CN110035914A - 用于轮胎的射频通信模块 - Google Patents

Abstract

一种射频通信模块或半成品，其适于结合入轮胎的结构中并且包括嵌入弹性体共混物中的射频应答器，所述射频应答器包括电子芯片以及适于与射频读取器通信的辐射天线，其中，所述射频应答器进一步包括电连接至电子芯片的主天线，所述主天线与所述辐射天线电磁耦合，辐射天线包括单股螺旋弹簧，所述辐射天线具有涂覆有导电层的由钢制成的芯部。

Description

用于轮胎的射频通信模块

技术领域

本发明涉及一种能够***轮胎的结构中的射频通信模块或半成品，其包括嵌入弹性体共混物中的射频应答器。

背景技术

在过去几年中，集成到安装组件(包括轮胎和车轮)中的电子设备的发展已经加强。具体地，这些电子设备，例如射频应答器或RFID(射频识别的首字母缩写)标签，包含有关安装组件的信息，例如轮胎的标识符、其特征尺寸等，在所述制品的管理和存储中这些信息是关键数据。另外，这些电子设备还能够测量安装组件的参数，例如，在安装充气状态下由轮胎和轮辋形成的腔体内的温度。这些参数对于安装组件的安全使用至关重要。特别地，为了传达安装组件的参数，通常通过与称为射频读取器的外部发射器/接收器设备的射频传输来实现与这些电子设备的通信。

将这种电子设备集成到安装组件中，特别是集成到轮胎中并不简单。具体地，为了在整个产品周期中确保这些电子设备中包含的信息(特别是与轮胎标识符有关的信息)的可靠性，优选的是将电子设备牢固地紧固至轮胎，所述电子设备包含所述轮胎的识别信息。将这种电子设备集成到轮胎结构中会造成一定数量的挑战。首先，将电子设备***轮胎的结构中可能导致轮胎劣化；因此有必要确保轮胎在其整个寿命周期中保持其物理完整性。第二个挑战涉及电子设备的无线电通信性能。具体地，特别安装有具有不同介电常数的橡胶共混物堆叠以及金属元件的组件的复杂结构在电子设备的天线的射频操作中产生干扰，特别是在UHF(超高频率的首字母缩写)频带中。最后，第三个挑战在于在轮胎的整个寿命周期中确保电子设备本身的物理完整性，特别是因为轮胎在运行条件下承受的高热机械应力。

文献EP1977912A1描述了一种轮胎，所述轮胎在其结构中包括电子通信模块，所述电子通信模块包括带有电子芯片以及能够与射频读取器通信的辐射天线的射频应答器，其中，所述辐射天线包括两个螺旋天线段，并且电子芯片电连接至两个螺旋天线段。

发明内容

本发明的一个主题是一种电子射频通信模块或半成品，其能够结合入轮胎的结构中并且包括嵌入弹性体共混物中的射频应答器，所述射频应答器包括电子芯片以及能够与射频读取器通信的辐射天线，其中，所述射频应答器进一步包括电连接至电子芯片的主天线，所述主天线与所述辐射天线电磁耦合，辐射天线包括单股螺旋弹簧，所述辐射天线具有涂覆有导电层的由钢制成的芯部。

导电层的材料可以选自：铜、锌、铝、银、金和黄铜。

辐射天线也可以涂覆有化学绝缘层，旨在使弹性体共混物与导电层的材料隔绝。这些层可以由锌、镍、锡或黄铜制成。

将这样的电子模块集成到轮胎中能够降低设备由于其结构而劣化的风险，同时改善无线电通信性能并最小化与轮胎的物理完整性相关的风险。

具体地，电子设备的劣化通常是由设备的通信辐射天线与电子部分之间存在的电连接故障引起的。此处，不需要机械连接，因为通信天线与电子芯片之间的能量传输是通过主天线利用电磁场实现的。然而，尽管与通信频带及其远场操作有关的辐射天线的尺寸本身很大，但是主天线不受这种限制。因此，它具有较小的尺寸，通常能够容易地承受轮胎的变形而不会在其与电子芯片之间的电流结中产生过高的机械应力。最后，辐射天线的柔软性质限制了应答器附近的轮胎区域恶化的风险。

