CN110035913A - 配备有电子构件的充气轮胎 - Google Patents

Abstract

充气轮胎，所述充气轮胎配备有射频应答器并且包括：胎冠、两个胎侧、两个胎圈、第一丝线以及位于每个胎圈中的用于锚固所述第一丝线的装置，所述两个胎圈围绕参考轴线旋转，所述第一丝线形成相邻设置的向外区段和返回区段，沿周向对齐并且锚固在所述两个胎圈中，在每个胎圈中分别具有将向外区段联接至返回区段的环，用于锚固所述第一丝线的装置包括第二丝线，所述第二丝线沿周向定向、沿轴向邻接第一丝线并且形成至少一个螺旋物，所述第一丝线形成限定胎体帘布层的至少一个周向队列，所述胎体帘布层将所述充气轮胎分成相对于所述胎体帘布层的两个区域(内部区域和外部区域)，并且所述射频应答器包括至少一个电子芯片和无线电通信辐射天线并且相对于至少一个螺旋物沿径向位于外部，其特征在于，所述射频应答器包括电连接至所述电子芯片的主天线，所述主天线与所述辐射天线电磁耦合，并且所述辐射天线由限定第一纵向轴线的单股螺旋弹簧形成。

Description

配备有电子构件的充气轮胎

技术领域

本发明涉及一种外胎，所述外胎配备有与位于外胎外部的射频设备通信的电子单元。

背景技术

在过去几年中，集成到安装组件(包括外胎和车轮)中的电子单元的发展已经加强。具体地，这些电子单元，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，例如外胎的标识符、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，这些电子单元还能够测量安装组件的参数，例如，在安装充气状态下由外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，通常通过射频传输至外部发射器/接收器设备来实现与这些电子单元的通信。

将这种电子单元集成到安装组件中，特别是集成到外胎中并不简单。具体地，为了在整个产品周期中确保这些电子单元中包含的信息(特别是与外胎标识符有关的信息)的可靠性，优选的是将电子单元牢固地紧固至外胎，所述电子单元包含所述外胎的识别信息。将这种电子单元集成到外胎结构中会造成一定数量的挑战。首先，将电子单元插入轮胎的结构中可能导致外胎劣化；因此有必要确保外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单元的无线电通信性能。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单元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，第三个挑战在于在外胎的整个寿命周期中确保电子单元本身的物理完整性，特别是因为外胎在行驶条件下承受的高热机械应力。

文献EP 1977912 A1描述了通过射频进行通信的电子单元在外胎结构内的优选位置，以便改善电子单元的无线电通信质量与外胎和电子单元的物理完整性之间的性能折衷。然而，由于受到由外胎行驶产生的热机械应力的电子单元的结构完整性的限制，所确定的位置尽管对应于最佳折衷，但在无线电通信方面并不是最佳的。

本发明的目的是确定将诸如射频应答器的电子单元集成到外胎中的在其物理完整性方面最佳的位置，而不影响其特别是在UHF频带中的无线电通信性能或外胎的耐久性。当然，应当不必修改制造外胎的主要步骤或其结构。

发明内容

本发明涉及一种外胎，所述外胎配备有电子单元并且包括胎冠、两个胎侧以及围绕参考轴线旋转的两个胎圈。该外胎还包括第一丝线，所述第一丝线形成相邻设置的向外区段和返回区段，沿周向对齐并且锚固在两个胎圈中。在每个胎圈中，环分别将向外区段联接至返回区段。在每个胎圈中，用于锚固第一丝线的装置包括第二丝线，所述第二丝线沿周向定向、沿轴向邻接第一丝线并且形成螺旋物。所述第一丝线形成限定胎体帘布层的周向队列，所述胎体帘布层将外胎分成相对于所述胎体帘布层位于内部和外部的两个区域。包括至少一个电子芯片和无线电通信辐射天线的射频应答器相对于所述螺旋物沿径向位于外部。所述外胎的特征在于，电子单元包括电连接至电子芯片的主天线，所述主天线与辐射天线电磁耦合，并且辐射天线由限定第一纵向轴线的单股螺旋弹簧形成。

因此，集成这样的电子单元使得既可以降低电子单元由于其结构而劣化的风险，同时又可以改善电子单元的无线电通信性能并且最小化与外胎的物理完整性相关的风险。

具体地，电子单元的劣化通常是由单元的通信天线和电子部分之间存在的连接故障引起的。在此，由于通过主天线利用电磁场实现通信天线和电子芯片之间的能量传输，因此无需形成机械连接。然而，尽管辐射天线的尺寸(所述尺寸与通信频带及其远场操作相关)本质上较大，但是主天线不受这种限制。因此，其具有较小尺寸，通常允许容易承受外胎的变形而不会在其与电子芯片之间的电结合处产生过高的机械应力。最后，在行驶期间或将外胎安装在车轮上从而形成安装组件的期间，将电子单元结合至外胎的各个元件中保护电子单元免受安装组件外部的应力。

