包括射频转发器的轮胎制造技术

本发明专利技术涉及包括转发器的轮胎，所述轮胎具有：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括射频转发器的轮胎


[0001]本专利技术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严重的热机械应力。

技术介绍

[0002]在RFID(RFID为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。这些设备允许更可靠且更快速的自动化管理。
[0003]这些无源射频识别转发器通常由至少一个电子芯片和一个天线组成，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。
[0004]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距离。
[0005]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。
[0006]现有技术中(特别是从文献WO2016/193457A1中)已知能够满足轮胎需求的无源射频识别转发器。该转发器由电子芯片组成，所述电子芯片连接至印刷电路板，所述印刷电路板电连接至第一主天线。该主天线电磁耦合至形成辐射偶极天线的单股螺旋弹簧。与外部射频读取器的通信例如使用无线电波，特别是UHF(UHF为超高频的首字母缩写)频带。因此，针对所选择的通信频率调节螺旋弹簧的特性。因此，印刷电路板和辐射天线之间的机械接点的消失改善了射频转发器的机械抵抗力。
[0007]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表现出缺点。尽管该射频转发器适于在外部射频读取器的通信频率下工作，但是通过辐射天线的射频通信并不是最佳的，特别是对于远程询问。此外，还需要考虑辐射天线在高机械应力环境中的机械性能。因此，需要优化天线的机械强度及其无线电通信效率之间的相关性能折中，例如其无线电性能，其次是其电磁性能，从而优化这种无源射频转发器的潜在性能同时保持轮胎外胎的耐久性。
[0008]本专利技术涉及装备有旨在改善相关性能折中(特别是在用于车辆的轮胎设计中使用的无源射频转发器的无线电通信性能)的无源射频转发器的轮胎外胎。

