DE69711100T2

DE69711100T2 - Spulenantennen für übertrager mit integriertem schaltkreis

Info

Publication number: DE69711100T2
Application number: DE69711100T
Authority: DE
Inventors: Stephen Pollack
Original assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Current assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Priority date: 1997-12-09
Filing date: 1997-12-09
Publication date: 2002-10-02
Anticipated expiration: 2017-12-10
Also published as: WO1999029525A1; DE69711100D1; AU5692798A; TW436433B; EP1037755B1; CA2312153A1; JP2001525284A; EP1037755A1; ZA9810794B

Description

Hintergrund der Erfindung

Diese Erfindung betrifft eine ringförmige Vorrichtung, die eine Antenne umfaßt, um Reifen- oder Radkenndaten oder andere Daten mit hoher Frequenz zu übertragen. Die Vorrichtung umfaßt einen Hochfrequenztransponder, der einen Chip mit einer integrierten Schaltung umfaßt, der eine Datenkapazität aufweist, zumindest ausreicht, um Kennungsinformation für den Reifen oder das Rad zu halten. Andere Daten, wie beispielsweise der Fülldruck des Reifens oder die Temperatur des Reifens oder Rades an der Stelle des Transponders, können durch den Transponder zusammen mit den Kenndaten übertragen werden.
Wie es durch die nachstehend beschriebenen Druckschriften bewiesen wird, ist es in der Technik bekannt, eine Ringantenne dafür zu verwenden, mit hohen Frequenzen Daten von einem in der Struktur eines Reifens oder eines Reifen- und Radaufbaus enthaltenen Transponder zu übertragen. In der Praxis ist es jedoch sehr schwierig, dies mit einer Antenne vorzunehmen, die im Laufe der Herstellung des Reifens in diesen eingebaut wurde. Sowohl Radial- als auch Diagonalreifen erfahren im Laufe der Herstellung eine beträchtliche Durchmesservergrößerung. Diagonalreifen werden diametral ausgedehnt, wenn sie in eine Vulkanisierpresse eingesetzt werden, die typischerweise einen Heizbalg aufweist, der den Rohreifen zu der Torusform der diesen umgebenden Form drückt. Radialreifen erfahren während des Reifenaufbau- oder Formgebungsverfahrens eine Durchmesserausdehnung und im Laufe der Vulkanisation eine weitere Durchmesserausdehnung. Die elektrischen Verbindungen einer jeden elektronischen Schaltung, die an eine in den Reifen eingebaute Ringantenne gekoppelt ist, müssen diese Durchmesservergrößerung des Reifens während seiner Herstellung überstehen können. Außerdem muß die Ringantenne die wiederholten, während der Verwendung des Reifens auftretenden Verformungen überstehen können.
Elektrische Verbindungen zwischen Schaltkreiselementen und Antennensystemen können im Laufe der Herstellung des Reifens nicht leicht vorgenommen werden.
Es ist in der Vergangenheit vorgeschlagen worden, leitfähigen Gummi als ein Antennenmaterial in der Seitenwand oder unter dem Laufstreifen eines Reifens zu verwenden. Die Schwierigkeit mit der Bereitstellung eines solchen leitfähigen Gummis in einem Reifen auf eine ringförmige Weise ist, daß die Länge des Weges der Ringantenne lang ist, insbesondere wenn sie sich an dem Durchmesser der Reifenseitenwand oder des Laufstreifens befindet, und daß der spezifische Widerstand der leitfähigen Gummimischungen als eine Funktion der Menge des leitfähigen Rußes auf einem Niveau im wesentlichen konstant wird, das zur Aktivierung des Transponders zu hoch ist, insbesondere in Reifen für mittlere LKW.
Es ist dementsprechend wünschenswert, daß eine ringförmige Vorrichtung, die einen Transponder von Reifenkenndaten oder anderen Daten, wie beispielsweise der Druck oder die Temperatur an der Stelle des Transponders, umfaßt, sich an die Durchmesservergrößerung des Reifens während des Aufbau- und Vulkanisationsverfahrens anpassen kann. Die Antenne muß auch die Unbillen des Reifenbetriebes überstehen können, und es sollte nicht die Gefahr einer Antennenfehlfunktion aufgrund eines Bruchs von Drahtverbindungen oder elektrischen Verbindungen bestehen, und der elektrische Widerstand muß niedriger sein als das maximal zulässige Ausmaß für eine angemessene Transponderfunktion in der Reifen- oder Radumgebung.