其次，主天线的引入能够解除对设备的辐射天线的尺寸和电子部分的电阻抗的矛盾约束。因此，可以对主天线进行尺寸设计以使其电阻抗与芯片的电阻抗相匹配，以使损耗最小化并因此在功耗方面改善电子设备的性能。然后仅根据电子设备的通信频率标准选择辐射天线的尺寸。所有这些都有助于改善电子设备的无线电通信性能。

最后，辐射天线的外侧包覆选自：铜、铝、锌、银、金和黄铜。所有这些金属是优良的导体，这样的选择使得天线的工作能够耐用而灵敏。此外，应答器的单股辐射天线能够使应答器牢固地机械锚固至一种或多种相邻弹性体共混物，使得天线与这些一种或多种相邻弹性体共混物之间的牢固化学键的存在不再特别重要。

该锚固还使得能够考虑使用例如TPE的其它弹性体作为封装应答器的材料。此处，术语“弹性体”应理解为意指包括TPE(热塑性弹性体的首字母缩写)的所有弹性体，例如二烯聚合物(例如包括二烯单元的聚合物)、硅酮、聚氨酯和聚烯烃。

此处，术语“射频应答器”应理解为意指在射频应答器的外部被动地进行射频应答器的询问。询问阶段不需要射频应答器具有其自己的电源。射频应答器的作用主要是识别外胎。

特别地，射频应答器的通信频率位于介于300MHz至3GHz之间的超高频(UHF)频带中，允许在辐射天线的尺寸和射频应答器的可读取距离之间获得有利的折衷，辐射天线的尺寸可以较小从而允许天线容易地集成到外胎中，所述可读取距离可能远离外胎。有利地，射频应答器在介于860MHz至960MHz之间的窄频带中进行通信，更特别是在860MHz至870MHz和915MHz至925MHz的极窄频带中进行通信。具体地，在这些频率下，对于外胎的常规弹性体共混物，在电磁波的传播方面达到了良好的折衷。另外，这些频率是最高可能频率，以便最小化辐射天线的尺寸，从而有助于将射频应答器集成到外胎中。

根据一个优选的实施方案，所述辐射天线限定第一纵向轴线，所述主天线是具有至少一匝的线圈，其限定第二纵向轴线并外接在圆柱体中，所述圆柱体的旋转轴线平行于所述第二纵向轴线，圆柱体的直径介于辐射天线的螺旋弹簧的平均直径的三分之一至三倍之间，优选介于其一半至两倍之间。

因此，主天线是环形天线，能量主要通过电感耦合在辐射天线与主天线之间传递。这需要在两个天线之间具有一定的接近度(以便限制两个天线之间的间隙)，从而需要相对于辐射天线确定主天线的线圈的尺寸，以便确保能量的传递效率足以获得所需的无线电通信质量。具体地，主天线的直径可以有利地小于辐射天线的直径；在这种情况下，应答器的整个电子部分被***辐射天线中，然后组件在诸如轮胎的环境中特别坚固。

天线的直径也可以大于辐射天线的直径；当需要向射频应答器添加其它有源或无源电子部件以便能够添加附加功能(例如监视轮胎状态)时，这种情况特别有利。

根据一个有利的实施方案，所述辐射天线具有位于两侧区域之间的中心区域，并且所述主天线具有垂直于所述第二纵向轴线的中间平面，所述第一纵向轴线和第二纵向轴线彼此平行并且所述主天线的中间平面设置在所述辐射天线的中心区域。

术语“中心区域”在此应理解为是指位于螺旋弹簧的中间平面的两侧的由螺旋弹簧的内径限定的圆柱体，并且其高度对应于螺旋弹簧的长度的25％，优选对应于螺旋弹簧的长度的15％。

