KR100568166B1 - 타이어 내부에 있는 센서 및/또는 다른 전기장치의 전원공급을위한 전류발생기의 적어도 한 부분을 포함하는 타이어와 상기 타이어 제조방법 - Google Patents

Abstract

타이어(20)는 도선으로 만들어진 하나 또는 그 이상의 권선(30a, 30b, ..., 30n)이 유도방식의 2차 전류발생기를 형성하기 위해 주변에 감기는, 예를 들어, 강선과 같은 강자성 재료로 만들어진 비드코어(22)로 이루어진다. 이렇게 해서 발생되는 전기를 사용하는 회로와 함께 권선과 비드코어(22)의 조립체는, 비드 충진체(26)와 함께 타이어의 비드(28) 내부에 포함되는 단일 장치로 만들어지고, 휠의 허브에 대해 고정되거나 타이어(20)에 끼워 맞춰지는 휠(18)로 이루어지는 차량의 섀시와 일체화되는 하나 또는 그 이상의 자석은 권선 내부에 전류를 유도한다. 만일 자석이 교류가 공급되는 전자석(32)이면, 발전기는 휠(18)이 회전상태일 때와 휠이 정지상태일 때 모두 작동한다. 다른 한편으로, 자석이 영구자석(66) 또는 직류가 공급되는 전자석이면, 발전기는 휠(18)이 회전할 때만 작동한다.

Description

타이어 내부에 있는 센서 및/또는 다른 전기장치의 전원공급을 위한 전류발생기의 적어도 한 부분을 포함하는 타이어와 상기 타이어 제조방법{TYRE CONTAINING AT LEAST PART OF AN ELECTRICAL CURRENT GENERATOR INTENDED FOR THE SUPPLY OF SENSORS AND/OR OTHER ELECTRICAL DEVICES PRESENT WITHIN THE TYRE, AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAID TYRE}

도 1은 모터 차량 휠에 장착되고 본 발명에 따른 전류 발생기를 포함하는 타이어의 단면을 보여주는 부분 사시도.

도 2는 타이어의 비드에 삽입되는 어셈블리의 부분도.

도 3은 본 발명에 따른 전류 발생기의 일례를 회전축에 수직인 면에서 보인부분도(비드 와이어에 두 개의 권선과 두 개의 자석을 구비한 사례).

도 4는 공급 전류 발생기 및 타이어 매개변수를 감지하여 얻어진 측정치를 전송하는 장치를 일부는 회로도 유형으로 다른 일부는 블록도 유형으로 보여주는 도면.

도 5는 단일의 플렉시블 인쇄 회로(flexible printed circuit)에 장착되었을 때 전체 전자 시스템의 기계적 구성의 가능한 실례를 보여주는 도면.

도 6은 도 3의 전류 발생기와 동일한 도면에서 영구자석이 구비됨에 따라 휠이 동작할 때만 작동가능한 전류 발생기의 일례를 보여주는 도면.

본 발명은 자동차, 트레일러(trailers), 모터사이클, 항공기 또는 이와 유사한 것들(이하 본문에서는 일반적으로 "차량"이라 함)에 이용되는 타이어에 관한 것으로, 타이어에 결합된 센서와 다른 어떤 회로에도 전원을 공급할 수 있는 발전기가 제공되며, 발전기는 차량내부에 있는 고정부품 또는 회전부품과 전기적 접촉을 하지 않는 것을 특징으로 하는 타이어에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 발전기의 일부분, 센서 및 비드 와이어(bead wire)에 의해 형성된 장치가 타이어 제조시 타이어의 카커스(carcass)에 포함되도록 조립품을 구성하는 타이어에 관한 것이다.

본 발명은 또한 상기 타이어의 제조방법에 관한 것이다.

일반 타이어의 구조는 고무를 입힌 강화 직물, 즉 카커스 플라이(carcass ply)가 최소한 한 장 구비된 카커스를 기본적으로 포함하고, 상기 카커스 플라이의 각 끝부분은, 장착 림(rim)에 타이어를 고정시키는 강화부재이며 일반적으로 비드코어(bead core)로 알려진, 적어도 하나의 원주방향으로 연장불가능한 고리모양의 금속코어(metal core)에 고정된다. 카커스는 축방향으로 대향 위치에 있는 한 쌍의 사이드월(sidewall)과, 트레드 스트립(tread strip)에 의해 마무리되고, 상기 트레드 스트립은 타이어 외피의 크라운(crown)에 놓여지고 사용중 타이어에 특별한 거동특성을 부여하는 양각 무늬(relief pattern)가 새겨진다. 타이어에는 또한 보통 금속 강화 코드(cords)와 결합되는 고무를 입힌 직물로 만들어지고 카커스와 트레드 밴드(tread band)사이에 위치하는 벨트구조가 제공될 수 있다.

인코더(encorder) 및/또는 센서로 이루어지고, (신호를 수신하고 응답을 송신하는) 트랜스폰더(transponder)에 연결되며, 전기유도 작용에 의해 전원이 공급되고, 차량 타이어 또는 휠 내에 수납되는 회로가 공지되어 있다.

예를 들어, 명칭이 "차량 타이어 인식 시스템" 인 특허출원 WO 90/12474에서 기술된 시스템은, 타이어 내부에 위치하며, 타이어의 크라운부(crown portion)에 배치되거나 또는 적어도 상기 타이어의 비드코어로부터 멀리 떨어진 위치에 배치된 권선(winding)에 의해 전원이 공급되는 트랜스폰더로 이루어진다(5페이지 20-22줄).

타이어 외부에 배치되고 바아(bar)와 같은 조사도구(scanning tool)에 의해 받쳐지거나 또는 도로면과 같은 고정된 장소에 위치하며 상기 트랜스폰더 전원공급 권선(transponder supply winding)이 수납되는 타이어의 적도(equator)에 근접하게 놓이는 대형 여기 권선(excitation winding)을 통해, 상기 권선에는 적절한 주파수의 교류가 전기유도 작용에 의해 공급된다.

비드코어로부터 멀리 떨어진 곳에 배치하는 상기 구성에 대해 본 출원인은, 이 문제에 관한 정보가 없기 때문에, 근접하게 배치된 비드코어와 권선 사이의 유도 결합(inductive coupling)에 의해 비드코어에서 발생되는 기생전류(parasitic current)에 의한 권선의 효율 감소를 방지할 필요성 때문이라고 여겼다. 설명된 상기 시스템의 장점은 트랜스폰더 전원공급 권선은 그 크기 덕분에 조사도구의 권선이 바로 옆에 배치되지 않아도 작동한다는 것인데, 전원공급 권선이 작은 직경을 갖고 타이어의 크라운부 또는 사이드월의 엄밀히 정해진 지점에 위치될 때에는 전원공급 권선을 조사도구의 권선의 바로 옆에 배치하는 구성이 필요하다.

