CN109562657B - 带有具有加强帘线天线的电子设备的轮胎 - Google Patents

带有具有加强帘线天线的电子设备的轮胎 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种轮胎。该轮胎包括电子设备，诸如RFID芯片，所述电子设备在所述轮胎的胎体内。对于特定实施方案，RFID芯片设置在轮胎带内。RFID芯片可设置在内带或外带上。RFID芯片连接到至少一个钢丝帘线，从而形成用于RFID芯片的天线。钢丝帘线相对于轮胎赤道以第一角度和第二角度设置。本发明还提供了一种将RFID芯片接合到轮胎帘线的方法。

Description

带有具有加强帘线天线的电子设备的轮胎
技术领域
本公开涉及具有电子设备的轮胎。更具体地讲，本公开涉及具有结合到轮胎的电子设备的轮胎和轮胎系统。轮胎可为充气或非充气的。
背景技术
已知轮胎和轮胎系统包括电子设备。这些设备用于各种目的，诸如产品识别、存储器存储以及轮胎分析。电子设备在轮胎、车辆或附属接近读取器上的各个位置处结合到轮胎和轮胎系统中。已知电子设备包括但不限于RFID芯片和天线。
发明内容
在一个实施方案中，轮胎包括：第一环形胎圈和第二环形胎圈；胎体帘布层，该胎体帘布层在第一环形胎圈和第二环形胎圈之间延伸；第一环形带，该第一环形带径向设置在胎体帘布层上方并且轴向延伸跨过胎体帘布层的一部分，其中第一环形带包括第一多个基本上平行的钢丝帘线，该第一多个基本上平行的钢丝帘线相对于轮胎赤道以第一角度设置；第二环形带，该第二环形带径向设置在第一环形带上方并且轴向延伸跨过第一环形带的一部分，其中第二环形带包括第二多个基本上平行的钢丝帘线，该第二多个基本上平行的钢丝帘线相对于轮胎赤道以第二角度设置，并且第一角度不等于第二角度；周向胎面，该周向胎面径向设置在第二环形带上方并且轴向延伸跨过胎体帘布层的一部分；第一侧壁，该第一侧壁在第一环形胎圈和第一胎肩之间延伸，该第一胎肩与周向胎面相关联，以及第二侧壁，该第二侧壁在第二环形胎圈和第二胎肩之间延伸，该第二胎肩与周向胎面相关联。轮胎还包括射频识别(RFID)芯片，该芯片径向设置在第一环形带和第二环形带中的一者内，并且轴向设置在周向胎面的一部分上，其中RFID芯片连接到至少一个钢丝帘线。
在另一个实施方案中，用于轮胎应用的加强带包括多个加强帘线，该多个加强帘线设置在弹性体层中，其中弹性体层具有长度、宽度和高度，并且多个加强帘线中的加强帘线均匀地分布在整个弹性体层的宽度上；RFID芯片，其中RFID芯片被连接到多个加强帘线中的第一加强帘线。第一加强帘线被配置为接收或传输RFID信号。
在不同实施方案中，将RFID芯片接合到轮胎帘线的方法包括切断轮胎帘线并且分离轮胎帘线的切断端；移除帘线段，该帘线段具有的长度基本上等于RFID芯片的长度；将轮胎帘线的切断端引入到RFID芯片；将轮胎帘线的切断端连接到RFID芯片；以及将轮胎帘线压延成弹性体化合物。
附图说明
在附图中，示出了结构，所述结构与下文提供的详细描述一起描述了受权利要求书保护的本发明的示例性实施方案。类似的元件用相同的附图标号标示。应当理解，被示出为单个部件的元件可以用多个部件替换，并且被示出为多个部件的元件可以用单个部件替换。附图未按比例绘制，并且出于说明性目的，可能放大了某些元件的比例。
图1为包括电子设备的轮胎的实施方案的剥离式剖面透视图；
图2为设置在示于图1中的轮胎的代表性实施方案中的带层和加强帘线的剖面俯视图的示意图；
图3为用于轮胎应用的加强带的剥离式剖面透视图；并且
图4为描述将RFID芯片接合到轮胎帘线的方法的一个实施方案的流程图。
具体实施方式