因此，确保了辐射天线与主天线之间的距离沿着这些天线的纵轴是恒定的，从而在主天线的每个长度单元处优化了相等的能量传递。另外，由电流流动通过的线圈产生的磁场在线圈长度的中心处最大(在λ/2天线的情况下)，因此优选的是将主天线的中间平面设置在辐射天线的中心区域中，更优选的是将其设置在辐射天线的中心处，以便最大化产生电感耦合的磁场。

有利地，至少部分地包围所述射频应答器的弹性体共混物的形式为两层，射频应答器设置在这两层之间。

根据第一个示例实施方案，辐射天线限定所述射频通信模块的轴向取向，所述两层尺寸相同，在垂直于轴向方向的方向上交错设置。

基于层的给定几何形状，这能够获得内表面和外表面具有不同面积的半成品。

根据另一个实施方案，辐射天线限定所述射频通信模块的轴向方向，所述两层形状为平行六面体，上层宽度较小，在垂直于轴向方向的任何截面中，射频通信模块的下表面与通过两层的上端部的切线之间的角度小于40度，优选小于35度。

这样的几何形状的优点在于，将模块或半成品设置在固化前的轮胎结构中时，便于从容纳模块的两个橡胶界面中间去除气体，因此不会在行驶时使轮胎的完整性恶化。

优选地，包围应答器的共混物是电绝缘弹性体共混物。这不会使辐射天线的无线电通信性能恶化。

根据一个实施方案，电子模块的弹性体共混物为未硫化的橡胶共混物。

该橡胶共混物也可以至少部分地硫化。

优选地，通信模块的弹性体共混物在915MHz下的介电常数小于6.5。

本发明的另一个主题是一种用于制造包括轮胎和射频应答器的组件的方法，其中：

-相继地将轮胎的所有构件设置在成型工具上，以形成胎坯；

-在前述组装步骤之一中，将根据本发明所述的射频通信模块添加到轮胎的构件之一的表面处；并且

-硫化胎坯，以获得在其结构中包括射频应答器的硫化轮胎。

本发明特别地涉及用于旨在装配在如下车辆上的轮胎的通信模块：客运型机动车辆、SUV(“运动型多用途车”)、两轮车辆(尤其是自行车和摩托车)、航空器，或选自货车、“重型”车辆(即地铁、大客车、重型道路运输车辆(卡车、牵引车、拖车)、越野车辆(如农业或土木工程机械))及其它运输或搬运车辆的工业车辆。

附图说明

通过以下详细描述和附图将更好地理解本发明的各个主题，在所有附图中使用相同的附图标记来引用相同的部件，并且在附图中：

-图1是射频通信模块的分解示意图；

-图2在通过中间平面的截面中示出了射频通信模块的一个实施方案；

-图3在通过中间平面的截面中示出了射频通信模块的第二个实施方案；

-图4是根据本发明的射频应答器的辐射天线的细节图；

-图5是射频应答器的电子部分的立体图，在该构造中电子部分位于辐射天线的内部；

-图6是根据本发明的射频应答器的立体图，在该构造中电子部分位于辐射天线的内部；

-图7是根据本发明的射频应答器的立体图，在该构造中电子部分位于辐射天线的外部；

-图8是位于轮胎内部的UHF RFID标签的激活阈值的比较；

-图9是用于制造根据本发明的包括射频应答器的识别补片的方法的概述；

-图10以轴向截面显示了轮胎，所述轮胎包括设置在其结构中的射频模块和通过粘合结合至其内壁而紧固的射频模块。

具体实施方式

图1是射频通信模块2的分解图。该模块2包括嵌入在非硫化电绝缘弹性体共混物的两层3a和3b之间的射频应答器1。应当注意，射频应答器1所处于的构造中，电子部分20位于辐射天线10的内部。射频通信模块是能够在轮胎制造期间集成到轮胎结构中的半成品。

