KR101091895B1

KR101091895B1 - 타이어 장착용 ｒｆｉｄ 태그

Info

Publication number: KR101091895B1
Application number: KR1020040066170A
Authority: KR
Inventors: 장창수
Original assignee: 삼성테크윈 주식회사
Priority date: 2004-08-21
Filing date: 2004-08-21
Publication date: 2011-12-08
Anticipated expiration: 2024-08-21
Also published as: CN100584646C; JP4868792B2; US20060038665A1; CN1736742A; US7292138B2; JP2006059363A; KR20060017705A

Abstract

본 발명은 타이어 장착용 RFID 태그를 개시한다. 상기 타이어 장착용 RFID 태그는 차량용 타이어의 측부에 장착되고, 타이어 내주단에 구비된 비드(bead)로부터 이격되되, 비드(bead)로부터 타이어 외주에 구비된 밸트(belt)까지의 반경방향 거리를 1로 볼 때, 비드(bead)로부터 측정된 반경방향 거리가 0.74 이내인 위치에 장착된다. 본 발명의 타어어 장착용 RFID 태그에 의하면, 외력이 작용하는 가혹한 작동환경에서도 RFID 태그의 손상이나 인식불능이 방지되며, 타이어 내의 적용위치에 대한 설계사양이 제공된다.

Description

타이어 장착용 ＲＦＩＤ 태그 {RFID tag for mounting vehicle tire}

도 1은 종래기술에 의한 RFID 태그를 도시한 평면도이고,

도 2는 도 1에 도시한 RFID 태그의 측면도이고,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 RFID 태그를 도시한 평면도이고,

도 4는 도 3에 도시된 RFID 태그의 측면도이고,

도 5는 본 발명의 RFID 태그가 적용되는 타이어에 대한 단면도이고,

도 6은 RFID 태그의 적용위치를 설정하기 위한 타이어의 전산해석 모델에 대한 단면도이고,

도 7은 도 6에 도시된 타이어 전산해석 모델을 다른 방향으로 취한 단면도이고,

도 8은 RFID 태그의 적용위치를 설정하기 위한 RFID 태그의 전산해석 모델에 대한 사시도,

도 9는 도 8에 도시한 RFID 칩의 전산해석 모델에 대한 사시도이고,

도 10은 RFID 태그가 적용된 타이어 단편에 대한 전산해석 모델에 대한 절개 사시도이고,

도 11a 및 도 11b는 일 노드에 작용하는 전단응력들에 대한 해석결과들이고,

도 12는 타이어 반경방향 거리에 대한 최대 등가응력의 프로파일을 도시한 도면이고,

도 13은 등가 전단응력에 대한 피로파괴 반복하중 회수를 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : RFID 태그 101 : 제1 몰딩부

102 : 제2 몰딩부 103 : 제3 몰딩부

110 : 안테나 150 : RFID 칩

200 : RFID 태그 모델 201 : 제1 몰딩부 모델

210 : 안테나 모델 250 : RFID 칩 모델

300 : 타이어 305 : 비드

320 : 벨트 350 : 사이드 월

400 : 타이어 모델 405 : 비드 모델

410 : 카커스 모델 420 : 벨트

450 : 사이드 월 모델

본 발명은 타이어 장착용 RFID 태그(Radio Frequency IDentification tag)에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 외력이 작용하는 작동환경에서도 RFID 태그의 손상이나 인식불능이 방지되는 타이어 장착용 RFID 태그에 관한 것이다.

근래에는 무선 통신 기술이 유통 분야를 포함한 전 산업 분야에서 폭 넓게 사용되고 있으며, 무선 통신 기술의 일례로서, 스마트 카드 및 무선 인식(RFID, radio frequency identification)등의 기술 분야가 있다.

