(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子監視装置を空気タイヤ内に取付けるためにパッチを形成する方法であって、
（ａ）第一の面と第二の面を有する、ゴム、熱可塑性エラストマー、熱可塑性ウレタン、熱可塑性オレフィンのいずれか１つから選ばれる取付パッチを設けるステップと、
（ｂ）取付パッチの第一の面に近接して電子監視装置を設けるステップと、
（ｃ）取付パッチの第一の面に電子監視装置を直接カプセル化するステップと、から成る方法。
【請求項２】
さらに、
アンテナを取付パッチに取付けるステップと、
電子監視装置を接続位置でアンテナに接続するステップと、
ステップ（ｃ）の間に、接続位置をカバーするステップと、
から成ることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
さらに、
取付パッチから突き出したコネクターを設けるステップと、
監視装置をそのコネクターに接続するステップと、
そのコネクターをステップ（ｃ）の間にカプセル化材料で囲むステップと、
から成る請求項２記載の方法。
【請求項４】
電子監視装置を囲むフレームを設け、かつ、このフレームにカプセル化材料を充填するというステップを含むステップ（ｃ）を特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
カプセル化材料が主としてＳＴＹＣＡＳＴ（登録商標）2651
を含むことを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
カプセル化材料がポリウレタンおよびポリ尿素ウレタンのひとつであることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項７】
カプセル化材料がエポキシであることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項８】
カプセル化材料を硬化したとき、高い弾性率を有することを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項９】
さらに、カプセル化材料を硬化するステップが含まれることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項１０】
さらに、カプセル化材料を摂氏８０度で３０分間硬化するステップから成ることを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１１】
さらに、フレームにカプセル化材料を充填するとき、フレームをパッチに押すステップから成ることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項１２】
さらに、フレームをパッチ上に保持するために接着剤を用いるステップから成る請求項４記載の方法。
【請求項１３】
監視装置を空気タイヤの内側に取付けるためのパッチであって、
第一の面と第二の面を有する、ゴム、熱可塑性エラストマー、熱可塑性ウレタン、熱可塑性オレフィンのいずれか１つから選ばれる取付パッチ、
取付パッチの第一の面に近接して位置する電子監視装置、
電子監視装置の少なくとも一部を囲むカプセル化材料、
カプセル化材料をパッチに接続するために、取付パッチの材料に接合したカプセル化材料、
から成り、
カプセル化材料は、カプセル化材料および電子監視装置を取付パッチ材料に接着するように取付パッチに直接に付与されて硬化されて取付パッチ材料と直接に接着されて硬化される、パッチ。
【請求項１４】
取付パッチには、パッチの第一の面にカプセル化材料を保持する接着剤が無いことを特徴とする請求項１３記載のパッチ。
【請求項１５】
さらに、取付パッチ内に配置されたアンテナ、
電子監視装置に接続されているアンテナから成ることを特徴とする請求項１３記載のパッチ。
【請求項１６】
さらに、アンテナに接続され、かつ、取付パッチからカプセル化材料に伸びている接続エレメントから成ることを特徴とする請求項１５記載のパッチ。
【請求項１７】
