KR20130110933A

KR20130110933A - Ｒｆｉｄ 태그를 부착한 타이어

Info

Publication number: KR20130110933A
Application number: KR1020120033279A
Authority: KR
Inventors: 김성대; 박성규; 박중양; 노신화; 김남용
Original assignee: 금호타이어 주식회사
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2012-03-30
Publication date: 2013-10-10

Abstract

본 발명은 타이어에 대한 여러가지 정보를 무선으로 제공하는 RFID 태그를 타이어에 부착하는 위치에 관한 것으로, 상기 RFID 태그는 타이어의 내부 인너라이너에 부착되고, 타이어가 차량 장착시 타이어 내부에 구성된 스틸코드, 비드와이어 및 림 등 금속 재질에 의한 전파 간섭을 최소화 할 수 있는 림 끝단 지점에서부터 주행 중 발생하는 굴신운동 및 타이어 차량 장탈착시 장비의 간섭, 등에 의한 상기 RFID 태그가 파손되는 것을 방지 할 수 있는 에이펙스 끝단까지의 공간이 중복되는 림 끝단 지점에서 턴업부 끝단지점까지의 인너라이너 표면에 부착된다. 본 발명의 RFID 태그 부착 위치에 의하면, 타이어 제조공정에서 타이어 수명까지 RFID 태그를 타이어에 부착한 상태로 타이어에 대한 정보를 유지 할 수 있다.

Description

ＲＦＩＤ 태그를 부착한 타이어{Tire provided with a RFID tag}

본 발명은 RFID 태그를 부착한 타이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 타이어 주행시 내외부 간섭에 의한 타이어 장착용 RFID 태그의 손상이나 인식불능을 막고 타이어 수명까지 RFID 태그가 탈리되지 않고 타이어 정보를 타이어에 부착된 상태로 유지할 수 있는 RFID 태그를 부착한 타이어에 관한 것이다.

최근 제조물의 결함으로 인하여 발생한 손해에 대한 제조업자 등의 손해배상책임을 규정한 제조물 책임법이 발효됨에 따라, 타이어 제조업계에서도 타이어의 펑크에서 기인하는 사고를 사전에 방지할 수 있도록 하는 지능형타이어가 개발되고 있다. 또한, 고객 관리 등에 용이 하기 위하여, 타이어의 생산과 유통은 물론 타이어의 폐기에 이르기까지 모든 정보를 통합 관리할 필요성이 대두되고 있다.

이와 같은 추세에 맞추어 최근 타이어의 각종 이력정보를 저장하고 있는 RFID 태그를 적용한 기술이 개발되고 있다. 통상적으로 타이어에 부착하는 RFID 태그는 타이어의 각종 이력정보가 저장되는 칩과 리더기와의 무선 통신을 위한 안테나를 포함하고 있다. 상기 칩에는 제조일, 제조사, 상품번호 등과 같은 타이어의 고유정보가 저장됨은 물론 타이어 생산공정에서부터 판매에 이르는 전체 물류 정보가 저장 및 갱신된다. 결국 상기 리더기로부터 정보가 상기 안테나를 통하여 칩에 저장 및 갱신되고, 상기 칩에 저장된 정보가 상기 안테나를 통해 상기 리더기로 송신되는 것이다.

따라서, 타이어 제조업체에서는 타이어의 고유 정보는 물론 타이어 생산공정에서부터 판매 및 폐기에 이르는 전체 물류 정보를 효과적으로 관리할 수 있게 된다.

그런데, RFID는 금속에 의한 전파 간섭으로 리더기로 인식시 인식률에 영향을 받게 된다. 타이어 장착 위치에 따라, 타이어에 구성된 스틸코드와 림, 등의 영향으로 타이어에 장착된 상기 RFID 태그의 인식을 방해할 수 있으며, 타이어 주행시 굴신운동 및 타이어를 차량에 장탈착시 장비의 간섭, 등으로 인해 RFID 태그의 손상이 발생할 수 있다. 또는 튜브 타입 타이어의 경우 RFID 태그에 의한 타이어 파손이 발생할 수 있는 문제점이 있다. 따라서, RFID 태그가 주행시 타이어 굴신운동에 의한 영향이 없으며, 타이어에 구성된 스틸코드와 림의 영향을 최소화 할 수 있는 적정 위치에 대한 구체적인 사양이 요구된다.