그러나, 특허출원 WO 90/12474에 제안된 장치는 적어도 다음과 같은 결점을 가진다.

a) 상기 장치에서는 트랜스폰더 전원공급 권선이 커버(cover)의 적도 부근, 다른 말로 하면, 트레드 밴드의 바로 아래 또는 바로 옆 근방에 위치하여야 하는데, 이는 비드코어로 인한 상기 권선효율의 손실을 최소화 하기 위함이다. 이와 같은 구조는 타이어 생산을 대단히 복잡하게 하며, 권선이 사용시 상당한 응력과 변형을 받는 타이어의 일부가 되기 때문에 잠재적으로 구조적 문제가 발생할 수 있다는 또 다른 단점이 있다.

b) 상기 장치에서는, 커버에서 큰 기계적 응력을 받는, 권선이 위치하는 곳과 동일한 부분에 권선에 의해 발생된 전력을 사용하는 장치를 설치해야 하거나, 또는 상기 전력을 사용하기에 더 적당한 위치로 이송하기 위해 전극 구조를 타이어 사이드월 내부에 결합해야 한다.

또 다른 예가 US 특허 5,181,975에 의해 제공되는데, 상기 특허는 커버의 비드 안에 위치하며 비드코어와 분리되어 있으나 전기유도적으로는 비드코어와 결합되어 있는 권선에 의해 전원이 공급되는 트랜스폰더를 설명하고 있다; 사인파형(sinusoidal way)으로 변화하는 외부 자계에 의한 비드코어 내부의 유도 전류는 다시 트랜스폰더 전원공급 권선에 전압을 유도한다.

이차 권선(전기유도 안테나)의 이러한 위치는 위에서 설명된 크라운부에서의 위치와 마찬가지로 일차 권선(송신기)와 항상 양호한 전기유도적 결합을 갖는 장점을 제공한다. 그러나, 이러한 해결책은 또한 (특별히 복잡하고 부분적으로 변형가능한 구조영역, 즉 비드영역에 수납되는 실질적으로 연장불가능한 감김부(turn)를 가지는) 타이어의 기계적 특성과 타이어의 제조공정 둘 다의 관점에서 문제점을 제기한다.

명칭이 "타이어 휠용 정보 검출기" 인 US 특허 4,006,449 에서는, 내부압력 및/또는 온도와 같은 타이어 작동 매개변수(parameter) 센서에 전원을 공급하며, 휠의 회전축에 대해 방사방향 내부 지점에 있는 림의 가장자리에 위치하는 특정 감김 수를 포함하는 권선으로 이루어지는 시스템이 기술되어 있다.

권선은, 타이어 내부와 교신하고 상기 타이어의 공기 충진 밸브의 밀폐 캡(cap)안에 위치하는 수동 트랜스듀서(센서)에 연결된다. 상기 회로는 차량의 섀시에 고정되고 차량에 또한 고정된 교류전원에 연결된 일차 코일에 의해 유도되는 여기 신호를 수신한다. 상기 코일의 임피던스(impedance)는 수동 트랜스듀서에 좌우되는데, 이는 수동 트랜스듀서가 여기 신호의 강도 및/또는 위상에 영향을 미치기 때문이다.

회전 권선의 감김부에 전기유도적으로 결합된 제2 고정 코일은 진폭 및/또는 위상의 상기 변화를 감지하고 또한 감지된 신호를 처리하는 회로에 연결되는데, 이 회로는 감지값 지시기와, 내부 결함이나 빵꾸에 의한 타이어의 압력손실과 같은 매개변수들의 이례적 수치가 있을 때에 작동되는 임의의 구비된 경보장치 둘 다를 제어한다.

만일 림상에 위치하는 원형 권선과 공기 충진 밸브의 캡 내부에 위치하는 트랜스듀서 사이의 유연성 있는 연결부에 존재하는 본질적인 취약점을 시스템이 가지지 않는다면, 이 시스템은 충분히 만족스러운 방식으로 작동하게 되고, 타이어의 작동에 대한 이례적 상황으로 인한 위험경고와 조합된 신뢰성 있는 정보를 차량의 대시보드(dashboard)상에 나타나게 한다. 휠의 회전에 의해 야기되는 원심응력과 (손상된 지면, 포장도로 등에서 주행시) 우연히 마주치는 장애물에 대한 휠의 부득이한 충돌에 의한 응력 둘 다에 영향받는 이러한 연결부는 빈번한 파손될 수 있다.

"상태감지장치에 원거리에서 전원을 공급하는 수단을 포함하는 경고 시스템"이라는 명칭을 가지는 US 특허 4,717,905는 타이어의 내부상태와 같은 상태들을 감지하기 위한 하나 이상의 장치에 원거리에서 무선 주파수로 전원을 공급하는 시스템에 대해 설명하고 있으며, 여기서 무선 주파수원(radio frequency source)에 의해 발생되는 무선 신호는 차량 휠의 림상에 장착된 원형 코일 안테나에 의해 수신되고, 안테나에 연결된, 예를 들어 압력과 같은 물리적인 값에 대한 하나 이상의 트랜스듀서에 공급하는데 이용된다. 트랜스듀서는 림상에 장착된 안테나로 이루어진 발진 회로의 공진 주파수를 측정된 물리량의 수치의 함수로서 변화시킨다. 공진 주파수의 변화는 무선주파수 발생기와 연계된 회로에 의해 감지되고 그리고 나서 차량의 대시보드상의 계기와 경고장치를 제어하는데 이용된다.

상술한 시스템의 주요한 단점은 시스템의 기하학적 및 기계적 설계로부터 타고난 것이다. 림상에 장착된 코일 안테나는 타이어에 포함된 센서들에 전기적으로 연결되어야 하므로, 타이어의 구조 부품들과 같은 큰 변형을 받는 부품들에 결합되어야만 하는 커넥터들의 낮은 신뢰성에 관련된 통상적인 문제점들이 있다.

상술한 바와 같은 선행기술의 조사는 타이어 또는 다른 장치의 작동 매개변수 센서에 전원을 공급할 수 있고, 전기 접속부, 특히 모든 문제점들과 연관되어 있는, 타이어 외부에 고정된 장비와의 접속부를 사용하지 않는 단순하고 신뢰성 있는 발전기가 아직 이용 가능하지 않다는 것을 보여주고 있다.

출원인은 이제 레디얼 카커스를 갖는 타이어와 재래식 카커스를 갖는 타이어 둘 다에 항상 있는 구조 부품인 타이어의 비드코어가 이차 전기유도 요소의 코어로 유용하게 사용될 수 있다는 사실을 발견하였다. 특히, 비드 와이어(bead wire)는 대개 강철 와이어(wire) 또는 스트립(strip)으로, 바꾸어 말하면, 강자성 물질로 만들어지고 그러므로 이차 전기유도 요소의 코어로 이용하기에 적합하다. 더욱이 이들의 투자율(magnetic permeability)은 필요하다면 관련된 자속(magnetic flux)을 증가시킬 수 있는 적절한 재료의 첨가에 의해 증가할 수도 있다.

출원인은 또한 휠의 허브(hub)상에 장착되고 따라서 고정된 위치에 있게 되는 지지대(support)에 유용하게 고정되는 자석 또는 전자석이 일차 유도 요소로서 사용 가능하다는 사실을 발견하였다.

출원인은 사용자 회로(user circuit)가 비드의 강화 비드코어와 같은 본질적으로 큰 변형이 생기지 않는 구조 부재상에 이차 전기유도 요소와 함께 유용하게 장착될 수 있다는 사실을 또한 발견하였다.

