IT201900002337A1 - Dispositivo rfid perfezionato per pneumatici - Google Patents

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radio frequency
insulating layer
frequency identification
identification device
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IT102019000002337A
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Francesco Iozia
Cecilia Occhiuzzi
Gaetano Marrocco
Simone Nappi
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Bridgestone Europe Nv Sa
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Description

DESCRIZIONE
del brevetto per invenzione industriale dal titolo:
“DISPOSITIVO RFID PERFEZIONATO PER PNEUMATICI”
SETTORE TECNICO DELL’INVENZIONE
La presente invenzione è relativa ad un dispositivo di identificazione a radiofrequenza (RFID) perfezionato per l’uso in pneumatici.
STATO DELLA TECNICA
Nel settore degli pneumatici, si avverte la necessità di soluzioni che consentano l’identificazione automatizzata e univoca degli pneumatici durante la loro fabbricazione, il loro uso e il loro smaltimento.
Ad esempio, con specifico riferimento alla fabbricazione di pneumatici, l’identificazione automatizzata e univoca degli pneumatici può consentire di ottimizzare i processi di fabbricazione e le operazioni logistiche, promuovere l’uso di sistemi di controllo automatizzati, eseguire un’efficiente localizzazione/tracciamento degli pneumatici e, quindi, realizzare fabbriche intelligenti di pneumatici.
In questo contesto, è noto l’uso di codici a barre applicati sugli pneumatici per gestire la produzione di pneumatici e lo storico di produzione dei singoli pneumatici. Tuttavia, questa soluzione ha i suoi limiti poiché i codici a barre stampati consentono la registrazione di un numero limitato di informazioni, devono essere letti uno per uno con una determinata linea di vista e corrono il rischio di essere cancellati o danneggiati durante la fabbricazione e/o il normale funzionamento/uso degli pneumatici, diventando quindi illeggibili o comunque difficili da leggere.
Per risolvere tali limitazioni, US 2016/0092814 A1 propone l’uso di un sistema di identificazione di pneumatici basato su tag di identificazione a radiofrequenza (RFID). In particolare, US 2016/0092814 A1 descrive un sistema di gestione della produzione di pneumatici che usa tag RFID, il cui funzionamento include: fissare un tag RFID a uno pneumatico prima di produrre uno pneumatico finito nei processi di fabbricazione di pneumatici; riconoscere il tag di pneumatico fissato allo pneumatico in ciascuno dei processi di fabbricazione; e quindi gestire le informazioni in base a un processo di fabbricazione su un singolo pneumatico. Il sistema di gestione della produzione di pneumatici secondo US 2016/0092814 A1 comprende: una parte di fissaggio per tag RFID; una pluralità di lettori RFID; una pluralità di terminali di gestione per rispettivi processi; un server di gestione di lotto; e un server per la gestione della produzione di pneumatici.
Inoltre, la domanda di brevetto italiana N.
102016000009727 descrive un dispositivo sensore senza fili a radiofrequenza configurabile e regolabile che può essere vantaggiosamente integrato/incorporato in, o applicato su uno pneumatico, per fornire un’identificazione automatica dello pneumatico durante la sua fabbricazione, durante operazioni logistiche e anche durante il suo normale funzionamento. Inoltre, il dispositivo sensore senza fili a radiofrequenza configurabile e regolabile secondo 102016000009727 può essere convenientemente configurato per fornire anche dati diagnostici, come dati di temperatura o pressione.
Inoltre, WO 2018/104621 Al descrive un metodo per fabbricare un patch di gomma comprendente un transponder a radiofrequenza e uno pneumatico comprendente un patch di gomma, in cui detto patch di gomma ha un primo strato e un secondo strato, che comporta la formazione e la vulcanizzazione di un primo strato, la cui superficie esterna comprende un incavo adatto a ricevere un transponder a radiofrequenza, disporre un transponder in detto incavo e quindi posizionare e vulcanizzare un secondo strato per incorporare il transponder tra i due strati.
A questo proposito, vale la pena notare che l’incorporamento di un tag RFID (che è tipicamente un corpo metallico rigido) in uno pneumatico (che è, invece, un corpo elastico e altamente flessibile) può causare danni allo pneumatico o alle sue corde (ad esempio, può causare la separazione/delaminazione di strati dello pneumatico, la rottura di corde, ecc.) durante la fabbricazione dello pneumatico (ad esempio, durante la vulcanizzazione/cura dello pneumatico) e anche durante il suo normale funzionamento, con conseguenti rischi per la sicurezza.
OGGETTO E RIASSUNTO DELL’INVENZIONE
La Richiedente ha effettuato uno studio approfondito al fine di sviluppare un dispositivo RFID perfezionato per l’uso negli pneumatici, concependo così la presente invenzione.
Di conseguenza, uno scopo generale della presente invenzione è quello di fornire un dispositivo RFID per pneumatici con prestazioni e caratteristiche migliorate rispetto a quelle delle soluzioni attualmente note.
Inoltre, uno scopo specifico della presente invenzione è quello di fornire un dispositivo RFID tale da impedire di provocare danni agli pneumatici o alle loro corde.
Questi ed altri scopi sono raggiunti dalla presente invenzione in quanto si riferisce a un dispositivo di identificazione a radiofrequenza (RFID) a patch per pneumatici, come definito nelle rivendicazioni allegate.
