(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気入りタイヤと監視用組立体との組合せにおいて、
前記空気入りタイヤはボデーとリムとの間に室を形成するように前記リムに取り付けられる前記ボデーを有し、
前記監視用組立体は、監視用組立体から外方に延びる一対の翼を有すると共に、データ収集装置と通信するアンテナを有し、且つ前記室内にルーズに配置され、これにより前記監視用組立体は前記タイヤボデー及び前記リムによってのみ制限されている前記室内を自由に動くことができる、空気入りタイヤと監視用組立体との組合せ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、一般に空気入りタイヤ及びタイヤの状態の監視用の装置に関する。より特別には、本発明は、タイヤ内に置かれた保護体内に収容されかつタイヤ又はタイヤのリムに監視用組立体を連結することなしにタイヤの使用中に自由に動くことができる無線周波数の能動型のモニター組立体に関する。特に、本発明は、実質的に球形の保護体内に収容された空気入りタイヤ用の監視装置に関する。球状体は、タイヤがタイヤリムに取り付けられたときにタイヤとタイヤリムとの間にルーズに置かれ、タイヤの内側のまわりで自由に動くことができる。
【０００２】
【従来技術及びその課題】
本技術においては、ある特定の車両に取り付けられかつ使用中のタイヤの状態を監視することがしばしば望まれる。タイヤの内部温度と内圧とを測定することが特に望まれる。これらの測定は、測定を行うために車両からタイヤを外すことなく、或いは車両の使用を中断させることなく、タイヤの使用中に行い得ることが好ましい。大型のオフロードトラックタイヤは高価でありかつ典型的な乗用車タイヤより苛酷な条件を受けるため、大型のオフロードタイヤの状態と統計量とを監視することが特に望ましい。大型トラック又はその他の車両のオフロードタイヤは、車両及びタイヤの効率を完全に最大に維持しなければならない。
【０００３】
本技術において、多くの形式の監視装置が知られている。公知の監視装置の一例は、タイヤのボデー内に埋設されかつ誘導電磁結合により回路を励起させる無線周波数の送信により作動させられる受動的な集積回路を使用する。タイヤ状態を監視するために使用される別の従来技術の装置は、バルブステムのようなタイヤの外部に置かれた自己出力回路を備える。別の能動型の自己出力式のプログラム可能な電子装置が、本願の譲受人に譲渡された米国特許５５０００６５号、５５７３６１０号、５５６２７８７号、及び５５７３６１１号に説明される。
【０００４】
これら監視装置の各に共通な一つの問題は、安定でかつ耐久性のある取付具によるタイヤへの監視装置の取付けの問題である。取付けの問題は、監視装置がタイヤの内側、タイヤの外側に取り付けられ  或いはタイヤボデー内に埋設されるときは難しい。これらの位置の各は、取付過程並びにタイヤの製造過程により異なった問題を生ずる。現存のタイヤ製造ラインの再整備又は何らかの再整備を必要とする取付具の配置を提供するすることは、一般に望ましくない。そこで、本技術においては、従来技術の監視装置に固有の取付けの問題を防ぐ空気入りタイヤ用の監視装置を提供することが望まれる。
【０００５】
従来技術の取付具は、空気入りタイヤへの接続中に電子式監視装置に加わる力が大きくかつ回数の多いために問題が存在する。車両の運動中は、タイヤは、回転力を受けるだけでなく、タイヤが突起又は不規則な表面と接触したときに種々の衝撃力も受ける。タイヤに対する監視装置の取付具は、これらの力の全てを経験したときに、タイヤに関する監視装置の位置を維持しかつこれらの力による破損から監視装置を保護するに十分に強くかつ十分に確保しなければならない。これらのことから、監視装置のカプセル化及びタイヤの内壁への監視装置の多くの取付方法が導かれた。
【０００６】
タイヤの内壁への監視装置の取付けは、タイヤがその使用より前にその回転軸線まわりで平衡していることを必要とする。監視装置自体がタイヤに重量を加え、また本技術において公知の取付具がタイヤに更に重量を加え、タイヤの平衡を取ることが必要である。そこで、タイヤの平衡を取る必要がなくタイヤに使用し得る監視装置を提供することが望まれる。
【０００７】