下文包括本文所采用的所选择的术语的定义。这些定义包括落入术语范围内且可用于实施的部件的各种示例和/或形式。所述示例并非旨在进行限制。术语的单数和复数形式均可在所述定义之内。
“轴向”和“轴向地”是指平行于轮胎旋转轴线的方向。
“周向”和“周向地”是指沿胎面表面的圆周延伸的与轴向垂直的方向。
“径向”和“径向地”是指垂直于轮胎旋转轴线的方向。
“RFID”是指射频识别。
“侧壁”是指在胎面与胎圈之间的轮胎部分。
“胎面”是指轮胎的在正常充气和正常负载下与道路或地面接触的部分。
“胎面宽度”是指胎面的在正常充气和负载下在轮胎旋转期间接触道路表面的地面接触区域的宽度。
方向在本文中结合轮胎的旋转轴线来阐明。术语“向上”和“向上地”是指朝向轮胎胎面的总体方向，而“向下”和“向下地”是指朝向轮胎旋转轴线的总体方向。因此，当相对的方向性术语诸如“上部”和“下部”或“顶部”和“底部”结合元件使用时，“上部”或“顶部”元件比“下部”或“底部”元件在空间上更靠近胎面。此外，当相对的方向性术语诸如“上方”或“下方”结合元件使用时，如果某一元件位于另一元件的“上方”，则意味着该元件比另一元件更靠近胎面。
术语“向内”和“向内地”是指朝向轮胎赤道面的总体方向，而“向外”和“向外地”是指远离轮胎赤道面并且朝向轮胎侧壁的总体方向。因此，当相对的方向性术语诸如“内部”和“外部”结合元件使用时，“内部”元件比“外部”元件在空间上更靠近轮胎的赤道面。
虽然用于以下说明的类似术语描述常用轮胎部件，但应当理解，由于这些术语带有略微不同的含义，本领域普通技术人员不会认为下列术语中的任何一者可与用于描述常用轮胎部件的另一个术语完全地互换。
图1为新轮胎100的实施方案的剥离式剖面透视图。如图所示，轮胎100包括第一环形胎圈105和第二环形胎圈110。环形胎圈将轮胎部分地固定到车轮。在可供选择的实施方案(未示出)中，轮胎包括四个或更多个胎圈。
如图所示，轮胎100还包括胎体帘布层115，该胎体帘布层在第一环形胎圈105和第二环形胎圈110之间延伸。胎体帘布层115形成环形物并且赋予轮胎形状。如本领域中的普通技术人员将理解，胎体帘布层115可包含加强帘线或织物(未示出)。在可供选择的实施方案(未示出)中，使用各种向上反包和向下反包配置、或多个胎体帘布层。
轮胎100还包括第一环形带120和第二环形带125。第一环形带120径向设置在胎体帘布层115上方并且轴向延伸跨过胎体帘布层115的一部分。如本领域中的普通技术人员将理解，第一环形带120包括第一多个钢丝帘线(在图1中未示出)。第二环形带125径向设置在第一环形带120上方并且轴向延伸跨过第一环形带120的一部分。如本领域中的普通技术人员将理解，第二环形带125包括第二多个钢丝帘线(在图1中也未示出)。在一个可供选择的实施方案中，轮胎包含第三环形带。在另一个可供选择的实施方案中，轮胎包含第四环形带。在这些可供选择的实施方案中的每个中，环形带可包含钢丝帘线或织物加强件。
如图所示，轮胎100还包括第一冠带层130和第二冠带层135。第一冠带层130径向设置在第二环形带125上方并且轴向延伸跨过胎体帘布层115的一部分。第二冠带层135径向设置在第一冠带层130上方并且轴向延伸跨过第一冠带层130的一部分。冠带层通常包含平行于轮胎赤道延伸的纤维。在可供选择的实施方案(未示出)中，冠带层可被省去。
轮胎100还包括周向胎面140，该周向胎面具有周向沟槽145。周向胎面140径向设置在第二环形带125上方并且轴向延伸跨过胎体帘布层115的一部分。周向沟槽145将周向胎面140划分成肋纹。在图1中，TW指示周向胎面140的胎面宽度。应当理解，图1中所示的胎面仅仅是示例性的，并且可采用任何已知胎面元件，诸如花纹块、横向花纹、沟槽和刀槽花纹。
