JP2012501268A - １‐ｄタイヤ用装置 - Google Patents

Abstract

デバイスをタイヤ内に取り付けるタイヤ取り付け型装置及び方法が開示される。或る特定の実施形態では、信号発生器がタイヤの半径又は曲率の変化に基づいて信号を発生させるようタイヤに取り付けられるのが良い。少なくとも部分的にタイヤ寸法に基づく長さ及び幅を有すると共に長いほうの長さ寸法がタイヤの幅に対して側方に位置決めされるようタイヤ内に位置決めされた状態で圧電形サンドイッチ及び／又は基板が設けられる。サンドイッチ及び／又は基板は、幅寸法がタイヤの周方向曲率半径の変化に実質的に応答しないよう寸法決めされ、その結果、長さ寸法が主要曲げ方向を定める一方で、幅寸法が関連のデバイスにとって歪のないマウントを提供するようにする。

Description

本願の要旨、即ち本発明は、タイヤ用装置に関する。特に、本発明は、タイヤと関連した物理的観点に関係付けられた長さ及び幅寸法を有する装置であって、タイヤ用装置の耐久性の向上をもたらすよう取り付け可能な装置に関する。本発明は又、かかるタイヤ用装置又は構造体によって支持されるデバイスに関して向上した動作上の特性及び耐久性が得られるようかかるタイヤ装置又は構造体の使用に関する。

タイヤ構造体中への電子デバイスの組み込みは、多くの実用上の利点を生み出すことが判明している。タイヤエレクトロニクスは、動作がタイヤに関連した現象で決まるこれら自体の電源を提供するのが良く、かかるタイヤエレクトロニクスは、タイヤの種々の物理的パラメータ、例えば温度、圧力、タイヤの回転数、タイヤ回転速度等に関する情報を得るためのセンサ及び他のコンポーネントを更に含むのが良い。かかる情報は、タイヤモニタ及び警告システムにおいて有用な場合があり、実際には、適正なタイヤ圧力レベルをモニタするフィードバックシステムと共に用いられる場合がある。

米国特許出願公開第２００３／０２０９０６３号明細書（発明者：アダムソン等（Adamson et al.））は、圧電繊維複合材を用いて回転中のタイヤの機械的エネルギーから電力を発生させるシステム及び方法に関する。

米国特許出願公開第２００３／００５６３５１号明細書（発明者：ウィルキー等（Wilkie et al.））は、圧電微小繊維複合材アクチュエータ及びその製造方法に関する。

米国特許第６，０９３，９９７号明細書（発明者：ジムニッキ等（Zimnicki et al.））は、電気的に絶縁された基板組立体、例えば多層プリント回路板内に埋め込まれた圧電形共振器に関する。

米国特許第５，７４７，９１６号明細書（発明者：スギモト等（Sugimoto et al.））は、入力電圧を出力電圧に変換する圧電形変圧器であって、大電力により駆動される圧電形変圧器要素を含む圧電形変圧器に関する。

上述の米国特許及び米国特許出願公開の全てを参照により引用し、これら全ての開示内容を本明細書の全ての目的に関して本明細書の一部とする。圧電形発生器の種々の具体化例が開発されると共にこの特徴的なモニタ装置の種々の組み合わせが具体化されたが、一般に、本発明の技術的思想に従って以下に提供される所望の特性の全てを有する設計例は現われていない。

米国特許出願公開第２００３／０２０９０６３号明細書 米国特許出願公開第２００３／００５６３５１号明細書 米国特許第６，０９３，９９７号明細書 米国特許第５，７４７，９１６号明細書

先行技術で見受けられると共に本発明によって取り込まれる認定済みの特徴を考慮し、タイヤの横方向曲率半径の単調な変化に基づく欠陥に鑑みて、タイヤパッチ並びに関連の支持されたデバイス及び構造体の耐久性を向上させる改良されたタイヤ取り付け型装置及び方法が提供される。

特定の一実施形態では、タイヤ取り付け型装置は、第１の表面及び第２の表面を備えた基板と、第１の表面から延びる１対の端子／支持要素とを有する。第１の表面は、長さＬ及び幅Ｗを有し、Ｌは、２Ｗよりも大きく、Ｗは、回転中心から定格圧力にインフレートされた無負荷状態のタイヤの内面まで延びる線から測定して５°の回転量に対応したタイヤの内面に沿って張られた円弧長さよりも小さい。１対の端子は、長さＬの方向における線に対して９０°±１０°の角度をなす線に沿って第１の表面から延び、長さＬの方向における線は、支持タイヤの回転方向を特定する。

特定の実施形態では、メサによって隔てられた第１の表面及び第２の表面を備えたエラストマーパッチが設けられ、基板の第２の表面は、エラストマーパッチの第１の表面にくっつけられている。より特定の実施形態では、メサは、高さＨを有し、０＜Ｈ≦５ｍｍ、Ｌ＞Ｗ＞Ｈである。

