阅读说明：本技术 具有无线指示器的轮胎 (Tyre with wireless indicator ) 是由 J.奥加拉 J.赖赛宁 T.索伊尼 P.伊索-克托拉 S.瓦帕科斯基 T.泰佩尔 于 2018-06-27 设计创作，主要内容包括：一种构造成围绕旋转轴线(AXR)旋转的轮胎(100),轮胎(100)包括形成轮胎(100)的胎面(120)的至少部分的胎面块(110)和包括初级电容构件(210)和初级电感构件(220)的电路(200),其中初级电容构件(210)的至少部分布置成与胎面(120)相距第一距离(d1)并在胎面块(110)的内部,并且初级电感构件(220)的至少部分布置成朝向轮胎(100)的内部而距胎面(120)第二距离(d2)。轮胎进一步包括询问器(300),其包括电源(330)、通信电路(310)和次级电感构件(320)。次级电感构件(320)与初级电感构件(310)布置在胎面(120)的同一侧上,并且次级电感构件(320)的至少部分布置成与胎面(120)相距第三距离(d3),第三距离(d3)大于第二距离(d2)。一种用于将磨损指示器(190)布置到轮胎(100)的方法。(A tire (100) configured to rotate about an axis of rotation (AXR), the tire (100) comprising a tread block (110) forming at least part of a tread (120) of the tire (100) and a circuit (200) comprising a primary capacitive member (210) and a primary inductive member (220), wherein at least part of the primary capacitive member (210) is arranged at a first distance (d1) from the tread (120) and inside the tread block (110) and at least part of the primary inductive member (220) is arranged at a second distance (d2) from the tread (120) towards the inside of the tire (100). The tire further includes an interrogator (300) including a power source (330), a communication circuit (310), and a secondary inductive member (320). The secondary inductive member (320) is arranged on the same side of the tread (120) as the primary inductive member (310), and at least part of the secondary inductive member (320) is arranged at a third distance (d3) from the tread (120), the third distance (d3) being greater than the second distance (d 2). A method for arranging a wear indicator (190) to a tire (100).)

具有无线指示器的轮胎

技术领域

本发明涉及具有电磨损指示器的轮胎。本发明涉及具有基于LC或LCR谐振器的磨损指示器的轮胎，LC或LCR谐振器的电感和/或振荡频率配置成在轮胎的表面磨损时变化。

背景技术

例如从文献US 2005/0007239中已知采用LCR(电感-电容-电阻)电路的远程监测系统。结合询问装置，这样的电路实现监测多种性质，包括应变、温度、压力、标识、性能、化学相变(诸如熔化和固化状态)、流体水平面、磨损、旋转速率、方位和邻近性。大体上，即使电感本身用于通过变化的磁场来产生电，LCR电路也是无源的，例如没有将化学能转化成电的电源。然而，询问装置是有源的，包括将化学能转化成电的电源。典型地，询问装置是手持式装置或固定到系统的装置。可合理地自由选择询问装置相对于电路的位置。然而，询问装置的功率消耗取决于读取距离。

发明内容

已发现，当所测量的表面(诸如轮胎的磨损表面)需要针对水和/或其它液体或空气和/或其它气体而防漏时，这样的远程监测系统特别可行。如果对液体或气体加压，则这些问题甚至更重要。在这样的情况下，来自测量电路的布线将容易引起泄漏问题。然而，在无线远程监测系统中不存在这样的问题。

当具有询问器和电路的系统用于至少测量表面的性质(例如轮胎的胎面的磨损)时，存在一些问题。例如，在这样的测量中，线圈嵌入成块的磨损的材料(例如轮胎的胎面块)中。这会影响测量的灵敏度。已注意到，可通过将询问装置应用于合适的位置来改善灵敏度。将询问器相对于电路和装置(即轮胎)而应用于合适的位置，从该位置测量诸如磨损的性质。在一些应用中，装置(即轮胎)自然地在电路与询问器中间包括一些金属。在这样的系统中，装置的结构使中间的无线通信劣化。特别地，在这样的情况下，电路与询问器之间的相互位置变得重要。在该描述中，装置是具有电磨损指示器的轮胎。轮胎可为充气轮胎。轮胎或充气轮胎典型地包括金属加强带，例如钢带。金属带可妨碍询问器与电路之间的RF通信。

附图说明

图1a作为侧视图而显示了磨损指示器190，

图1b和图1c作为侧视图而显示了具有磨损指示器190的装置100，磨损指示器190用于测量装置100的表面120的磨损，

图1d显示了图1a的磨损指示器的磨损(w, w1, w2)，

图1e显示了图1c的磨损的磨损指示器，其中指示器已磨损达表面120的磨损(w, w1,w2)，

图1f作为侧视图而显示了具有两个铁氧体板的磨损指示器190，

图1g作为侧视图而显示了磨损指示器，其电容构件包括多个电容器，

图2a至图2e显示了磨损指示器和对应装置的实施例，

图3显示了针对一些实施例的作为磨损w的函数的初级电容构件210的电容c1，

图4a指示了由初级电感构件220和次级电感构件320生成和/或接收的磁场的方向，

图4b和图4c指示了当在主体110中布置至少加强结构150、155时由初级电感构件220和次级电感构件320生成和/或接收的磁场，

图5a和图5b指示了初级电感构件220相对于次级电感构件320的定位，

图6a至图6i示出了初级电容构件210的实施例，

图7示出了包括磨损指示器、网关装置400和云服务器500的系统，

图8a和图8b显示了布置在轮胎胎面120的盲孔112中的初级电容构件210，以及

图9a和图9b显示了具有磨损指示器的充气轮胎100。

具体实施方式

在下文中，结合磨损指示器来解释实施例。然而，在该描述中，磨损指示器用于更一般的装置100、特别是具有嵌入式电路200和询问器300的轮胎100(诸如充气轮胎)的示例的目的。图1a以主视图显示了磨损指示器190。磨损指示器包括电路200和询问器300。如下文中所详述的，询问器300配置成与电路200无线地交互。这有助于上文中所指示的泄漏问题。