사실상 비드코어는 타이어의 최소변형 구조부재이고 그러므로 신호를 감지하고 송신하는 전기장치를 장착하는 기초부로 사용하기에 적합한데, 이는 이러한 전기장치는 이들의 강성, 깨지기 쉬운 특성, 그리고 민감성으로 인해, 큰 변형을 받는 탄성 부재 내부에 삽입되기에는 부적절하기 때문이다.

제1 측면에서, 본 발명은 차량 휠용 타이어에 관한 것으로, 상기 타이어는 해당 장착 림에 상기 타이어를 고정시키기 위한 비드에서 종결되는 축방향으로 대향하는 사이드월(axially opposing sidewall)이 제공된 토로이달 카커스와, 상기 카커스의 크라운부에 배치되고 상기 사이드월들 사이에서 축방향으로 연속적으로 연장되는 트레드 밴드를 포함하여 이루어지고, 상기 각각의 비드에는 강화용 환상 코어가 제공되는 차량 휠용 타이어로서, 상기 환상 코어 중 적어도 하나는 강자성 코어(ferromagnetic core)로 이용되며, 도선의 적어도 하나의 감김부가 상기 환상 코어의 횡방향 윤곽 둘레에 감김으로써 발전기의 이차 유도 요소를 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 이차 유도 요소는 적어도 하나의 일차 유도 요소와 연계하여 상기 발전기를 형성할 수 있으며, 상기 일차 및 이차 유도 요소는 서로에 대해 이동이 가능하다.

바람직하게, 상기 환상 코어는 고투자율 (高透磁率, high magnetic permeability)을 갖는 재료로 이루어진 층을 포함한다. 또다른 실시예에서, 상기 환상 코어는 고투자율을 갖는 재료로 이루어진 복수개의 블록(block)을 포함한다.

또다른 실시예에서, 상기 환상 코어는 강(steel)으로 만들어지며, 열가소성(thermoplastic)이든 열경화성 (thermosetting)이든, 분말 형태의 부드러운 강자성 재료를 함유하는 가소성체(plastomer) 유형 또는 탄성중합체(elastomer) 유형의 모재(matrix)를 포함한다.

바람직하게, 상기 타이어는 상기 이차 유도 요소로부터 전원공급되는 전자회로를 포함한다.

좀더 바람직하게, 상기 전자회로는 타이어의 특정 매개변수를 감지하기 위한 수단을 포함한다. 특히, 상기 전자회로는 상기 환상 코어에 고정된다.

바람직하게, 상기 감지 수단은 적어도 하나의 온도센서 및/또는 적어도 하나의 압력센서 및/또는 한 쌍의 신장계를 포함하며, 상기 신장계는 직교하는 두 방향으로 배치되어 상기 환상 코어의 변형을 감지한다.

특히, 상기 전자회로는 타이어의 상기 매개변수를 전송할 수 있는 데이터 전송 수단을 포함한다.

또다른 측면에서, 본 발명은 해당 장착 림에 장착되는 차량 휠용 타이어의 물리적 상태의 매개변수를 감지하여 신호를 보내기 위한 시스템에 관한 것으로, 상기 타이어를 상기 림에 고정시키기 위한, 강화용 환상 코어가 각각 제공되는 비드에서 종결되는 축방향으로 대향하는 사이드월들이 제공된 토로이달 카커스와, 상기 카커스의 크라운부에 배치되고 상기 사이드월들 사이에서 축방향으로 연속적으로 연장되는 트레드 밴드를 갖는 타이어와; 상기 타이어의 물리적 상태의 매개변수를 감지하기 위한 장치; 및 상기 감지 장치의 전원공급을 위한 발전기를 포함하여 이루어지고, 상기 환상 코어 중 적어도 하나는 강자성 코어로 이용되며, 도선의 적어도 하나의 감김부가 상기 환상 코어의 횡방향 윤곽 둘레에 감김으로써 발전기의 이차 유도 요소를 형성하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 이차 유도 요소는 적어도 하나의 일차 유도 요소와 연계하여 상기 발전기를 형성할 수 있으며, 상기 일차 및 이차 유도 요소는 서로에 대해 이동이 가능하다.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 일차 유도 요소는 적어도 하나의 영구자석을 포함한다. 또다른 형태에서, 상기 일차 유도 요소는 적어도 하나의 전자석을 포함하며, 전기 도선의 적어도 하나의 제2 감김부가 상기 적어도 하나의 전자석의 횡방향 윤곽 둘레에 감김으로써 상기 발전기의 일차 권선(winding)을 적어도 하나 형성한다.

특히, 상기 전자석은 직류, 또는 교류, 또는 직류 및 교류가 공급된다.

또다른 측면에서, 본 발명은 타이어를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 해당 장착 림에 상기 타이어를 고정시키기 위한 한 쌍의 강자성 환상 요소를 포함하는, 타이어를 제작하는데 필요한 반제품을 준비기계에 의해 제조하는 단계; 환상 코일 요소라 불리는 상기 쌍의 환상 요소 중 적어도 하나에, 상기 환상 코일 코어의 횡방향 윤곽 둘레에 감긴, 전기 도선의 적어도 하나의 제1 감김부를 배치시킴으로써, 발전기의 제1 이차 권선을 형성하는 단계; 및 상기 반제품을 타이어 제작기계에서 조립함으로써 적어도 하나의 환상 코일 코어를 포함하는 상기 타이어용 생 카커스(green carcass)를 형성하는 단계를 포함한다.

바람직하게, 상기 제1 이차 권선을 형성하는 단계는 상기 발전기로부터 전원공급되는, 타이어의 특정 물리적 매개변수를 감지하기 위한 수단을 상기 환상 코일 코어에 고정하는 단계를 포함한다.

특히, 상기 하나의 감김부가 없는 상태의 상기 적어도 하나의 환상 코어의 원주에 고투자율을 갖는 재료층을 배치하는 단계는 제1 이차 권선을 형성하는 단계 이전에 수행된다.

또다른 측면에서, 본 발명은 적어도 하나의 전자 장치의 전원공급을 위해 타이어 내에 전류를 발생시키는 방법에 관한 것으로, 상기 타이어의 비드코어 둘레에 감긴 적어도 하나의 감김부에 의해 형성된 권선 내에 가변 자기장을 유도하는 단계를 포함한다.
이하 첨부도면에 예로서 도시된 바람직한 실시예들을 참조하여 아래에서 본 발명을 상세히 설명하는데, 이는 예시적인 것일 뿐 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.

도 1을 참조하여 설명하면, 타이어(20)는 토로이달 형태의 카커스를 포함하는데, 상기 카커스는 중앙의 크라운부(crown portion, 21)를 가지고 있어서 상기 크라운부의 가장자리(edge)에서부터 축방향 대향 사이드월(24) 두 개가 방사방향으로 내부를 향하여 연장되다가 고강성부(high rigidity,28)의 환상 영역에서 종결되는데, 상기 환상 영역은 일반적으로 비드라고 알려졌으며 상기 각 비드는 비드코어라고 알려진 적어도 하나의 연장불가능한 환상의 강화 코어(22)로써 강화된다.

