JP2005178745A - アンテナの格納システムおよび格納方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アセンブリを容易にかつ効率的にタイヤに取付ける。
【解決手段】タイヤ監視システムのためのアンテナシステムおよび方法は、適切な可撓性を有する材料で構成された管状のアンテナハウジング３６を用いている。アンテナ３２は、まっすぐな形状で、または、正弦曲線等の他の好ましい形状でハウジング３６に収納される。管状のハウジング３６は、まっすぐでもよく、一層の可撓性を備えるために波形の壁を備えていてもよい。電子部品パッケージ３４は、アンテナハウジング３８の反対面に各々設けられ、アンテナチューブ３６の対向する端部と各々嵌合する寸法と形状とを有する端部を備えていてもよい。電子部品のハウジング３８の端部は、チューブ３６の端部と嵌合すると、アンテナチューブ３６を電子部品パッケージ３４にしっかりと固定する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、一般的には、タイヤの空気圧の監視システムのための、アンテナとトランスポンダとを含む装置に関し、特に、タイヤの空気圧の監視システムのための、アンテナの格納システムおよび格納方法に関する。

タイヤや車輪の識別情報や、その他のデータを無線周波数で電子的に伝送する、アンテナを含む環状装置が一般に用いられている。装置は、少なくともタイヤまたは車輪の識別情報を保持するために十分なデータ容量を有する一体型の回路チップを備えた無線周波数のトランスポンダを含んでいる。タイヤの空気圧や、トランスポンダの位置でのタイヤや車輪の温度など、他のデータは、識別情報とともにトランスポンダによって伝送される。

データを、タイヤまたはタイヤと車輪とのアセンブリの構造内に含まれるトランスポンダから、無線周波数で伝送する環状のアンテナを設けることが、当業界では知られている。アンテナは、プラスチック等の適切な材料から押出成形されたカバーの中に収められることのできる、ループ形状に形成されたワイヤまたはワイヤの撚線である。プラスチックのシースは、アンテナと組み合わされて、タイヤの組立て前の組立て工程でグリーンタイヤに取付けられ、または、硬化後の工程で完成タイヤに取付けられることのできる一体物を形成する。アンテナおよびトランスポンダは、「硬化前」のタイヤ組立て工程で、タイヤに組み込まれてもよいが、実際には、これをおこなうことは非常に難しい。ラジアルプライタイヤもバイアスプライタイヤも、製造工程において、実質的に直径方向に広げられる。バイアスプライタイヤは、グリーンタイヤを円環体のモールド内に押込めるブラッダを通常有している硬化用プレスに挿入されるときに、直径方向に広げられる。ラジアルプライタイヤは、タイヤ組立てプロセスまたは形成プロセスのときに直径方向に広げられ、さらに、硬化の工程で直径方向に広げられる。タイヤに組み込まれたいかなる環状のアンテナおよびこれに接続された回路構成要素も、製造工程中にタイヤが直径方向に広げられるときに、構造上の健全性と、アンテナ・トランスポンダパッケージ間の機械的接続部とを維持しすることができなければならない。いったんタイヤに組み立てられると、アンテナや、トランスポンダや、アンテナとトランスポンダの接続部に修理できない不良が見つかると、タイヤの有用性が失われ、タイヤを廃棄する必要が生じることもある。したがって、環状のアンテナ・トランスポンダ集合体をタイヤの製造中にタイヤに取付けることは、集合体の部品が後で損傷し、または破損した場合に、他の方法で取付けられていれば健全であったであろう、それが取付けられたタイヤを壊さざるを得ない危険性を有している。

環状アンテナ・トランスポンダシステムが損傷する危険は、製造中にタイヤに組み込まれるときだけにあるのではなく、乗物に取付けられたタイヤの運動から生じることも珍しいことではない。ループアンテナとそれに接続された電子部品は実質的に圧縮歪を受け、サイドウォールにおいては大きな歪振幅を受ける。このような場所は、大きな荷重と変形を受ける代表的なタイヤ領域である。したがって、アンテナ、トランスポンダ、およびそれらの接続部は、このような場所にあると、破損や、機械的、電気的損傷を受けやすい。