磨损指示器190布置在轮胎100中，使得当轮胎的胎面120磨损时，磨损指示器190的电容构件也磨损。轮胎可为充气轮胎。然而，轮胎可为非充气轮胎。典型地，充气轮胎和非充气轮胎两者都限制一个腔(例如，用于加压空气的单个腔)或多个腔(非充气轮胎内的腔)。轮胎可为用于乘用车辆的轮胎，诸如乘用汽车轮胎。轮胎可为重轮胎，即用于重型机器(诸如，传送器、装载机、卡车、履带车)的轮胎。轮胎可为用于摩托车的轮胎。

电路200包括初级电容构件210和初级电感构件220。初级电容构件210电连接到初级电感构件，从而形成电振荡器。电路200可进一步包括电阻构件(未显示)。因此，振荡器是LC或LRC振荡器。电路200在能量方面是无源的，即电路200没有配置成将化学能转化成电的电池。如从LC或LCR振荡器本身已知的，初级电感构件220将磁能转换成电，电变为暂时存储在初级电容构件210中。电路200的振荡频率和/或电感取决于初级电容构件210的电容和初级电感构件220的电感。典型地，电路的角谐振频率表示为，其中L1是初级电感构件220的电感，并且c1是初级电容构件210的电容。如下文中将详述的，在实施例中，初级电容构件210构造成在使用中磨损，由此其电容c1变化。这会影响例如角谐振频率ω。这还会影响初级电感构件220和次级电感构件320的互感(特别是在某个频率下)。以此方式，例如，这些量指示初级电感构件220已磨损了多少。然而，其它量也可影响初级电容构件210的电容c1。因此，例如，前面提到的量还可指示初级电容构件210的其它参数或初级电容构件210附近的环境，诸如初级电容构件210附近的湿气和/或例如初级电容构件210的两个电极(212, 214)中间的湿气。

在测量期间，初级电容构件210不需要磨损。例如，有可能测量电路嵌入其中的环境的湿度。如所已知的，湿度会影响电容器的介电常数，并因此还会影响LC电路的角谐振频率ω。另外或备选地，初级电感构件220的电感可受到装置100的使用和/或环境的影响。例如，如果装置100的主体110包括磁性材料，则当主体110的材料磨损时，初级电感构件220的电感可变化。另外或备选地，电路240可包括用于测量一些量的初级传感器组件240。

询问器300包括电源330、通信电路310和次级电感构件320。需要电源来为询问器供电。电源可例如配置成将机械能和/或化学能转换成电能。作为备选方案或另外，电源可包括配置成将磁能转化成电的构件。作为备选方案或另外，电源可包括如此存储电能的高电容电容器(例如，超级电容器)。这样的高电容电容器可例如利用将磁能或机械能转换成电的构件来分别感应地或机械地充电。本文中的高电容电容器指代具有至少1μF的DC电容的电容器。

次级电感构件320用于询问电路200。因此，通过针对次级电感构件320而形成磁场，磁场也穿透初级电感构件220，因此影响询问器300和电路200的互感。以此方式，可测量电路的互感和/或角谐振频率(或谐振频率)。

通信电路310可用于将所测量的数据传输到网关装置400(参见图7)。通信电路可包括用于测量电路的互感和/或谐振频率的控制电路。在备选方案中，询问器300可包括用于该目的的单独的控制电路。在实施例中，询问器300配置成测量下者中的至少一个：[i]次级电容构件320和电路200的互感，[ii]电路200的电感，以及[iii]电路200的振荡的谐振频率。

参考图1b，这样的磨损指示器190可用于测量主体110的第一表面120的磨损，特别是轮胎胎面120的磨损，轮胎胎面120的部分由胎面块110形成。第一表面120是在使用中磨损的表面。当使用这样的磨损指示器190时，将电路200应用于磨损表面120(例如轮胎的胎面)，使得当磨损表面120磨损时，初级电容构件210也磨损。电容器不需要触及未磨损的磨损表面的表面，因为仅测量已磨损合理量的这样的表面的磨损就可足够。然而，优选地，仅初级电容构件210磨损，而初级电感构件220不磨损。因此，并且参考图1c，在实施例中，电路200布置在主体110中，使得初级电容构件210构造成当主体100的第一表面120磨损时磨损。此外，初级电容构件210的至少部分布置成与主体的第一表面相距第一距离d1并在主体110的内部。此外，初级电感构件220的至少部分布置成与主体110的第一表面120相距第二距离d2并在主体110的内部。在磨损指示器中，第二距离d2优选地大于第一距离d1。以此方式，当第一表面120磨损时，初级电容构件210在初级电感构件220开始磨损之前开始磨损。优选地，磨损指示器190布置成使得在正常使用中初级电感构件220不磨损。此外，如上文中所指示的，在一些其它实施例中，第二距离d2可小于第一距离d1，因为初级电容构件和初级电感构件两者都不需要磨损。

