JP2009535699A - ワイヤレス・マイクロ／ナノ・センサを有するエラストマー物品 - Google Patents

Abstract

エラストマー物品からデータを取得するためのセンサシステムは、少なくとも１つのワイヤレスセンサを含む。センサは、物品の閉塞を回避するのに十分小さいナノスケールからマイクロスケールの範囲の大きさのデバイスである。物品は、物品の材料のうちの１つに埋設されるセンサ、物品に組み込まれるセンサ層およびコンポーネント内に配置されるまたは物品のコンポーネント内に埋設されるセンサ列を含むことができる。センサは、温度、圧力、サイドウォール屈曲、応力、歪および他のパラメータの１つ以上に関連したデータを供給するように構成することができる。センサは、タイヤの運転中にデータを検知するのに適している、ＬＣＤセンサ、および／または導電性ポリマーセンサ、および／またはバイオポリマーセンサ、および／またはポリマーダイオードとすることができる。タイヤが発生するエネルギーを用いる電源回路は、電力をセンサに供給することができる。

Description

本出願は、２００６年４月２５日に出願された米国仮出願番号第６０／７９４６０５号の利益を主張し、その開示は参照によって本願明細書に援用される。

本発明の例示的実施形態は、一体型のセンサシステムを有するエラストマー物品に関する。本発明の例示的実施形態は、内蔵センサを有するエラストマー物品の物理的なおよび工学的性質をモニタすることともに特定の用途を見出し、特に、車両タイヤに関して記載されている。しかしながら、本発明の例示的実施形態は、仕事を実行可能なエラストマー物品のような他のエラストマー物品のためのパラメータをモニタすることを含む他の類似した用途に変形可能であると認められたい。

空気ばねおよび車両タイヤのようなエラストマー物品は、使用中、広範囲にわたる内力および外力を受けることが多い。粘弾性材料材により実行される仕事の結果を、熱に失われた有効な仕事の指標として、温度、すなわち熱力学量によって示すことができる。タイヤは、さまざまな負荷および内圧において、オペレーショナルウィンドウ内で繰り返される内力と外力およびその結果として生じる温度に耐えるように設計されている。エラストマー物品がこのオペレーショナルウィンドウを越えた状況を被るとき、その物品の性能は低下しうる。例えば、ある状況において、不適切に用いられている車両タイヤは、使用中に過剰な剪断力（例えば、繰り返される周期的変形）を被るコンポーネントを含むことがありうる。これらの内力はタイヤの内部温度を上昇する熱を発生する。過熱したタイヤコンポーネントは最終的に破損し、タイヤ性能を変更しうる。運転条件に必要な圧力まで適切に膨張しないタイヤは過熱し、最終的に運転寿命を減少しうる熱に関連する摩耗を被ることがありうる。車両が、採掘作業において石炭を運搬する、あるいは、一般道路上で貨物を輸送するような作業の実行に従事する特定の例において、減少したタイヤ寿命は作業に悪影響を及ぼし、生産性の損失および運転コストの増加を招きうる。

今日の車両は、アクティブに管理されたサスペンションシステムおよびブレーキシステムも含む。これらのシステムは、タイヤと路面との関係に関するデータを推定する。車両製造業者は、測定可能なリアルタイムの工学データをタイヤから取得し、これらのデータを用いて、車両の運転をアクティブに管理できるシステムを要求する。

従って、タイヤおよびタイヤコンポーネントが受けるパラメータ（例えば、応力および歪を含む力、温度、振動、タイヤおよびそのコンポーネントの状態に関する有用な情報を与える他の条件）を検出することが望ましい。

本発明は、エラストマー物品内に配置された、あるいはエラストマー物品に接続されたセンサから、エラストマー物品のデータを取得するためのセンサシステムを提供する。センサシステムは、データをワイヤレス通信によって取得する。センサは、物品内に埋設されるのに十分に小さいマイクロスケールまたはナノスケールのセンサである。このようなセンサは、エラストマー材料内の閉塞（occlusion）を回避するのに十分に小さいエラストマー材料と結合して構成することができる。

