(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤに組み込むためのＲＦＩＤ装置であって、
対峙する端部及び対峙する側部により線引きされる上面及び底面を有するプリント基板（ＰＣＢ）と、
前記ＰＣＢの上面にある複数の導体線と、
ノッチ部を形成する、前記ＰＣＢの一方の端にから延在する一組の非対称アームと、
前記上面から前記底面までＰＣＢを貫通するめっきスルービアと、
前記複数の導体線に電気的に結合され、前記ＰＣＢの前記上面にある前記ビアを覆う導体線部と、
前記ノッチ部内、及び前記ＰＣＢの上面によって定義される面内に配置される端部を有するヘリカル巻アンテナ部とを備え、
前記ヘリカル巻きアンテナ部は、所定のピッチで巻かれ、
前記一組の非対称アームは、所定のピッチの半分ほど長さが異なり、
前記一組の非対称アームの各アームの端は、前記ヘリカル巻アンテナ部の最近接部と、前記ヘリカル巻アンテナ部が延びる方向に沿って整列する、ＲＦＩＤ装置。
【請求項２】
前記ＰＣＢ及び前記アンテナ部の少なくとも一部を覆い、前記ノッチ部を塞ぐ非導電性弾性材料をさらに備え、
ここで、前記弾性材料による相乗作用、及び前記ノッチ部内、前記ＰＣＢの面内の前記アンテナの配置が、前記ＰＣＢへの前記アンテナの接続のための段階的に制御された応力を提供する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記アンテナ部が、約１．１５〜１．２５ｍｍの外径を有するヘリカル巻導体を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記アンテナ部が、約１．２ｍｍの外径を有するヘリカル巻導体を備える、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記ヘリカル巻導体が、一巻き、約０．７３５ｍｍ〜０．８０３ｍｍの範囲のピッチで、一巻き間の単一ピッチを有して巻かれる、請求項３に記載の装置。
【請求項６】
前記ヘリカル巻導体が、一巻き、約０．７６９ｍｍの単一ピッチで巻かれる、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記非対称アームの長さが、約０．３６７５ｍｍ〜０．４０１５ｍｍほど異なる、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記非対称アームの長さが、約０．３８４５ｍｍほど異なる、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記ＰＣＢの対峙する端に配置される第２の組の非対称アームによって形成される第２ノッチ部と、
前記ＰＣＢを貫通する第２めっきスルービアと、
前記第２ノッチ部内の、前記ＰＣＢの前記上面によって定義される面に配置される第２アンテナとをさらに備える請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記ＰＣＢ及び前記アンテナ部の少なくとも一部を多い、前記ノッチ部を塞ぐ、非導電性弾性材料をさらに備え、
前記弾性材料による相乗作用、前記ノッチ部及び前記ＰＣＢ部の面内に前記アンテナを配置することは、前記ＰＣＢへの前記アンテナの接続に、段階的に制御された応力を提供する、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記非導電性弾性材料を前記アンテナ部及び前記ＰＣＢに固定するため接着材をさらに含む、請求項１０に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本主題は、タイヤへ組み込むＲＦＩＤ（電波方式認識）装置に関する。より詳細には、本主題は、アンテナの疲労破壊への抵抗性を改善したＲＦＩＤ機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子回路は、回路が耐性を持つよう保護または設計されなければならないような、特に物理的、化学的、及び電気的要因を呈する様々な環境で使用される。本発明は、主に、疲労に繋がり、さらには、回路の特定の部分を物理的に破壊または脆くすることにより、回路故障を起こし得る機械的応力のような物理的要因に関する。そのような故障の通常の場所は、電気回路へのワイヤ、リードまたは他の導線の接続点に、またはその近くにある。ワイヤ及び接続される回路が、互いに動くまたは回転し得るような状況において、ワイヤは、回路への接続点で、またはその近くで、機械的応力及び／または破壊の集中を受け得る。例えば、度重なる曲げ加工やねじり加工のような機械的応力は、破壊が起こるまで、ワイヤを脆くすることに繋がり得る。
