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GEBIET DE TECHNIK
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Luftreifen, der mit
mindestens einer Empfangsantenne einer Empfangsvorrichtung versehen
ist, die mindestens einen ausgehend von einer außerhalb des Luftreifens befindlichen
Sendevorrichtung fernkontrollierten Gegenstand umfasst. Die Empfangsvorrichtung
und die Sendevorrichtung kommunizieren kontaktlos über die
Empfangsantenne, was besonders vorteilhaft ist, da sie sich in einer
relativen Bewegung zueinander befinden.
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STAND DER TECHNIK
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Die
Sendevorrichtung ist dazu bestimmt, Energie und/oder Informationen
zu dem Gegenstand zu übertragen,
der ein Sensor, ein Zähler
oder eine Vorrichtung sein kann, die eine andere Funktion ausführt. Der
Sensor kann insbesondere ein Kraftsensor, ein Temperatursensor,
ein Drucksensor sein. Der Gegenstand ist ggf. dazu bestimmt, Daten,
zum Beispiel die Messungen, die Zählung oder anderes betreffende
Signale, der Sendevorrichtung mitzuteilen.
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Der
Gegenstand ist also mit mindestens einer ersten induktiven Antenne,
Empfangsantenne genannt, verbunden, die elektromagnetisch mit mindestens
einer zweiten induktiven Antenne, Sendeantenne genannt, der Sendevorrichtung
gekoppelt werden soll. Diese Sendevorrichtung speist den Gegenstand
mit Energie und/oder steuert seinen Betrieb und sammelt ggf. die
Daten, die er ihr liefert. Die zwei Antennen werden von einem Schleifenleiter
gebildet, der in einer oder mehreren Windungen angeordnet ist. Die
zwei Antennen kommunizieren in unmittelbarer Umgebung einer Arbeitsfrequenz.
Das Prinzip besteht darin, ausgehend von der Sendevorrichtung ein elektromagnetisches
Feld mit der Arbeitsfrequenz ν zu
erzeugen, mittels dessen Energie und/oder Informationen übertragen
werden.
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Die
Energie wird von der Trägerwelle übertragen,
sie hängt
von deren Amplitude ab.
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Die
Sendevorrichtung weist zusätzlich
zur Sendeantenne elektronische Mittel, um die Arbeitsfrequenz ν zu erzeugen,
und eine Modulationsstufe auf, um die Informationen in der unmittelbaren
Umgebung der Arbeitsfrequenz in elektromagnetischer Form an den
Gegenstand übertragen
zu können.
Die Informationen werden durch die Modulation dieser gleichen Trägerwelle übertragen,
sie kann eine Amplituden-, Frequenz-, Phasenmodulation sein.
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Die
Sendevorrichtung kann ebenfalls Einrichtungen aufweisen, um die
vom Gegenstand empfangenen Daten zu verarbeiten.
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Die
Empfangsvorrichtung weist ihrerseits, in Zusammenwirkung mit dem
Gegenstand, eine elektronische Schaltung auf, wobei diese Schaltung
eine Gleichrichterschaltung sein kann.
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Die
Patentanmeldung
FR-A1-2
771 965 beschreibt einen Luftreifen, der mit einer mit
einem Sensor verbundenen Empfangsantenne versehen ist. Die Antenne
und der Sensor sind in den Luftreifen eingesetzt. Die Antenne ist
dazu bestimmt, elektromagnetisch mit einer anderen Antenne gekoppelt
zu werden, die sich außerhalb
des Luftreifens befindet. Die Empfangsantenne von rechteckiger Form,
wenn sie flachgelegt wird, erstreckt sich entlang des Umfangs des
Luftreifens unter seiner Lauffläche
zwischen einer Dichtungsschicht (auch Innengummi genannt), die sich
auf der Seite der Innenseite des Luftreifens befindet, und der radialen
Karkassenbewehrung.
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Die
Arbeitsfrequenz ν ist
ein wichtiger Parameter, da sie die Eigenschaften der Empfangsantenne
der Empfangsvorrichtung und diejenigen der Sendeantenne der Sendevorrichtung
bedingt. Die Empfangsantenne besitzt eine Selbstresonanzfrequenz, die
von ihren Eigenmerkmalen abhängt,
d. h. dem Widerstand ihres Leiters, der Länge ihres Leiters, dem Wert
der Eigenkapazität,
die entlang ihres Leiters verteilt ist, ihrer Oberfläche und
externen Eigenschaften, die mit ihrer Umgebung verbunden sind, wie
die Größe der Störkapazitäten, die
Bereitschaft des Umgebungsmilieus, die Magnetfeldlinien zu kanalisieren.
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Um
optimal zu arbeiten, muss die Empfangsantenne der Empfangsvorrichtung
auf die Arbeitsfrequenz ν abgestimmt
werden. Die Abstimmung erfolgt üblicherweise
mit Hilfe eines Abstimmkondensators, der mit der Antenne parallelgeschaltet
ist. Bei der Abstimmung wird die folgende Beziehung erfüllt:
LC(2πv)2 = 1, mit L der Induktivität der Empfangsantenne,
C der globalen Kapazität
der Empfangsantenne. Diese Größen L und
C sind die Größen entsprechend
der Arbeitsfrequenz aus der Sicht der Empfangsvorrichtung. Zum Beispiel
ist C die Summe aller auf der Ebene der Empfangsantenne eingesetzten Kapazitäten; Eigenkapazität der Antenne,
Störkapazität und Kapazität des Abstimmkondensators.
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Unter
den Arbeitsfrequenzen, die von den Normen AFNOR genehmigt werden
und die den ISM-Bändern
entsprechen, wählt
man eine Arbeitsfrequenz in der Größenordnung von etwa zehn Megahertz;
mit einer höheren
Frequenz wäre
es schwierig, Energie zu übertragen,
und mit einer niedrigeren Frequenz wäre der Informationsdurchsatz
zu gering. Unter Berücksichtigung
dieser Arbeitsfrequenz, der niedrigen Leistungspegel, die bei der Übertragung mit
der Sendevorrichtung eingesetzt werden, des Umgebungsrauschens und
der der Sendevorrichtung, die sich auf dem Fahrzeug befindet, auf
das der Luftreifen montiert ist, aufgezwungenen reduzierten Abmessung
ist die Fläche
der Empfangsantenne der Empfangsvorrichtung gegenüber derjenigen
der Sendeantenne der Sendevorrichtung groß.
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Dies äußert sich
in einer Selbstresonanzfrequenz, die unter der Arbeitsfrequenz ν liegt, durch eine
hohe Induktivität
und durch eine starke Eigenkapazität, die entlang des Leiters
verteilt ist und vom Gegenstand gesehen wird. Im Luftreifen können in der
Nähe der
Antenne große
Störkapazitäten vorhanden
sein. Sie werden durch die mit Ruß oder mit Siliciumoxid angereicherten
Elastomermaterialien, die die Hauptbestandteile des Luftreifens
sind, und durch den Aufbau des Luftreifens verursacht, der metallische
Bewehrungen auf einem Scheitel und in bestimmten Fällen eine
ebenfalls metallische Karkassenbewehrung aufweist.
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Eine
lange und schmale Antennenform führt ebenfalls
zu einer Verringerung der Selbstresonanzfrequenz.
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Wenn
die Selbstresonanzfrequenz der Empfangsantenne gegenüber der
Arbeitsfrequenz ν zu niedrig
ist, kann man die Empfangsantenne der Empfangsvorrichtung nicht
auf die Arbeitsfrequenz ν abstimmen,
da der Wert ihrer Eigenkapazität
bereits zu groß ist,
um die Abstimmung zu erhalten. Das Hinzufügen eines Abstimmkondensators
würde die
Situation noch verschlimmern. Wenn die Abstimmung nicht erhalten
wird, kann die Kopplung zwischen der Empfangsantenne und der Sendeantenne
nicht optimal sein, und der Wirkungsgrad der Übertragung ist nicht gut. Man
kann auch nicht in Betracht ziehen, die Fläche der Empfangsantenne zu
verkleinern, um zu versuchen, die Abstimmung zu erhalten, dies würde die Qualität der Kopplung
verschlechtern.
