JP2008519732A - 剛性構造体をタイヤに取り付けるためのメサ型取付パッチ - Google Patents

Abstract

比較的剛性の構造体（３００）をタイヤ（３１５）の表面に取り付けるために使用できる新規で有用なパッチ（３０５）を提供する。例示だけの意味であるが、上記剛性構造体は、電子デバイス、印刷回路板、圧電部品、又はパッチ（３０５）又はタイヤ（３１５）がつくられている材料より比較的剛性である他のデバイスであってもよい。本発明は、タイヤの使用時にタイヤが変形を繰り返すときに上記剛性構造体付近に発生する応力集中を減少し且つ制御することができる。

Description

本発明は、比較的剛性な構造体をタイヤの表面に取り付けるために使用できる新規で有用なパッチに関する。例示だけの意味であるが、この剛性構造体は、電子デバイス、印刷回路板、圧電部品、又はパッチ又はタイヤがつくられている材料より比較的剛性である他のデバイスであってもよい。本発明は、タイヤの使用時にタイヤが変形を繰り返すときに上記剛性構造体付近に発生する応力集中を減少し且つ制御することができる。

タイヤの表面への構造体又はデバイスの取り付けは、多数の有効な及び望ましい用途を有する。例えば、本件出願人に譲渡されている米国特許第６，７３４，７９１号（特許文献１）は、タイヤの内部に配置されてタイヤの内側に接合されている電子部品組立体を開示している。その電子部品は、例えば温度及び圧力のようなタイヤ状態についての様々な情報を提供するために使用することができる。電子デバイスを含む様々な構造体をタイヤの表面へ取り付けるための技術が開示されている。例えば、本件出願人に譲渡されている米国特許第６，７８２，７４１号（特許文献２）はタイヤに電子モジュールを固定するために使用できるゴム複合体からつくられているパッチを開示している。米国特許第６，７８２，７４１号及び米国特許第６，７３４，７９１号は、ここに引用して本願明細書に組み入れるものとする。
米国特許第６，７３４，７９１号 米国特許第６，７８２，７４１号

タイヤ構成に通常使用されているエラストマ材料より比較的剛性である構造体がタイヤの表面に取り付けられているときに、応力集中が発生することがある。例えば、比較的剛性の構造体がパッチに直接取り付けられているときに、時間の経過により、そしてタイヤ使用中に発生する撓みの繰返しにより、電子デバイスの縁がその下にあるゴムに接触する可能性がある。例えば、図１は、タイヤ１１５の表面１１０に接着されているパッチ１０５に取り付けられているデバイス１００の横断面を図解している。デバイス１００は、タイヤ１１５の構成に使用されている材料、通常エラストマ材料に比較すると、比較的剛性である。タイヤ１１５が、矢印Ａ及びＢに示される引っ張り変形を受けたとき、デバイス１００は、どのような引っ張り変形又はひずみにも抵抗し、その結果、ポイントＣ及びＤに隣接して応力集中を生じる。パッチ１０５とタイヤ１１５との間の接合は強力であるので、応力はポイントＣ及びＤに又はその近くに発生する。なお、図１は例示のためだけに示したものに過ぎず、デバイス１００がパッチ１０内に部分的に又は完全に埋め込まれた場合でも、同様の影響は発生する可能性がある。

それ故、このような応力集中を減らすか又は制御するパッチが望ましい。本発明のこれら特徴及び利点並びにその他の特徴及び利点は、以下の記載に一部説明され、又以下の記載から明らかにであろう。

本発明は、比較的剛性の構造体をタイヤの表面に取り付けるために使用できるパッチを提供する。本発明は、取り付けられた又は埋め込まれた構造体の縁に隣接した場所でパッチ内において一般に発生する応力集中を減少し制御することができる。本発明は、電子装置、圧電装置、印刷回路板及び多数の他の可能性を含む様々な異なる構造体で使用することができる。圧電装置の場合、本発明は、圧電装置が受ける応力の量を最小化又は無くするためだけでなく制御するような形状とすることができる。本発明の様々な実施例を以下に要約する。

１つの典型的な実施例において、本発明はタイヤに固定するための装置を提供する。その装置は、エラストマ材料からつくられ且つタイヤの表面に付着するための形状にされている。そのパッチは、パッチのまわりに広がる第１の周縁と周面とを有している。比較的剛性な挿入体がパッチによって支持される。その挿入体は、電子装置、印刷回路板又は様々な他のコンポーネントとすることができる。挿入体は、挿入体のまわりに広がる第２の周縁を有する。挿入体は、パッチの第１の周縁と接している。挿入体の第２の周縁が、パッチに対して挿入体のオーバーハングを形成するように、第２の周縁の少なくとも一部に沿ってパッチの第１の周縁の外に広がるように位置している。必須ではないが、オーバーハングが、挿入体の第２の周縁全体にわたって存在することが好ましい。