상기 카커스의 지지 구조는 적어도 하나의 강화 플라이(ply,23)를 포함하며, 상기 플라이의 대향 측면 플랩(flap) 각각은 해당 비드코어(22)에 고정되는데, 예를 들어 상기 비드코어를 그 내부에서부터 외부로 감쌈으로써 플랩이 고정된다. 각 비드코어의 외측 주변 가장자리에는 환상의 탄성중합 충진물(elastomeric filling,26)을 부착하게 되는데, 상기 충진물(26)은 그 단면이 실질적으로 삼각형이고 일반적으로 "비드 충진체"이라고 불리며, 상기 비드 충진체는 강화 플라이와 측면 플랩을 감싸고 있는 해당 부분 사이에 형성된 공간을 차지한다.

이미 언급한 바와 같이, 상기 비드코어(22)와 그 비드 충진체(26)를 포함하고 있는 타이어의 축방향 대향 영역이 비드라고 알려진 영역을 형성하는 것이며, 각 비드는 모두 참조번호 28로써 표시되는 바, 상기 비드는 그 용도가 타이어(20)를 차량 휠의 해당 장착 림(16)에 고정하기 위한 것이다.

화합물 박판(a sheet of compound)에 합해진 섬유(textile) 코드나 금속 코드로 만들어진 고무처리 직물(rubberized fabric)의 스트립을 둘 이상 포함하는 벨트 구조(belt structure, 25)가, 상기 카커스 구조에 동축상으로 결합될 수 있다.

카커스의 크라운부에 또는 벨트 구조(25)가 있는 경우 벨트 구조(25)에, 트레드 밴드(27)가 부착되며, 트레드 밴드(27)는 상기 사이드월 사이에서 연속적으로 축방향으로 연장되고, 상기 트레드 밴드(27)를 통해 타이어(20)가 지면과 접촉하게 된다. 트레드 밴드(27)는 복수개의 리세스(recess)와 그루브(groove)를 포함하고, 이들은 복수개의 해당 스트립 및/또는 블록의 한계를 정함으로써 이 전체가 트레드 패턴을 형성하게 된다.

위에서 기술한 타이어 구조는 당업자에게는 잘 알려져 온 것이고, 따라서 더 이상의 자세한 추가 설명은 필요하지 않을 것이다; 비드 강화 가장자리, 벨트 가장자리 하부의 충진 스트립, 방사방향으로 내부를 향한 위치에 있는 카커스 플라이의 방수 라이너(waterproof liner)와 같은 다른 구조적인 부재들이 타이어 유형에 따라 다수 포함될 수도 있음이 또한 알려져 있다.

도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 전류 발생기는 이차 유도 요소를 포함하는데, 상기 이차 유도 요소는 강자성 코어로 이용되는 비드코어(22)를 포함하며, 그리고 상기 코어에 감긴 적어도 하나의 감김부를 포함하는 도선의 권선(30)을 적어도 하나 포함함으로써 상기 이차 유도 요소가 형성된다. (비드 와이어에 하나의 권선만이 구비된 사례로서 보인 도 2에 도시된 바의) 상기 이차 유도 요소는 본 발명에 따른 전류 발생기의 이동(회전)부를 구성한다.

작동이 이루어지는 동안 상기 이차 유도 요소는, 적어도 하나의 자석, 바람직하게는 여기 권선(39)으로 덮인 코어(38)가 구비된 전자석(36)을 포함하는 일차 유도 요소에 의해 발생한 자기장(34)에 연결된다. 전자석(36)은 휠의 허브에 장착된 지지대(12)에 고정되어 본 발명에 따른 전류 발생기의 고정 부위를 구성한다.

비드 와이어(22)는 일반적으로 와이어 또는 서로 인접한 와이어들 그룹의 권선, 또는 일정 횟수의 층으로 방사방향으로 겹치도록 나선형으로 감긴 강 스트립(19)으로 이루어진다; 와이어 또는 강(19)의 재료는 파단 하중(breaking load)이 최소한 500 ㎫(메가파스칼) 그리고 파단 변형율이 최소한 3%인 양호한 기계적 성질을 갖는다.

바람직하게, 상기 재료의 자기 성질을 증가시키기 위해, 상기 권선은 바람직하게 방사방향의 내부 및/또는 외부 위치에, 바람직하게는 5000 Gs/Oe (gauss/oersted) 이상인 고투자율을 갖는 재료층, 가령 비정질 금속 합금과 같은 재료층을 포함한다.

또는, 예를 들어 3% 미만의 파단 변형율을 가질 때, 특히 커버(cover)를 림에 장착할 때에 그 연성이 비드코어의 변형을 견디기에 충분하지 못할 때, 고투자율을 갖는 재료층을 다수의 부분으로 나눌 수 있다.

또는, 비드코어(22)는 최소한의 인장 강도를 갖는 코드 또는 실(yarn) 또는 직물의 권선, 바람직하게는 탄성계수가 50 ㎬(기가파스칼) 이상이고 파단 하중이 500 ㎫ 이상인 섬유 코드, 예를 들어 Kevlar®(Dupont 사의 등록 상표)로 만든 코드의 권선으로 이루어지는데, 상기 코드는 바람직하게는 분말 또는 가는 섬유(fibril) 형태의 강자성 재료를 함유하는 탄성중합 재료 기반의 모재에 합해지거나 앞서 정의한 바와 같이 고투자율을 갖는 재료로 이루어진 층과 결합된 것이다.

바람직하게는, 타이어(20)의 비드코어(22)중 하나만(이를 이하 "코일 비드코어"라고 칭함)이 상기 이차 유도 요소를 형성하도록 준비되며, 좀더 바람직하게는 타이어(20)는 상기 비드코어(22)가 구비된 비드(28)가 축방향으로 내부측에, 즉 차량측에 장착되도록 장착 림(16)에 조립된다.

계속해서 도 2를 참조하여 설명하면, 권선(30)의 말단을 가로질러 주기적으로 발생하는 전압은 타이어 상태 및/또는 작동 센서와 전자 회로에 전원을 공급하는데 이용될 수 있다. 본 발명에 따라, 상기 전압은 바람직하게는 전자 데이터 감지 및 전송 장치(44)에 인가되는데, 상기 장치는 비드코어의 변형을 감지하는 신장계와 같은 타이어 상태 센서에 또는 온도 및/압력 센서에 연결된 마이크로회로를 포함한다. 예를 들어, 도 2는 2개의 신장계를 보여주는데, 이들은 서로 직교하는 방향으로 장착되어 종래의 온도-보상 브리지(temperature-compensated bridge) 수단을 구성하며 이들 신장계는 "변형율-게이지 트랜스듀서(strain-gauge transducer)"라고도 알려져 있다; 상기 신장계 쌍은 비드코어의 종방향 변형 센서를 구성하며, 온도 변화 효과는 이들로부터 배제되어 있다. 도 2는 온도 센서를 도시하고 있지 않는데, 온도 센서는 편리하게 전자 장치(44)에 통합되기 때문이다.

일차 유도 요소에 관해서 말하자면, 전자석(36)의 권선(39)은 바람직하게는 교류가 공급되기 때문에, 권선(30)은 휠(18)이 정지했을 때나 동작할 때 모두 공급 전류를 발생시킬 수 있게 된다. 권선(30) 내의 유효 유도 신호가 전자 장치(44)에 전원을 공급하도록 하는 방식으로 전원 공급 주파수가 바람직하게 선택된다.