空気入りタイヤへの監視装置の取付けにより経験する別の重要な問題は、監視装置が典型的に固定されるタイヤ表面が不安定であることである。タイヤは、種々の圧力及び力を受け入れるために曲げられ伸びるように設計される。タイヤへの監視装置の取付けは、監視装置が取り付けられたタイヤ表面の運動及び伸びを受容しなければならない。かかる受容はタイヤの寿命を通じて継続し、かつ広範囲の温度及び圧力において機能しなければならない。従って、本技術において、曲がりかつ伸びるタイヤ表面に連結することなしに空気入りタイヤに使用し得る監視装置を提供することが望まれる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以上の観点から、空気入りタイヤがリムに取り付けられかつ車両が走行しているときに、タイヤの外側から監視し得る空気入りタイヤ用の監視用組立体を提供することが本発明の目的である。
【０００９】
本発明の別の目的は、タイヤ内に置かれるがタイヤ又はタイヤリムに連結されずに監視装置がタイヤの内部を自由に動き得る空気入りタイヤ用の監視用組立体を提供することである。
【００１０】
本発明のなお別の目的は監視装置の使用のためにタイヤ構造の変更を必要としない空気入りタイヤ用の監視用組立体を提供することでる。
【００１１】
本発明の別の目的は、タイヤがタイヤリムに取り付けられる直前に監視装置を設置するようにタイヤに加えることができ、かつ現存のタイヤ組立ラインを変更することなしに使用される空気入りタイヤ用の監視用組立体を提供することである。
【００１２】
本発明の更なる目的は、現存のタイヤに使用し得る空気入りタイヤ用の監視用組立体を提供することである。
【００１３】
本発明の更なる目的は、監視装置のアンテナが監視装置とタイヤの外側のデータ収集装置との間の信頼し得る通信を確立し得るように監視装置をタイヤに関して指向させる翼を備えた空気入りタイヤ用の監視用組立体を提供することである。
【００１４】
本発明の更なる目的は、タイヤの内圧を感知し得る圧力センサーを有する空気入りタイヤ用の監視用組立体を提供することである。
【００１５】
本発明の別の目的は、監視装置の呼吸管を伝達用ゲルで満たすことにより圧力センサーの機能不全の危険を減らしつつ圧力センサーが機能し得る空気入りタイヤ用の監視用組立体を提供することである。
【００１６】
本発明の別の目的は、衝撃力を吸収するクッション層を含んだ一連の層を有する保護体内に監視装置の敏感な電子式装置を保護する空気入りタイヤ用の監視用組立体を提供することである。
【００１７】
本発明の別の目的は、タイヤの内部の室を容易かつ比較的滑らかに動き得る外部形状を有する空気入りタイヤ用の監視用組立体を提供することである。
【００１８】
本発明の追加の目的は、簡単な構造のものであり、かつ上述の諸目的を単純で効果的かつ安価な方法で達成し、諸問題を解決し、そして本技術に存在している諸要求を満足させる空気入りタイヤ用の監視用組立体を提供するこである。
【００１９】
本発明のこれら及びその他の目的及び利点は、空気入りタイヤと監視用組立体との組合せであって、空気入りタイヤはボデーとリムとの間に室を形成するようにリムに取り付けられたボデーを有し、監視用組立体は室内にルーズに配置されこれにより、これにより監視用組立体はタイヤのボデー及びリムによってのみ制限されている室内を自由に動く前記組合せにより達成される。
【００２０】
本発明のその他の目的及び利点は、空気入りタイヤにおいて使用するための監視用組立体であって、タイヤの工学的状態を検知するための少なくも１個のセンサー、及びセンサーを囲んでいる保護体であってタイヤの内側で転動できるに十分な曲率を有する前記保護体を備えた前記監視用組立体により達成される。
【００２１】
本発明の更なる目的及び利点は、空気入りタイヤにおいて使用するための監視用組立体であって、タイヤの工学的状態を検知するための少なくも１個のセンサー、及びセンサーを囲んでいる保護体であって、センサーに隣接して配置されたカプセル層及びカプセル層の外側に配置されたクッションを有する前記保護体を備えた前記監視用組立体により達成される。
【００２２】
【好ましい実施例の説明】
出願人が本発明の適用を意図した最良の方式を示す本発明の好ましい実施例が以下の記述において説明され図面に示され、特に実施態様において明確に指摘され説明される。
【００２３】