別の実施形態では、頂面及び底面を備えた圧電材料の層が設けられ、第１の導電性層が頂面を覆い、第２の導電性層が底面を覆っている。圧電層、第１の導電性層、第２の導電性層、及び基板は、サンドイッチ構造体を形成し、サンドイッチ構造体は、エラストマー基板の第１の表面に固定されている。特定の実施形態では、基板は、ＦＲ４であり、圧電材料は、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）である。

さらに別の実施形態では、本発明は、タイヤ取り付け型組立体中の歪を減少させる方法であって、第１の表面及び第２の表面を備えていて、長さＬ及び幅Ｗを有する基板を用意するステップを有することを特徴とする方法に関する。具体的に説明すると、Ｌは、２Ｗよりも大きく、Ｗは、回転中心から定格圧力にインフレートされた無負荷状態のタイヤの内面まで延びる線から測定して５°の回転量に対応したタイヤの内面に沿って張られた円弧長さよりも小さい。第１の表面から延びる１対の端子／支持要素を用意し、長さＬの方向における線に対して９０°±１０°の角度をなす線に沿って１対の端子／支持要素を位置決めする。長さＬの方向における線がタイヤの回転方向において±２０°に位置合わせされるように基板をタイヤ内に取り付けてタイヤ取り付け型組立体に生じる歪が一方向に効果的に制限されるようにする。

さらに別の実施形態では、この方法は、基板の取り付けステップは、基板をタイヤ頂点の中央部分に側方に固定するステップを含む。さらに別の実施形態では、第１の導電性層及び第２の導電性層のうちの一方が基板層によって支持された状態で第１の導電性層と第２の導電性層との間にサンドイッチされた圧電層を有する圧電形デバイスを用意する。変形実施形態では、プリント回路板を前記１対の端子／支持要素に取り付けて１対の端子／支持要素とプリント回路板との間の歪が最小限に抑えられるようにする。

本発明の追加の目的及び利点は、本明細書における詳細な説明に記載されており、或いは、かかる詳細な説明から当業者には明らかであろう。また、本発明の具体的に図示されると共に言及され、そして説明された特徴及び要素の改造例及び変形例は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく本発明の種々の実施形態及び使用において実施できることは更に理解されるべきである。変形例としては、図示し、言及し又は説明した手段、特徴又はステップに代わる均等な手段、特徴又はステップの使用並びに種々の部分、特徴、ステップの機能上、動作上又は位置の逆転等が挙げられるが、これらには限定されない。

さらに、本発明の互いに異なる実施形態並びに現時点において好ましい互いに異なる実施形態は、現時点において開示した特徴、ステップ若しくは要素又はこれらの均等例（図に明示して示されておらず又はかかる図の詳細な説明に記載されていない特徴、部分若しくはステップ又はこれらの形態の組み合わせを含む）の種々の組み合わせ又は形態を含む場合のあることは理解されるべきである。発明の概要の項において必ずしも記載されていない本発明の追加の実施形態は、上述の発明の概要の項において言及された特徴、コンポーネント又はステップ及び／又は本明細書において違ったやり方で説明されている他の特徴、コンポーネント又はステップの観点の種々の組み合わせを含むと共に取り込んでいる場合がある。当業者であれば、本明細書の残りの部分の再検討時にかかる実施形態の特徴及び観点その他を良好に理解されよう。

本発明の最適実施態様を含む、当業者を対象とする本発明の完全且つ実施可能な開示内容は、本明細書に記載されており、本明細書は、添付の図を参照する。

本発明に従って構成された１‐Ｄタイヤ取り付け型装置に概略的に示す図である。 本発明に従って構成された１‐Ｄタイヤ取り付け型装置と関連する場合のある圧電形発生器のサンドイッチ構造を概略的に示す図である。 本発明を利用することができる代表的なタイヤの接触パッチの回転の頂部及び中心のところでの横方向輪郭形状の比較のための重ね合わせ略図である。 本発明を利用することができる例示のタイヤの曲率半径の変化を概略的に示す図である。 例示のタイヤを表すと共に本明細書において説明する１‐Ｄタイヤ取り付け型装置の取り付け位置及び取り付け向きを示す略図である。 本発明に従って基板の幅寸法の選択を説明する際に有用な定格圧力にインフレートされた無負荷のタイヤの概略断面図である。 本発明のタイヤ取り付け型装置に使用可能なエラストマーパッチのメサ高さと本発明に従って選択された度（°）表示の基板幅との関係を示すグラフ図である。