이러한 무선 통신 기술은 상품에 대한 정보를 무선으로 얻기 위해 사용될 수 있는데, 이를 위해 무선 통신 시스템은 상품에 부착되는 트랜스폰더(transponder) 및 트랜스폰더와 무선 통신하는 리더기(reader)를 구비한다. 트랜스폰더에는 안테나 및 RFID 칩이 구비되어, 리더기로부터의 정보가 상기 안테나를 통하여 RFID 칩에 저장 및 갱신되고, RFID 칩에 저장된 정보가 안테나를 통하여 리더기로 송신된다.

무선 통신 기술이 적용될 수 있는 상품 중 타이어의 경우에는 타이어에 가해지는 압력이나 온도 등과 같은 작동환경이 적정하게 통제되지 않으면, 타이어의 제조과정이나 차량의 운행 중에 타이어의 파손 및 이에 따른 차량사고의 위험이 있는바, 타이어의 작동환경이 수시로 모니터링될 필요성이 크다.

도 1에는 종래기술에 의한 RFID 태그가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1에 도시된 RFID 태그의 측면도가 도시되어 있다. 설명의 편의를 위해, 도 1에는 보호지 및 이형지가 부착되기 이전단계의 RFID 태그를 도시하였다. 도면들에 도시된 RFID 태그는, 박막필름(11), 상기 박막필름(11) 상에 형성된 안테나(10), 안테나(10)에 본딩된 RFID 칩(50)을 포함한다. 상기 박막필름(11)은 PET(Polyethylene Terephthalate), PVC(Polyvinyl chloride), PE(Polyethylene)등의 고분자 소재로 형성될 수 있다. 상기 안테나(10)는 박막필름(11) 상에 동박층이나 알루미늄 박층을 적층하고, 에칭함으로써, 형성될 수 있다. 도 2에서 볼 수 있듯이, 상기 안테나 (10)의 단부에는 RFID 칩(50)이 플립칩 본딩(flip-chip bonding)될 수 있다. 보다 상세하게, RFID 칩(50) 및 안테나(10) 사이에 이방성도전접착제(20)가 개재되어, 양자(50,10)가 전기적으로 연결될 수 있다. 안테나(10)의 상측에는 보호지(15)가 배치되고, 안테나(10)의 하측에는 이형지(13)가 배치되며, 각각의 보호지(15) 및 이형지(13)는 접착층(12,14)에 의해 접착된다. 이러한 RFID 태그는 이형지(13)를 제거한 후, 정보를 얻고자 하는 상품에 장착된다.

그런데, 이러한 종래의 RFID 태그가 높은 압력이 유지되는 타이어 내에 장착될 경우, 안테나가 변형되어 작동 주파수가 변동되거나, RFID 칩이나 RFID 칩과 안테나의 본딩부가 손상당하는 등으로 인해, 리더기가 RFID 태그를 인식하지 못하게 되는 문제점이 발생된다. 따라서, RFID 태그의 손상을 방지하기 위한 별도의 보호수단이 요구되며, 특히, 타이어 내부의 응력분포를 고려하여, RFID 태그가 보호되는 장착위치에 대한 구체적인 설계사양이 요구된다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 외력이 작용하는 작동환경에서도 손상이 방지되는 타이어 장착용 RFID 태그를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 타이어 내부의 응력분포를 고려한 RFID 태그의 장착위치에 대한 설계사양을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 이루기 위한 본 발명의 RFID 태그는,

차량용 타이어의 측부에 장착되고, 타이어 내주단에 구비된 비드(bead)로부터 이격되되, 비드(bead)로부터 타이어 외주에 구비된 밸트(belt)까지의 반경방향 거리를 1로 볼 때, 비드(bead)로부터 측정된 반경방향 거리가 0.74 이내인 위치에 장착된다.

여기서, 상기 RFID 태그는,

소정의 작동 주파수를 갖는 안테나;

상기 안테나에 본딩된 RFID 칩;

적어도 상기 RFID 칩, 및 RFID 칩과 안테나의 본딩부를 밀봉하는 제1 몰딩부; 및

상기 제1 몰딩부의 외측에서 상기 제1 몰딩부를 밀봉하는 제2 몰딩부;를 구비하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 제2 몰딩부의 외측에는 제3 몰딩부가 더 형성될 수 있다.