ある構成において、本発明は、物品内に埋設される少なくとも１つまたは複数のセンサを有するエラストマー物品を提供する。１つまたは複数のセンサは、マイクロスケールまたはナノスケールの大きさである。少なくとも複数のセンサは、リーダにワイヤレス信号を出力し、物品の物性データまたは工学状態データを供給するように構成される。ある構成は、物品のコンポーネントの材料の全体にわたって埋設される複数のセンサを設ける。他の構成は、物品に組み込まれるセンサ層内のセンサを設ける。さらなる構成は、物品の材料内に埋設されるストリング形状の複数のセンサを使用する。

他の構成では、本発明は、タイヤ内に埋設される複数のセンサを有するタイヤを提供する。タイヤは、ソリッドタイヤ、空気入りタイヤまたはエアレスタイヤとすることができる。センサはマイクロスケールおよびナノスケールの大きさである。少なくとも複数のセンサは、リーダにワイヤレス信号を出力し、タイヤの物性データまたは工学状態データを供給するように構成される。ある構成は、タイヤコンポーネントの材料の全体にわたって埋設される複数のセンサを設ける。他の構成は、タイヤに組み込まれるセンサ層内のセンサを設ける。さらなる構成は、タイヤコンポーネント内に埋設されるあるいはタイヤコンポーネントの一部として設けられるストリング形状の複数のセンサを使用する。

さらなる構成において、本発明は、閾値に到達すると構成を変えるように構成される複数のセンサを有するエラストマー物品を設ける。一実施例において、閾値は温度に基づく。他の閾値は、応力、歪および振動を含む。リーダは、センサ構成における変化を探すようにプログラムされる。センサ構成における変化とは、例えば、センサが起動すること、停止すること、伝送周波数を変更すること、または伝送間隔を変更することである。物品の例は、タイヤ、より詳細には、空気入りタイヤである。

本発明のさらなる構成は、エラストマー物品自体が発生するエネルギーからセンサ用の電力を生成する電源回路を設ける。

本願明細書中では、類似の参照符号は類似の部品を表す。図面は模式的あるいは図式的な記述であることを目的とする。図面は一定の比率ではなく、図面に選択された斜線は材料を限定することを目的としない。

図１では、タイヤ102用のリモートセンシングシステムは、概して参照符号100で示されている。センシングシステム100は、さまざまなパラメータ（特に、温度、圧力、空気圧、応力、歪、振動、化学変化を含むがこれらに限定されない）を検出するための、タイヤ102に取り付けられたおよび／または埋設された１つ以上のワイヤレスセンサ104を含む。センシングシステム100は、タイヤ特性（タイヤトレッド摩耗、タイヤ空気圧、タイヤ温度およびサイドウォール屈曲を含むがこれらに限定されない）をモニタするのに有用なデータを取得する。膨張（bulge）、パンク、トレッドやコードの破壊のような、タイヤ102のノンユニフォミティもまたモニタおよび／または発見できる。不均一なトレッド摩耗またはフットプリント変化による車両のサスペンション変形のような他の不均一を、このように測定することができる。

本願明細書に記載されている実施例は空気入り自動車タイヤに関するものであるが、エアレスタイヤおよびソリッドタイヤのような他のタイヤ、空気ばね、コンベヤーベルト、屋根材、スポーツ用品等を含む他のエラストマー物品もまた、類似の構造および実施形態のセンシングシステムを使用してモニタできるということを認識されたい。

ワイヤレスセンサ104は、検出データをセンサの遠隔に位置するデータ収集装置106（リーダとしても知られている）に供給する。データ収集装置106を、タイヤ102の内部、タイヤ102の上、車両の内部、車両の上に取り付けることもできるし、両者の遠隔にある検査装置内に取り付けることもできる。ワイヤレスセンサ104は、データを、データ収集装置106が読み出し可能な電磁センサ信号の形で、ワイヤレス方式で供給することによって、それらの間の物理的接続の必要を回避している。センサ104と収集装置106との間のワイヤレス通信は、参照符号112で示され、センサをタイヤに取り付ける際、あるいは、センサをタイヤ内に埋め込む際に、汎用性に優れる。

データ収集装置106は検出データを電磁放射の形で、例えば、下記に詳述されているワイヤレスで受信するためのアンテナ108を含むことができる。単一の収集装置106または複数の収集装置を用いて、ワイヤレスセンサ104が検出するデータを収集する。物品からデータを収集し、そのデータを収集装置106に中継するリレーメカニズムを用いることができる。複数のリレーを用いることができる。ある構成において、収集装置を車両によって担持するあるいは固定位置に配置するのと同時に、リレーを車輪内あるいは車輪近傍に配置することができる。

