JP4856352B2 - 電子式タイヤタグをカプセル封じする方法 - Google Patents

Description

【０００１】
［発明の背景］
［技術分野］
本発明は、一般に空気入りタイヤの状態を監視するために空気入りタイヤに使用されるタイヤタグ装置に関する。より特別には、本発明は、アンテナが監視用パッケージとは別個でかつ離して置かれたタイヤタグをカプセル封じする方法に関する。特に、本発明は、アンテナの置かれた位置がカプセル封じ処理後に知られるように、カプセル封じ処理中、アンテナの位置を保持する電子式タイヤタグのカプセル封じ方法に関する。
【０００２】
［背景情報］
空気入りタイヤの工学的状態を監視するために使用されるタイヤタグは、タイヤ技術においてますます望まれるようになってきている。タイヤタグは、車両においてタイヤが作動している間の空気入りタイヤ内部の温度、圧力、及びその他の工学的状態を監視するために使用されている。最も望ましい形式のタイヤタグは、データを集めるために読取り装置とタイヤとの間の外部の物理的な直接取付具が必要ないように、データを無線で空気入りタイヤから外部に送る。
【０００３】
データをタイヤから外に送るタイヤタグは、一般に、データ及び指示を集め、記憶し、受け、更に送るためにセンサー、メモリ、制御器、送信器、及び受信器を含んだ監視用パッケージを備える。タイヤタグは、電池のような電源も備える。タイヤタグは、信号を送り出すため及び到着信号を受けるために使用されるアンテナも備える。
【０００４】
タイヤタグアンテナは、従来技術においては、監視用パッケージに関して種々の位置に置かれてきた。アンテナは、回路板に直結され、タイヤリムに取り付けられ、タイヤ内に取り付けられ、監視用パッケージからタイヤの空洞部内に伸び、また監視用パッケージに接続されたパッチ内に取り付けられてきた。この技術における一つの問題は、監視用パッケージとアンテナとの間の適切な接続を維持することである。タイヤは安定した取付面ではないため、この接続の維持は難しい。タイヤボデーの曲がりと撓みとは、アンテナと監視用パッケージとの間の接続にストレスを与える。従って、本技術においては、アンテナと監視用パッケージとの間の接続が、空気入りタイヤの曲げる力から保護されるアンテナの取付構造が望まれる。
【０００５】
本技術は、空気入りタイヤに出入りする強い信号を得るためには、タイヤに関するアンテナの位置が重要であることも認めている。従って、アンテナの取付用構造は、アンテナの取付けが完了したときにンテナに対して予測可能な位置を提供しなければならない。言い換えると、強い信号伝達のためにアンテナを空気入りタイヤに正確に取り付けることができるように、アンテナの取付け方法は、アンテナ位置が監視用パッケージに関して予測可能な方法であるべきである。
【０００６】
［発明の概要］
以上を考慮して、本発明は、アンテナと監視用パッケージとが一緒にカプセル封じされ、アンテナと監視用パッケージとの間の接続が強固なカプセル封じ材料内に取り込まれ、この材料が、タイヤタグを空気入りタイヤの動的な環境において使用したときのアンテナと監視用パッケージとの間の接続の破壊を防ぐようなタイヤタグのカプセル封じ方法を提供する。
【０００７】
本発明は、カプセル封じ処理の完了後にアンテナの最終位置を容易に決定し得るように、アンテナを監視用パッケージ又はカプセル封じ型に関して一定位置に保持するための器具又は構成を提供する。
【０００８】
一般に、本発明は、アンテナが知られた位置においてカプセル封じ型に取り付けられ、監視用パッケージの残りの要素がカプセル封じ型の中に組み込まれ、そしてカプセル封じ材料が型に加えられてタイヤタグの諸要素をカプセル封じし、かつ諸要素相互の位置を固定する方法を提供する。
【０００９】
本発明は、アンテナと監視用パッケージとの間の一貫した信頼し得る接続を保証するアンテナ・監視用パッケージ間の種々の形式の接続も提供する。
【００１０】