電子部品をタイヤ硬化サイクルの厳しい環境におかれることから保護するために、環状のアンテナ装置を硬化後に取付けることが提案されている。アンテナアセンブリは、ゴムをアンテナ上に、特定の形状、典型的には環状に抽出することによって形成され、次に、アンテナアセンブリは硬化される。次に、硬化された合成物内のアンテナは、電子部品パッケージに通される。最後に、ゴムの合成物および電子部品パッケージは、ゴムとともに再硬化される。環状のアンテナアセンブリは、次に完成品としてタイヤのサイドウォ−ルの内側に接着される。

このようなアンテナアセンブリおよび組み立て方法は、良好であるが、いくつかの欠点のために、当業界の必要性に対して完全な解決策とはなりえない。まず、アンテナワイヤを防護しながら、アンテナワイヤを弾性体のシースに収めることは、アンテナループに十分な運動自由度を与えることができない。このようにアンテナの伸びが制限されると、いずれアンテナの破断が生じるおそれがある。次に、電子部品パッケージをアンテナワイヤに取付け、さらに電子部品を第２のステップで硬化するステップは、アンテナ装置の組立て工程が複雑化し、労務量の増大となる。この結果、組立て時間が増え、完成したタイヤのコストをひどく増やすことになる。

以上のことから、アセンブリを容易にかつ効率的にタイヤに取付けることのできる、アンテナ装置および取付け方法に対する必要性が、継続的に存在している。その方法は、好ましくは、電子部品をタイヤ硬化サイクル中の厳しい環境から保護するために、アンテナ集合体を電子部品パッケージに硬化後の工程で取付けるものである。アンテナ装置は、乗物に取付けられたタイヤの使用に伴う応力に耐え、そのような環境でアンテナの構造健全性を守るように、十分な構造健全性を備えていなければならない。さらに、アンテナ装置は、理想的にはアンテナを、タイヤの寿命中に渡って、最適な、意図された構成および形状に維持することが望ましい。タイヤの空気圧の監視システムの性能は、タイヤの電子部品とそこから離れた読み取り機との間の、アンテナを介した有効な通信に依存するため、アンテナを最適な形状に維持することは非常に望ましいことである。さらに、アンテナアセンブリと組立て方法は、コスト優位性および信頼性の高い硬化後の工程で、アンテナのケーブルと電子部品パッケージとを接続する手段を提供することが望ましい。

本発明は、タイヤ監視システムのための公知のアンテナシステムおよび方法の欠点を、適切な可撓性を有する材料で構成された管状のアンテナハウジングを用いることによって克服する。アンテナは、まっすぐに、または、好ましくは正弦曲線状、螺旋状、またはジグザグな形状のいずれかでハウジングに収納される。管状のハウジングは、まっすぐな、または一層の可撓性を備えるために波形の壁を備えている。管状のハウジングは、このようにして、アンテナが拘束されずに曲がったり伸びたりできるようにしながら、アンテナをタイヤ空間内の腐食性ガスや湿度から防護する。本発明の一つの実施態様では、電子部品パッケージは、アンテナハウジングの反対面に各々設けられ、アンテナチューブの対向する端部と各々嵌合する寸法と形状とを有する端部を備えていてもよい。電子部品のハウジングの端部は、チューブの端部と嵌合すると、アンテナチューブを電子部品パッケージにしっかりと固定する。続いて、アンテナシステムは、従来と同様の方法で、タイヤ空間に接着され、または他の方法でタイヤ空間に取付けられてもよい。このような組立て方法は、伸長可能なアンテナケーブルを、中央部に軸方向に延びる孔を有し、孔の両端が開口している管状のアンテナハウジングに収納するステップと、チューブの各端部と嵌合可能な形状および寸法に形成された端部を備えたパッケージ内に、電子部品を収納するステップと、アンテナケーブルの両端を、パッケージに収納された電子部品に接続するステップと、アンテナハウジングを電子部品パッケージに取付けるために、パッケージの両端をアンテナチューブの両端に嵌合させて取付けるステップとを有している。

