KR20080097424A - 타이어 밸브 안테나를 구비한 타이어 모니터 시스템 - Google Patents

타이어 밸브 안테나를 구비한 타이어 모니터 시스템 Download PDF

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Abstract

타이어 모니터 시스템은 타이어 압력 탐지기, 커플러 및 타이어 밸브를 구비한 타이어 모니터 센서 유닛을 포함한다. 타이어 밸브는 타이어 압력 탐지기로부터의 타이어 데이터를 전달하는 안테나로서 작동한다. 커플러는 타이어 압력 탐지기 및 타이어 밸브를 제거 가능하게 결합하는 용량성 결합을 제공한다. 커플러는 유전층에 의해 분리된 두 개의 금속층을 포함한다. 이 두 개의 금속층은 타이어 밸브 및 연결 튜브에 의해 형성될 수 있다.

Description

타이어 밸브 안테나를 구비한 타이어 모니터 시스템{TIRE MONITOR SYSTEM HAVING TIRE VALVE ANTENNA}
본 특허출원은, 본 명세서에 참조로서 병합되어 있고 발명의 명칭이 모두 "타이어 밸브 안테나를 구비한 타이어 모니터 시스템"인, 2006년 1월 23일 출원된 미국 가특허출원번호 제60/761,101호 및 이를 우선권주장으로 2007년 1월 22일 출원된 미국 특허출원에 대해 우선권을 주장하고 있다.
본 발명은, 일반적으로 타이어 모니터 시스템에 관한 것이고, 더 구체적으로는 타이어 모니터 시스템 센서 및 타이어 밸브 안테나의 사용 방법에 관한 것이며, 특히 상기 안테나를 센서 유닛 회로와 결합하는 것에 관한 것이다.
타이어 모니터 시스템은 타이어 압력 및/또는 온도와 같은 다양한 타이어 상태를 모니터링하고 운전자에게 상기의 상태, 특히 과도하게 높거나 낮은 압력 또는 과도하게 높은 온도를 알려준다. 통상적으로, 무선주파수(RF; radio frequency) 전송은, 중앙 차량용 컴퓨터 등으로 타이어 압력 정보를 원격 전송하고, 이어서 대시보드 디스플레이, 경고등, 가청 경고신호 등을 통해 운전자에게 정보를 전달하기 위해 이용된다. 몇몇 타이어 모니터 시스템 센서 유닛은 다소 전형적인 타이어 밸브와 함께 배치되는 타이어 압력 탐지기를 포함한다. 타이어 압력 탐지기는 통상적 으로 압력 센서와 같은 하나 이상의 센서, RF 전송 회로, 제어 회로, 배터리와 같은 전력 공급원 등을 포함한다. 압력 센서는 타이어 압력을 측정하고 측정된 타이어 압력에 관계된 신호를 생성한다. 이 신호는, 타이어 상태의 정보를 생성하기 위해 제어 회로에서 이용될 수 있다. 몇몇 타이어 압력 센서 유닛은 타이어 밸브와 함께 휠 림에 고정된다. 상기 "스냅인(snap-in)" 타이어 압력 센서 유닛의 실시예가 미국특허 제6,005,480호 및 제6,163,255호에 개시되어 있다.
타이어 상태 정보를 전송하기 위해서, 종래의 타이어 압력 센서 장치는 외부 평면 안테나 등을 사용할 수 있다. 외부 안테나는 타이어 압력 센서 유닛의 중량을 증가시킨다. 배터리는 흔히 타이어 압력 센서 유닛에서 가장 무거운 구성요소이다. 휠 및 타이어 압력 센서 유닛의 회전력 때문에, 타이어 압력 센서 유닛은 배터리에 대해 다른 구성요소의 중량이 균형을 이루도록 신중하게 구성된다.
타이어 압력 센서 유닛에 장착된 외부 평면 안테나는, 상기 균형을 깨뜨릴 수 있으며 타이어 압력 센서 유닛이 배터리의 중량뿐 아니라 안테나의 부피도 고려하여 구성될 것을 요할 수 있다. 또한, 얻어진 타이어 압력 센서 유닛은 바라는 것처럼 컴팩트함 및/또는 경량이 아닐 수 있다.