本発明の監視装置は、付属図面において、一般に番号１０により示される。監視装置１０は、一般に、保護体１４により囲まれた無線周波数の能動的な電子式監視装置１２を備える。装置１２は、参考文献として内容がここに組み入れられた米国特許５５０００６５号に示された形式のものとすることができ、或いは本発明の概念に影響を与えることなく別の形態及び作動のものとすることができる。組立体１０は、タイヤ１６とタイヤの取り付けられるリム１８との間に組立体１０が捕らえられるようにタイヤ１６内に置くことにより簡単に使用される。組立体１０は、タイヤ１６のボデーとリム１８とだけが組立体１０の運動を停止させ又は制限する状態で、タイヤ１６とリム１８との間に形成された圧縮空気室２０内を自由に動ける。
【００２４】
本発明の目的の一つにより、組立体１０は、タイヤがリム１８に取り付けられるより前に、タイヤ１６内に単純に置くことができる。組立体１０とタイヤ１６とを組み合わせているこの方法は、組立体に現存のタイヤとの使用を許し、組立体１０に異なったタイヤとの使用を許し、更にある特定のタイヤに組立体１０を追加するためにタイヤ製造ラインを再整備することを不要とする。
【００２５】
組立体１０の使用は、高速回転をしない大型のオフロードタイヤにおいて特に有用であるが、希望するならばトラック及び乗用車にも使うことができる。オフロードタイヤは、典型的に大きくそして比較的厚いサイドウオールを持つ。監視用組立体１０は、タイヤ１６がその回転軸まわりに低速で回るときは、図１に示されるようにタイヤ１６の底部にあるであろう。監視用組立体１０はタイヤ１６が回転すると前後に揺れそして衝撃を受けることがあるが、低速ではタイヤ１６の回転軸線まわりに旋回することはないであろう。この状況においては、監視用組立体１０は、電子式の能動型監視装置１２を破損させるような大きい衝撃又は衝撃力は受けないであろう。タイヤ１６がより速く回転したときは、保護体１４とタイヤ１６との間には十分な摩擦と力とがあり、監視用組立体１０は、タイヤの内面に固定されたかのようにタイヤ１６の回転軸線まわりに回転するであろう。保護体１４は、図面に示された実質的に球形のような形にされ、これにより、組立体１０はタイヤ１６の内部において転動できる。保護体１４は、タイヤ１６の内部における監視用組立体１０の運動により、電子監視装置１２及びタイヤ１６に追加の力が加わることを防ぐような形にされる。例えば、保護体１４は、図７Ａ−７Ｄに示された形状のいずれで形成することもできる。
【００２６】
本発明の別の目的により、保護体１４は、図３に示されるように、カプセル層２２、外側スキン２４、及びスキン２４とカプセル層２２との間に配置されたクッション２６を備える。カプセル層２２は、硬質プラスチック、エポキシ、又はゴムのような実質的に強固なカプセル材料より形成することができる。カプセル層２２は、タイヤ１６の使用時に監視用組立体１０が室２０内をルーズに動いたとき、電子式監視装置１２の各要素の位置を維持するような形態にされる。クッション２６は、好ましくは発泡材又は軟質ゴムより作られ、そして組立体１０に衝撃吸収体を提供する。発泡材は弾性体であることが好ましい。図３に見られるように、クッション２６の厚さは、クッション２６の内面がカプセル層２２の外面に適合し、かつクッション２６の外面が実質的に球形であるように変化する。スキン２４は、監視用組立体１０に耐久性の保護層を提供し、これは、適切な接着剤により又は材料を一緒に硬化させることによりクッション２６に固定された相当に耐久性があるゴム又はプラスチックより作ることができる。本発明の一実施例においては、スキン２４は約５０.８から６３.５mm（約２インチから２.５インチ）の外径を持つ。その他の寸法の組立体１０を本発明により目論むことができるのは明らかである。
【００２７】
電子式監視装置１２は、圧力センサー３０のようなセンサーを少なくも１個備えた能動的な監視装置であることが好ましい。その他のセンサーとして、タイヤ１６の内部温度測定用の温度計３２を含むことができる。電子式監視装置１２は、装置１２のその他のセンサーを励起し監視する中央処理ユニット（ＣＰＵ）３６に給電する電池３４を更に備える。多くの形式の電子式監視装置が本技術において知られ、そして説明された特別の形態は本発明の応用を限定するものではない。
【００２８】