【０００３】
タイヤまたは他の製品内に組み込まれる電子装置は、例えば、温度及び圧力のような物理的パラメータのアセットトラッキング及び計測のような潜在的な利点を提供する。本開示では、句「タイヤ内に組み込まれた」または「タイヤ内への組み込み」は、限定するわけではないが、タイヤの一部内またはその一部に全体的にまたは部分的に包含または付着される、またはタイヤの内面または外面に取り付けられることを含む、タイヤを備えた電子機器の関係を意味する。
【０００４】
それらシステムの多くは、車両の外部にある情報システムと通信する無線データリンクに依存することがある。そのような情報システムは、非限定の例として、搭載コンピュータシステム、ドライブバイインテロゲータ、または携帯式インテロゲータを含み得る。さらに、そのような無線データリンクを介して通信されるデータの種類は、幅広く、変化し、前述の温度及び圧力だけでなく、タイヤの回転速度、同様に、製造データ及び他の情報のホストに対応するデータのような他の物理的データを含む。例え、どのような種類のデータが送信されたとしても、無線データリンクは、タイヤの電子機器に取り付けられるアンテナを必要とする。電子機器及び／またはアンテナがタイヤのゴムに取り付けられる場合、タイヤの組み立て工程、または正常な使用のいずれかにより、タイヤの固定は、アンテナを割れ、破損、または破壊により電子機器から分離し得る。
【０００５】
米国特許第７，１９６，６１６号（Ｓｉｎｎｅｔｔら）は、段階的な剛性及び歪み抵抗性電気接続を提供する装置及び方法を開示する。材料は、接続点の近くで、柔軟性を減らし、段階的な剛性のある領域を生じさせるよう、リード線の周囲の、回路への接続点の近くに構成される。タイヤ電子システムの別の例は、米国特許第７，１０２，４９９号（Ｍｙａｔｔ）に見出され得り、それは、タイヤに取り付けまたは埋め込まれる無線装置及びアンテナを含むタイヤの電子通信装置に関する。
【０００６】
米国特許公開出願第２００７／０２７４０３０Ａ１号（Ｒｏｂｅｒｔ）も、タイヤ電子機器に関し、より詳細には、機能デバイスを備えるタイヤに組み込まれるよう設計される電子モジュール、支持体及びワイヤを電気的に接続する少なくとも１つの装置、及びワイヤを機械的に固定する装置が、支持体にワイヤを機械的に固定するため電気接続装置から分離されることが開示される。
【０００７】
国際公開番号第２００６／０９８７１０Ａ１（Ｓｉｎｎｅｔｔら）として公開されるＰＣＴ出願は、アンテナまたは他の導電性リード線を回路に結合する歪み抵抗性電気接続に関する。
【０００８】
同様の他の主題は、「Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｔａｇ  Ｆｏｒ  Ｔｉｒｅ  Ａｎｄ  Ｐｎｅｕｍａｔｉｃ  Ｔｉｒｅ」なる名称のＪＰ２００７０４９３５１Ａに、集積回路チップに接続されるコイル状アンテナを有する電子タグとして記載される。コイル状アンテナは、集積回路チップに結合される高ピッチ巻を有するデュアルピッチ巻部を含む。米国特許第６，８３６，２５３Ｂ２号（Ｓｔｒａｃｈｅら）は、タイヤを含む弾性構造内に組み立てる送信または受信部材を記載する。部材は、コイル状ワイヤ構成を含むいくつかの形状を取るアンテナを含み得る。
【０００９】
国際公開番号第２００９／１３４２４３（Ｓｉｎｎｅｔｔら）として公開されるＰＣＴ出願は、アンテナリード線を回路に結合する歪み抵抗性電気接続を組み込む面内（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ）ＲＥＩＤアンテナに関する。この公開出願は、本明細書の図２に図示される既知の装置を参照し、記載され、後に本主題と比較して記載されるものと同様の技術を記載する。
【００１０】