本発明の利点は、当業者には明らかであろうが、以下に詳細に説明され、付属する図面によって示される、好ましい実施形態および他の実施形態によって実現される。

タイヤの空気圧監視システムは、典型的には、１つまたは２つ以上のセンサを備えたトランスポンダからなっている。トランスポンダおよびこれに接続された電子部品は、パッケージの中に収納されている。トランスポンダは、無線周波数の信号を送受信するために、アンテナを備えている必要がある。アンテナは、本発明では好ましくは環状の形状をしているが、必要に応じて他の形状をとることもできる。アンテナは、製造工程中にタイヤに組み込まれてもよいし、製造後の工程でタイヤに取付けられてもよい。本明細書では、「環状アンテナ」は、本発明の原理から逸脱しない限り、円形、長方形、対称形、または非対称形のいずれでもよい。しかし、アンテナの形状は円形で、アンテナが取り付けられるサイドウォール領域と同程度の大きさであるのが好ましい。アセンブリの位置としては、上部サイドウォールまたはタイヤの頂部領域等の他の位置も可能である。アンテナは、１本のワイヤ、または複数の撚線で構成することができる。従来の導電性物質から形成される環状アンテナとともに用いられる、種々の市販のトランスポンダ、センサその他の電子部品を、本発明の原理と調和させて、適切に使用することができる。

アンテナワイヤの材料としては、鋼、アルミニウム、銅、銅合金、または他の導電性のワイヤを用いることができる。本明細書に開示されている通り、ワイヤ径は一般的には、トランスポンダのアンテナとしての作動上重要ではないと考えられている。耐久性を高めるためには、細径ワイヤの多条撚線構造が望ましい。利用可能な他の選択肢としては、リボンケーブル、織物撚線上のリボン導体、可撓性を有する回路、導電性フィルム、導電性ゴム等が挙げられる。

図１を参照すると、本発明の好ましい実施形態が、タイヤの内部まで展開されて示されている。タイヤ１２は、従来の方法によって、ゴムやゴム合成物等の従来の材料で形成されており、ラジアルプライ構成またはバイアスプライ構成のいずれでもよい。典型的なタイヤ１２は、トレッド１４と、ショルダ１６と、環状のサイドウォール１８と、終端部のビード２０とを有している。インナーライナ２２が形成され、タイヤ空間２４を画定している。タイヤ１２は、外周リムフランジ２８と外側リムフランジ面３０とを有する環状リム２６に取付けられるようにされている。環状リム２６は、従来どおりの形状で、鋼等の適切な強度を有する金属からなっている。

環状のアンテナ３２は、好ましい実施形態では、正弦曲線状の形状を有している。アンテナ３２はまた、別のパターンに形成されていてもよく、必要に応じ１本または複数本のまっすぐなワイヤでもよく、フィラメントワイヤ、コード、または撚線でもよい。ワイヤの材料としては、鋼、アルミニウム、銅、または他の導電性ワイヤを用いることができる。上述のとおり、ワイヤ径は一般的には、アンテナとしての作動上重要ではないと考えられているが、細径ワイヤの多条撚線構造が望ましい。アンテナ３２は、その曲線状またはジグザグ状の形状によって可撓性を備えており、以下に説明するタイヤ製造時および使用時の破断の危険性が最小化される。

引き続き、図１を参照すると、上述の一般的形状のトランスポンダモジュール３４が設けられている。トランスポンダモジュール３４は、圧力や温度等のパラメータを検出する手段を含んでいてもよい。装置１０の一部として含まれている格納チューブ３６は、必須ではないが、好ましくは図示のように環状に形成されている。格納チューブ３６は、下記に説明するとおり、電気絶縁性を備えた弾性材料で形成されている。したがって、製造後の状態では、装置１０は、アンテナ３２と、トランスポンダモジュール３４と、格納チューブ３６とを有する、単一の概ね円形で、タイヤ１２への取付けのため輸送や取り扱いが容易なアセンブリである。装置アセンブリ１０の直径は、タイヤ１２のサイズと、タイヤ上の望ましい付属物のサイズの関数である。

