JP4458790B2 - 環状の組立体 - Google Patents

Description

本発明は、概して、タイヤ監視システムに用いられる環状の組立体に関し、特に、このような環状の組立体用のタグハウジングおよび組立方法に関する。

タイヤまたは車輪に関する識別データまたは他のデータを無線周波数で電子的に送信する、アンテナを含む環状の装置（組立体）が一般に使用されている。この装置は、少なくともタイヤまたは車輪についての識別情報を保持するのに十分なデータ容量を有する集積回路チップを備えた無線周波数トランスポンダを有している。タイヤの膨張圧やトランスポンダの位置でのタイヤまたは車輪の温度のようなその他のデータを、トランスポンダによって識別データとともに送信することができる。

後述の文献によって明示されているように、環状のアンテナを用いて、タイヤまたはタイヤと車輪の組立体の構造内に収容されているトランスポンダからデータを無線周波数で送信することが、当該技術分野において公知である。しかし、それを、タイヤの製造工程中にタイヤに組み込まれたアンテナを用いて行うのは実際には非常に困難である。ラジアルプライタイヤとバイアスプライタイヤはいずれも、製造工程中に直径方向にかなり広げられる。バイアスプライタイヤは、グリーンタイヤを収容している金型の円環状部内にグリーンタイヤを押し込むブラダーを通常有する硬化プレス内に挿入されたときに、直径方向に広げられる。ラジアルプライタイヤは、タイヤの組立工程または成形工程中に直径方向に広げられ、硬化工程中に直径方向にさらに広げられる。タイヤに組み込まれている環状のアンテナとそれに関連する電子回路は全て、製造中にタイヤが直径方向に広げられる間、構造的に完全な状態を維持可能なものでなければならない。さらに、環状のアンテナは、タイヤの使用中に繰り返し生じる変形と、再生前のタイヤに課せられる試験工程によってもたらされる過酷な条件に耐えられなければならない。したがって、環状の装置および方法には、組立工程中および効果工程中にタイヤが直径方向に広げられる間、トランスポンダとアンテナのループ接続部が機械的かつ構造的に完全な状態を維持するのに十分なものでなければならないという必要条件が存在する。さらに、アンテナと、トランスポンダとアンテナのループ接続部は耐久性がなければならず、性能の低下や、ワイヤすなわち電気接続部の破損による動作不良を生じることなく、タイヤの動作およびタイヤ再生工程の過酷な環境の間じゅう構造的に完全な状態を維持可能でなければならない。

環状の組立体内のアンテナとトランスポンダの磁気結合は、通常、環状変成器によって行われる。アンテナは、一次巻線によって変成器に結合され、二次巻線によってトランスポンダに結合されている。しかし、アンテナおよびトランスポンダの変成器への機械接続部は、製造中またはその後の使用中にタイヤ内に生じる応力によって破壊される。アンテナおよび変成器が、環状体の開口部を直接貫通するアンテナの通路によって直接結合されている環状変成器を使用することが提案されている。トランシーバの磁界のためにループアンテナに生じる電流によってループの近くに磁気が発生するため、ループと環状体の間、したがって二次巻線内に磁気結合が生じる。磁界は、アンテナループのワイヤを密に囲む環状体内に直接生じる。アンテナと環状体のこのような関係は、アンテナと変成器との固定接続または巻線を利用する従来技術に伴う問題を解消する。

さらに、電気絶縁性の弾性材料で形成された環状のストリップまたはリング内に、アンテナ、変成器、およびトランスポンダを封入することが提案されている。システムの構成部材は金型内に配置され、キャリアストリップ材料は金型内に導入されて構成部材を囲む。それによって、タイヤ組立後の工程で接着剤によってうまい具合にタイヤに組み込むことができる単一の環状のシステムが形成される。
米国特許第５５０００６５号 米国特許第５１８１９７５号 米国特許第５２１８８６１号 国際特許公開第９９／２９５２５号 米国特許第４３１９２２０号 米国特許第６１４７６５９号 米国特許第４０７４２２７号 米国特許第５４９１４８３号 米国特許第５４７９１７１号 米国特許第５２７０７１７号 米国特許第５３０４１７２Ｂ号 米国特許第６０６２０７２号 国際特許公開第９９／２９５２３号（国際特許出願ＰＣＴ／ＵＳ９７／２２４７０号） 米国特許第４９１１２１７号 米国特許第６２２８９２９号 米国特許第６２５５９４０号 米国特許第６３６９７１２号 国際特許公開第０１／１２４５２号（国際特許出願ＰＣＴ／ＵＳ９９／１８６６６号） 国際特許公開第０１／１７８０６号（国際特許出願ＰＣＴ／ＵＳ９９／２０２７１号） 国際特許公開第０１／３６２２１号（国際特許出願ＰＣＴ／ＵＳ９９／２７０９４号 国際特許公開第９９／２９５２２号（国際特許出願ＰＣＴ／ＵＳ９７／２２４６３号）

しかし、単一のリング状組立体を形成するためにアンテナ、環状変成器、およびトランスポンダをキャリアストリップ内に封入することは、ある種の問題および危険を伴う。アンテナ、変成器、およびトランスデューサの相対位置を維持しなければならない。さらに、関連する構成部材間の接続を完全な状態に保たなければならない。さらに、トランスポンダのセンサおよび通信電子機器を、導入されるキャリアストリップ材料にさらされることによる損傷または汚染から保護しなければならない。

