包括用于测量机械力的设备的充气轮胎、及该设备的用途制造技术

本发明专利技术涉及一种包括设备的充气轮胎，其中该设备包括第一层、第二层、第三层、第四层和第五层，该第三层是可选的，其特征在于(a)该第一层包括第一电极材料，(b)该第二层包括第一中间材料，(c)该第三层包括绝缘材料，(d)该第四层包括第二中间材料，以及(e)该第五层包括第二电极材料，其中该第二层或第四层的层厚度在10μm至1000μm的范围内，该第二层的第一中间材料和该第四层的第二中间材料不同，并且四层或五层根据上述顺序彼此上下布置。本发明专利技术还涉及该设备的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括用于测量机械力的设备的充气轮胎、及该设备的用途
本专利技术涉及一种包括设备的轮胎，其中该设备包括第一层、第二层、第三层、第四层和第五层，第三层是可选的。本专利技术还涉及该设备的用途。
技术介绍
传感器在当今的汽车行业中发挥着越来越重要的作用。它们不仅可以帮助监控各种汽车零件在生产或使用中的材料特性，而且还可以感知力的作用，力的作用(如果有的话)在没有传感器的情况下仅可困难地感知。这里通常需要将传感器安装在汽车中的各个点处，以便直接原位测量材料特性或作用力的变化。传感器的尺寸在这里也可以发挥作用，并且尺寸应处于最小化，以便传感器的安装不会引起任何附加的问题。另外，传感器通常只能在电源的辅助下频繁使用。另外，与电源的连接以及电源在适当点处的安装使得在设想的位置安装传感器更加困难。
技术实现思路
本专利技术所基于的一个问题是提供一种设备，该设备能够测量行驶过程中轮胎中的机械力，例如侧向力或制动力。特别地，这应该优选地在不使用附加电功率源的情况下是可能的，并且该设备应该是特别敏感的。另外，本专利技术的另一目的是提供一种用于给轮胎或车轮中的能量源充电的设备。通常，根据本专利技术，此目的通过一种设备来实现，其特征在于该设备包括以下层-包括第一电极材料的第一层，-包括第一中间材料的另一层，-包括第二中间材料的另一层，以及-包括第二电极材料的另一层，其中-该第一中间材料和该第二中间材料不同。优选地，该设备包括用于测量在第一层和包括第二电极材料的第五层之间、或者在包括第一中间材料的层与包括第二中间材料的层之间的电压的器件。在本专利技术的上下文中，短语“这四[...]层根据上述顺序彼此上下布置”是指第一层直接安装在第二层上、第二层直接安装在第四层上、并且第四层直接安装在第五层上，这四层之间没有另外的层。这特别适用于下面描述的本专利技术的四个具体实施例。在本专利技术的上下文中，术语“第五层”仅应被理解为此层的命名法，并且不应以除了此第五层之外还必须存在四个附加层的方式来理解。同样适用于第二层、第三层和第四层。因此，例如，在根据本专利技术的设备中，可以存在四层，其中这四层由第一层、第二层、第四层和第五层组成。在这个意义上，在整个本专利技术的上下文中，第一层也可以被指定为顶层，第二层被指定为上中间层，第三层被指定为绝缘层，第四层被指定为下中间层，第五层被指定为底层。这特别适用于下面描述的本专利技术的四个具体实施例。此目的的上述总体解决方案的所有优点在下面通过特定的实施例进行描述，并且在细节上作必要修改而应用于上述总体实施例。在第一实施例中，根据本专利技术，此目的通过一种用于测量机械力的设备来实现，该设备包括第一层、第二层、第三层、第四层和第五层，该第三层是可选的，其特征在于a)该第一层包括第一电极材料，b)该第二层包括第一中间材料，c)该第三层包括绝缘材料，d)该第四层包括第二中间材料，以及e)该第五层包括第二电极材料，其中-该第二层或第四层的层厚度在10μm至1000μm范围内，-该第二层的第一中间材料和该第四层的第二中间材料不同，并且-这四层或五层根据上述顺序彼此上下布置。已经发现，出人意料地，在本专利技术的上下文中，在第二层和第四层中具有上述介电传导率(dielektrischen)的两种不同的中间材料之间的摩擦的情况下，必须将足够的每单位面积的电子转移，以便在这两种相互摩擦的中间材料分离时产生足够高的电压。然后可以利用产生的电压来产生电信号。可以利用此电信号来测量或甚至量化产生原始的摩擦的力。在本专利技术的上下文中，根据本专利技术的设备的第二层和第四层包括相应的中间材料，这些中间材料可以通过接触并且尤其是通过摩擦而带电。与在两个电极材料之间仅存在一个中间层、未根据本专利技术的相当的设备相比，第一中间层和第二中间层(即根据本专利技术的设备的第二层和第四层)的存在产生更高的电压和电流，因此在电流产生期间实现更高的功率、或者在测试期间实现更灵敏的测量设备。给予优选的是如上所述的设备，其中该设备-适于测量机械力和/或-适于产生电压并为附接到包括该轮胎的车轮或附接到该轮胎的电池和/或蓄电池充电，该轮胎优选地是根据以下描述的本专利技术的轮胎。另外，在本专利技术的上下文中，第三层可以可选地存在于第二层和第四层之间，其被设计成使得根据本专利技术的设备的第二层和第四层可以在第一状态下彼此分离并在第二状态下彼此接触。在此，根据本专利技术的设备的第二状态可以通过与这些层成直角作用的力来触发，该力引起根据本专利技术的设备的第二层和第四层之间的接触。因此，本专利技术的重要贡献在于认识到，在如上所述或如上作为优选所述的根据本专利技术的设备的第二层和第四层之间存在第三层的情况下，可以在第二层和第四层之间转移更多的电子、以在第二层和第四层之间的接触分离之后在第二层和第四层之间产生电压。随后，可以通过过渡到根据本专利技术的设备的第三状态而使在第二状态中转移的电子保持分离。转移的电子导致第二层和第四层之间的电荷差，因此也导致根据本专利技术的设备的第一层和第五层之间的电荷差。第一层和第五层之间的电压差是由转移的电子引起的，而第四层和第二层在接触后又彼此移除。第三层的存在可以增加电压差。还可能已表明，通过适当选择第二层和/或第四层的层厚度(以下也称为这一层的横向范围)，可以进一步增加在根据本专利技术的设备中产生的电压或电功率，并且因此实现对根据本专利技术的设备上的力的更加灵敏的测量。根据本专利技术的设备的第一层和第五层之间的电压可以通过电压表来测量。因此，根据本专利技术的设备优选地还具有用于测量根据本专利技术的设备的第二层与第四层之间或第一层与第五层之间的电压的电压表。然而，给予优选的是如上所述的或如上作为优选所述的设备，一种用于测量机械力的设备，该设备包括顶层、上中间层、下中间层和下中间层并且不包括第三层，其特征在于-该顶层包括第一电极材料，-该上中间层包括第一中间材料，-该下中间层包括第二中间材料，并且-该底层包括第二电极材料，其中-该上中间层的第一中间材料和该下中间层的第二中间材料不同，-这四层根据上述顺序彼此上下布置，并且-除了该第二中间材料之外，该上中间层和/或该下中间层还包括至少一种填料。如果将这样的设备安装在如下所述的根据本专利技术的轮胎中，则该设备特别具有以下描述的优点。给予优选的是如上所述的设备，其特征在于用于测量机械力，其包括第一层、第二层、第三层、第四层和第五层，其特征在于a)该第一层包括第一电极材料，b)该第二层包括介电传导率er大于1.01F·m-1的第一中间材料，c)该第三层包括绝缘材料，d)该第四层包括介电传导率er大于1.01F·m-1的第二中间材料，以及e)该第五层包括第二电极材料，其中-该第二层的第一中间材料和该第四层的第二中间材料不同，-这五层彼本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种包括设备(6)的轮胎，所述设备(6)包括第一层、第二层、第三层、第四层和第五层(1，2，3，4，5)，该第三层(3)是可选的，/n其特征在于/na)该第一层包括第一电极材料，/nb)该第二层包括第一中间材料，/nd)该第四层包括第二中间材料，/n以及/ne)该第五层包括第二电极材料，/n其中/n-该第二层或第四层(2，4)的层厚度在10μm至1000μm范围内，/n-该第二层(2)的第一中间材料和该第四层(4)的第二中间材料不同，/n-这四层(1，2，4，5)或这五层(1，2，3，4，5)根据上述顺序彼此上下布置。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181205 DE 102018221053.5;20180405 IN 201841013061.一种包括设备(6)的轮胎，所述设备(6)包括第一层、第二层、第三层、第四层和第五层(1，2，3，4，5)，该第三层(3)是可选的，
其特征在于
a)该第一层包括第一电极材料，
b)该第二层包括第一中间材料，
d)该第四层包括第二中间材料，
以及
e)该第五层包括第二电极材料，
其中
-该第二层或第四层(2，4)的层厚度在10μm至1000μm范围内，
-该第二层(2)的第一中间材料和该第四层(4)的第二中间材料不同，
-这四层(1，2，4，5)或这五层(1，2，3，4，5)根据上述顺序彼此上下布置。