本明細書及び添付の図面全体にわたって繰り返し用いられる参照符号は、本発明の同一又は類似の特徴又は要素を表している。

本明細書の発明の概要の項で説明したように、本発明は、特に、１‐Ｄタイヤ取り付け型装置であって、この装置を取り付けることができるタイヤの或る特定の観点に関連した長さ及び幅を備えた１‐Ｄタイヤ取り付け型装置に関する。以下の説明において、“１‐Ｄ”という用語は、主として、本発明のタイヤ取り付け型装置が実際に一寸法方向しか備えていないということが理由ではなく、幅寸法が以下に十分で説明する理由で長さ寸法よりも著しく小さいという事実を強調するためにその旨を表すようになっていることは理解されるべきである。また、当然のことながら、この装置は、デバイスが事実上、三次元の物体なので高さを備えているが、かかる高さも又、長さに対して著しく小さい。

さらに、本発明の或る特定の実施形態に関して本明細書において後で使用されるように、「発生器（generator ）」という用語は、本発明と関連する場合のある圧電形デバイスの曲げがこのデバイスに設けられた出力端子前後に出力電圧を生じさせることを意味していることは理解されるべきである。さらに又、本発明と関連した圧電形デバイスをセンサとして用いることができると共に発生器として別個に又は同時に使用することができるので、「発生器」と「センサ」という用語は、以下において区別なく使用できる。

本発明の観点の選択された組み合わせは、本発明の複数の互いに異なる実施形態に対応している。注目されるべきこととして、本明細書において提供されると共に説明される例示の実施形態の各々は、本発明の限定を示唆するものではない。一実施形態の一部として示され又は説明される特徴又はステップを別の実施形態の観点と組み合わせて使用することができ、それにより更に別の実施形態が生まれる。加うるに、或る特定の特徴は、同一又は類似の機能を実行する明示されていない類似のデバイス又は特徴と交換可能である。

次に、本発明の１‐Ｄタイヤ取り付け型装置及び方法の現時点において好ましい実施形態を詳細に参照する。いま図面を参照すると、図１は、本発明に従って構成された１‐Ｄタイヤ取り付け型装置１００を概略的に示している。図１から理解できるように、１‐Ｄタイヤ取り付け型装置１００は、当然のことながら、実際、３つの寸法を有している。特に、サンドイッチ構造体１０２として構成可能な装置１００の基板部分は、図１に示されているように、長さＬ及び幅Ｗを有するものとして構成されている。さらに、幅寸法Ｗは、長さＬよりも著しく小さい。好ましい実施形態では、Ｌは、Ｗの少なくとも２倍である。

また、タイヤ取り付け型装置１００のオプションとしての部分として、エラストマーパッチ１０８が示されており、このエラストマーパッチは、高さＨを備えたメサ１０６により隔てられた上面１１４と下面１０４を有している。本発明によれば、高さＨは、幅Ｗ又は長さＬのいずれよりも小さい。

大まかに図４を参照すると、当業者であれば理解されるように、定格圧力及び定格負荷で作動するタイヤは、図４に示された輪郭形状とほぼ同じ輪郭形状を有する。この輪郭形状は、通常、各側に湾曲した部分を備える接触パッチとして記載される全体として平べったい領域を有する。さらに、接触パッチの直前及び直後に移行領域が存在し、これら移行領域では、定格圧力及び定格負荷で作動するタイヤの曲率半径は、実質的に一定の半径から全体として平らな又は無限の半径まで変化している。以下に更に説明するように、タイヤ取り付け型装置１００の幅Ｗは、これら移行領域内に納まるよう選択される。具体的に説明すると、幅Ｗは、図６を参照して以下に十分に説明するように幾分狭い幅内に納まるよう選択される。

あとで更に説明するように、本発明のデバイスを本明細書において“１‐Ｄ”デバイスと称し、この“１‐Ｄ”デバイスは、一般的に、本発明が圧電形デバイスを含む場合、一般に、主として一寸法のみ、即ち、デバイスの比較的長い方の長さ寸法から及ぼされる歪の結果としての出力信号の発生に限定されるデバイスを提供するという技術的思想に基づいている。これとは逆に、幅Ｗが長さＬよりも著しく小さいことにより、実質的に、曲げがなく、その結果、Ｗ寸法方向の曲げが最小限であり又はゼロであることに基づいて信号が生じない。さらに、プリント回路板に実装されるエレクトロニクスの支持構造体として用いられる場合、１‐Ｄタイヤ取り付け型装置は、かかるプリント回路板に関して実質的に歪のない取り付け構造体を提供する。図３及び図４を参照してこれら技術的思想について以下に詳細に説明する。

さらに図１を参照すると、１‐Ｄタイヤ取り付け型装置１００は、一実施形態では、サンドイッチ構造体１０２であるのが良い基板を備えたオプションとしてのエラストマーパッチに対応していることが分かる。サンドイッチ構造体１０２は、例示の実施形態では、図２を参照して十分に説明するように、センサ又は電圧発生器として機能することができる圧電材料の層、導電性層及び少なくとも１つの支持層に相当しているのが良い。

