem Draht geformt werden. Es wird angegeben, dass akzeptable
Materialien für
den Draht Stahl, Aluminium, Kupfer oder anderer elektrisch leitender Draht
einschliessen. Wie hier offenbart, wird der Drahtdurchmesser im
Allgemeinen nicht als kritisch für
den Betrieb als Antenne eines Transponders betrachtet. Für die Haltbarkeit
ist gebänderter
Stahldraht, der aus mehreren Bändern
feinen Drahts besteht, bevorzugt. Andere zugängliche Möglichkeiten für den Draht
umfassen Flachbandkabel, flexible Schaltungen, leitender Film, leitender
Kautschuk, usw. Der Drahttyp und die Anzahl von Schleifen in der
Antenne/Spule ist eine Funktion der voraussichtlichen Umgebung der
Reifenverwendung und der bevorzugten Entfernung der Abfrage-Kommunikation. Es
wird hier vorgeschlagen, dass je größer die Anzahl von Schleifen
in der Antenne/Spule des Transponders ist, desto größer die
Entfernung einer gelungenen Abfrage eines gegebenen Reifen-Transponders.
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Es
werden jetzt eine Zahl von Ausführungsformen
von Antennen beschrieben, die besonders gut geeignet sind, um in
Verbindung mit den hier beschriebenen Materialstücken verwendet zu werden.
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ANTENEN-AUSFÜHRUNGSFORMEN
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12A und 12B stellen
eine Ausführungsform
einer Antenne 1200 dar, die sich um die gesamte innere
Oberfläche 1202 (vergleiche 314, 604)
eines Luftreifens 1204 (vergleiche 312) erstreckt.
Die Antenne 1200 ist im Wesentlichen eine lang gezogene
Drahtschleife. Ein Segment oder Endteil 1208 (vergleiche 742)
der Antenne 1200 endet an einer Kopplungsspule oder einem
Kontaktpad (von denen keines in diesen Abbildungen gezeigt ist)
in einem Materialstück 1210 (vergleiche 700),
in welchem es ein Transpondermodul (z. B. 702) gibt. Das
andere Segment oder Endteil 1212 (vergleiche 744)
der Antenne 1200 endet in ähnlicher Weise an einer Kopplungsspule
oder einem Kontaktpad in dem Materialstück 1210. Die Antenne 1200 ist
in irgendeiner geeigneten Weise an die innere Oberfläche 1202 des Reifens 1204 geheftet
und kann optional (ganz oder teilweise) unter der inneren Oberfläche 1202 des
Reifens 1204 während
der Reifenherstellung eingebettet werden.
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Vorzugsweise
ist die Antenne 1200 als lang gezogene Drahtspirale oder
Wendel geformt. Unter Bezug auf 12C kann,
zum Beispiel, eine Drahtlänge 1220,
die einen Durchmesser (Stärke) ”d” von zwischen
ungefähr
0,15 mm und ungefähr
0,30 mm aufweist, zu einer Wendel mit einem Gesamtdurchmesser ”D” von zwischen
ungefähr
1,0 mm und ungefähr
2,0 mm aufgewickelt werden. Solch eine spiralförmige Antenne kann so hergestellt
werden, dass sie eine anfängliche
(Start-)Steigung ”P” (wie von
einer Spiralwindung zur nächsten
gemessen) von zwischen ungefähr
EINEM oder ZWEI Drahtdurchmessern (P = zwischen 1d und 2d) aufweist
und kann sich in der Länge
auf einige Male, wie zum Beispiel FÜNF Mal, ihrer anfänglichen
Länge ausstrecken.
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Der
Draht 1220 ist natürlich
elektrisch leitend und ist geeigneterweise messingverzingeter hochfester
Stahl und weist, wenn in der Umgebung des Inneren eines Luftreifens
angeordnet, eine gute mechanische Stärke und Widerstandsfähigkeit
gegen Korrosion auf. Alternativ kann der Draht 1220 vernickelt
oder vergoldet sein.
