УЛУЧШЕННОЕ УСТРОЙСТВО RFID ДЛЯ ШИН Российский патент 2023 года по МПК B60C11/24 B60C23/04 B60C23/06 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к усовершенствованному устройству радиочастотной идентификации (RFID) для использования в шинах.

Уровень техники

В шинном секторе ощущается потребность в решениях, позволяющих автоматически и однозначно идентифицировать шины во время их производства, использования и утилизации.

Например, с конкретной ссылкой на производство шин, автоматическая и однозначная идентификация шин позволяет оптимизировать производственные процессы и логистические операции, активизировать использование автоматизированных систем управления, выполнить эффективную маркировку/отслеживание шин и, следовательно, реализовать интеллектуальные шинные заводы.

В этом контексте известно использование штрих-кодов, нанесенных на шины, для управления производством шин и историей производства отдельных шин. Однако это решение имеет свои ограничения, так как напечатанные штрих-коды позволяют регистрировать ограниченное количество информационных элементов, их необходимо считывать один за другим по заданной линии прямой видимости, и существует риск их удаления или повреждения во время производства и/или нормальной эксплуатации/использования шин, вследствие чего они становятся неразборчивыми или, в любом случае, трудночитаемыми.

Для устранения таких ограничений в документе US 2016/0092814 A1 предложено использовать систему идентификации шин, основанную на метках радиочастотной идентификации (RFID). В частности, в документе US 2016/0092814 A1 раскрыта система управления производством шин с использованием меток RFID, работа которой включает в себя: прикрепление RFID-метки к шине перед производством готовой шины в процессах изготовления шин; распознавание метки шины, прикрепленной к шине в каждом из процессов изготовления; и, таким образом, управление информацией согласно процессу изготовления в отношении отдельной шины. Система управления производством шин согласно документу US 2016/0092814 A1 содержит: часть для прикрепления RFID-метки; множество считывателей RFID; множество терминалов управления для соответствующих процессов; сервер для управления партиями шин; и сервер для управления производством шин.

Кроме того, в заявке на патент Италии № 102016000009727 раскрыт конфигурируемый и настраиваемый беспроводной радиочастотный датчик, который может быть предпочтительно интегрирован/включен в шину или нанесен на нее для обеспечения автоматической идентификации шины во время ее изготовления, во время логистических операций, а также во время ее нормальной эксплуатации. В дополнение к этому, конфигурируемый и настраиваемый радиочастотный беспроводной датчик согласно документу 102016000009727 может быть, как правило, выполнено с возможностью предоставления также диагностических данных, таких как данные о температуре или давлении.

Кроме того, в документе WO 2018/104621 A1 раскрыт способ изготовления резинового патча, содержащего радиочастотный транспондер, и шины, содержащей такой резиновый патч, при этом упомянутый резиновый патч имеет первый слой и второй слой, который включает в себя формование и вулканизацию первого слоя, внешняя поверхность которого содержит выемку, подходящую для приема радиочастотного транспондера, размещение транспондера в упомянутой выемке и затем позиционирование и вулканизацию второго слоя для встраивания транспондера между двумя слоями.

В этой связи следует отметить, что встраивание RFID-метки (которая, как правило, представляет собой жесткое металлическое тело, а не эластичное и очень гибкое тело) в шину может вызвать повреждение шины или ее корда (например, это может вызвать отделение/расслоение слоя шины, повреждение корда и т.д.) во время изготовления шины (например, во время вулканизации/отверждения шины), а также во время ее нормальной эксплуатации с вытекающими отсюда рисками для безопасности.

В документе US2012152028 раскрыт тонкий автономный источник питания, использующий гибкую печатную плату для сети беспроводного датчика, и узел датчика, использующий ее, а также способ его изготовления.

В документе CN201489565 раскрыта гибкая RFID-метка, работающая в ультравысокочастотном диапазоне (УВЧ), которая содержит подложку, антенну и чип, при этом подложка представляет собой тело из мягкой синтезированной смолы, и антенна представляет собой печатную схему, и включает в себя первую антенну и вторую антенну.

В документе WO2016193457 раскрыт радиочастотный транспондер, соответствующий сборке, без электромеханического соединения, излучающей антенны и электронной части, в которой излучающая антенна представляет собой одножильную спиральную пружину, образующую дипольную антенну.

В документе EP1459911 раскрыт способ крепления метки к внутренней поверхности шины, включающий в себя нанесение покрытия на метку или пленки предварительной маски с чувствительным к давлению адгезивом на одну сторону и приклеивание этой стороны метки или предварительной маски к внутренней поверхности шины.

Раскрытие сущности изобретения

Заявитель провел углубленное исследование с целью разработки улучшенного устройства RFID для его использования в шинах, тем самым предоставляя настоящее изобретение.

Таким образом, общая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы выполнить устройство RFID для шин с улучшенными характеристиками и признаками по сравнению с известными в настоящее время решениями.

Более того, конкретная задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы выполнить устройство RFID, которое предотвращает повреждение шин или их корды.

Эти и другие задачи решены с помощью настоящего изобретения, поскольку оно относится к патч-устройству идентификации радиочастотной (RFID) для шин, как определено в прилагаемой формуле изобретения.