其次，引入主天线使得可以解除辐射天线的尺寸和单元的电子部分的电阻抗之间的矛盾功能。因此，可以对主天线进行尺寸设计，以使其电阻抗与芯片相匹配从而最小化损耗，因此改善电子单元的能量效率。然后仅根据电子单元的通信频率标准选择辐射天线的尺寸。所有这些都倾向于改善电子单元的无线电通信性能。

另外，电子单元在外胎中远离安装组件的车轮并且远离金属螺旋物(所述金属螺旋物充当用于锚固胎体帘布层的装置)的位置使电子单元的射频通信干扰最小化。

特别地，电子单元的通信频率处于300MHz至3GHz之间的超高频(UHF)频带中，允许在辐射天线的较小尺寸和电子单元的较大可读距离之间获得有利的折衷，所述较小尺寸容易集成到外胎中，所述较大距离远离外胎。有利地，电子单元在860MHz至960MHz之间的窄频带中通信，更具体地在860MHz至870MHz和915MHz至925MHz的极窄频带中通信。具体地，在这些频率下，外胎的常规弹性体共混物在无线电波的传播方面构成了良好的折衷。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，从而有助于将电子单元集成到外胎中。

根据一个优选的实施方案，主天线是具有至少一匝的线圈，所述线圈限定第二纵向轴线并且外接在圆柱体中。圆柱体的旋转轴线平行于第二纵向轴线并且直径介于辐射天线的螺旋弹簧的平均直径的三分之一和三倍之间，优选介于二分之一和两倍之间。

因此，在主天线是环形天线的情况下，能量主要通过电感耦合在辐射天线和主天线之间传递。这则需要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气隙)，要求主天线的线圈相对于辐射天线具有一定尺寸，通过最小化两个线圈之间的气隙来确保充分的能量传递，从而获得所需的无线电通信质量。

具体而言，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插入辐射天线中，并且该组件在诸如轮胎环境的环境中特别稳固。

天线的直径也可以大于辐射天线的直径；当希望向射频应答器添加其他有源或无源电子元件以便执行附加功能(例如监测轮胎状态)时，这种情况特别有利。

根据一个优选的实施方案，辐射天线具有介于两个侧面区域之间的中心区域，并且主天线具有垂直于第二纵向轴线的中间平面，第一纵向轴线和第二纵向轴线彼此平行并且主天线的中间平面设置在辐射天线的中心区域中。

术语“中心区域”在此理解为由螺旋弹簧的内径限定的圆柱体，所述圆柱体位于螺旋弹簧的中间平面的两侧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和主天线之间的距离沿着这些天线的纵向轴线是恒定的，从而在具有主天线长度的每个元件处优化能量的等效传递。另外，由于线圈(电流流过所述线圈)产生的磁场在线圈的中心区域中最大，优选将主天线的中间平面设置在辐射天线的该中心区域中，从而最大化电磁耦合原点的磁场。

根据一个具体实施方案，电子单元的第一纵向轴线相对于至少一个周向队列的第一丝线垂直定向。

因此确保了电子单元特别是辐射天线的更好的完整性。所述辐射天线可以支承在周向队列的第一丝线上，所述周向队列代表对外胎结构的结构强度具有重要意义的增强帘布层的等效物。另外，以这种方式定位的辐射天线的形状使得可以在行驶期间(特别是在进入接触区域时)承受外胎的热机械应力。特别地，辐射天线在通过接触区域时在胎体帘布层的帘线径向压缩时由于其螺旋弹簧形状而弹性变形。另外，当周向队列的第一丝线是金属性质时，这些丝线易于对无线电波传播产生干扰。辐射天线垂直于帘线的位置限制了这种干扰。

根据一个具体实施方案，外胎包括至少一个第一环形橡胶块，所述第一环形橡胶块与参考轴线同轴，沿径向位于参考轴线和电子单元之间，并且至少一个边缘位于外胎的设置有电子单元的区域中，电子单元与第一橡胶块的至少一个径向外边缘间隔开至少5mm，优选至少10mm。