상기의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 타이어 주행시 내외부 간섭에 의한 타이어 장착용 RFID 태그의 손상이나 인식불능을 막고, 타이어 수명까지 상기 태그가 탈리되지 않고 타이어 정보를 타이어에 부착된 상태로 유지하며, 태그의 손상이나 인식률 저하의 원인이 되는 요소를 최소화할 수 있는 적정위치에 RFID를 부착한 타이어를 제공하는 데에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 타이어의 제품 정보를 인식하기 위해 장착되는 RFID 태그가 인너라이너 내측에 설치되는 타이어에 있어서, 상기 RFID 태그를 타이어 주행 중 굴신운동의 영향을 최소한으로 받게 하면서 필름에 형성된 칩과 안테나의 연결방향의 변형을 최소화 할 수 있도록 RFID 태그의 길이방향을 타이어 반지름 방향의 수직 방향으로 부착시키는 것을 특징으로 한 RFID 태그를 부착한 타이어이다.

상기 RFID의 폭방향 중심축은 림의 상부 끝단과 턴업부 상부 끝단 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다.

또, 튜브가 장착되는 경우에는 상기 RFID 태그의 부착 후에 그 내측으로 후랩이 설치되고, 상기 후랩은 상기 RFID 태그를 덮는 것을 특징으로 한다.

또, 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 RFID태그는, 길이방향으로 긴 내열성 폴리머 필름과, 상기 폴리머 필름의 상면에 부착된 길이방향으로 긴 제1안테나와, 상기 제1안테나의 중심에 위치하는 RFID칩을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 RFID칩과 병렬로 상기 제1안테나에 연결되는 폐루프형태의 제2안테나가 설치될 수 있다.

또, 상기 폴리머 필름의 하면에는 열경화성 접착제가 도포되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 폴리머 필름의 하면에는 인너라이너 표면에 부착이 용이한 부착고무층을 가지는 것을 특징으로 한다. 상기 부착고무층은 인너라이너와 동일한 재질로 이루어질 수 있다.

또, 상기 폴리머 필름의 상면 전체는 제1몰드부로 커버되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 RFID 칩과 상기 제1안테나의 일부는 제2몰드부로 커버되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 폴리머 필름에서 상기 제2몰드부를 제외한 상면 전체는 제1몰드부로 커버되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 RFID 칩과 상기 제1안테나는 도전성 고무로 솔더링되는 것을 특징으로 한다.

본 발명을 통하여, 타이어의 이력정보를 제공하는 타이어 장착용 RFID 태그를 부착한 타이어가 차량에 장착되어 주행시 타이어 장착용 RIFD 태그의 칩과 안테나가 피로에 의해 훼손되거나 외부 간섭에 의한 타이어 장착용 RFID 태그의 손상이나 인식불능을 막고 타이어 수명까지 상기 태그가 탈리되지 않고 타이어 정보가 담긴 RFID 태그를 타이어에 부착된 상태로 유지할 수 있다.