如本领域中的普通技术人员将理解，当轮胎100是新的时，周向胎面140被附连到轮胎100。在可供选择的实施方案(未示出)中，周向胎面作为翻新胎面附连。
轮胎100还包括第一侧壁150和第二侧壁155。第一侧壁150在第一环形胎圈105和第一胎肩160之间延伸，该第一胎肩与周向胎面140的边缘近似地相关联。第二侧壁155在第二环形胎圈110和第二胎肩165之间延伸，该第二胎肩与周向胎面140的相对边缘近似地相关联。在可供选择的实施方案(未示出)中，侧壁与底胎面(未示出)近似地相关联。
轮胎100还包括RFID芯片170。如图所示，相对于径向方向，RFID芯片170设置在第二环形带125中(径向地在第一环形带120和周向胎面140之间)；RFID芯片170进一步设置在中心周向肋纹下方。在可供选择的实施方案(未示出)中，RFID芯片设置在径向下部带中。在其中轮胎包含三个或更多个环形带的可供选择的实施方案(未示出)中，RFID芯片设置在径向上部带中。
相对于轴向方向，RFID芯片170设置在胎面宽度TW的中间三分之二内。然而，RFID芯片不限于特定轴向位置。在可供选择的实施方案(未示出)中，RFID芯片设置在周向胎面中的周向沟槽下方。在其中周向胎面包括至少三个周向肋纹的可供选择的实施方案中，RFID芯片设置在周向肋纹中的一个肋纹下方(即，不在周向沟槽下方)。在另一个可供选择的实施方案中，在周向胎面包括至少一个周向沟槽的情况下，RFID芯片被设置成距周向沟槽边缘轮胎胎面宽度的至少2％的轴向距离。在另一个可供选择的实施方案中，RFID芯片设置在胎面宽度的外三分之一下方。在又一个实施方案中，可在任何位置处采用多个RFID芯片。例如，第一RFID芯片可设置在胎面宽度的中间三分之一下方，并且第二RFID芯片可设置在胎面宽度的外三分之一下方。作为另一个示例，RFID芯片可以胎面图案设置在每个肋纹下方。
相对于周向方向，RFID芯片170可设置在轮胎周长上的任何位置处。在一个实施方案(未示出)中，RFID芯片未设置在带边缘拼接处。在可供选择的实施方案(也未示出)中，多个RFID芯片围绕轮胎周向设置。在多芯片实施方案中，芯片可围绕轮胎周长均匀分布或以预定距离均匀分布(例如，每20cm、40cm、80cm等设置一个芯片)。
RFID芯片170包括围绕芯片的壳体。如图所示，壳体是矩形的。如本领域中的普通技术人员将理解，壳体可以是各种形状。在可供选择的RFID芯片实施方案中，壳体、或壳体的部分可被省去。
RFID芯片170还包括天线(未示出)。在一个实施方案中，来自多个基本上平行的钢丝帘线的钢丝帘线形成天线。在另一个实施方案中，来自多个基本上平行的钢丝帘线的帘线股线形成天线。在又一个实施方案中，来自多个基本上平行的钢丝帘线的帘线细丝形成天线。
在示于图1的实施方案中，RFID芯片170不在轮胎100内移动，并且其在使用一段时间后不从轮胎100脱出、弹出或离开轮胎100。RFID芯片170在被侵蚀或损坏时不会故意停止操作。
如本领域中的普通技术人员将理解，在附加实施方案中，电子设备可代替RFID芯片。示例性电子设备包括但不限于询问器和集成电路。
图2为设置在示于图1中的轮胎的代表性实施方案中的带层和加强帘线的剖面俯视图的示意图。
如图所示，第一环形带120和第二环形带125由平坦的、偏移的矩形块表示。出于说明的目的，块是偏移的。
第一环形带120包括第一多个钢丝帘线205，该第一多个钢丝帘线由成角度的平行线示出。类似地，第二环形带125包括第二多个钢丝帘线210，该第二多个钢丝帘线也由成角度的平行线示出。本领域中的普通技术人员将理解，钢丝帘线设置在环形带内。在可供选择的实施方案(未示出)中，钢丝帘线用加强帘线或织物层代替。
