CN114829158A - 包括射频转发器的轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有转发器的轮胎，所述轮胎包括：‑胎冠，所述胎冠具有胎冠增强件，所述胎冠增强件在每个边缘处具有轴向端部，在其每个轴向端部处通过胎侧连接至具有内端部的胎圈；‑胎体增强件帘布层，所述胎体增强件帘布层由平行的增强件形成，所述增强件围绕胎圈芯体锚固在每个胎圈中，从而形成主要部分和卷边；‑转发器，所述转发器包括限定第一轴线的芯体、围绕芯体螺旋缠绕的第一覆盖长丝和电绝缘装置；‑所述第一覆盖长丝包括至少两个导电丝状元件，所述导电丝状元件电连接到包括射频收发器部件的电子芯片，其特征在于，将位于第一轴线最外侧的外部覆盖长丝与增强件隔开的弹性体混合物的厚度大于0.5毫米。

Description

包括射频转发器的轮胎

技术领域

本发明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较高的热机械应力。

背景技术

在RFID(射频识别的首字母缩写)识别设备领域中，无源射频转发器通常用于识别、追踪和管理物体。这些设备允许能够实现更可靠且更快速的自动化管理。

这些无源射频识别转发器通常由至少一个电子芯片和天线组成，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。

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。

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。

由现有技术(特别是文献WO 2019175509A1)已知一种由缠绕丝线形成的无源射频识别转发器，在所述缠绕丝线上缠绕连接到电子芯片的导电丝状元件，所述电子芯片包括射频发送-接收电路。这种转发器的优点在于其生产简单，这使其价格低廉，以及最终产品的小型化。

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具有缺点。实际上，导电丝状元件的直径较小以允许连接到可以为e-Tread类型的电子芯片。然而，轮胎外胎在运行中承受的应力是严重的，这会危及这种转发器的物理完整性。此外，还必须确保将这种射频转发器引入轮胎外胎中不会干扰轮胎外胎的物理完整性。最后，轮胎外胎的橡胶特性和弹性体配混物的多样性会影响这种转发器的无线电通信性能。

本发明涉及如现有技术所描述的配备有无源射频转发器的轮胎外胎，旨在改进性能折中，特别是改进在车辆上使用期间轮胎外胎的物理完整性和射频转发器的物理完整性，同时保持射频转发器的无线电通信性能。

发明内容

本发明涉及一种轮胎外胎，其围绕参考轴线具有环形形状并配备有无源射频转发器。所述轮胎外胎包括：

-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，

-胎体增强件，所述胎体增强件包括至少一个由相互平行的增强元件形成的胎体增强件层，所述增强元件限定增强件的方向并且插入在弹性体配混物的两个表层之间，

-所述至少一个胎体增强件层通过围绕环形胎圈线卷起而锚固在每个胎圈中，以形成至少一个胎体增强件层的主要部分和至少一个胎体增强件层在每个胎圈中的卷边，所述主要部分从一个胎圈线延伸至另一个胎圈线并且在径向上相对于胎冠块状部位于内侧，

-第二弹性体配混物层，其形成轮胎外胎在胎圈区域中的外表面，所述第二弹性体配混物层旨在与轮辋接触，

-第三弹性体配混物层，其在径向外侧与第二弹性体配混物层接触并且形成所述胎侧的外表面。

-无源射频转发器包括主芯体、第一初级覆盖长丝和电绝缘装置，所述主芯体限定第一纵向轴线并为电绝缘，所述第一初级覆盖长丝围绕主芯体依次缠绕并限定线圈直径D，所述电绝缘装置相对于第一纵向轴线径向设置在第一初级覆盖长丝的外侧。

-第一初级覆盖长丝包括至少两个导电丝状元件，所述导电丝状元件的直径在0.05毫米至0.15毫米之间并电连接到至少一个包括射频发送-接收部件的电子芯片。

-主芯体的刚度低于第一初级覆盖长丝的最大刚度。

所述轮胎外胎的特征在于，所述电绝缘装置在大于或等于所述第一初级覆盖长丝的线圈直径D的六分之一的厚度上具有小于或等于10、优选小于5的平均相对介电常数，所述无源射频转发器在其纵向方向上与至少一个胎体增强件层的主要部分的至少两个增强元件对齐，所述无源射频转发器在轴向上位于胎圈的内端部的外侧并且在径向上位于胎圈线的径向最外端部和胎冠增强件的轴向端部之间，优选地位于轮胎外胎的内部，并且将所述无源射频转发器的相对于第一纵向轴线在径向上位于最外侧的外部覆盖长丝与增强元件隔开的弹性体配混物的厚度大于0.5毫米，优选大于1.0毫米。

有利地，无源射频转发器的外部覆盖长丝覆盖有促进外部覆盖长丝和与外部覆盖长丝相邻的弹性体配混物之间粘附的助粘剂。

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。

此处，术语“导电丝状元件”意指该元件沿其长度具有相对于该元件的其他三维尺寸的主要尺寸，即至少为10倍。此外，该元件是导电的，即其沿主要尺寸传导电荷。例如，其可以是完全金属的或在其外表面上覆盖有金属材料(例如铜、锌、黄铜、银或金)的长丝。这些导电丝状元件可以为单丝部件，正如它们同样可以为多丝部件一样。其可以有助于实现芯片的功能，特别是为芯片提供能量和/或形成射频天线。

此处，术语“芯片”意指实现一种或多种功能的任何集成电子部件，包括至少一个射频发送-接收系统，该射频发送-接收系统包括射频发送-接收部件和射频天线。因此，“芯片”可以形成传感器和存储器，具有数据处理能力。

此处，术语“无源射频转发器”意指电子系统在没有自身能量输入的情况下，响应接收到的信号而发出信号以发出该响应，即用于发出响应的能量由询问信号提供给电子系统。

术语“与两个增强元件对齐”意指当轮胎外胎处于生胎状态时，元件(此处为缠绕在主芯体上的第一覆盖长丝)在由至少一个胎体增强件层的主要部分的两个平行增强元件限定的平面上的正交投影与这两个增强元件相交。

无源射频转发器的设计使其经由辐射偶极天线在远场操作，以提高通信距离。该辐射偶极天线包括第一初级覆盖长丝的两个导电丝状元件。这种辐射偶极天线为螺旋形的，这可以轻松承受在轮胎外胎(特别是在使用中)内遇到的高热机械应力。主芯体的存在促进了这种螺旋卷绕，所述主芯体用作螺旋的引导件。主芯体所占的体积对于导电丝状元件的螺旋卷绕很重要。此外，主芯体的柔韧性使得射频转发器不会被制造得太硬，这限制了通过射频转发器的力。实际上，主芯体的存在为通过射频转发器的力提供了新的途径，特别是在严苛的载荷下，从而限制了通过导电丝状元件并且特别是通过与电子芯片电连接的力。选择相对于导电丝状元件的较低刚度，确保了与具有较高刚度的芯体相比，由主芯体变形产生的力在主芯体的变形量相同时受到限制。因此，从主芯体传递到导电丝状元件的力的量受到限制，并且这些导电丝状元件被鼓励变形，由于几何形状，它们的螺旋卷绕使应力最小化。结果，主芯体的机械性能、导电丝状元件的螺旋卷绕及其直径之间的协同作用保证了通过导电丝状元件的力，特别是在与芯片电连接的水平处的力受到限制，从而确保了组件在诸如轮胎的高应力环境中的耐久性。更大的刚度将需要对导电丝状元件使用更大直径的长丝和/或将需要选择具有更高耐久性极限的材料。射频转发器的这种增加的耐久性使其能够定位在轮胎应力最大的区域，这对于射频天线与芯片电连接的常规射频转发器设计是不允许的。此外，在50微米至150微米之间的较小导电丝状元件直径保证了导电丝状元件与电子芯片更好的电连接品质，这进一步增强了其耐久性。并且，还保证了导电丝状元件中损耗的电阻较低，从而提高了射频天线的无线电性能。然而，导电丝状元件必须保持一定的机械强度，以承受其在诸如轮胎外胎的高应力环境中所经受的热机械应力，而无需优化这些丝状元件(通常由低碳钢制成)的材料的断裂极限。该实施方案使得对于在射频天线和电子芯片之间具有电连接的射频转发器可以具有差异化的技术-经济-工业解决方案。由于电磁信号的传导是通过集肤效应发生的，因此在上述范围内减小导电丝状元件的直径会稍微改变由此构成的偶极天线的无线电性能。主芯体必须为封闭的、具有实心或空心的截面并且为电绝缘的，以引导弹簧的成形并且不干扰辐射偶极天线的无线电通信性能。该组件有助于轮胎外胎内无源射频转发器的物理完整性。最后，由于芯片配备有射频发送-接收电路，因此该组件构成了无源射频转发器。