도 1은 일반적인 타이어에 RFID태그를 부착한 상태의 단면도이다.
도 2는 도 1에 부착된 RFID의 사시도이다.
도 4a은 HFSS(High Frequency Structure Simulator)을 이용해 도 1의 타이어에 대하여 시뮬레이션을 실시하였을 때 나타나는 RFID 태그 방사 패턴을 3D로 도시한 것이다.
도 4b는 도 4a의 XY평면상의 RFID 태그 방사 패턴이다.
도 4c는 도 4a의 XZ평면상의 RFID 태그 방사 패턴이다.
도 5는 고무 흐름 평가 결과를 도시한 그래프이다.
도 6 내지 도 9는 타이어의 종류에 따라 RFID태그를 부착한 상태의 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 일반적인 튜브리스 타이어(100)의 구조가 도시되어있다. 도면을 참조하면, 타이어(100)는 림의 외주에 끼워져 골격을 이루고, 상기 림과의 사이에 적정수준의 공기압이 충진되는 인너라이너와, 상기 인너라이너의 외주면에 접합되어 타이어(100)의 골격을 형성하는 카카스(Carcass, 130)와, 상기 카카스(130) 외주면에 접합되어 노면과 접지되고, 접지면에 소정의 패턴이 형성된 트래드(Tread, 110)와, 상기 트래드(110)와 카카스(130)사이에 삽입되어 상기 트래드(110)의 움직임을 제한하는 벨트(Belt, 120)와, 림의 외주에서 상기 트래드(110)까지의 반경 방향으로 상기 인너라이너의 양측면에 각각 접합되어 외관을 형성하는 사이드월(Side Wall, 160)을 포함한다.

상기 카카스(130) 내주단에는 인너라이너와 림 사이에 충진된 공기가 누설되지 않도록 인너라이너와 림 사이를 밀봉하는 비드(bead, 140)와 삼각형태의 고무 충진재인 에이펙스(150)이 형성되어 있으며, 여기서, 상기 벨트(120) 및 비드(Bead, 140)은 강재(Steel)로 형성된다.

RFID 태그(170)가 제조공정 및 물류과정에 발생할 수 있는 손상을 방지하기 위해 인너라이너 부위에 부착된다. 상기 RFID 태그(170)는 도 2에 도시된 바와 같이, 길이방향으로 긴 내열성 폴리머 필름(172)과, 상기 폴리머 필름(172)의 상면에 부착된 길이방향으로 긴 제1안테나(178)와, 상기 제1안테나(178)의 중심에 위치하는 RFID칩(176)으로 구성될 수 있다. 또, 강한 신호를 발생시키기 위하여, 상기 RFID칩(176)과 병렬로 상기 제1안테나(178)에 연결되는 폐루프형태의 제2안테나(180)를 추가로 설치하는 것도 가능하다.

상기 폴리머 필름(172)으로는 내열성 및 내압성을 가지며, 곡면

에 부착이 용이한 가요성(flexible)을 갖는 소재인 폴리이미드(polyimide) 필름이 채용하는 것이 바람직하다.

상기 폴리머 필름(172)의 하면에는 타이어 수명까지 부착될 수 있는 열경화성 접착제가 도포될 수 있다. 또는 인너라이너와 일체성을 향상시키도록 상기 폴리머 필름(172)의 하부에는 인너라이너 고무와 부착성을 향상시키기 위해 부착고무층(174)이 부착될 수 있다. 이 때, 상기 부착고무층(174)은 인너라이너를 이루는 고무와 동일한 재질로 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 폴리머 필름의 상면 전체는 제1몰드부(182)로 커버될 수 있다. 상기 제1몰드부(182)로는 실리콘, 에폭시, 또는 고무가 사용될 수 있다. 이 결과, 상기 RFID 태그(170)의 각 구성요소를 보호할 수 있을 뿐 아니라, 굴신운동에 대하여도 변형에너지를 상기 제1몰드부(182)에서 흡수하는 것으로 상기 RFID 태그(170)의 수명을 늘릴 수 있게 된다.

또, 좀 더 굴신운동에 용이하게 대응하기 위하여, 상기 RFID 칩(176)은 별도의 제2몰드부(181)로 커버하고, 상기 폴리머 필름(172)에서 제2몰드부(181)를 제외한 상면 전체는 제1몰드부(182)로 커버한다. 이를 통해, 제1안테나(178)의 휨운동이 상기 RFID 칩(176)에 직접 전달되는 것을 방지하여, 상기 RFID 태그(170)의 수명을 획기적으로 늘릴 수 있게 된다. 상기 제2몰드부(181)로는 실리콘, 에폭시, 또는 고무가 사용될 수 있다.