本発明の一実施例においては、アンテナブレードは、アンテナと監視用パッケージとの各に半田づけされた電線により、監視用パッケージに直接接続される。別の実施例においては、信頼し得る接続を確保するために、バネ負荷式の連結ピンが監視用パッケージとブレードとの間を伸びて、アンテナブレードとバネ負荷式連結ピンとの間の一定の力を作る。
【００１１】
本発明は、アンテナのための、カプセル封じ型の内側、外側及び埋設の種々の異なった位置を提供する。更に、本発明は、カプセル封じ型にカプセル封じ材料を充填している間、アンテナをカプセル封じ型に関して保持するために種々の配列を提供する。
【００１２】
［好ましい実施例の説明］
出願人が本発明の原理の応用を意図した最良のモードを図解する本発明の好ましい実施例が、以下の説明において述べられ、図面において示され、更に特に特許請求の範囲において明確に指摘されかつ述べられる。
【００１３】
本明細書を通して同様な部分は同様な番号で呼ばれる。
【００１４】
本発明のカプセル封じタイヤタグの第１の実施例が、図３及び１０に、一般に番号１０により示される。図１０は、空気入りタイヤ１２の内面に取り付けられたタイヤタグ１０を示す。一般に、タイヤタグ１０は、空気入りタイヤ１２の工学的状態の少なく一つを感知し、そして空気入りタイヤ１２の使用者がタイヤ１２の保守についての決定をなし得るように、情報を集める読取装置（図示せず）に空気入りタイヤ１２から信号を送る。
【００１５】
タイヤタグ１０は、一般に監視用パッケージ１４、電源１６、及びアンテナ１８を備える。監視用パッケージ１４は、タイヤ１２の状況を感知し、データを記憶し、送信し、更にタイヤ１２の外側からの送信を受けるために必要な全ての要素を備える。監視用パッケージ１４は、これらの機能を実行するための種々の異なった構成で提供されるが、監視用パッケージ１４のこれらの特別な要素は本発明の範囲を変えるものではない。例示のために、監視用パッケージ１４は、中央処理ユニット２０、メモリユニット２２、複数のスイッチ２４及び送受信器２６を備えることができる。電源１６は、好ましくは電池であり、これは監視用パッケージ１４上に直接取り付けることができ、又は図に示されたような適切な接続具２８により監視用パッケージ１４に接続することができる。監視用パッケージ１４の諸要素は、典型的に回路板に取り付けられる。
【００１６】
アンテナ１８は、タイヤ１２から信号を受けて送るために監査用パッケージ１４と共に作用するように構成された適宜適切な形式のアンテナとすることができる。例えば、アンテナ１８は、ロッド、ストリップ、線、コイル、プレートなどのような単一のアンテナ要素とすることができる。アンテナ１８は、アンテナプレート３０及び３２のような図示のような１対の要素とすることもできる。本発明の目的により、監視用パッケージ、電源、及びアンテナ１８は、監視用パッケージ１４に関するアンテナプレート３０及び３２の相対位置を保持しかつアンテナ１８と監視用パッケージ１４との間の接続が空気入りタイヤ１２の動的な環境から保護されるであろう方法でカプセル封じされる。
【００１７】
本発明の第１の実施例においては、タイヤタグ１０は、監視用パッケージ１４、電池１６、及びアンテナ１８をカプセル封じ用の型４０内に置き、型４０をカプセル封じ材料４２で満たすことによりカプセル封じされる。本発明の好ましい実施例においては、カプセル封じ材料４２は、１００ｇｍのＳＴＹＣＡＳＴ^(R)２６５１；７ｇｍの触媒９；及び３滴の脱泡剤８８を含んでいる調合である。本発明の別の実施例においては、カプセル封じ材料４２は、１１０ｇｍのＳＴＹＣＡＳＴ^(R)２６５１；１０ｇｍのＰｈｅｎｙｌ Ｇｙｃｉｄｙｌ Ｅｔｈｅｒ；９．４ｇｍの触媒９；及び６滴の脱泡剤８８を含んでいる調合である。これらの材料は、すっかり混ざるまで室温で一緒に混合された。この調合は沈殿を形成するまで脱ガスされた。次いで、この調合は型の中に注がれ、そしてオーブン内で５５℃において３０分間で硬化された。次いで、これは８０℃で３０分間後硬化された。
【００１８】