此处，术语“可伸展的芯体”意指芯体具有超过超过其静止长度的5％，通常50％或100％的高伸长率和弹性恢复能力。例如，其可以为天然橡胶或合成橡胶(例如聚氨酯)或弹性纤维的芯体。

通常，限定第一纵向轴线的偶极辐射天线是借助连接到电子芯片并在两个相互相反的方向上远离电子芯片延伸的两个导电丝状元件来创建的。因此，产生了一种半波偶极天线，其具有在发送和接收方面作为全向天线的优点，使其不受辐射天线在轮胎外胎内定位的限制，从而优化射频通信的场。这使得无源射频转发器的通信性能稳健。包括这些导电丝状元件的第一初级覆盖长丝围绕初级芯体螺旋缠绕以保持所述半波偶极天线的直线定向。接下来，将半波偶极辐射天线和芯片嵌入电绝缘装置中。这种电绝缘使电损耗最小化，因此提高了射频转发器在发送和接收方面的通信性能。电绝缘的品质通过一个特性来评估，即由电绝缘装置形成的介质的相对介电常数。该相对介电常数必须至少小于10以具有无线电通信性能，并且优选地小于5，使得当将无源射频转发器放置在轮胎外胎的胎侧或胎圈结构中时，具有可以读取该转发器的改进的范围。此外，需要将包括半波偶极辐射天线的第一初级覆盖长丝覆盖到螺旋的线圈直径D的大约六分之一的厚度。低于该阈值，对于结合在轮胎外胎内的无源射频转发器，射频通信性能不能得到令人满意的保证。

并且为了射频转发器的物理完整性和/或轮胎外胎的物理完整性，有必要保证在外部覆盖长丝和轮胎外胎的增强元件之间存在足够量的弹性体配混物。通常，这些部件具有非弹性性质，并且这些部件之间的接触会导致一个或另一个或两个部件在轮胎外胎的生命周期期间在循环应力下断裂。在断裂发生在转发器的覆盖长丝(如例如第一初级覆盖长丝)的水平面处的情况下，这可能会使转发器的射频操作变差。在增强元件劣化的情况下，例如在胎体增强件层的水平处，这会产生胎体增强件的机械不平衡，导致胎体增强件加速劣化并且因此导致轮胎外胎加速劣化。0.5毫米的厚度是在轮胎外胎中安装射频转发器的最小应力区域所需的最小值。这些部件之间至少一毫米的厚度确保了这两个部件具有改进的物理完整性，无论无源射频转发器是安装在轮胎外胎的胎侧中还是胎圈中。

无源射频转发器的特征尺寸(该尺寸由第一纵向轴线限定)与胎体增强件层的数个增强元件对齐的事实确保了无源射频转发器在轮胎外胎厚度方向上的受控定位，特别是在成型和固化步骤期间制造轮胎外胎的过程中。具体地，当轮胎外胎以“生坯”状态构建时，这种配置减少了半波偶极天线在各种非交联层内的可能偏移，特别是相对于胎体增强件层的偏移。因此，这显著改进了无源射频转发器在其在轮胎外胎内使用期间的物理完整性。由于轮胎外胎的主要胎体增强件层从一个胎圈线布置到另一个胎圈线，这为在轮胎外胎中安装无源射频转发器提供了较大的操作区域。具体地，围绕无源射频转发器的弹性体材料的量因此受到控制，从而可以根据轮胎内的辐射偶极天线的电气环境可靠且稳健地调整辐射偶极天线的长度。

最后，射频转发器位于轮胎外胎的胎圈和胎侧区域中，特别是在胎圈线和胎冠块状部的胎冠增强件之间，以便于它与外部射频读取器之间的通信，特别是在车辆上运转时。具体地，因为车辆车身的通常由金属制成的元件(例如翼子板或车轮)会干扰无线电波向位于轮胎外胎的无源射频转发器传播或从无源射频转发器传播，特别是在UHF频率范围内，因此将无源射频转发器安装在胎侧和胎圈区域中，在径向上位于轮胎外胎的胎圈线的外侧，使得当轮胎外胎在车辆上使用时，无源射频转发器更容易在外部射频读取器的多个位置被外部射频读取器远程询问和读取。因此，无源射频转发器的通信是稳健且可靠的。尽管对于射频通信不是必需的，但无源射频转发器位于轮胎外胎的内部。然后在轮胎外胎的制造期间将其结合至该外胎中，从而保护包含在无源射频转发器(如例如轮胎外胎标识器)的电子芯片的内存中的只读数据。替代方案包括使用现有技术中已知的技术将由包含所述无源射频转发器的弹性体配混物制成的贴片固定至轮胎外胎的外表面，如例如内衬层或胎侧。该操作可以在轮胎外胎的使用寿命期间的任何时刻执行，但会降低包含在无源射频转发器的电子芯片的内存中的轮胎外胎数据的可靠性。

任选地，为了轮胎的物理完整性，还有利的是保证射频转发器的未粘附到弹性体配混物且在径向上相对于第一纵向轴线位于最外侧的部件和与这些部件相邻的弹性体配混物之间的内聚力，无论这些弹性体配混物是在射频转发器内部还是包括在轮胎外胎的结构中。通常，覆盖长丝是金属的和/或织物，主芯体是织物。覆盖长丝可能是不粘附于弹性体配混物的部件。电子芯片及其直接部件在径向上位于至少第一初级覆盖长丝的内侧，然后不会进入这些非粘附部件。这种内聚力降低了由这些不同介质限定的界面处裂纹萌生和扩展的风险。

根据一个具体的实施方案，轮胎外胎包括第四弹性体配混物层，该第四弹性体配混物层在轴向上位于至少一个胎体增强件层的主要部分的外侧，并且在轴向上位于第二弹性体配混物层和/或第三弹性体配混物层的内侧。

因此，轮胎外胎的这种配置提供了胎圈性能和胎侧性能(两种性能有所不同)的折中，并且可以插入无源射频转发器以与该第四弹性体配混物层接触。该第四弹性体配混物层例如可以是胎圈线填充橡胶，其位于胎体增强件层的主要部分和卷边之间并且在径向上位于胎圈线的外侧。它也可以是在该胎圈线填充橡胶和/或胎体增强件层的卷边与轮胎外胎的第二弹性体配混物层和/或第三弹性体配混物层之间的胎圈填充橡胶和/或胎侧填充橡胶。

因此，无源射频转发器可以与该第四弹性体配混物层接触。

根据另一个具体的实施方案，轮胎外胎包括弹性体材料的气密层，该层位于轮胎外胎的最内侧，所述轮胎外胎包括第五弹性体配混物层，所述第五弹性体配混物层位于至少一个胎体增强件层的主要部分的内侧。

此处，术语“气密”理解为高度不透气，允许加压的轮胎外胎在没有任何影响轮胎外胎的事故和相同的使用条件下行驶至少一个月而不损失充气压力。

由于第五弹性体配混物层位于轮胎外胎的胎侧水平处，这种具有第五弹性体配混物层的轮胎外胎的配置特别地允许以延长模式行驶。在轮胎外胎遭受充气压力损失的情况下，第五弹性体配混物层允许在胎圈和胎冠块状部之间传递载荷，而不会导致轮胎外胎的胎侧弯曲。

因此，无源射频转发器可以与该第五弹性体配混物层接触。

根据一个特别的实施方案，轮胎外胎包括由插入在两个橡胶层之间的增强元件形成的增强层。

这些是特殊用途的外胎，根据使用类型或使用中的应力载荷，需要局部的增强层。例如，在胎圈中，该增强层能够防止车轮与轮胎外胎之间的摩擦。该增强层也可以位于特定区域，特别是胎冠块状部的轴向端部，以在严重的热机械应力载荷下限制胎冠块状部和轮胎外胎的几何形状。该增强层通常具有至少一个自由端部。然后，无源射频转发器可以接触或靠近由弹性体配混物制成的该增强层的自由端部。然后有必要通过厚度为至少0.5毫米、优选至少1毫米的弹性体配混物将无源射频转发器的外部覆盖长丝与这些增强元件隔开。

根据一个特别的实施方案，至少一个胎体增强件层的增强元件是金属的，无源射频转发器的辐射天线的第一纵向轴线与至少一个胎体增强件层的增强件的方向形成至少45度、优选至少60度的角度。