場合によってはサンドイッチ構造体１０２の形態をした本発明の基板は、標準型タイヤパッチ補修方法を用いてタイヤの内側ライナに固定できるパッチを形成するようオプションとしてのエラストマー材料層１０８で支持されるのが良い。エラストマー材料１０８は、ベース部分１０４及びサンドイッチ構造体１０２を固定することができる頂面１１４を備えた中央に配置されている隆起メサ部分１０６として形成されるのが良い。一般的に言って、エラストマー材料は、空気圧タイヤの構成においてサイドウォール材料として通常用いられる材料組成物であるのが良い。当業者であれば理解されるように、かかる材料は、一般的に耐酸化性コンパウンドである。

本発明の例示の実施形態では、タイヤパッチ組立体は、接着剤をサンドイッチ構造体１０２の一部分上に塗布し、この構造体を、サンドイッチ構造体１０２を受け入れるよう構成された特別に設計されているモールド内に配置し、モールドの残部をエラストマー材料で満たし、パッチを硬化させることによって製作できる。次に、このようにして形成されたパッチを標準型タイヤパッチ補修法の使用によりタイヤの内側ライナに固定するのが良い。例示の構成例では、接着剤は、ロード・コーポレイション（LORD Corporation）から入手できるChemlok（登録商標）であるのが良く、エラストマー材料は、ゴムにであるのが良い。

本発明の別の例示の実施形態によれば、エラストマー材料を中間使用することなく、Chemlok（登録商標）を用いてサンドイッチ構造体１０２をタイヤの内側ライナに直接固定することが可能である。また、本発明に従って構成されたタイヤ取り付け型装置を同様に、本発明の所有者によって製造されているTweel（登録商標）と呼ばれている非空気圧タイヤとホイールの組み合わせに取り付けることができるということも又理解されるべきである。

次に大まかに図２を参照すると、図１のサンドイッチ構造体１０２に相当する例示のサンドイッチ構造体２００が示されている。サンドイッチ構造体２００は、一方の側に設けられた第１の導電性材料層２０４及び別の側に設けられた第２の導電性材料層２０４′を備えた圧電材料の層２０２を有している。第１の導電性材料層２０４は、サンドイッチ構造体２００の支持基板として働く絶縁材料層２０６に固定されている。本発明の例示の実施形態では、圧電材料２０２は、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）であるのが良く、導電性材料２０４，２０４′は、銅層から成るのが良く、絶縁材料２０６は、ＦＲ４と通称されている耐火性基板材料であるのが良い。

本発明の別の例示の実施形態では、オプションとしての第２の絶縁材料層２０６′を導電性層２０４′に固定するのが良い。かかる第２の絶縁材料層は、もし設けられる場合、これ又ＦＲ４であるのが良い。

さらに図１を参照すると、１対の接続／支持端子１１０，１１２が線１３２に沿って且つ中心線１３４の各側に位置決めされている。端子１１０は、導電性層２０４に電気的に結合されるのが良く、他方、端子１１２は、導電性層２０４′に電気的に結合されるのが良い。当業者であれば理解されるべきこととして、上述の接続／支持端子構成例は、他の構成例の採用が可能であり且つ更に本発明によって想定されるので例示に過ぎない。例えば、本明細書は、一般に、パッチ１０８の頂面１１４を実質的に完全に覆い、それどこか、オプションとして、これから部分的に張り出すサンドイッチ構造体１０２を示しているが、かかる内容は、本発明の特定の限定ではない。というのは、サンドイッチ構造体１０２は、実際には２つ又は３つ以上の部分に細分可能だからである。さらに、１対の接続／支持端子１１０，１１２が示されているが、接続／支持端子１１０，１１２との共通線に沿って又は符号１１０′，１１２′及び符号１１０″，１１２″で示されている互いに平行な線に沿って位置決めされた追加のかかる接続／支持端子を提供することができる。さらに又、サンドイッチ構造体１０２を２つ又は３つ以上の部分に細分することができる実施形態では、かかる部分は、接続／支持端子１１０，１１２により或いは、所望に応じて追加の接続／支持端子を設けることにより連続的な場合又は個別的な場合を含む他の電気的構成例では互いに電気的に並列接続されるのが良い。

本発明の重要な観点は、端子／支持対１１０，１１２が線１３２に沿って、或いは、より一般的に言って、線１３４に垂直な線に沿って位置決めされることにあり、この場合、線１３４は、１‐Ｄタイヤ取り付け型装置１００の主要曲げ方向１３０に沿っている。本発明によれば、線１３２，１３４は、±１０°、±５°又は±２°だけ真に垂直な（即ち、９０°の）位置合わせ状態からばらつきがあっても良いが、利点が幾分か失われる。あとで明らかにするように、線１３２は、本発明に従って構成されたタイヤ取り付け型装置が取り付けられるべきタイヤの回転方向を特定するといえる。一般に、主要曲げ方向１３０は、中心線１３４に沿っているので、線１３２及びかくして端子／支持対１１０，１１２の取り付け位置は、線１３４に沿うどこかの場所に位置決め可能であるが、好ましい位置は、一般に、図示のように、より中央の場所にある。