包封弹性体共混物包含100phr(每100份弹性体的质量份数)聚合物，例如EPDM(乙烯丙烯二烯单体橡胶)、丁基橡胶、氯丁橡胶或二烯弹性体如SBR(苯乙烯-丁二烯橡胶)、聚丁二烯、天然橡胶或聚异戊二烯。

共混物可以包含填料，例如二氧化硅、炭黑、白垩和高岭土类型的填料：

-二氧化硅类型的填料的最大量为50phr；

-由ASTM等级高于700的炭黑组成的类型的填料的量低于50phr；

-由等级低于或等于500的炭黑组成的类型的填料的最大量为20phr。

-可以在这些填料中加入或替换成白垩或高岭土。

这样的填料的用量和类型能够保证相对介电常数低于6.5，特别是在915MHz的频率下。

包封共混物的固化状态下的刚度优选低于或接近相邻共混物的刚度。

在垂直于由射频应答器的单股辐射天线限定的纵向轴线的视图中，图2非常示意性地示出了通信模块的第一个示例性实施方案。在该实施方案中，层3a的横向宽度小于层3b的横向宽度，并且应答器1设置在两层3a和3b之间。层的长度介于40至80mm之间。例如，层3a的横向宽度大约8mm，而层3b的横向宽度大约15mm。层的厚度大约3mm。

应注意到，层3b的下表面与通过层3a和3b的两个上侧端部的直线之间的角度x小于40度，优选小于35度，从而在轮胎制造期间置入模块时便于去除气体。

图3是射频通信模块2的第二个示例实施方案。在该示例中，两层3a和3b尺寸相同，彼此部分交错设置。射频应答器如上设置在两层橡胶共混物之间。这能够获得相同的通信模块几何形状。

图4显示了由钢丝12组成的辐射天线10，钢丝12已经塑性变形以形成具有旋转轴11的螺旋弹簧。该钢丝涂有由铜、铝、银、锌或黄铜制成的导电层，所述导电层如果需要的话覆盖有例如由黄铜、锌、镍或锡制成的化学绝缘层，以保护橡胶共混物免受导电层材料的影响。

这种天线的电磁传导主要通过趋肤效应发生，即它主要发生在天线的外层。趋肤厚度特别取决于辐射的频率和制成导电层的材料。举例来说，对于UHF频率(例如915MHz)，银的趋肤厚度为约2.1μm，铜为2.2μm，黄铜为4.4μm。

钢丝可以用这些层涂覆然后成型；或者也可以成型然后涂覆。

螺旋弹簧主要由涂覆丝的缠绕直径和螺距限定。因此，已知丝的直径，可以精准地确定螺旋弹簧的内径13和外径15。这里弹簧17的长度对应于橡胶块中的射频应答器1的传输信号的一半波长。因此，可以限定螺旋弹簧的中间平面19，所述中间平面19垂直于旋转轴线11并且将辐射天线分成两个相等的部分。该平面位于辐射天线的中心区域16的中间，该中心区域16对应于天线总长度的约25％，优选15％。

图5显示了射频应答器1的电子部分20，在该构造中电子部分20位于辐射天线10的内部。电子部分20包括电子芯片22和主天线24，所述主天线24经由印刷电路板26电连接至电子芯片22。这里的主天线由具有对称轴23的表面安装设备(SMD，法文缩写为CMS)微线圈组成。主天线的中间平面21由平行于SMD(法文缩写为CMS)线圈的对称轴23的法线限定，并且将线圈分成两个相等的部分。印刷电路板上的元件使用由铜垫27端接的铜制电路电连接。印刷电路板上的元件使用引线接合技术通过在元件和垫27之间延伸的金线28电连接。由印刷电路板26、电子芯片22和主天线24组成的组件嵌入由电绝缘高温环氧树脂制成的刚性块29中，并且形成射频应答器1的电子部分20。