データプロセッサ110は、データ収集装置106に接続され、検出データを処理し、モニタされたタイヤ特性に関する情報を合成できる。データプロセッサ110は、コンピュータデバイス（専用プロセッサ、パソコンまたはラップトップのような従来のコンピュータ、ワイヤレスセンサから得られた信号を収集および処理するための他の既知の電子装置を含むがこれに限定されない）とすることができる。１つ以上の収集装置106を、１つ以上の集中処理装置110から離して配置することもできるし、集中処理装置110に内蔵することもできる。

データ収集装置106およびデータプロセッサ110を車両内あるいは車両上に配置して、タイヤまたは車両に関する検出データおよび処理決定を、必要な場合リアルタイムに供給することができる。代案として、これらの装置106、110を含む検査装置を、このデータをタイヤテスト中に供給するように構成することができる。

センサ104は、ＬＣＤセンサ、導電性ポリマーセンサまたはバイオポリマーセンサのような、非シリコン系とすることができる。センサ104は、データを低周波数で供給するという利点を有するポリマーダイオードとすることもできる。低周波数では、センサ出力がより厚い媒質を通って伝播することができるので、このタイプのセンサは、タイヤ材料のより広範囲にわたって、例えば、タイヤ内のより深くに埋設しても、遠隔で検出できる有用なデータを供給することができる。ワイヤレスセンサ104は、検出データを１つ以上の適切な収集装置に供給する高周波識別（ＲＦＩＤ）装置とすることもできる。このようなＲＦＩＤ装置は、十分小さいサイズで製作されるので、大多数のＲＦＩＤ装置をタイヤ102に組み込むことができる。こうして、多数のＲＦＩＤ装置を、タイヤ本体に組み込むことにより、タイヤの広い領域からフィードバックを提供できる。

センサ104が材料またはコンポーネントに埋設されるとき、各センサ104は埋設位置の閉塞になることを回避するのに十分に小さい。閉塞は、周囲のエラストマーと類似した物性を有さない、エラストマーに埋設される異物である。閉塞は、エラストマーの望ましくない性能に至る。センサ104は、センサの特性およびセンサの周りの材料の特性に応じて閉塞になることを回避するために、マイクロスケールおよびナノスケールとすることができる。一実施例において、各センサは、２０ミクロン以下である。センサが配置される場所に応じて、個々のセンサの他の寸法は、数十から数百平方ミリメートルの大きさから、カーボンブラックと同じくらい、さらには、顕微鏡のレンジまでサイズダウンした大きさにわたる範囲とすることができる。

ワイヤレスセンサ104は、ＲＦＩＤタグで一般に知られているような、センサ104の「識別」または「確認応答」以上の機能を含むことができる。ワイヤレスセンサ104は、また、パラメータ（例えば、特に、温度、圧力、空気圧、応力、歪、振動、化学）を抽出および／または測定することができる。データ収集装置106およびデータプロセッサ110がこのデータを用いて、タイヤ本体に関する情報を生成することができる。データをリアルタイムに取得さするとき、生成された情報を、車両のサスペンション用制御装置のフィードバックループの一部として用いることができる。図１Ａは、アクティブ・サスペンションを有する車両を表す。サスペンション・コントロールは、情報またはデータをリーダ106またはプロセッサ110から受信し、この情報を、サスペンション用の制御計算の一部として用いる。このデータおよび情報を長期間にわたって格納し、タイヤ履歴を形成することができる。タイヤ履歴情報を用いて、将来のタイヤの設計を修正することができる。

ワイヤレスセンサ104は、電源および能動的なトランスミッタを含まないパッシブセンサとすることができる。パッシブセンサ104を、データ収集装置に誘導結合することができる。センサ104は、収集装置アンテナ108から放射される電磁波を受信する１つ以上のアンテナを形成している１つ以上の導体素子114を含む。この放射線は、センサを形成する電子デバイスに給電できる電気に変換され、センサは必要なデータを検出し、収集装置106に返信することができる。

パッシブセンサ104を、センサから反射され自由空間に放射される電力を用いる後方散乱結合によって、データ収集装置106に結合することもできる。この電力のごく一部を、センサ104から「後方の方向」に移動している収集装置のアンテナ108によって取得し、方向性カップラを使用して分離し、データ収集装置の受信入力部分へ転送することができる。