此外，询问器300相对于电路200布置成使得次级电感构件320与初级电感构件220布置在第一表面120的同一侧上。次级电感构件320可布置在主体110的内部或主体110的另一侧上。此外，次级电感构件320的至少部分布置成与主体的第一表面120相距第三距离d3，第三距离d3大于第二距离d2。这具有如下的效果：直到初级电感构件220开始磨损(如果其将要磨损)，次级电感构件320也才开始磨损。这具有如下的另外的效果：这样的放置改善了初级电感构件220与次级电感构件320之间的磁耦合。

在本文中，主体110与磨损指示器190组合而形成根据多种实施例的轮胎100。参考图9a和图9b，在一些实施例中，主体110是充气轮胎的主体部分，由此装置100是具有集成的电磨损指示器的充气轮胎。主体110可为例如轮胎100的胎面块。

参考图1d，大体上，利用符号w来指代磨损量。图1d指示两个磨损值w1和w2。在图1d中，磨损值w1指代图1d的表面120的磨损值w1。表面120可为例如未磨损的，并且磨损值w1可为例如零。

图1e显示了在表面120已磨损一定量之后的图1d的装置100。图1e的磨损值对应于w2。因此，在图1d与图1e中间，表面120已磨损w2-w1的量。

参考图1b，在实施例中，询问器300布置在物体110的第二表面130上，其中第二表面130与第一表面120相反。第二表面可为由轮胎100限制的腔的表面。例如，第二表面130可为充气轮胎100的内部的表面。

因为初级电容构件210构造成与磨损表面120磨损相同的量，所以优选地，初级电容构件210至多在与主体110相同的程度上耐磨损。换句话说，优选地，初级电容构件210的材料至多在与主体110的材料相同的程度上耐磨损。这确保了初级电容构件210在使用中与磨损表面120磨损相同的量；至少当表面120已磨损到初级电容构件210开始磨损的极限时(参见图2a)。

图2a至图2e指示了装置100的一些实施例。在这些附图中，初级电容构件210包括第一电极212和第二电极214。

如在图2a中看到的，在实施例中，当第一表面120未磨损时，初级电容构件210布置成与第一表面120相距一定距离。以此方式，磨损指示器配置成不测量小的磨损值，而是仅测量大于极限的值。这样的极限由初级电容构件210与表面120之间的距离限定。

在图2b的实施例中，初级电容构件210包括基础电容器216。基础电容器216构造成在使用中不磨损。这具有如下的效果：在磨损指示器的整个设计寿命期间，初级电容构件210的电容保持足够高。基础电容器216可包括电极的部分(212、214；参见图6b和图6d)。另外或备选地，基础电容器216可包括单独的电极(参见图6f)。另外或备选地，基础电容器216可包括单独的电容构件(参见图6g)。如图1g中所指示的，当初级电容构件210包括分立的电容器210₁、210₂、210₃、210₄、210₅和210₆时，也可使用单独的电容构件。

这样的基础电容器216的目的在于调整电容c1并因此还调整电路200的角谐振频率ω。这可改善电路200的灵敏度。特别地，这可改善成对的电路200和询问器300的灵敏度，因为询问器300的测量电子器件可设计成在限定的频率范围上最高效地操作。然而，如果询问器的设计不同，则该问题不会使基础电容器216的使用成为必需。

在实施例中，基础电容器216(或210₆)形成初级电容构件210的电容c1的至少25%。例如，基础电容器216可在主体110中布置得比初级电容构件210的磨损部分更深(即，距表面120更远)。例如，与初级电容构件210的磨损部分相比，基础电容器216可布置在例如主体110的另一侧130上。

如图1g中所指示的，当初级电容构件210包括多个电容器210₁、210₂、210₃、210₄、210₅和210₆时，放置成距表面120最远的构件210₆可用作未设计成在使用中磨损的基础电容器216。然而，在根据图1g的实施例中，电容器210₆也可设计成在使用中磨损。

在图2c的实施例中，询问器300的构件布置在主体110内。在图2d的实施例中，第一电极212和第二电极214在磨损表面120处比在主体内部的更深的位置处更宽。例如在图6c和图6d中更详细地显示了这样的电极。在图2e的实施例中，询问器300除了次级电感构件320之外还包括次级传感器组件340。这样的次级传感器组件340可包括配置成测量询问器300所处的环境的一个或多个传感器。次级传感器组件340可包括例如温度传感器、压力传感器和加速度传感器中的至少一个。

参考图2d，电路200也可包括初级传感器组件240。初级传感器组件可包括仅需要很少的电来起作用的一个或多个传感器。初级传感器组件可包括例如压力传感器、湿度传感器和温度传感器中的至少一个。

已观察到，当初级电容构件210磨损时，针对小的磨损值的电容变化的效果可能难以检测。本发明人认为这是成比例的电容变化(与构件210的电容成比例的变化)的结果，电容变化最初可比稍后更小，因为稍后电容值也较小。可利用如上文中所讨论的基础电容器在一定程度上纠正该问题。然而，优选地，还通过仔细设计初级电容构件210而纠正该问题。在不在该点处详述构件的结构的情况下，图3显示了针对四个不同的初级电容构件210的作为磨损w的函数的电容值c1。

如由图3中的曲线810显示的，在实施例中，对于所有磨损值w而言，初级电容构件210的电容c1可以以恒定的斜率减小。这样的曲线可为具有或没有基础电容器216(还参见图6b和图6f)的具有平行板的形式的电极(图6a)或同心电极(图6e)的结果。还可通过使用如图1g中所指示的单独的电容器210₁、210₂、210₃、210₄和210₅(电容器210₆是基础电容器)而实现对应的效果，电容器同样地隔开并且在电容方面同样大。然而，因为对于小的磨损值而言电容c1也减小，所以如图1b、图1g、图2b、图2d和图2e中的那样，初级电容构件布置成触及磨损表面120。