图6显示了射频应答器1，在该构造中电子部分20位于辐射天线10的内部。电子部分10的几何形状外接在圆柱体中，所述圆柱体的直径小于或等于螺旋弹簧的内径13。由此便于将电子部分20引入辐射天线10中。主天线的中间平面21位于辐射天线的中心区域中并且基本上叠置在辐射天线10的中间平面19上。

图7显示了射频应答器1，在该构造中电子部分20位于辐射天线10的外部。电子部分20的几何形状具有圆柱形腔体25，所述圆柱形腔体25的直径大于或等于辐射天线10的外径15。由此便于将辐射天线10引入电子部分的圆柱形腔体25中。主天线的中间平面21位于辐射天线的中心区域中并且基本上与辐射天线10的中间平面19对齐。

图8是通过位于商标为XINCITY且尺寸为275/70R22.5的米其林轮胎内部的射频应答器传输到射频读取器的电功率的曲线图。采用的测量协议对应于标题为“Identification Electromagnetic Field Threshold and Frequency Peaks”的标准ISO/IEC 18046-3的测量协议。在宽范围的扫描频率内进行测量，而不是像传统情况那样在单一频率下进行测量。纵坐标轴表示通信信号的频率。横坐标轴是由读取器及其天线辐射的用分贝-毫瓦(dBm)表示电磁功率，允许芯片启动(即其激活阈值)因此允许从标签接收响应。读取器如现有技术中所述，并且参考RFID标签如文献WO 2012030321中所述。虚线100表示根据引用文献的射频应答器的响应。连续曲线200表示根据本发明的应答器在相同测量条件下的响应。可以注意到有利于根据本发明的射频应答器的在920MHz处2dBm的增长以及比现有技术更大的总带宽。

图9是根据本发明的用于制造射频通信模块2的方法的概述。为了获得通信模块2，必须首先制造射频应答器1。现在将描述制造射频应答器1的各个连续步骤，然后将描述制造识别补片2的各个连续步骤。从轮胎制造商例如为了应用至轮胎而进行的组装步骤开始，清楚描述了与电信或电子技术相关的步骤。

有三个独立和连续的阶段。

在对应于电信技术的第一阶段中，形成辐射天线10，所述辐射天线10确保向射频读取器发射电磁波并且从射频读取器接收电磁波。

在一个具体实施方案中，第一步骤是使200微米外径的钢丝12塑性变形，以便使用合适的工业装置(例如弹簧卷绕机)形成螺旋弹簧。因此，获得外径15为约1.5毫米的连续弹簧，该直径相对于最终辐射天线所需的长度17(介于35至55mm之间，例如50mm)较小。在该塑性变形步骤之后可以进行热处理，例如在200℃以上的温度下持续至少30分钟的热处理，以使由此形成的螺旋弹簧中的任何预应力松弛。

第二步骤是通过激光切割将螺旋弹簧切割成所需长度，该长度对应于电磁通信信号频率下的一半波长(即约50mm)(已知这些波在弹性体介质中的传播速度)。由此获得的机械部件是根据本发明的辐射天线10。

在第二阶段中，制备射频应答器1的电子部分20，所述电子部分20询问电子芯片22并将响应发送至辐射天线10。辐射天线10和电子部分20之间的信息传输是通过使用主天线24的电感耦合实现的。

该电子设备封装在刚性块29中，一方面由电子芯片22构成，另一方面由主天线24构成。

该电子设备的一个实施方案显示为如下构造：电子部分20旨在位于辐射天线10的内部。在一个优选的实施方案中，使用引线框架方法来形成主天线24和电子芯片22的机电载体，引线框架形成印刷电路板26的等同物。该方法特别适合这种构造，因为其非常适合小型化。

第一步骤是形成电子板。为此，首先使用导电粘合剂(例如来自Tedella的粘合剂H20E)将电子芯片22紧固至引线框架。接下来，通过引线接合将芯片连接至引线框架，即例如使用20微米直径的金线28在电子芯片22和引线框架代表的印刷电路板26之间形成电桥。然后，可以使用诸如阻抗计的合适的电气设备在主天线24紧固至引线框架的点处测量电子板的电阻抗。