특히, 타이어의 굴신운동에서 가장 취약한 부분은 상기 RFID 칩(176)과 상기 제1안테나(178)의 연결부분이다. 따라서, 본 발명에서는 상기 RFID칩(176)과 상기 제1안테나(178)를 연결하는 다리(184)의 접합부(186,188)를 도전성 고무로 솔더링하였다. 이 결과, 상기 접합부(186,188) 역시 변형에 대해 둔감해져서 굴신운동에 대한 저항력이 증가될 수 있었다. 이러한 도선성 고무로는 실리카를 함유한 고무를 사용할 수 있다.

이러한, 상기 RFID 태그(170)는 주행중에 발생하는 타이어 굴신운동의 영향을 최소한으로 받게 하면서 내열성 폴리머 필름에 형성된 칩과 안테나의 연결방향의 변형을 최소화 할 수 있게 타이어 장착용 태그 길이방향을 굴신운동의 수직방향으로 부착하는 것이 바람직하다.

타이어 제조공정은 반제품을 만들고, 이 반제품들이 모아져 그린케이스가 만들어지고, 가류 공정을 거쳐서야 비로서 차량에 장착하는 타이어가 만들어진다. 가류하는 동안 몰드 내에서 타이어 고무 흐름이 발생하여 타이어 모양이 형성된다. 반제품 상태에서 인너라이너 표면에 RFID 태그를 부착하여 가류 공정을 거치면서 타이어 고무 흐름으로 인해 RFID 태그가 손상될 수 있는지를 확인해보았다. 도 4는 고무 흐름 평가 결과를 그래프로 도시한 것이다. 비드부에서 벨트 끝단까지에서 종 방향의 고무흐름 변화가 크며, 횡 방향의 고무흐름 변화는 작음을 알 수 있다. 즉, RFID 태그의 길이방향을 타이어의 종방향(반지름 외측방향)으로 부착하였을 때, 고무의 신장에 따라 RFID 태그 신장율 또한 크게 되어 RFID 태그의 칩과 안테나의 연결 부위가 손상되게 된다. 반대로 트레드 이면 인너라이너 표면보다 측면의 횡 방향 고무흐름 변화율이 작아 RFID 태그 길이방향을 횡방향(원주방향)으로 부착하였을 때, 다른 부분에 비해 신장율이 작아 RFID 태그의 칩과 안테나의 연결부위의 손상을 최소할 수 있다.

따라서, 이에 따라 RFID 태그를 그린케이스에 부착 후 가류시 고무 흐름에 의한 손상을 방지하기 위해, 인너라이너 측면 표면에서 횡 방향인 굴신운동의 수직방향으로 부착하는 것이 바람직하다.

또, RFID태그(170)는 타이어에서 금속 재질 등으로 인한 전파의 간섭을 최소화할 수 있는 위치에 부착되는 것이 바람직하다.

타이어(100)에서 고려될 수 있는 금속재질은 비드(140)와, 벨트(120)가 있고, 또 타이어(100)가 장착되는 림 역시 금속재질이다. 따라서, 이 모든 금속에 의한 영향을 피할 수 있는 위치에 상기 RFID 태그(170)를 부착하는 것이 바람직하다.

도 4는 RFID 태그가 손상되지 않고 타이어(100) 내에 적용될 수 있는 최적의 위치를 찾기 위한 방법으로 전파의 세기를 측정하는 HFSS(High Frequency Structure Simulator)을 이용해 시뮬레이션을 실시하였을 때 나타나는 RFID 태그 방사 패턴을 3D로 도시한 것이다. RFID 태그(170)는 도 1에서 비드(140) 하부끝단과 에이펙스(150)의 하부끝단 사이에 부착하였다. 도 4에서 z축은 에이펙스 끝단에서의 타이어 원주방향의 접선방향이고, x축은 z축에서 타이어의 회전중심을 향하여 직각인 축이며, y축은 z축에서 타이어 폭방향으로 직각인 축이다.