具体地，由于轮胎外胎的胎体增强件包括限定增强件方向的金属增强元件层，因此有必要将由至少两个导电丝状元件构成的辐射偶极天线的第一纵向轴线相对于增强件的该方向倾斜至少45度的角度。优选地，该角度至少为60度，并且非常优选地，辐射偶极天线的第一纵向轴线垂直于增强件的方向。为了限制由金属胎体增强件限定的屏蔽对辐射偶极天线产生的无线电干扰，这种倾斜是必要的。辐射偶极天线相对于胎体增强件的垂直度使这些干扰最小化。45度的角度允许辐射偶极天线足以在距安装在轮辋上的轮胎外胎超过一米处进行读取无源射频转发器的操作，而30度的角度使辐射偶极天线的无线电干扰加倍。

根据一个具体的实施方案，第一初级覆盖长丝包括不可伸展的三级芯体和至少一个三级覆盖长丝，所述不可伸展的三级芯体与至少两个导电丝状元件和至少一个电子芯片共线布置，所述三级覆盖长丝依次围绕三级芯体、至少两个导电丝状元件和至少一个电子芯片缠绕，所述三级芯体的刚度大于每个导电丝状元件的最大刚度。

该实施方案可以使第一初级覆盖长丝变硬，从而便于其处理，特别是其围绕主芯体缠绕成螺旋状。为了在螺旋缠绕导电丝状元件时保持导电丝状元件的对齐，导电丝状元件首先用比其更硬的三级芯体增强，导电丝状元件支撑在三级芯体上。因此，在处理第一初级覆盖长丝的操作期间，可以将应力施加到该三级芯体，而不是仅施加到导电丝状元件。因此，通过导电丝状元件的力因此减小，从而使它们以及这些导电丝状元件和电子芯片之间的电连接更强。该实施方案改进了无源射频转发器的物理完整性。三级芯体可以是二维元件或三维元件。

有利地，一个导电丝状元件电连接到第三导电丝状元件的一个端部，第三导电丝状元件的另一个端部电连接到电子芯片以形成环路，形成环路的导电丝状元件的部分和至少一个电子芯片是电绝缘的。

由此形成的环路构成了位于电子芯片和由两个线股构成的半波偶极天线之间的阻抗匹配电路。第一线股由直接连接到电子芯片的导电丝状元件限定，而另一天线线股由另一导电丝状元件的延伸超出环路的部分组成。两个导电丝状元件之一的一部分与第三导电丝状元件之间的电连接可以通过电子芯片产生，使得可以在各种导电丝状元件和芯片之间使用例如e-Tread技术。阻抗匹配取决于环路的曲线长度和形成环路的导电丝状元件的直径。这种阻抗匹配可以优化射频转发器在其固有通信频率下的射频性能，同时限制能量损失。该阻抗匹配电路的电绝缘可以限制来自射频转发器外部的电气环境的干扰。因此，无论射频转发器在轮胎结构内的位置如何，阻抗匹配都是令人满意的。此外，这种电绝缘可以通过球形顶部来实现，通过将环氧树脂应用于部件，从而在机械和化学上保护它们及其连接。

非常有利地，限定环路的电子芯片和导电丝状元件被封装在电绝缘刚性块中。

这使得可以保证环路的几何形状，这设置了由电子芯片和环路组成的电子系统的电阻抗。特别地，第一初级覆盖长丝的螺旋缠绕不会使组件的几何形状变形，并保证半波偶极天线端子处的输出阻抗。

根据具体的实施方案，无源射频转发器的电绝缘装置包括至少一个次级覆盖长丝，所述次级覆盖长丝依次围绕次级芯体、主芯体和第一初级覆盖长丝缠绕，次级芯体与主芯体共线。

这是通过类似于可用于无源射频转发器的第一部分的包裹工艺形成电绝缘装置的巧妙方式，其中包括次级芯体、主芯体和第一初级覆盖长丝的长丝由次级覆盖长丝包裹。当然，在此情况下，次级芯体和次级覆盖长丝的材料选自电绝缘材料，以便遵守电绝缘装置的平均介电常数水平。类似地，电绝缘装置的厚度由以下限定：次级芯体的尺寸、次级覆盖长丝的直径以及由层数、匝之间的节距限定的次级覆盖长丝的卷绕匝数。当无源射频转发器结合到轮胎外胎的结构中时，电绝缘装置的厚度保证无源射频转发器所处的电环境的稳定性。对于在800MHz至960MHz之间频带中操作的无源射频转发器，该阈值厚度超过外接于第一初级覆盖长丝的圆柱体大约2毫米至5毫米。通过确保无源射频转发器接收或辐射的无线电波的环境恒定，该阈值厚度可以使本发明的主题在射频性能方面具有稳健性。这使得可以稳健地固定半波辐射偶极天线的尺寸以在目标通信频率下操作。当然，围绕无源射频转发器的这种电绝缘厚度也可以通过其他电绝缘装置结构来获得，如例如，介电常数小于10、优选小于5的电绝缘弹性体配混物的块。此处，术语“电绝缘”理解为意指弹性体配混物的电导率至少小于配混物的导电电荷渗滤阈值。主芯体和次级芯体的共线确保了围绕辐射偶极天线的电绝缘的均匀分布。理想地，两个芯体是同轴的，这需要次级芯体具有封闭或准封闭的中空截面，以允许主芯体和半波偶极天线插入其中。

通常，例如应该使用织物(例如尼龙)、次级覆盖长丝或次级芯体。在此情况下，外部覆盖长丝成为次级覆盖长丝，该次级覆盖长丝必须用与邻近该次级覆盖长丝的弹性体配混物相容的助粘剂覆盖。

有利地，次级芯体的刚度至多等于主芯体的刚度。

这也使得不会使射频转发器变硬。因此，施加在射频转发器上的热机械应力分布在两个芯体之间，这使得可以减少通过主芯体的那些热机械应力。因此，辐射偶极天线的物理完整性和电子芯片与导电丝状元件之间的电连接的物理完整性得到改善，即使当射频转发器安装在轮胎外胎的高应力区域中时也是如此。

根据第一个优选的实施方案，无源射频转发器位于由轮胎外胎的弹性体配混物层的表面限定的界面处。

这是使无源射频转发器更容易装配在轮胎外胎结构中的实施方案。通过将所述无源射频转发器放置在弹性体配混物层的外表面上而在用于构建生胎的装置中直接进行所述无源射频转发器的装配。该弹性体配混物层也可以为表层。然后用第二弹性体配混物层覆盖无源射频转发器。以此方式，无源射频转发器因此被轮胎外胎的部件完全封装。因此，无源射频转发器被嵌入到轮胎外胎内，确保在电子芯片的内存被写保护时不会被篡改。

作为优选，界面由另一个弹性体配混物层或增强件层限定，无源射频转发器在界面处位于距所述层的端部至少5毫米的距离处。

无源射频转发器在轮胎的构建中表现为异物，构成机械奇点。在界面处的层的端部也构成机械奇点。为了保障轮胎外胎的耐久性，优选地，两个奇点彼此相距一定距离。这个距离越大越好，当然奇点影响的最小距离与这个奇点的尺寸成正比。与相邻层(如例如增强层，无论是增强件增强层、胎冠增强层或胎体增强层)的刚度相比，层的刚度越大，由层的端部形成的奇点变得越敏感。当增强体由金属或由具有较高刚度的织物(如在芳族聚酰胺的情况下)制成时，将两个奇点保持至少10毫米的距离是合适的。

根据第二个优选的实施方案，无源射频转发器位于轮胎外胎的弹性体配混物层的内部。

该第二个实施方案具有根据轮胎外胎的厚度选择无源射频转发器的准确位置的优点，这与第一个优选的实施方案不同，第一个优选的实施方案通过弹性体配混物层之间的界面来定位。因此，还可以将无源射频转发器封装在从电绝缘和刚度的角度来看是均匀的弹性体配混物的块中，从而促进无源射频转发器的良好射频和机械操作。这也使得制备好的射频转发器结合到弹性体配混物层中，远离用于构建轮胎外胎的装置，这被证明更具有生产力。因此，该第二个优选的实施方案为将无源射频转发器安装在轮胎外胎内提供了更广泛的选择。

有利地，无源射频转发器的辐射偶极天线的第一纵向轴线垂直于弹性体配混物层的厚度。

弹性体配混物层通常是较厚的层，彼此部分地叠置以构建轮胎外胎。为了获得对无源射频转发器在轮胎外胎内的定位的最佳控制，优选地，无源射频转发器的主要尺寸，即第一纵向轴线，定向为垂直于弹性体配混物层的厚度。这避免了相对于弹性体配混物的表面倾斜的射频转发器在轮胎制造期间穿过弹性体配混物层的外表面并进入另一层的风险。这种情况可能潜在地对轮胎外胎的耐久性有害。