タイヤ自体が発生するエネルギー源を含む他のエネルギー源によって、センサ104に給電することができる。システムは、タイヤ、タイヤアセンブリ、あるいはその他の関連部品が発生するエネルギーを捕捉して、１つ以上のセンサに電力を供給するための電気に変換する電源回路を含むことができる。例えば、撓曲するサイドウォールからのエネルギーを電気エネルギーに変換する、シーメンステクノロジーまたはセイコーから入手できる圧電回路あるいはその他の既知のエネルギー捕捉回路（例えば、キネティック電源）を用いて、センサに給電することができる。他のエネルギー捕捉装置は、ＥｎＯｃｅａｎ社が保有する特許公報に開示されている。この電気エネルギーは、センサが取得した検出データをデータ収集装置106に送信するのに用いられる、センサ104に含まれる送信回路に給電することもできる。

このシステム100は、収集装置106が決定する搬送波周波数を使用することができる。異なる搬送波周波数を用いて、センサ104、あるいは、異なるクラスのセンサを識別できるので、各々は同時にデータを供給できる。同様に、様々な周知の変調技術を用いて、このような同時のデータ収集を可能にすることもできる。ワイヤレスセンサ104は、集積電源回路を含むアクティブセンサとすることもできる。

検出された情報を収集装置106に送信するのに使用される帯域幅は、キロヘルツから数百キロヘルツまでのような低周波数、メガヘルツレンジの高周波数、数百メガヘルツの超高周波数、および、ギガヘルツレンジのマイクロ波周波数とすることができる。超広帯域通信技術を用いて、データをセンサ104からリーダ106まで送信することもできる。

センサ104を用いて、タイヤ全体にわたって、タイヤのコンポーネント全体にわたって、あるいは、タイヤのある特定の位置の近傍に分布した複数のセンサを用いて、タイヤの物理構造をモニタすることができる。意図的にあるいは無作為に配置されたセンサ104を、センサ層によって担持することができる。これらのセンサは、アレイまたはセンサ・メッシュを形成することができる。センサアレイは、２次元アレイ（１つのセンサ厚は幅および長さを有している）または３次元アレイ（複数のセンサ厚は長さおよび幅を有している）とすることができる。メッシュまたはアレイは、カーブした構成を有し、タイヤコンポーネントに適合することができる。センサ層は、エラストマーあるいはプラスチック基板上に導電性インクを使用しているプリント技術によって形成でき、タイヤ成形工程中にタイヤに組み込まれる。独立センサあるいは関連センサの全ての回路を、このような基板上にプリントできる。さらに、導電性ポリマーは、これらの回路を作製するために、またはタイヤ内のアンテナ構造またはセンサのために使用することができる。センサ層の実施例を、図４および５に示す。層は連続的あるいは分離したパッチの組合せとすることができる。隣接材料が層を通して各々接触できる複数の開口部を層に定めることができる。層のいずれの表面も、テクスチャード加工してもよいし、曲面を有してもよい。タイヤの周りの半径方向あるいは周方向に帯状の層にセンサを位置付けることが好適である。半径方向にＵ型の断面は、タイヤサイドウォールをモニタするのに役立つ。帯状の層は、例えばベルト端144をモニタするのに好適なタイヤの隣接領域に配置することができる。

ワイヤレスセンサを繰り返しサンプリングすることによって、各センサから放射される検出信号の相対強度を得るために、タイヤ構造のマップを創作できる。このマップは、タイヤが使用開始されたときに生成されて格納されるタイヤのイニシャルマップと比較することができる。イニシャルマップを、タイヤ内のＲＦＩＤチップに配置されている固有のタイヤ識別番号に関連させて格納する、あるいはセンサと共に格納することができる。信号強度またはマップの１つ以上の領域からのデータの変化は、タイヤの特定の位置の変化を示すことができる。これらの変化は、タイヤ気室120内、あるいは、タイヤ自体の構造内（例えば、トレッド内、サイドウォール内、ビード内、ターンアップ域内またはキャップ近傍）の温度変化、歪変化および圧力変化を含むことができる。これらの変化を用いて、種々のコンポーネントの性能変化を示すことができる。アクティブ・サスペンション・システムで使われるとき、この変化は、サスペンション・セットアップを変更するのに用いられる。