Più in particolare, la presente invenzione riguarda un dispositivo RFID a patch per pneumatici, progettato per essere applicato su un inner liner di uno pneumatico prima o dopo la vulcanizzazione/cura dello pneumatico e comprendente una struttura planare flessibile multistrato comprendente:
• un substrato;
• un primo strato isolante che copre una prima porzione del substrato, lasciando in questo modo esposta una sua seconda porzione che si estende attorno a detta prima porzione;
• un chip RFID e una prima antenna che sono collegati tra loro e disposti sul primo strato isolante;
• una seconda antenna accoppiata elettromagneticamente alla prima antenna e che si estende, almeno in parte, sul primo strato isolante; in cui il chip RFID, la prima antenna e la seconda antenna giacciono su uno stesso piano; ed
• un secondo strato isolante che copre il primo strato isolante, il chip RFID, la prima antenna e, almeno parzialmente, la seconda antenna.
Convenientemente, la seconda antenna:
• si estende parzialmente sul primo strato isolante e parzialmente sulla seconda porzione del substrato ed è parzialmente coperta dal secondo strato isolante;
• oppure si estende completamente sul primo strato isolante ed è completamente coperta dal secondo strato isolante.
Più convenientemente, la seconda antenna include:
• una prima porzione che si estende sul primo strato isolante ed è coperta dal secondo strato isolante; e
• una seconda porzione che
- si estende da detta prima porzione sul primo strato isolante ed è coperta dal secondo strato isolante,
- oppure si estende da detta prima porzione sulla seconda porzione del substrato e non è coperta dal secondo strato isolante.
Convenientemente, la struttura planare multistrato include anche uno strato superiore di gomma che copre il secondo strato isolante e la seconda porzione del substrato (e anche la seconda porzione della seconda antenna, se si estende sulla seconda porzione del substrato), in cui detto strato superiore di gomma è progettato per essere applicato su un inner liner di uno pneumatico.
In alternativa, la struttura planare multistrato è convenientemente progettata per essere applicata su un inner liner di uno pneumatico in modo che l’inner liner copra il secondo strato isolante e la seconda porzione del substrato (e anche la seconda porzione della seconda antenna, se si estende sulla seconda porzione del substrato).
Diversamente, il dispositivo RFID a patch può convenientemente comprendere un patch formato da due o più strati, in cui detto patch incapsula la struttura planare multistrato ed è progettato per essere applicato su un inner liner di uno pneumatico.
Convenientemente, la prima antenna è progettata per funzionare come un accoppiatore in campo vicino e la seconda antenna è progettata per funzionare come un’antenna radiante in campo lontano.
Preferibilmente, la seconda antenna è un radiatore parassita che può essere convenientemente formato da:
• un filo conduttore a forma di una linea a meandri, o • un filo conduttore diritto, o
• un gruppo di fili conduttori attorcigliati, o
• un gruppo di fili conduttori e non conduttori attorcigliati.
Preferibilmente, la prima antenna è una struttura ripiegata bidimensionale (2D) (ad esempio, avente una forma simile ad un anello o circolare o rettangolare o quadrata o simile ad una linea a meandri o simile ad una spirale).
Convenientemente, la seconda antenna è formata da un gruppo di fili conduttori attorcigliati o da un gruppo di fili conduttori e non conduttori attorcigliati; in cui:
• le posizioni relative della prima antenna e della prima porzione della seconda antenna sono tali da ottenere un accoppiamento elettromagnetico tra le due antenne;
• la prima porzione della seconda antenna include due estremità posizionate in corrispondenza di lati opposti della prima antenna; e
• la seconda porzione della seconda antenna include due bracci diritti che si estendono in direzioni opposte dalla prima antenna, ciascuno da una rispettiva estremità della prima porzione della seconda antenna.
Più convenientemente, la seconda antenna è formata da un gruppo di fili conduttori e non conduttori attorcigliati; in cui la struttura planare multistrato include inoltre una rete di rinforzo fissata sul chip RFID, la prima antenna, il primo strato isolante e, almeno parzialmente, la seconda porzione del substrato; e in cui il gruppo di fili conduttori e non conduttori attorcigliati è intrecciato con la rete di rinforzo in modo tale che detta rete di rinforzo faccia sì che detto gruppo di fili conduttori e non conduttori attorcigliati mantenga le forme della prima porzione e della seconda porzione della seconda antenna.
Altrimenti, la seconda antenna può essere convenientemente formata da un gruppo diritto di fili conduttori attorcigliati, o di fili conduttori e non conduttori attorcigliati.
Convenientemente, il chip RFID è configurato per:
• memorizzare un identificativo univoco assegnato allo pneumatico in cui è incorporato il dispositivo RFID a patch;
• ricevere, tramite la seconda e la prima antenna, segnali di interrogazione da lettori RFID; e
• trasmettere, tramite la prima e la seconda antenna, segnali di interrogazione retrodiffusi che veicolano l’identificativo univoco.
Preferibilmente, il chip RFID è configurato per eseguire una autoregolazione di una rispettiva impedenza di ingresso e/o di un’impedenza di ingresso della prima e della seconda antenna in modo tale da compensare condizioni dielettriche/elettromagnetiche circostanti che variano.
Preferibilmente, un sensore di temperatura è integrato nel chip RFID per misurare valori di temperatura; in cui il chip RFID è configurato per trasmettere, tramite la prima e la seconda antenna, segnali di interrogazione retrodiffusi che veicolano i valori di temperatura misurati dal sensore di temperatura.
Convenientemente, il primo strato isolante è fissato al substrato per mezzo di un primo materiale/strato adesivo, e lo strato superiore di gomma o l’inner liner è fissato al secondo strato isolante per mezzo di un secondo materiale/strato adesivo.
Convenientemente, una resina protettiva è interposta tra:
• il chip RFID e la prima antenna, e
• il secondo strato isolante.