如果第一橡胶块的弹性模量相对于外胎结构的与其相邻的另一橡胶块是刚性的，则该第一橡胶块的端部构成外胎的结构奇点。例如，该第一橡胶块是填充橡胶，其位于螺旋物的第二丝线附近或者位于周向队列的第一丝线的环之间。任何结构奇点都是机械应力集中的来源，机械应力集中易于造成由于疲劳而导致的可能的破裂，所述破裂对结构完整性是有害的。因此，优选使电子单元(电子单元也是外胎结构中的结构奇点)间隔开，以便限制这些奇点处的过高水平的机械应力并且保持外胎的结构完整性。取决于靠近该自由边缘和电子单元的橡胶块的刚度，必须限定两个奇点之间的正确间距。

根据一个具体实施方案，外胎包括第三增强丝线，所述第三增强丝线相邻设置并且在径向内边缘和径向外边缘之间沿径向延伸，所述径向内边缘和径向外边缘位于外胎的设置有电子单元的区域中从而形成周向队列，并且沿径向介于参考轴线和电子单元之间，电子单元与第三增强丝线的径向外边缘间隔开至少10mm，优选至少15mm。

因此，第三增强丝线的径向外部自由边缘表示特别易受应力集中影响的力学奇点。使电子单元(所述电子单元由于其刚度也表示力学奇点)间隔开，限制该区域中的应力集中。由此改善了外胎的机械耐久性。根据第三增强丝线的性质及其相对于周向队列的自由边缘的定向，情况特别如此，从而使得必须调节两个奇点之间的间距。

根据一个具体实施方案，外胎包括第二环形橡胶块，所述第二环形橡胶块与参考轴线同轴，相对于参考轴线沿径向位于电子单元的外部，并且自由边缘位于设置有电子单元的区域中，电子单元与第二橡胶块的径向内部自由边缘间隔开至少5mm，优选至少10mm。

如果第二橡胶块的弹性模量相对于轮胎结构的与其相邻或靠近的另一橡胶块是刚性的，则该第一橡胶块的端部构成外胎的结构奇点。任何结构奇点都是机械应力集中的来源，机械应力集中易于造成由于疲劳而导致的可能的破裂，所述破裂对结构完整性是非常有害的。因此，优选使电子单元(电子单元也是外胎结构的结构奇点)间隔开，以便限制该区域中的过高水平的机械应力并且保持外胎的结构完整性。

根据一个具体实施方案，外胎包括第四增强丝线，所述第四增强丝线相邻设置并且相对于参考轴线沿径向位于电子单元的外部，并且自由边缘位于设置有电子单元的区域中。电子单元与第四增强丝线的径向内部自由边缘间隔开至少10mm，优选至少15mm。

因此，第四增强丝线的径向内部自由边缘表示特别易受应力集中影响的力学奇点。使电子单元(所述电子单元由于其刚度也表示力学奇点)间隔开，限制该区域中的高度应力集中。由此改善了外胎的机械耐久性。根据增强丝线的性质及其相对于自由边缘的定向，情况特别如此，从而使得必须调节两个奇点之间的间距。

根据一个具体实施方案，外胎包括第五金属增强丝线，所述第五金属增强丝线相邻设置并且其主方向不平行于参考轴线，至少部分地位于胎冠中并且由两个自由边缘界定。电子单元沿轴向位于第五增强丝线的两个自由边缘之间。电子单元沿径向与第五增强丝线间隔开至少5mm。

因此，位于胎冠中的第五金属增强丝线易于干扰同样位于胎冠中的电子单元的无线电通信，特别是如果金属丝线不垂直于电子单元的主天线的轴线定向的话。使电子单元与金属区域间隔开，使电子单元的无线电通信干扰最小化。该间距与主天线的有效电磁场区域成比例。

根据一个优选的实施方案，电子单元封装在至少一个电绝缘的封装橡胶块中。

因此有利于在制造外胎的步骤期间操纵电子单元，特别是为了确保电子单元在外胎内的精准和确定的定位。具体地，电子单元包括主要由金属或塑料制成的电子元件和无线电通信元件，金属或塑料不具有粘合至橡胶块的性质。使用能够在外胎制造链外部施加的封装块使得可以形成通常促进粘合的橡胶/橡胶界面。最后，术语电绝缘理解为表示封装橡胶的电导率低于共混物的导电电荷转移阈值。