その他の種々のカプセル封じ材料４２も、本発明により機能するであろう。例えば、注がれて高弾性係数の強固で丈夫な材料に硬化し得る種々のエポキシ及びウレタンを使用することができる。カプセル封じ材料４２は少なくも３００００ｐｓｉのヤング率を有し、かつ電子式監視用パッケージの周りに成型し得ることが望ましい。カプセル封じ材料４２は、少なくも１０００００ｐｓｉのヤング率を有することが好ましい。
【００１９】
ＳＴＹＣＡＳＴ^(R)２６５１は、好ましいカプセル封じ材料である。これに代わって、高融点ポリウレタン及び／又はポリ尿素を使うことができる。ポリウレタンは、一般に式Ｒ（ＮＯ）_nを有するポリイソシアナートから誘導される。ここにｎは整数２、３又は４であり、ほぼ２が好ましい。しかし、ｎは変えることができ、かつ種々のポリソイシアナートの組合せを使用し得るため整数でないことがしばしばある。Ｒは、炭素原子を約２から約２０有する脂肪族、又は好ましくは炭素原子を約６から約２０、望ましくは炭素原子約６から約１５有するアルキル置換芳香族を含む芳香族、或いはこれらの組合せである。適切なポリイソシアナートの例は、１，６−ジイソシアナートヘキサン、２，２，４−及び／又は２，４，４−トリメチルヘキサメチレンジイソシアナート；ｐ−及びｍ−テトラメチルキシレンジイソシアナート；ジシクロヘキシルメタン−４，４’−ジイソシアナート（水素添加ＭＤＩ）；４，４−メチレンジフェニルイソシアナート（ＭＤＩ）；ｐ−及びｍ−フェニレンジイソシアナート；２，４−及び／又は２，６−トルエンジイソシアナート（ＴＤＩ）；ジュレン−１，４−ジイソシアナート；イソフォロンジイソシアナート及びイソプロピレンビス−（ｐ−フェニルイソシアナート）を含む。ＴＤＩの使用が望ましい。種々のジフェニルメタンジイソシアナート（ＭＤＩ）及びＭＤＩと約２から約３．２の平均イソシアナート官能性（Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｔｙ）を有する重合（ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ）ＭＤＩとの混合物が好ましい。
【００２０】
ポリウレタン及び／又はポリ尿素の調合は本技術及び文献によく知られる。例えば、一般に分子量約５５から約１０００、好ましくは約６から約２００を有するポリエステル又はポリエーテルポリオールから誘導された短鎖オリゴマー又はポリマーは、上述のジイソシアナートと反応して、ウレタンプレポリマーを形成する。同様に、短鎖ジアミンは、尿素プレポリマーを形成するために上述のジイソシアナートとともに使用し反応させることができる。芳香族ジイソシアナートは、一般に高融点ウレタン又は尿素プレポリマーを得るために使用され、これらは高弾性係数も持っている。得られたプレポリマーは、続いてジオール、ジアミン、ジアシド、又はアミノアルコールと反応させられ、同様に硬化してポリウレタン又はポリ尿素を形成する。或いは、ポリウレタン及び／又はポリ尿素は、存在しているプレポリマーと上述の硬化用又は鎖伸長用の薬剤との反応により形成される。
【００２１】
短鎖化合物のヒドロキシル基（ＯＨ）又はアミン基（ＮＨ₂）と反応したイソシアナート基（ＮＣＯ）の当量比は、一般に約０．９０から約１．１０、望ましくは約０．９５から約１．０５、そして好ましくは約０．９８から約１．０２である。
【００２２】
一般に、熱硬化性エポキシ樹脂が好ましい。エポキシ樹脂又はポリマーは、一般にビスフェノルＡ及びエピクロロヒドリンの反応より形成される。エポキシ樹脂の調製は諸文献及び本技術に良く知られる。一般に、エピクロロヒドリンは種々のヒドロキシ、カルボキシ、又はアミノ化合物と反応し、２以上のエポキシ基を有するモノマーを形成し、次いで、これらモノマーがビスフェノルＡとの反応に使われる。かかる化合物の例は、シクロヘキサン−１，２−ジカルボン酸のジグリシジル誘導体、ｐ−アミノフェノル及びシアヌル酸のトリグリシジル誘導体、及びフェノール系プレポリマーのポリグリシジル誘導体である。エポキシ化されたジオレフィンも使用することができる。