도 3에서 트레드와 비드에 형성된 금속의 영향으로 Y축으로는 전파가 방사되지 않으며 RFID를 부착한 방향으로 RFID 태그 방사값이 크게 도시되었다.

이에 따라 본 시뮬레이션에서는 비드와 벨트로부터 충분한 이격거리를 가지고 있는 에이펙스(150)가 시작하는 지점에서부터 벨트(120) 끝단까지의 위치에서 타이어 장착용 RFID 태그의 전파 세기 시뮬레이션하였을 때, 전파 특성이 우수함을 확인할 수 있었다. 다만, 도 4에서는 림의 영향은 고려되지 않았다.

금속은 RFID 칩에서 방출되는 방사를 막는다. RFID 태그가 금속으로 만들어진 물체 내부에 위치되어 있다면, RFID 칩의 정보는 물체를 통과하여 인식 장치에 도달할 수 없거나, 신호가 미미하여 인식장치에서 인식할 수 없게 된다. 이는 타이어(100) 내부에 스틸이 포함된 벨트(120)와 비드(140)에 의해 타이어 장착용 RFID의 인식율에 영향을 미치게 된다. 또, 타이어를 차량에 장착시에는 림에 의해 영향을 받게 되며, 튜브타입 타이어의 경우에는 카카스의 코드가 스틸로 이루어져 카카스 코드에 의해 영향을 받게 된다. 따라서 RFID 태그의 부착위치는 비드(160)와 벨트로부터 충분한 이격거리가 확보되는 위치에 부착되는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명에서는 도 6 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 다양한 형태의 RFID 태그의 부착위치를 제시한다. 이 때, RFID 태그의 부착위치는 2가지 조건을 포함한다. 첫번째 조건은 RFID 태그의 길이방향을 타이어 반지름 방향의 수직 방향으로 부착시키는 것이며, 두번째 조건은 상기 RFID의 폭방향 중심축은 림의 상부 끝단과 턴업부 상부 끝단 사이에 배치되는 것이다. 이를 통해, 벨트, 비드 및 림의 모든 영향으로부터 RFID의 신호를 안정적으로 방출하는 것이 가능하다.

도 6에 도시된 타이어(200)는 RFID태그(270)의 폭방향 중심축이 림(280)의 상단보다 상측에 위치한다. 상기 타이어(200)는 일반적인 튜브리스 타이어이다. 따라서, 상기 RFID태그(270)는 림(280)의 상단 및 턴업부(260) 상부끝단 사이에 배치된다. 이 때, 상기 RFID태그(270)의 외측으로는 카카스(230)와 에이펙스(250) 만이 위치하므로, RFID태그(270)의 신호가 금속성분에 의해 영향을 받지 않게 된다.

도 7에 도시된 타이어(300)는 RFID태그(370)의 폭방향 중심축이 림(280)의 상단과 턴업부(360)의 사이에 배치된다. 상기 타이어(300)는 고속주행용의 튜브리스 타이어로써, 림(380)의 직경이 크다. 상기 RFID태그(370)의 외측으로는 카카스(330) 만이 위치하므로, RFID태그(270)의 신호가 금속성분에 의해 영향을 받지 않게 된다.

도 8에 도시된 타이어(400)는 림(480)의 직경이 도 6에 도시된 림(280)와 도 6에 도시된 림(380)의 중간정도의 크기이다. 마찬가지로, RFID태그(470)의 폭방향 중심축이 림(480)의 상단과 턴업부(360)의 사이에 배치된다. 상기 RFID태그(470)의 외측으로는 카카스(330) 만이 위치하므로, RFID태그(270)의 신호가 금속성분에 의해 영향을 받지 않게 된다.