根据一个优选的实施方案，封装橡胶块的弹性模量低于或等于相邻橡胶共混物的弹性模量。

术语“弹性模量”在此理解为表示在适应循环后在22℃的温度下施加10％的单轴拉伸应力时获得的模量。

因此，封装块的刚度低于或等于相邻橡胶共混物的刚度。由于该原因，该封装橡胶在机械应力下会变形，而不会向电子单元传递过大的力。这倾向于改善电子单元的机械耐久性。

根据一个高度优选的实施方案，封装橡胶块的相对介电常数低于相邻橡胶共混物的相对介电常数。

一般而言，封装该单元的橡胶块的介电常数越高，由电子单元接收和传输的电信号衰减得越多。对于外胎的非电绝缘的橡胶共混物，在UHF(超高频率的首字母缩写)范围内相对介电常数可以达到10甚至更高的水平。如果封装块的介电常数低于具有高介电常数(>10)的相邻橡胶的介电常数，则电子单元的无线电通信性能大大提高。在UHF频率范围内，封装块的相对介电常数优选低于6.5，非常优选低于4.5。

术语电绝缘在此理解为表示橡胶的电导率低于共混物的导电电荷转移阈值。

有利地，电子单元是射频应答器。

因此，被动地从电子单元外部对电子单元进行询问。电子单元的询问阶段则不需要具体来自电子单元的任何电力。射频应答器的功能主要是识别外胎的作用。

电子单元优选还包括一个或多个无源或有源电子元件。

因此，电子单元通过这些附加元件增加其功能。有源元件可能提供操作附加元件所需的电力。电源可以是例如电池或压电元件。这些组件也可以是加速度计或温度传感器。

附图说明

通过阅读以下描述将更好地理解本发明，所述描述仅作为非限制性示例并且参考附图给出，在所述附图中，相同的附图标记表示相同的部分，并且其中：

·图1和图2是根据本发明的一个主题的射频应答器的立体图；

·图3是封装在封装橡胶块中的射频应答器的立体分解图；

·图4是外胎的一部分的子午截面图；

·图5是当电子单元位于外胎的外部区域时外胎的胎圈的子午截面图；

·图6是当电子单元位于外胎的内部区域时外胎的胎圈的子午截面图；

·图7是当电子单元位于外胎的胎侧上时外胎的一部分的子午截面图；并且

·图8是当电子单元位于外胎的胎冠处时外胎的一部分的子午截面图。

具体实施方式

图1显示了一种具有如下构造的射频应答器100：包括电子芯片101和主天线107的电子部分120位于辐射天线102内。这种构造允许为射频应答器100节省空间，所述射频应答器100更倾向于结合到外胎的胎圈或胎侧中。电子部分120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形成辐射天线102的螺旋弹簧的内径104int。因此首先确保两个天线之间的气隙较小。另外，确保电子部分120相对于辐射天线102固定，使得可以在主天线107的整个长度上在两个天线之间具有相同的能量传递效率。最后，由此便于将电子部分120穿入辐射天线102。主天线107的中间平面位于辐射天线102的中心区域，以便最大化两个天线之间的电磁耦合。

在该示例中，电子部分120包括电子芯片101和主天线107，所述主天线107通过印刷电路板电连接至电子芯片101。主天线107在此由具有对称轴的表面安装设备(SMD，法语缩写为CMS)微线圈组成。确定主天线的中间平面，所述中间平面由平行于SMD线圈的对称轴并且将线圈分成两个相等部分的法线限定。印刷电路板上的元件使用由铜垫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之间延伸的直径为20微米的金线电连接。使用圆顶封装技术将由电子芯片101的印刷电路板和主天线107组成的组件嵌入由电绝缘高温环氧树脂制成的刚性块130中，形成射频应答器的电子部分。当然，可以实现其他构造。例如，电绝缘刚性块可以仅封装电子芯片和主天线的一部分。

辐射天线102由外径为200微米的钢丝构成，所述钢丝已经塑性变形以便形成螺旋弹簧，所述螺旋弹簧具有约1.4毫米的外径以及限定第一纵向轴线103的旋转轴线。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104int和外径104ext。弹簧的长度105介于35至55mm之间，在此对应于直线的线圈，所述线圈的长度等于射频应答器的传输信号在915MHz下在弹性体共混物块中的波长的一半。因此可以限定螺旋弹簧的中心区域，所述中心区域对应于弹簧长度的约25％，优选15％。中心区域以螺旋弹簧的中间平面为中心。

图2显示了一种具有如下构造的射频应答器100：电子部分120位于辐射天线102的外部。电子部分的几何形状具有圆柱形腔体200，所述圆柱形腔体200的直径大于或等于辐射天线102的外径。由此便于将辐射天线102穿入电子部分的圆柱形腔体200。主天线107的中间平面基本上位于辐射天线102的中心区域中。这种类型的射频应答器在诸如外胎胎冠或胎侧径向外部的区域中具有更大的益处。具体地，该构造中的电子部分可以容易地结合额外的传感器(例如加速度计、温度传感器)或电池，而不会影响两个天线之间的能量传递。这种解决方案的限制是射频应答器100占用的体积比第一构造的体积大得多。