エポキシ化又はヒドロキシル基のいずれかを通してエポキシ樹脂の硬化のために種々の共反応物を使用することができる。第一級アミン又は第二級アミンのようなポリアミンは、総炭素原子を約２から約１８、望ましくは炭素原子約４から約８を有する脂肪族アミンのような共通の硬化剤である。適切な化合物は、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミン、テトラエチレンペンタアミン、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、及びポリアミノアミドを含む。ジエチレントリアミンとテトラエチレンペンタアミンとの組合せが望ましいことが多い。メタ又はパラフェニレンジアミン及び同等品のような総炭素原子６から２０を有するような芳香族アミンも使うことができる。その他の硬化剤は、ポリチオール、ジシアンジアミド（シアノグアニジン）、ジイソシアナート、及びフェノール系プレポリマーを含む。エポキシ樹脂の硬化はルイス酸又はルイス塩基のいずれかを使用するエポキシ化基の開環重合によっても達成することができる。
【００２３】
カプセル封じ型４０は、カプセル封じ用空洞４８を形成する底壁４４と複数の側壁４６とを備え、そして本発明の第１の実施例においては、この空洞内に監視用パッケージ１４、電源１６、及びアンテナ１８が取り付けられる。カプセル封じ型４０は、監視用パッケージ１４、電源１６、及びアンテナ１８の機能（ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）と干渉しない材料で作られることが好ましい。かかる材料は、プラスチック、紙、ゴム、木、成型エポキシのような非金属材料、又はガラス繊維及び同等品のような複合材料、或いは送信信号と干渉しないある種の金属を含むことができる。カプセル封じ型４０は、熱膨張特性がカプセル封じ材料４２と同様でありかつカプセル封じ材料４２に容易に接着する材料から作られることが好ましい。
【００２４】
本発明の目的に従って、アンテナ１８のカプセル封じ後のアンテナ１８の最終位置が決定できるように、アンテナプレート３０及び３２は、カプセル封じ処理中、その位置を維持しなければならない、本発明の第１の実施例においては、アンテナプレート３０及び３２は、適切な接着剤５０により底壁４４に連結される。接着剤５０は、カプセル封じ処理を受けているとき不具合にならないであろうし、またアンテナ１８の送受信機能と干渉しないであろう。
【００２５】
アンテナプレート３０及び３２は、適切な接続具５２により監視用パッケージ１４に接続される。この接続具は、監視用パッケージ１４とアンテナプレート２０、３２との両者に半田づけされた電線であることが好ましい。電源１６は、図示のようにプレート３０と３２との間に位置決めされ、又はその他の種々の知られた位置に位置決めすることができる。監視用パッケージ１４は、適切なクリップ５４により、或いはその他の適宜の公知の機構により、カプセル封じ用空洞部４８内に保持される。例えば、監視用パッケージ１４は、これを、締まり嵌め（ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｆｉｔ）により又は電源１６上に置くことにより、カプセル封じ用空洞部４８内に保持することができる。監視用パッケージ１４、電源１６、及びアンテナ１８がカプセル封じ用空洞部４８内で位置決めされた後、監視用パッケージ１４、電源１６、及びアンテナ１８がカプセル封じ材料４２により完全に覆われるまで、カプセル封じ材料４２がカプセル封じ用空洞部４８内に加えられる。次いで、カプセル封じ材料４２を硬化させてタイヤタグ１０を形成する。この方法は、カプセル封じ処理を通して、アンテナプレート３０及び３２の正確な位置を知りかつ維持することを許しつつ、アンテナ１８と監視用パッケージ１４との間の接続を保護する強固なボデーをタイヤタグ１０に提供する。次いで、タイヤタグ１０がタイヤ１２に直接取り付けられ、又はタイヤタグ１０を空気入りタイヤ１２に取り付けるパッチに取り付けることができる。本発明の別の実施例においては、壁４４が取り去られ又は開口が設けられ、これにより、カプセル封じ材料４２は、タイヤタグ１０をタイヤ１２に連結するために使用される取付用パッチ（図示せず）に、カプセル封じ型４０を直接連結することができる。取付用パッチ上にタイヤタグ１０を直接カプセル封じする方法は、本願出願人の所有する２０００年３月３１日付け米国特願０９／５３９，８５６号に明らかにされる。