Es ist wünschenswert, die in dem Transponder erhaltenen oder von diesem übertragenen Daten an jeder Position um den 360º-Umfang des Luftreifens herum abfragen oder auslesen zu können.
Transponder benötigen typischerweise einen parallel zu einer Antennenspule geschalteten Abstimmkondensator, um den Schaltkreis auf die von dem Lesegerät übertragene Resonanzfrequenz abzustimmen. Dieser sollte erwünschtermaßen unnötig sein oder sollte zumindest nicht die Auswahl des Kapazitätswertes für jeden herzustellenden Reifen erfordern.
Ein angestrebtes Merkmal einer Transpondervorrichtung in einem Reifen ist, daß sie Reifendruckdaten übertragen können sollte, wenn ein Drucksensor in Verbindung mit dieser verwendet wird. Es ist auch wünschenswert, daß der Transponder mit der Temperatur des Reifens an der Stelle des Transponders in Beziehung stehende Information übertragen kann.
Die ringförmige Vorrichtung, die als ein Transpondermechanismus zum Übertragen von Daten von einem Reifen oder einem Rad verwendet wird, sollte sowohl im Hinblick auf die Materialien sowie auf die Arbeit, die notwendig ist, um diesen in einem Reifen- oder Radaufbau einzubauen, preisgünstig sein.
Ein anderes Problem, auf das Vorrichtungen nach dem Stand der Technik treffen, sind die Prüfprozeduren, die die Reifen vor der Runderneuerung durchlaufen. Bei LKW-Reifen, die zwei, drei oder noch öfter runderneuert werden, ist es notwendig, daß das diesen zugeordnete Transponder- und Antennensystem die während der Runderneuerung derartiger Reifen routinemäßig benutzte Hochspannungsuntersuchung überstehen kann. Bei der Verwendung einer derartigen Hochspannungsprüfung werden Ketten, die die hohe Spannung aufweisen, entlang der Innenseite des Reifens in einem Versuch gezogen, einen Hochspannungslichtbogen durch jegliche Nadellöcher oder andere Perforationen, die im Reifenmantel infolge seines Gebrauchs vor der Runderneuerung vorhanden sein könnten, zu schaffen. Diese Spannung, die typischerweise in der Größenordnung von gepulsten 40 000 Volt liegt, kann leicht zu einem Antennensystem überschlagen, das eine 360º-Datenlesefähigkeit bereitstellt, und den Transponder beschädigen.
Ein weiterer angestrebter Aspekt eines Antennensystems, das zur Verwendung mit einem Transponder in einem Luftreifen entworfen ist, ist die Begrenzung des Übertragungsbereiches. Um eine Störung mit anderen Signalen oder ein Unvermögen zu verhindern, von nebeneinander angeordneten Reifen kommende Daten zu detektieren, sollte die Übertragung auf das "Nahfeld" begrenzt sein, das durch die Abfrageeinrichtung geschaffen wird, ob dies ein tragbares Lesegerät, ein "Überfahr-Lesegerät" oder ein Lesegerät "an Bord" eines Fahrzeugs ist, an dem ein Reifen oder Rad montiert ist.
Es ist die genaueste oder wirksamste Weise, Druck- und Temperaturüberwachungseinrichtungen an Reifen bereitzustellen, die Einrichtung in die Struktur eines Reifens oder eines Radaufbaus einzuschließen. Einrichtungen, die dafür entworfen sind, an der Reifenfelge und dem Rad angebracht zu werden, sind sperrig gewesen, und ihre Genauigkeit ist fragwürdig. Da andererseits ein Reifen während seines Aufbaus hohen Drücken und Temperaturen ausgesetzt ist, können viele Einrichtungen, die theoretisch die Temperatur und den Druck eines Reifens überwachen würden, das Reifenaufbauverfahren nicht überstehen.
Dementsprechend ist es die Herausforderung in der Technik, eine Einrichtung bereitzustellen, die klein genug ist, damit sie nicht die Eigenschaften des Reifens im Gebrauch verändert, und haltbar genug ist, damit sie nicht bei Reifenaufbau- und Vulkanisationsverfahren oder während des Laufes des Reifens, nachdem er an einem Fahrzeug montiert worden ist, zerstört werden wird.
Es ist ein Ziel der Erfindung, eine Vorrichtung bereitzustellen, die in einen Reifen eingebaut sein kann, die klein genug ist, daß sie keinen merklichen Einfluß auf den Betrieb des Reifens hat, und die haltbar genug ist, um den millionenfachen Verformungen, die der Reifen während seines Gebrauchs an einem Fahrzeug erfährt, standzuhalten.
Andere Ziele der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den Ansprüchen deutlich werden.