第二步骤是制造主天线24。这里该天线由通过引线接合技术在引线框架上直接构建的圆形匝的线圈组成。为此，使用20微米直径的金线，尽管也可以使用铝线或涂钯铜线，以在引线框架的背面形成线圈的半匝。这些半匝中的每一个的直径为600微米，并且使用半导体工业中常规使用的超声技术来电连接金线和引线框架。接下来，在引线框架的前侧形成另半匝以便获得600微米直径的15匝圆柱形线圈。

限定主天线24的匝数，使得主天线24的电阻抗与电子板的电阻抗相匹配，电子板至少包括引线框架代表的印刷电路板26和电子芯片22。在我们的情况下，电子芯片22本身的电阻抗是复数，具有例如(10–j*150)欧姆的值。因此，400微米直径的15匝线圈对应于由铜引线框架构成的电子板的电阻抗的良好匹配。

制造电子部分20的最后步骤是使用高温环氧树脂将引线框架和与其连接的元件封装在刚性块29中。为此，将采用圆顶封装(globtop)技术。该技术是使用用于施加吸取和分配的装置(例如注射器)沉积液体状态的树脂，例如来自DELO的MONOPOX GE780树脂。该操作在传统的微电子工业环境(例如洁净室)中进行。接下来，液体树脂通过紫外灯聚合，所述紫外灯产生至少130℃的温度并且加速树脂的聚合以实现约1分钟的化学反应时间。由此聚合产生的刚性块29形成包围引线框架和电子元件(代表射频应答器1的电子板)的胶囊。

制造射频应答器1的第三阶段是将第一步骤中制造的辐射天线10与第二步骤中制造的电子部分20组装在一起。

在主天线24旨在位于辐射天线10内部的第一种构造中，过程如下。

首先，使用合适的尖嘴镊子拾取电子部分20，所述电子部分内接在直径小于或等于第一步骤中制造的辐射天线10的内径13(即约1毫米)的圆柱体中。

电子部分20***辐射天线10的内部，使得主天线的对称轴23位于辐射天线10的旋转轴11的方向上。然后使电子部分20更深地移动至辐射天线10中，直到主天线的中间平面21与辐射天线的中间平面19重合。接下来，从尖嘴镊子释放电子部分20，并且从辐射天线10的内部小心移除镊子。

因此实现了自定心，即轴的平行以及辐射天线10和主天线24的中间平面的相对位置，这有利于获得两个天线之间的高质量的感应耦合。

根据一个优化的实施方案，使用开口销促进辐射天线10和主天线24的相对定位。例如，其是由柔性和电绝缘材料(例如橡胶共混物)制成的管状开口销。该开口销具有沿着管的长度延伸的狭缝以及沿着开口销的轴线位于其一端的厚度中的圆柱形孔。理想地，开口销的外表面上配备有标记，当电子部分20容纳在开口销的内部时，该标记识别主天线的中间平面21。该管具有内径和外径，内径和外径分别对应于电子部分20外接的外径和辐射天线10的完美配合的内径13。通过将开口销的两半分开以便打开狭缝，将电子部分20***到狭缝管的内部。放置电子部分20使得主天线24的对称轴23平行于开口销的轴，并且使得主天线24的中间平面21与开口销的外表面上的标记重合。

接下来，用一对长距镊子预先拾取开口销，所述长距镊子的每个爪的端部容纳在开口销的一个圆柱形孔中，使用镊子将开口销引导至辐射天线10的内部，使得一方面开口销的外表面上的标记与辐射天线的中间平面19重合，另一方面开口销的轴线与辐射天线10的旋转轴11平行。闭合长距镊子从而闭合开口销的狭缝，便于将开口销引入辐射天线10。一旦就位，打开长距镊子，允许开口销恢复其初始位置，从而使开口销保持在辐射天线10中。然后只需要从开口销的孔中移除镊子的爪端并且小心移除镊子。