如由图3中的曲线820显示的，在实施例中，仅对于合理地大的磨损值w而言，初级电容构件210的电容c1可以以恒定的斜率减小。因为电容c1最初并未减小，所以如图2a和图2c中的那样，初级电容构件布置成与磨损表面120相距一定距离。因为此后斜率是恒定的，所以这样的曲线可为具有或没有基础电容器216(还参见图6b和图6f)的具有平行板的形式的电极(图6a)或同心电极(图6e)的结果。

如由图3中的曲线830显示的，在实施例中，初级电容构件210的电容c1可减小，使得电容c1作为磨损的函数而最初比稍后更快速地变化。形式上，初级电容构件210的电容c1是磨损的函数c1=c1(w)。此外，电容变化率是电容c1相对于磨损w的导数dc1/dw。对于某一磨损值w1而言，在该点处的导数dc1/dw在本文中且通常由dc1/w|w1表示。如众所周知的，导数是该点处的切线的斜率。在附图中由线831描绘针对曲线830的对应切线。对于另一磨损值w2而言，在该点处的导数dc1/dw在本文中且通常由dc1/w|w2表示。在附图中由线832描绘针对曲线830的对应切线。如附图中所指示的，导数为负，因为当表面磨损时电容减小。

如由图3中的曲线830显示的，在实施例中，针对小的磨损值w的导数的绝对值大于针对大的磨损值w的导数的绝对值。形式上，当w2>w1时，||dc1/w|w1|| > ||dc1/w|w2||。在本文中，||dc1/w|w1||表示dc1/w|w1的绝对值，并且||dc1/w|w2||表示dc1/w|w2的绝对值。如所已知的，电容与电极的面积成比例，并且与电极之间的距离成反比例。因此，曲线830可为例如图6c的电极的结果，其中电极212、214的较宽的顶部构造成比电极212、214的较窄的底部更早地磨损。另外或备选地，如图6g中所指示的，可通过将电极212、214的顶部部分布置成与底部部分相比而彼此更接近来实现这样的电容变化。如图1g中所指示的，还可通过使用单独的电容器210₁、210₂、210₃、210₄和210₅(电容器210₆是基础电容器)来实现对应的效果。在这样的情况下，接近于表面120的电容器210₁可具有比距表面120更远的电容器210₂更大的电容。此外，基础电容器210₆的电容可高于另一电容器210₁、210₂、210₃、210₄和210₅的电容。

如上文中所指示的，具有合理地大的电容c1可为有益的。该值可设计成例如使得电路的谐振频率在电路的整个使用寿命期间保持在合理的水平。如由图3中的曲线840显示的，电容c1可增大(相对于曲线830)。可通过基础电容器216(例如图6d的基础电容器)或布置得最深的电容器210₆来实现这样的增大。

在实施例中，初级电容构件210配置成使得对于第一磨损值w1而言，初级电容构件210的电容c1相对于磨损w的导数具有第一电容变化值dc1/dw|w1，并且对于第二磨损值w2而言，初级电容构件210的电容c1相对于磨损w的导数具有第二电容变化值dc1/dw|w2。在实施例中，第一电容变化值dc1/dw|w1不同于第二电容变化值dc1/dw|w2。在优选的实施例中，第一磨损值w1小于第二磨损值w2，并且第一电容变化值dc1/dw|w1为负且小于第二电容变化值dc1/dw|w2。在实践中，导数仅可测量为来自两个不同测量值的微分。导数dc1/w|w1可计算为从0.5 mm的范围测量的微分，该范围包括小的磨损值w1。导数dc1/w|w2可计算为从0.5 mm的范围测量的微分，该范围包括较大的磨损值w2。

图6a至图6i显示了电路200的实施例。这些附图仅显示了初级电容构件210和初级电感构件220。电路200可进一步包括电阻构件。此外，构件中间的电线具有一定的电阻。

在图6a中，初级电容构件210由形成第一电极212的第一板和形成第二电极214的平行的第二板形成。在电极212、214中间布置一些不导电的材料213。这样的材料213的电阻率在20℃下可为例如至少10 Ωm。为了具有机械稳定性，优选地，材料213是固体介电材料。优选地，固体介电材料213在至少典型的使用条件下(诸如在从-55℃到+150℃(诸如从-55℃到+100℃)的温度下)为固体。介电材料213在其它温度下也可为固体，然而，优选地，介电材料213在前面提到的温度范围下不熔化或汽化。

在图6b中，电极212、214的部分形成基础电容器216。在图6c中，如上文中更详细地讨论的，电容变化设计成最初比稍后更大。在图6d中，已将基础电容器216添加到图6c的电极。

在图6e中，电极212、214同心地布置。外部电极212具有广义圆柱体(诸如椭圆形广义圆柱体)的形状；优选地，外部电极是规则的(即圆形的)圆柱体。内部电极214可为棒或圆柱体。优选地，一些固体介电材料213布置在内部电极与外部电极中间。在图6f中，已将基础电容器216添加到图6e的电极。在图6g中，外部电极212的直径在磨损表面附近比在距磨损表面更远的位置处更小。如上文中更详细地讨论的，这具有如下的效果：电容变化设计成最初比稍后更大。此外，图6g的实施例包括基础电容器。

在图6h中，初级电容构件210包括第一电极212，其与接地电极214(即第二电极)形成电容。然而，如图6i中所指示的，电路也可在没有接地电极214的情况下起作用。在该实施例中，在第一电极212与其中布置第一电极212的环境中间形成电容。然而，已注意到，当初级电容构件210包括第一电极212和第二电极214时，测量更准确。当使用分立电容器时，测量也是准确的(参见图1g)。

