(57)【要約】  タイヤ温度測定装置および方法が開示されている。該装置は、測定接点と一対の第１および第２の導電性リードとを有する熱電対を含む。測定接点はタイヤに設けられた通路に取り付けられる。一対の第１および第２の導電性リードはタイヤ内の通路を通って延び、界面でタイヤから抜け出る。パッチは界面でタイヤに取り付けられる。一対の第１および第２の導電性リードは、界面からパッチに設けられた通路内へと延びる。第１および第２の導電性リードは、第１および第２の導電性リードがタイヤの表面から抜け出る界面でパッチによって取り囲まれる。【選択図】図４
2013506834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤ温度測定装置であって、
測定接点と一対の第１および第２の導電性リードとを有する熱電対であって、前記測定接点がタイヤに設けられた第１の通路に取り付けられ、前記一対の第１および第２の導電性リードがタイヤ内の第１の通路を通って延び、かつ界面でタイヤの表面から抜け出ている熱電対と、
前記界面でタイヤに取り付けられたパッチであって、前記一対の第１および第２の導電性リードが界面から前記パッチに設けられた第２の通路内へと延びるパッチと、
前記一対の第１および第２の導電性リードと動作可能に通信している温度測定回路と、を備え、
前記第１および第２の導電性リードは、前記第１および第２の導電性リードがタイヤから抜け出る前記界面で前記パッチによって取り囲まれる、
タイヤ温度測定装置。
【請求項２】
前記温度測定回路は、プロセッサ、および基準接点と熱的接触している温度測定装置を有する前記基準接点を備える、請求項１に記載のタイヤ温度測定装置。
【請求項３】
前記温度測定装置はｐｎ接合を有する、請求項２に記載のタイヤ温度測定装置。
【請求項４】
前記温度測定装置はサーミスタを有する、請求項２に記載のタイヤ温度測定装置。
【請求項５】
前記プロセッサおよび前記基準接点は前記パッチに取り付けられた回路基板に設置される、請求項２に記載のタイヤ温度測定装置。
【請求項６】
前記プロセッサは前記パッチに取り付けられた回路基板に設置され、前記基準接点は前記パッチに埋め込まれている、請求項２に記載のタイヤ温度測定装置。
【請求項７】
請求項１に記載のタイヤ温度測定装置であって、該装置は、
前記パッチに埋め込まれ、第１の支持要素から延びる一対の第１および第２のポストを有する前記第１の支持要素と、
前記パッチの上面の上方に設置され、前記第１および第２のポストが第２の支持要素を通って延びる前記第２の支持要素と、
前記第２の支持要素の上方に設置され、前記第１および第２のポストが回路基板に動作可能に接続されて前記回路基板に機械的支持を提供している前記回路基板と、をさらに備え、
前記装置は、前記第１の支持要素および前記第２の支持要素を通して設けられた第３の通路であって、前記第１および第２のポストと前記第３の通路とがほぼ線形の関係に配置されるように、前記第１および前記第２のポストの間に設けられた第３の通路を有する、
請求項１に記載のタイヤ温度測定装置。
【請求項８】
前記第１および第２の導電性リードは、前記第１の支持要素および前記第２の支持要素を通して設けられた前記第３の通路を通って延びる、請求項７に記載のタイヤ温度測定装置。
【請求項９】
前記第１の支持要素および前記第２の支持要素を通して設けられた前記第３の通路は、前記第１の支持要素および前記第２の支持要素の弾性係数とほぼ等しい弾性係数を有するウレタン材料またはエポキシ材料で充填される、請求項８に記載のタイヤ温度測定装置。
【請求項１０】
前記第１の支持要素および前記第２の支持要素を通して設けられた前記第１および第２のポストと前記第３の通路とは、タイヤの回転方向にほぼ垂直なパッチの長手方向に対して約８０度から約１００度の線に沿ったほぼ線形の関係に配置される、請求項７に記載のタイヤ温度測定装置。
【請求項１１】
タイヤの温度を測定する方法であって、
タイヤの表面にパッチを配置することと、
前記パッチおよびタイヤに第１の通路を設けることと、
測定接点および一対の第１および第２の導電性リードを有する熱電対を、前記熱電対の前記測定接点がタイヤに設けられた前記第１の通路に取り付けられ、かつ前記第１および第２の導電性リードがタイヤ内の前記第１の通路を通って延びて、界面でタイヤの表面から抜け出るように、前記パッチおよびタイヤに設けられた前記第１の通路に挿入することと、
温度測定回路と動作可能に通信している前記第１および第２の線を配置することと、
前記測定接点の位置で前記タイヤの前記温度を判定することと、を含み、
前記第１および第２の導電性リードは、該第１および第２の導電性リードがタイヤの表面から抜け出る前記界面で前記パッチによって取り囲まれる、
タイヤの温度を測定する方法。
【請求項１２】
前記温度測定回路は、プロセッサ、および基準接点と熱的接触している温度測定装置を有する前記基準接点を備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記温度測定装置はｐｎ接合を有する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記温度測定装置はサーミスタを有する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記方法は、前記プロセッサおよび前記基準接点が設置されている回路基板を前記パッチに取り付けることを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記方法は、前記プロセッサが設置された回路基板を前記基準接点が埋め込まれた前記パッチに取り付けることを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
請求項１１に記載の方法であって、該方法は、