【００２６】
本発明の第２の実施例が図４及び５に示される。この第２の実施例は、第１の実施例に関して前述されたものと同じ構成要素を多く備え、これら構成要素を示すためには同じ番号が使用される。
【００２７】
本発明の第２の実施例においては、アンテナプレート３０及び３２は、底壁４４から上に伸びる複数のピン６０により底壁１４に対して保持される。図に示された実施例においては、各アンテナプレート３０及び３２を、カプセル封じ処理中、定位置に保持するために３個のピン６０が使用される。別の実施例においては、異なった配列のピン６０を使うことができる。更に別の配列では、カプセル封じ処理中、アンテナ１８を定位置に保持するためにピン６０と接着剤５０とを組み合わせることができる。
【００２８】
本発明の第３の実施例が図６に示される。この第３の実施例においては、アンテナ１８は、アンテナブレード６２及び６４を備える。アンテナブレード６２及び６４の各は、カプセル封じ型４０の側壁４６に形成されたスロット６８内に滑り込むフック部分６６を備える。フック６６とスロット６８との連結によりアンテナブレード６２及び６４は底壁４４の上方で保持され、このため、カプセル封じ材料４２は、カプセル封じ処理中、ブレード６２及び６４を完全に取り巻くことができる。
【００２９】
本発明の第４の実施例が図７に示される。この第４の実施例においては、底壁４４がスロット７０を備え、このスロットは、アンテナプレート３０及び３２を受け入れて摩擦で組み合って、アンテナプレート３０及び３２がカプセル封じ型４０に関して動くことを防止する。アンテナプレート３０及び３２をスロット７０内に固定するために接着剤５０を使うこともできる。
【００３０】
第４の実施例においては、監視用パッケージ１４は、バネ負荷式の接続ピン７２によりアンテナに接続される。バネ負荷式の各接続ピン７２は、第１の接続部材７６を強制して一定の力でアンテナ１８に押し付けるバネ７４を備える。第１の接続部材７６は、第２の接続部材７８に関して滑るが、第２の接続部材７８と一定の電気的接触状態のままに留まる。第２の接続部材７８は監視用パッケージ１４に接続される。バネ７４が第１の接続部材７６をアンテナ１８に一定に押し付け、タイヤタグがカプセル封じ材料４２でカプセル封じされる間の確りした信頼し得る接続を保証する。バネ７４は、コイルバネ、リーフバネ、又は監視用パッケージ１４とアンテナ１８との間の力を作るための本技術において知られる種々のその他のバネとすることができる。
【００３１】
本発明の第５の実施例が図８に示される。この第５の実施例において、アンテナ１８は、底壁４４の底面に連結され、更に適切な接着剤により底面に保持することができる。接続具５２が、壁４４を通って伸び、アンテナ１８を監視用パッケージ１４に接続する。
【００３２】
本発明の第６の実施例が図９に示される。これにおいては、アンテナプレート３０及び３２は、支持具８０により、底壁４４の上面の上方に支持され、このため、カプセル封じ材料４２は、プレート３０及び３２を完全に取り巻くことができる。カプセル封じ処理中、プレート３０及び３２が動くことを防ぐためにクリップ８２が使用される。
【００３３】
以上を考慮して、本発明は、監視用パッケージとは別個でかつ離れて取り付けられたアンテナを備えたタイヤタグであって、アンテナは、カプセル封じ処理中、その位置が一定のままに留まるように、更にアンテナのカプセル封じ後、アンテナの位置を決定することができるように、確実に保持されたタイヤタグを提供する。本発明は、タイヤ１２の動的環境がアンテナと監視用パッケージとの間の接続を破損し又は緩めることのないように接続を保護する方法も提供する。