カプセル化材料が接続エレメントを完全に囲むことを特徴とする請求項１６記載のパッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［産業上の利用分野］
本発明は全体として空気タイヤの内面に電子監視装置を取付けるためのパッチに関する。特に本発明はパッチに直接包まれた電子監視装置を有し、そのパッチをタイヤに取付けるようにしたパッチに関する。
【０００２】
［従来の技術及びその課題］
タイヤを車両で使用しながら、空気タイヤの内部状態を監視する希望が当該分野で強まっている。この技術のひとつの問題は、タイヤ内のの比較的厳しい環境で比較的影響を受けやすい電子監視装置を保護することである。この分野の他の問題はタイヤの内面が、監視装置を容易かつ確実に取付けられる表面を持たないことである。
【０００３】
厳しいタイヤの条件から監視装置を保護することは、過去に、カプセル化または注入用の材料で監視装置をカプセル化することにより実現されている。注入材料を監視装置の上に注入し、監視装置のエレメント周辺の空間を充填する。材料が硬化し、監視装置のエレメント周辺で高弾性率を有する保護ブロックを形成する。監視装置が空気タイヤで経験する曲げと衝撃力からこの方法で保護される。
【０００４】
この分野では、タイヤの内面に監視装置を取付けるためのゴムのパッチも知られている。埋込まれた監視装置が接着剤でパッチに結合されていて、そのパッチがタイヤの内側ライナーに接着される。タイヤ内部に監視装置を取付ける他の方法にはタイヤ内にポケットを形成し、そのポケット内に監視装置を配置することが含まれている。他の方法ではタイヤの側壁に寄せて監視装置を保持するために、監視装置の上部の上にゴム・パッチを置いている。
【０００５】
これらの取付方法の一つの問題は、タイヤに監視装置を取付けるには比較的多数のステップを必要とすることである。別の問題はタイヤ内部に取付ける前に監視装置を処理しなければならない回数である。より重要なこととして、監視装置のユーザーは監視装置とタイヤの間を強い結合にすることを望んでいる。
【０００６】
この分野での他の問題は、アンテナを監視装置以外の異なる基板に取付けるときに生じる。これらの状況で、監視装置とアンテナの間で接続を行わなくてはならない。この状況の例は1999年4月29日付けの特許出願番号第09/301,781号に示されている。この権利は本出願書の譲受人が所有している。この状況で、一対のコネクターを用いて、アンテナと監視装置の間に直接の物理的接続を形成している。生じた問題は監視装置をパッチに接着するのに使用する接着剤が時としてコネクター周辺に押し出され、コネクターに流入することである。この分野で望まれているのは、カプセル化された監視装置をパッチに接続する一方で、コネクターを劣化させない方法を提供することにより、この問題を解決することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前述の立場で、本発明はタイヤ内部に容易に取付けるたように組込み済み電子監視装置を提供している。本発明は、アセンブリーを形成するために、ゴム製取付パッチに監視装置を直接埋込むことにより、この分野の問題を解決している。
【０００８】
本発明のアセンブリーには、第一の面と第二の面を有するゴム・パッチが含まれる。電子監視装置はパッチの第一の面に近接して位置し、カプセル化材料が電子監視装置の少なくとも一部分を囲んでいる。カプセル化された監視装置をパッチに結合するために、カプセル化材料がパッチに接合している。
【０００９】
本発明の別の側面は、カプセル化材料に囲まれる位置でパッチ内に埋め込まれたアンテナに監視装置を電気的に接続するのに、接続エレメントが用いられ、その接続エレメントが好ましく配置されていることである。
【００１０】
本発明の他の側面は、取扱いステップ数および加工ステップ数を最小限にするアセンブリー製作方法を提供している。
【００１１】
本発明の方法には、第一の面と第二の面を有するパッチを提供するステップが含まれ、そのパッチの第一の面に近接する電子監視装置を提供し、かつ、電子監視装置をパッチの第一の面に直接カプセル化している。
【００１２】