第１の支持要素から延びる一対の第１および第２のポストを有する前記第１の支持要素を、前記パッチに埋め込むことと、
前記第１および第２のポストが前記第２の支持要素を通って延びるように、前記パッチの上面の上方に第２の支持要素を位置付けることと、
回路基板を前記第１の支持要素から延びる前記第１および第２ポストに動作可能に接続することと、
前記第１および第２のポストと第２の通路とがほぼ線形の関係に配置されるように、前記第１のポストと前記第２のポストとの間に、前記第１の支持要素および前記第２の支持要素を通る前記第２の通路を設けることと、をさらに含む、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記方法は、前記第１および第２の導電性リードを、前記第１の支持要素および前記第２の支持要素を通して設けられた前記第２の通路に通すことを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記方法は、前記第１の支持要素および前記第２の支持要素を通して設けられた前記第２の通路を、前記第１の支持要素および前記第２の支持要素の弾性係数とほぼ等しい弾性係数を有するウレタン材料またはエポキシ材料で充填することを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記方法は、前記第１の支持要素および前記第２の支持要素を通して設けられた前記第１および第２のポストと前記第２の通路とが、タイヤの回転方向にほぼ垂直なパッチの長手方向に対して約８０度から約１００度の線に沿ったほぼ線形の関係に配置されるように、前記パッチを前記タイヤ上に配置することを含む、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の主題は、タイヤ温度測定装置および方法に関する。特に、本発明の主題は、タイヤに埋め込まれるかまたはタイヤに備えられている熱電対を使用した、タイヤ温度測定装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の使用中にタイヤの温度を測定するのは困難である。タイヤの温度を測定する一般的な方法はタイヤに熱電対を挿入することである。熱電対は通常、異種金属から形成された２つの導電性リードの接点を含んでいる。２つの導電性リードの接点によって生成された電圧は、公知のゼーベック効果により接点の温度に正比例する。測定接点のタイヤの温度は、基準接点温度も公知であるならば、接点によって生成された電圧を測定することにより判定することができる。熱電対挿入の深度および角度は、熱電対の接点が温度測定の対象点に配置するように制御することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
図１は、タイヤ構造体１００に設けられた通路１１０に埋め込まれた典型的な熱電対２００を示している。図示するように、タイヤ構造体１００のゴム材料は熱電対２００を取り囲んで保持している。熱電対２００は、保護ケーシング２０８によって取り囲まれた異種導体の測定接点２０５を含んでいる。異種導体２１０および２２０は、導電性リード２１０および２２０として測定接点２０５から外に延びている。一般的な公知の方法により、測定接点２０５は測定の対象点に配置されるように所望の深度および角度で挿入されていた。導体２１０および２２０は通路１１０を通って延び、界面１２０でゴム材料のタイヤ１００から抜け出ている。
【０００４】
上述のやり方で熱電対を使用する上で不利なのは、タイヤの回転中に熱電対の導電性リードに加わる可能性のある著しい繰返し応力である。この繰り返し応力は、導電性リードがタイヤの表面から抜け出る界面に集中すると、特に強くなる可能性がある。導電性リードに加えられた応力は導電性リードを急速に疲労させる可能性があり、温度測定値の誤りや最終的には熱電対の故障を引き起こすことになる。
【０００５】
したがって、上記の不利を克服するタイヤ温度測定装置および方法が必要である。熱電対を使用するタイヤ温度測定技法の種々の実装が実行されているが、本発明の主題技術に係る、以下に提示するような所望の特性すべてを一般に包含する設計はなされていない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の態様および利点はその一部を以下の説明に記載するか、または該説明から明らかになってもよく、または本発明の実践を通して理解されてもよい。
【０００７】
本発明の１つの例示的な実施形態はタイヤ温度測定装置を対象としている。該装置は、測定接点と一対の第１および第２の導電性リードとを有する熱電対を含んでいる。測定接点はタイヤに設けられた通路に取り付けられている。一対の第１および第２の導電性リードはタイヤ内の通路を通って延び、界面でタイヤから抜け出ている。パッチは該界面でタイヤに取り付けられている。一対の第１および第２の導電性リードは、界面からパッチに設けられた同様の通路内へと延びている。装置は、一対の第１および第２の導電性リードと動作可能に通信している温度測定回路をさらに含んでいる。第１および第２の導電性リードは、第１および第２の導電性リードがタイヤの表面から抜け出る界面でパッチによって取り囲まれている。したがって、パッチ材料も一対の第１および第２の導電性リードを保持し、この界面で生じる可能性のある繰返し応力の集中を低減する。
【０００８】
本発明のこの例示的な実施形態には種々の添加または修正を施すことができる。
【０００９】
例えば、本発明の別の例示的な実施形態はタイヤの温度を測定する方法を対象としている。該方法はタイヤの表面にパッチを設置すること、およびパッチとタイヤに通路を設けることを含んでいる。該方法は、熱電対の測定接点がタイヤに設けられた通路に取り付けられ、かつ第１と第２の導電性リードがタイヤの通路を通って延びて界面でタイヤの表面から抜け出るように、パッチとタイヤに設けられた通路内に測定接点と一対の第１および第２の導電性リードとを有する熱電対を挿入することを含んでいる。該方法は、温度測定回路と動作可能に通信している第１および第２の導電性リードを設置することと、熱電対測定接点信号を測定することと、測定接点でタイヤの温度を計算することとを含んでいる。第１および第２の導電性リードは、第１および第２の導電性リードがタイヤの表面から抜け出る界面でパッチによって取り囲まれている。