後で更に説明するように、１‐Ｄタイヤ取り付け型装置１００が本発明のタイヤ内に位置決めされる場合、両方向を指し示す矢印付きの線１３０によって示されている主要曲げ方向は、タイヤ内における１‐Ｄタイヤ取り付け型装置１００の位置決め並びに１‐Ｄタイヤ取り付け型装置１００の長さＬ及び幅Ｗにより定められる。

曲げがこの一寸法に沿う方向、即ち１‐Ｄ方向に制限されている場合、接続／支持端子１１０，１１２及び代替的に又は追加的に接続／支持端子１１０′，１１２′及び１１０″，１１２″に取り付けられているデバイスへの接続部のところ及びこれら接続部相互間の歪は、主要歪方向、即ち１‐Ｄ直交接続線１３２に対するこれらの垂直位置合わせにより最小限に抑えられる。例えば、他方において、接続／支持端子１１０，１１２が線１３４即ち、主要曲げ線に沿って位置決めされた場合、接続／支持端子１１０，１１２相互間の離隔距離は、線１３４に沿う曲げにつれて変化する。かかる状態により、相当大きな歪がいずれかのデバイス又はプリント回路板１３６（図１に想像線で示されている）に生じると共に代替的に又は追加的に、接続／支持端子１１０，１１２及び／又は接続／支持端子１１０′，１１２′及び／又は１１０″，１１２″に取り付けられているプリント回路板１３６′，１３６″に生じる。理解されるべきこととして、対応の接続／支持端子に取り付けられたプリント回路板１３６，１３６′，１３６″は、接続／支持端子がプリント回路板の支持体の全てを提供するように取り付けられることは理解されるべきである。即ち、プリント回路板は、これらが接続／支持端子以外の下に位置する構造体との接触によっては支持されないよう取り付けられる。

さらに、多数のプリント回路板１３６，１３６′，１３６″が用いられる場合では、かかるプリント回路板は、物理的に互いに結合されるべきではないことは当業者であれば理解されるべきであり、というのは、かかる内容により、支持端子の主要歪方向向きに対して垂直にするという目的が達成されないからである。１対の支持端子１１０，１１２の位置合わせ線と平行な線の位置合わせ状態で提供されると共に同一のプリント回路板に結合される追加の端子／支持ピンが設けられるべきではない。ただし、追加の支持端子を同一の線に沿って支持端子１１０，１１２と共に配置可能である。

大まかに図５を参照すると、全体として、トレッド部分５１０及びサイドウォール部分５２０，５２２を備えたタイヤ５００が示されている。本発明によれば、１‐Ｄタイヤ取り付け型装置１００は、タイヤ頂点５３０の中央部分にサイドウォール部分５２０，５２２相互間で側方に取り付けられている。図５で理解できるように、１‐Ｄタイヤ取り付け型装置１００は、タイヤ５００の内側ライナに取り付けられ、この内側ライナは、長さ寸法Ｌがサイドウォール５２０，５２２の方向延び、即ち、タイヤ５００の回転方向に対して実質的に側方に位置合わせされるよう差し向けられている。理解されるべきこととして、本明細書の説明において、特定方向における「実質的に位置合わせされ」のような表現は、指示した方向における完全な位置合わせ状態から位置合わせのばらつきが±２０°又は±１０°という大きさのものであることを表し、本発明の範囲に依然として含まれることを意味している。ただし、ばらつきが大きいと、耐久性が幾分減少することになろう。例示の形態では、長さ寸法は、タイヤ取り付け型装置１００がタイヤ頂点の中央部分に位置し、種々のベルトを隔てる間隔が一定であるベルト付き構成のタイヤの領域の大部分にわたって延びるよう選択されるのが良い。当然のことながら、上述したように、タイヤ取り付け型装置１００も又、同様に、非空気圧ホイール及びタイヤであるTweel（登録商標）内に取り付け可能である。

側方の向きに基づくと共に幅寸法が少なくとも、タイヤの転動方向に基づくばらつきに起因した曲げ又は歪の発生に関して比較的取るに足りないということに基づき、１‐Ｄタイヤ取り付け型装置１００は、主として、タイヤの横方向輪郭形状がタイヤの回転につれて変化するということに基づいて単調な半径の変化を示す。

この後者の輪郭形状の変化に関する概念は、図３及び図４を検討することにより最も良く理解できる。図３は、本発明を利用できる代表的なタイヤの回転の頂部及び接触パッチの中心のところにおける横方向輪郭形状の比較のための重ね合わせ状態の略図であり、タイヤ取り付け型装置１００の取り付け向きを想像線で示している。図４は、本発明を利用することができる例示のタイヤの曲率半径のばらつきを概略的に示している。一般に図３に示されているように、例示の通常通りインフレートされた２７５／８０Ｒ２２．５サイズのタイヤの場合、横方向曲率半径又は輪郭形状（ｐ）は、回転の頂部におけるタイヤに関してｐ〜５００ｍｍからｐ〜フラット（平坦）、即ち、接触パッチの中心のところで実質的に無限の曲率半径まで変化する。当業者であれば理解されるように、「接触パッチ」は、走行面と「接触」状態にあるタイヤの表面領域に対応し、かかる表面は、全体として滑らかな表面にわたり実質的に「フラット」である。