Beschreibung des Standes der Technik

In der Technik sind früher Reifensicherheitsanzeigemittel vorgesehen worden, um anzuzeigen, wenn der Laufstreifen eines Reifens bis zu dem Punkt verschlissen ist, an dem der Laufstreifen oder der Reifen ersetzt werden muß. Siehe beispielsweise De Cicco in US-Patent 3 770 040.
Mit dem Fortschritt der Technik sind Systeme zum Überwachen des Fahrzeugreifendrucks und dergleichen vorgeschlagen worden, bei denen ein Sender und ein Empfänger an einer Fahrzeugkarosserie montiert sind und magnetisch gekoppelte Induktor- und Verstärkungsschaltkreise an dem Fahrzeugrad gehalten sind, um eine Überwachung eines Fahrzeugreifendrucks bereitzustellen, wie es von Allen in US-Patent 4 588 978 beschrieben ist. Andere Einrichtungen zur Überwachung des Reifendrucks sind von Galasko et al. in US-Patent 4 578 992 vorgeschlagen worden, die eine in einem Reifen montierte Spule lehren, die, mit einem Kondensator, einen passiven Schwingkreis bildet. Der Schaltkreis wird durch Impulse erregt, die über eine außerhalb des Reifens und an dem Fahrzeug befestigte Spule zugeführt werden, und die Frequenz des passiven Schwingkreises wird mit dem Reifendruck aufgrund von an dem Kapazitätswert des Kondensators bewirkten Änderungen verändert. Die Frequenz in dem Schaltkreis wird von einer außerhalb des Reifens und an dem Fahrzeug befestigten Spule erfaßt.
Milheiser lehrt in US-Patent 4 730 188 die Verwendung eines passiven, integrierten Transponders, der an einem zu identifizierenden Gegenstand angebracht oder in diesem eingebettet ist und durch eine induktive Kopplung von einer Abfrageeinrichtung erregt wird.
Fiorletta lehrt in US-Patent 5 289 160 ein drahtloses Reifendrucküberwachungssystem, das einen Fahrer vor einem niedrigen Druck in einem oder mehreren Reifen warnt. Fiorletta lehrt, daß ein Drucktransduktor, ein Sender und eine Antenne integral untergebracht und am Ventilschaft eines Reifens angebracht sind. Wenn der Drucktransduktor einen Reifendruck unterhalb eines vorgewählten Drucks erfaßt, sendet der Sender ein Hochfrequenzsignal, das bei Detektion durch einen an dem Fahrzeug montierten Empfänger den Fahrer warnt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Sender eine Einrichtung, die periodisch von einem HF- Signal von einem Sender an dem Fahrzeug abgefragt wird.
In der PCT-Anmeldung WO90/ 12474 wird gelehrt, daß elektronische Transponder in oder an Fahrzeugreifen eingebettet und elektromechanisch durch Signale von einer Abfrageeinrichtungsspule betätigt werden können. Die Anmeldung gibt an, daß der Transponder auf eine Betätigung anspricht, indem eine verschobene Frequenz erzeugt wird, die mit Synchronisationsimpulsen moduliert ist, und digitale Information identifiziert, und auch dazu verwendet werden kann, Information über den Zustand und die Umgebung des Reifens einzuschließen.
Hettich et al. lehren in US-Patent 5 140 851 eine Schaltkreisanordnung zum Überwachen des Luftvolumens in Fahrzeugreifen, die eine Korrektur der Temperatur des Reifens bereitstellt. In dem Patent wird festgestellt, daß der Temperatur- und Druckmeßwert des Reifens von einem rotierenden Sensor an dem überwachten Rad gemessen wird, und die Daten in einen Korrekturschaltkreis eingespeist werden, der auch eine Vielzahl von Korrekturparametern empfängt. Ein korrigierter Wert für die Temperatur oder den Luftdruck in dem Reifen wird am Ausgang des Korrekturschaltkreises als eine Funktion der Korrekturparameter übertragen.
Die PCT-Anmeldung WO92/20539 stellt ein Warnsystem vor einem abL normalen Reifenzustand bereit, das ein Gehäuse, ein Band zur Befestigung des Gehäuses an der Reifenfelge, einen Sensor zur Überwachung des Zustandes innerhalb des Reifens, eine in Wirkverbindung mit dem Sensor stehende Schaltung zum Erzeugen radialer Signale, die den Reifenzustand angeben, eine Stromversorgung, die in Wirkverbindung mit der Schaltung steht, einen Fliehkraftschalter und einen Empfänger zum Empfang der Funksignale umfaßt.
Dunn et al. beschreiben in US-Patent 4 911 217 ein Hochfrequenz-Reifenidentifikationssystem, das einen Chip-Transponder mit einem integrierten Schaltkreis aufweist.
Pollack et al. lehren in US-Patent 5 181 975 einen Reifen, der einen Transponder mit einem integrierten Schaltkreis aufweist, der eine Spulenantenne mit einer kleinen eingeschlossenen Fläche im Vergleich zu der vom Wulst des Reifens eingeschlossenen Fläche umfaßt, die als eine Primärwicklung eines Transformators wirkt. Die Spule weist eine ebene Form auf und kann, wenn sie zwischen dem Innerliner und der Karkasslage des Reifens angeordnet ist, einen Drucksensor umfassen.
Brown et al. lehren in US-Patent 5 218 861 einen Luftreifen, der einen Transponder mit einem integrierten Schaltkreis aufweist, der eine Antenne besitzt, die durch elektrische oder magnetische Felder mit dem Wulst des Reifens gekoppelt ist.
US-Patent 4 319 220, das als der nächstliegende Stand der Technik angesehen wird, offenbart einen Reifen, der eine Antenne im Kronenbereich aufweist, die aus einer Anzahl von Drähten besteht, wobei ein jeder als eine einzelne kontinuierliche Schleife gewickelt ist.