【００１０】
本発明のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、以下の説明および添付の請求項を参照することでよりよく理解されるようになるだろう。添付の図面は、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成し、本発明の実施形態を示し、かつ記述と共に本発明の原理を説明するのに役立っている。
【００１１】
本発明の最良の形態を含み、当業者を対象とする本発明の完全かつ実施可能な開示は、添付の図面に言及しながら本明細書に記載されている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】タイヤに設けられた通路に設置された例示的な熱電対測定接点の断面図を示す図である。
【図２】本開示の１つの例示的な実施形態による例示的なタイヤ温度測定装置の断面図を示す図である。
【図３】本開示の１つの例示的な実施形態による例示的な温度測定回路の一部として使用することができる、例示的な基準接点の平面図を示す図である。
【図４】本開示の１つの例示的な実施形態による例示的なタイヤ温度測定装置の分解図を示す図である。
【図５】本開示の１つの例示的な実施形態による例示的なタイヤ温度測定装置の断面図を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
ここで本発明の実施形態について詳細に言及するが、実施形態のうち１つまたは複数の例を図面に示している。各例は本発明を制限するものではなく、本発明を説明するために提供している。事実、本発明の範囲または精神を逸脱することなく、本発明に種々の修正および変更を施すことができることは当業者には明らかであろう。例えば、一実施形態の一部として示しまたは説明した特徴は、別の実施形態で使用して、またさらなる実施形態を生み出すことができる。したがって、本発明は、添付の請求の範囲とそれらの等価物の範囲内に入るような修正および変更をカバーすることを意図している。
【００１４】
一般に、本発明の主題はタイヤの温度を測定する方法および装置を対象としている。本開示の例示的な態様によれば、測定接点および一対の第１および第２の導電性リードを有する熱電対を、タイヤに挿入することができる。挿入の角度および深度を制御して、タイヤの温度測定の対象点で熱電対の測定接点を挿入することができる。熱電対の導電性リードは接点からタイヤを通って延び、界面でタイヤの表面から抜け出ている。
【００１５】
本開示の装置および方法は、導電性リードがタイヤの表面を抜け出る界面でリードをタイヤ材料と同様の材料のパッチで囲んでおくことによって、タイヤの回転中に熱電対導電性リードに加えられた繰返し応力を低減する。例えば、導電性リードが温度測定回路に接続されるまで、導電性リードはパッチで囲まれている。以下で詳細に述べるように、導電性リードは、導電性リードが銅または他の異種導電性金属を接合してもよい必要基準接点で温度測定回路に接続される。
【００１６】
導電性リードを、例えばゴム材料から形成されたパッチで囲むことにより、タイヤの回転中の導電性リードの運動および屈曲を、タイヤの材料内で生じるのと同一レベルまたはそれよりも低いレベルまで低減することができる。したがって、導電性リードがタイヤの表面を抜け出る界面で熱電対の導電性リードをパッチで囲むことにより、タイヤの回転中に引き起こされる損傷または他の疲労から導電性リードを保護して、少なくともタイヤの材料に埋め込まれている間に生じる疲労よりも低いレベルの疲労にする。
【００１７】
温度測定回路を使用して、熱電対接点により生成された電圧を温度測定値に変換することができる。温度測定回路はプロセッサと基準接点とを含むことができる。基準接点は、熱電対の導電性リードが、熱電対信号をプロセッサに通信するための通信リードに物理的に接合される位置である。以下で詳細に述べるように、通信リードの導電材料は、一対の第１および第２の熱電対リードの導電材料とは異なる場合があり、回路で生じる異種金属の任意の接点もゼーベック効果により電圧を生成するため、熱電対のみにより提供された信号に歪みをもたらすことになる。基準接点は、ｐｎ接合、または基準接点で異種金属の接合によって引き起こされた歪みを補正する誤差信号を生成するために使用されるサーミスタのような、独立した温度測定装置を含むことができる。プロセッサは、通信リードにより提供された信号、および独立した温度測定装置により提供された誤差信号を使用することによって、熱電対接点の位置でタイヤの温度を判定するように構成することができる。
【００１８】
本開示のある実施形態によると、プロセッサと基準接点とは、タイヤに取り付けられる回路基板に設置することができる。他の実施形態において、基準接点はパッチに設置することができ、プロセッサはタイヤに取り付けられる回路基板に設置することができる。基準接点で異種金属の接合により引き起こされた歪みを補正するために、基準接点の温度を独立して測定することが必要かもしれない。２つの導電性リードが通信リードに接合される基準接点全体で、温度勾配の形成に対する予防措置を講ずることも必要かもしれない。ある実施形態において、この予防措置は、通信リードを持つ２つの導電性リードの接点を、互いに共におよび独立した温度測定トランスデューサーにより熱的に閉じておき、かつ適切な絶縁材の使用を通して基準接点および温度測定トランスデューサーを取り囲んでおくことで達成することができる。
【００１９】