非常有利地，无源射频转发器位于距弹性体配混物层的表面至少0.3毫米的距离处。

“至少0.3毫米的距离”理解为意指第一物体(在此情况下为可能配备有封装块的无源射频转发器)的任何外部材料点位于距第二物体(在此情况下为弹性体配混物层的表面)的任何材料点大于或等于0.3毫米的距离处。特别地，在固化状态下测量该0.3毫米的距离。

然后，这防止了弹性体配混物层内的无源射频转发器在热机械应力下的任何潜在位移的风险，或者在制造轮胎外胎的阶段期间无源射频转发器在弹性体配混物层内定位的任何散开的风险。这种定位不会导致无源射频转发器离开弹性体配混物层。然后，这确保了弹性体配混物层内的无源射频转发器的受控的电绝缘和机械绝缘，这又确保了轮胎外胎和射频转发器的耐久性，同时保证了良好的射频操作。

根据一个具体的实施方案，与射频读取器的无线电通信发生在UHF频带中，更具体地在介于860MHz至960MHz之间的范围内。

具体地，在该频带中，辐射偶极天线的长度与通信频率成反比。此外，在该频带之外，无线电通信受到高度损害或甚至不能通过标准弹性体材料。因此，这是根据偶极天线长度确定的射频转发器尺寸和其无线电通信(特别是在远场)之间的最佳折中，使得能够获得轮胎工业令人满意的通信距离。

根据另一个特别的实施方案，无源射频转发器的第一初级覆盖长丝的螺旋线圈沿第一主轴线的长度L在30毫米至80毫米之间。

具体地，在860MHz至960MHz之间的频率范围内，取决于围绕射频转发器的弹性体配混物的相对介电常数，螺旋弹簧的总长度(根据射频转发器发送或接收的无线电波的半波长调整)介于30毫米至80毫米之间，优选介于35毫米至70毫米的区间内。为了优化辐射天线在这些波长处的操作，应该根据波长完美调整半波偶极天线的长度。还必须考虑电子芯片的长度以及可能用于组件阻抗匹配的环路的长度。

有利地，螺旋弹簧的线圈直径D在0.6毫米至2.0毫米之间，优选在0.6毫米至1.6毫米之间。

这能够限制半波偶极天线所占用的体积，从而能够增加围绕射频转发器的电绝缘装置的厚度。当然，螺旋弹簧的该直径可以为恒定、变化、连续变化或分段变化的。从辐射天线的机械完整性的角度来看，直径优选为恒定或连续变化的。

根据一个优选的实施方案，辐射天线的螺旋节距介于1.0毫米至4.0毫米之间，优选在1.0毫至2.0毫米之间。

这能够确保辐射天线的第一区域中的弹簧(或至少一个环形)的螺旋节距与线圈直径的比值在0.8至3之间，从而保证螺旋弹簧的最小伸长，同时确保无线电性能在发送和接收方面令人满意。此外，在整个辐射天线中，该节距还可以为恒定的或变化的。当然，为了避免辐射天线中的奇点形成辐射天线中的机械弱点，节距优选为连续变化的或改变较小的变化。

根据一个有利的实施方案，导电丝状元件的直径在0.08毫米至0.11毫米之间。

在该范围内，损耗电阻确实较低，从而改善了辐射天线的无线电性能。此外，这些直径尺寸允许使用e-tread技术将导电丝状元件附接到电子芯片。然而，长丝需要保持一定的机械强度，以便能够承受在高应力环境(例如，轮胎外胎)中经受的热机械应力，而无需优化这些长丝的材料(通常为低碳钢)的断裂应力。这使得能够确保辐射天线具有令人满意的技术/经济折中。

附图说明

通过以下详细描述将更好地理解本发明。这些应用仅作为示例并参考附图给出，在这些附图中相同的附图标记表示相同的部分，并且其中：

-图1示出了根据本发明的射频转发器的电子部分的示意图；

-图1bis示出了图1的射频转发器的电子部分在电子芯片水平处的截面图；

-图2是根据本发明的第二实施方案的射频转发器的电子部分的示意图；

-图3是根据本发明的射频转发器的电子部分的螺旋线圈的示例；

-图4是根据本发明的射频转发器的电子部分的另一个实施方案的螺旋线圈的示例；

-图5是根据本发明的电绝缘装置的第一实施方案中的无源射频转发器的分解图；

-图6是根据本发明的电绝缘装置的第二实施方案中的无源射频转发器的立体图；

-图7是现有技术的轮胎外胎的子午截面图；

-图8是当无源射频转发器位于轮胎外胎的外部区域水平处时，根据本发明的轮胎外胎的胎圈和胎侧的子午截面图；

-图9是当无源射频转发器位于轮胎外胎的内部区域水平处时，根据本发明的轮胎外胎的胎圈和胎侧的子午截面图；

-图10是包括两个胎体增强件层的轮胎外胎的子午截面图；

-图11是轮胎外胎的子午截面图，该轮胎外胎包括用于在延长模式下行驶的胎侧插入件并配备有无源射频转发器；以及

-图12是当无源射频转发器位于轮胎外胎的内部区域时，根据本发明的轮胎外胎的胎圈和胎侧的子午截面图。

具体实施方式

在下文中，术语“轮胎”和“充气轮胎”等同使用并且指代任何类型的充气轮胎或非充气轮胎(充气轮胎或非充气轮胎)。

在图1中，芯片1002连接到限定无源射频转发器的第一纵向轴线的两个导电丝状元件1003a和1003b。为此，芯片1002包括两个凹槽1005a和1005b，各自从芯片1002的一侧延伸的导电丝状元件1003a和1003b分别插入凹槽1005a和1005b中以形成半波偶极天线。芯片1002还包括射频发送-接收部件1004。

图1bis示出了图1的无源射频转发器的电子部分的详细截面图。芯片1002包括射频发送-接收部件1004。导电丝状元件1003a和1003b分别通过分别布置在凹槽1005a和1005b中的连接端子1004a和1004b连接到射频发送-接收部件1004。可以通过焊接或铜焊接头1009促进电连接。为了使凹槽1005a和1005b处的电连接牢固，可以在凹槽1005a和1005b中以及在导电丝状元件1003a和1003b位于这些凹槽1005a和1005b处的部分上沉积粘合剂1008。也可以用保护材料1007(如例如环氧树脂型树脂)封装芯片1002，以机械和化学地保护该芯片1002。

图2示出了在第二个任选的实施方案中根据本发明的无源射频转发器的电子部分，其中芯片1002连接到闭合环路以使由导电丝状元件1003a和1003b形成的半波偶极天线的阻抗与电子芯片1002的阻抗匹配。通过将导电丝状元件的一部分(在该示例中为元件1003a)和第三导电丝状元件1003c彼此连接来获得该环路。第三导电丝状元件1003c的另一个端部在凹槽1005a处连接到芯片1002。事实上，在工业上，可以使用更大尺寸的单个导电丝状元件1003b，以使其具有足够的长度来构成长度为四分之一波长的天线线股和丝状元件1003c。此外，也可以使用电连接芯片1002bis(未示出)以将第三丝状元件1003c的第一端部电连接到导电丝状元件1003a。在此情况下，第二导电丝状元件1003a的长度一方面包括长度为四分之一波长的天线线股和两个芯片1002和1002bis之间的环路的一部分。这种巧妙的技术使无源射频转发器的电子部分的工业制造稳健且高效。在此情况下的闭合环路由芯片1002和1002bis之间的一部分导电丝状元件1003a、丝状元件1003c和第二连接芯片1002bis组成，调整以使由导电丝状元件1003b和导电丝状元件1003a的另一部分形成的半波偶极天线的电阻抗与电子芯片1002的电阻抗匹配。电子芯片1002和闭合环路覆盖有电绝缘保护材料(如例如环氧树脂类树脂)，使得可以在确保系统电气环境稳定性的同时，在机械和化学上保护环路。这种保护确保了闭合环路运行的稳定性，并且可以由提供机械和化学保护的树脂和诸如DELO AD 465的第二绝缘树脂的叠加组成。