2.如权利要求1所述的轮胎，其中该设备(1)
-包括用于测量该设备(6)的第一层和第五层(1，5)或第二层和第四层(2，4)之间的电压的器件(13)
和/或
-适于产生电压并为附接到包括该轮胎的车轮或附接到该轮胎的电池和/或蓄电池充电。


3.如前述权利要求中任一项所述的轮胎，该第二层和/或第四层(2，4)的层厚度在10μm至1000μm的范围内、优选地在30μm至300μm的范围内、特别优选地在70μm至160μm或101μm至160μm的范围内、非常特别优选地在110μm至130μm的范围内。


4.如前述权利要求中任一项所述的轮胎，其中除了该第二中间材料之外，该第二层和/或第四层(2，4)还包括至少一种填料。


5.如权利要求4所述的轮胎，其中该至少一种填料
-该第二层(2)的该至少一种填料是炭黑和/或二氧化硅，
和/或
-该第四层(4)的该至少一种填料是炭黑和/或二氧化硅。


6.如前述权利要求中任一项所述的轮胎，其中该至少一种填料
-该第二层(2)中的该至少一种填料
和/或
-该第四层(4)中的该至少一种填料或的量在各自情况下对该设备的第一层和/或第五层的总质量的比例在按重量计0.1％至按重量计50％的范围内、优选是在按重量计1％至按重量计20％的范围内、特别优选是在按重量计1％至按重量计10％的范围内、非常特别优选是在按重量计3％至按重量计7％的范围内。


7.如前述权利要求中任一项所述的轮胎，其中
-该第二层(2)的第一中间材料的介电传导率εr大于1.01Fm-1、优选地大于1.1Fm-1，
和/或
-该第四层(4)的第二中间材料的介电传导率er大于1.01Fm-1、优选地大于1.1Fm-1。


8.如前述权利要求中任一项所述的轮胎，其中在20℃和35％...

【专利技术属性】
技术研发人员：塞巴斯蒂安·芬格，乔治·拉卡约皮内达，阿米特·达斯，塔米尔·纳塔拉詹，
申请(专利权)人：大陆轮胎德国有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE