KR100614521B1 - 공기타이어용 비부착 모니터링 조립체 - Google Patents

Abstract

공기타이어용 모니터링 조립체는 보호몸체내에 배치된 적어도 한 센서를 가지는 전자 모니터링 장치를 포함한다. 보호몸체는 기판과 센서, 쿠션, 이 쿠션 외측상의 스킨을 밀봉하는 밀봉층을 포함한다. 보호몸체는 타이어에 영구적으로 결합되지 않고도 조립체가 타이어의 내부에서 구르도록 하는 실질적으로 구형이다. 압력센서가 공기타이어내의 압력을 감지할 수 있도록 보호몸체를 관통하는 통기튜브가 제공된다. 통기튜브가 막히는 것을 방지하기 위해 통기튜브는 전달겔로 채워질 수 있다. 모니터링 조립체는 모니터링 조립체를 타이어내부에 위치시키는 것을 돕는 윙들을 더 포함할 수 있다. 모니터링 장치의 안테나는 윙들 중 한 윙내에 배치될 수 있다. 모니터링 조립체는 타이어가 차량림상에 장착되기 이전에 타이어내에 단순히 놓여져 타이어가 사용중인 경우에 타이어실에서 자유롭게 이동하도록 허용된다.

Description

공기타이어용 비부착 모니터링 조립체{NON-ATTACHED MONITORING ASSEMBLY FOR PNEUMATIC TIRE}

도 1은 타이어몸체와 림 사이의 실(chamber)에 위치된 본 발명의 모니터링 조립체를 가지는 림상에 장착된 공기타이어의 단면도.

도 2는 타이어 내부에서 꺼내어진 모니터링 장치 조립체의 확대 사시도.

도 3은 통기튜브를 포함하는 일부 모니터링 조립체를 통해 취해진, 도 2의 모니터링 장치의 단면도.

도 4는 파단된 도 2의 모니터링 장치의 수정 실시예의 사시도.

도 5는 림이 제거된 공기타이어에 위치된 도 4의 수정 모니터링 장치 조립체를 도시하는 파단부를 가지는 개략적인 평면도.

도 6은 도 4의 도면으로부터 더 수정된 모니터링 장치 조립체 부분의 파단부를 가지는 단편도.

도 7A-7D는 본 발명의 모니터링 조립체용 변형 보호몸체 형태의 개략도.

도 8은 도 2의 모니터링 장치의 수정 실시예의 사시도.

도 9는 통기튜브 구성의 변형 실시예를 도시하는, 도 3과의 유사도.

본 발명은 일반적으로 공기타이어 및 이 공기타이어의 상태를 모니터링하는 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 무선주파수 작동 모니터 조립체에 관한 것으로서, 이 무선주파수 작동 모니터 조립체는 타이어 또는 타이어 림에 결합되지 않고도 타이어가 사용되는 동안 타이어내에 위치되며 자유롭게 이동하는, 보호몸체내에 하우징된 모니터 조립체이다. 특히, 본 발명은 실질적으로 구형(spherical)인 보호몸체내에 하우징된 공기타이어용 모니터링 장치에 관한 것이다. 구형몸체는 타이어가 타이어 림상에 장착되는 경우 타이어와 타이어 림 사이에 자유롭게 놓여져 타이어 내부를 자유롭게 이동하도록 허용된다.

타이어가 설치되어 특정 차량에 사용되는 동안 타이어 상태를 모니터하는게 당기술분야에서 종종 바람직하다. 특히, 타이어의 내부온도와 내압을 측정하는게 바람직하다. 이 측정치들을 얻기 위해 차량으로부터 타이어를 떼어내거나 그렇지 않으면 차량의 사용을 중지시키지 않고도 타이어가 사용중인 동안 측정치들이 얻어어지는 것이 바람직하다. 비포장도로용 타이어들은 비싸고 통상적인 승객 차량 타이어 보다 거친조건에 처하기 때문에 비포장도로용 대형 트럭타이어의 조건 및 상태를 모니터하는게 특히 바람직하다. 대형트럭 및 기타 차량들의 비포장도로용 타이어는 차량과 타이어 효율을 최대화하도록 정규하게 유지되어야만 한다.