도 9에 도시된 타이어(500)는 도 5에 도시된 림(280)과 유사한 크기의 림(580)을 가지는 튜브 타이어이다. 따라서, 튜브(미도시)가 타이어 내부에 장착되며, 튜브를 보호하기 위한 후랩(flap)(590)이 설치된다. 이 때, 상기 후랩(590)은 인너라이너에 부착된 RFID(570)을 덮도록 하여 타이어 주행시 RFID 태그(570)로부터 튜브를 보호할 수 있다.

이상에서 본 발명에 따른 RFID 태그를 인너라이너 표면에 부착하는 부착위치에 대해 도면 및 실시 예에 의하여 설명하였으나, 이는 본 발명의 가장 바람직한 실시형태를 기재한 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되지 아니함은 당연하다. 또한, 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 명세서의 기재내용에 의하여 다양한 변형과 모방을 행할 수 있을 것이나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어난 것이 아님은 명백하다고 할 것이다.

100,200,300,400,500: 타이어 110,210,310,410,510: 트레드
120,220,320,420,520: 벨트 130,230,330,430,530: 카카스
140,240,340,440,540: 비드 150,250,350,450,550: 에이펙스
160,260,360,460,560: 턴업부 170,171,270,370,470,570: RFID태그
172: 폴리머 필름 174: 부착고무층
176: RFID칩 178: 제1안테나
180: 제2안테나 181: 제2몰드부
182: 제1몰드부 184: 다리
186,188: 접합부 280,380,480,580: 림
590: 후랩

Claims

타이어의 제품 정보를 인식하기 위해 장착되는 RFID 태그가 인너라이너 내측에 설치되는 타이어에 있어서, 상기 RFID 태그를 타이어 주행 중 굴신운동의 영향을 최소한으로 받게 하면서 필름에 형성된 칩과 안테나의 연결방향의 변형을 최소화 할 수 있도록 RFID 태그의 길이방향을 타이어 반지름 방향의 수직 방향으로 부착시키는 것을 특징으로 한 RFID 태그를 부착한 타이어.
제1항에 있어서, 상기 RFID의 폭방향 중심축은 림의 상부 끝단과 턴업부 상부 끝단 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 RFID 태그를 부착한 타이어.
제1항 또는 제2항에 있어서, 튜브가 장착되는 경우에는 상기 RFID 태그의 부착 후에 그 내측으로 후랩이 설치되고, 상기 후랩은 상기 RFID 태그를 덮는 것을 특징으로 하는 RFID 태그를 부착한 타이어.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 RFID태그는, 길이방향으로 긴 내열성 폴리머 필름과, 상기 폴리머 필름의 상면에 부착된 길이방향으로 긴 제1안테나와, 상기 제1안테나의 중심에 위치하는 RFID칩을 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID 태그를 부착한 타이어.
제4항에 있어서, 상기 RFID칩과 병렬로 상기 제1안테나에 연결되는 폐루프형태의 제2안테나가 설치되는 것을 특징으로 하는 RFID 태그를 부착한 타이어.
제4항에 있어서, 상기 폴리머 필름의 하면에는 열경화성 접착제가 도포되는 것을 특징으로 하는 RFID 태그를 부착한 타이어.
제4항에 있어서, 상기 폴리머 필름의 하면에는 인너라이너 표면에 부착이 용이한 부착고무층을 가지는 것을 특징으로 하는 RFID 태그를 부착한 타이어.
제4항에 있어서, 상기 폴리머 필름의 상면 전체는 제1몰드부로 커버되는 것을 특징으로 하는 RFID 태그를 부착한 타이어.
제4항에 있어서, 상기 RFID 칩과 상기 제1안테나의 일부는 제2몰드부로 커버되는 것을 특징으로 하는 RFID 태그를 부착한 타이어.
제9항에 있어서, 상기 폴리머 필름에서 상기 제2몰드부를 제외한 상면 전체는 제1몰드부로 커버되는 것을 특징으로 하는 RFID 태그를 부착한 타이어.
제4항에 있어서, 상기 RFID 칩과 상기 제1안테나는 도전성 고무로 솔더링되는 것을 특징으로 하는 RFID 태그를 부착한 타이어.