タイヤ電子システムのＲＦＩＤ装置など、様々なタイヤ電子装置の実施形態が開発され、電子結合点にある応力を緩和する方法論が開発されているが、一般的に、本技術に関して存在するような所望の特性全てを網羅する設計は、現れていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来技術と対峙し、本主題により扱われる承認される特徴の点において、ＲＦＩＤ装置用の改善されたアンテナ構成及びその電気接続を提供する改善された装置及び方法を提供している。
【００１２】
本主題の例示的な実施形態として、タイヤに組み込まれるＲＦＩＤ装置が提供される。装置は、対峙する端部及び対峙する側部で線引きされる上面及び底面を有するプリント基板（ＰＣＢ）を含み、該ＰＣＢの上面に、複数の導体線を組み込む。ＰＣＢは、ＰＣＢの端にノッチ部を形成し、その一方の端から延在する一組の非対照なアームを含む。めっきスルービアは、上面から底面までＰＣＢを貫通し、該ＰＣＢの上面にあるビアの周囲に、導体線部を有し、導体線部は、複数の導体線に電気的に結合される。ヘリカル巻アンテナ部の端部は、ノッチ部内、及びＰＣＢの上面に定義される面内に配置される。ヘリカル巻アンテナ部は、一組の非対照アームの長さが、所定のピッチの半分、異なるよう、所定のピッチで巻かれ、一組の非対照アームの各アームの端は、ヘリカル巻アンテナ部の最近接部に近接して終結するよう延在する。
【００１３】
ある実施形態において、非電導弾性材料は、ＰＣＢ及びアンテナ部の一部の周囲にあり、ＰＣＢのノッチ部及び面内にアンテナを配置することに加え、ＰＣＢのアンテナ接続のための制御された段階的な応力を相乗的に提供するため、ノッチ部を塞ぐ。
【００１４】
特定の実施形態において、アンテナ部は、約１．１５及び１．２５ｍｍ間の外径を有するヘリカル巻導体を備え、選択される実施形態においては、アンテナ部は、約１．２ｍｍの外径を有するヘリカル巻導体を備える。ある実施形態において、ヘリカル巻導体は、一巻き約０．７３５ｍｍ〜０．８０３ｍｍの範囲の巻きの単一なピッチを有して、巻かれる。特定の実施形態において、一巻きの単一なピッチは、一巻き約０．７６９ｍｍである。
【００１５】
またさらなる実施形態において、装置は、さらに、ＰＣＢの対峙する端に配置される第２の一組の非対照アームにより形成される第２ノッチ部を備え、第２めっきスルービアは、ＰＣＢを貫通し、第２アンテナは、該第２ノッチ部内、ＰＣＢの上面で定義される面に配置される。
【００１６】
本主題の特定の実施形態において、非対照アームの長さの違いは、約０．３６７５〜０．４０１５ｍｍに対応し得る。より特定の実施形態において、非対照アームの長さの違いは、約０．３８４５ｍｍに対応し得る。
【００１７】
本主題の別の目的及び利点は、本明細書の詳細な記載から当業者に示され、明らかとなるであろう。また、さらに、本明細書に特別に図示され、言及され、また議論される特徴及び要素の変更形態及び変形形態が、本主題の精神及び範囲から逸脱することなく、本発明の様々な実施形態及び使用において、実施され得ることは理解されるべきである。限定するわけではないが、変形形態は、本明細書に図示、言及、または議論される、様々な部分、特徴、またはステップ等の機能性、動作性、または配置を変更した等価の手段、特徴またはステップの代替物を含み得る。
【００１８】
またさらに、本明細書の好ましい実施形態と異なるもの同様、本主題の異なる実施形態が、本明細書に開示される特徴、ステップまたは要素、並びにそれら等価物の様々な組み合わせまたは構成（図面への明示、またはそのような図面の詳細な説明に明らかに記述されない特徴、部分、またはステップの組み合わせ、並びにその構成を含む）を含み得ることは理解されるべきである。本主題の別の実施形態は、必ずしも要約部に記載されていないが、上記要約された目的に参照される特徴、構成要素、またはステップ、及び／または、さもなくば本出願で議論されるような他の特徴、構成要素またはステップの態様の様々な組み合わせを含み、組み込まれ得る。当業者は、明細書の残りの部分の再検討において、そのような実施形態の特徴及び概要、及び他のものをよりよく理解するであろう。
【００１９】
当業者に向けられる、最良の形態を含む、本発明の完全で実現的な開示は、添付図面を参照して、明細書に明記される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本技術に係る、タイヤへの組み込み用の、例示的なＲＦＩＤ装置を図示する上面図である。