センサをタイヤコンポーネントの材料に埋設するとき、センサをコンポーネントの製造工程中に材料に加えることができる。一実施例では、センサを、コンポーネント形成前のミキシングの最終工程中に材料に加える。次に、図３に示すように、これらのセンサをタイヤコンポーネントの材料全体にわたって無作為に分布させる。次に、センサを含んだ材料を用いて、タイヤコンポーネントを成形する。若干の割合のセンサはこれらの工程中に機能しなくなりうるが、他の十分な割合のセンサは動作できる状態を維持し、データを供給しなければならない。

図３は、複数のセンサ104がボディコードプライ146の材料および補強コードプライ142の材料に埋設されている２つの例示的な構成を示す。センサ104は、図４、５に示すように２つ以上のタイヤコンポーネントにはさまれる層152により担持される、層152内に一体成形される、あるいは、層152にプリントされることもできる。層152は複数のセンサ104を担持するフレキシブルな材料層である。層152は、ビードからビードまで連続的とすることもできるし、タイヤ102の選択領域（例えばベルト142とプライ146との間のみ）に配置することもできる。層152のサイズおよび位置は、モニタされているタイヤの工学条件に基づいて選択される。層152は、タイヤ102の周方向に連続的とすることもできるし、所々に設けることもできる。層152は、複数の開口部（メッシュ）を定めることもできるので、その開口部によって、タイヤ・カーブ・ステップ中のダイレクトボンディングのような直接接続のために、隣接したタイヤコンポーネントの材料は、各々直接接触できる。他の実施例では、層152の材料は、隣接したタイヤコンポーネントと結合する硬化前の（すなわち加硫前の）材料を含む。

タイヤ102の様々な領域（例えば、特に、トレッド140、補強ベルト142（補強ベルト142は、一般的に、層143として図面に描かれた反対方向に傾斜するコードのプライを含む）、ベルト端144、ボディコードプライ146、ビード領域148、インナーライナー130およびサイドウォール150）を、センサ104によってモニタすることができる。例えば、応力および歪みセンサ104を用いて、タイヤサイドウォール150またはボディコードプライ146をモニタすることができる。図２に表す他の実施例では、温度センサ104を用いて、補強ベルト142の端144をモニタすることができる。図２では、センサ104を、端144に隣接するリング形の層またはリング形のトレッド内に配置するができる。図２では、センサ104を層142の端部の中に埋設することもできる。センサ104をサイドウォール150内に配置するとき、サイドウォール150内において、形成される仕事および／またはエネルギーを、タイヤ102の運転履歴を記録する方法でモニタすることができる。データ処理装置110は、このデータを使用して、これらの検出されたパラメータがタイヤの好ましい運転条件を上回っていないかどうかを測定し、運転手にこのような指示を与えることができる。類似したタイヤを制御試験装置上で走らせて、センサ104からデータの許容範囲を決めることによって、好ましい運転条件を決定することができる。データ処理装置がこれらの許容範囲を用いて、タイヤの状況をモニタすることができる。

タイヤのビードリングおよびアペックスフィラー（apex filler）は、モニタリング装置からの無線伝送に干渉する傾向があるので、タイヤサイドウォールを通る伝送をできるだけ強くするために、アンテナ108および114を、ビードリングおよびアペックスフィラーから離して配置することが要求される。

タイヤ102は、車両が移動しているときに回転力を受けるだけではなく、タイヤが突起又は地面のでこぼこと接触するときに様々な衝撃力を受けるので、タイヤに取り付けられたセンサは、これらの力の全てを受ける間、タイヤに対するセンサの位置を維持するのに十分に強く、かつ、十分しっかりと取り付ける必要がある。センサをタイヤに固定する１つの方法は、タイヤの本体内でセンサを硬化させるステップを含むことができる。例えば、センサはタイヤのインナーライナー（その部分は130で図示される）内で硬化することができる。センサ104を、インナーライナーの材料全体にわたって分散させることができ、その材料はボディコードプライを覆い、さらに、その材料は補強コード、サイドウォール材料およびビードフィラーを覆う。これらの実施例の２つを図３に表す。