図１をさらに参照すると、装置１０は、タイヤ１２のライナ２２に、好ましくは製造後の組立て工程で取付けられる。取付けには、接着剤、または、装置をゴム合成物に固定する公知の従来の方法を用いることができる。

図２，３を参照すると、本発明の環状の格納チューブ３６は、内部にアンテナ３２を、必須ではないが、好ましくは弛緩した状態で格納している。チューブ３６は、好ましくはスパンデックス等の弾性繊維や、ゴムや、ビニールからなっており、十分な可撓性を備えた他の合成材料で形成することもできる。アンテナケーブル３２は単一ワイヤまたは複数のワイヤの撚線のいずれでもよい。

このように構成されたチューブ３６は、タイヤに設置され、タイヤ内に存在する応力を受けると、たわんだり、伸ばされて、初期の緩んだ状態から伸びた状態へと移行する。アンテナ３２は波状や、正弦曲線状や、ジグザグ状の形状であるので、チューブ内でまっすぐになったり、曲がったりして、チューブ３６の伸びを吸収する。タイヤの応力の影響から解放されると、チューブは回復し、最初の、最適なチューブ形状に縮もうとする。チューブ３６の外壁は、まっすぐでもよく、一層の可撓性を備えるように波形であってもよい（図示せず）。

図２，３から明らかなとおり、電子部品パッケージ３４は、市販され一般的に用いられている形式の電子部品を収納している。電子部品は、タイヤの内部状態を監視する１つまたは２つ以上のセンサや、アンテナ３２との接続のための接続手段を含んでいてもよい。アンテナ３２の両端は、例えば、入出力信号をセンサパッケージと外部の読み取り機（図示せず）との間で伝送する手段を提供するように、パッケージ３４の内部の端子に半田付けされていてもよい。パッケージ３４は、必須ではないが概ね円筒形形状で、かつアクセス用軸方向孔４０が貫通しているベースハウジング３８を含んでいる。孔４０はハウジング３８の互いに反対側の両端部４２，４４の間を延び、ハウジング３４内に収納された内部の電子部品との接続手段としての役目を果たす。

ハウジングの端部４２，４４は、本発明の一実施形態では、ハウジング３８から延びる突起またはニップルでもよい。また、端部４２，４４は、望ましければ、ハウジング３４の側面と同一面にあってもよい。端部４２，４４は、その中に入るチューブ３６の両端部を受け入れることのできる形状および内径を持ったソケットを意味する。端部４２，４４およびチューブ３６はまた、端部４２，４４がチューブ３６の両端部の中に入るような形状でもよい。図示された実施形態では、チューブ３６の端部は、ハウジング３８の端部４２，４４の中に押し嵌めされている。チューブとハウジングとの嵌合状態を維持するため、チューブの両端の外側表面に接着剤を塗布してもよい。望ましければ、環状のリセス４６を各ハウジングの端部４２，４４の中に形成し、チューブ３６の各端部から突き出すように形成された相補的な形状の環状の肩部４８をリセス４６が受け入れるようにしてもよい。肩部４８がリセス４６と係合すると、チューブはハウジングに機械的に結合される。

チューブ３６をハウジング３８と組み立て、アンテナ３２をハウジング３４内の電子部品に電気的に接続する方法は、このように直接的で効率的である。組立て方法は、伸長可能なアンテナケーブル３２を、中央部に軸方向に延びる孔を有し、孔の両端が開口しているチューブ３６に、好ましくは弛緩させて収納するステップと、チューブの各端部と嵌合可能な形状および寸法に形成された端部４２，４４を備えたパッケージ３４内に、電子部品を収納するステップと、アンテナケーブル３２の両端を、パッケージに収納された電子部品に接続するステップと、アンテナハウジングを電子部品パッケージに取付けるために、パッケージの両端をアンテナチューブの両端に嵌合させて取付けるステップとを有している。