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Die
in dem Patent
FR-A1-2
771 965 beschriebene Empfangsantenne könnte aufgrund ihrer Lokalisierung nicht
korrekt mit der außerhalb
des Luftreifens liegenden Sendeantenne gekoppelt werden. Sie befindet
sich nämlich
bezüglich
der Außenumgebung
des Luftreifens unter der Karkassenbewehrung, die stromleitend ist,
und die daher wie ein Faradayscher Käfig wirkt.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung hat zum Ziel, die oben erwähnten Nachteile zu beseitigen,
und hat insbesondere zum Ziel, die Abstimmung zwischen einer Empfangsantenne,
mit der ein Luftreifen ausgestattet ist, und einer Sendeantenne
zu verbessern, die sich außerhalb
des Luftreifens befindet, zum Beispiel auf einem mit dem Luftreifen
bestückten
Fahrzeug, ohne die Fläche
der mit dem Gegenstand verbundenen Empfangsantenne verringern oder
die Arbeitsfrequenz senken zu müssen.
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Genauer
gesagt, schlägt
die vorliegende Erfindung einen Luftreifen vor, der mit mindestens
einer Empfangsantenne einer Empfangsvorrichtung versehen ist, die
einen Gegenstand umfasst, der dazu bestimmt ist, durch elektromagnetische
Kopplung mit mindestens einer Sendeantenne fernkontrolliert zu werden.
Diese Empfangsantenne ist dazu bestimmt, mit dem Gegenstand verbunden
zu werden, und ist in mehrere schleifenförmige Teile aufgeteilt, die
parallel angeordnet sind, wobei diese schleifenförmigen Teile je eine Fläche haben,
wobei diese Flächen
global so nebeneinander angeordnet sind, dass die Schleifenförmige Teile
nacheinander und kontinuierlich mit der Sendeantenne gekoppelt werden.
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Im
Kontext der vorliegenden Erfindung wird als "Luftreifen" nicht nur der für seinen Normalbetrieb mit
einem bestimmten Nenndruck aufgepumpte Reifen, sondern auch ein
elastischer, nicht-pneumatischer Reifen bezeichnet. Als "Luftreifen" wird also allgemein
jedes Produkt bezeichnet, das mit einer Lauffläche ausgestattet ist, die auf
der Straße
rollt.
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Die
Empfangsantenne besitzt eine Empfangs-Nutzfläche mit der Sendeantenne, und
die Summe der Flächen
aller schleifenförmigen
Teile ist im Wesentlichen gleich der Nutzfläche der Empfangsantenne. Mit
einem solchen Aufbau kann die Fläche
der Empfangsantenne vorteilhafterweise wesentlich größer sein
als diejenige der Sendeantenne.
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Um
eine gute Kopplung mit der Sendeantenne zu gewährleisten, ist es vorteilhaft
wenn, da die schleifenförmigen
Teile von einem Leiter gebildet werden, ein Leiterabschnitt eines
ersten schleifenförmigen
Teils und ein Leiterabschnitt eines zweiten schleifenförmigen Teils,
der dem ersten schleifenförmigen
Teil benachbart ist, durch einen Zwischenraum getrennt werden, der
so klein wie möglich
ist.
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In
gleicher Weise ist es vorteilhaft, wenn die schleifenförmigen Teile
auf der Seite des Gegenstands durch einen Zwischenraum getrennt
werden, der so klein wie möglich
ist.
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Um
die Abstimmung zwischen der Sendeantenne und der Empfangsantenne
zu vereinfachen, kann der Abstimmkondensator mit mindestens einem der
schleifenförmigen
Teile parallel angeordnet werden. Die Antenne ist vorteilhafterweise
abgeschirmt, um ihre elektrische Strahlung insbesondere in der Nähe des Gegenstands
und/oder der elektronischen Schaltung zu verringern.
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Die
Empfangsantenne kann zwischen zwei Folien aus einem elektrisch isolierenden
Werkstoff festgehalten werden, um einen Komplex zu bilden, der in
den Luftreifen eingesetzt wird.
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Der
Luftreifen kann in einer Scheitelzone mindestens eine Scheitelbewehrung
aufweisen, die von einer Lauffläche
umgeben ist, wobei der Komplex zwischen die Scheitelbewehrung und
die Lauffläche
eingefügt
wird.
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Es
ist vorteilhaft, die Folien des Komplexes aus einem Werkstoff herzustellen,
der mechanische Eigenschaften nahe denjenigen der Lauffläche hat, damit
das Einfügen
der Empfangsantenne das Verhalten des Luftreifens sowenig wie möglich stört.
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In
einer anderen Ausführungsform,
in der der Luftreifen eine nach außen mit einer Außenflanke
bedeckte Karkassenbewehrung aufweist, kann der Komplex zwischen
die Karkassenbewehrung und die Außenflanke eingefügt werden.
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Die
Folien des Komplexes können
aus einem mit Siliciumoxid und Russ angereicherten Elastomermaterial
hergestellt werden, wobei dieser Werkstoff wenig mit Russ angereichert
ist, um ihn elektrisch isolierend zu lassen.
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Es
ist vorteilhaft, insbesondere aus der Sicht der Kosten und des Haftens
am Gummi, die schleifenförmigen
Teile mit einem blanken metallischen Leiter herzustellen. Dieser
Leiter kann einen oder mehrere Drähte aufweisen.
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Man
kann den Leiter mit einem oder mehreren Drähten herstellen, die von der
gleichen Art sind wie die Verstärkungsdrähte, die üblicherweise
beim Luftreifen verwendet werden. Es kann sich um Drähte aus
an der Oberfläche
vermessingtem Stahl oder jeden anderen Draht oder Kord handeln,
der geeignet behandelt oder verkleidet ist, um direkt am Kautschuk
zu kleben.
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Vorzugsweise
ist der Leiter mit einem Welligkeitsweite gewellt, die an die Verformungen
angepasst ist, die an der für
das Einsetzen der Antenne gewählten
Stelle existieren, um die Mechanik des Luftreifens während des
Rollens nicht zu stören.
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Der
Leiter kann an mindestens eine der Folien des Komplexes geklebt
werden, um eine gute Langlebigkeit des Komplexes zu garantieren.
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Der
Luftreifen kann mit dem Gegenstand ausgestattet sein. Letzterer
kann mit einer elektronischen Schaltung zusammenwirken, mit der
der Luftreifen ebenfalls ausgestattet ist.
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Die
elektronische Schaltung kann eine einzige Gleichrichterschaltung
aufweisen, wobei mindestens ein Ende der schleifenförmigen Teile
mit dem Eingang der Gleichrichterschaltung verbunden ist, während der
Gegenstand mit dem Ausgang der Gleichrichterschaltung verbunden
ist.
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In
einer Variante kann die elektronische Schaltung mehrere Gleichrichterschaltungen
aufweisen, wobei mindestens ein Ende jedes schleifenförmigen Teils
mit dem Eingang einer der Gleichrichterschaltungen verbunden ist,
während
die Ausgänge der
Gleichrichterschaltungen in Reihe mit dem Gegenstand verbunden sind.
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Der
Gegenstand und/oder die elektronische Schaltung kann/können in
einer Scheitelzone des Luftreifens lokalisiert sein.
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In
einer anderen Ausführungsform
kann/können
der Gegenstand und/oder die elektronische Schaltung in einer Flanke
des Luftreifens lokalisiert sein.
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In
noch einer anderen Ausführungsform kann/können der Gegenstand
und/oder die elektronische Schaltung in einem vom Luftreifen begrenzten Innenvolumen
lokalisiert sein.
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Der
Gegenstand und/oder die elektronische Schaltung kann/können in
dem Komplex lokalisiert sein.