여러 유형의 모니터링 장치가 당분야에 공지되어 있다. 공지된 유형의 한 모니터링 장치는 유도 자기 커플링에 의해 회로를 활성화시키는 무선 주파수 전송에 의해 작동되는 타이어의 몸체내에 포함된 수동 집적 회로를 사용한다. 타이어 상태를 모니터링하는데 사용되는 다른 선행기술 장치는 밸브 스템(stem)에서와 같이 타이어의 외부에 위치되는 자체전원 회로를 포함한다. 다른 능동 자체전원 프로그래머블 전자장치가 본 출원의 출원인에게 양도된 미국 특허 제 5,500,065호, 제 5,573,610호, 제 5,562,787호 및 제 5,573,611호에 기술된다.

각 이 모니터링 장치들에 있어서의 공통적인 한가지 문제점은 안정되고 영구적인 부착구를 사용하여 타이어에 모니터링 장치를 부착시키는 문제이다. 모니터링 장치가 타이어 내부 또는 외부에 부착되거나, 타이어의 몸체내에 포함되는 경우 이 부착 문제가 난해하다. 이 위치들 각각은 타이어의 제조공정 뿐만아니라 부착공정에서도 다른 문제를 발생시킨다. 현존하는 타이어 제조라인의 공작 기계를 재정비하거나 어떤 재설정을 필요로 하는 부착구 형상을 제공하는 것은 일반적으로 바람직하지 않다. 그러므로 선행기술 모니터링 장치들이 가지는 본질적인 부착문제점을 제거하는 공기타이어용 모니터링 장치를 제공하는 것이 당분야에서 요구된다.

공기타이어에 부착되어 있는 동안 모니터링 장치에 가해지는 힘이 많고 다양하기 때문에 선행기술 부착문제가 존재한다. 타이어는 차량이 주행중일 경우에 회전력을 받을 뿐만아니라 타이어가 범프들 또는 표면 요철들에 접촉하는 경우 다양한 충격력을 받게된다. 타이어에 대한 모니터링 장치의 부착은 이 모든 힘들을 받는 동안 이 힘들로부터 초래되는 손상으로부터 모니터링 장치를 또한 보호하면서 타이어에 대한 모니터링 장치의 위치를 유지시키기에 충분하게 강하고 고정되어야만 한다. 이와 관련하여 모니터링 장치의 밀봉 및 타이어의 내벽에 모니터링 장치 를 부착하는 다수의 방법들이 유도되었다.

타이어 내벽에 대한 모니터링 장치의 부착은 사용 이전에 타이어의 회전축 에 대해 타이어가 밸런스되도록 요구된다. 모니터링 장치 그 자체가 타이어에 하중을 부가하고 당 기술분야에 공지된 부착구는 타이어에 하중을 더 부가하여 타이어가 역밸런스되게 한다. 그러므로, 타이어가 역밸런스되게 하지 않고 타이어에 사용될 수 있는 모니터링 장치를 제공하는 것이 바람직하다.

모니터링 장치를 공기타이어에 부착하는데 있어서 다른 중요한 문제점은 통상적으로 모니터링 장치가 고정되는 타이어의 표면이 안정적이지 않은 것이다. 타이어들은 다양한 압력과 힘을 수용하도록 가요하고 신장되도록 디자인된다. 타이어에 대한 모니터링 장치의 부착구는 모니터링 장치가 결합되는 타이어표면의 이동 및 신장을 수용해야만 한다. 이런 수용은 타이어의 전체 수명동안 지속되어야만 되며 광범위한 온도 및 압력에서 작용해야만 한다. 가요되고 신장되는 타이어의 표면들 중 하나에 결합되지 않고도 공기타이어에 사용될 수 있는 모니터링 장치를 제공하는게 당분야에서 바람직하다.