【図２】周知のＲＦＩＤ装置を図示する上面図である。
【図３】図１の矢印３〜３の視点からのＲＦＩＤ装置を図示する拡大端面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本明細書及び添付図面を通して繰り返し使用される参照符号は、本発明の同様及び同一の特徴または要素を表すことを意図する。
【００２２】
発明の概要にて議論されるように、本主題は、特に、ＲＦＩＤ装置用アンテナ疲労破壊への改善された抵抗性を提供する装置に関する。
【００２３】
開示される技術の態様の選択された組み合わせは、本発明の複数の異なる実施形態に対応する。本明細書に表され、議論される各例示的な実施形態はが、本主題の限定を暗示すべきでないことに留意されたい。一実施形態の一部として、図示され、記載される特徴またはステップは、またさらなる実施形態を得るためにベルの実施形態の態様と組み合わせて使用され得る。さらに、ある特徴は、同一または同様の機能を実行する、明記されない同様の装置または特徴と置き換えられ得る。
【００２４】
まず、本ＲＦＩＤ装置の好ましい実施形態の詳細を述べるが、本技術と比較するため、周知のＲＦＩＤ装置の上面図を図示する図２を最初に参照されたい。
【００２５】
図２に示され得るように、ＲＦＩＤ装置２００は、多数の導体線２０４を提供するプリント基板（ＰＣＢ）２０２を含む。集積回路（ＩＣ）装置２２０は、従来の手段でＰＣＢ２０２に搭載され、線２０４に、また線２０４のビア部２３０Ａ、２３０Ｂ、及びアンテナ部２１０、２１２に電気的に接続される。図示されるアンテナ部２１０、２１２が、一定の縮尺で図解されず、ＲＦＩＤシステムの共振周波数に少なくとも大凡対応する長さまで、図示されるヘリカル形状に続き延在することを意図する。
【００２６】
線２０４部２３０Ａ、２３０Ｂは、ＰＣＢ２０２を通過し、ＰＣＢ２０２の底部にある一組のはんだパッド（不図示）に接続されるめっきスルービア２３４Ａにより例示されるようなめっきスルービアを囲む。ヘリカルアンテナ部２１０の端部は、ビアホール３３４Ａを通り、はんだパッドに接触するまで完全なパターンが継続する。ヘリカルアンテナ部２１０の端部がはんだパッドに接触すると、はんだ付けなどにより、はんだパッドに接合され得る。
【００２７】
またさらに、図２の周知の構成において、アンテナ部２１０、２１２が、ＰＣＢ２０２の面内、より詳細には、アーム部２８２、２８６及び２８４、２８８間に配置されることに留意されたい。電気接続の段階的な剛性は、アーム、アンテナ部及び、アーム間の非導電性弾性材料２５０を通り成し遂げられ、アンテナ部を被覆する。既知の配置において、本実施形態同様、取り付けられる全ての装置は、非導電性弾性材料で取り付けられる装置を組み込む前に、ＬＯＲＤ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されるＣｈｅｍｌｏｋ（登録商標）のような接着剤で覆われ得る。ＰＣＢ２０２の面内にアンテナを配置することで、ＰＣＢ２０２の厚さＴ（図３）を増加させる機会を得、それにより、より強く取り付けられた装置を提供する。
【００２８】
さらに図２に注意を向けると、ＰＣＢ２０２は、アーム２８２、２８６及び２８４、２８８間に切れ込み部を有して提供されていることが分かるであろう。ノッチ部は、ヘリカルばねワイヤアンテナ部２１０、２１２の設置を定義する曲線状部を提供するために構成される。アーム部２８２、２８６及び２８４、２８８が、図２の右端にある、それぞれ、アーム２８４、２８８の最短にあるアーム端２６２及び２６４の両方を横切る垂直線２４２で図示されるような等しい長さのアームに組で対応する。これにより、点２７４がアーム２８８の端点２６４に並置に近い状態で置かれ得るように、アンテナ２１２を配置する可能性が上がるが、アーム２８４及び２８８が、等しい長さであるため、アーム２８４の端点２６２と近接したアンテナ２１２にある一般的に対応する点２７６が、アームヘリカル巻アンテナのピッチにより端点２６２からの距離に配置される。
【００２９】