センサ104は、センサがタイヤ内あるいはタイヤ上に未だ存在することを示すために検出できる単純な肯定応答信号を出力することもできる。例えば、所定数のセンサ104は、有用なトレッド厚さの全体にわたって均一に分布する。この例では、多数のセンサが用いられる、例えば、10,000台の小型センサがトレッド厚さの全体にわたって均一に分布する。この例では、全てのセンサは類似しており、各々が個別の信号を信号収集装置106に供給する。信号収集装置106を用いて、個別であるが、類似の受信信号の数を計数することによって、タイヤ内に未だ埋設されるセンサの数を測定して、トレッドが被った摩耗量を測定することができる。さらに、トレッド内に残るセンサの数を、トレッドの特定の部分または領域のセンサを計数することによって、その部分/領域に限局できる。このようにして、トレッド摩耗を測定することができる。

複数のセンサを、タイヤコンポーネントに隣接する、あるいは、タイヤコンポーネント内のセンサ層内で用いる場合、あるいは、複数のセンサをタイヤコンポーネント内に埋設する場合、より総合的な結果が得られるが、以下の構成において、タイヤは単一のセンサを有することができる。

１つの例示的な構成において、タイヤは、閾値温度で作動する、あるいは停止するように構成されるセンサ104を含む。例示的な閾値温度は、摂氏１００度とすることができる。これらの特定のセンサ104が位置するタイヤ102において、閾値温度は、望ましくない温度あるいは望ましくない温度よりやや低い温度に対応するように設計されている。特定の温度はタイヤ設計およびタイヤコンポーネントに依存する。システムがこのように構成されるとき、リーダが、これらのセンサ104からの肯定応答信号の割合を突然失う（停止状態の場合）または取得する（作動状態の場合）場合、これらのセンサ104を有するタイヤ102の位置で閾値温度に達したことを示す。センサ104がタイヤコンポーネントに隣接した層に配置されるとき、システムは、そのコンポーネントの少なくとも１つの領域によって、閾値温度に達したことを示す。次に、ソフトウェアは、適当な指示を（ネットワーク通信を介して、車両のユーザ、車両の所有者、整備工場、タイヤの製造業者に）生成することができる。一実施例は、複数のセンサを補強ベルト端に隣接して位置付けることである。これらのセンサは、タイヤ損傷中に被る温度よりわずかに低い閾値温度で信号（または肯定応答）を供給するのを止めるように構成される。閾値温度に達し、センサが応答を送信するのを止めると、車両のユーザは、タイヤを交換する、またはタイヤを修理するよう警告を受けることができる。

他の構成では、センサが所定の許容範囲内の振動レベルを受けるとき、センサが１つの信号（読み出し可能な信号あるいは信号の欠如）を送信するように、センサを構成することができる。センサが一貫してこの範囲外の振動レベルを受ける場合、センサは異なる信号（異なる周波数のような異なる読み出し可能な信号、センサのオン、あるいはセンサのオフ）を送信して、タイヤ本体内の振動レベルの変化を示す。

他の構成では、センサ104は、通常のタイヤ動作温度の範囲で、１つの周波数（またはある周波数範囲）で送信するように構成される。センサが受ける温度がこの範囲外のとき、センサはタイヤ本体内の温度変化を示す、異なる周波数で送信する。

センサ104を、コードプライのうちの１つ、１つ以上のボディコードまたは１つ以上の補強コードに組み込むことができるような、細長い構造またはストリング状の構造の形で設けることができる。ストリング状のセンサ構造は、コードの１つの代わりにそのコードの機能を果たすことができ、コードの間に配置する、または、コード束（例えば、ラッピングコード内にあるようなもの）のうちの１つに組み込むことができる。このようなストリングは端から端まで配置される複数のセンサ、または、キャリア構造に沿って間隔を置いた構成で配置される複数のセンサを含むことができる。例えば、ストリング状の１つまたは複数のセンサを、ビードフィラーに埋設されるリレーデバイスと共に、ビード間のボディコードプライ内に配置することができる。検出されたデータは、リレーデバイスに転送され、タイヤから外に送信される。他の実施例では、コード端144に周方向にリング形の複数のセンサが位置する。

本願明細書において、記載されている例示的実施形態は、好適実施形態を参照して記載されてきた。上述の詳細な説明を読み、理解すると、他のものへの修正および変更が可能であることは明らかである。添付の請求の範囲またはその均等の範囲内にある限り、例示的実施形態がこのような修正および変更の全てを含むものとして解釈されることを意図している。