圧力センサー３０は、有用な情報を提供するために室２０内の周囲雰囲気の圧力に暴露されねばならない。カプセル層２２、クッション２６及びスキン２４を通過する呼吸管３８が提供される。呼吸管３８は、好ましくは、監視用組立体１０の製作中に形成され、又は組立体１０の作成後に形成される。呼吸管３８は、圧力センサー３０と周囲雰囲気との間の直接の連通を提供するために空虚にすることができるる。本発明の別の実施例においては、呼吸管３８は、圧力センサー３０が伝達用ゲル４０における圧力変化を感知し、一方、監視用組立体１０を取り巻く室２０の雰囲気における圧力変化を感知し経験するするように、１対１の伝達比を有する伝達用ゲル４０で満たされる。伝達用ゲル４０は、塵埃、ゴムの削り屑のような砕片による、或いは室３０又はリム１８にあり得るグリースによる呼吸管３８の詰まりを防ぐ。監視用組立体１０を囲んでいる雰囲気に対する伝達用ゲル４０の露出面積を大きくするために、スキン２４に凹み４２が設けられる。本発明の別の実施例においては、可撓性のダイヤフラム４４（図９）が呼吸管３８を覆い、伝達用ゲル４０が汚染されることを防ぐ。
【００２９】
本発明の別の目的により、監視用組立体１０に、図４に示されたような保護体１４の実質的に両側から伸びる１対の翼５０が設けられる。翼５０は、タイヤ使用中におけるタイヤ１６内の組立体１０の整列の維持を助ける。タイヤ内の組立体１０の適切な整列により、電子式監視装置１２とタイヤ１６の外側に置かれたデータ収集機械（図示せず）との間の強力かつ信頼できる信号が提供される。本発明の一実施例においては、各翼５０はスキン２４と同じ材料で形成され、そして周囲方向の補強用リブ５２と中間のウェブ５４とを備える。翼５０は、タイヤ１６のインナーライナー５６の材料と実質的に同じ又は同じ材料より作ることもできる。本発明の更に別の実施例においては、翼５０は、強固なプラスチック部材又はその他の形式の補強材で補強することができる。上述のように、翼５０は、より有効な伝達信号を提供するために、タイヤ１６内の監視用組立体１０の整列の維持を助ける。図５に示されるように、翼５０は、各翼５０がタイヤ１６の回転軸線と実質的に平行な方向に伸びて監視用組立体１０の整列を助けるであろう。
【００３０】
本発明の別の目的により、アンテナ５６が、電子式監視装置１２のＣＰＵ３６又は別の位置から、カプセル層２２を通り、クッション２６を通り、スキン２４を通り、そして翼５０内に伸びる。アンテナ５６の翼５０内への延長部が、タイヤ１６の外側のデータ収集装置（図示せず）とのより容易な通信を許し、かつアンテナ５６を強力な信号の伝送のために理想的な形状にすることを許す。加えて、翼５０におけるアンテナ５６の配置が、データ収集装置の対応タイヤをアンテナ５６との通信に理想的に整列させるようにアンテナ５６の形状及び整列を決めることを許す。監視用組立体１００が、円錐状にされた１対の翼１０２を有する本発明の別の実施例が図８に図示される。
【００３１】
従って、空気入りタイヤ用の改良された監視用組立体は簡単化され、多くの目的の全てを達成する有効、安全、安価かつ効率的な装置を提供し、従来装置の遭遇した難点を無くし、そして問題を解決しかつ本技術における新たな結果を得た。
【００３２】
以上の説明において、ある種の用語が、簡潔、明確、及び理解のために使用されたが、かかる用語は説明の目的で使用されかつ広く解釈されることを意図されたものであるため、従来技術の要求を越えた不必要な限定をこれに含ませるべきでない。
【００３３】
更に、本発明の説明及び図面は例示のためであり、本発明の限界は図示され説明された詳細に限定されない。
【００３４】
本発明の特徴、新知見、及び原理が説明されたが、本発明の監視用組立体が作られ使用される方法、構成の特徴、及び得られた有利な新規かつ有用な結果、新規かつ有用な構造、装置、要素、配列、部品、及び組合せが実施態様に説明される。
【００３５】
本発明の実施態様は以下の通りである。
【００３６】
１．空気入りタイヤと監視用組立体との組合せにおいて、
前記空気入りタイヤはボデーとリムとの間に室を形成するように前記リムに取り付けられる前記ボデーを有し、
前記監視用組立体は前記室内にルーズに配置され、これにより前記監視用組立体は前記タイヤボデー及び前記リムによってのみ制限されている前記室内を自由に動く
前記組合せ。
【００３７】
２．前記監視用組立体が電子式監視装置を有する実施態様１の組合せ。
【００３８】
３．前記電子式監視装置が圧力センサーを有する実施態様２の組合せ。
【００３９】