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Diese
Erfindung umfasst, dass die Antenne 1200 in zwei Segmenten
geformt sein kann, die zwei getrennte Längen Draht sind, wobei jedes
Segment ein erstes sich aus dem Inneren des Materialstücks 1210 erstreckendes
Endteil aufweist und jede Länge Draht
erstreckt sich zumindest teilweise (z. B ungefähr halben Wegs) um den Umfang
der inneren Oberfläche 1202 des
Reifens 1204. Zwei solcher Längen Draht können auf
irgendeine geeignete Weise (wie zum Beispiel durch Wickeln oder
Löten)
an ihren zweiten Enden gegenüber
dem Materialstück
miteinander verbunden werden, um eine komplette Schleifenantenne
zu bilden, die sich um den ganzen Umfang der inneren Oberfläche 1202 des
Reifens 1204 erstreckt. Alternativ könnten die freien Enden unbefestigt
gelassen werden, wodurch sie eine Dipolantenne mit den Polen 1208 und 1210 bilden,
die um den Umfang der inneren Oberfläche 1202 des Reifens 1204 angeordnet
ist. Wie hier zuvor erwähnt worden
ist, könnten
die Antennen, die als sich um den Umfang der inneren Oberfläche des
Reifens erstreckend beschrieben wurden, entweder an die innere Oberfläche des
Reifens befestigt (montiert) werden oder in die Reifenkarkasse unter
der inneren Oberfläche
eingebettet werden.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN
VON ANTENNEN UND ENTSPRECHENDEN MATERIALSTÜCKEN
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Wie
hier zuvor diskutiert, kann eine Antenne geeigneterweise aus zwei
Längen
Draht geformt sein, die jeweils aus einem ein Transpondermodul darin
aufweisendes Materialstück
hervortreten, die jeweils ungefähr
zur Hälfte
den Umfang der inneren Oberfläche
des Reifens umspannen und entweder miteinander an ihren gegenüberliegenden
Enden verbunden sind, um eine komplette Schleifenantenne zu bilden
oder die unbefestigt gelassen werden, so dass sie eine Dipolantenne
bilden.
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13A stellt eine Ausführungsform des Bauteils 1300 einer
Antenne dar, das einen lang gezogenen Draht 1302 umfasst,
der vorzugsweise ein spiralförmig
gewickelter mit dem zuvor genannten sprialförmigen Draht 1220 vergleichbarer
Draht ist, der in einem Streifen 1304 von Kautschukmaterial, das
für das
Heften an eine Innenoberfläche
eines Luftreifens geeignet ist, eingebettet ist. Der Streifen 1304 von
Kautschukmaterial weist ein Ende 1306 und ein gegenüberliegendes
Ende 1308 auf und kann entweder elektrisch isolierend (nicht-leitend) oder
eine elektrisch leitende Verbindung sein. Es wird gezeigt, dass
der Streifen 1304 ein verjüngtes Profil aufweist, aber
es sollte verstanden sein, und die Erfindung umfasst, dass sein
Querschnitt rechteckig, halbkreisförmig oder von irgendeiner Gestalt
sein kann, die vorzugsweise zumindest eine flache Seite, die für das Heften
an eine im Wesentlichen flache Innenoberfläche eines Luftreifens geeignet
ist, aufweist. Für
Antennen, die in die Reifenkarkasse eingebettet werden können, könnte der
Streifen 1304 irgendeine Querschnitt-Gestalt aufweisen,
vorzugsweise ist er aber rund, wobei der Durchmesser des Kautschukmaterials
nur wenig größer als
der Durchmesser ”D” des Antennendrahts 1302 ist.
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Es
sollte verstanden sein, dass in dieser und anderen Ausführungssformen
von Antennen, die in Kautschukmaterial eingebettete Drähte aufweisen, der
Draht anders als eine lang gezogene Wendel sein kann, wie zum Beispiel
der Draht 1220. Zum Beispiel kann der eingebettete Draht
ein einziges lang gezogenes Drahtband, mehrere Drahtbänder, umflochtener
Draht oder Ähnliches
sein. Es wird auch von der Erfindung umfasst, dass der Draht überhaupt kein
metallischer Draht, sondern in dem (den) Kautschukstreifen eingebettete
leitende Bahnen, wie zum Beispiel ein kohlenstoffhaltiges Material
und spezieller eine Kohlenstofffaser, ist. Andere elektrisch leitende
Materialien, die für
solche leitenden Bahnen nützlich
sind, schließen
Ruß und
teilchenförmiger
Graphit ein.