예를 들어, 전원공급 주파수는 3 ㎑에서 30 ㎑까지의 범위에 있을 수 있으며 바람직하게는 약 10 kHz가 된다. 공급된 전력은 수 와트(약 3 W) 정도가 되며, 대략 10 ㎽의 소비전력을 가진 회로에 전원을 공급하도록 이용될 수 있다.

권선(39)은 차량의 전기 시스템으로부터 제공된 직류-교류 변환기를 이용하여 여기되는데, 본 발명과는 무관하기 때문에 상기 변환기는 첨부 도면에 도시하지 않았다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예를 도시한다. 제1 실시예에서, 비드코어(22)는 강 스트립(19)으로 이루어지는데, 상기 강 스트립(19)은 파단 하중이 1700 ㎫ 이상이고 그 단면이 6 ×0.7 ㎜이며 나선형으로 감기어 방사방향으로 겹친 층을 5개 형성한다.

상기 비드 와이어(22)로부터 방사방향 내부 위치에는, 비드코어의 전체 원주방향 전개부를 따라서, 그 넓이가 스트립(19)만하고 두께가 1.5 ㎜이며, 50 ㎛의 두께를 갖는 Fe81B14Si3C2 비정질 금속 합금(금속성 유리)의 30개의 감김부로 이루어진 층이 감겨 있음으로 하여 고투자율의 특성을 갖는 비드 와이어를 형성한다.

두 개의 권선(30a,30b)이 상기 비드코어(도 3)에 배치되어 있다. 에나멜을 입힌 0.2 ㎜ 직경의 구리선을, 인접한 감김부들이 선형 밀도가 2 감김/㎜가 되도록 배치된 비드코어(22)의 횡방향 윤곽을 따라 감음으로써 상기 각각의 권선이 바람직하게 형성될 수 있다. 두 개의 전자석(36a,36b)은 휠 허브의 고정 부위에 장착되고 서로에 대해 180°로 배치되어, 휠이 한 번 회전하는 동안 교대로 권선(30a,30b)을 마주보게 된다.

허브와 일체형으로 된 전자석(36a,36b) 각각은, 대략 C-형상을 한 강자성 재료로 구성되고 그 개방부가 비드코어(22)를 마주보도록 하는 상태에 있으며, 상기 전자석 각각에는 권선(39a,39b)이 제공된다. 상기 권선(39a,39b)은 에나멜을 입힌 0.2 ㎜ 직경의 구리선으로 만들어지며 상기 구리선에 교류가 통과하여 발생기의 일차 유도 요소 기능을 하게 되고, 상기 발생기의 이차 유도 요소 역할을 하는 비드코어의 권선(30a,30b)에 대해 회전함으로써 휠이 정지했을 때나 동작중일 때 모두 타이어의 상태를 모니터하는 전자 장치(44)에 전원공급을 하게 된다.

교류가 공급되는 전자석(36a,36b)이 구비된 본 실시예에서는, 바람직하게는 10 ㎑의 주파수에서, 데이터를 감지하고 전송하기 위한 전자 장치(44)에 전원을 공급하는데 이용될 수 있는 전력을 특히 효과적이고, 연속적이며, 균일하게 이차 유도 요소 내에 발생시키게 된다. 만약, 도 3에 보이는 바와 같이 권선(30a,30b) 사이의 원주방향 거리가 작다면, 공통으로 발생한 전압은 사실상 일정할 것이다; 만약 거리가 충분히 크다면 각 회전시 전원 공급이 중단되는 현상이 짧게 두 번 발생하여 정밀 타코미터(precision tachometer)를 전자 장치(44)에 통합시키는 것이 불가능해진다.

앞서 설명한 바와 같이 각 권선의 임피던스(impedance)는 단일 권선 임피던스의 약 절반이지만, 이것에는 보다 큰 구조적 복잡성이 따른다; 두 개의 해결방안 중에서 선택하고자 할 때는 바람직하게는 전자 장치(44) 회로의 전기적 특성에 의존한다.

바람직하게는, 비드코어(22)의 권선의 수는 1 에서 8의 범위에 있을 것이며, 상기 권선으로 덮인 비드코어의 원주의 비율(fraction)은 1/10 에서 10/10 사이에 있을 것이다. 전체 권선의 총 감긴 수는 바람직하게 500 내지 5000 사이에 있다.

일차 유도 요소의 자석의 수 또한 바람직하게 1에서 8의 범위에 있다. 장치의 일반적인 구성(권선의 수 및 길이)은 사용자 회로의 필요조건에 좌우되는데, 특히 연속된 전기 공급이 필요한지의 여부 또는 휠의 회전 주기의 일부에서만 작동이 가능한지의 여부에 따라서 좌우된다. 가장 단순한 디자인은, 바람직하게는 휠의 허브와 일체형을 이루도록, 단일의 일차 전자석(36)으로써 비드코어 전체에 걸쳐 단일의 권선으로 구성하는 것인데, 상기 디자인으로는 일차 전자석(36)과 림(16)의 인접 표면 사이의 거리, 바람직하게는 1 ㎜ 내지 10 ㎜ 의 범위에 있는 거리가 실질적으로 변화하지 않는 상태로 유지되는 동안 조향(steering) 및 서스펜션(suspension)에 의해서 타이어에 운동을 전송하는 것이 가능해진다.

그러한 회로의 다소 높은 임피던스가 시스템의 작동에 악영향을 주지 않는 경우, 단일 권선이 제공되는 상기 방법이 바람직하다.

또다른 실시예에서, 단일의 이차 권선(30)이 둘 이상의 일차 전자석(36)에 의해 여기된다: 이것은, 차량 서스펜션의 구성과 관련해서, 보다 강력하고 큰 자석을 하나 설치하는 것보다 복수개의 저자력 자석을 설치하는 것이 바람직할 경우에 유용한 방법이다.

본 발명의 또다른 실시예에서, 자석들은 직류가 공급되는 전자석(36)이거나 또는 영구자석(도 6의 66a-66b)이다.

이러한 방법으로 전자장치(44)는 휠이 운전중일 때만 전원이 공급되지만, 이것은 휠의 회전 속도를 측정할 수 있는 부가적인 지시계를 제공하는 이점이 있다.

도 6을 참조하면, 도시된 구성은 휠이 동작중일 때만 작동하도록 고안된 것으로서, 바람직하게는 사마륨-코발트(samarium-cobalt)나 철-네오디뮴-붕소(iron -neodymium-boron) 소결 합금(sintered alloy)으로 이루어진 영구자석(66a-66f)을 포함한다.

도시된 예에서, 비드코어(22)는 3개의 권선, 즉 직렬로 연결된 30a, 30b, 30c를 가지는데, 상기 권선 각각의 길이는 원주의 1/6보다 작다. 권선은 직경이 약 0.2 ㎜이고 감김 수가 약 3000회인 에나멜을 입힌 단일 구리선으로 만들 수 있다.