이하에서는, 첨부된 도면들을 참고하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 3에는 본 발명의 제1실시예에 따른 RFID 태그가 도시되어 있고, 도 4에는 도 3에 도시된 RFID 태그의 측면도가 도시되어 있다. 본 실시예에 따른 RFID 태그(100)는 소정의 작동 주파수를 갖는 안테나(110), 상기 안테나(110)에 본딩된 RFID 칩(150), 상기 안테나(110)와 RFID 칩(150)을 매립하는 몰딩부들(101,102,103)을 포함한다. 상기 안테나(110)는, 예를 들어, 투폴(two-pole) 타입의 웨이브(wave) 안테나로 형성될 수 있다.

안테나(110)에는 RFID 칩(150)이 본딩되는데, 예를 들어, 이방성도전접착제(120)에 의해 안테나(110)에 플립칩 본딩(flip-chip bonding) 될 수 있다. 즉, RFID 칩(150)의 패드(150a)와 안테나(110)의 양단부 사이에 이방성도전접착제(120)가 재개되어 양자(110,150)가 전기적으로 연결된다.

안테나(110)와 RFID 칩(150)은 몰딩부들(101,102,103)에 의해 밀봉되는데, 도면에 도시된 RFID 태그(100)는 내측으로부터 순차로 적층된 제1 몰딩부(101), 제2 몰딩부(102), 및 제3 몰딩부(103)를 구비한다. 이러한 몰딩부들(101,102,103)은 비전도성 재질로 형성되며, 안테나(110) 및 RFID 칩(150)을 외부환경으로부터 차단한다.

상기 제1 몰딩부(110)는 RFID 칩(150), 및 RFID 칩(150)과 안테나(110)의 본딩부를 밀봉한다. 제1 몰딩부(110)는 상대적으로 경성인 재질로 형성되는 것이 바람직하데, 이는 본딩부가 외력에 쉽게 변형되면, 안테나(110)와 RFID 칩(150)간에 접속불량이 발생할 수 있기 때문이다. 제1 몰딩부(110)를 형성하는 경성의 몰딩재로는, 예를 들어, 에폭시 컴파운드(Epoxy compound)가 있다.

제1 몰딩부(101)의 외측에 배치된 제2 몰딩부(102)는 외부압력이나 충격을 흡수하여 RFID 태그(100) 내부로 전달되는 응력을 감소시키는 완충층의 역할을 한다. 즉, RFID 태그(100)가 타이어에 장착되는 경우, 차량운행 중에는 타이어에 상당한 압력이 가해지게 되고, 타이어의 제조공정에서도 최종형태를 갖추기 이전단계에서 타이어에 급격한 신장 및 압축이 행해진다. 상기 제2 몰딩부(102)는 이러한 타이어의 신장 및 압축에도 불구하고, RFID 태그(100) 내부가 안전하게 보호되도록 완충성을 제공한다. 상기 제2 몰딩부(102)는 저탄성율 수지재로 형성되는 것이 바람직한데, 이러한 수지재로는, 실리콘 고무(silicone rubber) 등이 있다.

제2 몰딩부(102)의 외측에는 제3 몰딩부(103)가 배치되는데, 제3 몰딩부(103)는 RFID 태그(100)가 장착되는 타이어와 직접 접하게 된다. 상기 제 3 몰딩부는 타이어와 밀착된 상태를 유지하고, 분리되지 않도록 타이어와 유사한 고무재질로 형성되는 것이 바람직하다.