本発明のこの典型的な実施例に対して様々な付加的特徴を持たせて、応力集中を制御し且つ最小化するように装置の能力を高めることができる。例えば、周面は、形状乃至断面が凹状にすることができる。又は、パッチの周面は、タイヤに接する位置で、タイヤの受け面に対して実質的に直角となるような形状にすることもできる。同様に、パッチの周面は、挿入体に接する位置で、挿入体の取付け面に対して実質的に直角となるような形状にすることもできる。更に又は、パッチの周面は、タイヤに接する位置で、タイヤの受け面に対して実質的にアーチ状となるような形状にすることもできる。同様に、パッチの周面は、挿入体に接する位置で、挿入体の取付け面に対して実質的にアーチ状となるような形状にすることもできる。更に、タイヤが変形しているとき、オーバーハングに隣接したパッチに生じる応力集中を減少するようにパッチの厚さを変化させることもできる。この効果は、影響は、パッチの厚さを増大することによって一般に実現される。

他の典型的な実施例において、ゴム複合体からつくられているパッチを含む、タイヤに固定するための装置が提供される。パッチは、第１の長さと周面とを有している。第２の長さを有する挿入体が、パッチによって支持される。挿入体の長さがパッチの長さを越えるように、パッチはタイヤに固定するための形状にされている。このように、挿入体は、挿入体に対してパッチのオーバーハングを形成するようにパッチを越えて延びている。上述した実施例に関して説明したように、周面の高さ及びの形状に対して様々な変更を使用することができる。

本発明の更に他の典型的な実施例において、エラストマ材料からつくられているパッチ含む、タイヤに固定するための装置が提供される。パッチは、パッチのまわりに広がる第１の周面を有する。比較的剛性な挿入体が、パッチによって支持される。その挿入体は、挿入体のまわりに広がる第２の周面を有する。パッチは、タイヤの表面に取り付けるために形状にされる。第１及び第２の周面は、実質的に同一平面上にある。

本発明の上記したそしてその他の特徴及び利点は、以下の記載及び添付の特許請求の範囲を参照してよりよく理解されるであろう。本明細書に組み込まれて本明細書の一部をなす添付図面は、本発明の実施例を図解し、本明細書と共に本発明の原理を説明するものである。

本発明の最良の形態を含む当業者に向けた本発明の十分且つ実施可能な開示を、添付図面を参照して本明細書において記載する。

本発明の同一又は類似の特徴又は要素を表すために、本明細書及び添付図面において同一参照符号を繰り返して使用する。

以下、本発明の実施例を詳細に参照して説明する。なお、本発明の実施例のうちの複数の実施例を図面に示す。図示した各実施例は、本発明の説明のために示すものであり、本発明を限定するものではない。例えば、１つの実施例の一部として説明し又は図示した特徴は、別の実施例に適用して、第３の実施例を構成することもできる。本発明は、そのような変更及び変形並びにその他の変更及び変形を含むものである。

本発明によるタイヤパッチの１つの実施例を図２に図解する。メサ型パッチ２０５を使用してデバイス２００がタイヤ２１５の受け面２１０に接着されている。デバイス２００は、タイヤを構成する材料よりも比較的剛性である、タイヤ２１５の受け面２１０に配置される可能性のある様々な構造体を概念的に表しているものである。例示だけの意味であるが、デバイス２００は、様々な電子装置、圧電装置又は印刷回路板とすることができる。更に、非電子的な部品も想定できる。

図１のパッチとは異なり、パッチ２０５は応力集中を減少させる複数の特徴を有している。特に、デバイス２００の周縁２２０がパッチ２０５の周縁２２５よりわずか外に広がっているように、デバイス２００の長さＥはパッチ２０５の長さより長い。それ故、タイヤ２１５が動作中に変形するとき、周縁２２０がパッチ２０５と接触していないので、周縁２２０の境界での応力集中は避けられる。更に、パッチ２０５がタイヤ２１５の受け面２１０から上げられるので、パッチ２０５と周縁２２０の境界で発生している応力集中も減らされる。最後に、周面２３０は、図２に図示したように、凹状円弧を描くように形成されている。このような形状は、パッチ２０５の応力集中を減らすように更に作用する。