Convenientemente, il substrato è realizzato in gomma, o con uno o più materiali polimerici, o con carta, o con materiale tessile/tessuto.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
Per una migliore comprensione della presente invenzione, forme preferite di realizzazione, che sono intese a puro titolo esemplificativo non limitativo, verranno ora descritte con riferimento ai disegni allegati (tutti non in scala), in cui:
• le Figure 1A e 1B illustrano schematicamente un primo dispositivo RFID a patch e un secondo dispositivo RFID a patch secondo due forme alternative di realizzazione della presente invenzione;
• la Figura 2 illustra schematicamente un terzo dispositivo RFID a patch secondo una diversa forma illustrativa di realizzazione della presente invenzione; e • la Figura 3 illustra schematicamente un quarto dispositivo RFID a patch secondo una forma illustrativa di realizzazione ancora diversa della presente invenzione.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DI FORME PREFERITE DI REALIZZAZIONE DELL’INVENZIONE
La seguente discussione è presentata per consentire a un esperto del settore di realizzare e utilizzare l’invenzione. Varie modifiche alle forme di realizzazione mostrate e descritte saranno immediatamente evidenti agli esperti del settore, senza scostarsi dall’ambito della presente invenzione come rivendicata. Pertanto, la presente invenzione non deve essere intesa come limitata alle sole forme di realizzazione mostrate e descritte, ma le deve essere accordato il più ampio ambito di protezione coerente con i principi e le caratteristiche qui descritte e definite nelle rivendicazioni allegate.
La presente invenzione riguarda un dispositivo di identificazione a radiofrequenza (RFID) a patch per pneumatici, comprendente una struttura planare multistrato flessibile che include:
• un substrato (planare e flessibile) realizzato con un dato materiale (preferibilmente gomma, ad esempio del tipo inner liner; tuttavia, anche altri materiali potrebbero essere convenientemente usati, come un materiale polimerico, carta, materiale tessile/tessuto, ecc.);
• un primo strato isolante (planare e flessibile) che copre una prima porzione del substrato, lasciando in questo modo esposta una seconda porzione del substrato, la quale seconda porzione si estende attorno alla prima porzione di detto substrato;
• un chip RFID e una prima antenna (flessibile) collegati tra loro e disposti sul primo strato isolante;
• una seconda antenna (flessibile) che è accoppiata elettromagneticamente (preferibilmente, accoppiata induttivamente) alla prima antenna e che si estende, almeno parzialmente, sul primo strato isolante (in cui la prima antenna è convenientemente progettata per funzionare come accoppiatore in campo vicino e la seconda antenna è convenientemente progettata per funzionare come un’antenna radiante in campo lontano); e
• un secondo strato isolante (planare e flessibile) che copre il primo strato isolante, il chip RFID, la prima antenna e, almeno parzialmente, la seconda antenna.
In particolare, il chip RFID, la prima antenna e la seconda antenna giacciono sostanzialmente su uno stesso piano.
Convenientemente, la seconda antenna:
• si estende parzialmente sul primo strato isolante e parzialmente sulla seconda porzione del substrato ed è parzialmente coperta dal secondo strato isolante;
• oppure si estende completamente sul primo strato isolante ed è completamente coperta dal secondo strato isolante.
Più convenientemente, la seconda antenna include:
• una prima porzione che si estende sul primo strato isolante ed è coperta dal secondo strato isolante; e
• una seconda porzione che
- si estende da detta prima porzione sul primo strato isolante ed è coperta dal secondo strato isolante,
- oppure si estende da detta prima porzione sulla seconda parte del substrato e non è coperta dal secondo strato isolante.
Preferibilmente, la struttura planare multistrato include anche uno strato superiore di gomma (planare e flessibile) che copre il secondo strato isolante e la seconda porzione del substrato (e anche la seconda porzione della seconda antenna, se si estende sulla seconda porzione del substrato), in cui detto strato superiore di gomma è progettato per essere applicato su un inner liner di uno pneumatico.
In alternativa, la struttura planare multistrato non include lo strato superiore di gomma ed è convenientemente progettata per essere applicata su un inner liner di uno pneumatico in modo tale che l’inner liner copra il secondo strato isolante e la seconda porzione del substrato (e anche la seconda porzione della seconda antenna, se si estende sulla seconda porzione del substrato), agendo quindi come detto strato superiore di gomma.
Diversamente, il dispositivo RFID a patch può convenientemente comprendere un patch formato da due o più strati, in cui detto patch incapsula la struttura planare multistrato ed è progettato per essere applicato su un inner liner di uno pneumatico. In questo caso, la struttura planare multistrato può includere convenientemente anche uno o più strati aggiuntivi, quali uno o più strati aggiuntivi:
• realizzati con materiale/i morbido/i per assorbire una sollecitazione meccanica durante il rotolamento dello pneumatico, e/o
• che consentono l’aderenza alla gomma e/o
• che consentono all’aria intrappolata di fuoriuscire impedendo al contempo il flusso di gomma e/o
• che hanno proprietà elettromagnetiche tali da ottimizzare le prestazioni di comunicazione RFID (ad esempio in termini di matching di impedenza e di perdite).
Come appena spiegato, il dispositivo RFID a patch secondo la presente invenzione è progettato per essere applicato sull’inner liner di uno pneumatico, preferibilmente prima della vulcanizzazione/cura dello pneumatico (tuttavia, vale la pena notare che il dispositivo RFID a patch potrebbe essere convenientemente applicato all’inner liner di uno pneumatico anche dopo la vulcanizzazione/cura dello pneumatico). La struttura planare multistrato flessibile fornisce un’aderenza integrale molto forte del dispositivo RFID a patch all’inner liner, anche durante il normale funzionamento/utilizzo dello pneumatico.