이하에서는 RFID 태그가 보호되는 바람직한 장착위치에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 5에는 일반적인 타이어(300)의 구조가 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 타이어(300)는 림(rim, 미도시)의 외주에 끼워져 골격을 이루고, 상기 림과의 사이에 적정수준의 공기압이 충진되는 카커스(carcass, 310)와, 상기 카커스(310)의 외주면에 접합되어 노면과 접지되고, 접지면에 소정의 패턴이 형성된 트래드(tread, 330)와, 상기 트래드(330)와 카커스(310) 사이에 삽입되어 상기 트래드(330)의 움직임을 제한하는 벨트(belt, 320)와, 림의 외주에서 상기 트래드(330)까지의 반경방향으로 상기 카커스(310)의 양측면에 각각 접합되어 외관을 형성하는 사이드 월(side wall, 350)을 포함한다.

상기 카커스(310)의 내주단에는 카커스(310)와 림 사이에 충진된 공기가 누설되지 않도록 카커스(310)와 림 사이를 밀봉하는 비드(bead, 305)가 형성되어 있 다. 여기서, 상기 벨트(320) 및 비드(305)는 강재(steel)로 형성된다.

RFID 태그가 손상되지 않고 타이어(300) 내에 적용될 수 있는 최적의 위치를 계산하기 위해, 타이어(300) 내에 작용하는 응력분포에 대해 전산해석을 실시하였다.

도 6에는 RFID 태그의 적용위치에 대한 전산해석을 위한 타이어 모델의 단면도가 도시되어 있다. 도면에서 볼 수 있듯이, 타이어(400)는, 내부에 충진된 공기를 밀봉하는 카커스(410)와, 상기 카커스(410)의 외주면을 덮는 벨트(420) 및 트래드(430)와, 카커스(410)의 측면을 덮는 사이드 월(450)을 포함한다.

일반적으로, 타이어는 수직으로 작용하는 차량하중으로 인해 변형된 형상을 가지므로, 도 7에 도시된 타이어(400)에 있어서, 지면(500)을 소정의 높이(h)만큼 상측으로 이동시켜, 타이어(400)의 접지면이 편평한 형상을 갖도록 하였다. 또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 경계조건으로 타이어(400) 내측에 소정의 공기압을 가하여, 타이어(400)가 팽창된 형상을 가지도록 하였고, 타이어(400)가 림에 장착된 형상을 가지도록 비드(405) 부위를 소정의 거리(e) 만큼 내측으로 이동시켰다.

본 발명의 RFID 태그는 손상의 위험이 상대적으로 큰 트래드 보다는 사이드 월에 장착되는 것이 바람직하며, 강재(steel)로 형성되어 무선통신에 방해가 되는 비드와 벨트로부터 충분한 이격거리가 확보되는 위치에 삽입되는 것이 바람직하다. 이에 따라 본 해석에서는, 비드(405)와 벨트(420)로부터 충분한 이격거리를 가지고, 이들 사이에서 반경방향으로 서로 다른 위치에 있는 5개 장착 포인트(P1:P5)를 선정하여, 각 장착 포인트(P1:P5)에서의 변형상태를 계산하였다. 여기서, 각 장착 포인트(P1:P5)의 반경방향 거리(r)는 비드(405)로부터 벨트(420)까지의 거리를 1로 보았을 때의 상대적인 거리를 나타내고, 도면에서 괄호안에 표기되어 있다.

한편, 도 7를 참조하면, 일 장착포인트(P)에서의 변형상태는 타이어(400)의 회전에 따라 주기적으로 변화하게 된다. 즉, 일 장착포인트(P)가 상단점(Pt)에 위치하는 경우와, 일 장착포인트(P)가 지면에 접하는 하단점(Pb)에 위치하는 경우에, 그 변형상태는 서로 다르다. 이에 따라, 본 해석에서는 각 장착포인트(P1:P5)에 대해, 타이어(400) 원주방향으로 측정된 각도(θ)가 0도~180도인 경우의 변형량을 계산하였다(도 7에서 타이어(400)는 전후방으로 대칭이므로, 원주방향 각도가 180도~360도인 경우에는 0도~180도인 경우와 같은 결과를 얻게 된다.). 각 장착포인트(P1:P5)에서의 하중상태는, 타이어(400)의 회전에 따라 원주방향 각도(θ)가 0도에서부터 180도에 이르는 동안 일련의 주기적인 반복하중이 1회 가해지게 되고, 타이어(400)가 1회전하는 동안에는 주기적인 반복하중이 2회 반복된다.

