CN114829159B - 具有射频转发器的轮胎 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及具有转发器的轮胎,所述轮胎包括:‑胎冠,所述胎冠具有胎冠增强件,所述胎冠增强件在每个边缘处具有轴向端部,在其每个轴向端部处通过胎侧连接至具有内端部的胎圈;‑胎体增强件,所述胎体增强件由相邻的第一丝线形成并且围绕由第二丝线形成的螺旋而锚固在每个胎圈中;‑转发器,所述转发器包括限定第一轴线的芯体、围绕芯体螺旋缠绕的第一覆盖长丝和电绝缘装置;‑所述第一覆盖长丝包括至少两个导电丝状元件,所述导电丝状元件电连接到包括射频收发器部件的电子芯片,其特征在于,将位于第一轴线最外侧的外部覆盖长丝与增强件隔开的弹性体混合物的厚度大于0.5毫米。
Description
技术领域
本发明涉及装配有电子无线电识别设备或射频转发器的轮胎外胎,所述轮胎外胎特别地当安装在陆地车辆上使用时经受较高的热机械应力。
背景技术
在RFID(射频识别的首字母缩写)设备领域中,无源射频转发器通常用于识别、追踪和管理物体。这些设备允许能够实现更可靠且更快速的自动化管理
这些无源射频识别转发器通常由至少一个电子芯片和天线组成,所述天线由磁环或辐射天线形成,所述无源射频识别转发器固定在待识别的物体上。
对于传送至射频读取器或由射频读取器传送的给定信号,射频转发器的通信性能表现为射频转发器与射频读取器的最大通信范围。
在高度可伸展的产品(如例如,轮胎)的情况下,需要在从产品制造到产品从市场中退出的整个生命周期中(特别在其使用过程中)对产品进行识别。因此,为了便于进行这项任务,特别是在车辆上使用的条件下,需要较高的通信性能,所述通信性能表现为在距产品较远的距离(几米)处通过射频读取器询问射频转发器的能力。最后,期望这种设备的制造成本尽可能地具有竞争力。
由现有技术(特别是WO 2019175509A1)已知一种由缠绕丝线形成的无源射频识别转发器,在所述缠绕丝线上缠绕连接到电子芯片的导电丝状元件,所述电子芯片包括射频发送-接收电路。这种转发器的优点在于其生产简单,这使其价格低廉,以及最终产品的小型化。
然而,当结合到轮胎外胎中时,这种无源射频转发器在其使用中具有缺点。实际上,导电丝状元件的直径较小以允许连接到可以为e-Tread类型的电子芯片。然而,轮胎外胎在运行中承受的应力是严重的,这会危及这种转发器的物理完整性。此外,还必须确保将这种射频转发器***轮胎外胎中不会损害轮胎外胎的物理完整性。最后,轮胎外胎的橡胶特性和弹性体配混物的多样性会影响这种转发器的无线电通信性能。
本发明涉及如现有技术所描述的无源射频转发器的轮胎外胎,目的是在性能方面获得更好的折中,特别是改进在车辆上使用期间轮胎外胎的物理完整性和射频转发器的物理完整性,同时保持射频转发器的无线电通信性能。
发明内容
本发明涉及一种轮胎外胎,其围绕参考轴线具有环形形状并配备有无源射频转发器。所述轮胎外胎包括:
-胎冠块状部,所述胎冠块状部包括胎冠增强件和胎面,所述胎冠增强件在其每个边缘处具有轴向端部,所述胎面在其每个轴向端部处通过胎侧连接至胎圈,所述胎圈相对于参考轴线具有在轴向和径向上位于胎圈内侧的内端部,
-第一长丝,其形成返回部分和向外部分,彼此相邻布置并且周向对齐,锚固在所述胎圈中,在每个胎圈中具有分别连接返回部分和向外部分的环形圈,所述第一长丝形成限定胎体增强件的至少周向对齐部,所述胎体增强件将轮胎外胎相对于胎体增强件分为内部和外部两个区域,
-在每个胎圈中,用于锚固所述第一长丝的装置包括第二长丝,所述第二长丝沿周向定向并沿轴向与第一长丝接壤,并且形成至少一个螺旋,
-第一弹性体配混物层,其形成轮胎外胎在胎圈区域中的外表面,所述第一弹性体配混物层旨在与轮辋接触,
-第二弹性体配混物层,其在径向外侧与第一弹性体配混物层接触并且形成所述胎侧的外表面,
-无源射频转发器包括主芯体、第一初级覆盖长丝和电绝缘装置,所述主芯体限定第一纵向轴线并为电绝缘,所述第一初级覆盖长丝围绕主芯体依次缠绕并限定线圈直径D,所述电绝缘装置相对于第一纵向轴线径向设置在第一初级覆盖长丝的外侧,
-第一初级覆盖长丝包括至少两个导电丝状元件,所述导电丝状元件的直径在0.05毫米至0.15毫米之间并电连接到至少一个包括射频发送-接收部件的电子芯片,
-主芯体的刚度低于第一初级覆盖长丝的最大刚度。
所述轮胎外胎的特征在于,所述电绝缘装置在大于或等于所述第一初级覆盖长丝的线圈直径D的六分之一的厚度上具有小于或等于10、优选小于5的平均相对介电常数,偶极辐射天线与胎体增强件的至少两个第一长丝对齐,所述无源射频转发器在轴向上位于胎圈的内端部的外侧并且在径向上位于至少一个螺旋的径向最外端部与胎冠增强件的轴向端部之间,优选地位于轮胎外胎的内部,并且将所述无源射频转发器的相对于第一纵向轴线在径向上位于最外侧的外部覆盖长丝与限定轮胎外胎的胎体增强件的长丝隔开的弹性体配混物的厚度大于0.5毫米,优选大于1.0毫米。
有利地,无源射频转发器的外部覆盖长丝覆盖有促进外部覆盖长丝和与外部覆盖长丝相邻的弹性体配混物之间粘附的助粘剂。
此处,术语“弹性体”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,如例如二烯聚合物(即包括二烯单元的聚合物)、硅酮、聚氨酯和聚烯烃。
此处,术语“导电丝状元件”意指该元件沿其长度具有相对于该元件的其他三维尺寸的主要尺寸,即至少为10倍。此外,该元件是导电的,即其沿主要尺寸传导电荷。例如,其可以是完全金属或在其外表面上覆盖有金属材料(例如铜、锌、黄铜、银或金)的长丝。这些导电丝状元件可以为单丝部件,正如它们同样可以为多丝部件一样。其可以有助于实现芯片的功能,特别是为芯片提供能量和/或形成射频天线。
此处,术语“芯片”意指实现一种或多种功能的任何集成电子部件,包括至少一个射频发送-接收***。因此,“芯片”可以形成传感器和存储器,具有数据处理能力。
此处,术语“无源射频转发器”意指电子***在没有自身能量输入的情况下,响应接收到的信号而发出信号以发出该响应,即用于发出响应的发出能量由询问信号提供给电子***。
术语“与两个第一长丝对齐”意指当轮胎外胎处于生胎状态时,元件(在此情况下为辐射偶极天线)在由胎体增强件的两个平行第一长丝限定的平面上的正交投影与这两个第一长丝相交。