第一多个钢丝帘线205以第一角度215与赤道平面E相交，并且第二多个钢丝帘线210以第二角度220与赤道平面E相交(示于图2中的第一角度和第二角度出于说明目的被夸大)。在示于图2中的实施方案中，第一角度大于第二角度。在第二实施方案(未示出)中，第一角度介于0°和20°之间，并且第二角度介于-60°和-90°之间。在第三实施方案中，第一角度介于0°和20°之间，并且第二角度介于-75°和-90°之间。在第四实施方案中，第一角度介于0°和20°之间，并且第二角度比第一角度小1°和5°之间。在具有三个带的可供选择的实施方案(也未示出)中，第三环形带包括以第三角度与赤道平面相交的第三多个钢丝帘线。第三角度比第一角度小1°和5°之间，并且比第二角度小0°和5°之间。
图2还示出带边缘225和RFID芯片170。带边缘225在第二环形带125上示出。虽然带边缘225被示为以垂直角度与赤道平面E相交，但带边缘可以任何角度与赤道平面E相交。如图所示，RFID芯片170未设置在带边缘拼接处。在一个实施方案(未示出)中，RFID芯片完全嵌入径向上部环形带中。在不同实施方案中，RFID芯片从径向上部环形带的表面突出。在可供选择的实施方案中，RFID芯片位于径向下部环形带上。
图3为用于轮胎应用的加强带300的剥离式剖面透视图。
如图所示，加强带300包括多个加强帘线305。多个加强帘线305设置在具有长度、宽度和高度的弹性体层中。多个加强帘线305中的加强帘线均匀分布在弹性体层的宽度上。如本领域中的普通技术人员将理解，加强帘线可由各种材料制成。
加强带300还包括RFID芯片310。如图所示，RFID芯片310被连接到多个加强帘线中的第一加强帘线315。第一加强帘线通过该连接形成用于RFID芯片的天线。在可供选择的实施方案(未示出)中，RFID芯片连接到两个或更多个加强帘线，其中两个或更多个加强帘线形成用于RFID芯片的天线。因此，第一加强帘线被配置为接收或传输RFID信号。在另一个实施方案中，RFID芯片连接到加强帘线的帘线股线。帘线股线或加强帘线然后形成用于RFID芯片的天线。在另一个实施方案中，RFID芯片连接到加强帘线的帘线细丝。帘线细丝或加强帘线然后形成用于RFID芯片的天线。
在附加的可供选择的实施方案(未示出)中，RFID芯片与加强帘线集成在一起。在一个这样的实施方案中，RFID焊料将RFID芯片接合到加强帘线。在另一个这样的实施方案中，导电粘合剂将RFID芯片接合到加强帘线。在又一个这样的实施方案中，RFID芯片和加强帘线通过摩擦配合连接。
继续参考图3和RFID芯片310，RFID芯片310被示为矩形。在一个实施方案(未示出)中，RFID芯片310的长度是截面宽度的0.012–0.032％。在第二实施方案中，RFID芯片的长度是截面宽度的0.022-0.075％。在可供选择的实施方案中，RFID芯片不是矩形。
图4为描述将RFID芯片接合到轮胎帘线的方法400的一个实施方案的流程图。
在图4中，方法400开始于切断轮胎帘线410。然后分离轮胎帘线的切断端。在一个实施方案中，通过切断轮胎帘线的股线在帘线股线上执行切断步骤。在另一个实施方案中，通过在帘线细丝上执行切断步骤，对帘线细丝执行切断步骤。
方法400然后以移除帘线段420来继续，该帘线段具有的长度基本上等于RFID芯片的长度。在一个实施方案中，移除的帘线段的帘线长度的范围在RFID芯片的长度的80–120％之间。在另一个实施方案中，移除的帘线段的帘线长度的范围在RFID芯片的长度的90-95％之间。在可供选择的实施方案(未示出)中，移除步骤被省去，并且轮胎帘线的切断端被定位成一定距离，该距离的长度基本上等于RFID芯片彼此分开的长度。