따라서, 비록 시스템에 3개의 이차 권선이 제공되었지만 한 개의 정류 브리지(rectifier bridge,50a)와 그 해당 콘덴서 만이 필요하기 때문에, 상기 실시예에 따른 회로는 특히 간단한 구성을 갖는다. 일차 유도 요소는, 나란히 장착되어 N극 및 S극이 번갈아 나타나며, 휠(18)의 허브와 일체형을 이루고 있는 지지대(12)에 고정되는 6개의 C-모양 영구자석(66a, 66b, 66c, 66d, 66e, 66f)으로 구성되어 있다. 직렬 연결된 이차 권선 3개의 어셈블리는 단일 권선으로 형성된 하나의 회로에 상당하는 것이기 때문에, 본 실시예에 따라 비드코어에 설치된 인쇄회로는 도 5를 참조하여 아래에 설명될 인쇄회로와 같다.

다른 방법으로, 영구자석은 차량의 전기 시스템으로부터 직류가 공급되는 권선을 가지는 전자석으로 대체가능하다.

이러한 유형의 발전기에 대한 바람직한 구성에서는,

비드코어의 원주가 2n개의 균등한 호(arc)로 나뉘어지며, 그리고 상기의 호, 예를 들어 홀수에 해당하는 호는 각각 그 위에 형성되고 직렬로 연결된 권선을 갖는다. 주목해야 할 것은, n개의 호 각각이 반드시 권선으로 완전히 덮일 필요는 없다는 것이다; 사실상, 상기 각각의 호에 있어서, 그 길이의 일부에만 집중적으로 감는 것이 좋다. 상기의 것을 달성하기 위한 바람직한 방법은 에나멜을 입힌 단일의 구리선으로 권선을 형성하는 것인데, 이음매(joints), 땜납 또는 커넥터를 쓰지 않고서 연속적으로 연결이 이루어지게 하는 것이다. 또는, 이차 권선을 형성하는데 이용되는 하나 이상의 와이어를 적절한 단면을 갖는 다른 재료를 이용하여 만들 수도 있다. 예를 들면, 알루미늄 와이어나 전도성 폴리머가 이용될 수 있다.

이용 전력을 증가시키기 위해, 각각 정류 및 제어 회로가 갖추어지고 직렬로 연결된 복수개의 권선을 비드코어에 형성하는 것이 가능하다. 소결된 형태이거나 유기물 또는 세라믹 모재에 혼합된 분말 형태의 사마륨-코발트나 철-네오디뮴-붕소 합금으로 이루어지고, N-S, S-N, N-S 등의 순서로 배치되어 S극-N극이 번갈아 나타나는 2n개의 C-모양 영구자석들은 허브와 일체형으로 형성된 원형 지지대에 장착된다. 이와 달리, 이들 모든 자석은 n개의 N극 연장부와 n개의 S극 연장부가 서로 번갈아 나타나는 단일의 링 자석으로 대체가 가능하다. 필요하다면, 시스템은 n 보다 적은 수의 극을 다수 쌍 가져서 원주에 부분적으로만 적용될 수 있다; 그러한 구성은 확실히 정규 구성보다 가벼우므로 낮은 전력을 공급하겠지만 휠의 회전시 전력 발생의 지속성에는 악영향을 주지 않는데, 이러한 문제점은 이차 권선의 수도 또한 전체 원주를 작동시키는데 필요한 수보다 적을 때에 발생할 수 있는 문제점이다.

도면은 간단하고 읽기 쉬운 것이 바람직하기 때문에, 도 6은 단지 예시의 목적으로 도시한 것임을 유의해야 한다. 실제로는, 림의 크기와 자석이 배치될 수 있는 위치가 일정하다고 하면, 특히 낮은 휠 회전 속도에서의 시스템 작동 주파수를 증가시키기 위해, 유도 플럭스를 증가시키고 용량을 감소시켜 결과적으로 사용 콘덴서의 크기를 감소시킬 수 있는 방법으로 n개의 권선과 조합하여 20 내지 60개 사이의 영구자석(66) 2n 개를 사용하는 것이 바람직하다.

다른 실시예에서, 자석은 하나 이상의 전자석으로 대치되는데 이들은 직류위에 부가되는 교류의 조합이 공급될 수 있고, 그 결과로 전류에 두 개의 조화 성분(harmonic component)을 공급하는데, 이들 중 하나는 주파수가 일차 교류 주파수(기준 주파수)이고 다른 하나는 주파수가 휠의 회전주기의 역수의 n배에 해당하는 주파수이다. 이것이 커버 내부의 회로로 하여금 휠 정지상태와 휠 운동상태를 구분할 수 있게 하고, 휠의 회전속도를 극도로 정교하게 결정할 수 있게 하는데, 이는 수정 발진기로부터 제공되는 것과 같은 기준 주파수를 사용하지 않고, 두 개의 주파수사이의 비로부터 속도를 추정함으로서 결정되는 것이며, 수정 발진기는 만일 동일한 결과를 영구자석 또는 직류를 공급받는 전자석으로부터 얻어야 할 경우 필요하게 된다.

이제 본 발명에 따른 도 4를 참조하면, 이 도면은 본 발명에 따른 전류 발생기에 의해 유용하게 전원공급되는, 데이터를 감지하고 전송하는 전자장치(44)의 바람직한 실시예를 나타낸다.

통상적인 고밀도 집적 전자장치(44)에 해당하는 점선에 둘러싸인 도면의 일부가 도 5에 나타난다.

상기 장치는 전기적으로 비드코어(22)상에 있는 권선(30a, 30b, ..., 30n)에 연결되고, 전기유도적으로 전자석(36a, 36b, ..., 36n)의 강자성 코어(38a, 38b, ..., 38n)상에 있는 권선(39a, 39b, ..., 39n)에 결합된다.

이들 권선(30a-30n)은 (대응하는 콘덴서(58a, 58b, ..., 58n)를 통하여) 정류 브리지 회로(50a, 50b, ...,50n)에 각각 연결되는데, 상기 콘덴서의 정전용량은, 발진회로의 공진 주파수가 제1 필터 콘덴서(filter capacitor)(52), 전압 안정 회로(54), 및 바람직하게는 제2 필터 콘덴서(56)에 전원을 공급하는 전자석(36a, 36b, ...,36n)에 공급되는 전원의 주파수로 동조되도록 정해지고, 따라서 정류 브리지 회로는 전원공급부 말단에서 0V와 Vs로 표시된 연속적인 공급 전압을 생성한다. 이 연속적인 공급 전압은 전자장치(44) 나머지 회로들에 전원을 공급하는데 사용된다.

전자장치(44)는 정류 브리지 회로(50)와 안정기 회로(54) 이외에, 센서(46,48)에 의해 공급되는 아날로그 신호를, 획득한 데이터를 처리하고 전송 프로토콜(transmission protocol)을 제어하는 마이크로프로세서(62)로 보내지는 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털(A/D) 변환기(60)와, 예를 들어, 차량의 대시보드나 다른 장비에 장착되는, 표시장치를 갖는 컴퓨터나 기기에 메시지를 보내기 위해 전송 안테나(67)를 가동시키는 무선 송신기(64)로 이루어진다.

도 4에 있는 회로는 또한 이전에 언급된 신장계(46,48)로 이루어지는데, 이들은 휘트스톤 브리지(Wheatstone bridge)에 의해 연결된다.

바람직하게는, 전자장치(44), 센서(46,48), 콘덴서(52,56,58) 그리고 전송 안테나(67)는 Makrolon®, Teflon® 또는 Kapton®상표로 알려져 있는 적절한 절연재료로 형성된 인쇄 회로상에 장착된다.