本発明の利点は、パッチが、空気タイヤの内側ライナーに容易に取付けられて、監視装置に対して確実な取付プラットフォームを提供していることである。
【００１３】
本発明の別の利点は、カプセル化された監視装置と取付パッチの間の接続が別々に形成された両エレメントを接続する接着剤の強度に依存しないことである。
【００１４】
本発明の他の利点は、アセンブリーがアンテナと監視装置の間の接続を保護していることである。
【００１５】
本発明の他の利点は、カプセル化材料を型に注入する前に、アンテナと監視装置が接続されているので、監視装置とアンテナの間の接続が接着剤によって劣化しないことである。
【００１６】
本発明の前述の利点、構造および動作は、以下の説明および添付図面から容易に明らかになるであろう。
【００１７】
本発明の好ましい実施例は、本発明の原理を適用していると出願者が想定している最良の態様を示していて、以下の説明に示され、かつ、図面に示され、添付した請求項に特に明確に指摘され、示されている。
【００１８】
明細書を通じて、同じような番号は同じような部品を意味している。
【００１９】
【実施例】
電子監視装置を空気タイヤの内面に取付けるのに用いるアセンブリーは図面内で全体として数字１０で示されている。アセンブリー１０は、電子監視装置がタイヤ１４の少なくとも１項目の工学的条件を監視できるように、電子監視装置を空気タイヤ１４の内側ライナー１２に好ましく取付ける。
【００２０】
アセンブリー１０は一般的に取付パッチ２０とカプセル化された監視装置２２を含んでいる。取付パッチ２０はカプセル化された監視装置２２を内側ライナー１２に接続して、監視装置が測定を行えるように使用される。取付パッチ２０にはカプセル化された監視装置２２を受入れる構造の第一のサイド２４およびタイヤ１４に取付ける構造の第二のサイド２６が含まれる。取付パッチ２０はゴムから好ましく作られる。ゴム材料はパッチを加硫するのに十分な事前選定された温度と時間で好ましく加硫される。パッチは、エチレン・プロピレン・ジエン・モノマー（ＥＰＤＭ）ゴム、ブチルゴム、天然ゴム、ネオプレーンおよびその混合体から選ばれたゴムから作られる。ひとつの好ましい実施例は、クロロブチル・ゴムと天然ゴムの混合体である。
【００２１】
他の好ましい実施例はブロモブチルゴムである。他の実施例はスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）と天然ゴムの混合体である。一般に、これらのゴム組成から作られたパッチは摂氏約１５０度の温度に加熱して、この温度で約３０分間保持することにより加硫しうる。以後の製造ステップに十分なパッチの加硫を達成するために、必要に応じて時間と温度を変更しうる。さらに、本発明は、パッチ２０を当該分野で知られている種々の他のゴム混合物から作れることも想定している。ゴムに加えて、以下に示すように、パッチ２０をタイヤ１４に接着できて、カプセル化された監視装置２２を受入れられる他の材料からも作れる。熱可塑性エラストマー、熱可塑性ウレタンまたは熱可塑性オレフィンも取付パッチ２０を形成するのに使用しうる。
【００２２】
本発明のひとつの実施例で、パッチ２０は、カプセル化された監視装置２２からの信号を送受信するのに使用するアンテナ３０を保持する。アンテナ３０には、パッチ２０の外周から外に突き出している接続エレメント３２が含まれている。接続エレメント３２はピンおよびソケットのタイプのコネクターの雄または雌の部分になれる。接続エレメント３２を用いることにより、アンテナがパッチ２０内に固定された後で、監視パッケージ３４をアンテナ３０に接続できる。アンテナ３０はパッチ２０に固定する以外に種々の他の方法で、パッチ２０に接続しうる。例えば、アンテナ３０はパッチ２０の外面に取付けられる。監視パッケージ３４には当該分野で希望される監視、伝送、受信の機能を果たすのに必要な種々のセンサー、コントローラー、メモリー・デバイス、電源が含まれる。監視パッケージ３４は、タイヤ１４の外に位置するデータ収集装置と通信できるように、アンテナ３０に接続しなければならない。さらに、監視パッケージ３４には監視パッケージ３４とアンテナ３０の間で直接的電気接続を形成するために接続エレメント３２に組み合わされるように構成された接続エレメント３６も含まれる。