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Der
Gegenstand kann ein Sensor, ein Zähler oder auch ein elektronisches
Etikett sein.
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Der
Gegenstand und/oder die elektronische Schaltung können vorteilhafterweise
im elektrischen Feld abgeschirmt sein.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung
eines Luftreifens, das die folgenden Schritte aufweist:
- – Vorbereitung
einer Karkasse,
- – Vorbereitung
eines Komplexes, der eine Empfangsantenne aufweist, die in mehrere
schleifenförmige
Teile aufgeteilt ist, die in einem parallelen Aufbau angeordnet
sind, wobei diese Empfangsantenne zwischen zwei Folien aus einem
elektrisch isolierenden Werkstoff festgehalten wird, vorzugsweise
aus einem nicht vulkanisierten Elastomermaterial, das mit den üblichen
Werkstoffen des Luftreifens kompatibel ist, indem eine Verbindung
mit mindestens einem Gegenstand vorgesehen wird, der dazu bestimmt
ist, durch elektromagnetische Kopplung zwischen der Empfangsantenne
und mindestens einer Sendeantenne fernkontrolliert zu werden,
- – Aufbringen
des Komplexes auf die Karkasse,
- – Bedecken
des Komplexes mit einem angereicherten Elastomermaterial und Endbearbeitung, um
einen rohen Luftreifen zu erhalten,
- – Formen
und Vulkanisieren des rohen Luftreifens.
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Das
angereicherte Elastomermaterial bildet eine Lauffläche des
Luftreifens oder aber trägt
dazu bei, eine Flanke des Luftreifens zu bilden, je nachdem, ob
die Antenne sich in der Flanke oder in dem Scheitel befindet.
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Das
Verfahren kann einen Schritt des Aufbringens mindestens einer Scheitelbewehrung
auf die Karkasse vor dem Aufbringen des Komplexes aufweisen.
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Es
kann auch einen Schritt des Rohrens eines Lochs in die Karkasse
aufweisen, das in ein vom Luftreifen begrenztes Innenvolumen mündet, wobei dieses
Loch dazu bestimmt ist, Verbindungsleiter für die Verbindung zwischen der
Empfangsantenne und dem Gegenstand zu enthalten, wobei der Gegenstand
sich in dem Innenvolumen befindet. Auf diesen Schritt folgt ein
Schritt des Wiederverschließens
des die Leiter enthaltenden gebohrten Lochs ausgehend von der Innenseite
des Luftreifens vor dem Vulkanisieren.
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Der
Schritt der Vorbereitung des Komplexes kann die Herstellung mindestens
einer Verlängerung aufweisen,
in der Verbindungsleiter für
die Verbindung zwischen der Empfangsantenne und dem Gegenstand festgehalten
werden, wobei diese Verlängerung
auf eine Flanke des Luftreifens umgeschlagen wird, wenn der Komplex
auf eine Scheitelzone des Luftreifens aufgebracht wird, oder auf
die Scheitelzone umgeschlagen wird, wenn der Komplex auf die Flanke
aufgebracht wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung wird besser verstanden beim Lesen der Beschreibung
von Ausführungsbeispielen,
die als rein anzeigend und keineswegs einschränkend angegeben werden, unter
Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen. Es zeigen:
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die 1A, 1B, 1C ein
Beispiel einer Empfangsantenne, die in die Scheitelzone eines erfindungsgemäßen Luftreifens
eingesetzt ist, wobei der Gegenstand, mit dem sie verbunden ist,
sich in dem nicht abnutzenden Teil der Lauffläche befindet;
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die 2A, 2B ein
Beispiel einer Empfangsantenne, die in die Scheitelzone eines erfindungsgemäßen Luftreifens
eingesetzt ist, wobei der Gegenstand, mit dem sie verbunden ist,
sich in dem vom Luftreifen begrenzten Innenvolumen befindet;
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die 3A, 3B, 3C zwei
Beispiele einer Empfangsantenne, die in die Scheitelzone eines erfindungsgemäßen Luftreifens
eingesetzt ist, wobei letztere mit einem Gegenstand über eine
Verbindung verbunden ist, die in der Flanke des Luftreifens verläuft;
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die 4A, 4B, 4C, 4D, 4E ein
Beispiel einer Empfangsantenne, die in die Flanke eines erfindungsgemäßen Luftreifens
eingesetzt ist, wobei der Gegenstand, mit dem sie verbunden ist,
sich entweder in der Flanke des Luftreifens oder in der Scheitelzone
befindet;
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5 noch
ein Beispiel einer in die Flanke eines erfindungsgemäßen Luftreifens
eingesetzten Empfangsantenne, wobei der Gegenstand, mit dem sie
verbunden ist, sich in dem vom Luftreifen begrenzten luftgefüllten Volumen
befindet;
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die 6A, 6B ein
Beispiel einer Empfangsantenne, die in einen erfindungsgemäßen Luftreifen
eingesetzt ist, wobei diese Antenne mit dem Gegenstand über eine
elektronische Schaltung verbunden ist, die nicht fest mit dem Gegenstand
verbunden ist;
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die 7A, 7B, 7C, 7D mehrere
Verbindungsvarianten zwischen der Empfangsantenne und dem fern zu kontrollierenden
Gegenstand;
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8 die
schleifenförmigen
Teile der Empfangsantenne und Abstimmkondensatoren, die mit diesen
schleifenförmigen
Teilen verbunden sind;
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die 9A, 9B ein
Beispiel einer Empfangsantenne des Stands der Technik in zwei verschiedenen
Stellungen.
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In
diesen Figuren werden gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen
bezeichnet, und die Maßstäbe werden
nicht beachtet.
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AUSFÜHRLICHE DARLEGUNG VON BESONDEREN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Es
wird auf 1A in Verbindung mit den 1B, 1C Bezug
genommen. Man sieht eine schematische Form eines Luftreifens 12,
bestückt
mit einer Empfangsvorrichtung 1, die mindestens einen Gegenstand 10 aufweist,
zum Beispiel einen Kraftsensor, der dazu bestimmt ist, ausgehend
von einer Sendevorrichtung 7 außerhalb des Luftreifens 12 fernkontrolliert
zu werden.
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Die
Fernkontrolle bedeutet entweder eine Fernenergieversorgung des Gegenstands
oder eine Fernverbindung zwischen dem Gegenstand und der Sendevorrichtung,
oder beide Funktionen.
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Der
Gegenstand 10 ist mit mindestens einer induktiven Empfangsantenne 2 verbunden,
die dazu bestimmt ist, elektromagnetisch mit mindestens einer anderen
induktiven Sendeantenne 8 der Sendevorrichtung 7 gekoppelt
zu werden. Der Gegenstand 10 könnte einen anderen Sensor als
einen Kraftsensor aufweisen, es könnte sich um einen Temperatursensor,
einen Drucksensor usw., handeln. Man kann in Betracht ziehen, dass
der Gegenstand anstelle eines Sensors zum Beispiel einen Zähler, ein
elektronisches Etikett zur Identifizierung des Luftreifens, eine Kontrollvorrichtung
oder eine Kombination mehrerer der vorher erwähnten Elemente aufweist.
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Die
mit dem Gegenstand 10 verbundene Empfangsantenne 2 befindet
sich am Scheitel des Luftreifens 12 unter der Lauffläche 16,
wie es der Schnitt der 1C veranschaulicht. Die Empfangsantenne 2 ist
im Takt des Luftreifens beweglich. Die Empfangsantenne 2 wird
von mehreren schleifenförmigen
Teilen 2.1, 2.2 gebildet. Die verschiedenen schleifenförmigen Teile 2.1, 2.2 sind
in einem parallelen Aufbau angeordnet. In allen Figuren weisen die schleifenförmigen Teile
einen Leiter 9 auf, der in einer einzigen Windung angeordnet
ist; selbstverständlich könnten sie
mehrere davon haben.