Definitionen

Die folgenden Definitionen sind bereitgestellt, um das Lesen der Beschreibung und das Verständnis der Erfindung zu erleichtern.
"Sender" bezeichnet einen Hochfrequenz-Emitter.
"Empfänger" bezeichnet einen Hochfrequenz-Rezeptor.
"Abfrageeinrichtung" bezeichnet eine Sender-Empfänger-Decoder- Kombination.
"Induktion/Induktor" bezeichnet den Effekt, daß ein sich veränderndes Magnetfeld in einem Leiter eine induzierte Spannung bewirkt.
"Flußlinien" bezeichnen die magnetische Feldstärke und die Richtung des Vektors der magnetischen Feldstärke.
"Frequenz" bezeichnet die periodische Änderungsrate einer Wechselspannungsquelle.
"Transponder" bezeichnet einen Empfänger von HF-Energie, der codierte Information zu einer Abfrageeinrichtung (Scanner) übertragen kann.
"Äquatorialebene (EP)" bezeichnet die an der Reifenmittellinie geschnittene Ebene.
"Radial" bezeichnet die Linie eines Radius von einer Reifenachse zu einem Reifenumfang und parallel dazu liegende Linien.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine Antenne zum elektronischen Übertragen von Luftreifen- oder Raddaten umfaßt einen kontinuierlichen Draht, der in einer Reihe von Schleifen angeordnet ist, die derart ausgebildet sind, daß sie in Umfangsrichtung im Kronenbereich eines Reifens angeordnet sind. Der Draht ist derart angeordnet, daß der Draht sich selbst nicht überkreuzt und einen zum Übertragen der Daten ausgebildeten Schaltkreis für eine Transponderleiterplatte vervollständigt. Bei der veranschaulichten Ausführungsform weist die Antenne eine Länge auf, die im wesentlichen gleich ist wie der Umfang der Karkasse eines Reifens, in dem sie verwendet wird, und ist mit der Karkasse ausdehnbar, wenn sich die Karkasse ausdehnt.
Die Antenne kann aus Stahldraht hergestellt sein, der zu einer Feder gewickelt ist, oder sie kann Multifilamentdraht umfassen und ist vorzugsweise in isolierendem Gummi eingeschlossen.
Ein Abschnitt jeder Schleife der Antenne befindet sich in enger Nähe zu einem Abschnitt einer benachbarten Schleife wodurch induzierte magnetische Flußlinien, die von einem elektrischen Strom in einer Schleife geschaffen werden, einen elektrischen Strom in einer benachbarten Schleife induzieren.
Bei einer weiteren Ausführungsform enthält eine der Antenne zugeordnete Transponderleiterplatte eine Spule, die die Impedanz der Antenne an die Impedanz des Transponders anpaßt.
Ein Luftreifen der Erfindung umfaßt mindestens zwei parallele, ringförmige Wülste, mindestens eine Karkasslage, die um die Wülste herumgewickelt ist, einen Laufstreifen, der über den Karkasslagen in einem Kronenbereich des Reifens angeordnet ist, und Seitenwände, die zwischen dem Laufstreifen und den Wülsten angeordnet sind, und eine Transponderantenne, die im Kronenbereich des Reifens angeordnet ist. Die Antenne umfaßt einen kontinuierlichen Draht, der in einer Reifen von Schleifen angeordnet ist, die in Umfangsrichtung im Kronenbereich des Reifens angeordnet sind, wobei sich der Draht nicht selbst überkreuzt und einen der Antenne zugeordneten Schaltkreis für eine Transponderleiterplatte vervollständigt.
Die in dem Reifen verwendete Antenne ist im wesentlichen wie oben beschrieben und kann 1 bis 3 Zoll breit sein.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 veranschaulicht einen Querschnitt eines RMT-Reifens (Radialreifen für einen mittleren LKW) mit der in der Krone des Reifens eingebetteten Vorrichtung der Erfindung.
Fig. 2 veranschaulicht eine Draufsicht einer Verbundantenne der Erfindung.
Fig. 3 veranschaulicht eine Perspektivansicht einer Verbundantenne der Erfindung.
Fig. 4 veranschaulicht eine Ausführungsform, bei der das Signal unter Verwendung einer Impedanzanpassungsspule zwischen der Antenne und dem Transponder weiter optimiert wird.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