図４は、他方、周方向曲率半径（Ｒ）が実質的に一定の非接触パッチ領域、即ちタイヤの実質的に非たわみ部分とタイヤの回転中、接触パッチ内の著しく大きな曲率半径との間で変化し、たわみにつれて増大する接触パッチの入口及び出口のところの２つの曲率ピークを生じさせる。本発明によれば、１‐Ｄタイヤ取り付け型装置１００は、幅の選択及びタイヤ内における長さ方向取り付け向きにより、主として、例えば約５００ｍｍからフラットまでの単調な半径の変化を示し、それにより２つのたわみに依存した周方向ピークが回避される。

主として単調な半径の変化を示すことは、結果として本発明の１‐Ｄタイヤ取り付け型装置の耐久性の向上をもたらす本発明の特徴のうちの１つである。１‐Ｄ幅選択に起因する第２の特徴は、圧電形発生器／センサがタイヤ取り付け型装置と関連している場合、圧電形デバイスに関連したタイヤ取り付け型装置が入口箇所及び出口箇所を通ってタイヤ接触パッチに至ることに起因して生じる長さ方向歪から外部信号発生を実質的になくすことにある。かかる固有の振動フィルタリングは、かかる信号を任意特定の主要環境内に提供できる種々の使用のために信号処理の精度の向上に寄与する。

次に図６に注目すると、本発明のタイヤ取り付け型装置の基板部分の幅Ｗは、定格インフレーション圧力状態にあると共に無負荷状態下にあるタイヤの物理的パラメータを考慮に入れることによって選択できるということが分かる。かかるタイヤは、タイヤ６００として示されており、このタイヤは、一様な直径Ｄを有している。タイヤ６００は、回転の中心点６０２からタイヤ６００の内面６０８まで延びる半径ｒを有している。回転中心点６０２から内面６０８まで延びる線６０４，６０６は、角度θをなし、この角度は、本発明によれば、５°に選択される。換言すると、タイヤ６００の内面６０８に沿って張られた円弧の長さは、回転の中心６０２から定格圧力までインフレートされたときの無負荷状態のタイヤ６００の内面６０８まで延びる線６０４から測定された５°の回転に対応している。この円弧の長さは、基板の幅Ｗを定めている。

１‐Ｄタイヤ取り付け型装置１００の幅Ｗを接触パッチの入口から出口までの歪を実質的に回避するのに十分狭く選択することにより、多くの利益が得られる。最初の利益として、１‐Ｄタイヤ取り付け型装置１００自体に生じる歪は、効果的に一方向に限定され、それにより長期間にわたる寿命の達成の見込みが得られる。例示の形態では、例えば、上述の例示の２７５／８０Ｒ２２．５サイズのタイヤでは、幅Ｗは、約３０ｍｍ未満であるように選択されるのが良い。いずれの場合においても、幅Ｗは、図６を参照して説明したようにタイヤ内面の寸法内に納まる寸法に制限されるべきである。

上述したように、定格圧力及び定格負荷で作動するタイヤ４００は、矢印の方向４１８に回転しているとき、タイヤトレッドがタイヤの走行している表面に接触したりこれから離れているときに２つの移行ゾーンが作られる。図４の例では、接触パッチの出口部分は、線４１２，４１４相互間の移行部分又はゾーンとして示されている。当然のことながら同様な移行部分が接触パッチ部分の入口のところに形成されているが、これについては別個には図示していない。図示のように、タイヤ取り付け型装置１００の幅Ｗは、移行部分の通過中にタイヤ取り付け型装置１００のたわみを実質的に回避するようこの移行部分又はゾーン内に全体が納まるよう選択される。これにより、第２の利点が得られ、この利点は、第２の方向における潜在的な曲げに起因して取り付け状態の圧電形デバイスからの外部電圧信号の発生が最小限に抑えられるというにある。

最後に、全体的な幅を減少させることにより、主要な歪方向に垂直な線をなして配列された端子／支持要素１１０，１１２に関する安定した取り付け向きが得られ、この取り付け向きは、これら端子／支持要素に取り付けられているデバイス及び／又はプリント回路板への機械的及び電気的結合部に生じる歪を減少させる。例示の形態では、端子ポスト１１０，１１２相互間の間隔は、約１８ｍｍ未満であるよう選択されるのが良い。