図３は、高いパッチ３０５を使用している本発明の他の典型的な実施例を示す。デバイス３００が、パッチ３０５を使用してタイヤ３１５に接着されている。上述した実施例と同様に、デバイス３００の周縁３２０がパッチ３０５の周縁３２５から外に広がっているように、デバイス３００の長さＦはパッチ３０５の長さを越えている。周面３３０は、パッチ３０５がタイヤ３１５に接触している位置でわずかなテーパー３３５を有しており、図３に示すように断面で見たときにアーチ形の形状を描いている。同様に、タイヤ３１５が動作中に様々に変形するとき、これらの特徴は、パッチ３０５が受ける応力集中を減少し又は制御するように働く。

本発明の更に他の典型的な実施例を図４Ａに図示する。上述した典型的な実施例と同じ態様で、デバイス４００は、デバイス４００をタイヤ４１５に接着するために使用するパッチ４０５の長さより長い長さＧを有している。この結果、デバイス４００の周縁４２０は、パッチ４０５の周縁４２５より外に広がっている。上述した実施例と違って、周面４３０にはテーパー又は円弧はつけられていない。その代わりに、周面４３０は、タイヤ４１５の受け面４１０及びデバイス４００の取付け面４４０に対して実質的に直角になっている。応力集中の低減は、パッチ４０５のオーバーハングと、デバイス４００の表面４１０からの高さとによって達成されている。図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃの実施例を比較して示すように、受け面４１０に対する周面４３０の角度は変えることができる。また、表面４３０の形状を変えることができることも、本発明の範囲内であることは理解されたい。

最後に、図５は、デバイス５００の長さＨがパッチ５０５の長さに同一である本発明の他の典型的な実施例を示す。詳述するならば、周縁５２０及び周縁５２５とが互いに同一面内にあって、デバイス５００のオーバーハングはない。周面５３０は、受け面５１０及びパッチ５０５の取付け表面５４０に対して実質的に直角になっている。それ故、本発明のこの実施例では、応力集中の低減は、受け面５１０からのデバイス５００高さと、パッチ５０５がデバイス５００の周縁５２０の外に広がっている部分が全くないこととによって実現されている

本発明は、上述した典型的な実施例に関連して図面に示した相対的なサイズ及び寸法比に限定されるものではない。他の様々な形状及び寸法比を使用することもできる。更に、１つの実施例に関して記載されている特徴は、本発明の別の実施例の特徴と組み合わせて本発明の更に別の実施例を構成することもできる。本発明は、上述したタイヤパッチの典型的な実施例に対して適用できる上記した変更並びにその他の変更も含むものであり、それらは、添付の特許請求の範囲及びその均等の範囲に含まれるのであることを理解されたい。

比較的剛性なデバイスを支持すると共にタイヤ表面に取り付けられる、上述した応力集中及びその他の影響をうける構造の典型的なタイヤパッチの横断面図を図解する。 本発明の１つの典型的な実施例の横断面図を図解する。 本発明のもう１つの典型的な実施例の横断面図を図解する。 図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃは、本発明の更に別の実施例の横断面図を図解する。 本発明の他の典型的な実施例の横断面図を図解する。

Claims (22)