Более конкретно, настоящее изобретение касается патч-устройства RFID для шин, выполненного с возможностью нанесения на внутренний слой шины до или после вулканизации/отверждения шины и содержащего гибкую многослойную планарную структуру, включающую в себя:

• подложку;

• первый изолирующий слой, покрывающий первый участок подложки, тем самым оставляя открытым второй ее участок, проходящий вокруг упомянутого первого участка;

• чип RFID и первую антенну, которые соединены друг с другом и расположены на первом изолирующем слое;

• вторую антенну, которая электромагнитно связано с первой антенной и которая проходит по меньшей мере частично по первому изолирующему слою; при этом чип RFID, первая антенна и вторая антенна лежат в одной плоскости; и

• второй изолирующий слой, покрывающий первый изолирующий слой, чип RFID, первую антенну и по меньшей мере частично вторую антенну.

Как правило, вторая антенна:

• либо проходит частично по первому изолирующему слою и частично по второму участку подложки и частично покрыта вторым изолирующим слоем;

• либо проходит полностью по первому изолирующему слою и полностью покрыта вторым изолирующим слоем.

Как правило, вторая антенна включает в себя:

• первый участок, который проходит по первому изолирующему слою и покрыт вторым изолирующим слоем; и

• второй участок, который

- либо проходит от упомянутого первого участка на первом изолирующем слое и покрыт вторым изолирующим слоем,

- либо проходит от упомянутого первого участка на втором участке подложки и не покрыт вторым изолирующим слоем.

Как правило, многослойная планарная структура дополнительно включает в себя верхний резиновый слой, покрывающий второй изолирующий слой и второй участок подложки (а также второй участок второй антенны, если он проходит по второму участку подложки), при этом упомянутый верхний резиновый слой выполнен с возможностью нанесения на внутренний герметизирующий слой шины.

В качестве альтернативы, многослойная планарная структура, как правило, выполнена с возможностью ее нанесения на внутренний герметизирующий слой шины, так что внутренний слой покрывает второй изолирующий слой и второй участок подложки (а также второй участок второй антенны, если он проходит по второму участку подложки).

Кроме того, патч-устройство RFID может, как правило, содержать патч, образованный двумя или более слоями, при этом упомянутый патч инкапсулирует многослойную планарную структуру и выполнен с возможностью его нанесения на внутренний герметизирующий слой шины.

Как правило, первая антенна выполнена с возможностью работы в качестве ответвителя, излучающего в ближней зоне, и вторая антенна выполнена с возможностью работы в качестве антенны излучающей в дальней зоне.

Предпочтительно вторая антенна является паразитным излучателем, который, как правило, может быть образован:

• проводящей проволокой в форме меандровой линии, или

• прямой проводящей проволокой, или

• жгутом скрученных проводящих проволок, или

• жгутом скрученных проводящих и непроводящих проволок.

Предпочтительно первая антенна имеет двумерную (2D) складчатую структуру (например, имеет петлеобразную, круглую, прямоугольную, квадратную, меандровую или спиралевидную форму).

Как правило, вторая антенна образована жгутом скрученных проводящих проволок или жгутом скрученных проводящих и непроводящих проволок; при этом:

• относительные положения первой антенны и первого участка второй антенны расположены так, чтобы обеспечить электромагнитную связь между двумя антеннами;

• первый участок второй антенны включает в себя два конца, расположенные на противоположных сторонах первой антенны; и

• второй участок второй антенны включает в себя два прямых плеча, отходящих в противоположных направлениях от первой антенны, причем каждое из них отходит от соответствующего конца первого участка второй антенны.

Как правило, вторая антенна образована жгутом скрученных проводящих и непроводящих проволок; причем многослойная планарная структура дополнительно включает в себя армирующую сетку, прикрепленную к чипу RFID, первую антенну, первый изолирующий слой и по меньшей мере частично второй участок подложки; при этом жгут скрученных проводящих и непроводящих проволок переплетен с армирующей сеткой так, чтобы упомянутая армирующая сетка побуждала упомянутый жгут скрученных проводящих и непроводящих проволок сохранять формы первого участка и второго участка второй антенны.

В других случаях, как правило, вторая антенна может быть образована прямым жгутом скрученных проводящих проволок или скрученных проводящих и непроводящих проволок.

Как правило, чип RFID выполнен с возможностью:

• хранения однозначного идентификатора, назначенного для шины, в которую встроено патч-устройство RFID;

• приема, с помощью первой и второй антенн, сигналов опроса от считывателей RFID; и

• передачи, с помощью первой и второй антенн, обратнорассеянных сигналов опроса, несущих однозначный идентификатор.

Предпочтительно чип RFID выполнен с возможностью выполнения самонастройки соответствующего входного импеданса и/или входного импеданса первой и второй антенн, чтобы компенсировать изменяющиеся окружающие диэлектрические/электромагнитные условия.

Предпочтительно, датчик температуры встроен в чип RFID для измерения значений температуры; причем чип RFID выполнен с возможностью передачи, через первую и вторую антенны, обратнорассеянных сигналов опроса, несущих значения температуры, измеренные датчиком температуры.

Как правило, первый изолирующий слой прикреплен к подложке с помощью первого клеящего материала/слоя, и верхний резиновый слой или внутренний герметизирующий слой прикреплен ко второму изолирующему слою с помощью второго клеящего материала/слоя.

Как правило, защитная смола располагается между:

• чипом RFID и первой антенной, и

• вторым изолирующим слоем.

Как правило, подложка выполнена из резины, или из одного или более полимерных материалов, или из бумаги, или из текстиля/ткани.