本発明に係るモニタ装置を例示しているブロック図である。 データをサスペンションシステムに供給するために、本発明のモニタ装置を組み込むサスペンションシステム有する車両の図である。 ベルト端に配置された複数のセンサを有するタイヤの一部の拡大断面図である。 例示的なタイヤコンポーネント材料に埋設される複数のセンサを有するタイヤの一部拡大断面図である。 インナーライナーとボディプライとの間に配置されたセンサ層を有するタイヤの一部拡大断面図である。 ボディプライとベルトパッケージとの間に配置されたセンサ層を有するタイヤの一部拡大断面図である。

Claims (42)

1. エラストマー物品からデータを取得するシステムであって、前記システムが、
   本体を有するエラストマー物品と、
   前記エラストマー物品により担持され、マイクロスケール・センサ以下の大きさの少なくとも１つのセンサと、
   前記センサとワイヤレス方式で通信して、前記センサからデータを取得するデータ収集装置と、
   前記エラストマー物品をモニタするための前記センサからの前記データを処理するために、前記データ収集装置と通信するデータプロセッサと、
   を具えるシステム。
2. 前記少なくとも１つのセンサは、パッシブセンサ、シリコン系センサおよび非シリコン系センサのうちの１つである請求項１に記載のシステム。
3. 前記センサは、基板上に配置される導電性インクにより画定される回路を含み、前記基板は前記本体の一部である請求項１に記載のシステム。
4. 前記センサは、導電性ポリマーを有する回路を含む請求項１に記載のシステム。
5. 前記センサは、ＬＣＤセンサ、導電性ポリマーセンサ、バイオポリマーセンサおよびポリマーダイオードのうちの１つである請求項１に記載のシステム。
6. 前記エラストマー物品の前記本体は複数のセンサを具え、前記複数のセンサはアレイ状に配置される請求項１に記載のシステム。
7. 前記センサは、エラストマー物品が発生するエネルギー源により給電される請求項１に記載のシステム。
8. 前記少なくとも１つのセンサに接続され、前記センサに電力を供給するための電源回路をさらに具え、
   前記センサに電力を供給するための前記電源回路は、前記エラストマー物品が発生するエネルギーを捕捉する請求項１に記載のシステム。
9. 前記電源回路は、圧電回路およびキネティック電源のうちの少なくとも１つである請求項８に記載のシステム。
10. 前記センサは無線識別（ＲＦＩＤ）センサである請求項１に記載のシステム。
11. 前記センサは、前記エラストマー物品の前記本体内に埋設され、前記エラストマー物品の前記本体の閉塞を回避するのに十分に小さい請求項１に記載のシステム。
12. 前記センサは、ナノスケール・センサ以下である請求項１１に記載のシステム。
13. 前記センサは、温度、サイドウォール屈曲、圧力、応力および歪の少なくとも１つを検出する請求項１に記載のシステム。
14. 前記エラストマー物品は、タイヤ、空気入りタイヤ、空気ばねおよび屋根部材のうちの１つである請求項１に記載のシステム。
15. タイヤをモニタするシステムであって、前記システムは、
    リムおよびタイヤを有する車輪と、
    前記車輪によって担持されるとともに、前記タイヤの少なくとも１つの工学条件に関するデータを提供するように構成された少なくとも１つのセンサと、
    ワイヤレス方式で前記センサと通信して、前記センサからデータを取得するデータ収集装置と、
    前記センサからの前記データを処理するために、前記データ収集装置と通信するデータプロセッサと、
    前記少なくとも１つのセンサに接続され、前記センサに電力を供給する電源回路と、
    を具え、
    タイヤが発生するエネルギーを使用して、前記少なくとも１つのセンサに電力を供給することを特徴とするシステム。
16. 前記少なくとも１つのセンサがＲＦＩＤセンサである請求項１５に記載のシステム。
17. 少なくとも１つのセンサを使用してタイヤをモニタする方法であって、前記方法は、
    前記センサに電力を供給するために、タイヤが発生するエネルギーを使用するステップと、
    前記センサによって検出データを取得するステップと、
    前記検出データを、データ収集装置にワイヤレス方式で供給するステップと、
    を具える方法。
18. 一対のビードリングと、
    前記一対のビードリング間に延在するボディコードプライと、