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Jeder
der schleifenförmigen
Teile 2.1, 2.2 besitzt eine Fläche, die der Fläche einer
Windung entspricht, und diese Flächen
mit den Bezugszeichen s1, s2 sind global nebeneinander angeordnet.
Das heißt,
dass sie grosso modo nebeneinander und nicht einander gegenüber angeordnet
sind.
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Die
schleifenförmigen
Teile 2.1, 2.2 werden dann nacheinander und kontinuierlich
mit der Sendeantenne 8 gekoppelt.
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Die
Empfangsantenne 2 besitzt eine Empfangs-Nutzfläche mit
der Sendeantenne 8 der Sendevorrichtung 7 im Wesentlichen
gleich der Summe der Flächen
s1, s2 der verschiedenen schleifenförmigen Teile 2.1, 2.2.
Unter Nutzfläche
wird die maximale Fläche
verstanden, die effektiv für
die Übertragung dient
und für
die die Leitungsverluste akzeptabel sind.
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Wenn
die Empfangsantenne nicht aufgeteilt ist, wie im Stand der Technik,
ist ihre Fläche
nicht vollständig
nützlich.
Man kann sich auf die 9A, 9B beziehen.
Dort sieht man eine übliche
Empfangsantenne 20 für
einen Luftreifen und eine rechteckige Sendeantenne 80.
Die große
Empfangsantenne 20 ist im Wesentlichen rechteckig, wenn
sie flach abgerollt wird. Diese Antennen müssen bei der Drehung des Luftreifens
miteinander gekoppelt werden. Die Empfangsantenne 20 ist
mit einem Gegenstand 10 verbunden. Wenn die zwei Antennen 20, 80 gekoppelt
sind, fließt
ein elektrischer Strom in der Empfangsantenne 20. Aber
wenn die Sendeantenne 80 sich weit von der Verbindung zwischen
der Empfangsantenne 20 und dem Gegenstand 10 (9A) befindet,
kommt aufgrund der unvermeidlichen Leitungsverluste, insbesondere
aufgrund von Störkapazitäten, praktisch
kein Signal zum Gegenstand, die Kopplung ist nicht zufriedenstellend.
Wenn dagegen die Sendeantenne 80 sich nahe der Verbindung
zwischen der Empfangsantenne 20 und dem Gegenstand 10 (9B)
befindet, kommt das Signal praktisch ohne Verluste korrekt zum Gegenstand 10.
Die Empfangsantenne 20 besitzt eine nutzlose Zone, die durch
Schraffierungen realisiert ist, ihre Nutzfläche ist kleiner als ihre reale
Fläche.
Durch Aufteilen der Empfangsantenne wird erfindungsgemäß diese
nutzlose Zone entfernt.
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Nun
wird wieder auf 1A Bezug genommen. Die Sendevorrichtung 7 befindet
sich außerhalb des
Luftreifens 12, sie ist zum Beispiel auf dem Fahrzeug angeordnet,
auf das der Luftreifen 12 montiert ist. Die Sendevorrichtung 7 kann
die Batterie des Fahrzeugs für
die Energieversorgung umfassen und mit einer Sendeantenne 8 versehen
sein. Die Sendeantenne 8 kann sich im Kotflügel des
Fahrzeugs befinden, um der Empfangsantenne 2 gegenüberzuliegen.
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1B zeigt
teilweise die Empfangsantenne 2 eines erfindungsgemäßen Luftreifens,
flach abgerollt. Sie weist zwei schleifenförmige Teile 2.1, 2.2 auf.
Jeder dieser schleifenförmigen
Teile 2.1, 2.2 besitzt zwei große, im Wesentlichen
parallele Abschnitte 2a, 2b, sie folgen dem Umfang
des Scheitels des Luftreifens 12. Diese großen Abschnitte 2a, 2b sind so
angeordnet, dass ihr relativer Abstand die Rollmechanik des Luftreifens
so wenig wie möglich
stört, wenn
dieser endbearbeitet und vulkanisiert ist. Die zwei großen Abschnitte 2a, 2b des
gleichen schleifenförmigen
Teils werden an einem Ende von einem kleinen Abschnitt 4a vereint,
der im Wesentlichen gemäß der Breite
des Luftreifens ausgerichtet dargestellt ist. Der zwischen dem kleinen
Abschnitt 4a und den großen Abschnitten 2a, 2b gebildete
Winkel ist im Wesentlichen ein rechter Winkel. Natürlich könnte dieser
Winkel absolut beliebig sein, und der kleine Abschnitt könnte eine
andere Ausrichtung als gemäß der Breite
des Luftreifens haben.
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Am
anderen Ende nähern
die großen
Abschnitte 2a, 2b der schleifenförmigen Teile 2.1, 2.2 sich
einander an, um den parallelen Aufbau zu bilden. Die so angeordneten
schleifenförmigen
Teile 2.1, 2.2 sind mit dem Gegenstand 10 verbunden.
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Ein
Zwischenraum 3, der so klein wie möglich ist, trennt auf der Seite
des Gegenstands 10 die zwei schleifenförmigen Teile 2.1, 2.2.
Dieser Zwischenraum 3 ist vorzugsweise kleiner als etwa
1 Zentimeter.
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Die
Längen
der großen
Abschnitte 2a, 2b der schleifenförmigen Teile 2.1, 2.2 werden
so gewählt, dass
bei der Positionierung der Empfangsantenne 2 um die Scheitelzone
der Karkasse 11 herum die kleinen Abschnitte 4a jedes
der schleifenförmigen
Teile nahe beieinander sind, ohne miteinander in Kontakt zu sein.
Ein Zwischenraum 5 von weniger als einem Zentimeter trennt
sie. Im beschriebenen Beispiel mit zwei im Wesentlichen gleichen
schleifenförmigen
Teilen 2.1, 2.2 hat der kleine Abschnitt 4a der
schleifenförmigen
Teile eine Größe von etwa
10 bis 10,5 Zentimeter, d. h. etwas weniger als die Breite des Luftreifens,
während
ihre großen
Abschnitte 2a, 2b etwa 1 Meter groß sind,
d. h. etwa die Hälfte
der Länge
der Lauffläche.
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Während des
Rollens des Luftreifens kann eine vollständige und permanente induktive
Kopplung zwischen der Empfangsantenne 2 und der Sendeantenne 8,
d. h. zwischen den schleifenförmigen Teilen 2.1, 2.2 und
der Sendeantenne 8, aufgebaut werden. Die Fläche s der
Empfangsantenne 2 ist im Wesentlichen eine Seitenfläche eines
Drehzylinders, sie entspricht im Wesentlichen der Oberfläche der Lauffläche des
Luftreifens.
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Die
verschiedenen schleifenförmigen
Teile 2.1, 2.2 wurden gleich dargestellt, aber
dies ist nicht unbedingt notwendig, sie könnten unterschiedliche Formen
und/oder Größen haben.
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Durch
Aufteilen der Empfangsantenne
2 in mehrere schleifenförmige Teile
2.1,
2.2,
die in einem parallelen Aufbau angeordnet sind, und indem ihre Flächen nebeneinander
angeordnet werden, verändert
man praktisch nicht ihre Fläche,
und man vergrößert ihre
Nutzfläche
bezüglich
derjenigen einer klassischen einzigen Antenne (wie diejenige, die
in der Patentanmeldung
FR-A1-2
771 965 gezeigt ist, die im Wesentlichen die ganze Fläche der
Lauffläche einnahm),
dagegen reduziert man die Eigenkapazität der Empfangsantenne
2,
vom Gegenstand
10 aus gesehen, sowie den Wert ihrer Induktivität.
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Wenn
die verschiedenen schleifenförmigen Teile
2.1,
2.2 die
gleiche Länge
haben, ist die Eigenkapazität
der Empfangsantenne
2 im Wesentlichen gleich derjenigen
eines der schleifenförmigen
Teile, d. h. dass man im Vergleich mit einer einzigen Antenne des
Stands der Technik, wie diejenige, die in der Patentanmeldung
FR-A 1-2 771 965 beschrieben
ist, ihre Eigenkapazität
durch die Anzahl von schleifenförmigen
Teilen geteilt hat.