したがって、トランスポンダ、変成器、およびアンテナを含む環状の装置をキャリアストリップ内に一体化して組み立てるのを容易にする、環状の装置用のタグハウジングおよび組立方法が必要とされている。タグハウジングは、トランスポンダ、変成器、およびアンテナがキャリアストリップまたはリングに組み込まれる間、それらの相対的な向きを維持し、関連する構成部材間の接続を完全な状態に保ち、構成部材を、その周りに成形されたキャリアストリップ材料による損傷または汚染から保護するようにしなければならない。さらに、満足のいくタグハウジングおよび組立方法とは、製造し、実施し、設置するためのコストが安く、変成器、トランスポンダ、およびアンテナの、タイヤの状態の監視の実行を能率的かつ容易にするものである。

本発明は、タイヤ監視システムの環状の装置用のタグハウジングおよび組立方法の要件を満たす。タグハウジングは、それぞれの間に内部室を形成している、互いに間隔を置いて配置された側壁と、底壁と、端部壁とを有する細長い形状の基部構成部材を含んでいる。貫通穴は、端部壁を貫通して延び、内部室と共に、ハウジングベースを通る通路を形成している。一実施態様の、貫通穴を有する環状変成器は、変成器の貫通穴がハウジングの基部構成部材の貫通穴に軸線方向に整列するように、ハウジングの基部構成部材内に位置している。センサと、関連する電子機器とを含むトランスポンダ回路板はハウジングの基部構成部材の内部室内で変成器の上方に取り付けられており、トランスポンダと変成器の間に電気結合が確立されている。キャップ部材が、ハウジングを覆うように設けられ、基部構成部材の上面を密封している。キャップは、概ね角錐状であり、下部のリムフランジと、リムフランジと交差する側壁の垂直方向部分と、平坦な上面に向かって内側に先細になっている側壁上部とを有している。キャップの先細の上部は、通常、ハウジング「鼻状部（snout）」を形成している。開口すなわち入口部が、上面の中央部を貫通して延びるように配置されている。側壁の垂直方向部分とリムフランジの上部の棚状面はほぼ直交する。

アンテナループの環状変成器への結合は、必ずしもそうである必要はないが、好ましくは、アンテナループをハウジングの貫通穴を通過させてアンテナを変成器に電磁結合させることによって行われる。

タグハウジングの、内側への先細で階段状の形状によって、ハウジングは、金型のキャビティ内で容易に自ら中心合わせする。リムフランジの上部の棚状面と側壁の垂直方向部分は、側壁の、金型のキャビティを形成する部分に当たり、ハウジング鼻状部を、金型のキャビティの保護領域に対して中心合わせし、かつ離れさせている。金型が閉じられ、ハウジングの下部と環状のアンテナとを囲む金型内にキャリアストリップの材料が導入される。導入された材料からの圧力が、ハウジングのキャップを金型ブロックのキャビティ内に押し込む働きをし、キャップと金型ブロックの当接面間をよりよく密封する。それによって、キャップの上面内のポートを囲む金型ブロックのキャビティはキャリアストリップの材料に接しない状態に維持され、そうでなければトランスポンダセンサすなわち電子機器を汚染または損傷する、タグハウジングのポートを通るキャリアストリップ材料の進入が回避される。

完成した形態では、キャリアストリップ、アンテナ、およびタグハウジングは、移送、保管、取り扱い、および適切な接着剤によるタイヤサイドウォールへの取付が容易な、単一のリング状組立体に相当する。タグハウジングの鼻状部は、キャリアストリップに接触せずに延び、キャリアストリップによって、タイヤの空洞に露出した位置関係に配置される。したがって、環状の装置をタイヤのライナに取り付けると、ハウジング内のトランスポンダセンサは、ハウジングのポートを通してタイヤの空洞と直接連通し、監視されるタイヤの空洞のパラメータの確実で正確な読取が容易になる。

本発明の他の態様によれば、タグハウジングは細長く、「直立した」向きまたは「平らにした」向きでキャリアストリップ内に部分的に埋め込まれる。「直立した」向きでは、タグハウジングの鼻状部は、タイヤの空洞内に比較的長い距離にわたって突出するが、サイドウォールの半径方向に沿った取付長さが短くなるため、高剛性のタグの、タイヤのサイドウォールの湾曲に対する影響が低下する。「平らにした」向きでは、取り付けられているトランスポンダハウジングは、より低い形状になり、タイヤの動作によるタグハウジングに対する遠心力の曲げ効果が低下する。

［定義］
「軸線方向の」および「軸線方向に」は、タイヤの回転軸に平行なラインまたは方向を意味する。

「ビード」または「ビードコア」は、概して、タイヤの、タイヤをリムに保持することに関連する、半径方向内側のビードの環状の引っ張り部材を含む部分を意味し、ビードは、プライコードで覆われて成形されており、他の補強部材を含んでいても含んでいなくてもよい。

「周方向の」は、軸線方向に垂直な、環状のトレッドの表面の周縁に沿って延びる円状のラインまたは方向を意味することが最も多く、断面を見たときに半径がトレッドの軸線方向の曲率を定める、互いに隣接する複数組の円曲線の方向を指すこともある。