マイクロプロセッサおよび／または基準接点を含んでいる回路基板は、種々の技法を使用してタイヤに取り付けることができる。例えば、一実施形態において、回路基板は、熱電対導電性リードおよび／または基準接点を囲むパッチに直接取り付けることができる。別の実施形態において、回路基板は、あらゆる目的のために参照により本明細書に組み込まれている、ＰＣＴ出願番号第ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０７４７６５号およびＰＣＴ出願番号第ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０４２３５７号の両方で開示されている１―Ｄ直交接続回線技法を使用して、タイヤに取り付けることができる。
【００２０】
図１は、タイヤ構造体１００に備えられた通路１１０に挿入された典型的な熱電対２００を示している。熱電対２００は、異種導電性金属の測定接点２０５を含んでいる。例えば、測定接点２０５はクロメル導体およびアルメル導体の接点であってもよい。該導体は導電性リード２１０および２２０として測定接点２０５から延びている。導電性リード２１０は、例えば、クロメル導電性リードであってもよい。導電性リード２２０は、例えば、アルメル導電性リードであってもよい。公知の原理、すなわちゼーベック効果によると、異種導体の接点によって生成された電圧は、接点の温度に正比例する。したがって、タイヤ上の対象点の温度は熱電対２００の導電性リード２１０と２２０との間の電圧を測定することにより判定することができる。
【００２１】
熱電対接点２０５は測定接点２０５を保護するために保護ケーシング２０８により取り囲まれている。保護ケーシング２０８は、セラミックス材料、プラスチック材料、ゴム材料、または他の適切な材料を含む種々の材料のいずれかであればよい。好ましくは、この保護ケーシングは、万が一タイヤ材料の電気伝導率が熱電対信号と干渉するのに十分なくらい大きい場合はタイヤ材料からの干渉を避けるために、電気的絶縁材料から形成されているとよい。導電性リード２１０および２２０は各々絶縁体覆いを備えている。ある実施形態において、導電性リード２１０および２２０は、図１に示すようにマルチフィラメント芯材の周りをきつく巻いたものであってもよい。リード２１０および２２０をきつく巻くことにより、熱電対２００に対してさらなる安定性、強度、および屈曲耐久性を提供することができる。この手法は、熱電対の線径を低減して線自体の熱伝導により起こり得る温度測定の誤りを避けるように一般的に勧める、熱電対測定の原理に適合する。
【００２２】
熱電対２００は種々様々な技法を使用して、タイヤ１００に挿入することができる。例えば、一実施形態において、通路１１０は、タイヤ１００に小さな従来のドリルで穴を開けることにより、タイヤ１００に予め設けておくことができる。熱電対２００は、接点２０５の保護ケーシング２０８がチューブの端部に接するように、かつ導電性リード２１０および２２０がチューブの中空部内に設置されるように、まず熱電対２００を硬いチューブに挿入することによりタイヤ１００に挿入することができる。チューブ／熱電対アセンブリは次に、通路１１０に挿入される。接点２０５の保護ケーシング２０８は通路１１０の両側面との摩擦係合によって保持される。チューブは引き抜かれ、タイヤ１００に取り付けられた熱電対２００から離れる。タイヤ１００への熱電対２００の挿入角度および深度は、タイヤの温度測定の対象点に熱電対２００の測定接点２０５を設けるための種々の技法を使用して制御することができる。
【００２３】
図１に示すように、熱電対２００の導電性リード２１０および２２０はタイヤ１００の通路１１０を通って延び、界面１２０でタイヤ１００の表面から抜け出ている。タイヤ１００の回転中に、導電性リード２１０および２２０に著しい繰返し応力が加わる。先に説明したように、これらの繰返し応力は、導電性リードがタイヤ１００の表面から空中へと抜け出る界面１２０に特に集中し、かつ強くなる。この場合、タイヤの回転から加えられた応力は導電性リード２１０および２２０を急速に疲労させる可能性があり、その結果、温度測定値の誤りや最終的には熱電対２００の故障を引き起こすことになる。
【００２４】
これらの不利を克服するために、本開示の実施形態は、熱電対２００の導電性リード２１０および２２０をタイヤ１００の表面から抜け出る界面１２０でパッチに囲まれた状態で維持している。例えば、ここで図２を参照すると、熱電対２００はタイヤ１００に設けられた通路１１０に取り付けられている。熱電対２００の接点および保護ケーシングは通路１１０の底部に保持されるが、熱電対２００の導電性リードは通路１１０を通って延び、界面１２０でタイヤ１００の表面から抜け出ている。
【００２５】
図示するように、パッチ３００は界面１２０でタイヤ１００の表面に設置されている。パッチ３００は、ゴム材料、エラストマー材料、および／または高分子材料を含む種々の材料のいずれからでも形成することができる。好ましくは、パッチ３００の材料はタイヤ１００の材料と同様であるのがよい。図２に示したパッチ３００は回路基板４００に支持表面を提供している。回路基板４００は、Ｃｈｅｍｌｏｋ（登録商標）接着剤または他の適切な接着剤を使用してパッチ３００に固定することができる。パッチ３００は回路基板４００に支持を提供する働きをし、かつタイヤ１００の回転中に回路基板４００に加えられる応力および他の力を緩和する働きもしている。
【００２６】
熱電対２００の導電性リードがタイヤ１００の表面から抜け出る界面１２０で、熱電対２００の導電性リードはパッチ３００によって完全に取り囲まれている。温度測定回路に動作可能に接続されるまで、熱電対２００の導電性リードはパッチ３００で囲まれたままである。この方法で、パッチ３００はタイヤの回転中の損傷または他の疲労から導電性リードを保護している。
【００２７】