方法400进一步以将轮胎帘线的切断端引入到RFID芯片430来继续。在引入步骤430中，切断端被定位成紧靠RFID芯片，以准备用于进一步处理。在不受限制的情况下，切断端可通过以下方式定位：将帘线的切断端移动到RFID芯片，或者将RFID芯片移动到切断端。
方法400以将轮胎帘线的切断端连接到RFID芯片440来继续。在一个实施方案中，通过将轮胎帘线的切断端焊接到RFID芯片上来连接切断端。在另一个实施方案中，通过将轮胎帘线的切断端胶合到RFID芯片上来连接切断端。在不同实施方案中，通过迫使切断端形成过盈配合来连接切断端。
方法400然后以将轮胎帘线压延成弹性体化合物450来继续。在压延步骤450中，轮胎帘线用弹性体包裹。然后，包裹的轮胎帘线和RFID芯片可用于进一步的制造活动中。
实施例
模拟具有以下四种构造的示例性轮胎。
轮胎1被模拟为具有两个钢带。第一带中的平行钢丝帘线相对于赤道平面的第一角度被设置为0°，并且第二带中的平行钢丝帘线相对于赤道平面的第二角度被设置为-90°。
轮胎2被模拟为具有两个钢带。第一带中的平行钢丝帘线相对于赤道平面的第一角度被设置为0°，并且第二带中的平行钢丝帘线相对于赤道平面的第二角度被设置为-80°。
轮胎3被模拟为具有两个钢带。第一带中的平行钢丝帘线相对于赤道平面的第一角度被设置为0°，并且第二带中的平行钢丝帘线相对于赤道平面的第二角度被设置为-70°。
轮胎4被模拟为具有两个钢带。第一带中的平行钢丝帘线相对于赤道平面的第一角度被设置为0°，并且第二带中的平行钢丝帘线相对于赤道平面的第二角度被设置为-60°。
对于每个轮胎模拟，分析并记录偶极增益。结果在表1中报告：
表1
Figure BDA0001888221370000081
如本领域中的普通技术人员将理解，各种因素影响RFID天线性能。表1中描述的四个轮胎实施方案是出于说明目的，而并非意图进行限制。
另外，如本领域中的普通技术人员还将理解，本公开中描述的轮胎实施方案可被构造成用于在选自以下所述的车辆上使用：摩托车、拖拉机、农用车辆、剪草机、高尔夫球车、小型摩托车、飞机、军用车辆、客运车辆、混合动力车辆、高性能车辆、运动型多用途车辆、轻型卡车、重型卡车、重型车辆，以及公共汽车。本领域中的普通技术人员还将理解，本公开中描述的实施例可以多种胎面花纹使用，所述胎面花纹包括但不限于对称的、非对称的、定向的、带防滑钉的，以及不带防滑钉的胎面花纹。本领域中的普通技术人员还将理解，本公开中描述的实施例可用于胎面翻新应用中。
就在说明书或权利要求书中使用术语“包括”或“具有”而言，其旨在以类似于术语“包含”在权利要求中用作过渡词时所理解的方式来具有包容性。此外，就采用术语“或”(例如，A或B)而言，其旨在表示“A或B或两者”。当申请人旨在指示“仅A或B但不是两者”时，则将采用术语“仅A或B但不是两者”。因此，本文中术语“或”的使用具有包容性，不具有排他性用途。参见Bryan A.Garner,A Dictionary of Modern Legal Usage 624(2d.Ed.1995)(《现代法律用语词典》第二版，第624页，1995年)。此外，就在说明书和权利要求书中使用术语“在…中”或“到…中”而言，其旨在另外表示“在…上”或“到…上”。此外，就在说明书或权利要求书中使用术语“连接”而言，其旨在不仅表示“直接连接到”，而且也表示“间接连接到”，诸如通过另外的一个部件或多个部件进行连接。
虽然本发明已通过对其实施例的描述进行说明，并且虽然已相当详细地对实施例进行描述，但是申请人并非意图将所附权利要求书的范围约束为此类细节或以任何方式来限制为此类细节。其它优点和修改对于本领域的技术人员而言将是显而易见的。因此，在其更广泛的方面，本发明并不限于所示和所述的特定细节、代表性设备和方法，以及例示性的实例。因此，可以在不脱离申请人的总体发明构思的实质或范围的情况下偏离这样的细节。