전술한 바를 고려할 때, 본 발명의 목적은 타이어가 타이어림상에 장착되고 차량이 사용중인 동안 타이어의 외측으로부터 모니터될 수 있는 공기타이어용 모니터링 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 타이어내에 위치되지만 타이어 또는 타이어림과 결합되지 않아서 이 모니터링 장치가 타이어 내부를 자유롭게 이동하도록 허용하는 공 기타이어용 모니터링 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 타이어의 구조에 대한 수정을 필요로하지 않는 공기타이어용 모니터링 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 모니터링 장치가 현존 타이어 조립라인들에 대한 수정 없이도 설치되고 사용될 수 있도록 타이어가 타이어림상에 장착되기 이전에 타이어에 부가될 수 있는 공기타이어용 모니터링 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 부가적인 목적은 현존 타이어들에 사용될 수 있는 공기타이어용 모니터링 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 부가적인 목적은 모니터링 장치의 안테나가 모니터링 장치와 타이어 외측의 데이타 수집장치 사이에 신뢰적인 소통을 확립할 수 있도록 타이어에 대하여 모니터링 장치를 정위(orient)시키는 윙들(wings)을 포함하는 공기타이어용 모니터링 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 부가적인 목적은 타이어의 내압을 감지할 수 있는 압력센서를 포함하는 공기타이어용 모니터링 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 전달겔로 모니터링 장치의 통기튜브를 채워 압력센서가 오동작하는 위험을 감소시키면서 압력센서가 작동하도록 하는 공기타이어용 모니터링 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 충격력을 흡수하는 쿠션층을 포함하는 일련의 층들을 가지는 보호몸체로 모니터링 장치의 민감한 전자장비를 보호하는 공기타이어용 모니터링 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 타이어의 내실을 용이하고 비교적 평탄하게 이동하도록 하는 외형을 가지는 공기타이어용 모니터링 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 부가적인 목적은 단순하고 효과적이며 저비용 방식으로 상기 목적들을 달성하고 문제점들을 해결하며 당기술분야에 존재하는 필요요건을 만족시키는 단순한 구성으로 이루어진 공기타이어용 모니터링 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 이들 및 다른 목적들과 장점들은 몸체와 림 사이에 실을 형성하도록 림상에 장착된 몸체를 가지는 공기타이어, 및 실내에 자유롭게 배치되어 타이어몸체와 림에 의해서만 한정되는 실내에서 자유롭게 이동하는 모니터링 조립체의 조합에 의해 성취된다.

본 발명의 다른 목적들 및 장점들은 타이어의 엔지니어링상태를 검출하는 적어도 하나의 센서를 포함하며 이 센서를 둘러싸는 보호몸체가 타이어의 내측상에서 구를 수 있는 충분한 곡률을 지니는 공기타이어용 모니터링 조립체에 의해 성취된다.

본 발명의 부가적인 목적들 및 장점들은 타이어의 엔지니어링상태를 검출하는 적어도 한 센서를 포함하며 이 센서를 둘러싸는 보호몸체가 센서에 인접 배치된 밀봉층과 이 밀봉층의 외측에 배치된 쿠션을 포함하는 공기타이어용 모니터링 조립체에 의해 성취된다.

본 발명의 출원인이 본 발명의 원리적용을 시도할 수 있는 최적 모드를 예시하는 바람직한 실시예는 이하 설명에 기술되며 도면으로 도시되고 상세하고 명백하게 첨부된 청구항들에 지적되고 기술된다.

본 발명의 모니터링 조립체는 일반적으로 표시부호 10으로 첨부도면들에 표시된다. 모니터링 조립체(10)는 일반적으로 보호몸체(14)로 둘러싸인 무선주파수작동 전자 모니터링 장치(12)를 포함한다. 장치(12)는 미국 특허 제 5,500,065호에 도시된 유형으로 구성될 수 있으며, 그 내용은 본문에 참고로 인용되거나 또는 본발명의 개념에 영향을 주지않고 다른 형태 및 작동으로 구성될 수 있다. 조립체(10)는 타이어(16)와 이 타이어가 그 상부에 장착되는 림(18) 사이에 갇혀지도록 타이어(16) 내부에 조립체를 단순히 위치시켜 사용된다. 조립체(10)는 조립체(10)의 이동을 차단시키거나 한정하는 타이어(16)와 림(18)의 몸체만으로 타이어(16)와 림(18) 사이에 형성된 압축 공기실(20)을 자유롭게 돌아다닌다.