参考图1g，初级电容构件210不需要包括板。例如，初级电容构件210可包括电容器210₁、210₂、210₃、210₄、210₅和210₆，其可为例如分立构件。当轮胎磨损时，构件和/或其布线也磨损，由此初级电容构件210的电容变化。在这样的情况下，电容器电并联布置，使得电容器中的每一个都增大构件210的电容。

参考例如图8a和图8b，在实施例中，主体110包括第一材料并且限制用于电路200的盲孔112。在实施例中，电路200布置在盲孔112中。此外，初级电容构件210包括(a,i)至少第一电极212或(a,ii)电容器210_i(i＝1、2、3、4、5、6)，以及(b)介电材料213，使得介电材料213中的至少一些沿垂直于第一表面120的法线N1的方向留在(c)主体110的部分与(d,i)第一电极212或(d,ii)电容器210_i中间。此外，应注意，电极212、214大体上形成电容器的至少部分。此外，优选地，介电材料213不是与第一材料相同的材料。例如，可通过将盲孔112形成至磨损表面120(例如轮胎的胎面120)中并然后将电路200***到盲孔112中来制造这样的实施例。这样的用于制造的方法典型地比例如将电路200例如在主体110的聚合期间布置到主体110中容易得多。此外，将盲孔112形成至固化的或另外的固体主体110确保电路布置在正确的方位和正确的位置。这样的盲孔可例如在轮胎的硫化期间例如通过使用轮胎模具来形成。在备选方案中，可在硫化之后制造(例如钻削)盲孔。

如上文中以及图8a和图8b中所指示的，在实施例中，初级电容构件210包括第二电极214，并且介电材料213中的至少一些布置在第一电极212与第二电极214中间。如图8a和图8b中所指示的，介电材料213中的一些还沿垂直于第一表面120的法线N1的方向留在主体110与第一电极212中间。

在优选的实施例中，初级电感构件220和第二电感构件320相对于彼此布置成使得其磁场强耦合。此外，在优选的实施例中，主体110由固体材料形成，并且初级电感构件220和第二电感构件320刚性地固定到主体110。这具有如下的效果：初级电感构件220和第二电感构件320的相互取向和距离在使用中保持恒定，这显著改善了测量的灵敏度并简化了对所测量的数据的分析。

对应地，在实施例中，初级电感构件220配置成形成初级磁场B1，并且次级电感构件320配置成形成次级磁场B2。如技术人员所已知的，这样的磁场的方向在很大程度上取决于观察点。然而，在初级电感构件220的中心，初级磁场B1指向初级方向dB1。这至少适用于初级电感构件220所包括的初级线圈222的中心。此外，在次级电感构件320的中心，次级磁场B2指向次级方向dB2。这至少适用于次级电感构件320所包括的次级线圈322的中心。为了在磁场B1与B2之间具有强耦合，在实施例中，例如在图4a的实施例中，初级方向dB1与次级方向dB2之间的角α小于30度或大于150度，优选地小于15度或大于165度。此外，应理解，根据定义，两个方向之间的角α始终为至多180度。理论上可限定的多个角中的至少一个在从0度到180度的范围中，并且在本文中指代该角。

然而，参考图4c，角α不需要是小的。例如，初级芯体224(诸如初级轴224)可用于引导初级磁场B1。以类似的方式，次级芯体324(诸如次级轴324)可用于引导次级磁场B2。在图4c中，次级芯体324包括转弯部，由此次级芯体324配置成引导次级磁场B2从而与初级磁场B1形成强相互作用。在图4a中，初级芯体224(即初级轴224)是笔直的。然而，技术人员可容易地将芯体224、324定形以增加磁相互作用。为了引导初级磁场B1，在实施例中，初级芯体224包括顺磁性材料或铁磁性材料。为了引导次级磁场B2，在实施例中，次级芯体324包括顺磁性材料或铁磁性材料。

此外，在优选的应用中，初级方向dB1基本上平行于磨损表面120的法线。例如，初级方向dB1与第一表面120的法线N1之间的角β可小于30度或大于150度，诸如小于15度或大于165度。在本文中，法线N1指代表面120在最接近于初级电容构件210的点处的法线。这具有如下的效果：当次级电感构件320与表面120(电路200配置成测量其磨损)相比而布置在主体110的相反侧上时，初级电感构件220和次级电感构件320可布置成彼此接近。

参考图4b，在实施例中，装置100包括第一加强结构150。第一加强结构150的目的在于加强装置100。例如，第一加强结构150可为主体110的金属涂层，其布置成使得第一加强结构150形成第二表面130(例如参见图1b)。在备选方案中，第一加强结构150可为布置在主体110的内部的丝网或带。第一加强结构150可为轮胎100的带。因为第一加强结构150的目的在于加强主体100，所以优选地，加强结构不限制大的孔口。更精确地，优选地，第一加强结构150不限制具有至少0.5 cm²的面积的孔口。大的孔口将削弱加强结构。然而，当第一加强结构150没有孔口时，在实施例中，第一加强结构150的部分布置在初级电感构件220与次级电感构件320中间。

加强结构(诸如带)典型地包括金属，因为金属大体上是坚固的。然而，金属大体上还导电良好，由此其妨碍了初级电感构件(220)与次级电感构件(320)之间的磁耦合。在实施例中，第一加强结构150包括在温度23℃下具有至多1 Ωm的电阻率(诸如在温度23℃下具有至多10^-5 Ωm的电阻率)的材料。特别地，在这样的情况下，电感构件(220, 320)之间的相互距离和布置变得重要。第一加强结构150可包括钢，或其可由钢构成。第一加强结构150可包括钢网。