A questo proposito, vale la pena notare che, come precedentemente spiegato, i tag RFID rigidi tradizionali, quando incorporati negli pneumatici, possono causare danni agli pneumatici o alle loro corde durante la fabbricazione degli pneumatici (ad esempio, durante la vulcanizzazione/cura degli pneumatici) e anche durante il normale funzionamento degli pneumatici, con relativi rischi per la sicurezza. Invece, la struttura planare multistrato flessibile del dispositivo RFID a patch secondo la presente invenzione è tale da impedire qualsiasi danno allo pneumatico e alle sue corde (in particolare, grazie al suo spessore estremamente ridotto e alla sua flessibilità).
Inoltre, poiché il chip RFID, la prima antenna e (almeno) la prima porzione della seconda antenna sono fissate/formate in modo fisso/integralmente sul primo strato isolante, le posizioni reciproche della prima antenna e della prima porzione della seconda antenna sono mantenute fisse (ovvero, la geometria di accoppiamento tra detta prima antenna e detta prima porzione della seconda antenna viene mantenuta fissa) durante la vulcanizzazione/cura dello pneumatico e, poi, durante il normale funzionamento/uso dello pneumatico, impedendo così il deterioramento delle prestazioni di comunicazione RFID dovute a uno spostamento reciproco delle due antenne.
Inoltre, l’uso di un substrato di gomma e, se presente, anche dello strato superiore di gomma nella struttura planare multistrato flessibile consente, dopo la vulcanizzazione/cura dello pneumatico, di fissare saldamente il dispositivo RFID a patch all’inner liner, in cui il chip RFID e la prima e la seconda antenna sono incapsulate nei due strati di gomma (ovvero il substrato di gomma e lo strato superiore di gomma) senza aria all’interno.
Inoltre, l’uso di un substrato di gomma nel dispositivo RFID a patch è allineato all’attuale processo/macchinari di fabbricazione degli pneumatici e consente di aumentare l’efficienza di produzione del gruppo di pneumatico (soprattutto quando l’inner liner funge da strato superiore di gomma).
Convenientemente, il primo strato isolante è fissato al substrato per mezzo di un primo materiale/strato adesivo, e lo strato superiore di gomma o l’inner liner è fissato al secondo strato isolante per mezzo di un secondo materiale/strato adesivo.
Preferibilmente, al fine di rafforzare ulteriormente l’aderenza, una resina protettiva è interposta tra:
• il chip RFID e la prima antenna (e, convenientemente, anche (almeno) la prima porzione della seconda antenna), e
• il secondo strato isolante.
Convenientemente, il primo e il secondo strato isolante sono realizzati con un materiale isolante, come ad esempio un polimero plastico (ad esempio, polietilene tereftalato (PET), polietilene (PE), polivinilcloruro (PVC), polietilene tereftalato orientato biassialmente (BoPET – ad esempio, Mylar), Kapton, ecc.); tuttavia, anche altri materiali isolanti potrebbero essere convenientemente usati, come carta e fibre naturali o sintetiche.
Preferibilmente, la seconda antenna è un radiatore parassita.
Secondo una prima forma preferita di realizzazione della presente invenzione, la seconda antenna può convenientemente essere un’antenna a meandro (“Meander Line Antenna” - MLA) formata da un filo conduttore a forma di una linea a meandri, come un filo metallico o metallizzato a forma di una linea a meandri (ad esempio, realizzato con rame, acciaio, argento, alluminio, ecc. - detto filo metallico/metallizzato a forma di una linea a meandri potrebbe anche essere convenientemente smaltato con un materiale polimerico isolante, come il poliuretano). Ciò consente di realizzare un dispositivo RFID a patch con basso spessore, facilitando così l’assemblaggio dello pneumatico, evitando l’aria intrappolata e riducendo gli scarti, mentre la durata dello pneumatico non è influenzata dal basso spessore del dispositivo RFID a patch. Questa prima forma preferita di realizzazione fornisce lunghe distanze di lettura. Inoltre, vale la pena notare che, aumentando il diametro della seconda antenna (mantenendo, comunque, sempre la sua configurazione di antenna a filo), è possibile aumentare anche la resistenza alla fatica della seconda antenna principalmente nel piano (ad esempio, rispetto alla trazione nella fase di costruzione/cura degli pneumatici).
Invece, secondo una seconda forma preferita di realizzazione della presente invenzione, la seconda antenna può essere convenientemente formata da:
a) un filo conduttore diritto, come ad esempio un filo di metallo o metallizzato diritto (ad esempio, realizzato con rame, acciaio, argento, alluminio, ecc.) - detto filo di metallo/metallizzato diritto potrebbe anche essere convenientemente smaltato con un materiale polimerico isolante, quale poliuretano; o
b) un gruppo di fili conduttori attorcigliati, come un gruppo di fili metallici o metallizzati attorcigliati (opzionalmente, smaltati con un materiale polimerico isolante, quale poliuretano); o
c) un gruppo di fili conduttori e non conduttori attorcigliati, come un gruppo di fili di tessuto e metallici/metallizzati attorcigliati (opzionalmente, smaltati con un materiale polimerico isolante, quale poliuretano).
Con specifico riferimento alle precedenti opzioni b) e c), la seconda antenna può convenientemente includere:
b1) un gruppo diritto di fili conduttori attorcigliati, o
c1) un gruppo diritto di fili conduttori e non conduttori attorcigliati;
o altrimenti:
b2) un gruppo di fili conduttori attorcigliati che formano
- la prima porzione della seconda antenna che circonda parzialmente la prima antenna (ad esempio, formando una forma ad U) per realizzare un accoppiamento elettromagnetico (preferibilmente, induttivo) e che ha due estremità ubicate in corrispondenza di lati opposti della prima antenna, e
- la seconda porzione della seconda antenna che include due bracci diritti che si estendono in direzioni opposte dalla prima antenna, ciascuno da una rispettiva estremità della prima porzione di detta seconda antenna; o
c2) un gruppo di fili attorcigliati conduttori e non conduttori che formano
- la prima porzione della seconda antenna che circonda parzialmente la prima antenna (ad esempio, formando una forma ad U) per realizzare un accoppiamento elettromagnetico (preferibilmente induttivo) con essa, e che ha due estremità ubicate in corrispondenza di lati opposti della prima antenna, e
- la seconda porzione della seconda antenna che include due bracci diritti che si estendono in direzioni opposte dalla prima antenna, ciascuno da una rispettiva estremità della prima porzione di detta seconda antenna.