图3示出了根据第一实施方案的无源射频转发器的电子部分的螺旋线圈1010。首先，形成主芯体1012，它可以是由天然橡胶或合成橡胶(如聚氨酯)或弹性纤维制成的可伸展长丝，或者是直径D₁₀₀₂小于2毫米的不可伸展长丝。在该示例中，它是940HT聚丙烯酸酯长丝，是实心直径为0.5毫米的尼龙。该主芯体1012被第一初级覆盖长丝1013a环绕，并且在该示例中被第二初级覆盖长丝1013b环绕。该初级覆盖长丝1013a包括无源射频转发器的电子部分。该电子部分至少包括导电丝状元件1003a、1003b和电子芯片1002。在此情况下，导电丝状元件1003a和1003b是金属的多丝或单股丝，其直径小于0.15毫米，优选小于0.11毫米。在此情况下，导电丝状元件是覆盖有黄铜层的单丝钢丝线，黄铜层允许在表面上传导电荷，并且在e-tread方法的情况下，可以通过铜焊焊接到电子芯片1002。通过将第一初级覆盖长丝1013a围绕主芯体1012缠绕来产生第一初级覆盖长丝1013a的线圈，使得第一初级覆盖长丝1013a的线圈直径D在0.5毫米至1.0毫米之间，螺旋节距从0.8毫米至3毫米变化。因此，形成了半波偶极天线，其螺旋的轴线代表无源射频转发器的第一纵向轴线1030。当然，也可以使用螺旋卷绕初级覆盖长丝1013a的其他方法(例如缠绕)来螺旋卷绕无源射频转发器的电子部分。第二初级覆盖长丝1013b围绕主芯体1012和第一初级覆盖长丝1013a螺旋缠绕。其作用是使主芯体1012和包括无源射频转发器的电子部分的初级覆盖长丝1013a形成的组件机械一体化。因此，保留了第一初级覆盖长丝1013a的螺旋线圈1010的几何形状。该第二初级覆盖长丝1013b(其通常为织物长丝)的卷绕优选与第一初级覆盖长丝1013a的卷绕相反，以便平衡它们在这样设计的系统中可能产生的应力，特别是扭转应力。在本申请的情况下，第二初级覆盖长丝1013b是任选的，因为此处导电丝状元件1013a由钢制成，钢由于其螺旋卷绕而塑性变形。因此，第一初级覆盖长丝1013a的螺旋线圈1010的几何形状由材料的这种塑性固定。

图4示出了根据优选实施方案的无源射频转发器的电子部分的螺旋线圈1010。这一次，在第一初级覆盖长丝1013a被螺旋缠绕之前，它通过三级芯体1014增强。具体而言，在准备螺旋卷绕的步骤期间，将无源射频转发器的电子部分与三级芯体1014组合，以减少通过导电丝状元件1003a和1003b的热机械应力，特别是在它们连接到电子芯片1002的区域中的热机械应力。为此，电子部分与三级芯体1014共线布置并且与该三级芯体1014成一体。在此情况下，通过围绕三级芯体1014和无源射频转发器的电子部分螺旋缠绕的织物三级覆盖长丝1015产生这种一体连接。当然，可以通过以与第一三级覆盖长丝1015相反的方向缠绕的第二三级覆盖长丝来平衡该初级覆盖长丝1013a的应力。此外，这种双卷绕保证了三级芯体1014和射频转发器的电子部分之间更好的内聚力。该三级芯体1014的存在通过使力可以采取的路径成倍增加，确保了通过电子部分的导电丝状元件1003a和1003b的应力减小。它还使得初级覆盖长丝1013a的处理稳健，特别是由自动机处理，这提高了无源射频转发器的电子部分的螺旋线圈的生产率。必要地，三级芯体1014是电绝缘的，以便不损害无源射频转发器的电子部分的操作。优选地，三级芯体1014是不可伸展的且比导电丝状元件1003a和1003b更硬，以减少导电丝状元件1003a和1003b中的变形和应力并保证无源射频转发器的电子部分的螺旋线圈1010的几何稳定性。

无源射频转发器的电子部分的螺旋线圈限定了第一纵向轴线1030、线圈直径D(其必须大于或等于主芯体1012的外接圆的直径)和螺旋节距P。调整螺旋线圈的这最后两个参数既可以保证螺旋1010使通过初级覆盖长丝1013a的力最小化的变形能力又可以使由导电丝状元件1003形成的半波偶极天线的阻抗与电子芯片1002的阻抗匹配，这使得可以优化无源射频转发器的射频通信。

图5是根据第一实施方案的无源射频转发器1的分解立体图。该射频转发器1是包裹在电绝缘装置中的第一子组件1010的形式。对应于无源射频转发器1的电子部分的螺旋线圈的子组件1010在此情况下由围绕主芯体螺旋缠绕的第一初级覆盖长丝形成。第一初级覆盖长丝包括导电丝状元件和至少一个电子芯片，其中两个导电丝状元件形成半波偶极天线，所述电子芯片通过导电丝状元件连接到其端子。在此示例中，根据图2所示的原理，通过第三导电丝状元件和连接芯片创建了一个闭合环路。对应于无源射频转发器1的电子部分的第一初级覆盖长丝的螺旋线圈1010的长度L约为60毫米，在30毫米至80毫米之间。螺旋围绕外径为0.5毫米的主芯体形成，螺旋节距约为约1毫米。这种螺旋几何形状可以使半波偶极天线的阻抗与配备闭合环路的电子芯片的阻抗相匹配。由于电绝缘装置的介电均匀性，子组件1010位于电绝缘装置的中心。在该示例中，无源射频转发器1的电子部分的螺旋线圈1010覆盖有助粘剂1020。这种助粘剂1020保证了无源射频转发器1的电子部分的螺旋线圈1010的外部覆盖长丝(此处为第一初级覆盖长丝)和与该外部覆盖长丝相邻的弹性体配混物之间更好的内聚力。

此处，电绝缘装置由弹性体配混物制成的两个块2001和2002组成，所述弹性体配混物的相对介电常数小于5。相对于主纵向轴线1030在径向上位于外部覆盖长丝的外部的电绝缘装置的厚度为3毫米，远高于无源射频转发器1的电子部分的螺旋线圈的线圈直径(此处约为1毫米至2毫米)的六分之一。这确保了半波偶极天线周围的电绝缘区域，这足以实现良好的射频通信效率。

图6为根据另一个实施方案的无源射频转发器1的部分示意性立体图，其中电绝缘装置由织物次级覆盖长丝1024和1025组成。

此处，无源射频转发器1由围绕限定第一纵向轴线1030的主芯体1012的电子部分的螺旋线圈1010组成。该螺旋线圈1010由单个初级覆盖长丝产生，该初级覆盖长丝包括相对于限定半波偶极天线的两个导电丝状元件共线布置的三级芯体，所述两个导电丝状元件的一个端部连接到电子芯片。此处，电绝缘装置包括与无源射频转发器1的电子部分的螺旋线圈1010共线布置的次级芯体2021。在此情况下，该次级芯体2021是实心且电绝缘的，具有小于10的相对介电常数；它由多丝聚丙烯酸酯纱线组成。在另一个变体形式中，次级芯体1002可以是中空的，以便能够在其管状孔口内接收电子部分的螺旋线圈1010。此处，它平行于主纵向轴线1010布置。因此，这需要存在围绕子组件1010和次级芯体1021螺旋缠绕的次级覆盖长丝，这将使这两个部件彼此成为一体，从而保证电子部分的螺旋线圈1010的直线几何形状。该第一次级覆盖长丝1024由代表其中性轴线的实线示意性地示出。为了平衡应力，第二次级覆盖长丝1025沿相反方向围绕这两个部件缠绕。复制次级覆盖长丝保证了组件具有更好的内聚力。它还确保围绕射频转发器1的电子部分的电绝缘具有一定的均匀厚度，远大于电子部分的螺旋线圈1010的线圈直径D的六分之一。事实上，3毫米至4毫米的电绝缘厚度构成阈值厚度，超过该阈值厚度将不再提供无源射频转发器的无线电性能的任何增益。如在此情况下，可以通过单个大直径次级覆盖长丝、同一个较小直径长丝的多个线圈匝或几个具有中等直径的次级覆盖长丝的组合来获得该阈值厚度。

最后，次级覆盖长丝1024和1025通常由织物(如例如聚丙烯酸酯)制成，并且相对于主纵向轴线1030径向布置在最外侧，它们构成外部覆盖长丝，尤其是在这些长丝不接触的情况下。因此它们应该覆盖有助粘剂1020，以保证外部覆盖长丝和与这些外部覆盖长丝相邻的弹性体配混物之间的内聚力。在此情况下，相邻的弹性体配混物是轮胎外胎的层。