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Leitende
Kautschukzusammensetzungen sind wohlbekannt, wie bezeugt durch zum
Beispiel die Offenbarungen von leitenden Kautschukzusammensetzungen
in den gemeinsam bessenenen
U.S. Patent
Nr. 5 143 967 (Krishnan et al.; 1992) und
U.S. Patent Nr. 4 823 942 (Martin
et al.; 1989), die beide durch Bezugnahme hier in ihrer Gesamtheit
inkorporiert werden. Ein Fachmann auf dem Gebiet, das die vorliegende
Erfindung am nächsten
betrifft, wird erkennen, dass die Wahl einer leitenden Kautschukzusammensetzung
gegenüber
einer anderen per se kein kritisches Element der vorliegenden Erfindung bildet,
sondern es eher von den anwendungsspezifischen Parametern, einschließlich der
Zusammensetzung der Reifenoberfläche,
an welche die Antenne montiert wird, das Material der Antenne und Ähnliches,
abhängen
wird.
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13B stellt eine Ausführungsform einer Antenne 1320 dar,
die zwei aus einzelnen Längen Draht 1322 und 1324 (vergleiche 1302)
hergestellte Segmente aufweist, wobei jede Länge Draht in einem Streifen
von Kautschukmaterial 1326 bzw. 1328 (vergleiche 1304)
eingebettet ist. Die Langen Draht 1322 und 1324 können gerade
Drähte
oder, wie hier zuvor beschrieben, lang gezogene Wendel aus Draht
sein.
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Der
Streifen 1326 von Kautschukmaterial ist lang gezogen und
weist zwei Enden, ein erstes Ende 1326a und ein zweites
Ende 1326b auf. Ein erster Teil 1326c des Streifens 1326,
der sich vom ersten Ende 1326a teilweise zu dem zweiten
Ende 1326b erstreckt, ist aus einer, wie hier zuvor beschriebenen, leitenden
Kautschukzusammensetzung. Ein verbleibendes zweites Teil 1326d des
Streifens 1326, das sich von dem zweiten Ende 1326b teilweise
zum ersten Ende 1326a erstreckt, ist optional (wie gezeigt) aus
einer nicht-leitenden Kautschukzusammensetzung, wie hier zuvor beschriebenen.
-
Die
Länge Draht 1322 ist
lang gezogen und weist zwei Enden, ein erstes Ende 1322a und
ein zweites Ende 1322b auf. Ein erstes Endteil 1322c der
lang gezogenen Länge
Draht 1322, die sich von dem ersten Ende 1322a teilweise
zu dem zweiten Ende 1322b erstreckt, ist in dem ersten
Teil 1326c des Streifens 1326 eingebettet. Ein
zweiter Teil 1322d des Drahts 1322 ist in dem
zweiten Teil 1326d des Streifens 1326 eingebettet.
Ein dritter Teil 1322e des Drahts 1322 erstreckt
sich aus dem zweiten Ende 1326b des Streifens 1326.
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Der
Streifen 1328 aus Kautschukmaterial ist lang gezogen und
weist zwei Enden, ein erstes Ende 1328a und ein zweites
Ende 1328b auf. Ein erster Teil 1328c des Streifens 1328,
der sich von dem ersten Ende 1328a teilweise zu dem zweiten
Ende 1328b erstreckt, ist aus einer leitenden Kautschukzusammensetzung,
wie hier zuvor beschrieben. Ein verbleibendes zweites Endteil 1328d des
Streifens 1328, das sich von dem zweiten Ende 1328b teilweise
zu dem ersten Ende 1328a erstreckt, ist optional, wie gezeigt,
aus einer nicht-leitenden Kautschukzusammensetzung, wie hier zuvor
beschrieben.