In der Technik, die das Sammeln von Information von belebten oder dynamischen Objekten, wie es Reifen betrifft, in Beziehung steht, ist der Trend in Richtung des Implantierens einer Einrichtung, die Information übertragen kann und auf eine außerhalb befindliche Stromquelle anspricht, in den zu identifizierenden Reifen gegangen. Dies wird bewerkstelligt, indem eine Spule (die in der Lage ist, einen induzierten elektrischen Strom zu halten) irgendeiner Art in der implantierten Einrichtung eingeschlossen wird. Ein elektrischer Strom kann in der Spule durch ein magnetisches Feld induziert werden, das von einer Abfrageeinrichtung erzeugt wird, wenn die Flußlinien von dem Magnetfeld die Spule durchschneiden. Der in der Spule erzeugte Strom erzeugt wiederum ein magnetisches Feld, das von der Abfrageeinrichtung gelesen werden kann. Der Strom in der Spule und das von der Abfrageeinrichtung gelesene Signal können durch elektrische Einrichtungen verändert werden, die dazu verwendet werden, Reifendaten zu liefern, wie beispielsweise Temperatur- und Drucksensoren, und diese Unterschiede in dem Signal können von der Abfrageeinrichtung gelesen und interpretiert werden.
In Fig. 1 ist ein Reifen 10 veranschaulicht, der einen Antennenverbund 30 umfaßt, der einen Transponder 12 oder Signalgenerator einschließt, der dazu verwendet werden kann, Reifendaten, wie den Fülldruck in dem Reifen, die Temperatur des Reifens, die Laufstreifentiefe und die Reifenkennung bereitzustellen. Wie es in der Technik üblich ist, ist der Reifen unter Verwendung mindestens eines Paares ringförmiger Wülste 15 hergestellt, über die mindestens eine Karkasslage 17 gewickelt ist. Gürtel 23 sind über einer Karkasslage 17 in einem Kronenbereich des Reifens angeordnet, und ein Laufstreifen 19 ist über den Gürteln 23 angeordnet. Seitenwände 21 sind zwischen dem Laufstreifen 19 und den Wülsten 15 angeordnet. Bei der veranschaulichten Ausführungsform weist der Reifen auch einen Innerliner 29 auf, der radial unter der Karkasslage 17 angeordnet ist.
Der veranschaulichte Reifen ist ein RMT (Radialreifen für mittlere LKW), aber Fachleute werden feststellen, daß die Vorrichtung der Erfindung Gebrauch in Personenwagenreifen oder in jedem Reifen finden kann, für den Daten über die Vergangenheit oder den Zustand des Reifens benötigt werden.
Die üblichsten Reifen weisen abhängig von der Art bis zu 4 Wulstpaare, bis zu 12 Karkasslagen und bis zu 12 Gürtel auf.
Bei der veranschaulichten Ausführungsform ist der Transponder 12 unter der Mitte des Laufstreifens, d. h. an der Äquatorialebene (EP) des Reifens und radial unter der Karkasslage 17 und radial über dem Innerliner 29 angeordnet. Man nimmt an, daß diese Anordnung in dem Reifen die genauesten Daten liefert und die Daten des Reifens leichter zugänglich macht, ob der Reifen nun an einem Fahrzeug montiert oder in einem Lagerhaus gestapelt ist, da die Daten abgefragt werden können, indem eine Abfrageeinrichtung an irgendeinem Teil des Laufstreifens um den 360º- Umfang des Reifens herum in die Nähe des Laufstreifens gebracht wird.
Nach den Fig. 2 und 3 wird die Fähigkeit, Daten von dem Reifen an jedem Punkt um seinen Umfang herum zu lesen, möglich gemacht, da ein Antennendraht 14 des Antennenverbunds 30, ein Leiter, über den Umfang des Reifens an seiner Äquatorialebene (EP) herum angeordnet ist.