在使用来自微电子工业的传统超声技术制造射频应答器100的电子部分的第一步骤中，将电子芯片101和可能的其他元件连接至形成印刷电路板的柔性载体136(“FlexPCB”)以便形成电子卡。通过适当的电气装置(例如阻抗计)在柔性印刷电路板的待连接主天线的顶面上横跨铜制接头的端子测量电子卡的电阻抗。每个铜制接头具有中心腔体，所述中心腔体穿过柔性载体的厚度直至载体的底面。

在第二步骤中，围绕由电绝缘树脂制成的管制造主天线107，所述管的内径界定电子部分的圆柱形腔体200并且大于或等于辐射天线102的螺旋弹簧的外径，即约1.5毫米。该管的厚度为约0.5毫米。管的每个端部具有0.5毫米的过量厚度，形成宽度小于或等于0.5毫米的边缘138。

在两个边缘之间将直径为200微米的铜线缠绕在管的外表面上，以便形成给定的匝数，从而可以制造圆柱形线圈形式的主天线107，所述圆柱形线圈的电阻抗和与其电连接的电子卡的阻抗相匹配。

在第一步骤中制造的电子卡的柔性印刷电路板136使用来自Tedella的H20E导电粘合剂紧固至由绝缘树脂制成的管的边缘138。主天线107的铜线的每个端部预先插在管的边缘138和柔性印刷电路板136之间，这两个部分将被组装。

最后，通过穿过柔性印刷电路板136的腔体将铜金属导体焊接在铜制接头处来产生电连接。由此产生由电子芯片101和主天线107组成的电子设备。

在最后步骤中，为电子设备涂覆厚度至少1毫米的电绝缘刚性块130，以保护包括电子芯片101的电子卡和主天线107免受各种化学侵蚀，并且机械地保护电气连接。使用注入技术，其包括将电子设备定位在模具中。然而，为了保护由树脂制成的初始管的圆柱形腔体200，安装由弹性体制成并且穿过圆柱形腔体200的柔性且不透气的膜，所述膜被加压以便气密地密封该圆柱形腔体200以避免保护性树脂的蔓延。在高温环氧树脂(例如来自Resoltech的Resolcoat 1060ES7树脂)的液态下，在低于不透气膜的压力的压力下进行加压注入。除了圆柱形腔体200之外，该方法允许树脂在整个电子设备上均匀扩散。在打开模具并且停止对柔性膜加压之后，取出电子设备，所述电子设备仍然具有圆柱形腔体200但是此时外部涂覆有由电绝缘树脂制成的刚性块。该组件代表射频应答器100的电子部分120。

然后将辐射天线102引入电子部分120的腔体200，使得电子部分120的对应于线圈中间平面的中间平面位于辐射天线102的中心区域中。螺旋弹簧穿入腔体200实际上确保了第一纵向轴线103相对于第二纵向轴线108的同轴性。该组件确保两个天线之间的最佳能量传输。

图3显示了嵌入由电绝缘弹性体制成的柔性块112(其由板112a和112b表示)的射频应答器100，所述板112a和112b的尺寸取决于辐射天线102的尺寸并且厚度例如介于2至5毫米之间。该射频应答器100例如被引入靠近胎圈线填充橡胶的胎圈中，所述胎圈线填充橡胶与环形胎圈线相邻并且沿径向位于环形胎圈线的外部。这里的射频应答器100具有如下构造：电子部分120位于辐射天线102的内部，从而可以使射频应答器100小型化。柔性块112具有约3.2MPa的弹性模量和小于6.5的相对介电常数。

图4显示了外胎1的子午截面，所述外胎1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。胎冠增强件86的径向外部被橡胶胎面89覆盖。胎冠增强件86由两个叠置的增强帘布层组成。第一帘布层由金属增强丝线制成，所述金属增强丝线相邻设置并且封装在压延橡胶块中。第一帘布层的增强丝线具有主方向，所述主方向相对于外胎1的参考轴线以逆时针方向形成25°的角度。第二增强帘布层也包括一系列金属增强丝线，所述金属增强丝线相邻设置并且封装在压延橡胶块中。相反，这些第二增强丝线的主方向相对于参考轴线以顺时针方向形成25°的角度。胎体增强件87由第一增强丝线(所述第一增强丝线相邻设置从而形成周向队列)和保护第一增强丝线的压延橡胶形成并且锚固在胎圈84中，将外胎分成两个区域，这两个区域被称为在流体腔体方向上的内部区域和朝向安装组件外部的外部区域。该胎体增强件87通过螺旋物85和螺旋物88锚固至每个胎圈84，所述螺旋物85相对于胎体增强件87位于内部，所述螺旋物88相对于胎体增强件87位于外部。每个螺旋物通过围绕参考轴线缠绕增强丝线(所述增强丝线在此由金属制成)而形成。气密性内衬90从一个胎圈延伸至另一个胎圈并且相对于胎体增强件87沿径向位于内部。