【００２３】
本発明の目的のひとつに基づいて、カプセル化材料４０により監視パッケージ３４が取付パッチ２０に直接カプセル化され、カプセル化材料４０が取付パッチ２０に化学的および（または）物理的に接着される。本発明のひとつの実施例で、フレーム４２の周辺に接着剤４４を塗布し、かつ、周辺部に接着剤４４の連続ビードを設けることにより、フレーム４２を加工し、かつ接着剤４４により取付パッチ２０の第一のサイド２４に取付ける。ひとつの実施例で、フレーム４２を形成するために、厚さ０．０３４５インチの銅張りボードを使用して、４個の部品端部をハンダ付けで合わせてフレーム４２を形成する。フレーム４２を形成するための他の好ましい材料はガラス充填エポキシである。他の実施例では、フレーム４２には、図５に示すように、フレーム４２と、カプセル化された監視装置２２との接続が維持されている場合に、無線周波数信号を干渉せず、かつ、比較的高いカプセル化ないし収容時の温度で溶融しない実質的に全ての材料を使用しうる。この温度は典型的に摂氏９５−１２５度である。
【００２４】
本発明の他の実施例では、フレーム４２に数字４６で示す圧力を加えることにより、フレーム４２を取付パッチ２０の第一のサイド２４に保持される。圧力４６はフレーム４２を正しい位置に維持し、フレーム４２と取付パッチ２０の間からカプセル化材料４０が漏洩するのを防止している。
【００２５】
フレーム４２は取付パッチ２０の上に位置し、接続エレメント３２がフレーム４２内に配置される。フレーム４２に対する接続エレメント３２の位置は接続位置と呼ばれる。本発明の重要な側面は、監視パッケージ３４とアンテナ３０の間の接続がパッチ１０の長期使用で弛まないように接続位置の周辺に強度を与えていることである。
【００２６】
フレーム４２を加工するのに用いられる材料によっては、本発明のカプセル化ステップを実行する前に表面を清浄にするために、サンドブラストをかけ、溶剤で脱脂する必要があるかも知れない。例えば上記の銅張りボードは表面を清浄にするためにサンドブラストと溶剤による洗浄をするのが好ましい。さらに、取付パッチ２０の第一のサイド２４をブチル酢酸内の３％の1,3,5-トリクロロ-ｓ-トリアジントリオン（トリクロロイソシアヌル酸）（ＴＣＴＴ）溶液で清浄にし、調製することが好ましい。次に、サイド２４を１枚のRympleclothでぬぐって、過剰な溶剤と表面の汚れを除去した。次にパッチ２０を完全に乾燥させる。フレーム４２の周辺に用いる接着剤４４は好ましくはFUSO(R)320（重量で５部）／310B（重量で２部）である。FUSO(R)はLord Corporationから入手できる。次に、接着剤４４を炉の中で摂氏８０度で３０分間硬化する。
【００２７】
他の種々のタイプの接着剤、フレーム材料、表面調製を本発明の範囲から逸脱せずに使用しうる。上記の特定の材料及び時間は本発明の例示的実施例および本発明を実施するために現在判明している最良の態様を示す目的のためにすぎない。
【００２８】
次に監視パッケージ３４をフレーム４２内に配置して、第一のサイド２４に近接してフレーム４２内に吊り下げるようにする。煙突４８を監視パッケージ３４上の（圧力センサーまたは温度センサーのような）センサーに取付けて、カプセル化材料４０を硬化した後で、カプセル化された監視装置２２の周辺雰囲気に通じるようにする。煙突４８は監視パッケージ３４への空気通路５０を提供している。
【００２９】
監視パッケージ３４を第一のサイド２４に近接させて、フレーム４２内に配置した後で、図５に示すようにカプセル化材料４０がフレーム４２内で、実質的に監視パッケージ３４の周辺に導入され、監視パッケージ３４周辺の実質的に全ての空間を充填する。本発明の好ましい実施例では、カプセル化材料４０は１００グラムのSTYCAST(R)2651、７グラムのCatalyst 9、３滴の消泡剤８８を含む組成になっている。本発明の他の実施例では、カプセル化材料４０は１１０グラムのSTYCAST(R)2651、１０グラムのPhenyl Gycidyl Ether、９．４グラムのCatalyst ９、６滴の消泡剤８８を含む組成になっている。これらの材料は室温で完全に混合するまで一緒に混合される。その組成を発泡が静まるまで脱気した。次に、その組成をフレーム４２内に注入し、炉の中で摂氏５５度で３０分間硬化させる。次に摂氏８０度で３０分間の事後硬化を行った。このプロセスで取付パッチ２０に直接接着されて、強力なカプセル化された監視装置が得られる。フレーム４２は図５に示す位置に残して良く、または、図６に示すように除去しても良い。