轮胎的周向方向或纵向方向是对应于轮胎的外围的方向并由轮胎外胎的行驶方向限定。

轮胎的横向方向或轴向方向平行于轮胎外胎的旋转轴线或参考轴线。

径向方向是与轮胎外胎的旋转轴线或参考轴线相交并与其垂直的方向。

轮胎外胎的旋转轴线是在正常使用时轮胎外胎转动所围绕的轴线。

径向平面或子午平面是包含轮胎的旋转轴线的平面。

周向正中平面或赤道平面是垂直于轮胎外胎的参考轴线并且将轮胎外胎分为两半的平面。

图7示出了轮胎外胎100的子午截面，所述轮胎外胎100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82由两个轴向端部821轴向界定，提供与轮胎外胎100的每个胎侧83的连接。胎冠增强件86轴向延伸直至其每个边缘处的轴向端部861。胎冠增强件86的径向外侧被由弹性体材料制成的胎面89覆盖。每个胎圈84使用胎圈线85增强。锚固在胎圈84中的胎体增强件87将轮胎外胎分成两个区域，称为朝向流体腔的内部区域和朝向轮胎外侧的外部区域。胎体增强件包括主要部分87，该主要部分87围绕每个胎圈84中的两个胎圈线85缠绕。此处，胎体增强件的该主要部分87的卷边88朝向轮胎外胎100的外侧布置。胎体增强件以本身已知的方式由至少一个用帘线(例如在此情况下为织物帘线)增强的层组成，也就是说这些帘线实际上彼此平行布置。主要部分87从一个胎圈84延伸至另一个胎圈，从而与周向正中平面EP形成在80°至90°之间的角度。气密内衬90相对于胎体增强件的主要部分87在径向内部从一个胎圈84延伸至另一个胎圈。

图8示出了轮胎外胎100的胎圈84和胎侧83区域中的详细视图。该图说明了无源射频转发器1在轮胎外胎100的外部区域中相对于胎体增强件的主要部分87的定位，在所描绘的情况下，所述胎体增强件由单个胎体层构成。

胎圈84由胎圈线85组成，胎体层的主要部分87围绕胎圈线85缠绕，其中卷边部分88位于轮胎外胎100的外部区域。胎体层的卷边88以自由边缘881终止。第四橡胶配混物层91(称为胎圈线填充物)在径向上位于胎圈线85的外侧并与胎圈线85相邻。所述第四橡胶配混物层91具有径向外自由边缘911，该边缘911支承在胎体层的主要部分87的表面上(更准确地，在胎体层的外表层上，在胎体层的帘线和电子单元之间没有直接接触)。第二个第四橡胶配混物层92(称为“增强填充物”)与其相邻。所述第二个第四橡胶配混物层92具有两个自由边缘。第一自由边缘921位于径向内侧并且支承在胎体层的卷边部分88上。另一个自由边缘922位于径向外侧并且终止于胎体层的主要部分87的表面上。最后，胎侧83通过覆盖第二个第四弹性体配混物层92和胎体层的主要部分87的第三弹性体配混物层94限定。胎侧由第三弹性体配混物层94的外表面限定，所述第三弹性体配混物层94具有自由边缘941，所述自由边缘941径向位于胎体层的卷边部分的内侧并终止于胎体层的卷边部分。

在这种配置中，与胎体层的主要部分87相邻的气密内衬90位于轮胎外胎100的内部区域上。它以与胎体层的主要部分87相邻的自由边缘901终止。最后，第二弹性体配混物层93(称为胎圈保护件)保护胎体层以及内衬90、第二个第四弹性体配混物层92和第三弹性体配混物层94各自的径向内端部901、921和941。在将轮胎外胎100安装到车轮上期间，该第二弹性体配混物层93的外表面能够与轮辋凸缘直接接触。该第二弹性体配混物层93具有形成拐角的三个自由端部。第一个自由端部931位于轮胎外胎100的内部区域。第二个自由端部932位于轮胎外胎100的外部区域。最后，第三个自由端部933构成胎圈84的内端部841。

该轮胎外胎100的胎圈84及其连接的胎侧83配备有无源射频转发器，编号为1，可能带有后缀，所述无源射频转发器位于轮胎外胎100的外部区域。将第一无源射频转发器1定位在第四弹性体配混物层或胎圈线填充物91的外表面上。所述无源射频转发器定位在距胎体层的卷边部分88的自由边缘881(其构成机械奇点)的10毫米的距离处。该位置确保了射频转发器1的机械稳定性区域，该区域有利于其机械耐久性。此外，将其嵌入轮胎外胎100的结构内给予其良好的保护，使其免受来自轮胎外胎100外部的机械攻击。

通常，优选地，无源射频转发器定位在距胎圈线85的径向外端部20毫米至40毫米之间的径向距离处，以便处于轮胎外胎在运行期间机械稳定的区域中，因为这确保了射频转发器的物理完整性。此外，确保这种定位在胎圈凸缘的径向外侧，通过限制与车轮性质(通常是金属的)相关的干扰，实现良好的无线电通信性能。

第二射频转发器1bis定位在第三弹性体配混物层94的内部。第三弹性体配混物层94和限定无源射频转发器的电绝缘装置的弹性体配混物之间的材料相似性，或者在射频转发器的外表面上存在助粘剂，确保了在固化过程中射频转发器1bis在胎侧83内的放置。在轮胎外胎100的构建过程中，通过第三弹性体配混物层94的仍然未加工的外表面上的狭缝将射频转发器1bis简单地放置在材料内。在固化模具中对生胎体加压，确保射频转发器1bis在固化状态下如图所示定位。该射频转发器1bis位于远离轮胎外胎100的任何其他组成部分的任何自由边缘，实际上在胎侧83的赤道处，提供了最远的射频通信距离。特别地，它与胎圈保护件的自由边缘932、胎体层卷边88的自由边缘881以及填充橡胶的自由边缘911和922间隔开。它的定位确保提高与外部射频读取器的通信性能，特别是对于无源射频转发器的辐射偶极天线的特定形状。由于螺旋线圈和无源射频转发器1bis的电子部分的小型化，行驶期间的循环应力载荷不会造成破坏。出于必要，这两个转发器在轴向上位于第二橡胶配混物层93的端部933的外侧，并因此位于胎圈84的径向内端部的外侧。它们相对于轮胎外胎100的参考轴线径向定位在胎圈线85的径向外端部851和胎冠增强件86的轴向端部861之间。在此情况下，无源射频转发器的定向是周向的，尽管唯一的规定是射频转发器的第一纵向轴线必须靠在胎体增强层的主要部分87的至少两个增强元件上。

图9示出了轮胎外胎100在胎圈84和胎侧83水平处的详细子午截面。该图9示出了无源射频转发器在轮胎外胎100的内部区域中相对于胎体增强件的主要部分87的位置。

轮胎外胎100特别地在内部区域包括气密内衬90和插入在胎体层的主要部分87和气密内衬90之间的增强件增强层97。该部件97具有径向内部自由边缘971，该自由边缘971在径向上位于胎圈线85的内侧。该增强体层97从轮胎外胎100的一个胎圈84延伸至另一个胎圈84。

将射频转发器1设置在气密内衬90和增强体层97之间的界面处使得无源射频转发器1在机械上稳定。射频转发器在胎圈保护件93的自由边缘931的径向外侧大约40毫米，这意味着在安装在车轮上的轮胎外胎运行时，射频转发器可以在径向上位于胎圈凸缘的外侧。从机械耐久性的角度来看，这个位置是无源射频转发器1的理想位置，保护它免受任何外部机械攻击和任何内部热机械攻击。无源射频转发器1可以具有任何取向，条件是沿第一纵向轴线的无源射频转发器1搁置在胎体增强件层87的至少两个增强元件上，并且在部件97是增强件增强层的情况下，搁置在增强件层97的数个增强元件上。这确保了射频转发器1相对于轮胎外胎100的厚度的轴向位置，当无源射频转发器1结合到轮胎外胎100中时，该轴向位置允许对该转发器1的辐射偶极天线的谐振进行稳健调谐。此外，无源射频转发器1的外部覆盖长丝与胎体增强件层87或增强件增强层97的增强元件之间必须保持至少0.5毫米的距离，以保持射频转发器覆盖长丝和/或增强层的增强元件的物理完整性。为此，优选使用根据图5的电绝缘装置的实施方案的无源射频转发器1。

根据本发明的射频转发器1ter的第二位置由于在轮胎外胎100中径向更靠外而使得改善无线电通信性能。然而，建议第一纵向轴线(即辐射天线)定位成使得射频转发器1ter搁置在胎体层87的至少两个增强元件上。此处，在该示例中，第一纵向轴线沿周向放置。优选地，无源射频转发器1ter定位在由轮胎外胎100的至少两个部件限定的界面处。这意味着当无源射频转发器的电子芯片在第一次写入与电子芯片相关联的内存之后已经被写保护时，包含在该电子芯片中的数据不能被篡改。最后，无源射频转发器1的外部覆盖长丝必须与轮胎外胎各层的增强元件间隔开至少0.5毫米。