    前記ボディコードプライの内側に配置されたインナーライナーと、
    前記ボディコードプライの外側に配置されたベルト層と、
    前記ボディコードプライの外側に配置された一対のサイドウォールと、
    複数のセンサを含むセンサ層と、
    を具え、
    前記複数のセンサの少なくとも一部は、タイヤの工学条件に関するデータを提供するように構成される空気入りタイヤ。
19. 前記センサ層が、前記ボディコードプライ内に埋設されている請求項１８に記載のタイヤ。
20. 前記センサ層が、前記ボディコードプライに隣接し、かつ、前記ボディコードプライと前記インナーライナーとの間に配置されている請求項１８に記載のタイヤ。
21. 前記センサ層が、前記ボディコードプライに隣接し、かつ、前記ボディコードプライと前記サイドウォールとの間に配置されている請求項１８に記載のタイヤ。
22. 前記センサ層が、前記ボディコードプライに隣接し、かつ、前記ボディコードプライと前記ベルト層との間に配置されている請求項１８に記載のタイヤ。
23. 前記センサ層が前記ベルト層の外側に配置されている請求項１８に記載のタイヤ。
24. 前記ベルト層が一対の端部を有し、前記センサ層が前記ベルト層の一方の端部に隣接して配置されている請求項１８に記載のタイヤ。
25. 前記センサ層が前記インナーライナー内に埋設されている請求項１８に記載のタイヤ。
26. 前記センサは、温度、応力、歪、剪断、振動または化学反応を含む、前記タイヤの少なくとも１つの物理的性質に関するデータを提供するように構成される請求項1８に記載のタイヤ。
27. 前記複数のセンサは確認信号を提供するように構成される請求項1８に記載のタイヤ。
28. 前記センサ層の前記センサの一部は、閾値温度で不作動となるように構成される請求項２７に記載のタイヤ。
29. 前記閾値温度は前記タイヤに損害を与える温度より低い請求項２８に記載のタイヤ。
30. 前記センサ層の前記センサの一部は、閾値温度で作動するように構成される請求項２８に記載のタイヤ。
31. 前記閾値温度は前記タイヤに損害を与える温度より低い請求項３０に記載のタイヤ。
32. 前記センサは基板にプリントされる請求項１８に記載のタイヤ。
33. 前記センサ層は、フレキシブル基板により担持される複数のセンサを含む請求項１８に記載のタイヤ。
34. 前記センサは、ナノスケール粒子、マイクロスケール粒子、機能性分子、あるいは、少なくとも１つの物理的性質または工学パラメータに関連したデータを送信するように設計された高分子からなる請求項１８に記載のタイヤ。
35. 一対のビードリングと、
    前記一対のビードリング間に延在し、ボディコードプライ材料内に複数のボディコードを有するボディコードプライと、
    前記ボディコードプライの内側に配置されたインナーライナーと、
    前記ボディコードプライの外側に配置され、ベルト層材料内に複数のコードを有するベルト層と、
    前記ボディコードプライの外側に配置され、サイドウォール材料からから製造されている一対のサイドウォールと、
    前記ボディコードプライ材料、前記ベルト層材料および前記サイドウォール材料のうちの少なくとも１つに埋設される複数のセンサと、
    を具える空気入りタイヤ。
36. 前記センサは、前記材料内に無作為に配置されている請求項３５に記載のタイヤ。
37. 前記センサは、前記タイヤの少なくとも１つの特性に関するデータを提供するように構成される請求項３５に記載のタイヤ
38. 前記センサは、確認表示のみを提供するように構成される請求項３５に記載のタイヤ
39. 前記センサの一部は閾値温度で不作動となるように構成され、前記閾値温度は前記センサが埋設される前記材料に損害を与える温度より低い請求項３５に記載のタイヤ
40. 前記センサの一部は、前記センサを収納している前記材料が損害を受ける前記温度に近い温度で作動するように構成される請求項３５に記載のタイヤ。
41. 前記センサは、ＲＦタイプのセンサ、ＲＦＩＤタイプのセンサ、ＬＣＤセンサ、導電性ポリマーセンサ、バイオポリマーセンサおよび高分子ダイオードのうちの１つである請求項３５に記載のタイヤ。
42. 前記センサは、ナノスケール粒子、マイクロスケール粒子、機能性分子、あるいは、少なくとも１つの物理的性質または工学パラメータに関連したデータを送信するように設計された高分子からなる請求項３５に記載のタイヤ。

Images