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Die
Länge Draht 1324 ist
lang gezogen und weist zwei Enden, ein erstes Ende 1324a und
ein zweites Ende 1324b auf. Ein erstes Endteil 1324c der
lang gezogenen Länge
Draht 1324, das sich von dem ersten Ende 1324a teilweise
zu dem zweiten Ende 1324b erstreckt, ist in dem ersten
Teil 1328c des Streifens 1328 eingebettet. Ein
zweiter Teil 1324d des Drahts 1324 ist in den
zweiten Teil 1328d des Streifens 1328 eingebettet.
Ein dritter Teil 1324e des Drahts 1324 erstreckt
sich aus dem zweiten Ende 1328b des Streifens 1328.
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Das
Endteil 1322e des Drahts 1322 erstreckt sich geeigneterweise
von einem Materialstück,
zum Beispiel, als das Endteil 864 des Drahts 862 in
dem Materialstück 850,
wie hier zuvor beschrieben. Genauso erstreckt sich das Endteil 1324e des
Drahts 1324 geeigneterweise von einem Materialstück, zum Beispiel,
als das Endteil 868 des Drahts 862 in dem Materialstück 850,
wie hier zuvor beschrieben.
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Wenn
auf einer inneren Oberfläche
eines Reifens installiert, können
die ersten Endteile 1326c und 1328c der Streifen 1326 bzw. 1328 überlappt werden
(wie durch die gestrichelten Linien angedeutet) und können miteinander
so verbunden werden, dass die zwei Drahte 1322 und 1324 eine
Schleifenantenne bilden, die sich komplett um den Umfang der inneren
Oberfläche
des Reifens erstreckt, wie für
Antenne 1200 in 12A gezeigt.
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Wie
hier zuvor erwähnt,
werden die Endteile 1326c und 1328c der Streifen 1326 bzw. 1328 vorzugsweise
aus einem leitenden Kautschukmaterial(-zusammensetzung) gebildet.
Auf diese Weise können
die zwei Endteile 1322c und 1324c der Drähte 1322 bzw. 1324 miteinander
elektrisch durch die leitende Natur des Kautschukmaterials, in das
sie eingebettet sind, verbunden werden. Das leitende Kautschukmaterial
weist vorzugsweise eine größtmögliche Leitfähigkeit,
zum Beispiel ungefähr
10 Ohmzentimeter, auf. Wie bekannt, wird das zu einer effektiv leitenden
Bahn zwischen den zwei Endteilen 1322ca und 1324ca der
Drähte 1322 und 1324 führen, wobei
die Leitfähigkeit
proportional zu dem überlappenden
Bereich der zwei Endteile 1326c und 1328c ansteigt
und mit der Entfernung zwischen den zwei Drahtteilen 1322c und 1324c abnimmt.
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13C zeigt eine Seitenquerschnittsansicht eines
Reifens 1350 (vergleiche 1204), der eine innere
Oberfläche 1352 (vergleiche 1202)
und eine äußere Oberfläche 1354,
ein Materialstück 1356 (vergleiche 1210),
das ein darin angeordnetes Transpondermodul (nicht gezeigt) aufweist
und eine Schleifen-(360 Grad)Antenne 1360 (vergleiche 1200) aufweist,
die an zwei einander gegenüberliegenden Rändern des
Materiastücks 1356 hervortritt
und den ganzen Umfang der inneren Oberfläche 1352 des Reifens 1350 umspannt.
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Die
Antenne 1360 weist einen ersten lang gezogenen Abschnitt 1362 (vergleiche 1326),
der sich von dem Materialstück
zumindest ungefähr
halben Wegs (180 Grad) um den Umfang des Reifens erstreckt und einen
zweiten lang gezogenen Abschnitt 1364 (vergleiche 1328),
der sich von dem Materialstück
(auf die Weise wie hier zuvor beschrieben) zumindest ungefähr halben
Wegs (180 Grad) um den Umfang des Reifens erstreckt, auf. Distal
von dem Materialstück überlappen
die Endteile 1366 und 1368 (vergleiche 1326c bzw. 1328c)
der Antennenabschnitte 1362 bzw. 1364 an einer
Stelle auf der inneren Oberfläche 1352 des
Reifens 1350, die vorzugsweise zur Stelle des Materialstücks 1356 diametral gegenüberliegt.