「インナー」はタイヤの内側に向かうことを意味し、「アウター」はタイヤの外側に向かうことを意味する。

「横方向の」は、軸線方向に平行な方向を意味する。

「半径方向の」および「半径方向に」は、半径方向にタイヤの回転軸に向かう方向または回転軸から離れる方向を意味する。

「ショルダ」は、トレッド縁部のすぐ下の、サイドウォールの上部を意味する。

「サイドウォール」は、タイヤの、トレッドとビードの間の部分を意味する。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

本明細書中で「トランスポンダ」は、空気入りタイヤ内の空気圧などの条件を監視し、次にその情報を外部装置に送信することのできる電子装置である。外部装置は、ＲＦ（無線周波数）読取り装置／呼掛器であってもよく、単なるＲＦ受信機であってもよい。トランスポンダが「能動型」トランスポンダであり、それ自体の電源を有するときには、単なるＲＦ受信機を使用することができる。トランスポンダが「受動型」トランスポンダであり、読取り装置／呼掛器からのＲＦ信号によって電力を供給されるときには、読取り装置／呼掛器が使用される。いずれの場合も、トランスポンダは、外部装置と共に、タイヤ条件の監視／警告システム全体の中の一構成部材を形成する。高い電磁透過率を有する材料で構成された環状体は巻線によってトランスポンダに結合させられている。従来の装置では、アンテナは一次巻線によって環状体に結合させられ、トランスポンダは二次巻線によって環状体に結合させられている。後述するように、好ましい実施形態では一次巻線は無い。したがって、トランスポンダを環状体に結合させる「二次」巻線を、本明細書では単に「巻線」と呼ぶ。本発明およびその開示の目的では、環状の装置はトランスポンダに特定されるものではない。すなわち、広範な市販の、トランスポンダ、センサ、および関連する電子機器を、本発明の装置と共にパッケージし利用することができる。

本明細書では、「環状体」は、高い電磁透過率を有する材料からなり、連続する曲面によって形成された物体であり、中央の貫通穴を含んでいる。環状体は、本明細書に記載された発明から逸脱しなければ、円筒状であっても、楕円形であっても、対称形であっても、非対称形であってもよい。

トランスポンダは、ＲＦ信号を送信または受信するために、アンテナを有していなければならない。アンテナは、本発明では環状の形状を有し、製造中にタイヤに組み込んでもよく、また製造後の処理によってタイヤに取り付けてもよい。本明細書で用いられる「環状のアンテナ」は、本発明の原理から逸脱しなければ、円筒状であっても、楕円形であっても、対称形であっても、非対称形であってもよい。しかし、アンテナの好ましい形状は円形であり、それが取り付けられるタイヤのサイドウォール領域に重なる大きさである。アンテナは、１本のワイヤから構成されていてもよく、または複数の撚り線から構成されていてもよい。様々な市販のトランスポンダと、センサと、従来の導電性材料から形成された環状のアンテナと組み合わせて配置されるその他の電気装置は、本発明の原理に従って使用するのに適している。

アンテナワイヤの、許容される材料は、スチール、アルミニウム、銅、または他の導電ワイヤを含む。この特許明細書で開示されるように、ワイヤの直径は一般に、トランスポンダ用のアンテナとしての作用にとって重要であるとは考えられていない。耐久性のために、微細なワイヤの複数の撚り線が撚られて形成されているスチールワイヤが好ましい。利用可能なその他のワイヤとして選択できるものには、リボンケーブル、可撓性の回路、導電性フィルム、導電性ゴムなどが含まれる。

まず、図１を参照すると、環状の組立体の好ましい実施形態の装置１０がタイヤ１２内に配置されているのが示されている。タイヤ１２は、従来の手段によって、ゴムやゴム複合材料のような従来の材料から形成され、ラジアルプライ構成またはバイアスプライ構成を有している。一般的なタイヤ１２は、トレッド１４、ショルダ１６、環状のサイドウォール１８、および末端のビード２０を有する構成である。インナーライナ２２が形成されて、タイヤの空洞２４を形成している。タイヤ１２は、周縁部のリムフランジ２８とリムフランジ外表面３０を有する環状のリム２６上の位置に取り付けられるようになっている。リム２６は、スチールのような適度に強い金属からなり、従来通りの構成である。

環状のアンテナ３２が設けられており、好ましい実施形態では、正弦曲線状の形状になっている。あるいは、アンテナ３２は、他のパターンに構成されていてもよく、また、必要に応じて直線状のワイヤからなっていてもよく、フィラメントワイヤ、あるいはコードすなわち撚られたワイヤであってもよい。許容されるワイヤの材料にはスチール、アルミニウム、銅、またはその他の導電線が含まれる。前述したように、ワイヤの直径は、一般に、アンテナとしての作用にとって重要であるとは考えられておらず、微細なワイヤの複数の撚り線であるのが好ましい。アンテナ３２は曲線形状であるため可撓性を有し、後述するように製造中および使用中に破損する可能性が最小限に抑えられる。