Краткое описание чертежей

Для лучшего понимания настоящего изобретения предпочтительные варианты осуществления, которые предназначены исключительно в качестве неограничивающих примеров, будут теперь описаны со ссылкой на прилагаемые чертежи (которые выполнены не в масштабе), на которых:

на фиг. 1А и 1В схематично показано первое патч-устройство RFID и второе патч-устройство RFID согласно двум альтернативным вариантам осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 2 схематично показано третье патч-устройство RFID согласно другому иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения; и

на фиг. 3 схематично показано четвертое патч-устройство RFID согласно еще одному другому иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения.

Осуществление изобретения

Следующее обсуждение представлено для того, чтобы дать возможность специалисту в данной области техники создавать и использовать настоящее изобретение. Различные модификации показанных и описанных вариантов осуществления будут очевидны для специалистов в данной области техники без отклонения от объема настоящего изобретения, как это заявлено в данном документе. Следовательно, настоящее изобретение не предназначено для ограничения показанными и описанными вариантами осуществления, но должно получить самый широкий объем защиты, согласующийся с принципами и признаками, раскрытыми в данном документе и определенными в прилагаемой формуле изобретения.

Настоящее изобретение относится к патч-устройству радиочастотной идентификации (RFID) для шин, содержащему гибкую многослойную планарную структуру, которая включает в себя:

• (плоскую и гибкую) подложку, выполненную из заданного материала (предпочтительно резины, например, типа внутреннего герметизирующего слоя; однако могут быть, как правило, использованы даже другие материалы, такие как полимерный материал, бумага, текстиль/ткань и т.д.);

• первый (плоский и гибкий) изолирующий слой, покрывающий первый участок подложки, таким образом, оставляя открытым второй участок подложки, причем второй участок проходит вокруг первого участка упомянутой подложки;

• чип RFID, и первую (гибкую) антенну, которые соединены друг с другом и расположены на первом изолирующем слое;

• вторую (гибкую) антенну, которая электромагнитно связана (предпочтительно, индуктивно связана) с первой антенной и которая проходит по меньшей мере частично по первому изолирующему слою (при этом первая антенна, как правило, выполнена с возможностью работы в качестве ответвителя, излучающего в ближней зоне, и вторая антенна, как правило, выполнена с возможностью работы в качестве антенны, излучающей в дальней зоне); и

• второй (плоский и гибкий) изолирующий слой, покрывающий первый изолирующий слой, чип RFID, первую антенну и по меньшей мере частично вторую антенну.

В частности, чип RFID, первая антенна и вторая антенна по существу лежат в одной плоскости.

Как правило, вторая антенна:

• либо частично проходит по первому изолирующему слою и частично на втором участке подложки и частично покрыта вторым изолирующим слоем;

• либо полностью проходит по первому изолирующему слою и полностью покрыта вторым изолирующим слоем.

Как правило, вторая антенна включает в себя:

• первый участок, который проходит по первому изолирующему слою и покрыт вторым изолирующим слоем; и

• второй участок, который

- либо отходит от упомянутого первого участка на первом изолирующем слое и покрыт вторым изолирующим слоем,

- либо отходит от упомянутого первого участка на втором участке подложки и не покрыт вторым изолирующим слоем.

Предпочтительно, многослойная планарная структура дополнительно включает в себя верхний (плоский и гибкий) резиновый слой, покрывающий второй изолирующий слой и второй участок подложки (а также второй участок второй антенны, если он проходит по второму участку подложки), причем упомянутый верхний резиновый слой выполнен с возможностью нанесения на внутренний герметизирующий слой шины.

В качестве альтернативы, многослойная планарная структура не включает в себя верхний резиновый слой и, как правило, выполнена с возможностью нанесения на внутренний слой шины, таким образом, чтобы внутренний слой покрывал второй изолирующий слой и второй участок подложки (а также второй участок второй антенны, если он проходит по второму участку подложки), тем самым действуя как упомянутый верхний резиновый слой.

Иными словами, патч-устройство RFID может, как правило, содержать патч, образованный двумя или более слоями, причем упомянутый патч инкапсулирует многослойную планарную структуру и выполнен с возможностью нанесения на внутренний слой шины. В этом случае многослойная планарная структура может, как правило, включать в себя также один или более дополнительных слоев, например, один или более дополнительных слоев:

• выполненных из мягкого материала (материалов) для поглощения механических напряжений во время качения шины, и/или

• обеспечивающих адгезию к резине и/или

• позволяющих захваченному воздуху выходить, предотвращая пластическое течение резины, и/или

• имеющих такие электромагнитные свойства, чтобы оптимизировать эффективность связи RFID (например, с точки зрения согласования импеданса и потерь).

Как только что объяснено, патч-устройство RFID согласно настоящему изобретению выполнено с возможностью нанесения на внутренний герметизирующий слой шины, предпочтительно перед вулканизацией/отверждением шины (однако следует отметить, что патч-устройство RFID может быть, как правило, нанесено на внутренний герметизирующий слой шины также после вулканизации/отверждения шины). Гибкая многослойная планарная структура обеспечивает также очень прочную интегральную адгезию патч-устройства RFID с внутренним герметизирующим слоем во время нормальной эксплуатации/использования шины.