이러한 해석 결과 얻어지는 타이어(400)의 변형상태는, 후술하는 RFID 칩 및 몰딩부 접합면에서의 응력분포를 계산하기 위한 경계조건으로 활용된다.

도 8에는 본 전산해석에 사용된 RFID 태그의 모델이 도시되어 있다. 도면을 참조하면, RFID 태그 모델(200)은 RFID 칩(250) 및 안테나(210)를 포함하고, 상기 RFID 칩(250)은 제1 몰딩부(201)에 의해 밀봉되어 있다. 도면에서는 제2 몰딩부의 도시가 생략되어 있으나, 제1 몰딩부(201)의 외측에는 제2 몰딩부가 배치되어 있다.

RFID 칩(250)은 실리콘(silicon) 소재의 직육면체 형상으로, 안테나(210)는 구리소재의 로드형상으로 각각 모델링되었다. 또한, 상기 제1 몰딩부(201)는 에폭시(epoxy) 소재의 직육면체 형상으로, 제2 몰딩부는 실리콘 고무(silicone rubber) 소재의 직육면체 형상으로 각각 모델링되었다. 제3 몰딩부는, 전술한 바와 같이, 실질적으로 타이어(400)와 유사한 성질의 고무소재로 형성되므로, 별도의 모델링을 하지 않았다. 즉, 해석의 대상이 되는 RFID 칩(250)과 제1 몰딩부(201) 접합면에 대해 제3 몰딩부는 영향을 미치지 않는다고 본다. 이러한 RFID 칩(250)은 타이어의 사이드 월(450, 도 6 참조)에 접선방향으로 장착된다.

하기 표에는 본 전산 해석에서 입력된 물성치들이 정리되어 있다.

	RFID 칩	안테나	제1 몰딩부	제2 몰딩부
영률 (Young`s Modulus,MPa)	130,000	117,000	3,500	330
푸아송 비(Poisson's ratio)	0.3	0.3	0.32	0.45

알려진 바와 같이, 전자 패키징에 있어서, 반도체 칩과 이를 밀봉하는 몰딩부의 접합면에서는 주기적인 응력(cyclic stress)으로 인해, 피로파괴 현상이 발생한다. 여기서, 주기적인 응력은 반도체 칩의 열적인 팽창과 수축에 의해 유발되거나, 본 발명에서와 같이, RFID 태그가 타이어 내에서 주기적인 하중을 받게 되어 유발될 수 있다. 즉, 주기적인 반복하중으로 인한 RFID 칩과 몰딩부의 접합면에서 피로파괴가 발생하게 된다.

도 8을 참조하면, RFID 칩(250)과 제1 몰딩부(201)의 접합면에서의 주기적인 응력(cyclic stress)을 계산하기 위해, RFID 칩(250) 상에 25 개의 노드 ((1,1):(5,5))를 생성하고, 이들에 작용하는 응력을 계산하였다. 보다 구체적으로, RFID 칩(250) 상에는 5개의 열 및 5개의 행이 생성되고, 일 교차점이 하나의 노드가 되어, 모두 25개의 노드((1,1):(5,5))가 생성된다. 도면에서 볼 수 있듯이, 일 노드는 노드를 생성하는 행 및 열을 조합하여 표시될 수 있다. 생성된 노드들은 RFID 칩(250)과 제1 밀봉부(201)의 접합면을 형성하게 된다.