Auf diese Weise kann die Masse des Materialstücks (mit einem darin angeordneten
Transponder) zumindest teilweise durch die doppelte Dicke der Antennenabschnitte
in ihren überlappenden Endteilen 1366 und 1368 aufgewogen
werden.
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13D zeigt eine Seitenquerschnittsansicht eines
Reifens 1350' (vergleiche 1350),
der eine innere Oberfläche 1352' (vergleiche 1352)
und eine äußere Oberfläche 1354' (vergleiche 1354),
ein Materialstück 1356' (vergleiche 1356),
das ein darin angeordnetes Transpondermodul (nicht gezeigt) aufweist
und eine Dipolantenne 1360' (vergleiche 1360), die
an zwei Rändern
des Materialstücks 1356' hervortritt
und um den Umfang der inneren Oberfläche 1352' des Reifens 1350' verläuft, aufweist.
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Die
Antenne 1360' weist
einen ersten lang gezogenen Abschnitt 1362' (vergleiche 1362), der sich
von dem Materialstück
zumindest ungefähr
halben Wegs (180 Grad) um den Umfang des Reifens erstreckt und einen
zweiten lang gezogenen Abschnitt 1364' (vergleiche 1364), der
sich von dem Materialstück
(auf die Weise wie hier zuvor beschrieben) zumindest ungefähr halben
Wegs (180 Grad) um den Umfang des Reifens erstreckt, auf. Distal
von dem Materialstück
sind die Endteile 1366' und 1368' (vergleiche 1366 bzw. 1368)
der Antennenabschnitte 1362' bzw. 1364' gezeigt, wie
sie enden bevor sie miteinander an einer Stelle, die etwas weniger
als 180° um
den Umfang der inneren Oberfläche 1352' des Reifens 1350' herum überlappen.
Da die Enden 1366' und 1368' der Antenne 1360' elektrisch
voneinander isoliert sind, wird die Antenne 1360' zu einer Dipolantenne
anstelle von einer Schleifenantenne. Eine alternative Ausführungsform
(nicht gezeigt) für diesen
Typ von Dipolantenne umfasst, dass die zwei lang gezogenen Abschnitte 1362' und 1364' sich um mehr
als 180° um
den Umfang erstrecken, jedoch wird immer noch ein elektrischer Kontakt
zwischen den lang gezogenen Abschnitten, während sie aneinander vorbeilaufen,
verhindert.
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14A stellt eine weitere Ausführungsform einer Kombination
eines in einem Materialstück montierten
Transpondermoduls und einer aus dem Materialstück hervortretenden Antenne
dar. Jedes dieser Bauteile ist in einigen Hinsichten ähnlich zu
ihren Gegenstücken
in zuvor beschriebenen Ausführungsformen,
wie zum Beispiel: das Transpondermodul 1102, das Materialstück 1100 und
die Antenne 1320.
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Ein
Materialstück 1400 (vergleiche 1100) weist
eine obere Oberfläche 1412 (vergleiche 1112) und
eine untere Oberfläche 1414 (vergleiche 1114), und
eine Öffnung 1420 (vergleiche 1120),
die sich an einer Umrandung 1424 (vergleiche 1124)
vorbei in einen Hohlraum 1422 (vergleiche 1122)
in dem Körper des
Materialstücks
erstreckt.
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Ein
Transpondermodul 1402 (vergleiche 1102) weist
ein Gehäuse 1404 (vergleiche 1104)
und Kontaktpads 1432 und 1434 (vergleiche 1132 und 1134),
die auf einer Bodenoberfläche 1406 (vergleiche 1106)
des Gehäuses
angeordnet sind, auf.
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Das
Materialstück 1400 wird
mit elektrisch leitenden Kontaktsteckern (Durchschuss) 1452 und 1454 (vergleiche
mit den Kontaktpads 1152 und 1154), die sich von
innerhalb des Hohlraums 1422 zur Bodenoberfläche 1414 des
Materialstücks 1400 erstrecken.