【００３０】
他の種々のカプセル化材料４０も本発明で機能する。例えば、注入可能で、硬化して高い弾性率を持ち、剛性と靱性がある材料になる種々のエポキシとウレタンを使用しうる。カプセル化材料４０は、少なくとも、３０，０００ｐｓｉのヤング率を持ち、電子監視パッケージ３４の周囲に注入できることが望ましい。好ましくは、カプセル化材料４０は少なくも１００，０００ｐｓｉのヤング率を有する。
【００３１】
STYCAST(R)2651が好ましいカプセル化材料である。代わりに、高い融点のポリウレタンおよび（または）ポリ尿素を使用しうる。ポリウレタンは一般にR(NO)nの式を有するポリイソシアネートから得られる。ここで、ｎは２、３または４の整数で、好ましくは約２である。しかしながら、種々のポリイソシアネート（polysiocyanates）の組合わせを使用できるので、“ｎ”は変化して良く、多くの場合、整数ではない。Ｒは炭素原子が約２から約２０の脂肪族または好ましくは炭素原子が約６から約２０のアルキル置換の芳香族を含む芳香族で、好ましくは炭素原子が約６から約１５、または、その組合わせである。適当なポリイソシアネートの例には、1,6-ジイソシアナト（diisocyanto）・ヘキサン、2,2,4-および（または）2,4,4-トリメチルヘキサメチレン・ジイソシアネート、p-およびm-テトラメチルキシレン・ジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン-4,4'-ジイソシアネート（水添ＭＤＩ）、4,4-メチレン・ジフェニル・イソシアネート（ＭＤＩ）、p-およびm-フェニレン・ジイソシアネート、2,4-および（または）2,6-トルエン・ジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジュレン-1,4-ジイソシアネート、イソホロン・ジイソシアネート、および、イソプロピレン・ビス-(p-フェニル・イソシアネート)が含まれる。ＴＤＩが好ましく用いられる。種々のジフェニルメタン・ジイソシアネート（ＭＤＩ）およびＭＤＩと約２から約３．２の平均イソシアネート官能価を有する重合ＭＤＩの混合体が好まれる。
【００３２】
ポリウレタンおよび（または）ポリ尿素の調製は当該分野および文献で良く知られている。例えば、一般に約５５から約１，０００の、そして、好ましくは、約６から約２００の分子量を有するポリエステルまたはポリエーテルの多価アルコールから得た短連鎖のオリゴマーまたはポリマーを上記のジイソシアネートと反応させ、ウレタン・プレポリマーを得る。同様に、短連鎖ジアミンを使用して、上記のジイソシアネートと反応させ、尿素プレポリマーを生成できる。芳香族ジイソシアネートは一般に高融点のウレタンまたは尿素のプレポリマーを生じるのに用いられるが、これらは一般に高い弾性率を有する。得られたプレポリマーはその後に、二価アルコール、ジアミン、二価酸またはアミノ・アルコール等と反応して、前記物質を硬化させ、ポリウレタンまたはポリ尿素を形成する。代わりに、ポリウレタンおよび（または）ポリ尿素は既存のプレポリマーを上記の硬化剤または連鎖延長剤と反応させることにより形成される。
【００３３】
短連鎖化合物の水酸基（ＯＨ）またはアミン基（ＮＨ2）と反応するイソシアネート基（ＮＣＯ）の当量比は一般に約０．９０から約１．１０であり、好ましくは約０．９５から約１．０５であり、さらに好ましくは約０．９８から約１．０２である。
【００３４】