最后,辐射偶极天线的特征尺寸(该尺寸由第一纵向轴线限定)与胎体增强件的数个第一长丝对齐的事实确保了无源射频转发器在轮胎外胎(特别是当轮胎外胎处于生胎状态时)的厚度中处于受控位置。具体地,当轮胎外胎以生坯状态构建时,这种配置减少了辐射偶极天线在各种非交联层内的任何可能的移动,特别是相对于胎体增强件的移动。因为轮胎外胎的胎体增强件从一个胎圈线延伸至另一个胎圈线,这提供了一个较宽的区域,在该区域中,无源射频转发器可以安装在轮胎外胎中并且可以运转。具体地,围绕无源射频转发器的弹性体材料的量因此受到控制,使得可以根据轮胎内的辐射偶极天线的电气环境可靠且稳健地调整辐射偶极天线的长度。
无源射频转发器的设计使其经由辐射偶极天线在远场操作,以提高通信范围。该辐射偶极天线包括第一初级覆盖长丝的两个导电丝状元件。这种辐射偶极天线为螺旋形,这可以轻松承受在轮胎外胎(特别是在使用中)内遇到的高热机械应力。主芯体的存在促进了这种螺旋卷绕,所述主芯体用作螺旋的引导件。主芯体所占的体积对于导电丝状元件的螺旋卷绕很重要。此外,主芯体的柔韧性使得射频转发器不会被制造得太硬,这限制了通过导电丝状元件的力。具体地,主芯体的存在为通过射频转发器的力提供了新的途径,特别是在较高的应力下,从而限制了通过导电丝状元件的力,特别是与电子芯片电连接处的力。选择相对于导电丝状元件的刚度较低的刚度,确保了相对于较高刚度芯体对于主芯体的相同程度的变形,由主芯体的变形产生的力受到限制。因此,从主芯体传递到导电丝状元件的力的量受到限制,并且这些导电丝状元件被鼓励变形,由于几何形状,它们的螺旋卷绕使应力最小化。结果,主芯体的机械性能、导电丝状元件的螺旋线圈及其直径之间的协同作用保证了通过导电丝状元件的力,特别是在与芯片电连接处的力受到限制,从而确保了组件在诸如轮胎的高应力环境中的耐久性。更大的刚度将需要对导电丝状元件使用更大直径的长丝和/或将需要选择具有更高耐久性极限的材料。射频转发器的这种增加的耐久性使其能够定位在轮胎应力最大的区域,这对于射频天线与芯片电连接的常规射频转发器设计是不允许的。此外,在50微米至150微米之间的较小导电丝状元件直径保证了导电丝状元件与电子芯片更好品质的电连接,这进一步增强了其耐久性。其还保证了导电丝状元件中损耗的电阻较低,从而提高了射频天线的无线电性能。然而,导电丝状元件必须保持一定的机械强度,以承受其在诸如轮胎外胎的高应力环境中所经受的热机械应力,而无需优化这些丝状元件(通常由低碳钢制成)的材料的断裂极限。该实施方案使得对于在射频天线和电子芯片之间具有电连接的射频转发器可以具有差异化的技术-经济-工业解决方案。由于电磁信号的传导是通过集肤效应发生的,因此在上述范围内减小导电丝状元件的直径会稍微改变由此构成的偶极天线的无线电性能。主芯体必须为封闭的、具有实心或空心的截面并且为电绝缘的,以引导弹簧的成形并且避免损害辐射偶极天线的无线电通信性能。该组件有助于轮胎外胎内无源射频转发器的物理完整性。最后,由于芯片配备有射频发送-接收电路,因此该组件构成了无源射频转发器。
此处,术语“可伸展的芯体”意指芯体具有超过其静止长度的5%,通常超过50%或100%的高伸长率和弹性恢复能力。例如,其可以为天然橡胶或合成橡胶(例如聚氨酯)或弹性纤维的芯体。
通常,限定第一纵向轴线的偶极辐射天线是借助连接到电子芯片并在两个相互相反的方向上远离电子芯片延伸的两个导电丝状元件来创建的。因此,产生了一种半波偶极天线,其具有在发送和接收方面作为全向天线的优点,使其不受辐射天线在轮胎外胎内定位的限制,从而优化射频通信的场。这使得无源射频转发器的通信性能稳健。包括这些导电丝状元件的第一初级覆盖长丝围绕初级芯体螺旋缠绕以保持所述半波偶极天线的直线定向。接下来,将半波偶极辐射天线和芯片嵌入电绝缘装置中。这种电绝缘使电损耗最小化,因此提高了射频转发器在发送和接收方面的通信性能。电绝缘的品质通过一个特性来评估,即由电绝缘装置形成的介质的相对介电常数。该相对介电常数必须至少小于10以具有无线电通信性能,并且优选地小于5,使得当将无源射频转发器放置在轮胎外胎的胎侧或胎圈结构中时,具有可以读取该转发器的改进的范围。此外,需要将包括半波偶极辐射天线的第一初级覆盖长丝覆盖到螺旋的线圈直径D的大约六分之一的厚度。低于该阈值,对于结合在轮胎外胎内的无源射频转发器,射频通信性能不能得到令人满意的保证。
并且为了射频转发器的物理完整性和/或轮胎外胎的物理完整性,有必要保证在外部覆盖长丝和轮胎外胎的增强元件之间存在足够量的弹性体配混物。通常,这些部件具有非弹性性质,并且这些部件之间的接触会导致一个或另一个或两个部件在轮胎外胎的生命周期期间在循环应力下断裂。在断裂发生在转发器的覆盖长丝(如例如第一初级覆盖长丝)的水平面处的情况下,这可能会使转发器的射频操作变差。在增强元件劣化的情况下,例如在胎体增强件层的水平处,这会产生胎体增强件的机械不平衡,导致胎体增强件加速劣化并且因此导致轮胎外胎加速劣化。0.5毫米的厚度是在轮胎外胎中安装射频转发器的最小应力区域所需的最小值。这些部件之间至少一毫米的厚度确保了这两个部件具有改进的物理完整性,无论无源射频转发器是安装在轮胎外胎的胎侧中还是胎圈中。
最后,射频转发器位于轮胎外胎的胎圈和胎侧区域中,特别是在螺旋和胎冠块状部的胎冠增强件之间,以便于它与外部射频读取器之间的通信,特别是在车辆上运转时。具体地,因为车辆车身的通常由金属制成的元件(例如翼子板或车轮)会干扰无线电波向位于轮胎外胎的无源射频转发器传播或从无源射频转发器传播,特别是在UHF频率范围内,因此将无源射频转发器安装在胎侧和胎圈区域中,在径向上位于轮胎外胎的螺旋的外侧,使得当轮胎外胎在车辆上使用时,无源射频转发器更容易在外部射频读取器的多个位置被外部射频读取器远程询问和读取。因此,与无源射频转发器的通信是稳健且可靠的。尽管对于射频通信不是必需的,但无源射频转发器位于轮胎外胎的内部。因此,在轮胎外胎的制造期间将其结合至该外胎中,从而保护包含在无源射频转发器(如例如轮胎外胎标识器)的电子芯片的内存中的只读数据。替代方案是使用现有技术中已知的技术将由包含所述无源射频转发器的弹性体配混物制成的贴片固定至轮胎外胎的外表面,如例如内衬层或胎侧。该操作可以在轮胎外胎的使用寿命期间的任何时刻执行,但会降低包含在无源射频转发器的电子芯片的内存中的轮胎外胎数据的可靠性。