Claims (15)

1.一种轮胎，包括：
第一环形胎圈和第二环形胎圈，
胎体帘布层，所述胎体帘布层在所述第一环形胎圈和所述第二环形胎圈之间延伸，
第一环形带，所述第一环形带径向设置在所述胎体帘布层上方并且轴向延伸跨过所述胎体帘布层的一部分，其中所述第一环形带包括第一多个基本上平行的钢丝帘线，所述第一多个基本上平行的钢丝帘线相对于轮胎赤道以第一角度设置；
第二环形带，所述第二环形带径向设置在所述第一环形带上方并且轴向延伸跨过所述第一环形带的一部分，其中所述第二环形带包括第二多个基本上平行的钢丝帘线，所述第二多个基本上平行的钢丝帘线相对于所述轮胎赤道以第二角度设置，并且所述第一角度不等于所述第二角度，
其中，第一环形带和第二环形带之一中的至少一根钢丝帘线是具有第一切断端和第二切断端的切断帘线；
周向胎面，所述周向胎面径向设置在所述第二环形带上方并且轴向延伸跨过所述胎体帘布层的一部分，
第一侧壁，所述第一侧壁在所述第一环形胎圈和第一胎肩之间延伸，所述第一胎肩与所述周向胎面相关联，
第二侧壁，所述第二侧壁在所述第二环形胎圈和第二胎肩之间延伸，所述第二胎肩与所述周向胎面相关联，和
射频识别芯片，所述射频识别芯片径向设置在所述第一环形带和所述第二环形带中的一者内的切断帘线的第一切断端和第二切断端之间，并且轴向设置在所述周向胎面的一部分上，其中所述射频识别芯片连接到至少一个钢丝帘线。
2.根据权利要求1所述的轮胎，其中所述第二多个基本上平行的钢丝帘线中的所述至少一个钢丝帘线形成用于所述射频识别芯片的天线。
3.根据权利要求1所述的轮胎，其中所述第一角度介于0°和20°之间，并且所述第二角度介于-60°和-90°之间。
4.根据权利要求1所述的轮胎，其中所述第一角度介于0°和30°之间，并且所述第二角度比所述第一角度小1°和5°之间。
5.根据权利要求1所述的轮胎，其中所述射频识别芯片设置在轮胎胎面宽度的中间三分之二中。
6.根据权利要求1所述的轮胎，其中所述轮胎还包括第三环形带，所述第三环形带径向设置在所述第一环形带下方并且轴向延伸跨过所述第一环形带的一部分。
7.根据权利要求1所述的轮胎，其中所述射频识别芯片未设置在带边缘拼接处。
8.根据权利要求1所述的轮胎，其中所述周向胎面还包括至少三个周向肋纹，并且所述射频识别芯片径向设置在所述周向肋纹中的一个周向肋纹下面。
9.根据权利要求1所述的轮胎，其中所述周向胎面还包括至少两个周向沟槽，并且所述射频识别芯片被设置成距所述周向沟槽边缘的所述轮胎胎面宽度的至少2％的轴向距离。
10.一种将射频识别芯片接合到轮胎帘线的方法，包括：
切断所述轮胎帘线并且分离所述轮胎帘线的切断端；
移除帘线段，所述帘线段具有的长度基本上等于所述射频识别芯片的所述长度；
将所述轮胎帘线的所述切断端引入到所述射频识别芯片；
将所述轮胎帘线的所述切断端连接到所述射频识别芯片；
将所述轮胎帘线压延成弹性体化合物。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述连接步骤还包括将所述轮胎帘线的所述切断端焊接到所述射频识别芯片上。
12.根据权利要求10所述的方法，其中所述连接步骤还包括将所述轮胎帘线的所述切断端胶合到所述射频识别芯片上。
13.根据权利要求10所述的方法，其中所述连接步骤还包括迫使所述切断端形成过盈配合。
14.根据权利要求10所述的方法，其中在帘线股线上执行所述切断步骤。
15.根据权利要求10所述的方法，其中在帘线细丝上执行所述切断步骤。
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