引き続き図１を参照すると、上述した一般的な種類のトランスポンダモジュール３４が設けられており、このトランスポンダモジュール３４は、圧力や温度などのタイヤのパラメータを検知する手段を含んでいてもよい。図示するように環状の形状に形成された材料のキャリアストリップ３６が、装置１０の一部として含まれている。キャリアストリップ３６は、ゴムや合成樹脂のような、工業で一般に使用されている、電気絶縁性で、好ましくは半剛性の弾性材料から形成されている。キャリアストリップ３６は、アンテナワイヤ３２およびトランスポンダモジュール３４の少なくとも一部を、後述する方法で実質的に封入するように形成されている。したがって、製造後の状態では、アンテナ３２、トランスポンダモジュール３４、およびキャリアストリップ３６を有する装置１０は、容易に移送可能でありタイヤ１２に取り付けるための取り扱いが容易な、一体になっている概ね円形で半剛性の組立体である。装置組立体１０の直径は、タイヤ１２のサイズとタイヤ１２上の好ましい取付け位置の関数である。

図２は、本発明による環状の装置１０の、タイヤ１２上の好ましい位置を示している。タイヤ１２は、従来通りのやり方でリム２６に取り付けられている。タイヤ１２のビード２０は、リム２６内に、フランジ２８に接するように配置されている。フランジ２８の上面３０は、タイヤのビード２０の下縁部の上方に位置している。理解されるように、フランジ２８は、ビード２０を有するタイヤ１２の下部を遮蔽し、タイヤの「ＲＦ干渉」領域３８を形成している。さらに、タイヤ１２の、ＲＦ干渉領域３８の上方のサイドウォール１８の領域４０は「高ひずみ振幅」領域として形成されている。乗物のタイヤの動作時にサイドウォール１８が撓むと、領域４０は高レベルのひずみを受ける。タイヤ１２のトレッド部に位置する領域４２を、本明細書では説明のために「圧縮ひずみ」領域と呼ぶ。タイヤ１２は、タイヤ１２が動作可能な状態で用いられると、領域４２において高レベルの圧縮ひずみを受ける。

図１と図２を共に参照すると、装置１０は、タイヤ１２の製造中に、または好ましくは製造後の組立て工程で、タイヤ１２のライナ２２に取り付けられる。接着剤によって取付けを行ってもよく、または製造中に装置１０をタイヤ１２自体に埋め込んでもよい。タイヤ業界でタイヤに継ぎをあてたり修理するのに一般に利用されている接着剤を使用することができる。タイヤ１２上の、本発明によって装置１０が取り付けられる位置は、図２の、ＲＦ干渉領域３８と高ひずみ振幅領域４０との間に位置する領域４４である。ＲＦ干渉領域３８は、比較的剛性があり、リムフランジ２８によって保護されており、タイヤ１２の動作中に受けるひずみが比較的低レベルであるので、機械的な観点からは理にかなっていることが理解されるであろう。しかし、リムフランジ２８によって遮蔽されている、タイヤ１２のＲＦ干渉領域３８は、電気的な観点からはトランスポンダモジュール３４用の位置として適していない。

タイヤサイドウォール１８の高ひずみ振幅領域４０内の装置１０の位置は任意に決められる。このような位置では、リム２６によって生じるＲＦ干渉が回避される。しかし、タイヤサイドウォール１８は、タイヤの動作中に高レベルのひずみを受ける。その結果、タイヤサイドウォール１８に取り付けられている構成部材の損傷や破損が起こるおそれがある。同様に、タイヤ１２のトレッド領域４２における装置１０の位置は、リム２６からのＲＦ干渉を回避する位置であるが、トレッド領域４２は、タイヤ１２の動作中に高レベルの圧縮ひずみを受ける。したがって、タイヤ監視システムの装置がこのような位置にあるのは、機械的な観点から望ましくない。

その結果、装置１０はタイヤ１２の領域４４内に位置することが好ましい。領域４４は、一般に、タイヤ１２がリム２６に取り付けられたときにリムフランジ２８の上面３０より上方の実質的に１０ミリメートルから３０ミリメートルの間に位置する環状の領域である。装置１０は、領域４４内では、リム２６のリムフランジ２８からＲＦ干渉を受けない。さらに、領域４４は、タイヤ１２の比較的低ひずみ振幅の領域である。したがって、タイヤ１２の領域４４は、タイヤ１２の動作中にタイヤ１２に加わるひずみ力による損傷から装置１０を機械的に保護しつつ、リム２６からのＲＦ干渉を最小限に抑えるという要件のバランスを取る、装置１０のための最適な位置に相当する。

図３は、キャリアストリップ３６が取り除かれ、アンテナ３２およびトランスポンダモジュール３４がタイヤ１２の製造中にタイヤ１２内に直接埋め込まれている、本発明の装置１０の参考例を示している。この場合も、アンテナ３２の位置は、前段落で最適な位置として説明した領域４４内にあり、すなわち、タイヤ１２がリム２６に取り付けられたときにリムフランジ面３０の上方の約１０ミリメートルから３０ミリメートルの位置である。本発明によるとタイヤ１２の製造中に装置１０をタイヤ１２内に取り付けることが可能であるが、このような方法は、タイヤ１２が形成されるときにトランスポンダモジュール３４およびアンテナ３２が、損傷を与えるおそれのある力に必ずさらされるため好ましくない。さらに、このような力にさらされる環状のアンテナ３２およびトランスポンダモジュール３４が埋め込まれていると、損傷や破損が起こった場合の組立体の交換および修理に問題が生じる。したがって、製造後の工程で接着剤などによって装置１０をタイヤ１２に取り付けるのが好ましい。製造後に組立てることの利点は、装置１０がタイヤ製造工程の応力を受けず、破損が起こった場合に装置１０を容易に取り外して交換できることである。さらに、図１に示されている単体の装置１０は、製造前のタイヤまたは使用済みのタイヤに、接着剤によって容易に後から取り付けることができる。最後に、環状の装置１０は単一の組立体であり、様々なサイズの製造前のタイヤ１２に適合するように、一連の直径の大きさのものを簡便に在庫として保管することができる。