任选地,为了轮胎的物理完整性,还有利的是保证射频转发器的未粘附到弹性体配混物且在径向上相对于第一纵向轴线位于最外侧的部件和与这些部件相邻的弹性体配混物之间的内聚力,无论这些弹性体配混物是在射频转发器内部还是形成轮胎外胎的结构的一部分。通常,覆盖长丝是金属和/或织物,主芯体是织物。覆盖长丝可能是不粘附于弹性体配混物的部件。电子芯片及其直接部件在径向上位于至少第一初级覆盖长丝的内侧,因此不包括在这些非粘附部件中。这种内聚力降低了由这些不同环境限定的界面处裂纹萌生和扩展的风险。
根据一个具体的实施方案,轮胎外胎包括至少第三弹性体配混物层,该第三弹性体配混物层在轴向上位于胎体增强件的外侧,并且在轴向上位于第一弹性体配混物层和/或第二弹性体配混物层的内侧。
因此,轮胎外胎的这种配置提供了胎圈性能和胎侧性能(两种性能有所不同)的折中,并且可以***无源射频转发器以与该第三弹性体配混物层接触。
根据另一个具体的实施方案,轮胎外胎包括由弹性体材料制成的气密层(即高度不透气的层),该气密层相对于参考轴线位于轮胎外胎的最内侧,所述轮胎外胎包括位于胎体增强件内侧的第四弹性体配混物层。
由于位于轮胎外胎胎侧区域中的第四弹性体配混物层,轮胎外胎的这种配置特别地允许延长行驶。在轮胎外胎遭受充气压力损失的情况下,第四弹性体配混物层允许在胎圈和胎冠块状部之间传递载荷,而不会导致轮胎外胎的胎侧弯曲。
因此,无源射频转发器可以与该第四配混物层接触。
根据一个特别的实施方案,轮胎外胎包括相邻布置的至少第三增强长丝以构成增强结构。
这些是特殊用途的外胎,根据使用类型或使用中的应力载荷,需要在胎圈中进行局部增强结构,例如,以防止车轮和轮胎外胎之间的摩擦。该增强结构也可以位于特定区域,特别是胎冠块状部的轴向端部,以在严重的热机械应力载荷下限制胎冠块状部和轮胎外胎的几何形状。该增强结构通常具有至少一个自由端部。然后,射频转发器可以接触或靠近该增强结构的自由端部。
根据一个具体的实施方案,第一初级覆盖长丝包括不可伸展的三级芯体和至少一个三级覆盖长丝,所述不可伸展的三级芯体与至少两个导电丝状元件和至少一个电子芯片共线布置,所述三级覆盖长丝依次围绕三级芯体、至少两个导电丝状元件和至少一个电子芯片缠绕,所述三级芯体的刚度大于每个导电丝状元件的最大刚度。
该实施方案可以使第一初级覆盖长丝***,从而便于处理,特别是其围绕主芯体螺旋卷绕。为了在螺旋缠绕导电丝状元件时保持导电丝状元件的对齐,导电丝状元件首先用比其更硬的三级芯体增强,导电丝状元件支撑在三级芯体上。因此,当处理第一初级覆盖长丝时,可以对三级芯体施加应力,而不仅仅是对导电丝状元件施加应力。因此,通过导电丝状元件的力减小,从而使它们以及这些导电丝状元件和电子芯片之间的电连接更强。该实施方案改进了无源射频转发器的物理完整性。三级芯体可以是电绝缘的二维元件或三维元件,以便不损害无源射频转发器的电子部分的无线电操作。
有利地,一个导电丝状元件电连接到第三导电丝状元件的一个端部,第三导电丝状元件的另一个端部电连接到电子芯片以形成环路,形成环路的导电丝状元件的部分和至少一个电子芯片是电绝缘的。
由此形成的环路构成了位于电子芯片和由两个线股构成的半波偶极天线之间的阻抗匹配电路。第一线股由直接连接到电子芯片的导电丝状元件限定,而另一线股由另一导电丝状元件的延伸超出环路的部分组成。两个导电丝状元件之一的一部分与第三导电丝状元件之间的电连接可以通过电子芯片产生,使得可以在各种导电丝状元件和芯片之间使用例如e-Tread技术。阻抗匹配取决于环路的曲线长度和形成环路的导电丝状元件的直径。这种阻抗匹配可以优化射频转发器在其固有通信频率下的射频性能,同时限制能量损失。该阻抗匹配电路的电绝缘可以限制来自射频转发器外部的电气环境的干扰。因此,无论射频转发器在轮胎结构内的位置如何,阻抗匹配都是令人满意的。此外,这种电绝缘可以通过球形顶部来实现,通过将环氧树脂应用于部件,从而在机械和化学上保护它们及其连接。
非常有利地,限定环路的电子芯片和导电丝状元件被封装在刚性电绝缘本体中。
这使得可以保证环路的几何形状,这设置了由电子芯片和环路组成的电子***的电阻抗。特别地,第一初级覆盖长丝的螺旋缠绕不会使组件的几何形状变形,并保证半波偶极天线端子处的输出阻抗。
根据具体的实施方案,无源射频转发器的电绝缘装置包括至少一个次级覆盖长丝,所述次级覆盖长丝依次围绕次级芯体、主芯体和第一初级覆盖长丝缠绕,次级芯体与主芯体共线。
这是通过类似于可用于无源射频转发器的第一部分的包裹工艺形成电绝缘装置的巧妙方式,其中包括次级芯体、主芯体和第一初级覆盖长丝的丝线由次级覆盖长丝包裹。当然,在这种情况下,次级芯体和次级覆盖长丝的材料选自电绝缘材料,以便遵守电绝缘装置的平均介电常数水平。类似地,电绝缘装置的厚度由以下限定:次级芯体的尺寸、次级覆盖长丝的直径以及由层数、匝之间的节距限定的次级覆盖长丝的卷绕匝数。当无源射频转发器结合到轮胎外胎的结构中时,电绝缘装置的厚度保证无源射频转发器所处的电环境的稳定性。对于在800MHz至960Mhz之间频带中操作的无源射频转发器,该阈值厚度超过外接于第一初级覆盖长丝的圆柱体大约2毫米至5毫米。通过确保无源射频转发器接收或辐射的无线电波的环境恒定,该阈值厚度可以使本发明的主题在射频性能方面具有稳健性。这使得可以稳健地固定半波辐射偶极天线的尺寸以在目标通信频率下操作。当然,围绕无源射频转发器的这种电绝缘厚度也可以通过其他电绝缘装置结构来获得,如例如介电常数小于10、优选小于5的电绝缘弹性体配混物的块。此处,术语“电绝缘”理解为意指弹性体配混物的电导率至少小于配混物的导电电荷渗滤阈值。主芯体和次级芯体的共线确保了围绕辐射偶极天线的电绝缘的均匀分布。理想地,两个芯体是同轴的,这需要次级芯体具有封闭或准封闭的中空截面,以允许主芯体和半波偶极天线***其中。
通常,例如应该使用织物(例如尼龙)次级覆盖长丝或次级芯体。在这种情况下,外部覆盖长丝成为次级覆盖长丝,该次级覆盖长丝必须用与邻近该次级覆盖长丝的弹性体配混物相容的助粘剂覆盖。
有利地,次级芯体的刚度至多等于主芯体的刚度。
这也使得不会使射频转发器***。因此,施加在射频转发器上的热机械应力分布在两个芯体之间,这使得可以减少通过主芯体的那些热机械应力。因此,辐射偶极天线的物理完整性和电子芯片与导电丝状元件之间的电连接的物理完整性得到改善,即使当射频转发器安装在轮胎外胎的高应力区域中时也是如此。
根据第一个优选的实施方案,无源射频转发器与轮胎外胎的弹性体配混物层接触。