図２に示すように、温度測定回路は基準接点４１０およびプロセッサ４２０を含んでいる。プロセッサ４２０は、熱電対２００から提供される信号および基準接点４１０から提供される誤差信号を用いて、温度を判定するために使用される。プロセッサ４２０はデータベースに温度測定値を保存することができるか、または、例えばＲＦ通信技法を介して外部装置に温度測定値を送信することができる。図２のプロセッサ４２０は回路基板４００に設置され、本発明の技術の態様に係る各種機能を実行する種々の命令をプログラミングすることができる。例えば、プロセッサ４２０は、コンピュータが読める形状にレンダリングされたソフトウェア命令にアクセスすることにより、所望の機能を提供するように適合された１つまたは複数のコンピューティング装置を含むことができる。ソフトウェアを使用する場合、任意の適切なプログラミング、スクリプト記述、または他の種類の言語もしくは言語の組み合わせを用いてもよい。しかし、ソフトウェアだけを使用する必要はなく、または必ずしも使用する必要はない。例えば、本明細書に記載したいくつかの実施形態も、これに限定されないがアプリケーション固有の回路を含むハードワイヤード論理または他の回路類によって実行されてもよい。当然ではあるが、コンピュータに実行されたソフトウェアおよびハードワイヤード論理または他の回路類の組み合わせも適切かもしれない。
【００２８】
熱電対２００の導電性リードは、基準接点４１０で温度測定回路に動作可能に接続される。基準接点４１０は、熱電対２００の導電性リードが温度測定回路に物理的に接続される接点である。図２において、基準接点４１０はパッチ３００内に設置されている。通信リード２３０は、マイクロプロセッサ２３０に基準接点４１０からの信号を通信する。通信リード２３０は、回路基板４００に接続されるまでパッチ３００に設けられた通路１１０を通って延びている。図４および図５に関して述べるように、基準接点４１０も、熱電対の導電性リードが回路基板４００に設置された基準接点に接続されるまでパッチ３００の通路１１０をずっと通って延びるように、回路基板４００に設置することができる。
【００２９】
ここで、基準接点４１０について図３に関して詳細に述べる。上述のように、熱電対２００の導電性リード２１０および２２０は、測定接点２０５で共に接合される異種導体から形成されている。例えば、熱電対２００の導電性リード２１０および２２０は、クロメル材料およびアルメル材料からそれぞれ形成することができる。熱電対測定接点２０５における異種金属の接点は、測定接点２０５の位置でタイヤ１００の温度を判定するために使用される、温度依存の電圧を生成する。
【００３０】
プロセッサ４２０が熱電対信号を温度測定値に変換することができるようにプロセッサ４２０に適切な熱電対信号を通信するためには、熱電対２００の導電性リード２１０および２２０が、何らかの位置で温度測定回路の通信リード２３０に物理的に接合されなければならない。通信リード２３０は熱電対導電性リード２１０および２２０と同一の導電材料から形成することができる。しかし、多くの例では、通信リード２３０の導電材料は熱電対のリード２１０および２２０の導電材料とは異なっている。例えば、通信リード２３０は銅材料から形成することができ、熱電対の導電性リード２１０および２２０は、クロメル・アルメル材料からそれぞれ形成することができる。熱電対接点２０５と同様に、熱電対の導電性リード２１０および２２０の異種金属と通信リード２３０との間の物理接続により、熱電対接点で生成された電圧とは極性が反対の温度依存の電圧が生成されるだろう。
【００３１】
より詳細には、ここで図３を参照すると、導電性リード２１０は接点４１４で通信リード２３０に物理的に接続されている。導電性リード２２０は接点４１６で通信リード２３０に物理的に接続されている。導電性リード２１０が通信リード２３０とは異なる導電材料から形成されれば、熱電対の接点電圧とは極性が反対の温度依存の電圧が接点４１４によって生成されるだろう。同様に、導電性リード２２０が通信リード２３０とは異なる導電材料から形成されれば、熱電対の接点電圧とは極性が反対の温度依存の電圧が接点４１６によって生成されるだろう。
【００３２】
基準接点４１０で作成された熱電対信号に対する歪みを補正するために、温度測定装置は基準接点４１０と密接に熱的接触して配置することができる。例えば、接点４１４および接点４１６は銅または他の熱伝導板４１２に設置することができる。温度測定装置は、接点４１４と４１６との間の伝導板の中心４１８にある熱伝導板４１２と熱的接触して設置することができる。温度測定装置は熱伝導板４１２の温度に基づいた誤差信号を生成するだろう。温度測定装置は、ｐｎ接合またはサーミスタを含む基準接点４１０の温度を測定するための種々の適切な装置のいずれかであればよい。誤差信号は通信リード２３０を通してプロセッサ４２０に通信することができる。通信リード２３０から受信した信号に基づき、プロセッサ４２０は、測定接点２０５により生成される電圧に基づいた温度測定値を生成するだろう。
【００３３】
図２の装置は、図１にある熱電対２００のタイヤ１００への挿入に関して述べた技法と同様の技法を用いて構築することができる。例えば、パッチ３００は、まずタイヤ１００の表面に配置することができる。通路１１０は、タイヤ１００およびパッチ３００に小さな従来のドリルで穴を開けることにより、タイヤ１００およびパッチ３００に設けることができる。プリント回路基板４００は、タイヤ１００およびパッチ３００に穴を開ける前にパッチ３００の最上部に配置することができる。回路基板４００に設けられた通路１１０は、パッチ３００およびタイヤ１００に通路１１０を開けるガイドとして使用することができる。
【００３４】