전송 안테나(67)은 유용하게 상기 인쇄 회로의 적절한 트랙(track)에 의해 형성된다.

바람직하게는, 이 인쇄 회로는 충진체(filler)(26)가 비드코어에 더해지기 이전에 비드코어(22)에 부착되거나 고정되는데, 더욱 바람직하게는 비드코어(22)의 방사방향 외부 표면에 고정된다.

상기 인쇄 회로의 가능한 물리적 외형이 비드코어에 감긴 단일 이차 권선의 경우에 대해 도 5에 도시되었다.

본 발명의 범위 안에서, 데이터 전송 분야 내에서 알려져 있는 물리적 접촉이 없는 다른 많은 방법을 데이터 전송을 위해 사용하는 것이 가능하다는 것에 주목하는 것은 중요하다.

예를 들어, 통상적인 형태 또는 DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum) 형태의 무선 송신기(64) 대신, 일차 자석과 이차 권선 사이의 전력 전송에 사용되는 것과 동일한 자기 결합을 통해 디지털 데이터의 흐름을 전송하는 부 시스템을 사용하는 것이 가능하다.

전송은 타이어(20)의 매개변수의 코드화된 신호를 자동차의 대시보드상에 장착된 표시장치에 연결된 적절한 수신기로 전송하는 방법으로, 일차 전자석의 주파수와 다른 주파수에서, 예를 들어, 이차 권선의 임피던스를 변조하거나 교류신호를 전송함으로서 수행될 수도 있다.

도 4에 도시된 데이터 감지 및 이송 장치의 배치는 이 같은 목적에 위해 제작될 수도 있는 이용 가능한 회로들 중에 단지 하나의 바람직한 회로에 불과하고 발명을 이해하면 기술에 능숙한 사람은 자신의 요구조건을 최대한 만족시키는 교류 회로를 만드는 것이 어렵다고 생각하지 않을 것이다.

통상적으로, 타이어 제조공정 또는 더욱 정확하게는 반제품을 조립하는 공정은 두 개의 연속적인 단계로 이루어지는데, 이들은 이미 알려져 있기 때문에 간단히만 언급하면 다음과 같다. 예를 들어, 유럽특허 EP 433 974를 참고하라.

첫번째 단계에서 카커스는 적절한 제작 드럼상에 카커스 플라이를 감아서 벨트와 트레드 밴드 없이 원통형 슬리브(sleeve)의 형태로 준비되고, 바람직하게는 단단하고 접을 수 있는 형태로 준비된다. 통상적으로, 강화된 비드코어(22)는 개별적으로 제작되고 바람직하게는 대응되는 충진체(26)와 사전에 결합된다. 그리고 나서 이러한 한 쌍의 비드코어(22)는 카커스 플라이의 끝을 상기 비드코어(22)에 고정함으로서 카커스에 부착되며, 그 후에 타이어(20)의 사이드월(24)이 또한 슬리브에 부착된다. 두번째 단계에서 슬리브는 적절하게 팽창가능한 형상 드럼상에서 환상(도우넛)형태를 갖게되고, 벨트구조(25)와 트레드 밴드(27)가 바람직하게는 특수 보조 제작 드럼상에서 미리 조립되어 타이어의 크라운부에 부착된다. 새로운 카커스를 만들기 위해 요구되는 모든 반제품은 제작기에 연계된 이송장치에 의해 타이어 제작기계에 공급된다.

이러한 두 단계는 동일한 타이어 제작기계에서 수행되거나 하나는 첫번째 단계에 다른 하나는 두번째 단계에 적용되는 두 개의 분리된 기계에서 수행될 수도 있다. 본 발명을 위해, 두 개의 분리된 기계는 마치 이들이 하나의 타이어 제작기계를 형성하는 것처럼 취급될 것이다.

타이어(20)의 생산공정에 있어서, 본 발명에 따른 비드코어(22)의 공급은 위에서 간단히 설명된 생산의 여러 단계에 대해 특별한 변경사항을 요구하지 않는다. 특히, 다양한 반제품 조립의 생산 사이클을 바뀌지 않게 하면서, 오직 비드코어(22)의 생산단계만이 변경 가능하다.

첫번째 예에서, 비드코어(22)가 통상적인 방법으로 생산될 때, 도 3과 도 5를 참조하여 설명된 타이어의 비드코어를 생산하기 위하여, 0.2 ㎜ 직경의 에나멜을 입힌 구리선으로 된 두 개의 솔레노이드(30a,30b)가 비드 와이어 일부의 횡방향 윤곽 둘레에 감긴다.

인접한 감김부의 선형 밀도가 2 감김/㎜인 각각의 솔레노이드는 비드코어(22)의 원주의 서로 다른 절반을 덮는다. 이렇게 생산된 솔레노이드(30a,30b)는 직렬로 함께 연결된다. 직렬 권선의 말단은 전력을 공급하기 위해 전자 장치(44)에 연결된다.

전송 안테나(67), 전자 장치(44), 센서(46,48) 그리고 콘덴서 (52,56,58)로 이루어지는 인쇄 회로는 예를 들어, 접착제로 비드 와이어(22)에 고정된다.

권선의 형성과 인쇄 회로의 부착이 둘 다 통상적인 방법으로 완료되면, 비드 충진체(26)가 비드코어(22)에 부착된다.

생산의 다른 예에서, 비드 와이어(22)는 1700 ㎫ 이상의 파단강도와 6 ×0.7 ㎜의 단면을 갖는 강철 스트립(19)이 5회 감긴 권선으로 이루어진다. 다음으로, 도선 권선(30a,30b)이 부착되기 전에, 단면길이 50 ㎛로 30회 감겨서 총 1.5 ㎜의 단면길이를 가지는 Fe81B145si3C2 합금(금속성 유리)이 상기 비드코어(22)상에 고투자율을 갖는 재료의 층(29)을 형성하기 위해 방사방향의 외부 또는 내부위치에 비드코어의 전체 원주방향 전개를 따라 배치된다.

이러한 후자의 다른 하나의 예는 비드코어(22)가 예를 들어, Kevlar®와 같은 낮은 투자율을 갖는 섬유와 실의 권선에 의해 형성되는 어떠한 경우에도 바람직하다.

또 다르게는, 상기 층은, 대개 3% 미만인 낮은 파단 변형율을 가지는 재료의 연속적인 층의 파단의 위험을 방지하기 위해, 비정질 합금 스트립의 감김부 대신 비드코어의 원주 둘레에 접착제로 접합된 복수개의 작은 블록들로 나뉘어 진다.

본 발명의 목적상, 전도 요소 또는 양호한 기계적 성질을 갖는 요소 또는 낮거나 높은 투자율을 갖는 요소에 대한 언급은 상기 기술분야에서 평균적인 기술을 갖는 사람에 의해 적절하다고 여겨지는 물리적인 특성을 가지는 요소를 의미하였다.