본 발명의 한 목적에 따라, 조립체(10)는 타이어가 림(18)상에 장착되기 이전에 타이어(16)내에 단순히 놓여질 수 있다. 조립체(10)를 타이어(16)와 조합시키는 이 방법은 조립체가 현존 타이어들에 사용되도록 허용하며, 조립체(10)가 다른 타이어들에 사용되도록 허용하고, 조립체(10)를 특정 타이어에 첨가하기 위해 타이어 제조라인이 재구성될 필요가 없다.

조립체(10)의 사용은 고속비율로 회전하지 않는 비포장용 대형 트럭에 특히 사용될 수 있지만 요구된다면 트럭 및 승객 타이어들에도 또한 사용될 수 있다. 비포장도로용 타이어들은 통상적으로 대형이며 비교적 두꺼운 측벽들을 가진다. 모니터링 조립체(10)는 타이어(16)가 회전축 둘레로 저속 회전하는 경우 도 1에 도시된 것처럼 타이어(16)의 하단에 놓여질 것이다. 모니터링 조립체(10)는 타이어(16)가 회전하여 범프들을 경험함에 따라 전후진동할 수 있지만 보다 저속에서는 타이어(16)의 회전축 둘레를 회전하지 않을 것이다. 이런 상황들에서, 모니터링 조립체(10)는 능동 전자 모니터링 장치(12)에 손상을 입히게 될 상당한 충돌 또는 충격력을 받지않을 것이다. 타이어(16)가 보다 고속 회전하는 경우, 모니터링 조립체(10)가 마치 타이어의 내표면에 고정된 것처럼, 타이어(16)의 회전축 둘레를 회전하도록 하기 위해 보호몸체(14)와 타이어(16) 사이에 충분한 마찰 및 힘이 존재될 것이다. 보호몸체(14)는 도면들에 도시된 실질적으로 구형과 같은, 조립체(10)가 타이어(16)의 내부에서 구르도록 허용하는 형태로 형성된다. 보호몸체(14)는 타이어(16) 내부에 대한 모니터링 조립체(10)의 이동이 전자 모니터링 장치(12) 및 타이어(16)에 부가적인 힘들이 가해지는 결과를 초래하는 것을 방지하도록 형태지어진다. 실예로, 보호몸체(14)는 도 7A-7D에 도시된 어떤 형태들로도 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 목적에 따라, 보호몸체(14)는 도 3에 도시된 바와 같이, 밀봉층(22), 외부스킨(24) 및 스킨(24)과 밀봉층(22) 사이에 배치된 쿠션(26)을 포함한다. 밀봉층(22)은 하드플라스틱, 에폭시 또는 고무와 같은 실질적으로 강성 밀봉물로 형성될 수 있다. 밀봉층(22)은 타이어(16)가 사용중인 동안 모니터링 조립체(10)가 실(20)을 자유롭게 이동하는 경우 전자 모니터링 장치(12)의 각 요소들의 위치를 유지시키도록 구성된다. 쿠션(26)은 바람직하게도 폼(foam) 또는 연질 고무로 제조되어 조립체(10)에 충격 흡수체를 제공한다. 폼은 바람직하게도 탄성적이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 쿠션(26)의 두께는 쿠션(26)의 외표면이 실질적 으로 구형이면서도 쿠션(26)의 내표면이 밀봉층(22)의 외표면과 매치되도록 변동된다. 스킨(24)은 내구 보호층을 모니터링 조립체(10)에 제공하며 적절한 접착제로 또는 물질들을 함께 경화하여 쿠션(26)에 고정되는 실질적으로 내구성인 고무 또는 플라스틱으로 제조될 수 있다. 본 발명의 한 실시예에 있어서, 스킨(24)은 약 2인치 내지 약 2 1／2인치의 외경을 가진다. 명백하게, 다른 크기의 조립체(10)도 본 발명에 의해 시도될 수 있다.

