[发明专利]用于轮胎的射频通信模块

说明书

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橡胶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，所述辐射天线具有由钢制成的芯部，所述芯部涂覆有金属粘合外层，以粘合至包围单股螺旋弹簧的橡胶共混物。

技术领域

本发明涉及一种能够插入轮胎的结构中的射频通信模块或半成品，其包括嵌入橡胶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，将电子设备插入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EP1977912 A1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橡胶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，所述辐射天线具有由钢制成的芯部，所述芯部带有金属粘合外层，以粘合至包围单股螺旋弹簧的橡胶共混物。

优选地，辐射天线的金属粘合层选自：钴、锌、镍、铝、铜、锡，以及铜、锌、铝、镍、钴和锡中的两种或多种的合金。

有利地，橡胶共混物包括促粘剂，以促进与辐射天线的粘合层的粘合。

该促粘剂可以为钴盐或镍盐。

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。