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Durch
Reduzieren der Eigenkapazität
der Empfangsantenne 2 durch ihre Aufteilung ist die Selbstresonanzfrequenz
jedes der Teile deutlich höher
als diejenige der einzigen Antenne mit einer Fläche gleich der Fläche der
Gesamtheit der Teile. Es ist dann möglich, mit einer höheren Arbeitsfrequenz
als vorher zu arbeiten.
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Man
erreicht dann die Abstimmung entweder direkt durch die Wahl der
Anzahl von schleifenförmigen
Teilen und/oder durch die Wahl der Geometrie der schleifenförmigen Teile,
oder aufgrund der Zuordnung mindestens eines Abstimmkondensators,
der mit einem der schleifenförmigen
Teile parallel angeordnet ist. In den 1 ist
kein Abstimmkondensator zu sehen, aber man kann sich auf 8 beziehen, um
einen zu sehen.
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Umgekehrt
kann die Tatsache, dass eine aufgeteilte Antenne verwendet wird,
es erlauben, die Fläche
zu vergrößern, indem
mehrere schleifenförmige
Teile verwendet werden, deren Flächen
die gleiche Größenordnung
haben wie diejenige der üblichen
einzigen Antenne.
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Die
Sendeantenne 8 der Sendevorrichtung 7 hat eine
kleinere Fläche
als diejenige der Empfangsantenne 2. In dieser Anwendung
könnte
sie Abmessungen von etwa 10 Zentimeter mal 20 Zentimeter haben,
und die Arbeitsfrequenz ν könnte im
Wesentlichen gleich 13,56 MHz sein.
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Die
Empfangsantenne 2 wird zwischen zwei Folien 13 aus
elektrisch isolierendem Werkstoff festgehalten, die mit den üblichen
Werkstoffen des Luftreifens kompatibel sind, wie ein nicht vulkanisiertes, mit
Siliciumoxid und ein wenig Ruß angereichertes Elastomermaterial.
Die Dicke der Folien kann zum Beispiel zwischen etwa 0,1 und 1 Millimeter
liegen.
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Die
Vereinigung der zwei Folien 13 und der Empfangsantenne 2 bildet
einen halbfertigen rohen Komplex 14. Bei der Herstellung
des Luftreifens wickelt man auf den Scheitel der Karkasse 11 (vorzugsweise
nach Formgebung, wenn es sich um ein Verfahren handelt, das einen
Schritt der Formgebung aufweist), in der Reihenfolge Scheitelbewehrungen 15,
Komplex 14 und schließlich
eine Lauffläche 16.
In diesem Stadium wird der Luftreifen roh genannt. Anschließend wird
er in üblicher
Weise mittels eines Formwerkzeugs geformt und in einer Heizpresse
vulkanisiert.
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Man
kann sich auf 1C beziehen, die einen radialen
Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Luftreifen zeigt. Der Luftreifen
begrenzt ein Innenvolumen 22, das dazu bestimmt ist, voll
Luft zu sein. Unter der Karkasse 11 befindet sich eine
innere Dichtschicht 17. Die Scheitelbewehrungen 15,
die dazu dienen, den Luftreifen zu verstärken, können in üblicher Weise zwei oder mehr
gekreuzte übereinanderliegende
Lagen 15.1, 15.2 und ggf. eine Schrumpfringlage 15.3 umfassen.
Die Schrumpfringlage 15.3 ist in 2B zu
sehen. Diese Scheitelbewehrungen 15 weisen im Allgemeinen
metallische Verstärkungsdrähte insbesondere
für die
gekreuzten Lagen und/oder textile Verstärkungsfäden insbesondere für die Schrumpfringlage
auf, wobei diese Verstärkungsdrähte in ein
angereichertes Elastomermaterial versenkt sind.
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Der
Gegenstand 10, mit dem die Empfangsantenne 2 verbunden
ist, kann im Inneren des Komplexes 14 eingesetzt werden,
wie in 1B, aber es ist möglich, dass
er außerhalb
des Komplexes 14 angeordnet ist, wie in 1C.
In dieser letzteren Konfiguration ist dann eine der Folien 13 des
Komplexes 14 mit einer Öffnung
versehen, um Verbindungsleiter 21 von der Empfangsantenne 2 zum
Gegenstand 10 durchzulassen.
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In 1C befindet
sich der Gegenstand 10 in einer nicht abnutzenden Zone
der Lauffläche 16, um
seinen Betrieb während
der ganzen Lebensdauer des Luftreifens zu gewährleisten. Die Lauffläche 16 weist
einen Bereich mit Profilelementen 18 auf, der dazu bestimmt
ist, abgenutzt zu werden, und die nicht abnutzende Zone befindet
sich zwischen den Scheitelbewehrungen 15 und dem Bereich,
der dazu bestimmt ist, abgenutzt zu werden. Von den Profilelementen 18 wird
angenommen, das sie in Umfangsrichtung der Lauffläche 16 durchgehend
sind. Sie können
natürlich
eine große
Anzahl von Formen und Größen annehmen,
je nach dem Typ des Luftreifens und seinen Abmessungen.
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In
diesem Aufbau mit dem bezüglich
der Lauffläche 16 wie
eine Unterschicht wirkenden Komplex 14 ist es vorteilhaft,
die Folien 13 des Komplexes 14 aus einem Werkstoff
herzustellen, der mechanische Eigenschaften nahe denjenigen des
Werkstoffs der Lauffläche 16 hat.
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Beim
Schritt des Formens des Luftreifen ganz zu Beginn des Vulkanisierens
kann das die Lauffläche 16 bildende
angereicherte Elastomermaterial unter der gemeinsamen Wirkung des
Drucks und des Temperaturanstiegs Fluidverschiebungen erfahren.
Um zu verhindern, dass der Gegenstand 10, der sich außerhalb
des Komplexes 14 befindet, eine Verschiebung bezüglich seiner
Anfangsstellung im rohen Luftreifen erfährt, kann man in der Lauffläche 16 mindestens
einen vorgeformten und zumindest teilweise vulkanisierten Einsatz 19 herstellen. Der
Einsatz 19, in dem der Gegenstand 10 angeordnet
ist, ist mit angereichertem Elastomermaterial gefüllt, vorzugsweise
mit der gleichen Zusammensetzung wie dasjenige der Lauffläche 16.
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Insbesondere,
wenn der Gegenstand 10 ein Kraftsensor ist, der dazu bestimmt
ist, Kräfte
oder Beanspruchungen zu messen, die vom angereicherten Elastomermaterial,
in das er eingefügt
ist, erfahren werden, ist es wichtig, eine gute Haftung zwischen dem
Gegenstand und dem ihn umgebenden Elastomermaterial zu begünstigen.
Man kann eine Behandlung der Außenfläche des
Gegenstands mit einem Klebstoff wie Chemosil oder jedem anderen
geeigneten Produkt vorsehen.
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Die
Positionierung der Empfangsantenne 2 am Scheitel des Luftreifens
ermöglicht
es, eine kontinuierliche Fernkontrolle des Gegenstands während des
Rollens durchzuführen.
Diese Position ist berechtigt, wenn viele Signale zwischen der Empfangsvorrichtung
und der Sendevorrichtung durchgehen. Dies ist insbesondere der Fall,
wenn der Gegenstand ein Kraftsensor ist, der dazu bestimmt ist,
die Bodenhaftung des Luftreifens zu rekonstruieren.
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Sowohl
für die
Empfangsantenne als auch für
den Gegenstand sind andere Positionen möglich, wie man nachfolgend
sehen wird.