这是使无源射频转发器更容易安装在轮胎外胎结构中的实施方案。通过将所述射频转发器放置在弹性体配混物上而在构建生胎的装置中直接安装无源射频转发器。然后用第二弹性体配混物层覆盖无源射频转发器。以此方式,无源射频转发器因此被轮胎外胎的部件完全封装。因此,无源射频转发器被嵌入到轮胎外胎内,确保在电子芯片的内存被写保护时不会被篡改。替代方案是将无源射频转发器直接放置在长丝上,如果长丝由金属制成,这可能是有害的。如果选择直接安装在长丝上的选项,则优选的是,无源射频转发器预先涂覆有电绝缘弹性体配混物。优选地,该组件被另一个弹性体配混物层覆盖。因此,无源射频转发器仍与弹性体配混物层接触。
优选地,无源射频转发器位于距轮胎外胎的胎体增强件的端部至少5毫米的距离处。
无源射频转发器在轮胎的构造中表现为异物,构成机械奇点。增强件的端部也构成机械奇点。为了保障轮胎外胎的耐久性,优选地,两个奇点彼此相距一定距离。该距离越大,越有利。当然,奇点影响的最小距离与该奇点的尺寸和性质成正比。与增强结构的刚度相比,相邻弹性体配混物的刚度越高,由增强结构的端部构成的奇点就越敏感。例如,当增强体由金属或刚度与芳纶一样高的织物制成时,将两个奇点保持分开至少10毫米是合适的。
非常优选地,第一长丝的取向限定增强件的方向,辐射偶极天线的第一纵向轴线垂直于增强件的方向。
这是特别的实施方案,使得在制造轮胎外胎期间或在使用轮胎外胎期间可以更好地分布无源射频转发器和轮胎外胎之间传递的力。此外,该取向在制造轮胎外胎期间被稳固确定,因为该方向用作制造轮胎外胎的引导,这有助于将无源射频转发器安装在处于生胎状态的轮胎外胎中。
根据一个具体的实施方案,与射频读取器的无线电通信发生在UHF频带中,更具体地在介于860MHz至960MHz之间的范围内。
具体地,在该频带中,辐射偶极天线的长度与通信频率成反比。此外,在该频带之外,无线电通信受到高度损害或甚至不能通过标准弹性体材料。因此,这是根据偶极天线长度确定的射频转发器尺寸和其无线电通信(特别是在远场)之间的最佳折中,使得能够获得轮胎工业令人满意的通信范围。
根据另一个特别的实施方案,无源射频转发器的第一初级覆盖长丝的螺旋线圈沿第一主轴线的长度L在30毫米至80毫米之间。
具体地,在860MHz至960MHz之间的频率范围内,取决于围绕射频转发器的弹性体配混物的相对介电常数,螺旋弹簧的总长度(根据射频转发器发送或接收的无线电波的半波长调整)介于30毫米至80毫米之间,优选介于35毫米至70毫米的区间内。为了优化辐射天线在这些波长处的操作,应该根据波长完美调整半波偶极天线的长度。还必须考虑电子芯片的长度以及可能用于组件阻抗匹配的环路的长度。
有利地,螺旋弹簧的线圈直径D在0.6毫米至2.0毫米之间,优选在0.6毫米至1.6毫米之间。
这能够限制半波偶极天线所占用的体积,从而能够增加围绕射频转发器的电绝缘装置的厚度。当然,螺旋弹簧的该直径可以为恒定、变化、连续变化或分段变化的。从辐射天线的机械完整性的角度来看,直径优选为恒定或连续变化的。
根据一个有利的实施方案,辐射天线的螺旋节距在1.0毫米至4.0毫米之间,优选在1.0毫至2.0毫米之间。
这能够确保辐射天线的第一区域中的弹簧(或至少一个环形)的螺旋节距与线圈直径的比值在0.8至3之间,从而保证螺旋弹簧的最小伸长,同时确保无线电性能在发送和接收方面令人满意。此外,在整个辐射天线中,该节距还可以为恒定的或变化的。当然,为了避免辐射天线中的奇点形成辐射天线中的机械弱点,节距优选为连续变化的或改变较小的变化。
根据一个有利的实施方案,导电丝状元件的直径在0.08毫米至0.11毫米之间。
在该范围内,损耗电阻确实较低,从而改善了辐射天线的无线电性能。此外,这些直径尺寸允许使用e-tread技术将导电丝状元件附接到电子芯片。然而,丝线需要保持一定的机械强度,以便能够承受在高应力环境(例如,轮胎外胎)中经受的热机械应力,而无需优化这些丝线的材料(通常为低碳钢)的断裂应力。这使得能够确保辐射天线具有令人满意的技术/经济折中。
附图说明
通过以下详细描述将更好地理解本发明。这些应用仅作为示例并参考附图给出,在这些附图中相同的附图标记表示相同的部分,并且其中:
-图1示出了根据本发明的射频转发器的电子部分的示意图;
-图1bis是图1的射频转发器的电子部分在电子芯片处的截面图;
-图2示出了根据本发明的第二实施方案的射频转发器的电子部分的示意图;
-图3示出了根据本发明的射频转发器的电子部分的螺旋线圈的示例;
-图4示出了根据本发明的射频转发器的电子部分的另一个实施方案的螺旋线圈的示例;
-图5是根据本发明的电绝缘装置的第一实施方案中的无源射频转发器的分解图;
-图6是根据本发明的电绝缘装置的第二实施方案中的无源射频转发器的立体图;
-图7示出了现有技术的轮胎外胎的子午截面图;
-图8示出了当无源射频转发器位于轮胎外胎的外部区域时,根据本发明的轮胎外胎的胎圈和胎侧的子午截面图;
-图9示出了当无源射频转发器位于轮胎外胎的内区域时,根据本发明的轮胎外胎的胎圈和胎侧的子午截面图;
-图10示出了轮胎外胎的子午截面图,该轮胎外胎在胎侧的上部部分包括无源射频转发器。
具体实施方式
在下文中,术语“轮胎”和“充气轮胎”等同使用并且指代任何类型的充气轮胎或非充气轮胎。
在图1中,芯片1002连接到限定无源射频转发器的第一纵向轴线的两个导电丝状元件1003a和1003b。为此,芯片1002包括两个凹槽1005a和1005b,各自从芯片1002的一侧延伸的导电丝状元件1003a和1003b分别***凹槽1005a和1005b以形成半波偶极天线。芯片1002还包括射频发送-接收部件1004。
图1bis示出了图1的无源射频转发器的电子部分的详细截面图。芯片1002包括射频发送-接收部件1004。导电丝状元件1003a和1003b分别通过分别布置在凹槽1005a和1005b中的连接端子1004a和1004b连接到射频发送-接收部件1004。可以通过焊接或铜焊1009促进电连接。为了使凹槽1005a和1005b处的电连接牢固,可以在凹槽1005a和1005b中以及在导电丝状元件1003a和1003b位于这些凹槽1005a和1005b处的部分上沉积粘合剂1008。也可以用保护材料1007(如例如环氧树脂型树脂)封装芯片1002,以机械和化学地保护该芯片1002。