【００３４】
従って、タイヤタグ装置をカプセル封じする改良された方法は単純化され、多くも目的の全てを達成し、かつ従来装置で遭遇した困難を無くし、かつ諸問題を解決し、更に本技術における新たな結果を得る効果的で安全、低費用かつ効率的な装置を提供する。
【００３５】
以上の説明中、幾つかの用語が便利、簡明、及び理解のために使用されたが、かかる用語は説明のために使用されかつ広く解釈されることが意図されたものであり、従来技術の要求を越えで不必要な限定を意味するものではない。
【００３６】
更に、本発明の説明及び図面は例示のためのものであり、本発明の範囲は、図示され説明されたそのものには限定されない。
【００３７】
本発明の特徴、新知見及び原理、作られ使用されるタイヤタグをカプセル封じする方法、構造の特徴、及び得られた有利な新規かつ有用な結果が説明されたが、新規かつ有用な構造、装置、部材、配列、部品、及び組合せは、特許請求の範囲に説明される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 アンテナがカプセル封じ成型品の底面に配置されかつ電線により監視用パッケージに接続された本発明の第１の実施例を示している側面断面図である。
【図２】 図１の平面図である。
【図３】 カプセル封じ後のタイヤタグを示している図１と同様な図である。
【図４】 アンテナが複数のピンによりカプセル封じ成型品の底に保持される図１と同様な図である。
【図５】 図４の平面図である。
【図６】 アンテナがカプセル封じ成型品の側壁により保持されるアンテナを示している図１と同様な図である。
【図７】 アンテナがカプセル封じ成型品の底壁に埋設され、かつバネ付加式の接続用ピンが監視用パッケージとアンテナとの間の接続を形成するために使用される図１と同様な図である。
【図８】 カプセル封じ成型品の外側に連結されたアンテナを有する実施例を示している図１と同様な図である。
【図９】 アンテナがカプセル封じ成型品の底面の上方の定位置に保持される図１と同様な図である。
【図１０】 タイヤの内面に連結されたカプセル封じタイヤタグを有する空気入りタイヤの断面図である。

Claims (4)

1. 空気入りタイヤの工学的状態の少なくも１種を感知するようにされた空気入りタイヤ用のタイヤタグであって、
   ボデー、
   ボデーに連結された監視用パッケージ、
   ボデーに連結されたアンテナ
   を備え、
   前記アンテナは前記監視用パッケージから間隔を空けられ、前記ボデーはカプセル封じ材料を含み、前記ボデーが底壁を有するカプセル封じ型を含み、前記底壁が内側面と外側面を有し、前記アンテナが接着剤により前記カプセル封じ型の前記底壁に連結され及び前記底壁の前記外側面に隣接して配置された、タイヤタグ。
2. 空気入りタイヤの工学的状態の少なくも１種を感知するようにされた空気入りタイヤ用のタイヤタグであって、
   ボデー、
   ボデーに連結された監視用パッケージ、
   ボデーに連結されたアンテナ
   を備え、
   前記アンテナは前記監視用パッケージから間隔を空けられ、前記ボデーはカプセル封じ材料を含み、前記ボデーがカプセル封じ型を含み、前記カプセル封じ型が壁を含み、前記アンテナの大部分が前記カプセル封じ型の前記壁の一つの中に配置された、タイヤタグ。
3. 前記アンテナの一部分が前記カプセル封じ型の前記壁の一つから片持ち梁式に出ている請求項２のタグ。
4. 空気入りタイヤの工学的状態の少なくも１種を感知するようにされた空気入りタイヤ用のタイヤタグであって、
   ボデー、
   ボデーに連結された監視用パッケージ、
   ボデーに連結されたアンテナ
   を備え、
   前記アンテナは前記監視用パッケージから間隔を空けられ、前記ボデーはカプセル封じ材料を含み、前記アンテナが前記アンテナ及び前記監視用パッケージの一方に対して接続具を押し付けるためのバネ手段を有する接続具により監視用パッケージに接続された、タイヤタグ。

Images