这样形成的组件就是射频应答器1。

一旦制成射频应答器1，最后步骤是获得半成品或射频通信模块2，从而便于将射频应答器1用于部分地由橡胶共混物构成的待识别的物体中。无论射频应答器1的构造如何，该步骤以如下方式实施。

在先前步骤中形成的射频应答器1设置在橡胶共混物的两层3a和3b之间。射频应答器1夹在未交联的橡胶共混物的两个平行六面体之间，所述平行六面体的尺寸适应于射频应答器的尺寸，其尺寸特征如下：长度介于40至80毫米之间，宽度介于5至15毫米之间，厚度理想地为3毫米，但至少介于2至5毫米之间。平行六面体的纵向方向对应于辐射天线10的轴线。组件预先设置在压具的金属模具的内表面上，压具的尺寸适应于半成品的体积。

利用与模具互补的金属冲压机，通过压具(例如充气单轴压具)向组件施加1000牛顿的压缩力，以形成具有对称轴线的紧凑几何形状，例如长度为60毫米，内接在直径大约20毫米的圆柱体中，其对应于射频应答器1的射频通信模块2。

在一个具体实施方案中，使用促粘剂促进刚性块29与识别补片2的橡胶共混物之间的粘结，所述刚性块29由高温环氧树脂制成并封装射频应答器1的电子部分20。在将射频应答器1夹在橡胶共混物的两层3a和3b之间之前，通过喷涂至电子部分20的外表面而施用促粘剂，例如Lord Corp的CHEMOSIL系列的chemosil。

最后，可以根据至少两个实施方案将根据本发明的识别模块2工业地施用于待识别的物体(例如外胎)中。在第一个优选的实施方案中，在制造外胎期间将生橡胶共混物识别模块2结合到轮胎生胚中就足够了。识别模块2的几何位置设置在胎坯的生胚的各个橡胶组件之间。理想地，将其设置在承受能够接受的变形程度的轮胎区域中，从而使得辐射天线10不塑性变形。胎坯经受各个制造阶段(包括在高压釜中固化，设定识别模块2的结构，并且将其固定至如此制造的轮胎)。外胎的识别模块2随后就准备好能够使用。

另一个优选的实施方案涉及在制造识别模块2后续的步骤中通过交联或硫化而设定识别模块2的橡胶结构。利用本领域技术人员公知的传统橡胶/橡胶紧固技术，将根据该操作获得的设备结合到外胎中，例如利用传统冷硫化结合橡胶(例如Tech International提供的Gray胶)通过冷交联将其粘结至外胎的内衬。外胎的识别模块2随后就准备好能够使用。

图10在轴向截面中示出了一种轮胎，所述轮胎在其结构中包括根据上述两个实施方案设置的射频通信模块。

图10显示了轴向方向X、周向方向C和径向方向Z以及中间平面EP(垂直于轮胎旋转轴线的平面，其位于两个胎圈4之间的中间并且穿过胎冠增强件6的中部)。

该轮胎30包括胎冠32、两个胎侧33和两个胎圈34，所述胎冠32用胎冠增强件或带束层36增强，每个胎圈34用胎圈线35增强。胎冠增强件36的径向外部被橡胶胎面39覆盖。胎体增强件37围绕每个胎圈34中的两个胎圈线35缠绕，该增强件37的卷边38例如朝向轮胎30的外部设置。以本身已知的方式，胎体增强件37由至少一个由所谓的“径向”帘线(例如织物)增强的帘布层构成，也就是说这些帘线几乎彼此平行设置并且从一个胎圈延伸到另一个胎圈，以便与周向中平面EP形成80°至90°之间的角度。气密性内衬40从一个胎圈延伸至另一个胎圈并且相对于胎体增强件37沿径向位于内部。