Diese Stecker können
ein Metalldurchschuss, leitender Kautschuk oder anderes elektrisch leitendes
Materials sein. Die Kontaktstecker 1452 und 1454 sind
im Hohlraum 1422 exponiert, wie zum Beispiel durch ein
sich leicht über
die innere Oberfläche 1426 (vergleiche 1126)
des Hohlraums Hinauserstrecken, und sind so ausgerichtet (wie durch
die gestrichelten Linien angedeutet), um einen elektrischen Kontakt
mit den Kontaktpads 1432 bzw. 1434 des Transpondermoduls 1402 einzugehen,
wenn das Transpondermodul 1402 in dem Hohlraum 1422 des Materialstücks 1400 angeordent
wird.
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Wie
hier zuvor beschrieben, können
die Pads 1432/1434 und/oder Stecker 1452/1454 um den
Transponder oder den Hohlraum herum ausgeweitet werden, um eine
gute elektrische Verbindung zwischen den Transponderkontakten und
den Materialstückkontakten
sicherzustellen; oder passende Ungleichmäßigkeiten in der Transponder-
und Hohlraumoberflächen
können
verwendet werden, um die Stellung des Transponders in dem Hohlraum
auszurichten. Alternativ können
die Transponder- und Materialstückkontakte
als passende Stecker/Empfangsteil-Paare gebildet sein, wie hier zuvor
unter Bezugnahme auf 11A beschrieben
(z. B. 1152'/1132').
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Eine
Antenne 1440 (vergleiche 1140, 1320) umfasst
zwei einzelne Längen
Draht 1442 und 1444 (vergleiche 1322 und 1324),
wobei jede Länge
Draht in einem Streifen aus Kautschukmaterial 1446 bzw. 1448 (vergleiche 1326 bzw. 1328)
eingebettet ist. Die Längen
Draht 1442 und 1444 können jeweils eine langgezogene
Drahtwendel, wie hier zuvor unter Bezugnahme auf 12C beschrieben, sein. Jeder Streifen 1446 und 1448 aus
Kautschukmaterial ist lang gezogen und kann, auf eine Weise, die ähnlich zu
der für
die Streifen 1326 und 1328 beschriebenen ist,
zwei Endabschnitte 1446a/1446b bzw. 1448a/1448b,
die aus einem leitenden Material sind, aufweisen und ein zentraler
Abschnitt 1446c bzw. 1448c zwischen den zwei Endabschnitten
ist aus einem nicht-leitenden
Material.
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Der
leitende Endabschnitt 1446a des Streifens 1446 ist
(wie durch die gestrichelte Linie angedeutet) mit dem leitenden
Stecker 1452 ausgerichtet. Der leitende Endabschnitt 1448a des
Streifens 1448 ist (wie durch die gestrichelte Linie angedeutet)
mit dem leitenden Stecker 1454 ausgerichtet. Auf die hier
zuvor unter Bezugnahme auf 13C beschriebene
Weise erstrecken sich die Streifen 1446 und 1448 (vergleiche 1362 und 1364)
um den Umfang der inneren Oberfläche
(vergleiche 1352) des Reifens (vergleiche 1350),
wobei ihre gegenüberliegenden
Endabschnitte 1446b und 1448b (vergleiche 1366 und 1368) überlappen
können,
um die darin eingebetteten Drähte 1442 bzw. 1444,
elektrisch zu verbinden, so dass sie eine Schleifenantenne in dem Reifen
bilden.
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Alternativ
könnte
eine Dipolantenne auf die hier zuvor unter Bezugnahme auf 13D beschriebene Weise geformt werden, wobei die
Endabschnitte 1446b und 1448b (vergleiche 1366' und 1368') nicht den
Draht 1442 elektrisch mit dem Draht 1444 verbinden
würden.
Für diese
Dipolantennen-Ausführungsform,
würden
die Endabschnitte 1446b und 1448b vorteilhafterweise
aus demselben nicht-leitenden Kautschuk hergestellt werden, wie
die Mittelabschnitte 1446c und 1448c.