図４は、タイヤ１２上の好ましい位置にありタイヤの空洞２４に露出しているトランスポンダモジュール３４を示している。トランスポンダモジュール３４は、空洞２４の状態を監視する圧力センサおよび温度センサを含んでいてもよく、乗物のフレーム４６に取り付けられた遠隔トランシーバ４８にこのような情報を送信することができる。トランシーバ４８は、装置１０のアンテナ３２と向かい合って位置しており、タイヤ１４の３６０度の回転の間じゅうアンテナ３２と連続的に通信する。トランシーバ４８は、当該産業界で市販されている種類のトランシーバであり、リード線５０によって、乗物の従来の論理電子機器、処理用電子機器、および表示用電子機器（不図示）に電気接続されている。前述したように、トランスポンダモジュール３４の位置は、トランスポンダモジュール３４とトランシーバ４８との間のＲＦ通信を損なわないように、リムフランジ２８よりも上方である。

図５〜１２を全て参照して、環状の装置１０の構成について詳しく説明する。トランスポンダモジュール３４は、一般に、従来の手段によってゴムまたは合成樹脂の材料で形成されたベースハウジング５２を有している。ベースハウジング５２は、丸み付けられた底面５５に沿って、互いに向かい合う垂直方向の端部壁５８、６０に連結されている、互いに向かい合う側壁５４、５６を含んでいる。壁５４、５５、５６、５８、および６０は中央室６２を形成している。貫通穴６４は、端部壁５８、６０の下部を貫通して延び、中央室６２と連通している。

ベースハウジング５２は、射出成形のような従来の手段によって従来のゴム材料または合成樹脂材料で従来同様に形成されたキャップ部材６８をさらに含んでいる。キャップ部材６８は、内側に先細の上部の突出部すなわち「鼻状部」７０を含んでいる。センサポートすなわち開口７６は、上面７４の中央に位置し、その上面７４を貫通して延びている。フランジ７８は、周縁でキャップ部材６８の下側の境界を形成し、水平方向の棚状面８０を備えている。キャップ部材６８の垂直方向の側壁が、棚状面８０から実質的に垂直に延び、平らな上面７４に向かって内側に先細になっているキャップ上面８１に隣接している。中央のセンサポート７６は、上面７４を貫通して延びハウジングの中央室６２に連通するように配置されている。フランジ７８の下面は、トランスポンダモジュールのベースハウジング５２上面の上に置かれるような大きさになっており、接合面は一般的な封止材で封止され、ベースハウジング５２とキャップ部材６８を含む単一のハウジングを形成している。

このように、本発明の好ましい実施形態のハウジングは、縦方向に細長い対称形の四辺形であり、上端部に内側向きの階段形状を有している。本発明から逸脱しなければ、ハウジングの、好ましい他の形態および構成を代用して使用することができる。例えば、何ら限定するものではないが、タグハウジングは、もし望まれるならば、または必要であれば、頂部が内側向きの階段形状である弓状の側壁を有する円筒形状や、回路板、トランスポンダセンサ、および／または電子部品を収容する非対称形であってもよい。

図示されている実施形態では、トランスポンダモジュール３４は、高い電磁透過率を有する、フェライトなどの材料からなる環状体（トロイド）８２をさらに含んでいる。環状体８２は、一般に、楕円形の断面形状を有する円筒を有している。環状体８２が楕円形の断面形状であることによって、その垂直方向の寸法が小さくなり、環状体８２をトランスポンダモジュール３４内に、よりコンパクトにパッケージ可能になる。環状体８２は、図示されているように、導電リード線８６を終端とする巻線８４を含んでいる。中央の貫通穴８８は、環状体８２を貫通して軸線方向すなわち長手方向に延びている。

さらに、保護スリーブ部材９０が、環状体８２の貫通穴８８に受け入れられ保持されるような大きさに形成されている。保護スリーブ部材９０は、楕円形の断面を有する概ね細長い円筒形を有している。保護スリーブ部材９０は、外周部の側壁９２と、軸線方向すなわち長手方向の貫通穴９４とをさらに含んでいる。貫通穴９４は、保護スリーブ部材９０の外側に、より厚い壁９５を形成するように、保護スリーブ部材９０の長手方向の中心軸に対してずれている。図示するように、外側に開放された長手方向の溝９６が壁９５内に形成されている。保護スリーブ部材９０は、環状体８２の貫通穴８８内に密に受け入れられ、巻線８４は、保護スリーブ部材９０の溝９６内に受け入れられる。

引き続き図５〜１２を参照すると、回路板９８が、トランスポンダモジュール３４のベースハウジング５２の中央室６２内に取り付けられている。回路板９８は、通常、上表面１０２に取り付けられた電子部品パッケージ１００を有する構成であり、下面１０４に取り付けられた電子部品パッケージ１０６を含んでいてもよい。電子部品パッケージ１００、１０６は、図５〜１２に概略的に示されており、タイヤの空洞の監視活動を行うのに必要なトランスポンダセンサシステム、論理システム、およびＲＦ送信システムを含んでいる。本発明は、トランスポンダの構成に固有のものではなく、多数の従来のトランスポンダシステムのうちの任意のシステムが利用でき、それを回路板９８の表面１０２、１０４の一方または両方に取り付けることができる。回路板９８は、回路板９８の側面に形成されている、リード線を受け入れる溝１０８をさらに含んでいる。