一般に、熱硬化性のエポキシ樹脂が好ましい。エポキシ樹脂またはポリマーは一般にビスフェノールＡおよびエピクロロヒドリンにより形成される。エポキシ樹脂の調製は文献および当該分野でよく知られている。一般に、エピクロロヒドリンは種々のヒドリキシ、カルボキシまたはアミノの化合物と反応し、２以上のエポキシ化された基を持つモノマーを形成する。そして、これらのモノマーがビスフェノールＡとの反応に用いられる。そのような化合物の例はシクロヘキサン-1,2-ジカルボン酸のジグリシジル誘導体、p-アミノフェノールおよびシアヌル酸のトリグリシジル誘導体、フェノール・プレポリマーのポリグリシジル誘導体である。エポキシ化ジオレフィンも使用できる。種々の補助反応剤もエポキシ化された基または水酸基を通じたエポキシ樹脂の硬化に使用できる。合計で約２から約１８の炭素原子を、そして、好ましくは約４から約８の炭素原子を持つ脂肪族アミンのように、第一級または第二級のアミンのようなポリアミンが通常の硬化剤である。適当な化合物にはジエチレン・トリアミン、トリエチレン・テトラアミン、テトラエチレン・ペンタアミン、4,4'-ジアミノジフェニルメタン、ポリアミノアミドが含まれる。ジエチレン・トリアミンとテトラエチレン・ペンタアミンの組合わせが多くの場合好ましい。メタまたはパラフェニレン・ジアミン等のような合計６から２０の炭素原子を有するもののような芳香族アミンも使用できる。他の硬化剤には、ポリチオール、ジシアンジアミド（シアノグアニジン）、ジイソシアネート、フェノール・プレポリマーが含まれる。エポキシ樹脂の硬化はルイス酸またはルイス塩基を用いるエポキシ化された基の開環重合によっても達成できる。従って、電子監視装置を空気タイヤ装置の内側に取付けるための改良された取付パッチは、単純化され、列挙した全ての目的を実現する有効で、安全で、安価で、効率的な装置を提供し、従来装置で遭遇した困難を解消し、当該分野での問題を解決し、新しい結果を得ている。
【００３５】
前述の説明で、特定の用語は簡潔、明瞭、理解のために用いられているが、そのような用語は説明用に用いられ、広く解釈することを意図しているので、従来技術の要件を超えてそれに基づく不必要な限定を意味するものではない。
【００３６】
さらに、本発明の説明と図面は例示であり、本発明の範囲は示された、または、記述された詳細内容そのものに限定されない。
【００３７】
ここに本発明の特徴、発見、原理を説明しているが、電子監視装置を空気タイヤの内部に取付けるための取付パッチを製造し、使用する方法、その構造の特徴、得られた有利な新規および有用な結果、新規および有用な構造、装置、エレメント、配置、部品、組合わせは添付した請求項に示されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】  取付パッチにより、カプセル化した監視装置をタイヤの内側ライナーに取付けた空気タイヤの断面図である。
【図２】  アンテナ用コネクターを囲むように、取付パッチの上面で組立てられ、配置された注入フレームを付けた取付パッチの透視図である。
【図３】  図２の上面図である。
【図４】  取付パッチおよび注入フレーム内に配置された電子監視装置を有する注入フレーム、注入フレームに注入する注入材料の断面の側面図である。
【図４Ａ】  図４と同様の図面であるが、注入フレームが圧力により取付パッチに接触保持された本発明の代替的実施例を示す。
【図５】  図４と同様の図面であるが、注入材料をかなり注入した注入フレームを示す。
【図６】  図４と同様の図面であるが、最終製品の一実施例を示す。
【符号の説明】
１０  アセンブリー
１２  内側ライナー
１４  空気タイヤ
２０  取付パッチ
２２  監視装置
２４  第一のサイド、第一の面
２６  第二のサイド、第二の面
３０  アンテナ
３２  接続エレメント
３４  電子監視装置、監視パッケージ
４０  カプセル化材料
４２  フレーム
４４  接着剤
４６  圧力
４８  煙突
５０  空気通路
【図１】
0005022550.tif 000002
【図２】
0005022550.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図４Ａ】
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【図５】
0005022550.tif 000007
【図６】
0005022550.tif 000008