上述のように、測定接点２０５の保護ケーシング２０８がチューブの端部に接するように、かつ導電性リード２１０および２２０がチューブの中空部内に設置されるように、熱電対２００は、まずチューブに挿入することによってタイヤ１００に挿入することができる。チューブ／熱電対アセンブリは次に、スティンガー装置によって設けられた通路１１０に挿入することができる。測定接点２０５の保護ケーシング２０８は、圧縮および通路１１０の両側面との摩擦係合によって保持される。チューブは引き抜かれ、タイヤ１００に取り付けられた熱電対２００から離れる。導電性リード２１０および２２０は次に、例えば基準接点４１０で温度測定回路に接続することによって、温度測定回路と動作可能に通信して配置することができる。
【００３５】
ある実施形態において、パッチ３００に設けられた通路１１０およびタイヤ１００は、充填材１３０で充填することができる。充填材１３０は、ウレタン材料、エポキシ材料または他の適切な材料であればよい。充填材１３０は、熱電対２００を保護する追加の層を提供し、タイヤ１００の回転中に熱電対２００に加えられる応力をさらに低減する働きをする。特定の実施形態において、充填材１３０は、パッチ３００またはタイヤ１００の材料の弾性係数と同様の弾性係数を有することができる。
【００３６】
図４および図５は、本開示の別の例示的な実施形態を示している。図示のように、パッチ３００はタイヤ１００の表面に設置されている。パッチ３００は、ゴム材料、エラストマー材料、および／または高分子材料を含む種々の材料のいずれからでも形成することができる。パッチ３００は回路基板４００に対して機械的な支持を提供している。回路基板４００は、熱電対２００の導電性リードを通して提供された信号から温度測定値を判定するための温度測定回路を含むことができる。
【００３７】
パッチ３００は、パッチ３００内に埋め込まれた第１の支持要素３１０を含んでいる。第１の支持要素３１０は、回路基板４００に対して機械的な支持を提供するように剛性度を有することができる。第１の支持要素３１０は、例えばＦＲ４のような任意の絶縁材料または非導電材料から構成することができる。第１の支持要素３１０はＣｈｅｍｌｏｋ（登録商標）接着剤のような接着剤、または他の適切な接着剤を介してパッチ３００に接着することができる。別の実施形態において、第１の支持要素３１０は、一体的にまたはパッチ３００の一部に埋め込まれる硬質ゴムまたは他の剛性材料で形成することができる。この実施形態において、第１の支持要素３１０をパッチ３００に接着するのに接着剤は必要ない。第１の支持要素３１０は、パッチ３００に加えられる負荷を低減するために丸くした端部を含むことができる。
【００３８】
第１の支持要素３１０は、第１の支持要素３１０から延びる一対の第１のポスト３１２および第２のポスト３１４を含んでいる。第１のポスト３１２および第２のポスト２１４は、第１の支持要素３１０に埋め込まれているナットまたはソケットを介して第１の支持要素３１０に取り付けることができる。他の実施形態において、第１のポスト３１２および第２のポスト３１４は第１の支持要素３１０と一体にすることができる。第１の支持要素３１０は、熱電対２００の通路への開口部または通路も含むことができる。図４および図５に示すように、熱電対２００の通路への開口部または通路は、第１のポスト３１２と第２のポスト３１４との間のほぼ線形の関係に配置することができる。
【００３９】
第２の支持要素３２０がパッチ３００の最上部上方に設置されている。第２の支持要素３２０は、プリント回路基板４００とパッチ３００との間のスペーサとしての役割を果たす。第２の支持要素３２０は、例えば、タイヤの回転中などのような機械的ストレスにさらされたときに回路基板４００がタイヤ４００の上面と接触するのを防ぐことができるだけの高さを有することができる。第１の支持要素３１０同様に、第２の支持要素３２０も、例えばＦＲ４などのような絶縁材料から形成されてもよい。第２の支持要素３２０は第１の支持要素３１０と協働して、回路基板４００に対し機械的な支持を提供している。図示するように、第１のポスト３１２および第２のポスト３１４は第２の支持要素３２０に備えられた開口部を通して延び、回路基板４００に接続されている。締め具３３０は、回路基板４００を第１のポスト３１２および第２のポスト３１４に機械的に接続するために使用することができる。第２の支持要素３２０は、熱電対２００の通路への開口部または通路も含むことができる。図４および図５に示すように、熱電対の通路への開口部または通路は、第１のポスト３１２および第２のポスト３１４を受け入れる開口部間のほぼ線形の関係に配置することができる。
【００４０】
熱電対２００はタイヤ１００に備えられた通路１１０に取り付けられる。熱電対２００の測定接点および保護ケーシングは通路１１０の底部に保持されるが、熱電対２００の導電性リードは通路１１０を通って延び、界面１２０でタイヤ１００の表面から抜け出ている。熱電対２００の導電性リードはパッチ３００に設けられた通路１１０を通して延び、熱電対の導電性リードが回路基板４００に到達するまで、第１の支持要素３１０および第２の支持要素３２０に設けられた開口部または通路を通して延びている。導電性リード２２０は、回路基板４００に設置される基準接点４１０に接続されている。基準接点４１０は、図３に関して上述した基準接点と同様であってよい。
【００４１】
界面１２０で、熱電対２００の導電性リードはパッチ３００によって完全に取り囲まれている。導電性リードが第１の支持要素３１０および第２の支持要素３２０の開口部を抜けるまで、熱電対２００の導電性リードはパッチ３００により完全に取り囲まれたままである。パッチ３００で導電性リードを囲むことにより、第１の支持要素３１０および第２の支持要素３２０、タイヤの回転中の導電性リードの運動および屈曲を低減することができる。
【００４２】
タイヤ１００の回転中に熱電対２００に加えられた応力をさらに低減するために、回路基板４００およびパッチ３００を、あらゆる目的のために参照により本明細書に組み込まれている、ＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０７４７６５号およびＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０４２３５７号の両方で開示されている１―Ｄ直交接続回線技法を使用して、タイヤ１００に取り付けることができる。