문제가 있게도, 휠에 장착된 타이어 내에 배치된 안테나를 구비한 센서에 의해 전송된 신호가 매우 약해진다. 따라서, 기존의 몇몇 타이어 압력 센서 유닛은 안테나로서 타이어 밸브 스템을 사용한다. 그러나, 상기 센서는 보통 타이어 밸브 및 센서 하우징과 일체화되거나, 타이어 압력 센서 하우징 및 스템을 함께 적어도 영구히 고정시키고 및/또는 통상적으로 센서 회로를 밸브 스템에 영구히 결선시킨 다. 따라서, 비교적 저렴한 타이어 밸브만이 교체될 필요가 있을 때에, 전체 센서 및 밸브 스템 유닛이 싱글 유닛으로 교체되어야 한다.
본 발명은, 타이어 압력 탐지기, 커플러 및 타이어 밸브를 포함하는 타이어 모니터 센서 유닛을 제공하는 장치, 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 여기서 타이어 밸브는 타이어 압력 탐지기로부터 타이어 데이터를 전송하는 안테나로서 작용하고, 커플러는 바람직하게는 타이어 압력 탐지기 및 타이어 밸브를 제거할 수 있게 결합하는 실질적으로 용량성 결합을 제공한다. 이 용량성 커플러는 유전체층에 의해 분리된 두 개의 금속층을 포함할 수 있다. 이 두 개의 금속층은 본 발명의 다양한 실시예에 따라 타이어 밸브 및 연결 튜브에 의해 형성될 수 있다.
예로서, 타이어 모니터 센서 유닛의 다양한 실시예는 타이어 압력을 탐지하는 타이어 압력 탐지기를 포함하고 타이어 내의 압력을 포함한 타이어 데이터를 생성한다. 이러한 실시예에서 타이어 밸브는 타이어 압력 탐지기로부터 타이어 데이터를 수신하고 안테나로서 이 타이어 데이터를 전송하도록 작동 가능하다. 바람직하게는, 커플러는 타이어 압력 탐지기 및 타이어 밸브를 제거할 수 있게 결합한다. 바람직하게는 이 커플러는 서로 인접하게 배치된 두 개의 금속층을 포함한다. 바람직하게는, 두 개의 금속층은 타이어 밸브 및 연결 튜브 등에 의해 형성된다. 커플러는 용량성 결합을 제공할 수 있다. 이러한 경우에 두 개의 금속층은 공기일 수 있는 유전체층에 의해 분리된다. 대안적으로, 이 유전체층은 타이어 밸브와 연결 튜브 중 적어도 하나에 배치된 플라스틱 코팅일 수 있다. 결합을 제공하기 위해서 연결 튜브 및 타이어 밸브는 타이어 압력 탐지기의 인클로저에 의해 일체 형성된 개구 내로 삽입될 수 있다. 본 발명의 타이어 모니터 센서 유닛의 실시예는 또한, 또는 대안적으로, 두 개의 금속층 간의 유도성 결합 및/또는 직접적인 연결을 채택할 수 있다. 시간이 지나, 이렇게 채택된 직접적인 연결은 용량성 결합 또는 유도성 결합이 될 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시예는, 타이어 압력 탐지기로부터 연장하여, 제1 금속층을 제공하는 탭과 제2 금속층으로서의 타이어 밸브를 사용할 수 있다. 탭 및 타이어 밸브는, 적어도 처음에는, 직접 결합될 수 있고 나사와 같은 전도성 체결구를 이용하여 함께 고정될 수 있다.
본 발명을 실행하기 위한 방법의 실시예는, 전도성 연결 튜브를 마련하는 단계 및 타이어 압력 탐지기의 하우징에 의해 형성된 개구 내로 연결 튜브를 삽입하는 단계를 포함할 수 있다. 바람직하게는 전도성 튜브는 타이어 압력 탐지기의 회로에 전기적으로 연결된다. 연결 튜브가 타이어 밸브 스템을 둘러싸서 타이어 압력 탐지기 회로 및 타이어 밸브의 스템을 연결하도록 타이어 밸브의 스템이 개구 내로 삽입될 수 있다. 이렇게 배치된 타이어 밸브는 타이어 데이터를 전송하는 안테나로서 사용될 수 있다. 상기한 바와 같이, 연결 튜브와 스템 사이의 결합은 용량성 결합, 유도성 결합, 및 직접적인 연결 중 적어도 하나일 수 있고, 상기 결합은 연결 튜브와 스템 사이의 직접적인 연결이고 이 직접적인 연결은 시간이 지나 용량성 결합이 될 수 있다.