전술한 바와 같이, RFID 태그에 가해지는 주기적인 하중으로 인해, RFID 칩 및 몰딩부 접합면에서 크랙이 발생하고, 크랙이 진행함으로써, 몰딩부가 RFID 칩에서 분리된다. 따라서, 본 전산 해석에서는, RFID 칩과 몰딩부의 접합면에 대해 평행하게 작용하는 힘, 즉, 도 9에서, xz 평면에 작용하는 힘과 yz 평면에 작용하는 힘이 해석의 대상이 되는 것이며, 각 노드에서도, 이들 평면에서 작용하는 응력이 해석의 대상이 된다.

도 10에 도시된 바와 같이, 이러한 RFID 태그 모델은 타이어 단편(400`)에 삽입되는데, 타이어 단편(400`)에는 전 단계에서 계산된 타이어의 변형상태가 경계조건으로 입력된다. 이러한 경계조건은 장착포인트(P1:P5)의 반경방향 거리(r) 및 타이어 원주방향 각도(θ)에 따라 변화하게 되는데, 일 장착포인트에 대해(타이어의 반경방향 거리(r)가 특정된다.), 타이어(400)의 원주방향 각도(θ)를 변화시키면서, 25개 노드들에 대한 응력분포를 계산하였다.

도 11a 및 도 11b에는 일 장착포인트(P3, 도 6 참조)에 있어서, 일 노드(5,1)에 작용하는 전단응력의 변화가 도시되어 있다. 도면을 참조하면, xz면에 작용하는 전단응력 및 yz면에 작용하는 전단응력은 타이어(400)의 원주방향 각도(θ) 에 따라 변화하게 된다. RFID 칩과 몰딩부 접합면에서의 피로파괴에 있어서는, 양의 피크 값과 음의 피크 값을 수치상으로 더한 진폭(이하에서는 응력진폭이라고 한다.)이 중요한 인자가 되며, 이러한 응력진폭은 타이어(400)의 원주방향으로 변화하지 않는 값이 된다. 예를 들어, 도시된 일 노드(5,1)에 있어서, xz면의 응력진폭은 대략 2.2MPa이 되고, yz면의 응력진폭은 대략 2.2MPa 이 된다. 각 노드에 대해, xz면에 작용하는 응력진폭(

)과 yz면에 작용하는 응력진폭(

)은 다음과 같은 식에 의해 하나의 등가응력(

)으로 변환될 수 있다.

하나의 장착포인트에 대해 각 노드에 작용하는 25개의 등가응력이 얻어지게 되는데, 이중에서 최대 값을 가지는 최대 등가응력은 각 장착포인트마다 1개씩 얻어진다.

도 12에는 반경방향 거리(r)에 따른 최대 등가응력이 도시되어 있다. 도면에서 볼 수 있듯이, 최대 등가응력은 반경방향 거리(r)가 증가함에 따라 증가하다가, 반경방향 거리(r)가 0.36 보다 증가하면, 최대 등가응력은 감소하는 경향을 보이고, 반경방향 거리(r)가 0.52보다 증가하면, 최대 등가응력은 다시 증가하는 경향을 보인다. 즉, 반경방향 거리(r)가 증가함에 따라 최대 등가응력은 증가와 감소를 반복하면서, 두 번의 변곡점을 형성한다. 여기서, 첫 번째 변곡점은, 반경방향 거리(r)가 0.36 일 때이고, 이 때의 최대 등가응력은 4.5MPa이 된다. 첫 번째 변곡점에서의 최대 등가응력인 4.5MPa이 접합면의 피로파괴를 일으키지 않는다면, RFID 태그는 두 번째 변곡점을 지나 첫 번째 변곡점에서와 동일한 최대 등가응력을 가지는 위치, 반경방향 거리(r)가 0.65 인 위치 이내에 장착되는 것이 바람직하다. 즉, 이 범위에서는 첫 번째 변곡점에서의 최대 등가응력이 가장 큰 값을 가지기 때문이다.