Ein Transponder 12 ist ähnlich wie derjenige, der in der US-A-5 181 975, der US-A-5 218 861, der WO99/29524, der WO99/29523 und der WO99/29522, die The Goodyear Tire and Rubber Company gehören, veranschaulicht ist. Der Transponder 12 liefert Kenndaten für den Reifen und kann dazu verwendet werden, den Reifendruck, die Temperatur des Reifens und dergleichen zu überwachen.
Der Antennenverbund 30 ist eine vormontierte Packung, die den Antennendraht 14 und die Transponderleiterplatte 12 umfaßt, die in einem isolierenden Gummi 20 eingeschlossen sind.
Der Antennenverbund 30 kann ein bis sechs Zoll (2,54 bis 15,2 cm) breit, vorzugsweise ein bis drei Zoll (2,54 bis 7,6 cm) breit sein und ist mit einer hinreichenden Länge hergestellt, die notwendig ist, damit er um den Umfang der Karkasse eines Reifens, für den er hergestellt ist, paßt.
Fachleute erkennen, daß eine Karkasslage einen Durchmesser aufweist, wenn sie flach auf einer Reifenaufbautrommel liegt, und verschiedene, größere Durchmesser, wenn sie ausgedehnt wird, um den Reifen bei dem Reifenaufbauverfahren zu formen, und wenn sie in der Reifenvulkanisierpresse wieder ausgedehnt wird. Der Antennenverbund der Erfindung ist derart ausdehnbar, daß er mit der Karkasslage seine Durchmesser ändert, wenn die Karkasslage ausgedehnt wird.
Der isolierende Gummi 20 kann irgendeine Gummimischung sein, die Eigenschaften aufweist, die zur Verwendung in einem Reifen geeignet sind, und einen spezifischen Widerstand aufweist, der benötigt wird, um die Antenne und den Chip vor elektrischen Streuladungen zu schützen. Beispiele derartiger isolierender Gummi und ihrer physikalischen Erfordernisse sind in den oben diskutierten, auf übliche Weise übertragenen, anhängigen Anmeldungen diskutiert.
Der Draht 14 der Verbundantenne 30 ist zu Schleifen 14a gebogen, wobei ein proximaler Drahtabschnitt 16 an beiden Umfangsseiten (wie im Reifen orientiert) jeder Schleife (mit Ausnahme der Endschleife 24 und der Endschleife mit dem Transponder 24a) sich in enger Nähe bei einem entsprechenden proximalen Drahtabschnitt 16 in einer benachbarten Schleife befindet. In den Endschleifen 24 und 24a ist der proximale Drahtabschnitt 15 auf nur einer Seite der Schleife vorhanden.
Der Draht 14 kann Filamentdraht oder Cord- oder Litzendraht sein. Es kann Draht verwendet werden, der ähnlich ist wie der Draht ist, der in einer Karkassverstärkung verwendet wird, die sechs Stränge aus hochzugfestem Stahldraht (hts) umfaßt, die um einen Drahtkern herum gewoben sind, oder es können zu einer Feder gewickelte Drahtiilamente verwendet werden.
Bei der veranschaulichten Ausführungsform weist der Draht 14 einen Durchmesser von 0,1 bis 1,0 mm, vorzugsweise 0,12 bis 0,18 mm auf. Bei dem Beispiel weist der Draht einen Durchmesser von 0,15 mm auf.
Ein Spalt 18a zwischen Schleifenenden 18 trennt eine Schleife von einer benachbarten Schleife ohne Überkreuzung des Drahts 14, und kann eine ähnliche Breite wie der Spalt 16a zwischen proximalen Drahtabschnitten 16 von benachbarten Schleifen aufweisen. Bei der veranschaulichten Ausführungsform befinden sich die Schleifenenden 18 im Mittelbereich des Antennenverbunds 30, jedoch werden Fachleute erkennen, daß die Schleifenenden 18 sich an anderen Abschnitten der Schleife befinden können, wie beispielsweise in der Nähe des Ausdehnungsschleifenendes 22 in jeder Schleife.