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Der
die zwei elektrisch isolierenden Folien 13 enthaltende
Komplex 14 ermöglicht
es, die schleifenförmigen
Teile 2.1, 2.2 aus einem blanken metallischen
Leiter 9 herzustellen, d. h. der nicht mit einer elektrischen
Isolierung umhüllt
ist. Die Kosten werden dadurch bezüglich der Verwendung von isolierten
Leitern reduziert, und das Haften an den Folien 13 ist
wesentlich besser. Der Leiter 9 kann einen oder mehrere
Drähte
wie die Verstärkungsdrähte aufweisen,
die üblicherweise
verwendet werden, um die Karkasse oder die Scheitelbewehrungen des
Luftreifens herzustellen. Vorteilhafterweise können diese Drähte aus
an der Oberfläche
vermessingtem Stahl bestehen, um sowohl die Robustheit als auch
das Haften am Werkstoff der Folien 13 aufgrund des Vorhandenseins
des Messings miteinander zu verbinden.
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Man
kann aber in Betracht ziehen, den Leiter 9 mittels eines
auf dem Gebiet der Luftreifen bekannten Klebeverfahrens auf die
Folien 13 zu kleben. Ein gutes Haften der Drähte an den
Folien ermöglicht
es, eine gute Langlebigkeit des erfindungsgemäßen Luftreifens zu erhalten.
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Wenn
der Leiter 9 mehrere Drähte
aufweist, können
letztere einen Kord bilden wie derjenige, der üblicherweise bei den Luftreifen
verwendet wird, wobei diese Konfiguration eine gute Verformungsmöglichkeit
beim Rollen bietet. Ein solcher Kord ist in 4C dargestellt.
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Der
Leiter 9 kann gewellt sein, wenn er in dem Luftreifen positioniert
ist, das ermöglicht
es, die Mechanik des Luftreifen am wenigsten zu stören, die Weite
der Welligkeit kann in Abhängigkeit
von der Produktserie des Luftreifens und der Pegel der Kräfte und/oder
der Verformungen geregelt werden, denen er während seines Betriebs ausgesetzt
wird.
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Man
kann den Gegenstand 10 in das vom Luftreifen begrenzte
Innenvolumen 22 einsetzen, das dazu bestimmt ist, voll
Luft zu sein. In dieser Konfiguration kann der Gegenstand 10 zum
Beispiel ein Druck- oder Temperatursensor sein, der ggf. einem elektronischen
Etikett zugeordnet ist. Man bezieht sich auf die 2A und 2B,
die eine Ansicht der eine Empfangsantenne 2 eines erfindungsgemäßen Luftreifens
tragenden Karkasse 11 bzw. einen radialen Schnitt durch
den auf eine Felge 23 montierten Luftreifen zeigen.
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Die
Empfangsantenne 2, die von mehreren schleifenförmigen Teilen 2.1, 2.2 in
einem parallelen Aufbau gebildet wird, ist wie in der Ausführungsform der 1 angeordnet. Aber jetzt ist sie mit dem
Gegenstand 10 durch Verbindungsleiter 21 verbunden, die
aus dem Komplex 14 zum Inneren des Luftreifens entgegengesetzt
zur Lauffläche 16 austreten.
Sie durchqueren die Scheitelbewehrungen 15, die Karkasse 11 und
die innere Dichtungsschicht 17, ehe sie in das Innenvolumen 22 vorstehen.
Der Gegenstand 10 kann fest mit der Innenfläche des
Luftreifens (wie in 2A) oder auch mit der Felge 23 verbunden sein
(wie in 2B). Die Felge 23 stützt sich
auf einen Wulst 26, der den Luftreifen im unteren Bereich der
Flanke 27 umgibt.
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Bei
der Herstellung eines solchen Luftreifens wird ein Loch 24 durch
die Scheitelbewehrungen 15, die Karkasse 11 und
die Dichtungsschicht 17, die übereinanderliegen, gebohrt,
ehe der Komplex 14 präsentiert
wird. Die Verbindungsleiter 21, die einzeln mit einem elektrisch
isolierenden Werkstoff wie einem Elastomermaterial bedeckt sind,
werden beim Einsetzen des Komplexes 14 in die Scheitelbewehrungen 15 in
das Loch 24 eingeführt.
Das Loch 24 wird anschließend wieder von innen mit einem
Elastomermaterial verschlossen, zum Beispiel von der gleichen Beschaffenheit
wie dasjenige der inneren Dichtungsschicht 17. Das Brennen
des Luftreifens im Formwerkzeug kann dann stattfinden.
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Man
kann veranlasst sein, den Gegenstand 10 in die Flanke 27 des
Luftreifens einzusetzen. Dieses Einsetzen ist in den 3A, 3B, 3C veranschaulicht.
Es ist besonders geeignet für
das Echtzeitmessen von Größen im Luftreifen.
Die Empfangsantenne 2 und die Empfangsantenne 2S sind gleich
denjenigen, die in den 1 und 2 dargestellt sind. In 3A ist
die Empfangsantenne 2 (oder 2S) flach abgerollt
zwischen den zwei Folien 13 des Komplexes 14 eingeklemmt
dargestellt.
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Die
Verbindungsleiter 21, die dazu bestimmt sind, die Empfangsantenne 2 mit
dem Gegenstand 10 zu verbinden, laufen in der Flanke 27 des
Luftreifens. Der Komplex 14 weist eine Verlängerung 25 auf,
und die Verbindungsleiter 21 befinden sich im Komplex 14 in
Hohe der Verlängerung 25.
Bei der Positionierung des Komplexes 14 auf der Karkasse 11 wird
die Verlängerung 25 auf
den Bereich der Karkasse umgeschlagen, der der Flanke 27 des
Luftreifens entspricht.
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In 3B ist
nur der Komplex 14 zu sehen, der die Empfangsantenne 2 umfasst,
er umgibt die Karkasse 11 vor dem Aufbringen der Lauffläche. Wenn
die Lauffläche
aufgebracht ist, wird das Gummiband, das den äußeren Zuschnitt des Luftreifens bildet,
d. h. dasjenige, das sich zwischen der Karkasse 11 und
der Außenseite
des Luftreifens befindet, das in diesem Stadium der Herstellung
des Reifens auf die untere Zone hochgestreift war, auf die Karkasse 11 umgeschlagen
und bedeckt insbesondere die Verlängerung 25 des Komplexes 14.
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Der
Gegenstand 10 kann in eine beliebige Zone der Flanke 27 eingesetzt
werden, entweder im zentralen Bereich der Flanke 27 wie
in 3C, oder näher
an der Lauffläche 16,
d. h. in der Schulter, oder in der unteren Zone des Luftreifens,
wie in 3B, in der Nähe des Wulsts 26,
auf dem die Felge (nicht dargestellt) aufliegt.
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Bei
der Herstellung des Luftreifens, wenn er noch roh ist, wird ein
Teil des angereicherten Elastomermaterials, das die äußere Flanke 27.1 bildet, hochgestreift,
um den Gegenstand 10 zu positionieren und ihn mit der Empfangsantenne 2 zu
verbinden. Der hochgestreifte Bereich wird anschließend über dem
Gegenstand 10 vor dem Brennen im Formwerkzeug umgeschlagen.
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Es
wurde oben eine besondere Anordnung der Antenne beschrieben; diese
ist derart, dass der Leiter 9 bezüglich der Scheitelbewehrung
des Luftreifens radial außen
angeordnet ist. In einer Variante ist die Antenne derart, dass der
Leiter 9 zwischen dem Innengummi und der Karkassenbewehrung
des Luftreifens angeordnet ist, oder auch zwischen der Scheitelbewehrung
und der Karkassenbewehrung des Luftreifens.