전자 모니터링 장치(12)는 바람직하게도 압력센서(30) 같은 적어도 하나의 센서를 포함하는 능동 모니터링 장치이다. 다른 센서들로는 타이어(16)의 내부온도를 측정하는 온도계(32)를 포함할 수 있다. 전자 모니터링 장치(12)는 장치(12)의 다른 센서들을 구동하고 모니터하는 중앙처리장치(CPU)(36)에 전원을 공급하는 배터리(34)를 부가로 포함할 수 있다. 여러 유형의 전자 모니터링 장치들이 당 기술분야에 공지되어 있고 기술된 특정 구성은 본 발명의 적용을 제한하지 않는다.

압력센서(30)는 이 압력센서가 유용한 정보를 제공하도록 실(20)내 주변 공기의 압력에 노출되어야만 한다. 그러므로 통기튜브(38)는 밀봉층(22), 쿠션(26) 및 스킨(24)을 관통해 설치된다. 통기튜브(38)는 바람직하게 모니터링 조립체(10)의 제조동안 형성되거나 또는 조립체(10)가 제조된 이후 형성될 수 있다. 통기튜브(38)는 압력센서(30)와 주변 공기 사이의 직접 유체소통을 제공하도록 빈튜브일 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 압력센서(30)가 모니터링 조립체(10)를 둘러싸는 실(20) 공기의 압력변화를 교대로 감지하고 경험하는 전달겔(40)의 압력변화를 감지하도록 통기튜브(38)는 일-대-일(one-to-one) 전달율을 가지는 전달 겔(40)로 채워진다. 전달겔(40)은 실(30)내에 또는 림(18)상에 존재될 수 있는 먼지, 고무 절삭분, 또는 그리스 같은 부스러기들로 통기튜브(38)가 막혀지는 것을 방지한다. 압입부(42)가 모니터링 조립체(10)를 둘러싸는 공기에 노출되는 보다넓은 표면적을 전달겔(40)에 제공하도록 스킨(24)에 설치된다. 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 가요성 다이아프램(diapragm)(44)은 전달겔(40)이 오염되는 것을 방지하기 위해 통기튜브(38)를 덮는다.

본 발명의 다른 목적에 따라, 모니터링 조립체(10)에는 도 4에 도시된 것처럼 실질적으로 보호몸체(14)의 맞은편 측면들로부터 연장되는 한 쌍의 윙(50)들이 장착될 수 있다. 윙(50)들은 타이어가 사용중인 경우 타이어(16)내에서 조립체(10)의 배열을 유지시키도록 돕는다. 타이어내에서의 조립체(10)의 적절한 배열은 전자 모니터링 장치(12)와 타이어(16) 외측에 위치된(미도시) 데이타 수집장치 사이의 고신뢰성 신호를 제공한다. 본 발명의 한 실시예에 있어서, 각 윙(50)은 스킨(24)과 동일한 물질로 형성되고 원주형 강성 립(rib)(52)과 삽입 웨빙(webbing)(54)을 포함한다. 윙(50)이 타이어(16) 내부라이너(56)의 물질과 실질적으로 유사하거나 또는 동일한 물질로 또한 제조될 수 있다. 상기와 같이, 윙(50)들은 모니터링 조립체로부터 보다 효율적인 전송 신호를 제공하기 위해 타이어(16)내 모니터링 조립체(10)의 배열을 유지시키도록 돕는다. 도 5에 도시된 것처럼, 윙(50)들은 타이어(16)의 회전축에 실질적으로 평행한 방향으로 각 윙(50)이 연장되도록 모니터링 조립체(10)를 배열하는 것을 돕는다.