以上の説明より、本発明は、環状のアンテナをタイヤの内側に取付ける、便利で信頼性の高い取付け方法に対する当業界における必要性を満足することが理解されよう。チューブ３６を、弾力性のある繊維材料、ゴム、ビニール、またはこれらと類似する材料で作ることによって、その中に収められたアンテナを最適な形状で防護し、維持する格納物が形成される。チューブ３６は、経済的に製造でき、かつ効果的である。チューブは、応力がタイヤ内に加えられると、初期の緩められた状態から伸びる。チューブの材料とアンテナの曲線状の形状によって、このような伸びは吸収される。チューブのもとの形状への回復特性は、意図された方法で使用される典型的なタイヤで必要となる回数の伸長／回復サイクルに耐えることのできるだけの、十分な予測性と耐久力とを有している。ライクラ・スパンデックス(Lycra Spandex；E.I. DuPont de Nemours & Companyの登録商標)は、使用可能な材料の一例である。他の市販の伸長可能な織物も同様に使用できる。選択された伸び抵抗と、残留応力と、ヒステリシスと、残留伸びと、回復特性とを有する織物を使用できる。材料は、一般的に、材料が永久変形なしに耐えることのできる最大伸び量を表すサイクルリミットを持っている。さらに、保持力および伸び抵抗は、チューブ３６の弾性特性とタイヤ環境における応力から生じる伸び量とが最適に釣合うように選択してもよい。

本発明の、ゴム製の支持ストリップからなるアンテナ装置に対する利点は大きい。スパンデックス繊維、ゴム、ビニールチューブからなる構造体は、繰り返し引張られることができ、また、初期の長さおよび強度の非常に近くにまで回復することができる。材料は破断することなく、多数回のサイクルに渡って、引張られることができる。材料はより強く、より耐久性があり、より大きな回復力を発揮する。

図示のためにタイヤの一部が切り取られて表示された、タイヤと本発明の環状装置の斜視図である。 アンテナチューブアセンブリと電子部品パッケージの、部分的に分解された拡大斜視図である。 図示のために一部が断面図で表示された、アンテナチューブアセンブリと電子部品パッケージの側方図である。

符号の説明

１０ 装置
１２ タイヤ
２２ インナーライナ
２４ タイヤ空間
３２ アンテナ
３４ トランスポンダモジュール
３６ 格納チューブ
３８ ベースハウジング
４０ 軸方向孔
４２，４４ 端部
４６ リセス
４８ 肩部

Claims (3)

1. タイヤ用装置において、
   伸長可能なアンテナと、
   適切な可撓性を備えた材料からなり、伸長可能な、管状のアンテナハウジングであって、前記伸長可能なアンテナを受入れ、かつ、該アンテナハウジングの両側の端部の間を延びる軸方向孔を備えているアンテナハウジングと、
   外側端部を有する電子部品パッケージであって、該外側端部は、前記アンテナハウジングの対向する前記端部と各々嵌合する寸法と形状とを有し、それによって前記アンテナハウジングが該電子部品パッケージに取付けられる電子部品パッケージと
   を有することを特徴とする、タイヤ用装置。
2. 前記アンテナは、前記アンテナハウジングの前記軸方向孔の中に弛緩状態で収納されている、請求項１に記載のタイヤ用装置。
3. アンテナアセンブリが内部に組み込まれているタイヤにおいて、
   内側を向く壁を有するタイヤ本体と、
   伸長可能なアンテナと、
   前記タイヤ本体の前記内側を向く壁に取付けられ、適切な可撓性を備えた材料からなり、伸長可能な、管状のアンテナハウジングであって、前記伸長可能なアンテナを受入れ、かつ、該アンテナハウジングの両側の端部の開口の間を延びる軸方向孔を備えているアンテナハウジングとと、
   外側端部を有する電子部品パッケージであって、該外側端部は、前記アンテナハウジングの反対面に各々設けられ、前記アンテナハウジングの対向する前記端部と各々嵌合し、それによって前記アンテナハウジングが該電子部品パッケージに取付けられる電子部品パッケージと
   を有することを特徴とするタイヤ。
   
   

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