图10示出了通过轮胎外胎100的子午截面。该轮胎外胎100通常包括胎冠、两个胎侧83和两个胎圈84。在图10中仅描绘了胎侧83的径向内部部分和胎圈84。图10中描绘的胎圈84包括呈现旋转对称的胎圈线85，第一胎体层的主要部分87从胎侧83朝向胎圈线85延伸，并通过围绕胎圈线85的卷边88延伸且在径向外侧延伸直至端部881。该卷边88轴向朝向轮胎外胎100的胎圈84的外侧定位。第四弹性体配混物层91(称为填充橡胶)相对于胎圈线85径向定位在外侧并且轴向定位在第一胎体层的主要部分87和卷边88之间。该填充橡胶91在径向外侧延伸直至端部911。应注意，填充橡胶的端部911在径向上相对于卷边88的端部881位于外侧。

胎圈84还包括在图中从胎侧83一直延伸到胎圈线85的第二胎体层或增强层97。该第二胎体层97在轴向上相对于第一胎体层的主要部分87、填充橡胶91和第一胎体层的卷边88定位在外侧。两个胎体层(87、97)本身是已知的，由通过所谓的“径向”帘线(此处，例如为织物)增强的帘布层组成，即这些帘线实际上彼此平行地设置并从一个胎圈延伸到另一个，从而与轮胎外胎的正中周向平面EP形成在80°至90°之间的角度。位于轮胎外胎内侧的气密内衬90相对于第一胎体层的主要部分87在径向内部从一个胎圈84延伸到另一个胎圈。胎圈34包括能够与轮辋表面接触的第二弹性体配混物层或缓冲胶(或“保护件”)93。该缓冲胶93在径向外侧延伸直至与第三弹性体配混物层94的界面，所述第三弹性体配混物层94的外表面限定胎侧83。缓冲胶93和胎侧橡胶94构成轮胎外胎的外层。胎圈84还包括第二个第四弹性体配混物层或附加填充橡胶92，其轴向一方面布置在第二胎体层97和缓冲胶93之间另一方面布置在第二胎体层97和胎侧橡胶94之间。

胎圈84还包括无源射频转发器1，其轴向定位在第二胎体层97和附加填充橡胶92之间的界面处并且径向定位在填充橡胶91的端部911和第一胎体层87的卷边88的端部881之间。此处，射频转发器1相对于胎圈线85的径向外端以40毫米的距离径向定位在外侧。此外，无源射频转发器1的外部覆盖长丝必须与轮胎外胎各层的增强元件间隔开至少0.5毫米。

图10还示出了第二无源射频转发器1bis在位于轮胎外胎赤道附近的第三弹性体配混物层94的内部的位置。该第二位置可以提高在车辆上操作的射频转发器的通信性能，因为该位置使无源射频转发器远离车辆的导电元件(车轮、车轮拱罩)。

图11是轮胎100的部分轴向截面图，该轮胎100能够无气行驶并且装配有根据本发明的无源射频转发器。该图11还给出了轮胎外胎100的截面高度SH，即轮胎安装轮辋的标称直径NRD与轮胎外胎100的胎面89的径向最外部分之间的径向距离。在本文件的情况下，轮胎安装轮辋的标称直径是指由轮胎尺寸所标示的轮胎外胎的直径。

轮胎外胎100显示为处于不受约束的状态，即未安装在轮辋上并且两个胎圈84之间的宽度等于标称ETRTO轮辋的宽度。

关于轴向方向，“轴向外侧”的意思是指向轮胎外部的轴向方向，而“轴向内侧”的意思是指向轮胎外胎100的正中平面EP的轴向方向。

图11中所示的轮胎外胎是能够无气行驶的轮胎，但其选择纯粹是为了说明，并且所描述的无源射频转发器可以结合到任何类型的轮胎的内部和表面上。

能够无气行驶的轮胎100的一半具有胎冠82、胎侧83和胎圈84，所述胎冠82由在其每个边缘处的轴向端部821界定并且由胎冠增强件或带束层86增强，所述胎冠增强件或带束层86在其每个边缘处由轴向端部861界定，所述胎圈84通过胎圈线85增强。胎冠增强件86的径向外侧被由弹性体配混物制成的胎面89覆盖。由单个胎体层87组成的胎体增强件围绕胎圈84中的胎圈线85缠绕，该胎体层87的卷边88沿轴向朝向轮胎外胎100的外侧布置。以本身已知的方式，胎体层87由通过所谓的“径向”帘线(此处，例如为织物)增强的至少一个帘布层组成，即这些帘线实际上彼此平行地设置并从一个胎圈延伸到另一个胎圈，从而与正中周向平面EP形成在80°至90°之间的角度。气密内衬90相对于胎体增强件87在径向内部从一个胎圈延伸至另一个胎圈。胎圈84包括第二弹性体配混物层(或“保护件”)93，所述第二弹性体配混物层93能够与轮辋的表面接触并以代表胎圈84的径向内端部841的端部933终止。它还包括相对于胎圈线85在径向外侧延伸的第四弹性体配混物层91。

由于存在相对于胎体增强件的主要部分87放置在轴向内侧的胎侧插入件96，因此轮胎100能够无气行驶。该胎侧插入件96允许轮胎的结构在零压力下承受负荷。用于胎侧插入件的橡胶的拉伸模量的数量级大约是胎侧橡胶模量值的两倍或更多。

图11的胎侧插入件96包括第一无源射频转发器1，其布置在距胎圈84的径向内端部933的径向距离D1处。距离D1必须大于D0(D0等于20mm)，以免影响无源射频转发器1和外部读取器之间的通信品质。该距离大于典型轮辋凸缘的17.5毫米的高度。优选地，距离D1小于50毫米。

第一无源射频转发器1优选放置在半成品胎侧插入件96中然后结合到生轮胎外胎100中。

在图11的示例中，胎侧插入件96由两个轴向彼此相邻的橡胶块961和962构成。第一无源射频转发器1位于两个橡胶块961和962之间的界面处。

该实施方案有助于在轮胎外胎100的构建期间精确且可重复地设置无源射频转发器1。

通过橡胶块962的一个表面上的狭缝将第二无源射频转发器1bis放置在橡胶块962内，允许将无源射频转发器1bis插入橡胶块962中。该第二实施方案使得无源射频转发器由于与橡胶块接触而相对于胎体增强层的主要部分87更容易定位，并且使得无源射频转发器1bis附近的介电环境更加均匀，从而改善所述转发器的射频性能，特别是如果无源射频转发器1bis的电绝缘装置的厚度不在阈值处。此外，它在径向上更远离轮胎外胎100的参考旋转轴线。

图11示出了轮胎外胎100的截面高度SH的区域Z，无源射频转发器1和1bis优选定位在该区域中。该区域Z从SH的20％延伸到70％。无源射频转发器1放置在SH的25％左右，无源射频转发器1bis放置在该参数的60％处。

图12是轮胎外胎100的胎圈84和胎侧83区域中的轴向截面。轮胎外胎包括胎冠块状部，所述胎冠块状部的通过胎侧83在其每个轴向边缘处以胎圈84终止。

图12示出了主要用于乘用车辆的轮胎的胎圈84和胎侧83。由图12中的单个胎体层构成的胎体增强件通过围绕胎圈线85卷起而锚固在胎圈84中，以形成胎体增强件的主要部分87和卷边88。胎体层中的增强长丝是织物长丝。第四弹性体配混物层91将胎体增强件的主要部分87与卷边88隔开。胎体增强件的卷边88在胎侧83的区域中径向向外延伸超过第四弹性体配混物层91的径向外端部911。

第二弹性体配混物层93(即当轮胎外胎安装在轮辋上时与轮辋接触的层)和第三弹性体配混物层94(形成轮胎在胎侧83区域中的外表面)与卷边88直接接触。没有其他第四弹性体配混物层。该胎圈84包括第一无源射频转发器1bis，该转发器1bis嵌入第二弹性体配混物层93中，位于胎圈线85的径向外侧范围在20毫米至40毫米之间的位置处，从而在轮胎安装之后径向位于轮辋J的凸缘的外侧，以确保射频转发器与外部读取器之间的良好通信。

该图12还示出了两个替代位置1bis a和1bis b，其中无源射频转发器嵌入在第三弹性体配混物层94中。如前所述，由于本发明的无源射频转发器的良好机械强度，由于与现有技术的解决方案相比其小型化，这最后两个位置成为可能。所有这些位置都在轮胎外胎内部，轴向上在构成胎圈84的内端部841的第二弹性体配混物层的端部933的外侧。