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Es
ist hinzuzufügen,
dass es aus mechanischer Sicht vorteilhaft ist, den Leiter 9 an
Stellen des Luftreifens anzuordnen, die mechanisch weniger beansprucht
werden, selbst wenn dies aus elektrischer oder elektromagnetischer
Sicht nicht unbedingt dem Optimum entspricht. Das ist es, was die
Darstellung der 3C spezifischer zeigen möchte. Im
Fall eines Einsetzens in die Zone der Lauffläche, wenn man mit L die axiale
Breite der Gürtelbewehrung
bezeichnet, weist die Variante der Empfangsantenne 2S,
die in 3C veranschaulicht ist, einen
Leiter 9 auf, der in einer oder mehreren Schleifen angeordnet
ist und der Einzeldrähte
aufweist, die sich im Wesentlichen in Umfangsrichtung erstrecken,
wobei die sich im Wesentlichen in Umfangsrichtung erstreckenden
Einzeldrähte
axial nur in der einen oder der anderen der zwei Zonen angeordnet
sind, die zwischen Grenzen liegen, die sich axial die eine in einer
Entfernung L/6 zu einem axialen Ende der Scheitelbewehrung und die
andere in einer Entfernung L/3 zu einem axialen Ende der Scheitelbewehrung
befinden. So sieht man in 3C, dass
die Antenne 2S einen "Hin"-Leiter hat, der
in der bevorzugten linken Zone positioniert ist. Die Verbindungsleiter 21 gehen
bis zum Bereich der Empfangsantenne 2S, der sich in der
Figur links befindet. Man sieht ebenfalls in 3C, dass
die Antenne 2S gemäß dieser
Variante einen "Rück"-Leiter hat, der
in der bevorzugten rechten Zone positioniert ist. Es ist anzumerken,
dass die Leiter, die den linken Bereich mit dem rechten Bereich
verbinden, vorzugsweise parallel zur Drehachse des Luftreifens angeordnet
sind, um beim Flachlegen der Lauffläche beim Durchgang durch den
Kontaktbereich mit dem Boden bei jeder Umdrehung des Luftreifens
nur vernachlässigbare
Beanspruchungen zu erfahren. Dagegen, in den 3A und 3B,
obwohl das allgemeine Aussehen der Antenne sehr ähnlich ist, bedeutet die Abwesenheit
einer Angabe über
die axiale Positionierung des Leiters der Antenne, dass sie beliebig sein
kann.
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Anstatt
unter der Lauffläche
eingesetzt zu werden, kann die Empfangsantenne 2 in die
Flanke 27 des Luftreifens eingesetzt werden. Diese Variante ist
in den 4 dargestellt. Es ist anzumerken,
dass dieses Einsetzen in eine Flanke auch bei einer Antenne nützlich sein
kann, die nur eine Schleife aus zwei miteinander verbundenen verschachtelten
C bildet.
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In 4A sieht
man den Komplex 14, der die Empfangsantenne 2 aufweist,
die zwischen zwei elektrisch isolierenden Folien 13 in
Form eines Rings eingeklemmt ist. Die Empfangsantenne 2 wird
von mehreren schleifenförmigen
Teilen 2.1, 2.2 gebildet, die in einem parallelen
Aufbau angeordnet sind. In diesem Beispiel sind zwei schleifenförmige Teile 2.1, 2.2 in
Halbkreisform dargestellt.
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Die
zwei Folien 13 können
bezüglich
der Dicke und der Zusammensetzung ähnlich denjenigen sein, die
in 1A dargestellt sind.
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Die
schleifenförmigen
Teile weisen zwei große
Abschnitte 2a, 2b im Wesentlichen als Kreisabschnitt
auf, sie folgenden den Innen- und Außenrändern der Flanke 27.
Der Abstand zwischen den großen
Abschnitten 2a, 2b des gleichen schleifenförmigen Teils
ist im wesentlichen konstant. Die großen Abschnitte 2a, 2b sind
so angeordnet, dass ihr relativer Abstand die Rollmechanik des Luftreifens,
wenn dieser endbearbeitet und vulkanisiert ist, möglichst wenig
stört.
Die zwei großen
Abschnitte 2a, 2b des gleichen schleifenförmigen Teils
werden an einem Ende von einem kleinen Abschnitt 4a vereint,
der im Wesentlichen gemäß einem
Radius des Luftreifens ausgerichtet dargestellt ist. Der zwischen
dem kleinen Abschnitt 4a und den großen Abschnitten 2a, 2b gebildete
Winkel ist im Wesentlichen ein rechter Winkel. Selbstverständlich könnte dieser
Winkel beliebig sein, und die kleinen Abschnitte könnten eine andere als
eine radiale Ausrichtung bezüglich
des Luftreifens haben.
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Am
anderen Ende nähern
die großen
Abschnitte 2a, 2b der schleifenförmigen Teile 2.1, 2.2 sich
einander an, um den parallelen Aufbau zu bilden. Die so angeordneten
schleifenförmigen
Teile 2.1, 2.2 werden mit dem Gegenstand 10 verbunden.
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Ein
möglichst
kleiner Zwischenraum 3 trennt auf der Seite des Gegenstands 10 die
zwei schleifenförmigen
Teile 2.1, 2.2. Dieser Zwischenraum 3 ist vorzugsweise
kleiner als etwa 1 Zentimeter.
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Die
Längen
der großen
Abschnitte 2a, 2b der schleifenförmigen Teile 2.1, 2.2 werden
so gewählt, dass
bei der Positionierung der Empfangsantenne in der Flanke 27 zwischen
der Karkasse 11 und der Außenflanke 27.1 des
Luftreifens die kleinen Abschnitte 4a jedes der schleifenförmigen Teile
einander nahe, aber ohne Kontakt zueinander sind. Ein Zwischenraum 5,
der kleiner ist als etwa ein Zentimeter, trennt sie. Der kleine
Abschnitt 4a könnte
etwa 2 bis 4 cm groß sein,
und die großen
Abschnitte 2a, 2b in der Größenordnung von einem Meter
liegen, der Zwischenraum 5 zwischen den kleinen Abschnitten 4a der
zwei Schleifenförmige
Teile könnte
zum Beispiel zwischen etwa 0,1 und 0,3 cm liegen.
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Bei
der Herstellung des Luftreifens, wenn er noch roh ist, wird das
angereicherte Elastomermaterial, das die äußere Flanke 27.1 bildet,
auf die Karkasse 11 aufgelegt, ohne daran zu haften. Es
wird auf die untere Zone des Luftreifens hochgestreift, um den Komplex 14 auf
der Karkasse 11 in Höhe
der der Flanke 27.1 des Luftreifens entsprechenden Zone anordnen
zu können,
und dann umgeschlagen.
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Der
Gegenstand 10 kann in dem Komplex 14 zwischen
den zwei Folien 13 angeordnet werden, wie in 4A,
oder auch außerhalb
des Komplexes 14 eingesetzt werden. In dieser letzteren
Konfiguration weist eine der Folien 13 des Komplexes eine Öffnung 20 auf,
um die Verbindungsleiter 21 der Empfangsantenne 2 mit
dem Gegenstand 10 durchzulassen. In den 4B bis 4E ist
der Gegenstand 10 außerhalb
des Komplexes eingesetzt.
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In 4B ist
der Gegenstand 10 in der Flanke 27, und genauer
in der Schulter des Luftreifens eingesetzt, während er in 4C immer
noch in der Flanke 27, aber im unteren Bereich des Luftreifens eingesetzt
ist. In dieser Figur wird angenommen, dass die Folie 13,
die sich zur Außenseite
des Luftreifens hin befindet, entfernt wurde, um den Leiter 9 sichtbar
zu machen, der die Form eines Kords annimmt.
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In 4D ist
der Gegenstand 10 in die Scheitelzone 28 des Luftreifens
unter der (nicht dargestellten) Lauffläche eingesetzt. Der für diese
Ausführungsform
geeignete Komplex 14 ist in 4E dargestellt.
Er weist analog zu demjenigen der 3A eine
Verlängerung 25 auf,
in der sich die Verbindungsleiter 21 der Empfangsantenne 2 mit
dem Gegenstand 10 befinden.