图2示出了在第二个任选的实施方案中根据本发明的无源射频转发器的电子部分,其中芯片1002连接到闭合环路以使由导电丝状元件1003a和1003b形成的半波偶极天线的阻抗与电子芯片1002的阻抗匹配。通过将导电丝状元件的一部分(在该示例中为元件1003a)和第三导电丝状元件1003c彼此连接来获得该环路。第三导电丝状元件1003c的另一个端部在凹槽1005a处连接到芯片1002。事实上,在工业上,可以使用更大尺寸的单个导电丝状元件1003b,以使其具有足够的长度来构成长度为四分之一波长的天线线股和丝状元件1003c。此外,也可以使用电连接芯片1002bis(未示出)以将第三丝状元件1003c的第一端部电连接到导电丝状元件1003a。在这种情况下,第二导电丝状元件1003a的长度一方面包括长度为四分之一波长的天线线股和两个芯片1002和1002bis之间的环路的一部分。这种巧妙的技术使无源射频转发器的电子部分的工业制造稳健且高效。在这种情况下的闭合环路由芯片1002和1002bis之间的一部分导电丝状元件1003a、丝状元件1003c和第二连接芯片1002bis组成,调整以使由导电丝状元件1003b和导电丝状元件1003a的另一部分形成的半波偶极天线的电阻抗与电子芯片1002的电阻抗匹配。电子芯片1002和闭合环路覆盖有电绝缘保护材料(如例如环氧树脂类树脂),使得可以在确保***电气环境稳定性的同时,在机械和化学上保护环路。这种保护确保了闭合环路的操作稳定性,并且可以由提供机械和化学保护的树脂和诸如DELO AD 465的第二绝缘树脂的叠加组成。
图3示出了根据第一实施方案的无源射频转发器的电子部分的螺旋线圈1010。首先,形成主芯体1012,它可以是由天然橡胶或合成橡胶(如聚氨酯)或弹性纤维制成的可伸展长丝,或者是直径D1002小于2毫米的不可伸展长丝。在该示例中,它是940HT聚丙烯酸酯长丝,是实心直径为0.5毫米的尼龙。该主芯体1012被第一初级覆盖长丝1013a环绕,并且在该示例中被第二初级覆盖长丝1013b环绕。该初级覆盖长丝1013a包括无源射频转发器的电子部分。该电子部分至少包括导电丝状元件1003a、1003b和电子芯片1002。在这种情况下,导电丝状元件1003a和1003b是金属的多丝或单股丝线,其直径小于0.15毫米,优选小于0.11毫米。在此情况下,导电丝状元件是覆盖有黄铜层的钢单丝线,黄铜层允许在表面上传导电荷,并且在e-tread方法的情况下,可以通过铜焊焊接到电子芯片1002。通过将第一初级覆盖长丝1013a围绕主芯体1012缠绕来产生第一初级覆盖长丝1013a的线圈,使得第一初级覆盖长丝1013a的线圈直径D在0.5毫米至1.0毫米之间,螺旋节距从0.8毫米至3毫米变化。因此,形成了半波偶极天线,其螺旋的轴线代表无源射频转发器的第一纵向轴线1030。自然地,也可以使用螺旋卷绕初级覆盖长丝1013a的其他方法(例如缠绕)来螺旋卷绕无源射频转发器的电子部分。第二初级覆盖长丝1013b围绕主芯体1012和第一初级覆盖长丝1013a螺旋缠绕。其作用是使主芯体1012和包括无源射频转发器的电子部分的初级覆盖长丝1013a形成的组件机械一体化。因此,保留了第一初级覆盖长丝1013a的螺旋线圈1010的几何形状。该第二初级覆盖长丝1013b(其通常为织物长丝)的卷绕优选与第一初级覆盖长丝1013a相反,以便平衡它们在这样设计的***中可能产生的应力,特别是扭转应力。在本申请的情况下,第二初级覆盖长丝1013b是任选的,因为此处导电丝状元件1013a由钢制成,钢由于其螺旋卷绕而塑性变形。因此,第一初级覆盖长丝1013a的螺旋线圈1010的几何形状由材料的这种塑性固定。
图4示出了根据优选实施方案的无源射频转发器的电子部分的螺旋线圈1010。这一次,在第一初级覆盖长丝1013a被螺旋缠绕之前,它通过三级芯体1014增强。具体而言,在准备螺旋卷绕的步骤期间,将无源射频转发器的电子部分与三级芯体1014组合,以减少通过导电丝状元件1003a和1003b的热机械应力,特别是在它们连接到电子芯片1002的区域中的热机械应力。为此,电子部分与三级芯体1014共线布置并且与该三级芯体1014成一体。在此情况下,通过围绕三级芯体1014和无源射频转发器的电子部分螺旋缠绕的织物三级覆盖长丝1015产生这种一体连接。自然地,可以通过以与第一三级覆盖长丝1015相反的方向缠绕的第二三级覆盖长丝来平衡该初级覆盖长丝1013a的应力。此外,这种双卷绕保证了三级芯体1014和射频转发器的电子部分之间更好的内聚力。该三级芯体1014的存在通过使力可以采取的路径成倍增加,确保电子部分的导电丝状元件1003a和1003b中存在的应力减小。它还使得初级覆盖长丝1013a的处理稳健,特别是由自动机处理,这提高了无源射频转发器的电子部分的螺旋线圈的生产率。必要地,三级芯体1014是电绝缘的,以便不损害无源射频转发器的电子部分的操作。优选地,三级芯体1014是不可伸展的且比导电丝状元件1003a和1003b更硬,以减少导电丝状元件1003a和1003b中的变形和应力并保证无源射频转发器的电子部分的螺旋线圈1010的几何稳定性。
无源射频转发器的电子部分的螺旋线圈限定了第一纵向轴线1030、线圈直径D(其必须大于或等于主芯体1012的外接圆的直径)和螺旋节距P。调整螺旋线圈的这最后两个参数既可以保证螺旋1010使通过初级覆盖长丝1013a的力最小化的变形能力又可以使由导电丝状元件1003形成的半波偶极天线的阻抗与电子芯片1002的阻抗匹配,这使得可以优化无源射频转发器的射频通信。
图5是根据第一实施方案的无源射频转发器1的分解立体图。该射频转发器1是封装在电绝缘装置中的第一子组件1010的形式。对应于无源射频转发器1的电子部分的螺旋线圈的子组件1010在这种情况下由围绕主芯体螺旋缠绕的第一初级覆盖长丝形成。第一初级覆盖长丝包括导电丝状元件和至少一个电子芯片,其中两个导电丝状元件形成半波偶极天线,所述电子芯片通过导电丝状元件连接到其端子。在此示例中,根据图2所示的原理,通过第三导电丝状元件和连接芯片创建了一个闭合环路。对应于无源射频转发器1的电子部分的第一初级覆盖长丝的螺旋线圈1010的长度L约为60毫米,在30毫米至80毫米之间。围绕外径为0.5毫米的主芯体形成螺旋,螺旋节距为约1毫米。这种螺旋几何形状可以使半波偶极天线的阻抗与配备闭合环路的电子芯片的阻抗相匹配。由于电绝缘装置的介电均匀性,子组件1010位于电绝缘装置的中心。在该示例中,无源射频转发器1的电子部分的螺旋线圈1010覆盖有助粘剂1020。这种助粘剂1020保证了无源射频转发器1的电子部分的螺旋线圈1010的外部覆盖长丝(此处为第一初级覆盖长丝)和与该外部覆盖长丝相邻的弹性体配混物之间更好的内聚力。