作为示例，该轮胎30包括的通信模块2设置在形成胎侧33和胎体帘布层37的橡胶共混物之间的界面处。显示的位置在胎体帘布层37的卷边38的端部的径向外侧，但位于胎侧33的中央下方。该位置对于应答器与外部读取器之间的射频通信是优异的，通信模块的射频应答器的极好稳固性使其能够承受与行驶相关的高机械应力而不受损。

轮胎30在其预硫化构造中也包括通信模块，所述通信模块通过传统冷硫化结合橡胶(例如Tech International商售的Gray胶)紧固至轮胎的内衬40。在制造通信模块之后(例如在准备翻新轮胎时)将该通信模块紧固至轮胎。

Claims (14)

1.一种射频通信模块或半成品，其能够结合入轮胎的结构中并且包括嵌入弹性体共混物中的射频应答器，所述射频应答器包括电子芯片(22)以及能够与射频读取器通信的辐射天线(10)，其特征在于，所述射频应答器(1)进一步包括电连接至电子芯片(22)的主天线(24)，所述主天线(24)与所述辐射天线(10)电磁耦合，辐射天线(10)包括单股螺旋弹簧，所述辐射天线具有涂覆有导电层的由钢制成的芯部。

2.根据权利要求1所述的射频通信模块，其中，导电层选自：铜、铝、锌、银、金和黄铜。

3.根据权利要求1所述的射频通信模块，其中，所述辐射天线限定第一纵向轴线，所述主天线是具有至少一匝的线圈，其限定第二纵向轴线并外接在圆柱体中，所述圆柱体的旋转轴线平行于所述第二纵向轴线，圆柱体的直径介于辐射天线的螺旋弹簧的平均直径的三分之一至三倍之间，优选介于其一半至两倍之间。

4.根据权利要求3所述的射频通信模块，其中，所述辐射天线具有位于两侧区域之间的中心区域，并且所述主天线具有垂直于所述第二纵向轴线的中间平面，所述第一纵向轴线和第二纵向轴线彼此平行并且所述主天线的中间平面设置在所述辐射天线的中心区域。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的射频通信模块，其中，所述主天线设置在所述辐射天线的单股螺旋弹簧的内部。

6.根据前述权利要求中任一项所述的射频通信模块，其中，至少部分地包围所述射频应答器的弹性体共混物的形式为两层，射频应答器设置在所述两层之间。

7.根据权利要求5所述的射频通信模块，其中，辐射天线限定所述射频通信模块的轴向取向，所述两层尺寸相同并且在垂直于轴向方向的方向上交错设置。

8.根据权利要求5所述的射频通信模块，其中，辐射天线限定所述射频通信模块的轴向方向，所述两层形状为平行六面体，上层宽度较小，在垂直于轴向方向的任何截面中，射频通信模块的下表面与通过两层的上端部的切线之间的角度小于40度，优选小于35度。

9.根据前述权利要求中任一项所述的射频通信模块，其中，至少部分地包围射频应答器的弹性体共混物为电绝缘共混物。

10.根据前述权利要求中任一项所述的射频通信模块，其中，所述弹性体共混物为未硫化的橡胶共混物。

11.根据权利要求1至9中任一项所述的射频通信模块，其中，所述弹性体共混物为至少部分地硫化的橡胶共混物。

12.根据前述权利要求中任一项所述的射频通信模块，其中，所述弹性体共混物在915MHz下的介电常数小于6.5。

13.用于制造包括轮胎和射频应答器的组件的方法，其中：

-相继地将轮胎的所有构件设置在成型工具上，以形成胎坯；

-在前述组装步骤之一中，将根据前述权利要求中的任一项所述的射频通信模块添加到轮胎的构件之一的表面处；并且

-硫化胎坯，以获得在其结构中包括射频应答器的硫化轮胎。

14.全新轮胎或翻新轮胎，其在其结构中或在其壁上包括根据权利要求1至12中的任一项所述的射频通信模块。