В этой связи следует отметить, что, как объяснялось ранее, традиционные жесткие RFID-метки, когда они встроены в шины, могут вызывать повреждения шин или их корды во время производства шин (например, во время вулканизации/отверждения шин) и также при нормальной эксплуатации шин, что сопряжено с риском для безопасности. Вместо этого, гибкая многослойная планарная структура патч-устройства RFID согласно настоящему изобретению позволяет избежать любого повреждения шины и ее кордов (в частности, благодаря ее значительно уменьшенным размерам/толщине и ее гибкости).

Кроме того, так как чип RFID, первая антенна и (по меньшей мере) первый участок второй антенны жестко/интегрально прикреплены/сформированы на первом изолирующем слое, взаимные положения первой антенны и первого участка вторая антенна остаются фиксированными (то есть геометрия связи между упомянутой первой антенной и упомянутым первым участком второй антенны остается фиксированной) во время вулканизации/отверждения шины и в дальнейшем во время нормальной эксплуатации/использования шины, тем самым предотвращая снижение эффективности связи RFID за счет взаимного смещения двух антенн.

В дополнение к этому, использование резиновой подложки, а также верхнего слоя резины, если он присутствует, в гибкой многослойной планарной структуре позволяет после вулканизации/отверждения шины прочно прикрепить патч-устройства RFID к внутреннему герметизирующему слою, причем чип RFID и первая и вторая антенны включены в два слоя резины (то есть резиновую подложку и верхний резиновый слой) при отсутствии воздуха внутри.

Более того, использование резиновой подложки в патч-устройстве RFID соответствует текущему процессу/оборудованию производства шин и позволяет повысить эффективность производства сборки шин (прежде всего, когда внутренний герметизирующий слой действует как верхний резиновый слой).

Как правило, первый изолирующий слой прикреплен к подложке с помощью первого клеящего материала/слоя, и верхний резиновый слой или внутренний герметизирующий слой прикреплен ко второму изолирующему слою с помощью второго клеящего материала/слоя.

Предпочтительно для того, чтобы дополнительно повысить адгезию, защитная смола располагается между

• чипом RFID и первой антенной (и, как правило, также (по меньшей мере) первым участком второй антенны), и

• вторым изолирующим слоем.

Как правило, первый и второй изолирующие слои выполнены из изолирующего материала, такого как пластичный полимер (например, полиэтилентерефталат (PET), полиэтилен (PE), поливинилхлорид (PVC), биаксиально ориентированный полиэтилентерефталат (BoPET, например, майлар), каптон и др.); однако могут быть, как правило, использованы даже другие изолирующие материалы, такие как бумага и натуральные или синтетические волокна.

Предпочтительно вторая антенна является паразитным излучателем.

Согласно первому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения вторая антенна может быть, как правило, меандровой антенной (MLA), образованной проводящей проволокой в форме меандровой линии, например, металлической или металлизированной проволокой в форме меандровой линии (например, выполненным из меди, стали, серебра, алюминия и т.д., при этом упомянутая металлическая/металлизированная проволока в форме меандровой линии может быть также легко покрыт эмалью с изолирующим полимерным материалом, таким как полиуретан). Это позволяет сделать патч-устройство RFID с малым размером/толщиной, тем самым облегчая сборку шины, избегая попадания воздуха и уменьшая количество обрезков, тогда как на долговечность шины не влияет малый размер/толщина патч-устройства RFID. Этот первый предпочтительный вариант осуществления обеспечивает большие расстояния считывания. Более того, следует отметить, что, увеличивая диаметр второй антенны (однако всегда сохраняя при этом конфигурацию проволочной антенны), можно также увеличить сопротивление усталости второй антенны, главным образом, в плоскости (например, по отношению к растягиванию на этапе сборки/отверждения шины).

Вместо этого, согласно второму предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, вторая антенна может быть, как правило, образована:

a) прямой проводящей проволокой, таким как прямая металлическая или металлизированная проволока (например, из меди, стали, серебра, алюминия и т.д.), причем упомянутый прямая металлическая/металлизированная проволока также может быть покрыт, как правило, эмалью с изолирующим полимерным материалом, таким как как полиуретан; или

b) жгутом скрученных проводящих проволок, таким как жгут скрученных металлических или металлизированных проволок (при необходимости покрытых изолирующим полимерным материалом, например, полиуретаном); или

c) жгутом скрученных проводящих и непроводящих проволок, таких как жгут из скрученной ткани и металлических/металлизированных проволок (при необходимости покрытых изолирующим полимерным материалом, например, полиуретаном).

С конкретной ссылкой на вышеупомянутые варианты b) и c) вторая антенна может, как правило, включать в себя:

b1) прямой жгут скрученных проводящих проволок, или

c1) прямой жгут скрученных проводящих и непроводящих проволок;

или иначе:

b2) жгут скрученных проводящих проволок, образующий

- первый участок второй антенны, который частично окружает первую антенну (например, образуя U-образную форму) для достижения электромагнитной (предпочтительно, индуктивной) связи с ней, и имеет два конца, расположенные на противоположных сторонах первой антенны, и

- второй участок второй антенны, включающий в себя два прямых плеча, отходящих в противоположных направлениях от первой антенны, причем каждое из них отходит от соответствующего конца первого участка упомянутой второй антенны; или

c2) жгут скрученных проводящих и непроводящих проволок, образующий:

- первый участок второй антенны, который частично окружает первую антенну (например, образуя U-образную форму) для достижения электромагнитной (предпочтительно, индуктивной) связи с ней, и имеет два конца, расположенные на противоположных сторонах первой антенны, и

- второй участок второй антенны включает в себя два прямых плеча, отходящих в противоположных направлениях от первой антенны, причем каждое из них отходит от соответствующего конца первого участка упомянутой второй антенны.