另外或备选地，第一加强结构150(诸如带)可包括纤维材料。第一加强结构150的纤维材料可包括棉、人造丝、聚酰胺(尼龙)、聚酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对亚苯基对苯二甲酰胺(凯夫拉尔)中的至少一种。

参考图4c，在实施例中，装置100包括第二加强结构155。第二加强结构155的部分也可布置在初级电感构件220与次级电感构件320中间。然而，第一加强结构150可提供足够的加强，由此第二加强结构155可限制孔(即，孔口)，并且甚至连第二加强结构155的部分也不留在初级电感构件220与次级电感构件320中间。

第二加强结构155可包括纤维材料。第二加强结构155的纤维材料可包括棉、人造丝、聚酰胺(尼龙)、聚酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对亚苯基对苯二甲酰胺(凯夫拉尔)中的至少一种。

参考图1f，可通过使用由铁磁性材料或顺磁性材料(诸如铁氧体或包括铁的金属)构成的一个或两个板225、325来改善电感构件220、320之间的磁耦合。磨损指示器190可包括配置成增强初级电感构件220的磁场的初级板225。如图1f中所指示的，由初级电感构件220环绕的假想轴线穿透初级板225。假想轴线可平行于由初级电感构件220(特别是初级线圈222)在其中心生成的初级磁场B1。以此方式，初级板225与初级线圈222成磁连接。如图1f中所指示的，优选地，初级板225未布置在初级电感构件220与次级电感构件320中间。

另外或备选地，磨损指示器190可包括次级板325，次级板325配置成增强次级电感构件320的磁场。如图1f中所指示的，由次级电感构件320环绕的假想轴线穿透次级板325。假想轴线可平行于由次级电感构件320(特别是次级线圈322)在其中心生成的次级磁场B2。以此方式，次级板325与次级线圈322成磁连接。如图1f中所指示的，优选地，次级板325未布置在初级电感构件220与次级电感构件320中间。

参考图5a，大体上，初级电感构件220包括围绕初级轴线AX1而卷绕的初级线圈222，并且次级电感构件320包括围绕次级轴线AX2而卷绕的次级线圈322。这样的轴线(AX1,AX2)可为清楚地限定的物理轴，其例如包括铁磁性材料或顺磁性材料。例如，在图4c中，初级线圈222围绕初级芯体224而卷绕，初级芯体224为轴，因此形成初级轴线AX1(与图5a相比)。以此方式，初级芯体224与初级线圈222成磁连接。此外，以此方式，次级芯体324与次级线圈322成磁连接。此外，在图4c中，次级线圈322围绕次级芯体324的部分而卷绕。因此，对应的部分(次级线圈324卷绕到其上)形成次级轴线AX2。

然而，线圈可以以平面形式形成在电路板上，由此线圈的中心将限定对应的轴线。此外，线圈不需要包围任何固体材料。如技术人员所已知的，初级轴线AX1的方向平行(即单向或反向)于前面提到的初级方向dB1，并且次级轴线AX2的方向平行(即单向或反向)于前面提到的次级方向dB2。

参考图5a，初级线圈222在具有平行于初级轴线AX1的法线的平面上具有初级横截面XS1；并且次级线圈322在具有平行于次级轴线AX2的法线的平面上具有次级横截面XS2。作为备选表达，初级线圈222配置成形成初级磁场B1，初级磁场B1在初级线圈222的中心指向初级方向dB1，并且初级线圈222在具有平行于初级方向dB1的法线的平面上具有初级横截面XS1。以类似的方式，次级线圈322配置成形成次级磁场B2，次级磁场B2在次级线圈322的中心指向次级方向dB2，并且次级线圈322在具有平行于次级方向dB2的法线的平面上具有次级横截面XS2。在本文中，初级横截面XS1由初级线圈222的最外周边限制。另外，次级横截面XS2由次级线圈322的最外周边限制。线圈222、322可布置在印刷电路板(诸如多层印刷电路板)上。

参考图5b，为了在磁场B1与B2之间具有强耦合，在实施例中，初级横截面XS1和次级横截面XS2相对于彼此布置成使得平行于初级方向dB1和/或次级方向dB2的假想直线IML穿透初级横截面XS1和次级横截面XS2两者。该实施例在图5b中显示。

如图5b中所指示的，优选地，初级横截面XS1和次级横截面XS2重叠合理的量。如图5b中所指示的，方向dB1和dB2是平行的，横截面XS1和XS2可沿方向dB1投影到沿方向dB1具有法线的同一平面P上。如图5b中所指示的，横截面的重叠部分XS12是横截面XS1和XS2在平面P上的投影的交集(在数学意义上的交集，通常由XS1∩XS2表示)。在方向dB1和dB2不平行的情况下，可认为XS1和XS2的投影分别沿方向dB1或dB2中的任一个投影到沿方向dB1或dB2具有法线的同一平面P上。

如图5b中所指示的，与初级横截面XS1的面积Axs1和/或次级横截面XS2的面积Axs2相比，重叠部分XS12的面积Axs12合理地大。还应注意，初级横截面XS1的面积Axs1等于初级横截面XS1在平面上的投影的面积Axs1。以类似的方式，次级横截面XS2的面积Axs2等于次级横截面XS2在平面P上的投影的面积Axs2。在优选的实施例中，初级横截面XS1和次级横截面XS2的重叠部分XS12的面积Axs12是下者中的较小者的至少25%(诸如至少33%或至少一半)：初级横截面XS1的面积Axs1和次级横截面XS2的面积Axs2。更优选地，重叠部分XS12的面积Axs12是Axs1和Axs2中的较小者的至少66%、至少75%或至少90%。