技术实现思路

[0009]本专利技术涉及一种轮胎外胎，其围绕参考轴线具有环形形状并且配备有无源射频转发器。所述轮胎外胎包括：
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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，
[0011]‑
第一丝线，其形成向外部分和返回部分，彼此相邻布置，周向对齐，锚固在所述胎圈中，在每个胎圈中具有分别连接向外部分和返回部分的环形圈，所述第一丝线形成限定胎体增强件的至少一个周向对齐部，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，
[0012]‑
在每个胎圈中，锚固所述第一丝线的构件包括第二丝线，所述第二丝线沿周向和轴向与第一丝线接壤并形成至少一个螺旋，
[0013]‑
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，
[0014]‑
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，
[0015]‑
所述无源射频转发器包括电子部分和辐射偶极天线，
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所述辐射偶极天线由单股螺旋弹簧组成，所述单股螺旋弹簧限定螺旋节距P、卷绕直径D、中间平面和丝线直径，所述丝线直径限定辐射天线的内径和外径，所述辐射偶极天线的长度设计成在频带上与射频读取器通信，所述辐射偶极天线限定第一纵向轴线、中心区域和沿着第一纵向轴线的两个侧向区域，
[0017]‑
所述电子部分包括电子芯片和线圈型主天线，所述主天线包括至少一个匝并由此限定第二纵向轴线和垂直于所述第二纵向轴线的中间平面，
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所述主天线电连接至电子芯片并电磁耦合至辐射偶极天线并且被圆柱体外接，所述圆柱体的旋转轴线平行于第二纵向轴线并且所述圆柱体的直径大于或等于与主天线垂交的辐射天线的内径的三分之一，
[0019]‑
无源射频转发器布置成使得第一纵向轴线和第二纵向轴线平行，并且主天线的中间平面位于螺旋弹簧的中心区域。
[0020]所述轮胎外胎的特征在于，所述辐射偶极天线包括辐射偶极天线不与电子部分垂交的第一区域，螺旋弹簧的该第一区域中的至少一个环形圈的螺旋节距P1与卷绕直径D1之间的比值大于0.8，辐射偶极天线与胎体增强件的至少两个第一丝线垂交，并且无源射频转发器在轴向上位于胎圈的内端部的外侧，在径向上位于至少一个螺旋的径向最外端和胎冠增强件的轴向端部之间，优选位于轮胎外胎的内部。
[0021]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。
[0022]此处，术语“电磁耦合”理解为意指通过电磁辐射的耦合，即在两个系统之间在没有物理接触的情况下传递能量，其一方面包括电感耦合，另一方面包括电容耦合。主天线则优选由选自如下的物质构成：线圈、环形圈或丝线片段或这些导电元件的组合。
[0023]此处，术语“平行”理解为意指每个天线的轴向方向所产生的角度小于或等于30度。在这种情况下，两个天线之间的电磁耦合是最佳的，特别改善了无源射频转发器的通信性能。
[0024]此处，应首先定义线圈和螺旋弹簧的正中平面。根据定义，正中平面为将物体分为两个相等部分的虚构平面。在本申请中，该正中平面垂直于每个天线的轴线。最后，此处术语“中心区域”理解为意指正中平面之间的相对距离小于辐射天线的长度的十分之一。
[0025]因此，由于电流强度在辐射天线的中心处最大，因此由该电流诱发的磁场也在辐射天线的中心处最大，因此，其确保两个天线之间的电感耦合是最佳的，从而改善了无源射频转发器的通信性能。
[0026]通过相对于辐射天线的螺旋弹簧的特性限定主天线的相对尺寸，确保在主天线位于辐射天线内部的情况下，两个天线之间的距离小于主天线的直径。因此，优化了两个天线之间的电磁耦合，并由此在传输和接收中优化了射频转发器的通信性能。
[0027]同样地，在辐射天线的与电子部分垂交并因此与主天线垂交的区域之外，辐射天线的环形圈的螺旋节距与卷绕直径的比值大于0.8具有拉伸螺旋弹簧的效果。因此，覆盖辐射天线的标称距离所需要的丝线的长度减小。因此，辐射天线的电阻降低。因此，对于给定的电场，在天线的固有频率下流经辐射天线的电流强度更大，这能够改善射频转发器的通信性能。此外，拉伸螺旋弹簧能够本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】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：
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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)，
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第一丝线，其形成向外部分和返回部分，彼此相邻布置，周向对齐，锚固在所述胎圈(84)中，在每个胎圈(84)中具有分别连接向外部分和返回部分的环形圈，所述第一丝线形成限定胎体增强件(87)的至少一个周向对齐部，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，
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在每个胎圈(84)中，锚固所述第一丝线的构件包括第二丝线，所述第二丝线沿周向和轴向与第一丝线接壤并形成至少一个螺旋(85、88)，
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第一弹性体配混物层(91)，其形成轮胎外胎(100)在胎圈(84)的区域中的外表面，所述第一弹性体配混物层(91)旨在与轮辋接触，
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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，
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所述无源射频转发器(1、1bis)包括电子部分(20)和辐射偶极天线(10)，所述辐射偶极天线(10)由单股螺旋弹簧组成，所述单股螺旋弹簧限定螺旋节距P、卷绕直径D、中间平面(19)和丝线直径，所述丝线直径限定辐射天线(10)的内径(13)和外径(15)，所述辐射偶极天线(10)的长度(L0)设计成在频带上与射频读取器通信，所述辐射偶极天线(10)限定第一纵向轴线(11)、中心区域和沿着第一纵向轴线(11)的两个侧向区域，
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所述电子部分(20)包括电子芯片和线圈型主天线，所述主天线包括至少一个匝并由此限定第二纵向轴线和垂直于所述第二纵向轴线的中间平面(21)，所述主天线电连接至电子芯片并电磁耦合至辐射偶极天线(10)，所述主天线被圆柱体外接，所述圆柱体的旋转轴线平行于第二纵向轴线并且所述圆柱体的直径大于或等于与主天线垂交的辐射天线(10)的内径(13)的三分之一，
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所述无源射频转发器(1、1bis、1ter)布置成使得第一纵向轴线(11)和第二纵向轴线平行，并且主天线的中间平面(21)位于螺旋弹簧(10)的中心区域，其特征在于，所述辐射偶极天线(10)包括辐射偶极天线(10)与电子部分(20)垂交的第二区域(102)和辐射偶极天线(10)不与电子部分(20)垂交的第一区域(101、101a、101b)，螺旋弹簧的第一区域(101、101a、101b)中的至少一个环形圈的螺旋节距(P1)与卷绕直径(D1)之间的比值大于0.8，并且螺旋弹簧的第一区域(101、101a、101b)中的每个环形圈的螺旋节距(P1)与卷绕直径(D1)之间的比值小于3，辐射偶极天线(10)与胎体增强件(87)的至少两个第一丝线垂交，并且无源射频转发器(1、1bis)在轴向上位于胎圈(84)的内端...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：米其林集团总公司，
类型：发明
国别省市：