В частности, если для второй антенны выбран вариант c1) или c2), то, как правило, используется армирующая сетка (например, тканевая сетка) для того, чтобы жгут скрученных проводящих и непроводящих проволок имел вышеупомянутые формы (то есть прямую форму согласно варианту c1 или U-образную форму плюс два прямых плеча согласно варианту c2). Более подробно, армирующая сетка, как правило, прикрепляется к чипу RFID, первой антенне, первому изолирующему слою и по меньшей мере частично ко второму участку подложки, жгут скрученных проводящих и непроводящих проволок, образующих вторую антенну, как правило, переплетен с армирующей сеткой таким образом, чтобы упомянутая армирующая сетка побуждала упомянутый жгут скрученных проводящих и непроводящих проволок:

c1) иметь прямую форму; или

c2) образовывать

- первый участок, частично окружающий первую антенну и имеющий два конца, расположенные на противоположных сторонах первой антенны, и

- второй участок, включающий в себя два прямых плеча, отходящих в противоположных направлениях от первой антенны, причем каждое из них отходит от соответствующего конца упомянутого первого участка.

Второй предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения позволяет увеличить сопротивление усталости второй антенны во всех направлениях даже при небольшом диаметре второй антенны (это особенно полезно на этапе сборки/отверждения шины). Кроме того, этот второй предпочтительный вариант осуществления позволяет также увеличить сопротивление усталости сборки во время нормальной эксплуатации/использования шин.

В общем, использование второго предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения позволяет:

• избежать более слабых точек со значениями кривизны малого радиуса по отношению к MLA согласно первому варианту осуществления, тем самым увеличивая сопротивление усталости второй антенны (как на этапе сборки/отверждения шины, так и при нормальной эксплуатации/использовании шин);

• повысить производительность процесса изготовления RFID-меток (то есть ускорить производство); и

• получить более стабильную геометрию и, следовательно, более стабильные характеристики в отношении расстояния считывания.

Предпочтительно первая антенна имеет двумерную (2D) складчатую структуру.

Ввиду вышеизложенного, специалистам в данной области техники сразу становится ясно, что различные формы (например, петлеобразная, круглая, прямоугольная, квадратная, меандровая, спиралеобразная и т.д.) могут предпочтительно использоваться для первой антенны и второй антенны (которая может даже пересекать первую антенну) при условии, что взаимное расположение двух антенн (в частности, первой антенны и первого участка второй антенны) позволяет достичь взаимной электромагнитной связи.

Как правило, когда первая антенна выполнена с применением технологии травления на первом изолирующем слое и подключается к чипу RFID с использованием технологии монтажа методом перевернутого кристалла.

Как правило, чип RFID выполнен с возможностью:

• хранения однозначного идентификатора, назначенного шине, в который встроено патч-устройство RFID (а также, как правило, дополнительных данных, относящихся к упомянутой шине, например, информационные элементы, указывающие модель шины, дату и/или место производства, материалы, из которых изготовлена шина, и др.);

• приема, второй и первой антеннами, сигналов опроса от считывателей RFID; и

• передачи, через первую и вторую антенны, обратнорассеянных сигналов опроса, несущих однозначный идентификатор (а также, как правило, дополнительные данные).

Предпочтительно чип RFID выполнен с возможностью выполнения самонастройки своего входного импеданса и/или входного импеданса первой и второй антенн для того, чтобы скомпенсировать изменяющиеся окружающие диэлектрические/электромагнитные условия. Таким образом, патч-устройство RFID способно адаптироваться к окружающим диэлектрическим/электромагнитным условиям (например, оно может адаптироваться к конкретной шине, в которую оно встроено), тем самым максимизируя свои характеристики связи RFID (например, с точки зрения расстояния считывания). Благодаря возможности самонастройки чипа RFID, можно спроектировать и изготовить единую модель патч-устройства RFID, способного адаптироваться к различным типам шин. Другими словами, возможность самонастройки чипа RFID позволяет избежать проектирования и изготовления антенн различной формы и длины в зависимости от разных моделей/типов шин.

Кроме того, чип RFID предпочтительно включает в себя встроенный в него датчик температуры. Таким образом, при использовании в случае, когда он считывается считывателем RFID, патч-устройство RFID может предоставить, помимо однозначного идентификатора шины, в которое оно встроено, также значения температуры, измеренные датчиком температуры, встроенным в чип RFID.

Что касается размеров патч-устройства RFID, можно отметить, что:

• подложка может иметь толщину, как правило, в интервале от 0,1 до 1,0 мм, предпочтительно в интервале от 0,4 до 0,6 мм;

• первый и второй изолирующие слои могут иметь, каждый по отдельности, как правило, толщину в интервале от 0,001 до 0,01 мм, предпочтительно в интервале от 0,002 до 0,005 мм;

• дополнительный верхний резиновый слой может иметь толщину, как правило, в интервале от 0,1 до 1 мм, предпочтительно в интервале от 0,5 до 1 мм.

Как правило, чтобы первый и второй изолирующие слои могли быть снабжены одним или более отверстиями, чтобы позволить резине проходить через упомянутые первый и второй изолирующие слои (от резиновой подложки к необязательному верхнему резиновому слою или внутреннему герметизирующему слою шины, и наоборот), что делает патч-устройство RFID более стабильным.