본 발명의 또 다른 목적에 따라, 안테나(56)는 CPU(36), 또는 전자 모니터링 장치(12)의 다른 위치로부터 밀봉층(22)을 관통하고, 쿠션(26)을 관통하며, 스킨(24)을 관통해 윙(50)으로 연장될 수 있다. 안테나(56)의 윙(50)으로의 연장은 모니터링 장치가 타이어(16) 외측의 데이타 수집장치(미도시)와 보다 용이하게 소통되도록 허용하며 안테나(56)가 강한 신호들을 전달하기 위해 이상적으로 형성되도록 허용한다. 부가적으로, 윙(50)내 안테나의 배치는 데이타 수집장치의 상응하는 안테나가 안테나(56)와 소통하기 위해 이상적으로 배열될 수 있도록 안테나(56)의 구성 및 배열이 예측가능하게 한다. 원뿔형인 한 쌍의 윙(102)들을 가지는 모니터링 장치(100)를 구비한 본 발명의 다른 실시예는 도 8에 도시된다.

따라서, 공기타이어용의 개선된 모니터링 조립체는 단순하고, 모든 열거된 목적들을 성취하는 효과적이며, 안전하고, 저비용이며, 효율적인 장치를 제공하며, 선행장치가 부딪친 난점의 제거를 제공하며 문제점들을 해결하고, 당분야에서 새로운 결과를 얻는다.

전술한 설명에서, 특정 용어들이 간결성, 명백함 및 이해를 위해 사용됐지만 이러한 용어들이 기술 목적을 위해 사용되어 광범위하게 설명되도록 의도되기 때문에 불필요한 제한이 선행기술의 요건을 넘어 내포되지 않는다.

더욱이, 본 발명의 설명 및 예시는 실예를 통해 이루어지며 본 발명의 범위는 도시되거나 기술된 정확한 상술로 제한되지 않는다.

본 발명의 특징, 설명 및 원리가 기술되었지만, 본 발명의 모니터링 장치가 구성되고 사용된 방식, 구성물의 특징, 바람직하고 신규하며 유용한 획득 결과: 신 규하고 유용한 구조체들, 장치들, 요소들, 배치들, 부품들 및 조합체들이 첨부된 청구항에 기술된다.

Claims (22)

1. 공기타이어에 사용되는 모니터링 조립체에 있어서,

   상기 공기타이어는 몸체와 림 사이에 챔버를 형성하도록 상기 림에 장착된 몸체를 가지며, 상기 모니터링 조립체는 전자 모니터링 장치를 포함하고, 상기 모니터링 조립체는 상기 챔버 내에 자유롭게 배치되어 상기 타이어 몸체와 상기 림에 의해서만 한정되는 상기 챔버 내에서 자유롭게 이동하며,

   여기서, 상기 전자 모니터링 장치는 보호몸체에 의해 둘러싸이고, 상기 보호몸체는 상기 모니터링 장치에 인접한 밀봉층을 포함하며, 상기 밀봉층은 강성 밀봉물로 형성되고, 상기 보호몸체는 상기 밀봉층을 둘러싸는 쿠션층을 더 포함하는 모니터링 조립체.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 전자 모니터링 장치가 압력센서를 포함하는 모니터링 조립체.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 상기 보호몸체가 상기 압력센서와 상기 보호몸체의 주변 공기 사이에 소통을 제공하는 통기튜브를 포함하는 모니터링 조립체.
6. 제5항에 있어서, 상기 통기튜브를 실질적으로 채우는 전달 겔을 더 포함하는 모니터링 조립체.
7. 제6항에 있어서, 상기 통기튜브를 가로질러 연장하는 다이아프램을 더 포함하는 모니터링 조립체.
8. 삭제
9. 삭제
10. 제1항에 있어서, 상기 밀봉물이 에폭시인 모니터링 조립체.
11. 삭제
12. 제1항에 있어서, 상기 쿠션물질이 연질고무인 모니터링 조립체.
13. 제1항에 있어서, 상기 쿠션물질이 폼인 모니터링 조립체.
14. 제1항에 있어서, 상기 보호층이 상기 쿠션층을 실질적으로 둘러싸는 스킨층을 더 포함하는 모니터링 조립체.
15. 제1항에 있어서, 상기 모니터링 조립체로부터 외향하여 연장하는 한 쌍의 윙들을 더 포함하는 모니터링 조립체.
16. 제1항에 있어서, 상기 모니터링 조립체에 결합되며 상기 윙들 중 적어도 하나에 배치되는 안테나를 더 포함하는 모니터링 조립체.
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