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Beim
Aufbringen des Komplexes 14 auf die Karkasse in Höhe einer
der Flanke des Luftreifens entsprechenden Zone wird die Verlängerung 25 auf die
Scheitelbewehrungen umgeschlagen, die die Karkasse 11 in
Höhe des
Scheitels des Luftreifens umgeben. Die Lauffläche kann aufschließend aufgesetzt
und die äußeren Flanken
umgeschlagen werden.
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In 5 ist
noch eine andere Variante des Einsetzens des Gegenstands 10 dargestellt,
wobei die Empfangsantenne 2 immer noch in der Flanke 27 des
Luftreifens lokalisiert ist. In dieser Variante befindet sich der
Gegenstand 10 in dem vom Luftreifen begrenzten Innenvolumen 22.
Er ist fest mit der Innenfläche
des Luftreifens verbunden. Er könnte
fest mit der Felge verbunden sein, wie in 2B. Wie
in den 2A, 2B wurde
ein Loch 24 durch die Karkasse 11 und die Dichtungsschicht 17 gebohrt, die übereinanderliegen,
ehe der Komplex 14 aufgebracht wird. Die einzeln mit elektrisch
isolierendem Werkstoff wie einem Elastomermaterial bedeckten Verbindungsleiter 21 werden
beim Anordnen des Komplexes 14 auf der Karkasse 11 in
das Loch 24 eingeführt.
Das Loch 24 wird anschließend von innen mit einem wenig
oder nicht mit leitenden Füllstoffen angereicherten
Elastomermaterial verschlossen, zum Beispiel von der gleichen Beschaffenheit
wie die innere Dichtungsschicht 17. Das Formen und das Brennen
des Luftreifens können
durchgeführt
werden.
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Mindestens
eine elektronische Schaltung 70 kann mit dem Gegenstand 10 zusammenwirken.
Sie kann zum Beispiel eine Verstärkungs-
oder Aufbereitungsfunktion haben. Diese elektronische Schaltung kann
nicht mit dem Sensor fest verbunden und zwischen der Empfangsantenne 2 und
dem Gegenstand 10 verbunden sein. Ein Teil der oder die
ganze elektronische Schaltung kann im Luftreifen angeordnet sein.
In 6A ist ein Teilquerschnitt durch einen erfindungsgemäßen Luftreifen
dargestellt. Dieser ist mit einer Empfangsantenne 2, die
unter der Lauffläche 16 angeordnet
ist, mit einer elektronischen Schaltung 70, die sich in
der Flanke 27 des Luftreifens in deren zentralem Bereich
befindet, und mit einem Gegenstand 10 ebenfalls in der
Flanke 27, aber in ihrem unteren Bereich versehen. In 6B befindet
sich die Empfangsantenne 2 in der Flanke 27 des Luftreifens,
die elektronische Schaltung 70 befindet sich ebenfalls
in der Flanke 27 in der Nähe der Verbindung zwischen
den schleifenförmigen
Teilen 2.1, 2.2 der Empfangsantenne 2,
und der Gegenstand 10 befindet sich in der Scheitelzone 28 des
Luftreifens. Die elektronische Schaltung 70 könnte zwischen
den zwei Folien 13 des Komplexes angeordnet sein. Man könnte ebenfalls
in Betracht ziehen, die elektronische Schaltung 70 im vom
Luftreifen begrenzten Innenvolumen 22 anzuordnen.
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Nun
wird die Verbindung zwischen den Enden der schleifenförmigen Teile 2.1, 2.2 der
Empfangsantenne 2 und dem Gegenstand 10 betrachtet und
sich auf die 7A, 7B bezogen.
Um die Zeichnung zu vereinfachen, sind die schleifenförmige Teile 2.1, 2.2 flachgelegt
dargestellt. Die Verbindung erfolgt mittels der elektronischen Schaltung 6,
die eine Gleichrichterfunktion haben kann.
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Diese
elektronische Schaltung 6 kann eine einzige Gleichrichterschaltung 60 wie
in 7A, oder mehrere 60.1, 60.2 wie
in 7B aufweisen.
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In 7A sind
alle schleifenförmigen
Teile 2.1, 2.2 der Empfangsantenne 2 parallel
mit dem Eingang der Gleichrichterschaltung 60 verbunden,
der Gegenstand 10 ist seinerseits mit dem Ausgang der Gleichrichterschaltung 60 verbunden,
und sein Eingang empfängt
von dieser letzteren eine gleichgerichtete Spannung, die von den
Spannungen abhängt,
die an den Eingang der Aufbereitungsschaltung von jedem der schleifenförmigen Teile 2.1, 2.2 geliefert
werden.
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Die
parallele Verbindung erfolgt vor der Gleichrichtung in Höhe des Signals,
das in die Empfangsantenne induziert wird.
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In 7B ist
jeder schleifenförmige
Teil 2.1, 2.2 mit dem Eingang einer ihm eigenen
Gleichrichterschaltung verbunden, nämlich 60.1 bzw. 60.2,
und die Ausgänge
der Gleichrichterschaltungen wirken in Reihe mit dem Gegenstand 10 zusammen,
damit er die Summe der Spannungen empfängt, die am Ausgang der verschiedenen
Gleichrichterschaltungen 60.1, 60.2 vorhanden
sind. Da die schleifenförmigen Teile
nacheinander und kontinuierlich arbeiten, erhält man nämlich in Höhe des Gegenstands nie die
Summe der in jeden der schleifenförmigen Teile induzierten Signale.
Am Ausgang der Aufbereitungsschaltungen sind die Signale Gleichsignale
und man kann sie summieren, was vor ihrer Umwandlung nicht möglich ist.
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Die
Konfiguration der 7A mit einer einzigen Gleichrichterschaltung 60 ist
interessanter aus der Sicht der Kosten und der Abmessung, aber ebenfalls
aus der Sicht der Robustheit gegenüber Störungen. Es ist besser, eine
einzige Umwandlung an einem Summensignal als mehrere gefolgt von
einer Summierung durchzuführen.
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Es
ist außerdem
anzumerken, dass die schleifenförmigen
Teile nicht geschlossen sein müssen,
d. h. dass die zwei Enden der schleifenförmigen Teile nicht elektrisch
mit dem Gegenstand verbunden werden müssen, eine Verbindung mit einem
einzigen dieser Enden reicht aus. Die Störkapazitäten aufgrund der Umgebung gewährleisten
die Rückschleifung
des schleifenförmigen
Teils auf den Gegenstand. Die 7C und 7D zeigen
eine solche Konfiguration. Jeder der schleifenförmigen Teile 2.1, 2.2 besitzt
ein Ende "in der
Luft" und ein mit
der elektronischen Schaltung 6 verbundenes Ende. Die Störkapazitäten sind
gestrichelt schematisch dargestellt.
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Im
Zoom der 8 wurde vergrößert die Verbindung
der schleifenförmigen
Teile 2.1, 2.2 mit dem Gegenstand 10 dargestellt,
wobei die elektronische Schaltung weggelassen wurde, um die Figur nicht
zu überladen.
Ab stimmkondensatoren c1, c2 wurden parallel auf jedem der schleifenförmigen Teile 2.1, 2.2 angeordnet,
sie befinden sich in Höhe
der Enden, die mit dem Gegenstand 10 verbunden sind.
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Obwohl
mehrere Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung ausführlich
dargestellt und beschrieben wurden, ist es klar, dass verschiedene Umstellungen
und Änderungen
durchgeführt
werden können,
ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Insbesondere ist die
vorliegende Erfindung nicht auf die dargestellten Formen von Empfangsantennen beschränkt, mehrere
Gegenstände
können
mit der gleichen Empfangsantenne verbunden werden, wobei letztere
ausgehend von der Sendevorrichtung über die Empfangsantenne fernkontrolliert
werden können.
Sie können
an verschiedenen Stellen eingesetzt werden, man kann in Betracht
ziehen, dass jede Flanke mit mindestens einem Gegenstand versehen wird.