Для лучшего понимания настоящего изобретения на фиг. 1A и 1B схематично показаны два патч-устройства RFID согласно двум альтернативным вариантам осуществления настоящего изобретения. В частности, на фиг. 1A и 1B показаны виды сверху, соответственно:

• первого патч-устройства RFID (обозначенного на фиг. 1A, в общем, поз.1A), оснащенного первой MLA (обозначенной на фиг. 1A поз.11A) в качестве второй антенны, при этом упомянутая первая MLA 11A частично проходит по первому изолирующему слою (обозначенному на фиг. 1A поз.13A) и частично по подложке (обозначенной на фиг. 1A поз.12A); и

• второго патч-устройства RFID (обозначенного на фиг. 1B, в общем, поз.1B), оснащенного второй MLA (обозначенной на фиг. 1B поз.11B) в качестве второй антенны, при этом упомянутая вторая MLA 11B полностью проходит по первому изолирующему слою (обозначенному на фиг. 1A поз.13B).

В этой связи следует отметить, что для ясности иллюстрации на фиг. 1A и 1B не показаны второй изолирующий слой и верхний резиновый слой с тем, чтобы обеспечить четкий вид подложки (обозначенной на фиг. 1A поз.12A и на фиг. 1B поз.12B), первый изолирующий слой 13A, 13B, чип RFID (обозначенный на фиг. 1A и 1B, соответственно, поз.14A и 14B) и первая антенна (обозначенная на фиг. 1A и 1B, соответственно, поз.15А и 15B).

Более того, на фиг. 2 и 3 схематично показаны два дополнительных неограничивающих примера патч-устройства RFID, основанных на идеях настоящего изобретения. В частности, на фиг. 2 и 3 показаны виды сверху, соответственно:

• третье патч-устройство RFID (обозначенное на фиг. 2, в общем, поз.2), оснащенное прямым паразитным излучателем (обозначенным на фиг. 2 поз.21) в качестве второй антенны; и

• четвертое патч-устройство RFID (обозначенное на фиг. 3, в общем, поз.3), оснащенное второй антенной, образованной жгутом скрученных проводящих и непроводящих проволок.

Кроме того, в связи с фиг. 2 и 3 следует отметить, что для ясности иллюстрации второй изолирующий слой и верхний резиновый слой не показаны с тем, чтобы обеспечить четкий вид подложки (обозначенной на фиг. 2 и 3, соответственно, поз.22 и 32), первый изолирующий слой (обозначенный на фиг. 2 и 3, соответственно, поз.23 и 33), чип RFID (обозначенный на фиг. 2 и 3, соответственно, поз.24 и 34) и первая антенна (обозначенная на фиг. 2 и 3, соответственно, поз.25 и 35).

В частности, как показано на фиг. 3, вторая антенна четвертого патч-устройства 3 RFID включает в себя:

• U-образный участок 31A, который частично окружает первую антенну 35 для достижения электромагнитной (предпочтительно, индуктивной) связи с ней, и который имеет два конца, расположенные на противоположных сторонах первой антенны 35; и

• два прямых плеча 31B, которые отходят в противоположных направлениях от первой антенны 35, при этом каждое из них отходит от соответствующего конца U-образного участка 31A;

где U-образный участок 31A и два прямых плеча 31B образованы одним и тем же жгутом скрученных проводящих и непроводящих проволок, причем жгут скрученных проводящих и непроводящих проволок переплетен с армирующей сеткой 36 таким образом, чтобы упомянутая арматурная сетка 36 побуждала:

• U-образный участок 31A иметь и сохранять свою U-образную форму; и

• два прямых плеча 31B иметь и сохранять свою прямую форму.

Следует отметить, что согласно альтернативным версиям третьего и четвертого патч-устройства RFID 2 и 3 вторая антенна (образованная, соответственно, прямым паразитным излучателем или жгутом скрученных проводящих и непроводящих проволок) может, как правило, полностью проходить по первому изолирующему слою, который в этом случае будет иметь больший планарный размер (в дополнение к этому, вторая антенна полностью покрыта вторым изолирующим слоем, имеющим также больший планарный размер).

В более общем случае, использование второй антенны, полностью или частично расположенной между первым и вторым изолирующими слоями (с соответствующим большим или меньшим их планарным размером), имеет свои плюсы и минусы. А именно, использование первого и второго изолирующих слоев с большим планарным размером и со второй антенной, полностью расположенной между ними, позволяет более эффективно защитить вторую антенну, даже если за это преимущество придется платить с точки зрения немного меньшей гибкости многослойной планарной структуры. С другой стороны, использование меньшего планарного размера для первого и второго изолирующих слоев, в результате чего вторая антенна частично расположена между упомянутыми первым и вторым изолирующими слоями и частично между подложкой и верхним слоем резины/внутренним герметизирующим слоем шины, позволяет увеличить гибкость многослойной планарной структуры (к сожалению, за это придется заплатить большей хрупкостью второй антенны на краю между слоистой структурой, образованной первым и вторым изолирующими слоями, и слоистой структурой, образованной подложкой и верхним резиновым слоем/внутренним герметизирующим слоем шины).

Исходя из вышеизложенного, специалистам в данной области техники сразу же станут очевидны технические преимущества и новаторские особенности настоящего изобретения.