In particolare, se l’opzione c1) o c2) viene adottata per la seconda antenna, una rete di rinforzo (come una rete di tessuto) viene convenientemente utilizzata per fare in modo che il gruppo di fili conduttori e non conduttori attorcigliati abbia le suddette forme (ovvero, la forma diritta dell’opzione c1), o la forma ad U più i due bracci diritti dell’opzione c2)). Più in dettaglio, la rete di rinforzo è convenientemente fissata sul chip RFID, sulla prima antenna, sul primo strato isolante e, almeno parzialmente, sulla seconda porzione del substrato, e il gruppo di fili conduttori e non conduttori attorcigliati che formano la seconda antenna è convenientemente intrecciato con la rete di rinforzo in modo tale che detta rete di rinforzo faccia sì che detto gruppo di fili conduttori e non conduttori attorcigliati:
c1) abbia una forma diritta; o
c2) formi
- una prima porzione che circonda parzialmente la prima antenna e che ha due estremità ubicate in corrispondenza di lati opposti della prima antenna, e
- una seconda porzione che include due bracci diritti che si estendono in direzioni opposte dalla prima antenna, ciascuno da una rispettiva estremità di detta prima porzione.
La seconda forma preferita di realizzazione della presente invenzione consente di aumentare la resistenza alla fatica della seconda antenna in tutte le direzioni anche con un diametro piccolo della seconda antenna (ciò è particolarmente vantaggioso nella fase di costruzione/cura dello pneumatico). Inoltre, questa seconda forma preferita di realizzazione consente di aumentare anche la resistenza alla fatica del gruppo durante il normale funzionamento/uso degli pneumatici.
Più in generale, l’uso della seconda forma preferita di realizzazione della presente invenzione consente di:
• evitare punti più deboli in corrispondenza di curvature a basso raggio rispetto alla MLA secondo la prima forma di realizzazione, aumentando così la resistenza alla fatica della seconda antenna (sia durante la fase di costruzione/cura dello pneumatico che durante il normale funzionamento/uso degli pneumatici);
• aumentare la produttività dei tag RFID (ovvero, una produzione più veloce); e
• ottenere una geometria più stabile e, quindi, prestazioni più stabili come per la distanza di lettura.
Preferibilmente, la prima antenna è una struttura ripiegata bidimensionale (2D).
In considerazione di quanto spiegato in precedenza, è immediatamente chiaro agli esperti del settore che forme differenti possono essere vantaggiosamente sfruttate per la prima antenna (ad esempio, simile ad un anello, circolare, rettangolare, quadrata, simile ad una linea a meandri, simile ad una spirale, ecc.) e la seconda antenna (che potrebbe anche attraversare la prima antenna), a condizione che le posizioni relative delle due antenne (in particolare, della prima antenna e della prima porzione della seconda antenna) consentano il reciproco accoppiamento elettromagnetico.
Convenientemente, la prima antenna viene realizzata applicando una tecnologia di attacco chimico sul primo strato isolante ed è collegata al chip RFID attraverso connessione flip-chip.
Convenientemente, il chip RFID è configurato per:
• memorizzare un identificativo univoco assegnato allo pneumatico in cui è incorporato il dispositivo RFID a patch (e, convenientemente, anche dati aggiuntivi relativi a detto pneumatico - ad esempio, informazioni che indicano il modello di pneumatico, data e/o luogo di produzione, materiali del pneumatico, ecc.);
• ricevere, tramite la seconda e la prima antenna, segnali di interrogazione da lettori di RFID; e
• trasmettere, tramite la prima e la seconda antenna, segnali di interrogazione retrodiffusi che veicolano l’identificativo univoco (e, convenientemente, anche i dati aggiuntivi).
Preferibilmente, il chip RFID è configurato per eseguire un’autoregolazione della sua impedenza di ingresso e/o dell’impedenza di ingresso della prima e della seconda antenna in modo tale da compensare condizioni dielettriche/elettromagnetiche circostanti che variano. In questo modo, il dispositivo RFID a patch è in grado di adattarsi alle condizioni dielettriche/elettromagnetiche circostanti (ad esempio, è in grado di adattarsi allo specifico pneumatico in cui è incorporato), massimizzando così le sue prestazioni di comunicazione RFID (ad esempio, in termini di distanza di lettura). Grazie alla capacità di autoregolazione del chip RFID, è possibile progettare e realizzare un unico modello di dispositivo RFID a patch in grado di adattarsi a diversi tipi di pneumatici. In altre parole, la capacità di autoregolazione del chip RFID consente di evitare una progettazione e realizzazione di antenne con forme e lunghezze diverse a seconda dei diversi modelli/tipi di pneumatici.
Inoltre, il chip RFID include preferibilmente un sensore di temperatura integrato al suo interno. In questo modo, in uso, quando sottoposto a lettura da parte di un lettore RFID, il dispositivo RFID a patch è in grado di fornire, oltre all’identificativo univoco dello pneumatico in cui è incorporato, anche i valori di temperatura misurati dal sensore di temperatura integrato nel chip RFID.