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Das
Materialstück 1400 und
die Antenne 1440 (die Abschnitte 1446 und 1448 umfassend) können einfach
dadurch zusammengefügt
werden, in dem das Materialstück 1400 auf
der Aufbautrommel 610 (vorzugsweise in einer Ausspaarung)
angeordnet wird, dann die Streifen 1446 und 1448 mit
ihren leitenden Endabschnitten 1446a und 1448a über dem
Kontaktdurchschuss 1452 bzw. 1454 angeordnet ausgelegt
werden, wobei die Endabschnitte 1446b bzw. 1448b der
Streifen 1446 bzw. 1448 für eine Schleifenantenne überlappend
angeordnet werden und für
eine Dipolantenne nicht überlappend
angeordnet werden, und dann mit der Aufeinanderschichtung des herzustellenden
Reifens fortgefahren wird.
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Alternativ
können
die Streifen 1446 und 1448 zuerst an die Bodenoberfläche 1414 des
Materialstücks 1400 montiert
oder angebracht werden. Alternativ können die Streifen 1446 und 1448 während des
Formens bzw. Gießens
des Materialstücks 1400 mit
dem Materialstück 1400 einstückig geformt
werden. Ein Fachmann auf dem Gebiet, das die vorliegende Erfindung
am nächsten
betrifft, wird diese, Variationen, basierend auf der Offenbarung
der hier vorgetragenen Ausführungsformen
und Techniken, verstehen.
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14A stellt eine weitere Ausführungsform einer Antenne 1460 dar.
In dieser Ausführungsform
kann eine volle Schleifenantenne aus zwei Längen Draht 1462 und 1464 (vergleiche 1442 und 1444),
die in einem einzigen langen Streifen aus Kautschukmaterial 1466 (vergleiche 1446 und 1448)
eingebettet sind, geformt werden. In dieser Ausführungsform wird gezeigt, dass
der Streifen 1466 zwei Endabschnitte 1466a und 1466b (vergleiche 1446a, 1446b, 1448a, 1448b),
die aus einer leitenden Kautschukzusammensetzung geformt sind, und
einen aus nicht-leitendem Material geformten zentralen Abschnitt 1466c (vergleiche 1446c, 1448c)
zwischen den zwei Endabschnitten 1466a und 1466b,
aufweist. Die Antenne 1440 der zuvor beschriebenen Ausführungsform
kann leicht gegen diese Antenne 1460 ersetzt werden.
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Wie
hier zuvor erwähnt,
kann der oder die Antennenstreifen zuerst in dem Materialstück selbst integriert
werden. Wie in 14C dargestellt, kann, zum
Beispiel, ein Antennenstreifen 1460 (vom unter Bezugnahme
auf 14B gezeigten und beschriebenen
Typ) in einer Form 800 (vom unter Bezugnahme auf 8 gezeigten
und beschriebenen Typ) angeordnet werden, so dass sie zusammenhängend mit
einem Materialsteuck geformt wird. Darüber hinaus können leitende
Stecker 1452 und 1454 (vom unter Bezugnahme auf 14A gezeigten und beschriebenen Typ) in der Form
angeordnet werden, so dass sie in das resultierende Materialstück hinein
geformt werden.
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Bezüglich der
verschiedenen Antennen (z. B. 740) für hier zuvor beschriebene Transpondermodule
wird ein Fachmann auf dem Gebiet, das die Erfindung am nächsten betrifft,
verstehen, dass verschiedene Aspekte der Antennengestaltung, wie
die Gesamtlänge
einer Schleifenantenne, die Länge
der Teile einer Dipolantenne, Impedanz und Ähnliches hauptsächlich von
der Frequenz (oder den Frequenzen), bei der die Antenne betrieben
werden soll, wie auch den gewünschten Übertragungs-
und Empfangseigenschaften einer Antenne in einer gegebenen Umgebung
abhängt.
Es sollte verstanden sein, dass die vorliegende Erfindung nicht
auf irgendeine bestimmte Betriebsfrequenz für die Antenne beschränkt ist,
jedoch soll speziell erwähnt
werden, dass die hier offenbarten Antennen besonders geeignet sind,
um bei 124 kHz oder 13,56 MHz betrieben zu werden.