바람직하게는 "전도 재료" 는 최소한 10 S/㎝(siemens/㎝)의 전도율을 가지는 재료를 의미한다. "양호한 기계적 성질을 갖는 재료"는 최소 500 ㎫의 파단하중에 견디고 최소 3%의 파단 변형율을 갖는 재료를 의미한다. 그리고 "고투자율을 갖는 재료"는 투자율 "μ_최대"가 최소 5000 Gs/Oe인 재료를 의미한다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 타이어 또는 다른 장치의 작동 매개변수 센서에 전원을 공급할 수 있고 외부 응력에 의한 타이어의 변형에 따른 전기 접속부의 파손위험을 최소화하여 신뢰성이 높은 발전기를 포함하며, 기존 타이어의 생산공정에 경미한 변화만을 가함으로써 적용가능한 타이어를 생산할 수 있는 이점이 있다.

Claims (23)

1. 해당 장착 림(16)에 타이어(20)를 고정시키기 위한 비드(28)에서 종결되는 축방향으로 대향하는 한 쌍의 사이드월(axially opposing sidewall)이 제공된 토로이달 카커스와, 상기 카커스의 크라운부에 배치되고 상기 사이드월들 사이에서 축방향으로 연속적으로 연장되는 트레드 밴드를 포함하여 이루어지고, 상기 각각의 비드(28)에는 강화용 환상 코어(22)가 제공되는 차량 휠용 타이어(20)에 있어서,

   상기 환상 코어(22) 중 적어도 하나는 상기 환상 코어(22)의 횡방향 윤곽 둘레에 감기는 도선 중 적어도 하나의 감김부(turn,30)를 포함함으로써 발전기의 이차 유도 요소를 형성하는 것을 특징으로 하는 차량 휠용 타이어.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 이차 유도 요소는 적어도 하나의 일차 유도 요소(36,66)와 연계하여 상기 발전기를 형성할 수 있으며, 상기 일차 유도 요소(36,66) 및 이차 유도 요소는 서로에 대해 이동이 가능한 것을 특징으로 하는 타이어.
3. 제1 항에 있어서,

   상기 환상 코어(22)는 고투자율 (高透磁率, high magnetic permeability)을 갖는 재료로 이루어진 층을 적어도 하나 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어.
4. 제1 항에 있어서,

   상기 환상 코어(22)는 고투자율을 갖는 재료로 이루어진 복수개의 블록(block)을 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어.
5. 제1 항에 있어서,

   상기 환상 코어(22)는 강(steel)으로 만들어지며, 열가소성(thermoplastic)이든 열경화성(thermosetting)이든, 분말 형태의 부드러운 강자성 재료를 함유하는 가소성체(plastomer) 유형 또는 탄성중합체(elastomer) 유형의 모재(matrix)를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어.
6. 제1 항에 있어서,

   상기 이차 유도 요소로부터 전원공급되는 전자회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어.
7. 제6 항에 있어서,

   상기 전자회로는 타이어의 특정 매개변수를 감지하기 위한 수단(46,48)을 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어.
8. 제6 항에 있어서,

   상기 전자회로는 상기 환상 코어(22)에 고정되는 것을 특징으로 하는 타이 어.
9. 제7 항에 있어서,

   상기 감지 수단은 적어도 하나의 온도센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어.
10. 제7 항에 있어서,

    상기 감지 수단은 적어도 하나의 압력센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어.
11. 제7 항에 있어서,

    상기 감지 수단은 직교하는 두 방향으로 배치되어 상기 환상 코어(22)의 변형을 감지하는 한 쌍의 신장계(46,48)를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어.
12. 제11 항에 있어서,

    상기 전자회로는 타이어의 상기 매개변수를 전송할 수 있는 데이터 전송 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어.
13. 타이어(20)를 림에 고정시키기 위한, 강화용 환상 코어(22)가 각각 제공되는 비드(28)에서 종결되는 축방향으로 대향하는 사이드월들이 제공된 토로이달 카커스와, 상기 카커스의 크라운부에 배치되고 상기 사이드월들 사이에서 축방향으로 연속적으로 연장되는 트레드 밴드(27)를 갖는 해당 장착 림(16)에 장착되는 타이어와;

    상기 타이어의 물리적 상태의 매개변수를 감지하기 위한 장치; 및

    상기 감지 장치의 전원공급을 위한 발전기를 포함하고,

    상기 환상 코어(22) 중 적어도 하나는 상기 환상 코어(22)의 횡방향 윤곽 둘레에 감기는 도선 중 적어도 하나의 감김부(30)를 포함함으로써 상기 발전기의 이차 유도 요소를 형성하는 것을 특징으로 하는 차량.
14. 제13 항에 있어서,

    상기 이차 유도 요소는 적어도 하나의 일차 유도 요소(36, 66)와 연계하여 상기 발전기를 형성할 수 있으며, 상기 일차 유도 요소(36, 66) 및 이차 유도 요소는 서로에 대해 이동이 가능한 것을 특징으로 하는 차량.
15. 제14 항에 있어서,

    상기 일차 유도 요소는 적어도 하나의 영구자석(66a-66f)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량.
16. 제14 항에 있어서,

    상기 일차 유도 요소는 적어도 하나의 전자석(36a, 36b)과, 상기 적어도 하나의 전자석(36a, 36b)의 횡방향 윤곽 둘레에 감기는 전기 도선의 적어도 하나의 제2 감김부(39a, 39b)를 포함함으로써, 상기 발전기의 적어도 하나의 일차 권선을 형성하는 것을 특징으로 하는 차량.
17. 제15 항에 있어서,

    상기 전자석(36a, 36b)은 직류가 공급되는 것을 특징으로 하는 차량.
18. 제15 항에 있어서,

    상기 전자석(36a, 36b)은 교류가 공급되는 것을 특징으로 하는 차량.
19. 제15 항에 있어서,

    상기 전자석(36a, 36b)은 직류 및 교류가 공급되는 것을 특징으로 하는 차량.
20. 해당 장착 림(16)에 타이어를 고정시키기 위한 한 쌍의 강자성 환상 요소(22)를 포함하는, 타이어를 제작하는데 필요한 반제품을 준비기계에 의해 제조하는 단계;

    환상 코일 요소라 불리는 상기 쌍의 환상 코어(22) 중 적어도 하나에, 상기 환상 코일 코어(22)의 횡방향 윤곽 둘레에 감기는, 전기 도선의 적어도 하나의 제1 감김부를 배치시킴으로써, 발전기의 제1 이차 권선(30)을 형성하는 단계; 및

    상기 반제품을 타이어 제작기계에서 조립함으로써 적어도 하나의 환상 코일 코어(22)를 포함하는 상기 타이어용 생 카커스(green carcass)를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 제조 방법.
21. 제20 항에 있어서,

    상기 발전기로부터 전원이 공급되는, 타이어의 특정 물리적 매개변수를 감지하기 위한 수단(46,48)을 상기 환상 코일 코어(22)에 고정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 제조 방법.
22. 제20 항에 있어서,

    상기 하나의 감김부가 없는 상태의 상기 적어도 하나의 환상 코어(22)의 원주에 고투자율을 갖는 재료층을 배치하는 단계는 제1 이차 권선을 형성하는 단계 이전에 수행되는 것을 특징으로 하는 타이어 제조 방법.
23. 타이어의 비드코어 둘레에 감긴 적어도 하나의 감김부에 의해 형성된 권선 내에 가변 자기장을 유도하는 단계를 포함하는, 적어도 하나의 전자 장치에의 전원공급을 위해 타이어 내에 전류를 발생시키는 방법.

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