【００４３】
例えば、パッチ３００は図４のＢ−Ｂ’線によって表される長手方向を有することができる。パッチ３００は、Ａ−Ａ’線として図４および図５に表されているパッチ３００の長手方向がタイヤ１００の回転方向にほぼ垂直になるように取り付けることができる。第１の支持要素３１０および第２の支持要素３２０に設けられた通路に加えて、第１のポスト３１２および第２のポスト３１４は、パッチ３００の長手方向に対し約８０度から約１００度までの線に沿ったほぼ線形の関係に配置することができる。
【００４４】
パッチ３００がパッチ３００の長手方向がタイヤ１００の回転方向にほぼ垂直になるように位置付けられる場合、主要な曲げ方向はパッチ３００の長手方向に確立される。第１の支持ポスト３１２および第２の支持ポスト３１４、ならびに熱電対２００が、パッチ３００の長手方向に対して約８０度から約１００度までの線に沿ったほぼ線形の関係になるように、熱電対２００、パッチ３００、および回路基板４００の取り付けは、熱電対２００、パッチ３００、および回路基板４００が主要な負荷方向、すなわちパッチ３００の長手方向に対してほぼ垂直に整列していることに起因する、熱電対２００、パッチ３００、および回路基板４００の間の接続部およびその接続部間の負荷を制限する。
【００４５】
図４および図５の装置は、図１および図２にある熱電対２００のタイヤ１００への挿入に関して述べた技法と同様の技法を用いて構築することができる。例えば、パッチ３００は、まずタイヤ１００の表面に配置することができる。第１のポスト３１２および第２のポスト３１４を有する第１の支持要素３１０は、パッチ３００に埋め込まれている。第１のポスト３１２および第２のポスト３１４が第２の支持要素３２０を通して延びるように、第２の支持要素３２０はパッチ３００の上部に位置付けることができる。回路基板４００は、第１の支持要素３１０から延び、かつ第２の支持要素３２０を通して延びている第１のポスト３１２および第２のポスト３１４に動作可能に接続することができる。図４および図５に示すように、通路１１０は、第１の支持要素３１０、第２の支持要素３２０、および回路基板４００に設けられている。
【００４６】
通路１１０は、パッチ３００およびタイヤ１００に穴を開けることによって、パッチ３００およびタイヤ１００内に延びることができる。第１の支持要素３１０、第２の支持要素３２０、および回路基板４００に設けられた通路１１０は、パッチ３００およびタイヤ１００内に通路１１０を開けるためのガイドとして使用することができる。
【００４７】
上述のように、測定接点２０５の保護ケーシング２０８がチューブの端部に接するように、かつ導電性リード２１０および２２０がチューブの中空部内に設置されるように、熱電対２００は、まず硬いチューブに挿入することにより、タイヤ１００に挿入することができる。チューブ／熱電対アセンブリは次に、通路１１０に挿入することができる。測定接点２０５の保護ケーシング２０８は、圧縮および通路１１０の両側面との摩擦係合によって保持される。チューブは引き抜かれ、タイヤ１００に取り付けられた熱電対２００から離れる。導電性リード２１０および２２０は次に、例えば基準接点４１０で温度測定回路に接続することによって、温度測定回路と動作可能に通信して配置することができる。
【００４８】
ある実施形態において、回路基板４００に設けられた通路１１０、第１の支持要素３１０、第２の支持要素３２０、パッチ３００、およびタイヤ１００は、充填材１３０で充填することができる。充填材１３０は、ウレタン材料、エポキシ材料または他の適切な材料であればよい。充填材１３０は、熱電対２００を保護する追加の層を提供し、タイヤ１００の回転中に熱電対２００に加えられる応力をさらに低減する働きをする。特定の実施形態において、充填材１３０は、第１の支持要素３１０および第２の支持要素３２０の材料の弾性係数と同様の弾性係数を有することができる。
【００４９】
本発明の主題をタイヤに取り付けられた単一の熱電対を参照して述べたが、当業者は、本明細書に提供した開示を用いれば、本発明の範囲から逸脱することなく、複数の熱電対を使用することができることを容易に理解するはずである。該複数の熱電対は、所望であれば、単一の接点もしくは複数の異なる基準接点、および／または温度測定回路に接続することができる。
【００５０】
本発明の主題をその具体的実施形態に関して詳細に説明したが、当業者は、前述の内容を理解するに至ると、そのような実施形態の代替、変更、および等価物を容易に生成してもよいことを認識するだろう。したがって、本開示の範囲は制限ではなく例示のためであり、本主題開示は、当業者には容易に明らかであるような本発明の主題の修正、変更、および／または追加を包含することを除外するものではない。
【図１】
2013506834.tif 000003
【図２】
2013506834.tif 000004
【図３】
2013506834.tif 000005
【図４】
2013506834.tif 000006
【図５】
2013506834.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成24年5月29日(2012.5.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤ温度測定装置であって、
測定接点と一対の第１および第２の導電性リードとを有する熱電対であって、前記測定接点がタイヤに設けられた第１の通路に取り付けられ、前記一対の第１および第２の導電性リードがタイヤ内の第１の通路を通って延び、かつ界面でタイヤの表面から抜け出ている熱電対と、