Per quanto riguarda le dimensioni del dispositivo RFID a patch, si può notare che:
• il substrato può convenientemente avere uno spessore compreso tra 0,1 e 1,0 mm, preferibilmente tra 0,4 e 0,6 mm;
• il primo e il secondo strato isolante possono convenientemente avere, ciascuno, uno spessore compreso tra 0,001 e 0,01 mm, preferibilmente tra 0,002 mm e 0,005 mm;
• lo strato superiore di gomma opzionale può convenientemente avere uno spessore compreso tra 0,1 e 1 mm, preferibilmente tra 0,5 e 1 mm.
Convenientemente, il primo e il secondo strato isolante possono essere dotati di uno o più fori per far passare la gomma attraverso detti primo e secondo strato isolante (dal substrato di gomma verso lo strato superiore di gomma opzionale o l’inner liner dello pneumatico, e viceversa), rendendo così il dispositivo RFID a patch più stabile.
Per una migliore comprensione della presente invenzione, le Figure 1A e 1B illustrano schematicamente due dispositivi RFID a patch secondo due forme di realizzazione alternative della presente invenzione. In particolare, le Figure 1A e 1B mostrano viste dall’alto di rispettivamente:
• un primo dispositivo RFID a patch (in Figura 1A indicato nel suo complesso da 1A) dotato di una prima MLA (in Figura 1A indicata da 11A) come seconda antenna, in cui detta prima MLA 11A si estende parzialmente sul primo strato isolante (in Figura 1A indicato con 13A) e parzialmente sul substrato (in Figura 1A indicato con 12A); e
• un secondo dispositivo RFID a patch (in Figura 1B indicato nel suo complesso da 1B) dotato di una seconda MLA (in Figura 1B indicata da 11B) come seconda antenna, in cui detta seconda MLA 11B si estende completamente sul primo strato isolante (in Figura 1B indicato da 13B).
A questo proposito, è importante notare che, per chiarezza di illustrazione, nessun secondo strato isolante e nessuno strato superiore di gomma sono mostrati nelle Figure 1A e 1B in modo da fornire una chiara visione del substrato (indicato da 12A in Figura 1A e da 12B in Figura 1B), il primo strato isolante 13A, 13B, il chip RFID (nelle Figure 1A e 1B indicato, rispettivamente, da 14A e 14B) e la prima antenna (nelle Figure 1A e 1B indicata, rispettivamente, da 15A e 15B).
Inoltre, le Figure 2 e 3 illustrano schematicamente due ulteriori esempi non limitativi di dispositivi RFID a patch basati sugli insegnamenti della presente invenzione. In particolare, le Figure 2 e 3 mostrano le viste dall’alto, di rispettivamente:
• un terzo dispositivo RFID a patch (in Figura 2 indicato nel suo complesso da 2) dotato di un radiatore parassita diritto (in Figura 2 indicato da 21) come seconda antenna; e
• un quarto dispositivo RFID a patch (in Figura 3 indicato nel suo complesso da 3) dotato di una seconda antenna formata da un gruppo di fili conduttori e non conduttori attorcigliati.
Anche in riferimento alle Figure 2 e 3, è importante notare che, per chiarezza di illustrazione, non viene mostrato nessun secondo strato isolante e nessuno strato superiore di gomma in modo da fornire una visione chiara del substrato (nelle Figure 2 e 3 indicato da, rispettivamente, 22 e 32), il primo strato isolante (nelle Figure 2 e 3 indicato, rispettivamente, da 23 e 33), il chip RFID (nelle Figure 2 e 3 indicato, rispettivamente, da 24 e 34) e la prima antenna (nelle Figure 2 e 3 indicata, rispettivamente, da 25 e 35).
Con specifico riferimento alla Figura 3, la seconda antenna del quarto dispositivo RFID a patch 3 include:
• una porzione a forma di U 31A che circonda parzialmente la prima antenna 35 per realizzare un accoppiamento elettromagnetico (preferibilmente, induttivo) con essa, e che ha due estremità ubicate in corrispondenza di lati opposti della prima antenna 35; e
• due bracci diritti 31B che si estendono in direzioni opposte dalla prima antenna 35, ciascuno da una rispettiva estremità della porzione a forma di U 31A;
in cui la porzione a forma di U 31A e i due bracci diritti 31B sono realizzati da uno stesso gruppo di fili conduttori e non conduttori attorcigliati, il quale gruppo di fili conduttori e non conduttori attorcigliati è intrecciato con una rete di rinforzo 36 in modo che detta rete di rinforzo 36 faccia sì che:
• la porzione a forma di U 31A abbia e mantenga la sua forma a U; e
• i due bracci diritti 31B abbiano e mantengano la loro forma diritta.
È importante evidenziare che, secondo versioni alternative del terzo e del quarto dispositivo RFID a patch 2 e 3, la seconda antenna (rispettivamente formata da un radiatore parassita diritto o da un gruppo di fili conduttori e non conduttori attorcigliati) potrebbe estendersi convenientemente completamente sul primo strato isolante che, in questo caso, avrebbe dimensioni planari maggiori (in aggiunta, la seconda antenna essendo completamente coperta dal secondo strato isolante avente anch’esso dimensioni planari maggiori).
Più in generale, l’uso di una seconda antenna completamente o parzialmente interposta tra il primo e il secondo strato isolante (con loro corrispondenti dimensioni planari maggiori o minori) presenta dei vantaggi e degli svantaggi. Vale a dire, l’uso di primi e secondi strati isolanti con dimensioni planari maggiori e con la seconda antenna completamente interposta tra di essi consente di proteggere più efficacemente la seconda antenna, anche se questo vantaggio potrebbe essere pagato in termini di una flessibilità leggermente inferiore della struttura planare multistrato. D’altra parte, l’uso di dimensioni planari minori per il primo ed il secondo strato isolante, per cui la seconda antenna è interposta parzialmente tra detto primo e detto secondo strato isolante e parzialmente tra il substrato e lo strato superiore di gomma/inner liner dello pneumatico, consente di aumentare la flessibilità della struttura planare multistrato (sfortunatamente, ciò potrebbe essere pagato in termini di maggiore fragilità della seconda antenna in corrispondenza del bordo tra il sandwich formato dal primo e dal secondo strato isolante ed il sandwich formato dal substrato e dallo strato superiore di gomma/inner liner dello pneumatico).