トランスポンダモジュール３４の組立は一般に以下のように進行する。保護スリーブ部材９０を環状体８２の貫通穴８８内に挿入し、次に、環状体８２をベースハウジング５２の中央室６２内に挿入する。中央室６２内に置かれると、保護スリーブ部材９０の貫通穴９４と環状体８２の貫通穴８８は、貫通穴６４を通ってベースハウジング５２と同軸に整列する。環状体８２の巻線８４は保護スリーブ部材９０の溝９６内に受け入れられ、リード線８６は上方に向けられる。巻線８４は、従来通りのやり方でトランスポンダ電子機器のインピーダンスを整合させるような巻数に構成されている。好ましい実施形態では、回路板９８を、ベースハウジング５２内に、通路を貫通する保護スリーブ部材９０および環状体８２の上方に水平に取り付ける。巻線８４からのリード線８６を溝１０８内を通し、回路板９８上の電子部品パッケージ１００、１０６と電気接続する。その後、キャップ部材６８の周縁のフランジ７８をベースハウジング５２の上面６６上に位置させ、適切な接着剤を塗布することによって接合面を封止する。

組立状態では、トランスポンダモジュール３４は図７に示されている状態になる。トランスポンダモジュール３４のハウジング、内部組立体、および構成部材の向きは、本発明を実施する際に望まれるならば変えることができる。したがって、トランスポンダモジュール３４は、回路板９８と、圧力や温度などのタイヤ空洞のパラメータを監視するトランスポンダ電子機器とを含む、密封された、必要なものを全て内蔵したユニットからなる。トランスポンダモジュール３４の電子機器は、さらにタイヤ識別情報を含んでいてもよい。環状体８２は、巻線８４によって、トランスポンダモジュール３４に電磁的かつ機械的に結合している。

アンテナ３２は、図５から最も良く分かるようにトランスポンダモジュール３４を貫通して延び、連続的なループを構成する。好ましい実施形態のアンテナ３２は正弦曲線形状に形成されており、この正弦曲線形状は、タイヤ１２の動作によるタイヤ１２内のひずみ力に対抗するようにアンテナ３２を伸ばすことができるようにするために役立つ。アンテナ３２は、保護スリーブ部材９０の貫通穴９４、環状体８２の貫通穴８８、およびハウジング５２の貫通穴６４を、接触しないように貫通して突出している。したがって、アンテナ３２はトランスポンダモジュール３４に機械結合されていないが、電磁的に結合されている。環状体８２は、一次巻線が取り除かれた変成器として働くことに留意されたい。アンテナループ３２は、環状体８２の貫通穴８８を直接貫通して通過し、一次巻線のない環状体８２に磁気結合されている。トランシーバ４８の磁界のためにアンテナループ３２に生じる電流によってアンテナループ３２の近くに磁気が発生するため、アンテナループ３２と環状体８２の間、したがって巻線８４内に電気結合が生じる。磁界は、アンテナループ３２のワイヤを密に取り囲む環状体８２内に直接発生する。

本明細書で直接磁気結合（ＤＭＣ）と呼ばれるこのような結合は、いくつかの異なる利点をもたらす。ＤＭＣ手法は、アンテナループ３２が機械的に接続されることなく、トランスポンダパッケージを通過できるようにし、したがって、ループワイヤとトランスポンダパッケージを接続しその接続を維持することに伴う前述した問題を解消する。巻線８４の巻数比は、最適なインピーダンス整合に適合するように変えることができる。第２に、ＤＭＣ技術は高エネルギー結合をもたらす。さらに、アンテナループ３２をトランスポンダモジュール３４に取り付ける工程が簡略化され、ワイヤ束すなわちケーブルとトランスポンダモジュール３４を離れた状態で結合することがかなり容易になる。さらに、ＤＭＣ技術を用いた環状のアンテナ３２とトランスポンダモジュール３４との磁気結合は、３６０度に亘る連続的な読取りのあいだ維持され、呼び掛け領域内の不感域が回避される。好ましいアンテナと変成器の直接磁気結合が本実施形態に示されているが、直接結合は、本発明の必須の実施形態ではない。必要であれば、巻線またはその他の公知技術を用いてアンテナを変成器に結合してもよい。

好ましくはないが、図５の組立体はタイヤ１２の製造中にタイヤ１２に埋め込むことができ、その結果、図３に示されているタイヤ組立体が得られる。タイヤ１２の組立中に環状の装置１０を組み込むと、タイヤ１２を監視する部材にかなり大きなひずみが加えられ、その部材が破損するおそれがある。硬化後の状態では、環状の組立体または組立体内の任意の構成部材を取り外すことは困難であるかまたは不可能である。したがって、本発明の環状の組立体は、タイヤ組立後の工程でタイヤ１２に取り付けるのが好ましい。