另外，当初级线圈222的横截面尺寸具有与次级线圈322的横截面尺寸相同的量级时，已观察到线圈222、322的磁耦合良好。因此，优选地，线圈322、222的横截面面积的比(即Axs2/Axs1)为从0.1到10，诸如从0.2到5。

然而，至少在一些轮胎中，可为优选的是，使电路200保持为小的。因此，在实施例中，次级横截面XS2的面积Axs2与初级横截面XS1的面积Axs1的比Axs2/Axs1为至少0.5或至少0.75或至少0.9。然而，如上文中所指示的，如果面积差太大，则磁耦合开始减小。因此，比Axs2/Axs1可例如在从0.5到10或从0.75到7或从0.9到5的范围中。

另外，当初级电感构件220与次级电感构件320之间的距离d12(参见图4a)为小的时，已观察到线圈222、322的磁耦合良好。例如，在实施例中，距离d12为至多75 mm，诸如至多50 mm、至多25 mm、至多15 mm或至多10 mm。

参考图7，在实施例中，询问器300配置成与网关装置400通信。网关装置400可配置成例如为用户显示磨损值。网关装置400可配置成将磨损值与极限值比较。网关装置400可配置成当磨损值超过极限值时发送警报信号。这样的警报信号可为光学的或视觉的。可将这样的警报信号发送给用户。

另外或在备选方案中，网关装置400可配置成与服务提供商(诸如移动电话网络)通信。例如，网关装置400可配置成经由移动电话网络而与云服务通信。在备选方案中，询问器300可直接地或例如经由移动电话网络而与服务提供商(诸如移动电话网络)通信。然而，具有合理地位于询问器300附近的网关装置400会减少询问器300的功率消耗。典型地，这是有益的，因为询问器300的电源330可能难以变化或充电。

优选地，询问器300配置成向网关装置400发送数据，网关装置400布置成距询问器300至多50米(优选地至多20米，诸如至多10米)远。优选地，网关装置400配置成发送并接收来自云服务器500的数据。询问器300可配置成通过蓝牙技术而与网关装置400通信。询问器300可配置成使用处于从2.4 GHz到2.485 GHz的频率范围的无线电波来与网关装置400无线地通信。

在实施例中，询问器300配置成测量下者中的至少一个：[i]次级电容构件320和电路200的互感，[ii]电路200的电感，以及[iii]电路200的振荡的谐振频率。如上文中所详述的，这样的所测量的数据指示第一表面120的磨损w。此外，在实施例中，询问器300配置成使用所测量的数据(即，指示磨损的数据)来确定磨损值w。询问器300可将磨损值发送到网关装置400或直接发送到云服务器500。在备选方案中，询问器300可将指示磨损的数据发送到网关装置400或直接发送到云服务器500。对应地，网关装置400或云服务器500可配置成使用接收到的指示磨损的数据来确定磨损值w。

本发明的实施例还是一种用于测量表面120的磨损w的系统。这样的系统包括装置100(即，具有附接到其的电路200和询问器300的轮胎)和网关装置400。装置100的询问器300配置成向网关装置400发送数据。网关装置400配置成从询问器300接收数据。网关装置400可配置成如上文中所指示的那样与用户通信。网关装置400可配置成如上文中所指示的那样与云服务器500通信。

有可能接收包括单独的电路200和单独的询问器300的磨损指示器190(参见图1a)。此外，可通过遵循上文中所呈现的原理来将电路200和询问器300相对于彼此以及轮胎的主体110布置而形成具有磨损指示器的轮胎100。对应地，磨损指示器190布置到主体110。如上文中所指示的，主体110可为轮胎(例如充气轮胎)的胎面或胎面块。

这样的方法的实施例包括接收(例如布置可用的)磨损指示器190。如上文中所指示的，磨损指示器190包括：[i]电路200，其包括初级电感构件220和构造成磨损的初级电容构件210；以及[ii]询问器300，其包括电源330、通信电路310和次级电感构件320。在该方法中，电路200的初级电容构件210的至少部分布置到主体110(即轮胎的胎面)中。胎面可包括胎面块，并且初级电容构件210可布置到胎面块中。此外，实施例包括相对于主体110布置电路200的初级电感构件220，使得初级电容构件210的至少部分比初级电感构件220的至少部分更接近于磨损表面120。此外，询问器300附接到主体110或电路200。询问器300附接成使得次级电感构件320的至少部分与初级电感构件220的部分相比而布置成距磨损表面120更远。

优选的实施例包括将询问器300附接到轮胎100的另一表面130上。该表面可为轮胎的腔的表面130。表面130可为轮胎的内部表面，该轮胎是充气轮胎。实施例包括将询问器300至少部分地附接到轮胎100中。

图9a显示了轮胎100，其为充气轮胎。如众所周知的，轮胎具有胎面120。胎面120是轮胎的外部表面。胎面形成为胎面块组件114的表面。胎面块组件114包括胎面块110，如图9a中所指示的，胎面块110布置成使得在胎面块110中间留有一个或多个凹槽。对应地，单个胎面块110形成胎面120的至少部分，典型地仅形成胎面120的部分。胎面120旨在用于当使用充气轮胎100时靠着表面900而形成滚动接触。胎面120具有基本上平行于轮胎100的径向方向SR的表面法线，径向方向SR垂直于轮胎100的旋转轴线AXR。