Wie es Fachleuten bekannt ist, induziert die Bewegung von Elektronen durch einen Draht magnetische Flußlinien (ein magnetisches Feld), das den Draht umgibt. Wie es Fachleuten auch bekannt ist, induziert die Bewegung eines Drahts durch ein magnetisches Feld oder die Bewegung eines magnetischen Feldes über einen Draht die Bewegung von Elektronen in einem Draht. Wenn sich eine Abfrageeinrichtung dem Antennenverbund 30 nähert, wird ein elektrischer Strom über die gesamte Länge des Drahtes 14 induziert. In dem Antennenverbund 30 erlaubt die enge Nähe der Schleifen 14a die Induktion mehrerer Schleifen 14a durch die Abfrageeinrichtung, wenn sie sich dem Reifen nähert. Die in den mehreren Schleifen induzierten Signale sind additiv und verstärkten das Gesamtsignal der Antenne.
Bei der veranschaulichten Ausführungsform sind die Schleifen 14a oval, wobei ihr längster Durchmesser d senkrecht zur Richtung der Länge 1 des Antennenverbunds 30 steht.
Während des Aufbaus eines Reifens gibt es drei Ausdehnungsänderungen innerhalb der Reifenstruktur, die zusammen bewirken, daß sich der Reifen 128% bis 133% gegenüber seiner Größe auf der Aufbautrommel ausdehnt. Die bei der veranschaulichten Ausführungsform verwendete Drahtkonstruktion liefert eine Entwurfsausdehnung von ungefähr 300%. Die Gesamtform der Schleifen 14a erlaubt eine Ausdehnung des Antennenverbunds durch eine Ausdehnung der Schleifen 14a an dem Ausdehnungsschleifenende 22 zusätzlich zu einer Trennung der Schleifen an den proximalen Drahtabschnitten 16.
Es ist herausgefunden worden, siehe Fig. 4, daß das Ansprechvermögen der Abfrageeinrichtung verbessert werden kann, wenn die Impedanz der Antenne eng an die Impedanz des Transponders angepaßt ist, d. h., die Impedanzen können derart angepaßt werden, daß die Antenne nur die Leistung benutzt, die benötigt wird, um den Transponder zu aktivieren. Die Impedanzen der Abfrageeinrichtung und des Transponders werden unter Verwendung eines Ferritkerns 96 angepaßt, um die Spannung des Transponders 92 stufenweise zu erhöhen oder stufenweise zu verringern, unter Verwendung von Wicklungen aus Magnetdraht 97a, 97b, die um den Ferritkern 96 herumgewickelt sind. Dementsprechend verbinden Anschlüsse 98a und 98b die gegenüberliegenden Enden der Wicklungen 97a mit gegenüberliegenden Enden des Antennendrahts 14, und Anschlüsse 98c und 98d verbinden gegenüberliegende Enden der Wicklungen 97b mit dem Chip 94. Bei der veranschaulichten Ausführungsform ist ein Drucksensor 95 auf der gleichen Leiterplatte wie der Chip 94 angeordnet.
Bei der veranschaulichten Ausführungsform von Fig. 4 wurde die Transponderpackung von Phase IV Engineering aus Boulder, Colorado, unter Verwendung eines 0,06 Zoll (1,5 mm) dicken Ferritkerns mit einem O. D. (Außendurchmesser) von 0,23 Zoll (5,8 mm) und einem I. D. von 0,12 Zoll (3 mm), Katalognummer 5975000101, der von Fair-Rite Products Corp., One Commercial Row, Wallkill, N. Y. 12589, erhältlich ist, hergestellt.
Es können zusätzliche oder spezielle Mittel vorgesehen sein, um den Chip des Transponders vor einem elektrischen Überschlag zu schützen, der durch eine Prüfmaschine bewirkt wird, wie es beispielsweise in den oben diskutierten, anhängigen, auf übliche Weise übertragenen Anmeldungen beschrieben ist.