そうするために、まず、アンテナ３２とトランスポンダモジュール３４の半組立体を、図１および６に示されている剛性または半剛性のキャリアストリップ３６内に埋め込む。キャリアストリップ３６は、ゴムや合成樹脂のような非導電性の密封材料から形成されており、その結果、単体で、移送、保管、および取り扱いが容易な環状の組立体が得られる。アンテナ３２とトランスポンダモジュール３４とキャリアストリップ３６を一体に組合せたものを形成することによって、タイヤ組立後の工程で環状の組立体をタイヤに組み込むのが容易になる。環状の組立体を、前述した最適な領域４４内の位置でタイヤのライナ２２に接するように配置する。市販の接着剤を塗布することによってキャリアストリップ３６をタイヤに接着する。万一、搬送時または誤動作時にアンテナ３２とトランスポンダモジュール３４が破損した場合には、タイヤ１２を損傷させずに組立体１０を取り外して交換することができる。さらに、密封材料は、アンテナ３２および環状体の互いの向きを所望の向きに維持する働きをする。

トランスポンダモジュール３４をキャリアストリップ３６に前もって容易に組み込めるように、キャップ部材６８およびベースハウジング５２を含むトランスポンダモジュール３４のハウジングは、階段状で先細の固有の形状を有している。キャップ部材６８は、内側に先細の表面８１によって形成された上端部に、先細の鼻状部７０を有している。キャップ部材６８は、下方の周縁部のフランジ７８で、外側に階段状になっている。図７および１１を見ると最も良く分かるように、ハウジングの鼻状部７０は、金型ブロック１１０内のキャビティ１１２内に受け入れられる。この先細形状によって、トランスポンダモジュール３４のハウジングは自ら位置合わせし、キャリアストリップ３６の材料が導入される前に、ハウジングはキャビティ１１２内で中心合わせされる。金型ブロック１１０の側壁１１４は、中心合わせされた位置でキャップ表面７２に密に当接し、金型ブロック１１０の下面１１５はキャップフランジ７８の上面８０に当接して、キャップ部材６８の鼻状部７０を金型のキャビティ１１２内で非接触状態にして保護する。ハウジングの当接面と金型ブロックの間に形成されている曲がりくねった経路は、導入されたキャリアストリップの材料の、キャビティ内への、センサポート７６の下方への、およびハウジングの中央室６２内への進行を抑止する。金型ブロック１１０の下半分（図１１には示されていない）は、金型ブロック１１０の下面１１５に対して近接し、キャリアストリップ３６を形成する材料が金型のキャビティ１１２に導入される。当接面１１４、１１５とキャップ表面７２、８０が、キャリアストリップ３６の材料がキャビティ１１２に進入し、次にトランスポンダの開口７６に進入するのを防止する。本実施形態で示しているように、キャリアストリップ３６を形成する材料は、フランジ７８の表面８０まで充填され、アンテナ３２を完全に封入するとともに、トランスポンダモジュール３４のベースハウジング５２を部分的に封入する。しかし、ハウジングとアンテナ３２がキャリアストリップ３６内に封入される程度は、もしも望まれるならばまたは必要であれば、変更可能である。

金型の２つの半分部を分離し、一体的に取り込まれたアンテナ３２およびトランスポンダモジュール３４とともに環状のキャリアストリップ３６を金型から取り外す。その後、本発明の環状の組立体を、すでに説明したやり方で、図１および６に示すようにタイヤ１２のインナーライナ２２に取り付ける。トランスポンダモジュール３４は、図３に示されているようにキャリアストリップ３６に対して平らな向きにしても、符号３４’を付与され破線で示されているように直立する向きにしてもよい。どちらの向きを採用しても、ストリップ材料３６は、トランスポンダモジュール３４およびアンテナ３２を好ましい最適な相互の向きに維持し、トランスポンダモジュール３４をタイヤ１２の空洞２４に対して最適な向きに維持する働きをする。キャップ部材６８の上面７４のポート７６は、開口して空洞２４に露出し、キャリアストリップ３６の制約を受けずに突出した状態に維持されている。それによって、タイヤ１２の空洞２４と、回路板９８に取り付けられたセンサは、ポート７６を通して容易に直接連通する。トランスポンダモジュール３４の階段状で先細の形状は、トランスポンダモジュール３４が自ら中心合わせし、金型とトランスポンダモジュール３４の外面との間を確実に封止できるようにするために好ましい。棚状面８０および垂直方向の表面と、キャップ部材６８の側壁７２と、金型の側壁の内側を向いた面１１４との間に形成されている環状の経路は、キャリアストリップ３６の材料がキャビティ１１２内へ流れるのを妨げる。材料の流れが抑止されない場合、その材料は、キャビティ１１２に入りポート７６を通って回路板９０まで流れる可能性がある。したがって、回路板９８上に取り付けられた電子機器およびセンサは、トランスポンダモジュール３４のベースハウジング５２の周りにキャリアストリップ３６を成形する工程の間、トランスポンダモジュール３４のハウジングの階段状の形状によって保護される。