充气轮胎100是上文中所讨论的装置100的示例。充气轮胎100的胎面块形成具有磨损表面120的主体。在充气轮胎的情况下，磨损表面120是充气轮胎100的胎面。

参考图9b，轮胎100包括胎面块110。至少胎面块配备有如上文中所指示的电路200。电路200在胎面块中布置成使得当胎面120磨损时，初级电容构件210也磨损。当胎面120磨损时，胎面120的由具有电路200的胎面块110的表面形成的部分也磨损。初级电容构件210电耦合到初级电感构件220。询问器300布置在充气轮胎100的内部表面130上。初级电感构件220以上文中所详细讨论的方式与次级电感构件320对准。

如上文中所指示的，在充气轮胎100中，初级电感构件220与次级电感构件320之间的距离d12(参见图4a)典型地为至多75 mm。然而，电感构件220、230彼此越接近，电感构件220、320之间的磁耦合典型地越好。因此，如上文中所指示的，距离d12优选地较小。

在充气轮胎100中，胎面块110包括第一材料，诸如橡胶。此外，在实施例中，电路200布置在胎面块110的盲孔112中。因此，胎面块110限制用于电路200的盲孔112。在将电路200的至少部分或整个电路200布置到胎面块的盲孔中之前，可将盲孔布置到胎面块110中。可在轮胎100的硫化期间在模具中制造盲孔，或可在硫化之后制造(例如，钻削)盲孔。

还参考图8a和图8b，在这样的实施例中，初级电容构件210的介电材料213中的至少一些沿垂直于胎面120的法线N1的方向留在胎面块110的部分与第一电极212或电容器210₁中间。优选地，介电材料213不是与第一材料相同的材料。然而，优选地，初级电容构件210至多与胎面120一样耐磨损。因此，介电材料213可合理地软。例如，介电材料213可至多与胎面120一样耐磨损。

当电路200和询问器布置为充气轮胎100的部分时，网关装置400(参见图7)可布置在汽车中，充气轮胎构造成布置在该汽车的轮上。

参考图9b，充气轮胎100典型地包括加强带150。加强带150包括第一帘布(cord)。第一帘布中的至少一些典型地包括金属，诸如钢。在备选方案中或另外，第一帘布可包括纤维材料，诸如玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酰胺纤维和对位芳族聚酰胺纤维(即Kevlar®)中的至少一种。当第一帘布包括钢时，加强带150通常被称为钢带150。最典型地，钢带用于加强轮胎100。在实施例中，加强带150包括在温度23℃下具有至多1 Ωm的电阻率(诸如在温度23℃下具有至多10^-5 Ωm的电阻率)的材料。特别地，在这样的情况下，电感构件(220, 320)之间的相互距离和布置变得重要。

因为加强带150的目的在于加强，所以加强带150优选地是完整的，即未设有大的孔。对应地，在实施例中，加强带150的部分布置在初级电感构件220与次级电感构件320中间。特别地，当加强带150布置在电感构件220与320中间并且加强带150包括钢时，初级电感构件220和次级电感构件320的相互对准是重要的。如上文中所讨论的短的相互距离d12和/或具有如由上文中的方向dB1和dB2指示的基本上平行的磁场在这些情况下也改善耦合。

如图9b中所指示的，充气轮胎100的实施例包括一个层155或多个层155。该层或多个层155包括作为基体材料的橡胶和与基体集成的第二帘布。第二帘布可包括纤维材料。第二帘布的纤维材料可包括棉、人造丝、聚酰胺(尼龙)、聚酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对亚苯基对苯二甲酰胺(凯夫拉尔)中的至少一种。第二帘布加强该层或多个层155。

在实施例中，该层155的部分或多个层155中的至少一个的部分布置在初级电感构件220与次级电感构件320中间。这具有如下的效果：也可将该层155或多个层155制成完整的，即未设有大的孔。因此，充分利用了层的加强效果。

然而，带150的加强效果可为足够的。在这样的情况下，该层155或多个层155可限制孔。在这样的实施例中，初级电感构件(220)和次级电感构件320相对于孔布置成使得该层155或多个层155未留在初级电感构件220与次级电感构件320中间。

在询问器300布置在充气轮胎100的内部的情况下，询问器300优选地包括如上文中所讨论的次级传感器组件340。次级传感器组件340可包括例如(1)压力传感器、(2)加速度传感器、(3)压力传感器和加速度传感器、(4)压力传感器和温度传感器、(5)压力传感器、温度传感器和加速度传感器；或压力传感器、加速度传感器和温度传感器的任何其它组合。

在询问器300布置在非充气轮胎100的内部的情况下，询问器300优选地包括如上文中所讨论的次级传感器组件340。次级传感器组件340可包括例如(1)加速度传感器、(2)温度传感器或(3)加速度传感器和温度传感器。

可例如通过如上文中所详述的那样布置可用的电路200和询问器300来制造具有磨损指示器190的充气轮胎100。此外，电路200的初级电容构件210的至少部分布置到胎面块110中，并且初级电感构件220布置到充气轮胎100中，使得初级电容构件210的至少部分比初级电感构件220的至少部分更接近于胎面120。优选地，初级电感构件220也布置在胎面块110中。如上文中所指示的，电路200可例如布置在胎面块的盲孔112中。

此外，询问器300附接到由轮胎限制的腔的表面(例如充气轮胎100的内部表面130)上或至少部分地附接到轮胎100中，使得次级电感构件320的至少部分与初级电感构件220的部分相比而布置成距胎面120更远。优选地，询问器300附接到充气轮胎100的内部表面130上。