此处,电绝缘装置由弹性体配混物制成的两个本体2001和2002组成,所述弹性体配混物的相对介电常数小于5。相对于主纵向轴线1030在径向上位于外部覆盖长丝的外部的电绝缘装置的厚度为3毫米,远高于无源射频转发器1的电子部分的螺旋线圈的线圈直径(此处约为1毫米至2毫米)的六分之一。这确保了半波偶极天线周围的电绝缘区域,这足以实现良好的射频通信效率。
图6为根据另一个实施方案的无源射频转发器1的部分示意性立体图,其中电绝缘装置由织物次级覆盖长丝1024和1025组成。
此处,无源射频转发器1由围绕限定第一纵向轴线1030的主芯体1012的电子部分的螺旋线圈1010组成。该螺旋线圈1010由单个初级覆盖长丝产生,该初级覆盖长丝包括相对于限定半波偶极天线的两个导电丝状元件共线布置的三级芯体,所述两个导电丝状元件的一个端部连接到电子芯片。此处,电绝缘装置包括与无源射频转发器1的电子部分的螺旋线圈1010共线布置的次级芯体2021。在此情况下,该次级芯体2021是实心的并且是电绝缘的,其介电常数小于10。它由聚丙烯酸酯多丝线组成。在另一个变体形式中,次级芯体1002可以是中空的,以便能够在其管状孔口内接收电子部分的螺旋线圈1010。此处,它平行于主纵向轴线1030布置。因此,这需要存在围绕子组件1010和次级芯体1021螺旋缠绕的次级覆盖长丝,这将使这两个部件彼此成为一体,从而保证电子部分的螺旋线圈1010的直线几何形状。该第一次级覆盖长丝1024由代表中性纤维的实线示意性地示出。为了平衡应力,第二次级覆盖长丝1025沿相反方向围绕这两个部件缠绕。将次级覆盖细丝加倍保证了整个组件更好的内聚力。它还确保围绕射频转发器1的电子部分的电绝缘具有一定的均匀厚度,远大于电子部分的螺旋线圈1010的线圈直径D的六分之一。事实上,3毫米至4毫米的电绝缘厚度构成阈值厚度,超过该阈值厚度将不再提供无源射频转发器的无线电性能的任何增益。如在此情况下,可以通过单个大直径次级覆盖长丝、同一个较小直径长丝的多个线圈匝或几个具有中等直径的次级覆盖长丝的组合来获得该阈值厚度。
最后,次级覆盖长丝1024和1025通常由织物(如例如聚丙烯酸酯)制成,并且相对于主纵向轴线1030径向布置在最外侧,它们构成外部覆盖长丝,尤其是在这些长丝不接触的情况下。因此它们应该覆盖有助粘剂1020,以保证外部覆盖长丝和与这些外部覆盖长丝相邻的弹性体配混物之间的内聚力。在此情况下,相邻的弹性体配混物是轮胎的层。
轮胎的周向方向或纵向方向是对应于轮胎的***的方向并由轮胎外胎的行驶方向限定。
轮胎的横向方向或轴向方向平行于轮胎外胎的旋转轴线或参考轴线。
径向方向是与轮胎外胎的参考轴线相交并与其垂直的方向。
轮胎外胎的旋转轴线或参考轴线是在正常使用时轮胎外胎转动所围绕的轴线。
径向平面或子午平面是包含轮胎旋转的参考轴线的平面。
周向正中平面或赤道平面是垂直于轮胎外胎的参考轴线并且将轮胎外胎分为两半的平面。
图7示出了轮胎外胎100的子午截面,所述轮胎外胎100包括由胎冠增强件或带束层86增强的胎冠82、两个胎侧83和两个胎圈84。胎冠82由两个轴向端部821轴向界定,提供与轮胎外胎100的每个胎侧83的连接。胎冠增强件86轴向延伸直至其每个边缘处的轴向端部861。胎冠增强件86的径向外侧被由弹性体材料制成的胎面89覆盖。锚固在胎圈84中的胎体增强件87将轮胎外胎分成两个区域,这两个区域称为朝向流体腔的内部区域和朝向安装组件外侧的外部区域。这些胎圈84中的每一个由位于轮胎外胎的内部区域中的第一螺旋85增强并且在该示例中由位于轮胎外胎的外部区域中的第二螺旋88增强。胎圈84具有径向和轴向内端部841。胎体增强件87包括在胎体的端部之间形成返回部分和向外部分的增强长丝,所述端部在每个胎圈84中夹在两个螺旋85和88之间。胎体增强件87以本身已知的方式由织物长丝构成。胎体增强件87从一个胎圈84延伸至另一个胎圈,从而与周向正中平面EP形成在80°至90°之间的角度。气密内衬90相对于胎体增强件87在径向内部从一个胎圈84延伸至另一个胎圈。
图8示出了轮胎外胎100的胎圈84和胎侧83区域中的详细视图。该图示出了无源射频转发器1在轮胎外胎100的外部区域中相对于胎体增强件87的定位。
胎圈84由螺旋85和88组成,所述螺旋85和88分别位于轮胎外胎的内部区域和外部区域中并将胎体增强件87的端部夹在中间,整体涂覆有弹性体配混物层97。第一橡胶配混物层91(称为胎圈保护件)在径向上位于螺旋85和88的内侧。其具有径向和轴向外自由边缘912。其还具有两个在轴向上相对于胎体增强件87位于内侧的自由边缘911和913。此处,径向最内自由边缘913构成胎圈84的内端部。第二弹性体配混物层92在径向上位于第一弹性体配混物层91的外侧并且限定胎侧83的外表面。第三橡胶配混物层93(称为“增强填充物”)相邻于第二弹性体配混物层92。其具有两个自由边缘。第一个自由边缘932在径向上位于内侧并支承在弹性体配混物层97上。另一个自由边缘931在径向上位于外侧并终止于胎体增强件87的表面上。
在这种配置中,在轴向上位于胎体增强件87的内侧的气密内衬90位于轮胎外胎100的内部区域。它以与弹性体配混物层97相邻的自由边缘901终止。最后,第四弹性体配混物层94保护胎体增强件。
该轮胎外胎100的胎圈84和胎侧83配备有无源射频转发器,编号为1,可能带有后缀,所述无源射频转发器位于轮胎外胎100的外部区域。将第一无源射频转发器1定位在第三弹性体配混物层93的外表面上。所述无源射频转发器定位在距螺旋88的径向外自由边缘(其构成机械奇点)的10毫米的距离处。该位置确保了射频转发器1的机械稳定性区域,该区域有利于其机械耐久性。此外,将其嵌入轮胎外胎100的结构内给予其良好的保护,使其免受来自轮胎外胎100外部的机械攻击。
第二射频转发器1bis定位在第二弹性体配混物层92的内部。在轮胎外胎100的构建过程中,在第二弹性体配混物层92的生坯状态下的注塑过程中将射频转发器1bis简单地放置在材料内。
优选地,无源射频转发器的外部覆盖长丝涂覆有促进与相邻弹性体配混物层粘附的助粘剂。特别是在电绝缘装置的第二实施方案的情况下,助粘剂的存在对于确保与第二弹性体配混物层92的粘合是必不可少的。在固化模具中对生胎体加压,确保射频转发器1bis在固化状态下如图所示定位。该射频转发器1bis远离轮胎外胎100的其他组成部分的任何自由边缘。特别地,它与第三弹性体配混物层93的自由边缘931、螺旋88的径向外自由边缘和胎圈保护件91的自由边缘912间隔开。它的位置确保了与外部射频读取器通信方面的更好性能,因为它与安装组件的金属部件间隔开。由于无源射频转发器1bis的电子部分的小型化,行驶期间的循环应力载荷不会造成破坏。必然地,这两个转发器在轴向上位于第一橡胶配混物层91的端部913的外侧,因此位于胎圈84的内端部的外侧。它们相对于轮胎外胎100的参考轴线径向定位在螺旋88的径向外端部和胎冠增强件86的轴向端部861之间。