В частности, следует отметить, что настоящее изобретение предусматривает, в общем, патч-устройство RFID для шин с улучшенными характеристиками и признаками по сравнению с известными в настоящее время решениями и, в частности, таким образом, чтобы избежать возникновения повреждений шин или их кордов.

Кроме того, выше были подробно объяснены многие дополнительные технические преимущества настоящего изобретения, а также его конкретные дополнительные признаки.

В заключение, ясно, что в настоящее изобретение могут быть внесены многочисленные модификации и варианты, и все они попадают под объем изобретения, как определено в прилагаемой формуле изобретения.

Изобретение относится к автомобильной промышленности и касается патч-устройства радиочастотной идентификации - RFID для шин, предназначенного для нанесения на внутренний слой шины до или после вулканизации/отверждения шины и содержащего инновационную гибкую многослойную планарную структуру, включающую само патч-устройство радиочастотной идентификации (1A, 1B, 2, 3) для шин, подложку (12A, 12B, 22, 32); первый изолирующий слой (13A, 13B, 23, 33), покрывающий первый участок подложки (12A, 12B, 22, 32); чип радиочастотной идентификации (14A, 14B, 24, 34) и первую антенну (15A, 15B, 25, 35), которые соединены друг с другом и расположены на первом изолирующем слое (13A, 13B, 23, 33); вторую антенну (11A, 11B, 21, 31A-31B), которая электромагнитно связана с первой антенной (15A, 15B, 25, 35). Чип радиочастотной идентификации (14A, 14B, 24, 34), первая антенна (15A, 15B, 25, 35) и вторая антенна (11A, 11B, 21, 31A-31B) лежат в одной плоскости. Вторая антенна (11A, 11B, 21, 31A-31B) является паразитным излучателем. Второй изолирующий слой покрывает первый изолирующий слой (13A, 13B, 23, 33), чип радиочастотной идентификации (14A, 14B, 24, 34), первую антенну (15A, 15B, 25, 35) и, по меньшей мере частично, вторую антенну (11A, 11B, 21, 31A-31B). Технический результат – улучшение эксплуатационных характеристик шины. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Патч-устройство радиочастотной идентификации (1A, 1B, 2, 3) для шин, предназначенное для нанесения на внутренний слой шины до или после вулканизации/отверждения шины и содержащее гибкую многослойную планарную структуру, включающую в себя:

подложку (12A, 12B, 22, 32);

первый изолирующий слой (13A, 13B, 23, 33), покрывающий первый участок подложки (12A, 12B, 22, 32), тем самым оставляя открытым ее второй участок, проходящий вокруг упомянутого первого участка;

чип радиочастотной идентификации (14A, 14B, 24, 34) и первую антенну (15A, 15B, 25, 35), которые соединены друг с другом и расположены на первом изолирующем слое (13A, 13B, 23, 33);

вторую антенну (11A, 11B, 21, 31A-31B), которая электромагнитно связана с первой антенной (15A, 15B, 25, 35) и которая проходит, по меньшей мере частично, по первому изолирующему слою (13A, 13B, 23, 33); причем чип радиочастотной идентификации (14A, 14B, 24, 34), первая антенна (15A, 15B, 25, 35) и вторая антенна (11A, 11B, 21, 31A-31B) лежат в одной плоскости; при этом вторая антенна (11A, 11B, 21, 31A-31B) является паразитным излучателем; и

второй изолирующий слой, покрывающий первый изолирующий слой (13A, 13B, 23, 33), чип радиочастотной идентификации (14A, 14B, 24, 34), первую антенну (15A, 15B, 25, 35) и, по меньшей мере частично, вторую антенну (11A, 11B, 21, 31A-31B).

2. Патч-устройство радиочастотной идентификации по п. 1, в котором вторая антенна (11A, 11B, 21, 31A-31B):

проходит частично по первому изолирующему слою (13A, 23, 33) и частично по второму участку подложки (12A, 22, 32) и частично покрыта вторым изолирующим слоем; или

полностью проходит по первому изолирующему слою (13B, 23, 33) и полностью покрыта вторым изолирующим слоем.

3. Патч-устройство радиочастотной идентификации по п. 2, в котором вторая антенна (11A, 11B, 21, 31A-31B) включает в себя:

первый участок (31A), который проходит по первому изолирующему слою (13A, 13B, 23, 33) и покрыт вторым изолирующим слоем; и

второй участок (31B), который

отходит от упомянутого первого участка (31A) на первом изолирующем слое (13B, 23, 33) и покрыт вторым изолирующим слоем, или

отходит от упомянутого первого участка (31A) на втором участке подложки (12A, 22, 32) и не покрыт вторым изолирующим слоем.

4. Патч-устройство радиочастотной идентификации по любому из пп. 1-3, в котором многослойная планарная структура дополнительно включает в себя верхний резиновый слой, покрывающий второй изолирующий слой и второй участок подложки (12A, 12B, 22, 32), причем упомянутый верхний резиновый слой предназначен для нанесения на внутренний слой шины.

5. Патч-устройство радиочастотной идентификации по любому из пп. 1-3, в котором многослойная планарная структура выполнена с возможностью нанесения на внутренний слой шины так, чтобы внутренний слой покрывал второй изолирующий слой и второй участок подложки (12А, 12B, 22, 32).