1. タイヤに固定するための装置であって、
   エラストマ材料から構成されているパッチにして、当該パッチのまわりに延びている第１の周縁と、当該パッチのまわりに延びている周面とを有するパッチと、 前記パッチに支持される比較的剛性な挿入体にして、当該挿入体のまわりに延びている第２の周縁を有しており、前記パッチの前記第１の周縁と接している挿入体と
   を具備しており、前記パッチは、タイヤの表面に取り付けるような形状になされており、前記挿入体の前記第２の周縁は、当該第２の周縁の少なくとも一部に沿って前記第１の周縁より外に位置して、前記パッチに対して前記挿入体のオーバーハングを形成していることを特徴とするタイヤに固定するための装置。
2. 前記周面は、前記挿入体とタイヤとの間に位置しており、形状が凹状であることを特徴とする請求項１に記載の、タイヤに固定するための装置。
3. タイヤは前記パッチのための受け面を有しており、前記パッチの前記周面は、タイヤに接する位置でタイヤの受け面に対して実質的に直角であるような形状にされていることを特徴とする請求項１に記載の、タイヤに固定するための装置。
4. 前記挿入体は前記パッチに接触する取付け面を有しており、前記パッチの前記周面は、前記挿入体に接する位置で前記挿入体の前記取付け面に対して実質的に直角であることを特徴とする請求項１に記載の、タイヤに固定するための装置。
5. タイヤは前記パッチのための受け面を有しており、前記パッチの前記周面は、タイヤに接する位置でタイヤの前記受け面に対して実質的にアーチ状であるような形状になされていることを特徴とする請求項１に記載の、タイヤに固定するための装置。
6. 前記挿入体は前記パッチに接触する取付け面を有しており、前記パッチの前記周面は、前記挿入体に接する位置で前記挿入体の前記取付け面に対して実質的にアーチ状であることを特徴とする請求項５に記載の、タイヤに固定するための装置。
7. 前記挿入体は前記パッチに接触する取付け面を有しており、前記パッチの前記周面は、前記挿入体に接する位置で前記挿入体の前記取付け面に対して実質的にアーチ状であることを特徴とする請求項１に記載の、タイヤに固定するための装置。
8. 前記オーバーハングは、前記挿入体の前記第２の周縁全体にわたっていることを特徴とする請求項１に記載の、タイヤに固定するための装置。
9. 前記パッチは、タイヤが変形するとき、前記オーバーハングに隣接した前記パッチに生じる応力集中を減らすような厚さを有することを特徴とする請求項１に記載の、タイヤに固定するための装置。
10. 前記周面は、前記オーバーハングに隣接した部分の形状がアーチ状であることを特徴とする請求項９に記載の、タイヤに固定するための装置。
11. タイヤに固定するための装置であって、
    第１の長さと周面を有している、ゴム複合体からつくられているパッチと、
    前記パッチによって支持されている、第２の長さを有する挿入体と
    を具備しており、前記パッチは、タイヤに固定するための形状にされており、前記挿入体に対して前記パッチのオーバーハングを形成するために前記挿入体が前記パッチの外に広がるように前記第２の長さが前記第１の長さを越えていることを特徴とする、タイヤに固定するための装置。
12. 前記周面は形状が凹状であることを特徴とする請求項１１に記載の、タイヤに固定するための装置。
13. タイヤは前記パッチのための受け面を有しており、前記パッチの前記周面は、タイヤに接する位置でタイヤの受け面に対して実質的に直角であるような形状にされていることを特徴とする請求項１１に記載の、タイヤに固定するための装置。
14. 前記挿入体は前記パッチに接触する取付け面を有しており、前記パッチの前記周面は、前記挿入体に接する位置で前記挿入体の前記取付け面に対して実質的に直角であることを特徴とする請求項１１に記載の、タイヤに固定するための装置。
15. タイヤは前記パッチのための受け面を有しており、前記パッチの前記周面は、タイヤに接する位置でタイヤの前記受け面に対して実質的にアーチ状であるような形状になされていることを特徴とする請求項１１に記載の、タイヤに固定するための装置。
16. 前記挿入体は前記パッチに接触する取付け面を有しており、前記パッチの前記周面は、前記挿入体に接する位置で前記挿入体の前記取付け面に対して実質的にアーチ状であることを特徴とする請求項１５に記載の、タイヤに固定するための装置。
17. 前記挿入体は前記パッチに接触する取付け面を有しており、前記パッチの前記周面は、前記挿入体に接する位置で前記挿入体の前記取付け面に対して実質的にアーチ状であることを特徴とする請求項１１に記載の、タイヤに固定するための装置。
18. 前記オーバーハングは、前記第２の周縁全体にわたっていることを特徴とする請求項１１に記載の、タイヤに固定するための装置。
19. 前記パッチは、タイヤが変形するとき、前記オーバーハングに隣接した前記パッチに生じる応力集中を減らすような厚さを有することを特徴とする請求項１１に記載の、タイヤに固定するための装置。
20. 前記周面は形状がアーチ状であることを特徴とする請求項１９に記載の、タイヤに固定するための装置。
21. タイヤに固定するための装置であって、
    エラストマ材料からつくられているパッチにして、当該パッチの周りに広がる第１の周面を有しているパッチと、
    前記パッチによって支持されている比較的剛性な挿入体にして、当該挿入体の周りに広がる第２の周面を有している挿入体と
    を具備しており、前記パッチは、タイヤの表面に取り付けられるような形状にされており、前記第１及び第２の周面は実質的に同一平面上にあることを特徴とする、タイヤに固定するための装置。
22. 表面を有するタイヤに固定するための装置であって、
    エラストマ材料からつくられており厚さを有するパッチであって、当該パッチの周りに少なくとも部分的に広がる第１の周面を有しているパッチと、
    比較的剛性な挿入体であって、当該挿入体の周りに少なくとも部分的に広がる第２の周面を有している挿入体と
    を具備しており、前記パッチは、タイヤの表面に取り付けられるような形状にされており、前記第２の周面は、前記第１の周面の少なくとも一部の外に広がってオーバーハングを形成しており、前記パッチの厚さは、タイヤの動作中、前記パッチに発生している応力集中を制御するようになされていることを特徴とする、タイヤに固定するための装置。

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