Sulla base di quanto spiegato in precedenza, i vantaggi tecnici e le caratteristiche innovative della presente invenzione sono immediatamente chiari agli esperti nella tecnica.
In particolare, è importante sottolineare che la presente invenzione fornisce, in generale, un dispositivo RFID a patch per pneumatici con prestazioni e caratteristiche migliorate rispetto a quelle delle soluzioni attualmente note e, in particolare, tale da evitare di provocare danni agli pneumatici o alle loro corde.
Inoltre, molti ulteriori vantaggi tecnici della presente invenzione, e anche delle sue specifiche caratteristiche opzionali, sono stati precedentemente spiegati in dettaglio.
In conclusione, è chiaro che numerose modifiche e varianti possono essere apportate alla presente invenzione, tutte rientranti nell’ambito di protezione dell’invenzione, come definito nelle rivendicazioni allegate.

Claims (21)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di identificazione a radiofrequenza (1A, 1B, 2, 3) a patch per pneumatici, progettato per essere applicato su un inner liner di uno pneumatico prima o dopo la vulcanizzazione/cura dello pneumatico e comprendente una struttura planare multistrato flessibile che include: • un substrato (12A, 12B, 22, 32); • un primo strato isolante (13A, 13B, 23, 33) che copre una prima porzione del substrato (12A, 12B, 22, 32), lasciando in questo modo esposta una sua seconda porzione che si estende attorno a detta prima porzione; • un chip di identificazione a radiofrequenza (14A, 14B, 24, 34) e una prima antenna (15A, 15B, 25, 35) che sono collegati tra loro e disposti sul primo strato isolante (13A, 13B, 23, 33); • una seconda antenna (11A, 11B, 21, 31A-31B) che è accoppiata elettromagneticamente alla prima antenna (15A, 15B, 25, 35) e che si estende, almeno parzialmente, sul primo strato isolante (13A, 13B, 23, 33); in cui il chip di identificazione a radiofrequenza (14A, 14B, 24, 34), la prima antenna (15A, 15B, 25, 35) e la seconda antenna (11A, 11B, 21, 31A-31B) giacciono su uno stesso piano; e • un secondo strato isolante che copre il primo strato isolante (13A, 13B, 23, 33), il chip di identificazione a radiofrequenza (14A, 14B, 24, 34), la prima antenna (15A, 15B, 25, 35) e, almeno parzialmente, la seconda antenna (11A, 11B, 21,31A-31B).
  2. 2. Il dispositivo di identificazione a radiofrequenza a patch della rivendicazione 1, in cui la seconda antenna (11A, 11B, 21, 31A-31B): • si estende parzialmente sul primo strato isolante (13A, 23, 33) e parzialmente sulla seconda porzione del substrato (12A, 22, 32) ed è parzialmente coperta dal secondo strato isolante; o • si estende completamente sul primo strato isolante (13B, 23, 33) ed è completamente coperta dal secondo strato isolante.
  3. 3. Il dispositivo di identificazione a radiofrequenza a patch della rivendicazione 2, in cui la seconda antenna (11A, 11B, 21, 31A-31B) include: • una prima porzione (31A) che si estende sul primo strato isolante (13A, 13B, 23, 33) ed è coperta dal secondo strato isolante; ed • una seconda porzione (31B) che - si estende da detta prima porzione (31A) sul primo strato isolante (13B, 23, 33) ed è coperta dal secondo strato isolante, oppure - si estende da detta prima porzione (31A) sulla seconda porzione del substrato (12A, 22, 32) e non è coperta dal secondo strato isolante.
  4. 4. Il dispositivo di identificazione a radiofrequenza a patch secondo una qualsiasi rivendicazione 1-3, in cui la struttura planare multistrato include anche uno strato superiore di gomma che copre il secondo strato isolante e la seconda porzione del substrato (12A, 12B, 22, 32), in cui detto strato superiore di gomma è progettato per essere applicato su un inner liner di uno pneumatico.
  5. 5. Il dispositivo di identificazione a radiofrequenza a patch secondo una qualsiasi rivendicazione 1-3, in cui la struttura planare multistrato è progettata per essere applicata su un inner liner di uno pneumatico in modo tale che l’inner liner copra il secondo strato isolante e la seconda porzione del substrato (12A, 12B, 22, 32).
  6. 6. Il dispositivo di identificazione a radiofrequenza a patch secondo una qualsiasi rivendicazione 1-3, comprendente inoltre un patch formato da due o più strati, in cui detto patch incapsula la struttura planare multistrato ed è progettato per essere applicato su un inner liner di uno pneumatico.
  7. 7. Il dispositivo di identificazione a radiofrequenza a patch secondo una qualsiasi rivendicazione precedente, in cui la prima antenna (15A, 15B, 25, 35) è progettata per funzionare come un accoppiatore in campo vicino, e la seconda antenna (11A, 11B, 21, 31A-31B) è progettata per funzionare come antenna radiante in campo lontano.
  8. 8. Il dispositivo di identificazione a radiofrequenza a patch secondo una qualsiasi rivendicazione precedente, in cui la seconda antenna (11A, 11B, 21, 31A-31B) è un radiatore parassita.