全体的な長さ寸法の決定に関し、上述の説明から、１‐Ｄタイヤ取り付け型装置１００の長さＬ、即ち、タイヤに関する横方向寸法は、耐久性が得られるよう最小限に抑えられると共にエネルギー発生が得られるよう最大にされるべきであることは理解されよう。１‐Ｄタイヤ取り付け型装置の長さを頂点の中心に関して側方に差し向けることにより、デバイスの耐久性を極めて効果的に増大させると共にタイヤのたわみの影響を受けないデバイスを提供する構造が提供される。上述したように、長さＬは、タイヤ取り付け型装置１００が肩相互間のタイヤ頂点に位置し、種々のベルトを隔てる間隔が一定であるベルト付き構成の領域の大部分にわたって延びることができるよう選択されるのが良い。例示の形態では、長さＬは、幅Ｗの少なくとも２倍であるように選択されるのが良い。例示の形態では、かかる取り付け向き及び長さと幅の関係を選択することによって疲れ亀裂の開始までの距離を１０倍のオーダーで長くすることができるということが実験的に判明した。

次に図７を参照すると、オプションとしてのエラストマーパッチ１０８のメサ１０６の高さＨと基板の幅Ｗとの関係が示されている。このグラフ図は、度（°）で表された最大幅Ｗ_maxが５ｍｍの最大メサ高さＨまで線形関数としてメサの高さＨに関連付けられることを示している。エラストマーパッチが採用されていない場合、即ち、基板がタイヤの内側ライナに直接くっつけられている場合、Ｗ_maxは、一度に選択される。高さＨが増大するにつれて、Ｗ_maxは、最大５°まで直線的に増大する。一般に、この関係をＷ_max＝（４／５）Ｈ＋１（但し、０＜Ｈ≦５）として表すことができる。しかしながら、あらゆる状況において、関係式Ｌ＞Ｗ＞Ｈを考慮すべきである。当業者であれば、エラストマーパッチ（設けられている場合）がタイヤと取り付け状態の装置１００との間に所与の程度の隔離状態を提供することは理解されよう。圧電形センサ／発生器が設けられている場合、増大により、デバイスの長さＬ方向における歪が減少する。これにより、圧電形デバイスからの電圧発生量が少なくなるが、構造的信頼性が増大し、その結果、メサ高さと長さＬの関係を選択するにあたりデザイン上のバランスを考慮に入れるべきであり、その選択は、発生する電圧の大きさを定める。いずれの場合においても、距離Ｌは、デバイスがタイヤのショルダ部分内に延びるようにするほど長いものであってはならない。ショルダ部分は、ベルト付きタイヤ中のベルト層の間隔が頂点の中央部分からサイドウォールに向かって進む際に、もはや実質的に一定ではない頂点を越えるタイヤの部分であると理解される。

本発明の特定の実施形態を参照して本発明を詳細に説明したが、当業者であれば、上記技術内容の理解を得ると、かかる実施形態の改造例、変形例及び均等例を容易に想到できることは理解されよう。したがって、本開示内容の範囲は、例示であって、本発明を限定するものではなく、本発明は、当業者に容易に理解されるように本発明の内容のかかる改造例、変形例及び／又は追加例を含むことを排除するものではない。

Claims (24)