한편, Alex Gladkov 와 Avram Bar-Cohen 은 논문 "parametric dependence of fatigue of electronic adhesive"(IEEE TRANSACTIONS ON COMPONENT AND PACKAGING TECHNOLOGY, VOL.22, NO.2)에서 반도체 칩과 이를 밀봉하는 에폭시 수지 접합면에서의 피로파괴는 응력비(τ/τ_adh)와 밀접한 관련이 있음을 발견하였다. 여기서, τ_adh 는 에폭시 수지의 최대 접합강도인데, 최대 접합강도는 이보다 낮은 전단응력은 사실상 무한대의 사이클로 접합면에 작용하더라도, 에폭시 수지가 반도체 칩에서 박리되지 않는 한계응력을 말한다. 또한, τ는 등가 전단응력으로, 통상 여러 면에, 여러 방향으로 작용하는 응력을 하나의 등가적인 응력으로 대치한 것이다. 본 해석에 있어서는 도 12에 도시된 최대 등가응력에 대응된다.

또한, 전술한 논문에서 다음과 같은 피로수명식을 제안되었다.

여기서, N_f는 접합면의 피로파괴가 발생하는 반복하중의 회수(이하 피로파괴 반복하중 회수라고 한다.)를 나타내고, f는 반복하중의 주파수를 가리킨다. 또한, A는 접합면의 구체적인 형상에 따른 상수로서, 양의 값을 가진다.

본 발명에 있어, 타이어의 통상적인 직경을 70cm, 타이어의 수명거리를 40,000km라고 보면, 타이어의 회전수는 1.82x10⁷이 된다. 따라서, 타이어의 수명기간 동안, 타이어에 삽입된 RFID 태그에는 1.82x10⁷회의 반복하중이 작용하게 된다. 이는, 피로파괴 반복하중 회수가 1.82x10⁷회 이상이면, 타이어의 수명기간 동안에는 피로파괴가 발생하지 않는 것으로 판단할 수 있음을 의미한다. 또한, 차량의 평균적인 주행속도를 60km/sec로 보면, 반복하중의 주파수(f)는 7.58 Hz가 된다.

에폭시의 경우, 최대 접합강도(τ_adh)는 16~25MPa 의 범위를 가지고, 상수 값 A는 접합면이 평면 형상을 가질 때, 4.6x10⁷~7.2x10⁸정도의 범위를 가진다. 구체적인 최대 접합강도(τ_adh)는 에폭시 재질 자체의 피로 저항성이나, 불순물의 혼합정도, 에폭시가 접합되는 면의 조도, 습도 등에 따라 달라지게 되고, 구체적인 상수 A의 값도 접합면의 편평도 등에 따라 달라지게 된다.

본 발명에서, 에폭시 재질의 제1 몰딩부와 RFID 칩 사이의 접합조건을 평균수준으로 볼 경우, 에폭시의 최대 접합강도(τ_adh) 및 상수 A의 값은 전술한 범위에서 각각 평균 값인 20MPa과 10⁸이 된다. 도 13에는, 평균적인 접합조건을 가진 경우(프로파일 avg), 등가 전단응력의 변화에 따른 피로파괴 반복하중 회수가 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 전술한 피로파괴 반복하중 회수가 1.82x10⁷ 이상이 되기 위해서는, 등가 전단응력이 2.7MPa 이하로 작용해야 함을 알 수 있다. 여기서, 도 12 를 참조하면, 최대 등가응력이 2.7MPa 이하로 작용하기 위해서는, RFID 태그가 반경방향 거리(r)로, 0.26 이하의 위치에 장착되어야 한다.

접합조건이 최적의 조건이 되었을 경우에는 최대 접합강도 및 상수 A가 전술한 범위에서 모두 최대 값을 가지게 되므로, 각각 25MPa과 7.2x10⁸이 된다. 도 13에는 최적의 접합조건을 가진 경우(프로파일 max), 등가 전단응력의 변화에 따른 피로파괴 반복하중 회수가 도시되어 있다. 도면에서 볼 수 있듯이, 피로파괴 반복하중 회수가 1.82x10⁷ 이상이 되기 위해서는, 등가 전단응력이 6.5MPa 이하로 작용해야 한다. 여기서, 도 12를 참조하면, 최대 등가응력이 6.5MPa 이하로 작용하기 위해서는, RFID 태그는 반경방향의 거리(r)로, 0.74 이하의 위치에 장착되어야 한다.