也可以将其射频转发器定位在第二弹性体配混物层93和卷边88之间的界面处或第三弹性体配混物层94和卷边88或胎体增强件的主要部分87之间的界面处。则需要使射频转发器的覆盖长丝远离增强元件，以保持射频转发器和/或轮胎外胎的物理完整性。还建议使射频转发器与弹性体配混物层93和94的端部931和卷边88的端部881保持至少5毫米或甚至10毫米的距离，以保持轮胎外胎的物理完整性。

当然，无源射频转发器的辐射偶极天线相对于由胎体增强件的主要部分的增强元件限定的方向可以具有任何取向，只要辐射偶极天线的投影与至少两个增强元件相交即可。因此，层的端部与无源射频转发器之间的距离是指无源射频转发器在轮胎外胎的每个子午平面中的每个材料点相对于所述层在同一子午平面中的端部的距离。无源射频转发器是指该转发器可能配备有封装块。然而，更实际的是直接定位无源射频转发器，使得第一纵向轴线基本上垂直于胎体增强层的主要部分的增强元件的方向。

当然，如果胎体增强件层8的增强元件和可能的增强层的增强元件本质上是金属的，则需要保证无源射频转发器的第一纵向轴线和增强件由其增强元件限定的方向之间的角度至少为30度，优选至少为45度。以这种方式，使对射频转发器的无线电通信干扰最小化。理想地，在具有单个金属胎体增强层的子午型轮胎外胎中，射频转发器的第一纵向轴线与增强层的增强件的方向之间的角度为90度。

Claims (15)

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、1ter)，所述轮胎外胎(100)包括：

-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)，

-胎体增强件，所述胎体增强件包括至少一个由相互平行的增强元件形成的胎体增强件层，所述增强元件限定增强件的方向并且插入在弹性体配混物的两个表层之间，

-所述至少一个胎体增强件层通过围绕环形胎圈线(85)卷起而锚固在每个胎圈(84)中，以形成至少一个胎体增强件层的主要部分(87)和至少一个胎体增强件层在每个胎圈(84)中的卷边(88)，所述主要部分(87)从一个胎圈线(85)延伸至另一个胎圈线并且在径向上相对于胎冠块状部(82)位于内侧，

-第二弹性体配混物层(93)，其形成轮胎外胎(100)在胎圈(84)区域中的外表面，所述第二弹性体配混物层(93)旨在与轮辋接触，

-第三弹性体配混物层(94)，其在径向外侧与第二弹性体配混物层(93)接触并且形成所述胎侧(83)的外表面，

-所述无源射频转发器(1、1bis、1ter)包括主芯体(1012)、第一初级覆盖长丝(1013a)和电绝缘装置，所述主芯体(1012)限定第一纵向轴线(1030)，所述第一初级覆盖长丝(1013a)围绕主芯体(1012)依次缠绕并限定线圈直径D，所述电绝缘装置相对于第一纵向轴线(1030)径向设置在第一初级覆盖长丝(1013a)的外侧，

-所述第一初级覆盖长丝(1013a)包括至少两个导电丝状元件(1003a、1003b)，所述导电丝状元件(1003a、1003b)的直径在0.05毫米至0.15毫米之间并电连接到至少一个包括射频发送-接收部件(1004)的电子芯片(1002)；

-所述主芯体(012)的刚度低于第一初级覆盖长丝(1013a、1013b)的最大刚度；

其特征在于，所述电绝缘装置在大于或等于所述第一初级覆盖长丝(1013a)的线圈直径D的六分之一的厚度上具有小于或等于10、优选小于5的平均相对介电常数，所述无源射频转发器(1、1bis、1ter)在其纵向方向上与至少一个胎体增强件层的主要部分(87)的至少两个增强元件对齐，所述无源射频转发器在轴向上位于胎圈(84)的内端部(841)的外侧并且在径向上位于胎圈线(85)的径向最外端部(851)和胎冠增强件(86)的轴向端部(861)之间，优选地位于轮胎外胎(100)的内部，并且将所述无源射频转发器(1、1bis、1ter)的相对于第一纵向轴线(1030)在径向位于最外侧的外部覆盖长丝(10113a、1013b、1024、1025)与增强元件隔开的弹性体配混物的厚度大于0.5毫米，优选大于1.0毫米。

2.根据权利要求1所述的轮胎外胎(100)，其中，所述无源射频转发器(1、1bis、1ter)的外部覆盖长丝(1013a、1013b、1024、1025)覆盖有助粘剂(1020)，所述助粘剂(1020)促进外部覆盖长丝(1013a、1013b、1024、1025)和与所述外部覆盖长丝(1013a、1013b、1024、1025)相邻的弹性体配混物之间的粘附。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的轮胎外胎(100)，其中，所述轮胎外胎(100)包括至少一个第四弹性体配混物层(92)，所述第四弹性体配混物层(92)在轴向上位于至少一个胎体增强件层的主要部分(87)的外侧，并且在轴向上位于第二弹性体配混物层(93)和/或第三弹性体配混物层(94)的内侧。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的轮胎外胎(100)，其中，所述轮胎外胎(100)包括至少一个弹性体配混物的气密层(90)，所述弹性体配混物的气密层(90)位于轮胎外胎(100)的最内侧，所述轮胎外胎(100)包括至少第五弹性体配混物层(96)，所述第五弹性体配混物层(96)在轴向上位于至少一个胎体增强件层的主要部分(87)的内侧。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的轮胎外胎(100)，其中，所述轮胎外胎(100)包括至少一个增强件层(97)，所述增强件层(97)由插入在橡胶配混物的两个表层之间的增强元件形成。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的轮胎外胎(100)，其中，至少一个胎体增强件层(87)的增强元件是金属的，所述无源射频转发器(1、1bis、1ter)的第一纵向轴线(1030)与至少一个胎体增强件层(87)的增强件的方向形成至少45度的角度。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的轮胎外胎(100)，其中，所述第一初级覆盖长丝(1013a)包括不可伸展的三级芯体(1014)和至少一个三级覆盖长丝(1015)，所述不可伸展的三级芯体(1014)与至少两个导电丝状元件(1003a、1003b)和至少一个电子芯片(1002)共线布置，所述三级覆盖长丝(1015)依次围绕三级芯体(1014)、至少两个导电丝状元件(1003a、1003b)和至少一个电子芯片(1002)缠绕，所述三级芯体(1014)的刚度大于每个导电丝状元件(1003a、1003b)的最大刚度。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的轮胎外胎(100)，其中，一个导电丝状元件(1003a、1003b)电连接到第三导电丝状元件(1003c)的端部，所述第三导电丝状元件(1003c)的另一个端部电连接到至少一个电子芯片(1002)以形成闭合环路，形成环路的导电丝状元件(1003a、1003b、1003c)的部分和至少一个电子芯片(1002)是电绝缘的。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的轮胎外胎(100)，其中，无源射频转发器的电绝缘装置包括至少一个次级覆盖长丝(1024、1025)，所述次级覆盖长丝(1024、1025)依次围绕次级芯体(1021)、主芯体(1012)和第一初级覆盖长丝(1013a)缠绕，次级芯体(1021)与主芯体(1012)共线。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的轮胎外胎(100)，其中，无源射频转发器(1、1bis、1ter)的第一初级覆盖长丝(1013a)的螺旋线圈沿第一主轴线(1030)的长度L在30毫米至80毫米之间。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的轮胎外胎(100)，其中，导电丝状元件(1003a、1003b、1003c)的直径在0.08毫米至0.11毫米之间。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的轮胎外胎(100)，其中，无源射频转发器(1、1ter)位于至少由所述轮胎外胎(100)的弹性体配混物层(91、92、93、94、96)的表面限定的界面处。

13.根据权利要求12所述的轮胎外胎(100)，其中，在界面由另一个弹性体配混物层(91、92、93、94、96)或增强件层(97)限定的情况下，无源射频转发器(1、1ter)在界面处位于距层(91、92、93、94、96、97)的端部至少5毫米的距离处。

14.根据权利要求1至11中任一项所述的轮胎外胎(100)，其中，无源射频转发器(1bis)位于所述轮胎外胎(100)的弹性体配混物层(91、92、93、94、96)的内部。

15.根据权利要求14所述的轮胎外胎(100)，其中，所述无源射频转发器(1bis)的辐射天线的第一纵向轴线(1030)垂直于弹性体配混物层(91、92、93、94、96)的厚度。

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