1. タイヤ取り付け型装置であって、
   第１の表面及び第２の表面を備えた基板と、
   前記第１の表面から延びる１対の端子／支持要素とを有し、
   前記第１の表面は、長さＬ及び幅Ｗを有し、Ｌは、２Ｗよりも大きく、Ｗは、回転中心から定格圧力にインフレートされた無負荷状態のタイヤの内面まで延びる線から測定して５°の回転量に対応したタイヤの内面に沿って張られた円弧長さよりも小さく、
   前記１対の端子は、長さＬの方向における線に対して９０°±１０°の角度をなす線に沿って前記第１の表面から延び、前記長さＬの方向における前記線は、支持タイヤの回転方向を特定する、タイヤ取り付け型装置。
2. 前記１対の端子は、前記長さＬの方向における前記線に対して９０°±５°の角度をなす線に沿って前記第１の表面から延び、前記長さＬの方向に対して９０°±５°の角度をなす前記線は、支持タイヤの回転方向を特定する、請求項１記載のタイヤ取り付け型装置。
3. 前記１対の端子は、前記長さＬの方向における前記線に対して９０°±２°の角度をなす線に沿って前記第１の表面から延び、前記長さＬの方向に対して９０°±２°の角度をなす前記線は、支持タイヤの回転方向を特定する、請求項１記載のタイヤ取り付け型装置。
4. メサによって隔てられた第１の表面及び第２の表面を備えたエラストマーパッチを更に有し、
   前記基板の前記第２の表面は、前記エラストマーパッチの前記第１の表面にくっつけられている、請求項１記載のタイヤ取り付け型装置。
5. 前記メサは、高さＨを有し、０＜Ｈ≦５ｍｍ、Ｌ＞Ｗ＞Ｈである、請求項４記載のタイヤ取り付け型装置。
6. 頂面及び底面を備えた圧電材料の層と、
   前記頂面を覆っている第１の導電性層と、
   前記底面を覆っている第２の導電性層とを更に有し、
   前記圧電層、前記第１の導電性層、前記第２の導電性層、及び前記基板は、サンドイッチ構造体を形成し、前記サンドイッチ構造体は、前記エラストマー基板の前記第１の表面に固定されている、請求項４記載のタイヤ取り付け型装置。
7. 前記基板は、ＦＲ４である、請求項４記載のタイヤ取り付け型装置。
8. 前記圧電材料は、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）である、請求項６記載のタイヤ取り付け型装置。
9. 前記第１の導電性層及び前記第２の導電性層は、銅層から成る、請求項６記載のタイヤ取り付け型装置。
10. 前記１対の端子／支持要素のうちの第１の端子／支持要素は、前記第１の導電性層に電気的に結合され、前記１対の端子／支持要素のうちの第２の端子／支持要素は、前記第２の導電性層に電気的に結合されている、請求項６記載のタイヤ取り付け型装置。
11. 前記サンドイッチ構造体は、接着剤により前記エラストマー基板の前記上面に固定されている、請求項６記載のタイヤ取り付け型装置。
12. 前記接着剤は、Chemlok（登録商標）である、請求項１１記載のタイヤ取り付け型装置。
13. 前記１対の端子／支持要素は、約１８ｍｍ未満の距離を置いて設けられている、請求項１記載のタイヤ取り付け型装置。
14. 前記幅Ｗは、約３０ｍｍ以下である、請求項１記載のタイヤ取り付け型装置。
15. 支持のために前記１対の端子／支持要素に結合されたプリント回路板を更に有する、請求項１記載のタイヤ取り付け型装置。
16. タイヤ取り付け型組立体中の歪を減少させる方法であって、
    第１の表面及び第２の表面を備えた基板であって、基板が、長さＬ及び幅Ｗを有し、Ｌが２Ｗよりも大きく、Ｗが回転中心から定格圧力にインフレートされた無負荷状態のタイヤの内面まで延びる線から測定して５°の回転量に対応したタイヤの内面に沿って張られた円弧長さよりも小さい、基板を用意するステップを有し、
    前記第１の表面から延びる１対の端子／支持要素を用意するステップを有し、
    前記長さＬの方向における線に対して９０°±１０°の角度をなす線に沿って前記１対の端子／支持要素を位置決めするステップを有し、
    前記長さＬの方向における前記線が前記タイヤの回転方向において±２０°に位置合わせされるように前記基板をタイヤ内に取り付けるステップを有し、
    前記タイヤ取り付け型組立体に生じる歪が一方向に効果的に制限される、方法。
17. 前記長さＬの方向における線に対して９０°±５°の角度をなす線に沿って前記１対の端子／支持要素を位置決めするステップと、
    前記長さＬの方向における前記線が前記タイヤの回転方向において±１０°に位置合わせされるように前記基板をタイヤ内に取り付けるステップとを有する、請求項１６記載の方法。
18. 前記長さＬの方向における線に対して９０°±２°の角度をなす線に沿って前記１対の端子／支持要素を位置決めするステップと、
    前記基板をタイヤ内に取り付けて前記長さＬの方向における前記線に対して９０°±２°の角度をなす前記線が前記タイヤの回転方向において±１０°に位置合わせされるようにするステップとを有する、請求項１６記載の方法。
19. 前記基板の取り付けステップは、前記基板を前記タイヤ頂点の中央部分に側方に固定するステップを含む、請求項１７記載の方法。
20. 前記１対の端子／支持要素を約１８ｍｍ未満の間隔で位置決めするステップを更に有する、請求項１６記載の方法。
21. 約３０ｍｍ以下の幅Ｗを備えた前記基板を用意するステップを更に有する、請求項１６記載の方法。
22. 第１の導電性層及び第２の導電性層のうちの一方が前記基板層によって支持された状態で前記第１の導電性層と前記第２の導電性層との間にサンドイッチされた圧電層を有する圧電形デバイスを用意するステップを更に有し、
    前記圧電形デバイスに生じる歪は、一方向に効果的に制限される、請求項１６記載の方法。
23. プリント回路板を用意するステップと、
    前記プリント回路板を前記１対の端子／支持要素に固定して前記プリント回路板が前記第１の表面の上方に支持されるようにするステップとを更に有し、
    前記１対の端子／支持要素と前記プリント回路板との間の歪が最小限に抑えられる、請求項１６記載の方法。
24. 高さＨを持つメサによって隔てられた第１の表面及び第２の表面を備えたエラストマーパッチを用意するステップと、
    前記基板の前記第２の表面を前記エラストマーパッチの前記第１の表面に固定するステップと、
    前記エラストマーパッチの前記第２の表面をタイヤの内面に固定するステップとを更に有する、請求項１６記載の方法。

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