４．前記電子式監視装置が保護体により囲まれる実施態様３の組合せ。
【００４０】
５．前記保護体が、前記圧力センサーと前記保護体を囲んでいる雰囲気との間の連絡を提供する呼吸管を有する実施態様４の組合せ。
【００４１】
６．前記呼吸管を実質的に満たしている伝達用ゲルを更に有する実施態様５の組合せ。
【００４２】
７．前記呼吸管を横切って伸びているダイヤフラムを更に備える実施態様６の組合せ。
【００４３】
８．前記保護体が前記監視装置に隣接したカプセル層を有する実施態様４の組合せ。
【００４４】
９．前記カプセル層が実質的に強固なカプセル材料より形成される実施態様８の組合せ。
【００４５】
１０．前記カプセル材料がエポキシである実施態様９の組合せ。
【００４６】
１１．前記保護層が前記カプセル層を囲んでいるクッション層を更に有する実施態様８の組合せ。
【００４７】
１２．前記クッションの材料が軟質ゴムである実施態様１１の組合せ。
【００４８】
１３．前記クッションの材料が発泡材である実施態様１１の組合せ。
【００４９】
１４．前記保護層が前記クッション層を実質的に囲んでいるスキン層を更に有する実施態様１１の組合せ。
【００５０】
１５．前記監視用組立体から外向きに伸びている１対の翼を更に備える実施態様１の組合せ。
【００５１】
１６．前記監視用組立体に連結されたアンテナを更に備え、前記アンテナが前記翼の少なくも一方に配置される実施態様１５の組合せ。
【００５２】
１７．空気入りタイヤに使用する監視用組立体であって、
タイヤの工学的状態を検知するための少なくも１個のセンサー、及び
前記センサーを囲んでいる保護体であって、前記保護体がタイヤの内部において転動できるに十分な曲率を有する前記保護体
を具備した前記組立体。
【００５３】
１８．前記保護体が、前記センサーに隣接して配置されたカプセル層、外側のスキン、及び前記外側のスキンと前記カプセル層との間に配置されたクッションを有する実施態様１７の組立体。
【００５４】
１９．前記保護体から伸びている１対の翼を更に備える実施態様１８の組立体。
【００５５】
２０．空気入りタイヤに使用する監視用組立体であって、
タイヤの工学的状態を検知するための少なくも１個のセンサー、及び
前記センサーを囲んでいる保護体であって、前記センサーに隣接して配置されたカプセル層と前記カプセル層の外側に配置されたクッションとを有する前記保護体
を具備した前記組立体。
【００５６】
２１．前記保護体が、前記センサーと前記保護体を囲んでいる雰囲気との間の連通を与える呼吸管を定める実施態様２０の組立体。
【００５７】
２２．前記クッションを囲んでいる外側スキンを更に備える実施態様２１の組立体。
【図面の簡単な説明】
【図１】タイヤボデーとリムとの間の室内に置かれた本発明の監視装置組立体を有し、リムに取り付けらた空気入りタイヤの断面図である。
【図２】タイヤ内から取り出された図１の監視装置組立体の拡大斜視図である。
【図３】監視装置組立体の呼吸管を含んだ部分を通って得られた図２の監視装置の断面図である。
【図４】図２の監視装置の変更された実施例の部分的に取り去りかつ断面で示された斜視図である。
【図５】リムの外され空気入りタイヤ内に置かれた図４の変更された監視装置組立体の実施例を示している部分的に取り去られた線図的な平面図である。
【図６】図４より更に変更された監視装置組立体の部分的に取り去られかつ断面にされた部分図である。
【図７】本発明の監視用組立体のための別の保護体の形状を図式的に示す。
【図８】図２の監視装置の変更された実施例の斜視図である。
【図９】呼吸管の形状の別の実施例を示している図３と同様な図面である。
【符号の説明】
１０  監視装置
１４  保護体
１６  タイヤ
１８  リム
２０  室
２４  スキン
２６  クッション
３０  圧力センサー
【図１】
0004601099.tif 000002
【図２】
0004601099.tif 000003
【図３】
0004601099.tif 000004
【図４】
0004601099.tif 000005
【図５】
0004601099.tif 000006
【図６】
0004601099.tif 000007
【図７】
0004601099.tif 000008
【図８】
0004601099.tif 000009
【図９】
0004601099.tif 000010