한편, 이러한 범위는 전술한 반경방향 거리(r)가 0.65(첫 번째 변곡점과 동일한 최대 등가응력이 작용하는 위치) 이내인 경우보다 넓은 범위에 해당되는바, 보다 안전하게, RFID 태그는 반경방향 거리(r)로, 0.65 이내에 장착될 수 있다.

본 명세서에 첨부된 도면들에서는, 안테나가 투폴 타입의 웨이브 형태로 형성되어 있으나 이는 설명의 편의를 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실질적인 특징들은 이러한 안테나의 형상에 한정되지 않고, 예를 들어, 모노폴(monoploe) 타입의 안테나 등의 경우에도 사실상 동일하게 적용이 가능하다.

이상 설명된 바와 같은 본 발명의 타이어 장착용 RFID 태그에 의하면, 다음과 같은 효과를 거둘 수 있다.

첫째, 타이어 장착용 RFID 태그의 손상이 방지된다. 본 발명의 RFID 태그는 적어도 두 층의 서로 다른 몰딩부를 구비함으로써, 많은 하중이 가해지는 타이어에 장착되는 경우에도 RFID 태그의 원활한 작동이 가능하며, RFID 태그의 손상 내지 리더기의 인식불능이 방지된다.

둘째, RFID 태그의 적용위치에 대한 설계사양이 제공된다. 본 발명에 따르면, 타이어 내부의 응력분포를 해석함으로써, RFID 태그의 적용위치에 대한 설계변수 및 그 설계범위가 제공된다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims

차량용 타이어의 측부에 장착되고, 상기 타이어의 내주단에 구비된 비드(bead)로부터 이격되어 배치되는 타이어 장착용 RFID 태그로서,

상기 RFID 태그는,

소정의 작동 주파수를 갖는 안테나;

상기 안테나에 본딩된 RFID 칩;

상기 RFID 칩과 상기 안테나를 본딩시키는 본딩부와, 상기 안테나의 일부와, 상기 RFID 칩을 밀봉하는 제1 몰딩부; 및

상기 안테나의 부분 중 상기 제1 몰딩부에 밀봉되지 않은 부분의 적어도 일부와, 상기 제1 몰딩부를 밀봉하는 제2 몰딩부;를 포함하되,

상기 제1 몰딩부는 상기 제2 몰딩부보다 더 경성의 소재로 형성되는 타이어 장착용 RFID 태그.
삭제
제1항에 있어서,

상기 제2 몰딩부의 외측에는 제3 몰딩부가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 타이어 장착용 RFID 태그.
제1항에 있어서,

상기 비드로부터 상기 타이어의 외주에 구비된 벨트까지의 반경방향 거리를 1로 볼 때, 상기 RFID 태그는 상기 비드로부터 측정된 상기 반경방향 거리로 0.65 이내인 위치에 장착되는 것을 특징으로 하는 타이어 장착용 RFID 태그.
제1항에 있어서,

상기 비드로부터 상기 타이어의 외주에 구비된 벨트까지의 반경방향 거리를 1로 볼 때, 상기 RFID 태그는 상기 비드로부터 측정된 상기 반경방향 거리로 0.26 이내인 위치에 장착되는 것을 특징으로 하는 타이어 장착용 RFID 태그.
제1항에 있어서,

상기 비드로부터 상기 타이어의 외주에 구비된 벨트까지의 반경방향 거리를 1로 볼 때, 상기 RFID 태그는 상기 비드로부터 측정된 상기 반경방향 거리로 0.74 이내인 위치에 장착되는 것을 특징으로 하는 타이어 장착용 RFID 태그.