Claims

1. Antenne (30) zum elektronischen Übertragen von Luftreifen- oder Raddaten, wobei die Antenne einen kontinuierlichen Draht (14) umfaßt, der in einer Reihe von Schleifen (14a) angeordnet ist, die derart ausgebildet sind, daß sie in Umfangsrichtung an einem Kronenbereich eines Reifens (10) angeordnet sind, wobei sich der Draht selbst nicht überkreuzt und einen zum Übertragen der Daten ausgebildeten Schaltkreis für eine Transponderleiterplatte (12) vervollständigt.

2. Antenne (30) nach Anspruch 1, wobei ihre Länge im wesentlichen gleich ist wie der Umfang der Karkasse des Reifens (10), in dem sie verwendet wird.

3. Antenne (30) nach Anspruch 1, wobei der Draht (14) zu einer Feder gewickelter Stahldraht ist.

4. Antenne (30) nach Anspruch 1, wobei der Draht (14) Multifilamentdraht ist.

5. Antenne (30) nach Anspruch 1, die in einem isolierenden Gummi (20) eingebettet ist.

6. Antenne (30) nach Anspruch 5, wobei ein Streifen aus isolierendem Gummi (20), der die Antenne enthält, 1 bis 6 Zoll (2,54 bis 15,2 cm) breit ist.

7. Antenne (30) nach Anspruch 1, wobei die Schleifen (14a) eine ovale Form aufweisen, wobei die längere Achse (d) einer Schleife senkrecht zur Achse (1) der Reihe aus Schleifen steht.

8. Antenne (30) nach Anspruch 1, wobei die Gesamtstärke des Drahts 0,005 Zoll bis 0,04 Zoll (0,13 bis 1 mm) beträgt.

9. Antenne (30) nach Anspruch 1, wobei die Transponderleiterplatte (12) eine Spule enthält, die die Impedanz der Antenne an die Impedanz eines Transponders/Signals anpaßt.

10. Luftreifen (10) mit mindestens zwei parallelen, ringförmigen Wülsten (15), mindestens einer Karkasslage (17), die um die Wülste herumgewickelt ist, einem Laufstreifen (19), der über den Karkasslagen in einem Kronenbereich des Reifens angeordnet ist, und Seitenwänden (21), die zwischen dem Laufstreifen und den Wülsten angeordnet sind, und einer Transponderantenne (30), die im Kronenbereich des Reifens angeordnet ist, wobei die Antenne einen kontinuierlichen Draht (14) umfaßt, der in einer Reihe von Schleifen (14a) angeordnet ist, die derart ausgebildet sind, daß sie in Umfangsrichtung in einem Kronenbereich eines Reifens angeordnet sind, wobei der Draht sich selbst nicht überkreuzt und einen zum Übertragen der Daten ausgebildeten Schaltkreis für eine Transponderleiterplatte (12) vervollständigt.

11. Reifen (10) nach Anspruch 10, wobei die Antenne (30) eine Länge aufweist, die im wesentlichen gleich ist wie der Umfang einer Karkasse eines Reifens, in dem sie verwendet wird.

12. Reifen (10) nach Anspruch 10, wobei der Draht (14) zu einer Feder gewickelter Stahldraht ist.

13. Reifen (10) nach Anspruch 10, wobei der Draht (14) Multifilamentdraht ist.

14. Reifen (10) nach Anspruch 10, wobei der Draht (14) in dem isolierenden Gummi (14) eingeschlossen ist.

15. Reifen (10) nach Anspruch 10, wobei ein Streifen aus isolierendem Gummi (20), der die Antenne enthält, 1 bis 6 Zoll (2,54 bis 15,2 cm) breit ist.

16. Reifen (10) nach Anspruch 15, wobei die Schleifen (14a) der Antenne eine ovale Form aufweisen und die längere Achse (d) einer Schleife senkrecht zur Achse (1) der Reihe von Schleifen steht.

17. Reifen (10) nach Anspruch 10, wobei die Gesamtstärke des Antennendrahts 0,005 Zoll bis 0,04 Zoll (0,13 bis 1 mm) beträgt.