6. Патч-устройство радиочастотной идентификации по любому из пп. 1-3, дополнительно содержащее патч, образованный двумя или более слоями, причем упомянутый патч инкапсулирует упомянутую многослойную планарную структуру и выполнен с возможностью его нанесения на внутренний слой шины.

7. Патч-устройство радиочастотной идентификации по любому из пп. 1-6, в котором первая антенна (15A, 15B, 25, 35) выполнена с возможностью работы в качестве ответвителя, излучающего в ближней зоне, а вторая антенна (11A, 11B, 21, 31A-31B) выполнена с возможностью работы в качестве антенны, излучающей в дальней зоне.

8. Патч-устройство радиочастотной идентификации по любому из пп. 1-7, в котором вторая антенна представляет собой меандровую антенну (11А, 11В), образованную проводящей проволокой в форме меандровой линии.

9. Патч-устройство радиочастотной идентификации по любому из пп. 1-7, в котором вторая антенна (21, 31A-31B) образована:

прямой проводящей проволокой, или

жгутом скрученных проводящих проволок, или

жгутом скрученных проводящих и непроводящих проволок.

10. Патч-устройство радиочастотной идентификации по любому из пп. 1-9, в котором первая антенна (15А, 15В, 25, 35) имеет двумерную складчатую структуру.

11. Патч-устройство радиочастотной идентификации по п. 3, в котором первая антенна (35) имеет двумерную складчатую структуру, а вторая антенна (31A-31B) образована жгутом скрученных проводящих проволок или жгутом скрученных проводящих проволок и непроводящих проволок; при этом

относительные положения первой антенны (35) и первого участка (31A) второй антенны расположены так, чтобы обеспечить электромагнитную связь между упомянутыми двумя антеннами;

первый участок (31A) второй антенны включает в себя два конца, расположенные на противоположных сторонах первой антенны (35); и

второй участок (31B) второй антенны включает в себя два прямых плеча, отходящих в противоположных направлениях от первой антенны (35), причем каждое из них отходит от соответствующего конца первого участка (31A) второй антенны.

12. Патч-устройство радиочастотной идентификации по п. 11, в котором вторая антенна (31A-31B) образована жгутом скрученных проводящих и непроводящих проволок;

при этом многослойная планарная структура дополнительно включает в себя армирующую сетку (36), прикрепленную к чипу радиочастотной идентификации (34), первой антенне (35), первому изолирующему слою (33) и, по меньшей мере частично, второму участку подложки (32);

и жгут скрученных проводящих и непроводящих проволок переплетен с армирующей сеткой (36), так что упомянутая армирующая сетка (36) побуждает упомянутый жгут скрученных проводящих и непроводящих проволок сохранять форму первого участка (31A) и второго участка (31B) второй антенны.

13. Патч-устройство радиочастотной идентификации по п. 9 или 10, в котором вторая антенна (21) образована прямым жгутом скрученных проводящих проволок или скрученных проводящих и непроводящих проволок.

14. Патч-устройство радиочастотной идентификации по любому из пп. 1-13, в котором чип радиочастотной идентификации (14А, 14В, 24, 34) выполнен с возможностью:

хранения однозначного идентификатора, назначенного шине, в которую встроено патч-устройство радиочастотной идентификации (1A, 1B, 2, 3);

приема через вторую (11A, 11B, 21, 31A-31B) и первую (15A, 15B, 25, 35) антенны сигналов опроса от считывателей радиочастотной идентификации; и

передачи через первую (15A, 15B, 25, 35) и вторую (11A, 11B, 21, 31A-31B) антенны обратно рассеянных сигналов опроса, несущих однозначный идентификатор.

15. Патч-устройство радиочастотной идентификации по любому из пп. 1-14, в котором чип радиочастотной идентификации (14A, 14B, 24, 34) выполнен с возможностью выполнения самонастройки соответствующего входного импеданса и/или входного импеданса первой (15A, 15B, 25, 35) и второй (11A, 11B, 21, 31A-31B) антенн, чтобы компенсировать изменяющиеся окружающие диэлектрические/электромагнитные условия.

16. Патч-устройство радиочастотной идентификации по любому из пп. 1-15, в котором датчик температуры интегрирован в чип радиочастотной идентификации (14А, 14В, 24, 34) для измерения значений температуры; причем чип радиочастотной идентификации (14A, 14B, 24, 34) выполнен с возможностью передачи через первую (15A, 15B, 25, 35) и вторую (11A, 11B, 21, 31A-31B) антенны обратно рассеянных сигналов опроса, несущих значения температуры, измеренные датчиком температуры.

17. Патч-устройство радиочастотной идентификации по п. 4 или 5, в котором первый изолирующий слой (13А, 13В, 23, 33) прикреплен к подложке (12А, 12В, 22, 32) с помощью первого клеящего материала/слоя, а верхний резиновый слой или внутренний слой прикреплен ко второму изолирующему слою с помощью второго клеящего материала/слоя.

18. Патч-устройство радиочастотной идентификации по любому из пп. 1-17, в котором защитная смола располагается между чипом радиочастотной идентификации (14A, 14B, 24, 34) и первой антенной (15A, 15B, 25, 35) и вторым изолирующим слоем.

19. Патч-устройство радиочастотной идентификации по любому из пп. 1-18, в котором подложка (12А, 12В, 22, 32) выполнена из резины, или из одного или более полимерных материалов, или из бумаги, или из текстиля/ткани.

20. Шина, оснащенная патч-устройством радиочастотной идентификации по любому из пп. 1-19.