图5显示了外胎1的胎圈84处的细节图。该图显示了射频应答器100相对于胎体增强件87在外胎1的外部区域中的位置。

胎圈84由位于内部的螺旋物85和位于外部并且夹住胎体增强件87的两个螺旋物88形成。这些金属螺旋物嵌入具有极高模量和极高抗蠕变性的封装橡胶块97中，所述封装橡胶块97因此锚固增强丝线。填充橡胶块91沿轴向且沿径向位于外部并且邻近锚固橡胶块97和胎体增强件87。填充橡胶块91具有支承在胎体增强件87的表面上的第一径向外部自由边缘911。该填充块的径向内部自由边缘912自身支承在封装块97上。最后，胎侧83覆盖填充橡胶91和胎体增强件87。胎侧具有自由边缘831，所述自由边缘831沿径向位于内部并且在径向内部终止于橡胶块97。

气密性内衬90位于外胎1的内部区域上。气密性内衬90终止于邻近保护性胎圈93的自由边缘901。在气密性内衬90和胎体增强件87之间设置有填充橡胶块92，所述填充橡胶块92具有支承在封装块97的径向内部上的径向内部自由边缘921。最后，保护性胎圈93保护胎圈，特别是保护气密性内衬90、填充橡胶92和胎侧83各自的径向内端901、921和831。当将外胎安装在车轮上时，该保护性胎圈93的外表面能够与轮辋凸缘直接接触。该保护性胎圈93具有两个径向外部自由边缘。第一自由边缘931位于外胎1的内部区域中。第二自由边缘932位于外胎1的外部区域中。

该外胎的胎圈84配备有两个位于外胎1的外部区域中的射频应答器100和100bis。预先封装在电绝缘封装橡胶中的第一射频应答器100位于填充物91的外表面上。其位于距离保护性胎圈的自由边缘932至少10毫米的位置，保护性胎圈的自由边缘932构成力学奇点。该位置确保了射频应答器100的机械稳定性区域，有利于其机械耐久性。另外，将射频应答器100嵌入外胎1的结构内可以很好地防止来自轮胎外部的机械攻击。

第二射频应答器100bis预先封装在与胎侧83的材料相容或相似的电绝缘封装橡胶中并且位于胎侧的外表面上。胎侧83和封装橡胶之间的材料相似性确保了射频应答器100bis在固化过程中安装在胎侧83的内部和周边。在外胎1的制造期间，将射频应答器100bis简单地放置在胎侧83的未固化外表面上。如图所示，在固化模具中加压生坯确保了射频应答器100bis在固化状态下的定位。该射频应答器100bis远离外胎的橡胶部件的任何自由边缘。特别地，射频应答器100bis与保护性胎圈的自由边缘932间隔开，并且与填充橡胶的自由边缘911间隔开。射频应答器100bis在胎圈上部的位置确保了与外部射频读取器的改善的通信性能。由于辐射天线和电子部分之间的机械脱离，行驶期间的周期应力不会造成破坏。

图6显示了外胎1的胎圈84处的细节图。该图显示了射频应答器100相对于胎体增强件87在外胎1的内部区域中的位置。

射频应答器100位于气密性内衬90和填充橡胶92之间的界面处，使得电子单元机械稳定。射频应答器100在保护性胎圈93的自由边缘931上方约40毫米，由于保护性胎圈93相比于气密性内衬90和填充橡胶92的高刚度，保护性胎圈93的自由边缘931构成力学奇点。相反，为了确保合适的无线电通信性能，重要的是为射频应答器100使用电绝缘的封装橡胶，并且使辐射天线的第一纵向轴线垂直于胎体增强件87的增强丝线。从机械耐久性的角度来看，该位置对于电子单元来说是理想的，可以保护电子单元免受任何外部机械攻击和任何内部热机械攻击。

根据本发明的射频应答器100bis的第二位置通过在胎圈84中设置得更高而允许改善的无线电通信性能。然而，射频应答器100bis应当封装在电绝缘橡胶中，并且辐射天线的第一纵向轴线应当垂直于胎体增强件87的增强丝线设置。在此，在该示例中，第一纵向轴线沿周向设置。