前記界面でタイヤに取り付けられたパッチであって、前記一対の第１および第２の導電性リードが前記界面から前記パッチに設けられた第２の通路内へと延びるパッチと、
前記一対の第１および第２の導電性リードと動作可能に通信している温度測定回路と、を備え、
前記第１および第２の導電性リードは、前記第１および第２の導電性リードがタイヤから抜け出る前記界面で前記パッチによって取り囲まれる、
タイヤ温度測定装置。
【請求項２】
前記温度測定回路は、プロセッサ、および基準接点と熱的接触している温度測定装置を有する前記基準接点を備える、請求項１に記載のタイヤ温度測定装置。
【請求項３】
前記プロセッサおよび前記基準接点は前記パッチに取り付けられた回路基板に設置される、請求項２に記載のタイヤ温度測定装置。
【請求項４】
前記プロセッサは前記パッチに取り付けられた回路基板に設置され、前記基準接点は前記パッチに埋め込まれている、請求項２に記載のタイヤ温度測定装置。
【請求項５】
前記装置は、
前記パッチに埋め込まれ、第１の支持要素から延びる一対の第１および第２のポストを有する前記第１の支持要素と、
前記パッチの上面の上方に設置され、前記第１および第２のポストが第２の支持要素を通って延びる前記第２の支持要素と、
前記第２の支持要素の上方に設置され、前記第１および第２のポストが回路基板に動作可能に接続されて前記回路基板に機械的支持を提供している前記回路基板と、をさらに備え、
前記装置は、前記第１の支持要素および前記第２の支持要素を通して設けられた前記第３の通路を貫通して設けられた第３の通路を有し、前記第３の通路は前記第１および第２のポストと第３の通路がほぼ線形の関係に配置されるように、前記第１のポストと前記第２のポストとの間に設けられ、前記第１および第２の導電性リードは、前記第１の支持要素および前記第２の支持要素を貫通して設けられた前記第３の通路を通って延びる、
請求項１に記載のタイヤ温度測定装置。
【請求項６】
前記第１の支持要素および前記第２の支持要素を通して設けられた前記第３の通路は、前記第１の支持要素および前記第２の支持要素の弾性係数とほぼ等しい弾性係数を有するウレタン材料またはエポキシ材料で充填される、請求項５に記載のタイヤ温度測定装置。
【請求項７】
前記第１の支持要素および前記第２の支持要素を通して設けられた前記第１および第２のポストと前記第３の通路とは、タイヤの回転方向にほぼ垂直なパッチの長手方向に対して約８０度から約１００度の線に沿ったほぼ線形の関係に配置される、請求項５に記載のタイヤ温度測定装置。
【請求項８】
タイヤの温度を測定する方法であって、
タイヤの表面にパッチを配置することと、
前記パッチおよびタイヤに第１の通路を設けることと、
測定接点および一対の第１および第２の導電性リードを有する熱電対を、前記熱電対の前記測定接点がタイヤに設けられた前記第１の通路に取り付けられ、かつ前記第１および第２の導電性リードがタイヤ内の前記第１の通路を通って延びて、界面でタイヤの表面から抜け出るように、前記パッチおよびタイヤに設けられた前記第１の通路に挿入することと、
温度測定回路と動作可能に通信している前記第１および第２の線を配置することと、
前記測定接点の位置で前記タイヤの前記温度を判定することと、を含み、
前記第１および第２の導電性リードは、該第１および第２の導電性リードがタイヤの表面から抜け出る前記界面で前記パッチによって取り囲まれる、
タイヤの温度を測定する方法。
【請求項９】
前記温度測定回路は、プロセッサ、および基準接点と熱的接触している温度測定装置を有する前記基準接点を備える、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記方法は、前記プロセッサおよび前記基準接点が設置されている回路基板を前記パッチに取り付けることを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記方法は、前記プロセッサが設置された回路基板を前記基準接点が埋め込まれた前記パッチに取り付けることを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記方法は、
第１の支持要素から延びる一対の第１および第２のポストを有する前記第１の支持要素を、前記パッチに埋め込むことと、
前記第１および第２のポストが前記第２の支持要素を通って延びるように、前記パッチの上面の上方に第２の支持要素を位置付けることと、
回路基板を前記第１の支持要素から延びる前記第１および第２ポストに動作可能に接続することと、
前記第１および第２のポストと前記第２の通路とがほぼ線形の関係に配置されるように、前記第１のポストと前記第２のポストとの間に、前記第１の支持要素および前記第２の支持要素を通る前記第２の通路を備えることと、をさらに含む
請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記方法は、前記第１および第２の導電性リードを、前記第１の支持要素および前記第２の支持要素を通して設けられた前記第２の通路に通すことを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記方法は、前記第１の支持要素および前記第２の支持要素を通して設けられた前記第２の通路を、前記第１の支持要素および前記第２の支持要素の弾性係数とほぼ等しい弾性係数を有するウレタン材料またはエポキシ材料で充填することを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記方法は、前記第１の支持要素および前記第２の支持要素を通して設けられた前記第１および第２のポストと前記第２の通路とが、タイヤの回転方向にほぼ垂直なパッチの長手方向に対して約８０度から約１００度の線に沿ったほぼ線形の関係に配置されるように、前記パッチを前記タイヤ上に配置することを含む、請求項１２に記載の方法。
【国際調査報告】
2013506834.tif 000008