次に、図１を参照すると、本技術に係るタイヤ組み込み用の例示的なＲＦＩＤ装置１００の上面図が図示される。当業者は、本明細書に記挿しされる装置が、タイヤ技術に関して特定の使用を有する一方、それが、装置自体の限定ではなく、導入される応力の機能のため、装置または電気接続に損傷が生じ得るもの同様に、他の技術を用いてそのような装置が採用され得ることを理解するであろう。そのような実施例の１つは、ＲＦＩＤ装置１００として特定され得る器具の移動のための輸送パレットまたはコンテナである。
【００３０】
本技術に係るＲＦＩＤ装置１００は、対応する１００群の標識で図示されるような既知装置２００に関して前述の特徴全てを含む。一般的に、装置１００は、プリント基板（ＰＣ）１０２に搭載される集積回路装置１２０を提供する。ＰＣ基板１０２は、導体線１０４、及びアンテナ部１１０、１１２が既知装置２００に対応する図２に図示されるものと同様の手段で延在し、全てをはんだ付けされ得るはんだスル―ビアを覆う部分１３０Ａ、１３０Ｂを含む。
【００３１】
対照的に、本技術に係るＲＦＩＤ装置１００は、２組のアームのうち各組が異なる長さであるよう非対照であるアーム１８２、１８６及び１８４、１８８を提供する。この違いは、それぞれ、アーム１８４、１８８の端部１６２、１６４に接触する垂直線１４２、１４４間の区間が異なることにより図示される。アーム１８２、１８６に関するアームの長さの同様の違いは、図にあるクラッタを減少させるため、別々に標識していないが、図示される。
【００３２】
さらに、図１に図示される実施形態に関して、アーム１８４、１８８の端１６２、１６４が、ヘリカルばね形成アンテナ部１１２の最近接部１７２、１７４に直接隣接して終結するよう延在するよう、延在するように、アンテナ部１１０、１１２のコイルピッチが構成されることに留意されたい。このように、ポッティング材料２５０と組み合わせたアーム２８２、２８４、２８６、２８８が図２の既知装置２００から扱うよう設計されるアンテナワイヤ疲労破壊は、ヘリカルばね形成アンテナ部１１０、１１２の個々の一巻きに対して正確に設置されるアームにより提供される補強を作ることにより、新たに著しく改善したレベルまで拡大する。
【００３３】
このように、図２の従来技術に対して上述したようなアーム１８２、１８４、１８６、１８８、アンテナ部１１０、１１２、及びアームとアンテナ部を被覆する非導電性弾性材料１５０の相乗連携作用は、改善する。前述の既知の配置のような本実施形態において、取り付けられる装置の全ての部分は、弾性材料１５０でアーム及びアンテナ部を埋め込む前にＣｈｅｍｌｏｋ（登録商標）のような接着材で覆われ得る。アーム１８２、１８４、１８６、１８８の端を、それらが、ヘリカルばね形成アンテナ部の最近接部に直接近接して終結するよう配置し、構成要素に接合される弾性材料でアッセンブリを被覆することにより、アンテナ部の著しく改善された破壊抵抗を得ることができる。
【００３４】
例示的な構成として、ヘリカルコイルアンテナ部１１０、１１２は、約１．１５〜１．２５ｍｍの外径Ｄ（図３）を有するヘリカルコイルと対応し得る。より詳細には、外径Ｄは、１．２ｍｍ＋／−０．０２５ｍｍであり得る。ヘリカルコイルアンテナ部１１０、１２を形成するワイヤは、約０．１５２〜０．２５４ｍｍの直径ｄ（図３）を有し得る。より詳細には、ワイヤ直径ｄは、０．２０３ｍｍ＋／−０．０５０８ｍｍであり得る。ヘリカルばね形成アンテナ部１１０、１１２は、７．３５ｍｍ〜８．０３ｍｍの１０巻きを越える範囲であり得る。より詳細には、１０巻きを越えて、ヘリカルピッチは、７．６９ｍｍ＋／−０．１７ｍｍであり得る。それら計測に用いる、例示的な構成として、アーム１８２、１８６及び１８４、１８８は、約０．３６７５〜０．４０１５ｍｍほど長さが異なり得る。より詳細には、アーム１８２、１８＋及び１８４、１８８は、０．３８４５ｍｍ＋／−０．００８５ｍｍほど長さが異なり得る。
【００３５】
本主題は、その特定の実施形態に対して、詳細に記載されているが、当業者であれば、前述の理解を獲得する上で、すぐに、そのような実施形態の変更形態、変形形態、及び等価物を製造し得ることは理解されるであろう。従って、当業者にとってすぐに明らかとなるように、本開示の範囲は、限定というよりもむしろ一例であり、主題の開示は、本主題の変更形態、変形形態及び／または負荷物を包含することを妨げない。
【図１】
0005604593.tif 000002
【図２】
0005604593.tif 000003
【図３】
0005604593.tif 000004