图7显示了外胎1的子午截面图，其对应于射频应答器100安装在外胎1的胎侧83上。在该示例中，射频应答器100基本上安装在外胎1的胎侧83的高度的一半(由虚线表示)处。这是无线电通信方面的理想区域，因为其首先与安装组件1的大金属区域间隔开，同时在安装组件的外部提供自由空间。另外，周围橡胶是通常经受较小负荷的柔性橡胶，这有利于射频应答器100的良好射频操作。关于电子单元的物理完整性，即使该几何区域经受较大周期应力(特别是当进入接触区域时)，辐射天线与电子部分的机械脱离仍然允许射频应答器100的令人满意的寿命。关于外胎1的物理完整性，射频应答器100应当与填充橡胶的自由边缘充分间隔开，填充橡胶在这种情况下位于外胎1的外部区域中。通过支承在胎体增强件87上，如果需要，在将电子单元封装在电绝缘封装块中之后，必须使电子单元的第一纵向轴线垂直于胎体增强件87的增强丝线设置，在具有径向结构的外胎1的情况下，这相当于沿周向设置。然而，优选避免将电子单元设置在胎侧的中心区域中，胎侧的中心区域是在行驶期间受机械应力最大的区域。

胎侧83上的第二位置相当于通过将射频应答器100bis封装在与胎侧83相似的橡胶中从而将射频应答器100bis设置在胎侧的外表面上。该位置的优点是电子单元周围的材料均匀性，这改善了辐射天线的无线电通信性能。为了满足与外胎1完整性相关的限制，射频应答器100bis应当与位于外胎1外部区域中的任何自由增强帘布层边缘或橡胶块间隔开。特别需要注意使射频应答器100bis与胎面89的自由边缘891间隔开至少5毫米。当然，射频应答器100bis离赤道的径向位置越远，越能更好地确保射频应答器100bis的物理完整性，所述赤道对应于安装组件的轴向端部，所述轴向端部是易受道路设备(例如道路边沿)冲击的区域。图中未显示的其他位置也是可能的，特别是相对于胎体增强件87在外胎1的内部区域上。外胎的内部区域构成电子单元的自然保护性区域，有利于其物理完整性，代价是略微降低的无线电通信性能。该内部区域的优点还在于限制了外胎的元件的自由边缘的数量，这些自由边缘在配备有电子单元的外胎的机械耐久性方面是潜在的弱点。

图8显示了外胎1的子午截面图，对应于射频应答器100安装在外胎1的胎冠82处。该示例中的外胎1包括胎冠增强件86，所述胎冠增强件86由两个金属增强帘布层形成，一个金属增强帘布层相对于参考轴线在顺时针方向上以25度定向，另一个金属增强帘布层相对于参考轴线在逆时针方向上以25度定向。外胎1还包括用于抑制腔体共振噪声的弹性体泡沫元件620。该泡沫620呈现具有矩形横截面的围绕外胎1的参考轴线的环的形状。环的横截面包括两个表面621和622，所述两个表面621和622相对于参考轴线沿径向分别位于外部和内部。通过两个轴向边缘623和624彼此联接的这两个表面形成约5毫米的厚度。该部件620在固化状态下的径向外表面621通过常规粘合手段紧固至外胎的气密性内衬90的径向下表面。射频应答器100通过任何类型的化学粘合手段(例如聚氨酯、硅树脂、氰基丙烯酸酯或硅烷化聚醚粘合剂)紧固至径向下表面622。因此，射频应答器100与金属增强帘布层沿径向充分间隔开，以便在其射频操作期间不会受到干扰。另外，射频应答器100还与外胎1的橡胶元件的任何自由边缘间隔开。最后，元件620能够抑制向射频应答器100的任何过高的能量传递。该位置的好处是无差别地允许射频应答器100经由外胎1的两个胎侧83进行通信。这是方便的，因此根据用途不再将电子单元集成在安装组件的外侧或内侧。可以使电子单元的轴线沿轴向定向或沿周向定向。

尽管附图中未显示，射频应答器100在胎冠82处的其他位置也是可能的。例如，当胎面89由具有不同功能和材料特性的两种沿径向叠加的弹性体共混物形成时。在这两种共混物之间的界面处并入射频应答器首先确保了电子单元相对于胎冠82的金属增强帘布层86充分间隔开。从胎面89的外部读取也是便利的。考虑到电子单元承受热量的能力，射频应答器在与纵向沟槽相应的位置因此对于元件的寿命和外胎的完整性来说是优选的。

另一种替代方案是在与胎面89相应处将射频应答器100设置在位于气密性内衬90上的自密封橡胶共混物层的径向下表面上。该层具有良好的橡胶/橡胶粘合特性，并且提供足够的径向厚度，以确保电子单元和金属增强帘布层之间充分间隔开。