此外,还必须确保无源射频转发器1bis的外部覆盖长丝与胎体增强件的第一长丝之间的弹性体配混物的厚度大于0.5毫米或甚至1毫米,以防止这两种类型的长丝之间的任何摩擦,该摩擦会导致它们在轮胎外胎100的使用期间在循环应力载荷下劣化。因此,这保证了射频转发器1bis的物理完整性和/或轮胎外胎100的物理完整性。
图9示出了轮胎外胎100在胎圈84和胎侧83区域中的详细子午截面。该图9示出了无源射频转发器在轮胎外胎100的内部区域中相对于胎体增强件87的主要部分的位置。
轮胎外胎100特别地在内部区域包括气密内衬90和***在胎体增强件87和气密内衬90之间的弹性体配混物层94。该弹性体配混物层94具有位于螺旋85下方的径向内部自由边缘941。该弹性体配混物层94从轮胎外胎100的一个胎圈84延伸至另一个胎圈84。
射频转发器1bis在形成胎体增强件87的第一长丝的区域中的位置使得射频转发器1在机械上稳定。该转发器在胎圈保护件91的自由边缘913的径向外侧超过40毫米,当轮胎外胎安装在车轮上使用时,这允许该转发器在径向上位于轮辋凸缘的外侧。相比之下,为了确保合适的无线电通信性能,优选使用电绝缘的包封橡胶来封装射频转发器1bis。从无线电通信性能的观点来看,该位置通过在轮胎外胎100中径向更向外而允许改善无线电通信性能。在任何情况下,它的取向都使得它靠在胎体增强件87的至少两个第一长丝上。这确保射频转发器1bis相对于轮胎外胎100的厚度的轴向位置使得当将无源射频转发器1bis结合到轮胎外胎100中时能够对该转发器的辐射天线的谐振进行稳健调谐。最后,无源射频转发器1的外部覆盖长丝必须与轮胎外胎100的各层的各种长丝相距至少0.5毫米,以在轮胎胎体100的使用期间限制这两种类型的长丝在循环应力载荷下的摩擦。这保证了无源射频转发器1bis的物理完整性和/或轮胎外胎100的物理完整性。
根据本发明的射频转发器1的第二位置对于无源射频转发器1来说是理想的,保护了无源射频转发器1免受任何外部机械攻击和任何内部热机械攻击。然而,建议将辐射天线的第一纵向轴线定位成使得射频转发器1靠在胎体增强件87的至少两个第一长丝上。此处,在该示例中,第一纵向轴线沿周向放置。优选地,无源射频转发器1位于轮胎外胎100的弹性体配混物层的内部。这意味着当无源射频转发器的电子芯片在第一次写入与电子芯片相关联的内存之后已经被写保护时,包含在该电子芯片中的数据不能被篡改。此外,射频转发器1周围的均匀性赋予轮胎外胎100和无源射频转发器1更好的物理完整性。
图10示出了轮胎外胎100的子午截面图,对应于射频转发器1安装在轮胎外胎100的胎侧83上。在该示例中,射频转发器1安装在轮胎外胎100的胎侧83高度的大致一半处,由虚线表示。这是无线电通信的理想区域,因为它首先与轮胎的强金属区域保持一定距离,同时保证轮胎外部的自由空间。此外,周围的橡胶为柔性橡胶,一般承受的载荷很小,有利于射频转发器1的良好射频工作,尤其是在射频转发器的电绝缘装置的厚度低于其阈值的情况下。关于无源射频转发器1的物理完整性,虽然这个几何区域在特别是进入接触面时受到明显的周期性应力载荷,但电子部分的小型化使得无源射频转发器1具有令人满意的寿命。关于轮胎外胎100的物理完整性,射频转发器100应定位在足够远离自由边缘的位置,在此情况下,自由边缘位于轮胎外胎100的外部区域。支承在胎体增强件87上,无源射频转发器1的第一纵向轴线应定位成使得其在胎体增强件87上的投影与胎体增强件87的至少两个第一长丝相交。理想地,辐射偶极天线的第一纵向轴线垂直于胎体增强件87的长丝,这相当于在具有子午结构的轮胎外胎100的情况下将其沿周向定位。理想地,无源射频转发器1的外部覆盖长丝不与胎体增强件87的第一长丝接触,以限制两种类型的长丝之间的任何摩擦。这保证了射频转发器1的物理完整性和轮胎外胎100的物理完整性。
胎侧83区域中的第二位置相当于将射频转发器1bis定位在限定胎侧83的橡胶配混物层的内部并且在径向上位于胎冠块状部82的轴向端部821附近。该位置的优点是无源射频转发器1bis周围材料的均匀性,这提高了辐射天线的无线电通信性能,除非是电绝缘装置的厚度大于或等于阈值厚度的情况。为了满足与轮胎外胎100的完整性相关的要求,射频转发器1bis应远离胎冠增强件86的任何自由边缘861或远离位于轮胎外胎100的外部区域的橡胶本体的端部。特别地,注意将射频转发器1bis放置在距胎冠增强件86的自由边缘861和胎冠块状部82的端部821至少5毫米的距离处。当然,射频转发器1bis的径向位置离赤道越远,则射频转发器1bis的物理完整性越能得到保证,所述赤道对应于轮胎的轴向端部,这是经常受到道路设施(例如路面边缘)影响的区域。图中未示出的其他位置也是可能的,特别是在轮胎外胎100相对于胎体增强件87的内部区域中。轮胎外胎的内部区域是无源射频转发器的自然保护区域,这有利于其物理完整性,但会略微降低无线电通信性能。该内部区域还具有限制轮胎外胎的部件的自由边缘的数量的优点,这些自由边缘对于装配有无源射频转发器的轮胎外胎的机械耐久性来说构成潜在弱点。
当然,无源射频转发器1和1bis的辐射偶极天线相对于由胎体增强件的第一长丝限定的方向可以具有任何取向,只要辐射偶极天线的投影与胎体增强件的至少两个第一长丝相交即可。因此,层的端部与无源射频转发器之间的距离是指无源射频转发器在轮胎外胎的每个子午平面中的每个材料点相对于所述层在同一子午平面中的端部的距离。然而,更实际的是直接定位无源射频转发器,使得第一纵向轴线基本上垂直于胎体增强件的第一长丝的方向。
当然,如果轮胎外胎的长丝(例如胎体增强件层87的长丝)和可能的增强层的增强元件本质上是金属的,则需要保证无源射频转发器的第一纵向轴线和增强件由其增强元件限定的方向之间的角度至少为30度,优选至少为45度。以这种方式,使对射频转发器的无线电通信的干扰最小化。理想地,在对于具有单个金属胎体增强件层的子午轮胎的轮胎外胎中,射频转发器的第一纵向轴线与增强层的增强件的方向之间的角度为90度。
Claims (13)