図１４は、トランシーバ、トランスポンダ、およびアンテナシステムの概略図を示している。

以上の説明から、図示している実施形態は、トランスポンダと変成器を環状のタイヤ監視システム内に収容する公知のシステムおよび方法の欠点を克服することが理解されるであろう。図示している実施形態によれば、タグハウジングは、アンテナとタグハウジングを一体的に搬送できるようにリング状の組立体を形成する非導電性のキャリアストリップに少なくとも部分的に埋め込まれている。キャリアストリップはさらに、アンテナループおよびトランスポンダの構成部材を完全な状態に保つ働きをする。このような組立体は、タイヤの製造工程中にタイヤに組み込んでもよいが、好ましくは製造後の取付け工程において、接着剤または他の公知の方法によってタイヤに取り付けられる。キャリアストリップは、それに封入されたアンテナワイヤおよびトランスポンダを完全な状態に保ち、必要に応じて、既存のタイヤに監視システムを後から取り付けるか、または欠陥のある構成部材を交換するために、うまい具合に移送し、保管し、設置することのできる単一の組立体を形成し、アンテナを、それが貫通して延びるトランスポンダの環状体に対して最適な関係に維持し、トランスポンダをタイヤの空洞に対して最適な向きにするのを容易にするように働く。

本発明によれば、タグハウジングは、環状の装置の製造および組立における利点をもたらす階段状の細長い形状を有している。このタグハウジングの構成によって、タグハウジングは金型内で自ら中心合わせし、かつ金型ブロックの側壁に当接して、キャリアストリップの材料が金型ブロックのキャビティ内に流れ込むのを妨げる傾斜した側面が形成される。それによって、ハウジング鼻状部の上面を貫通するセンサポートは開口して動作可能な状態に維持され、損傷を生じさせる可能性のある、ハウジングの室内のキャリアストリップの材料とトランスポンダの接触が回避される。

タイヤの一部を除去して図示する、タイヤと本発明の環状の装置の斜視図である。 本発明の環状の装置を取り付ける他の位置を示す、リムに取り付けられたタイヤの概略断面図である。 タイヤのサイドウォールに接するように配置された、タイヤの、トランスポンダとアンテナの組立体を有する部分の拡大斜視図である。 乗物のフレームに取り付けられた、タイヤと車輪の組立体の概略断面図である。 トランスポンダモジュールを貫通して突出する本発明のアンテナの拡大斜視図である。 本発明の環状組立体の一部の拡大斜視図である。 本発明のトランスポンダモジュールの正面斜視図である。 本発明のトランスポンダモジュールの分解斜視図である。 本発明のトランスポンダモジュールの平面図である。 図９のトランスポンダモジュールの、線１０−１０に沿って切断した縦断面図である。 図９のトランスポンダモジュールの、線１１−１１に沿って切断した横断面図である。 トランスポンダモジュールの回路板の斜視図である。 受信機モジュールの斜視図である。 車両のトランシーバとタイヤ監視システムのブロック図である。

符号の説明

１０ 環状の装置（組立体）
１２ タイヤ
１４ トレッド
１６ ショルダ
１８ サイドウォール
２０ ビード
２２ インナーライナ
２４ 空洞
２６ リム
２８ リムフランジ
３０ 外表面
３２ アンテナ
３４ トランスポンダモジュール
３６ キャリアストリップ
３８ ＲＦ干渉領域
４０ 高ひずみ振幅領域
４２ 圧縮ひずみ領域
４４ 領域
４６ フレーム
４８ トランシーバ
５０ リード線
５２ ベースハウジング
５４、５６ 側壁
５５ 底面
５８、６０ 壁
６２ 中央室
６８ キャップ部材
７０ 鼻状部
７２ 側壁
７４ 上面
７６ 開口（ポート）
７８ フランジ
８０ 棚状面
８１ 側壁上部
８２ 環状体
８４ 巻線
８６ 導電リード線
８８ 貫通穴
９０ 保護スリーブ部材
９２ 側壁
９４ 貫通穴
９５ 壁
９６ 溝
９８ 回路板
１００ 電子部品パッケージ
１０２、１０４ 表面
１０６ 電子部品パッケージ
１１０ 金型ブロック
１１２ キャビティ
１１４ 側壁
１１５ 下面

Claims (3)

1. タイヤ（１２）内に格納されて前記タイヤ（１２）の内部の空気圧を監視する環状の組立体（１０）であって、
   該環状の組立体（１０）は、前記空気圧を監視するためのトランスポンダ電子機器を収容しているタグハウジングと、前記タグハウジングを囲んで前記タイヤ内に固定され該タグハウジングを支持しているキャリアストリップ（３６）とを含み、
   前記タグハウジングは、互いの間に内部室（６２）を形成している、互いに向かい合う側壁（５４，５６）および底壁（５５）と、上部フランジ面（８０）を有するフランジ（７８）と、前記上部フランジ面（８０）の上方に配置され、前記上部フランジ面（８０）に対して所定の角度で交差する側壁の第１部分（７２）と、上面（７４）まで延び、前記上面（７４）と共にハウジング鼻状部（７０）を形成する側壁上部の収束部（８１）と、前記上面（７４）を通って延び前記内部室（６２）と連通する入口部（７６）と、を有し、前記フランジ（７８）は、前記ハウジング鼻状部（７０）の前記側壁の第１部分（７２）から前記タグハウジングの周縁部まで外側に突出している
   環状の組立体。
2. 前記キャリアストリップ（３６）は、前記タグハウジングの下部（５２）と、該キャリアストリップ（３６）に接触せず突出形状を有している前記ハウジング鼻状部（７０）とを囲む、請求項１に記載の環状の組立体。
3. 前記タグハウジングは、周縁部の前記フランジ（７８）まで前記キャリアストリップ（３６）内に埋め込まれている、請求項２に記載の環状の組立体。
   

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