因此，即使在胎冠82处，射频应答器100相对于胎体增强件87位于外胎1的内部区域或外部区域的位置也是可能的。

Claims (13)

1.外胎，所述外胎配备有射频应答器并且包括：胎冠、两个胎侧、两个胎圈、第一丝线以及位于每个胎圈中的用于锚固所述第一丝线的装置，所述两个胎圈围绕参考轴线旋转，所述第一丝线形成相邻设置的向外区段和返回区段，沿周向对齐并且锚固在所述两个胎圈中，在每个胎圈中分别具有将向外区段联接至返回区段的环，用于锚固所述第一丝线的装置包括第二丝线，所述第二丝线沿周向定向、沿轴向邻接第一丝线并且形成至少一个螺旋物，所述第一丝线形成限定胎体帘布层的至少一个周向队列，所述胎体帘布层将所述外胎分成相对于所述胎体帘布层位于内部和外部的两个区域，并且所述射频应答器包括至少一个电子芯片和无线电通信辐射天线并且相对于至少一个螺旋物沿径向位于外部，其特征在于，所述射频应答器包括电连接至所述电子芯片的主天线，所述主天线与所述辐射天线电磁耦合，并且所述辐射天线由限定第一纵向轴线的单股螺旋弹簧形成。

2.根据权利要求1所述的外胎，其中所述主天线是具有至少一匝的线圈，所述线圈限定第二纵向轴线并且外接在圆柱体中，所述圆柱体的旋转轴线平行于所述第二纵向轴线并且其直径介于所述辐射天线的螺旋弹簧的平均直径的三分之一和三倍之间，优选介于二分之一和两倍之间。

3.根据权利要求2所述的外胎，其中，所述辐射天线具有介于两个侧面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所述中间平面设置在所述辐射天线的中心区域中。

4.根据前述权利要求中任一项所述的外胎，其中所述射频应答器的第一纵向轴线相对于所述至少一个周向队列的第一丝线垂直定向。

5.根据前述权利要求中任一项所述的外胎，其中，所述外胎包括至少一个第一环形橡胶，所述第一环形橡胶与所述参考轴线同轴，沿径向位于所述参考轴线和所述射频应答器之间，并且至少一个边缘位于所述外胎的设置有所述射频应答器的区域中，所述射频应答器与第一橡胶块的至少一个径向外边缘间隔开至少5mm，优选至少10mm。

6.根据前述权利要求中任一项所述的外胎，其中，所述外胎包括第三增强丝线，所述第三增强丝线相邻设置并且在径向内边缘和径向外边缘之间沿径向延伸，所述径向内边缘和径向外边缘位于所述外胎的设置有电子单元的区域中并且沿径向介于所述参考轴线和所述射频应答器之间，所述射频应答器与所述第三增强丝线的径向外边缘间隔开至少10mm，优选至少15mm。

7.根据前述权利要求中任一项所述的外胎，其中，所述外胎包括至少一个第二环形橡胶块，所述第二环形橡胶块与所述参考轴线同轴，相对于所述参考轴线沿径向位于所述射频应答器的外部，并且至少一个边缘位于所述外胎的设置有所述射频应答器的区域中，所述射频应答器与所述至少一个第二橡胶块的至少一个径向内边缘间隔开至少5mm，优选至少10mm。

8.根据前述权利要求中任一项所述的外胎，其中，所述外胎包括至少第四增强丝线，所述至少第四增强丝线相邻设置并且相对于所述参考轴线沿径向位于所述射频应答器的外部，并且至少一个自由边缘位于所述外胎的设置有射频应答器的区域中，所述射频应答器与所述至少第四增强丝线的径向内部自由边缘间隔开至少10mm，优选至少15mm。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的外胎，其中，所述外胎包括至少第五金属增强丝线，所述至少第五金属增强丝线相邻设置并且其主方向不平行于所述参考轴线，至少部分地位于所述胎冠中并且由两个自由边缘界定，所述射频应答器沿轴向位于所述两个自由边缘之间并且沿径向与所述至少第五增强丝线间隔开至少5mm。

10.根据前述权利要求中任一项所述的外胎，其中所述射频应答器封装在至少一个电绝缘的封装橡胶块中。

11.根据权利要求10所述的外胎，其中所述封装橡胶块的弹性模量低于或等于相邻橡胶共混物的弹性模量。

12.根据权利要求10和11中任一项所述的外胎，其中所述封装橡胶块的相对介电常数低于相邻橡胶共混物的相对介电常数。

13.根据前述权利要求中任一项所述的外胎，其中所述射频应答器还包括一个或多个无源或有源电子元件。