1.轮胎外胎(100),其围绕参考轴线呈环形形状并配备有无源射频转发器(1、1bis),所述轮胎外胎(100)包括:
-胎冠块状部(82),所述胎冠块状部(82)包括胎冠增强件(86)和胎面(89),所述胎冠增强件(86)在其每个边缘处具有轴向端部(861),所述胎面(89)在其每个轴向端部(821)
处通过胎侧(83)连接至胎圈(84),所述胎圈(84)相对于参考轴线具有在轴向和径向上位于胎圈(84)内侧的内端部(841),
-第一长丝,其形成返回部分和向外部分,彼此相邻布置并且周向对齐,锚固在所述胎圈(84)中,在每个胎圈(84)中具有分别连接返回部分和向外部分的环形圈,所述第一长丝形成限定胎体增强件(87)的至少周向对齐部,所述胎体增强件(87)将轮胎外胎相对于胎体增强件(87)分为内部和外部两个区域,
-在每个胎圈(84)中,用于锚固所述第一长丝的装置包括第二长丝,所述第二长丝沿周向定向并沿轴向与第一长丝接壤,
并且形成至少一个螺旋(85、88),
-第一弹性体配混物层(91),其形成轮胎外胎(100)在胎圈(84)区域中的外表面,所述第一弹性体配混物层(91)旨在与轮辋接触,
-第二弹性体配混物层(92),其在径向外侧与第一弹性体配混物层(91)接触并且形成所述胎侧(83)的外表面,
-所述无源射频转发器(1、1bis)包括主芯体(1012)、第一初级覆盖长丝(1013a)和电绝缘装置(1021、1024、1025、2001、2002),所述主芯体(1012)限定第一纵向轴线(1030),所述第一初级覆盖长丝(1013a)围绕主芯体(1012)依次缠绕并限定线圈直径D,所述电绝缘装置(1021、1024、1025、2001、2002)
相对于第一纵向轴线(1030)径向设置在第一初级覆盖长丝(1013a)的外侧,
-所述第一初级覆盖长丝(1013a)包括至少两个导电丝状元件(1003a、1003b),所述导电丝状元件(1003a、1003b)的直径在0.05毫米至0.15毫米之间并电连接到至少一个包括射频发送
-接收部件(1004)的电子芯片(1002),
-所述主芯体(1012)的刚度低于第一初级覆盖长丝(1013a)的最大刚度,
其特征在于,所述电绝缘装置(1021、1024、1025、2001、2002)在大于或等于所述第一初级覆盖长丝(1013a)的线圈直径D的六分之一的厚度上具有小于或等于10的平均相对介电常数,偶极辐射天线(10)与胎体增强件(87)的至少两个第一长丝对齐,所述无源射频转发器(1、1bis)在轴向上位于胎圈(84)的内端部(841)的外侧并且在径向上位于至少一个螺旋(85)的径向最外端部(851)和胎冠增强件(86)的轴向端部(861)之间,并且将所述无源射频转发器(1、1bis)的相对于第一纵向轴线(1030)在径向位于最外侧的外部覆盖长丝与增强元件隔开的弹性体配混物的厚度大于0.5毫米。
2.根据权利要求1所述的轮胎外胎(100),其中,所述无源射频转发器(1、1bis)的外部覆盖长丝覆盖有助粘剂(1020),所述助粘剂(1020)促进外部覆盖长丝和与所述外部覆盖长丝相邻的弹性体配混物之间的粘附。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的轮胎外胎(100),其中,所述轮胎外胎(100)包括至少第三弹性体配混物层(93),所述第三弹性体配混物层(93)在轴向上位于胎体增强件(87)的外侧,并且在轴向上位于第一弹性体配混物层(91)和/或第二弹性体配混物层(92)的内侧。
4.根据权利要求1所述的轮胎外胎(100),其中,所述轮胎外胎(100)包括至少一个弹性体配混物的气密层(90),所述弹性体配混物的气密层(90)位于轮胎外胎(100)的最内侧,所述轮胎外胎(100)包括至少第四弹性体配混物层(94),所述第四弹性体配混物层(94)在轴向上位于胎体增强件(87)的内侧。
5.根据权利要求1所述的轮胎外胎(100),其中,所述轮胎外胎(100)包括相邻布置的至少第三增强长丝以构成增强结构。
6.根据权利要求1所述的轮胎外胎(100),其中,第一长丝的取向限定增强件的方向,所述射频转发器(1、1bis)的第一纵向轴线(1030)垂直于增强件的方向。
7.根据权利要求1所述的轮胎外胎(100),其中,所述无源射频转发器(1、1bis)与所述轮胎外胎(100)的弹性体配混物层(90、91、92、93、94)接触。
8.根据权利要求7所述的轮胎外胎(100),其中,所述无源射频转发器(1、1bis)位于距轮胎外胎的胎体增强件的端部至少5毫米的距离处。
9.根据权利要求1所述的轮胎外胎(100),其中,所述第一初级覆盖长丝(1013a)包括不可伸展的三级芯体(1014)和至少一个三级覆盖长丝(1015),所述不可伸展的三级芯体(1014)与至少两个导电丝状元件(1003a、1003b)和至少一个电子芯片(1002)共线布置,所述三级覆盖长丝(1015)依次围绕三级芯体(1014)、至少两个导电丝状元件(1003a、1003b)和至少一个电子芯片(1002)缠绕,所述三级芯体(1014)的刚度大于每个导电丝状元件(1003a、1003b)的最大刚度。
10.根据权利要求1所述的轮胎外胎(100),其中,一个导电丝状元件(1003a、1003b)电连接到第三导电丝状元件(1003c)的端部,所述第三导电丝状元件(1003c)的另一个端部电连接到至少一个电子芯片(1002)以形成闭合环路,形成环路的导电丝状元件(1003a、1003b、1003c)的部分和至少一个电子芯片(1002)是电绝缘的。
11.根据权利要求1所述的轮胎外胎(100),其中,无源射频转发器的电绝缘装置包括至少一个次级覆盖长丝(1024、1025),所述次级覆盖长丝(1024、1025)依次围绕次级芯体(1021)、主芯体(1012)和第一初级覆盖长丝(1013a)缠绕,次级芯体(1021)与主芯体(1012)共线。
12.根据权利要求1所述的轮胎外胎(100),其中,无源射频转发器(1、1bis)的第一初级覆盖长丝(1013a)的螺旋线圈沿第一主轴线(1030)的长度L在30毫米至80毫米之间。
13.根据权利要求1或10所述的轮胎外胎(100),其中,每个导电丝状元件的直径在0.08毫米至0.11毫米之间。
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