  9. 9. Il dispositivo di identificazione a radiofrequenza a patch secondo una qualsiasi rivendicazione precedente, in cui la seconda antenna è un’antenna a meandro (11A, 11B) formata da un filo conduttore a forma di linea a meandri.
  10. 10. Il dispositivo di identificazione a radiofrequenza a patch secondo una qualsiasi rivendicazione 1-8, in cui la seconda antenna (21, 31A-31B) è formata da: • un filo conduttore diritto o • un gruppo di fili conduttori attorcigliati, o • un gruppo di fili conduttori e non conduttori attorcigliati.
  11. 11. Il dispositivo di identificazione a radiofrequenza a patch secondo una qualsiasi rivendicazione precedente, in cui la prima antenna (15A, 15B, 25, 35) è una struttura ripiegata bidimensionale.
  12. 12. Il dispositivo di identificazione a radiofrequenza a patch della rivendicazione 3, in cui la prima antenna (35) è una struttura ripiegata bidimensionale e la seconda antenna (31A-31B) è formata da un gruppo di fili conduttori attorcigliati o da un gruppo di fili conduttori e non conduttori attorcigliati; e in cui: • posizioni relative della prima antenna (35) e della prima porzione (31A) della seconda antenna sono tali da realizzare un accoppiamento elettromagnetico tra le due antenne; • la prima porzione (31A) della seconda antenna include due estremità ubicate in corrispondenza di lati opposti della prima antenna (35); e • la seconda porzione (31B) della seconda antenna include due bracci diritti che si estendono in direzioni opposte dalla prima antenna (35), ciascuno da una rispettiva estremità della prima porzione (31A) della seconda antenna.
  13. 13. Il dispositivo di identificazione a radiofrequenza a patch della rivendicazione 12, in cui la seconda antenna (31A-31B) è formata da un gruppo di fili conduttori e non conduttori attorcigliati; in cui la struttura planare multistrato include inoltre una rete di rinforzo (36) fissata al chip di identificazione a radiofrequenza (34), alla prima antenna (35), al primo strato isolante (33) e, almeno parzialmente, alla seconda porzione del substrato (32); e in cui il gruppo di fili conduttori e non conduttori attorcigliati è intrecciato con la rete di rinforzo (36) in modo tale che detta rete di rinforzo (36) faccia sì che detto gruppo di fili conduttori e non conduttori attorcigliati mantenga le forme della prima porzione (31A) e della seconda porzione (31B) della seconda antenna.
  14. 14. Il dispositivo di identificazione a radiofrequenza a patch secondo la rivendicazione 10 o 11, in cui la seconda antenna (21) è formata da un gruppo diritto di fili conduttori attorcigliati, o di fili conduttori e non conduttori attorcigliati.
  15. 15. Il dispositivo di identificazione a radiofrequenza a patch secondo una qualsiasi rivendicazione precedente, in cui il chip di identificazione a radiofrequenza (14A, 14B, 24, 34) è configurato per: • memorizzare un identificativo univoco assegnato allo pneumatico in cui è incorporato il dispositivo di identificazione a radiofrequenza a patch (1A, 1B, 2,3); • ricevere, tramite la seconda (11A, 11B, 21, 31A-31B) e la prima (15A, 15B, 25, 35) antenna, segnali di interrogazione da lettori di identificazione a radiofrequenza; e • trasmettere, tramite la prima (15A, 15B, 25, 35) e la seconda (11A, 11B, 21, 31A-31B) antenna, segnali di interrogazione retrodiffusi che veicolano l’identificativo univoco.
  16. 16. Il dispositivo di identificazione a radiofrequenza a patch secondo una qualsiasi rivendicazione precedente, in cui il chip di identificazione a radiofrequenza (14A, 14B, 24, 34) è configurato per eseguire un’autoregolazione di una rispettiva impedenza di ingresso e/o di un’impedenza di ingresso della prima (15A, 15B, 25, 35) e della seconda (11A, 11B, 21, 31A-31B) antenna in modo da compensare condizioni dielettriche/elettromagnetiche circostanti che variano.
  17. 17. Il dispositivo di identificazione a radiofrequenza a patch secondo una qualsiasi rivendicazione precedente, in cui un sensore di temperatura è integrato nel chip di identificazione a radiofrequenza (14A, 14B, 24, 34) per misurare valori di temperatura; e in cui il chip di identificazione a radiofrequenza (14A, 14B, 24, 34) è configurato per trasmettere, tramite la prima (15A, 15B, 25, 35) e la seconda (11A, 11B, 21, 31A-31B) antenna, segnali di interrogazione retrodiffusi che veicolano i valori di temperatura misurati dal sensore di temperatura.
  18. 18. Il dispositivo di identificazione a radiofrequenza a patch secondo la rivendicazione 4 o 5, in cui il primo strato isolante (13A, 13B, 23, 33) è fissato al substrato (12A, 12B, 22, 32) per mezzo di un primo materiale/strato adesivo e lo strato superiore di gomma o l’inner liner sono fissati al secondo strato isolante per mezzo di un secondo materiale/strato adesivo.
  19. 19. Il dispositivo di identificazione a radiofrequenza a patch secondo una qualsiasi rivendicazione precedente, in cui una resina protettiva è interposta tra: • il chip di identificazione a radiofrequenza (14A, 14B, 24, 34) e la prima antenna (15A, 15B, 25, 35), e • il secondo strato isolante.
  20. 20. Il dispositivo di identificazione a radiofrequenza a patch secondo una qualsiasi rivendicazione precedente, in cui il substrato (12A, 12B, 22, 32) è realizzato in gomma, o con uno o più materiali polimerici, o con carta, o con materiale tessile/tessuto.
  21. 21. Pneumatico equipaggiato con il dispositivo di identificazione a radiofrequenza a patch come rivendicato in una qualsiasi rivendicazione precedente.
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