이어지는 본 발명의 상세한 설명을 더 양호하게 이해할 수 있도록 앞서 본 발명의 특징 및 기술적인 이점을 다소 광범위하게 약술하였다. 본 발명의 청구범위의 주제를 형성하는 본 발명의 추가적인 특징 및 이점을 이하에서 설명할 것이다. 당업자는, 개시한 개념 및 특정 실시예가 본 발명의 동일한 목적을 실시하기 위해 기타 구조를 변경하거나 구성하기 위한 원리로서 쉽게 이용될 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 당업자는 이러한 동등한 구성이 첨부한 청구범위에서 기재된 바와 같은 본 발명의 사상 및 범위에서 벗어나지 않음을 이해하여야 한다. 본 발명의 구성 및 작동법 모두와 관련하여 본 발명에 특유한 것으로 여겨지는 신규한 특징들은 첨부 도면과 관련하여 고려할 때 이하의 설명으로부터 다른 목적 및 이점과 함께 더 양호하게 이해될 수 있을 것이다. 그러나, 각 도면은 예시 및 설명의 목적으로만 제공되고 본 발명의 범위를 정하는 것으로서 의도되지 않는다는 점을 명백히 이해하여야 한다.
동일한 참조번호가 동일한 부분을 나타내는 명세서에 포함되어 일부를 형성하는 첨부 도면은, 본 발명의 실시예를 도시하고 상세한 설명과 더불어 본 발명의 원리를 설명하기 위해 제공된다.
도 1은 타이어 모니터 센서 유닛의 블록다이어그램이다.
도 2는 도 1의 타이어 모니터 센서 유닛에 이용하기 위한 커플러를 부분적으로 형성하는 연결 튜브의 일실시예이다.
도 3은 타이어 센서 유닛 인클로저에서 연장된 프레임에 형성된 개구 내의 도 2의 연결 튜브의 배치를 도시한다.
도 4는 본 발명의 용량성 결합을 채택하기에 적합한 타이어 센서 유닛의 분 해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 용량성 결합을 채택한 조립된 타이어 센서 유닛의 사시도이다.
도 6은 다층 구조로 형성된 용량성 결합의 실시예를 도시한다.
도 7은 유전체층으로서 공기를 이용한 용량성 결합의 또 다른 실시예를 도시한다.
도 8은 용량성 결합의 형성 방법을 도시하는 순서도이다.
타이어 모니터 센서 유닛의 실시예는 타이어 압력 탐지기 및 타이어 밸브를 포함한다. 타이어 밸브는 타이어 데이터를 전송하는 안테나로서 작용할 수 있다. 이 경우에, 타이어 압력 센서 유닛은 타이어 밸브를 통해 타이어 데이터를 전송할 수 있다. 상기 타이어 밸브 안테나는 타이어 데이터의 전송을 위해 타이어 압력 탐지기에 전기적으로 결합된다. 본 발명에 있어서, 바람직하게는 타이어 밸브는 용량성 결합 또는 유도성 결합을 이용하여 타이어 압력 탐지기에 제거할 수 있게 결합된다. 결합은 타이어 밸브, 연결 튜브 및 타이어 밸브와 연결 튜브를 분리시키는 유전층을 이용하여 형성될 수 있다. 이러한 간접적인 결합을 이용함으로써, 타이어 밸브는 교체 및/또는 세척을 위해 타이어 압력 탐지기와 분리될 수 있다. 타이어 데이터는 타이어 밸브 안테나를 통하여 원격 수신기로 전송될 수 있다. 수신기는 다양한 포맷으로 운전자에게 타이어 데이터를 제공하는 디스플레이 장치 또는 다른 경고 시스템에 결합될 수 있다.
도 1은 타이어 모니터 센서 유닛(100)의 실시예를 도시하는 블록다이어그램이다. 센서 유닛(100)은 타이어 밸브(17)와 결합된 타이어 압력 탐지기(14)를 포함한다. 커플러(150)는 타이어 밸브(170)와 타이어 압력 탐지기(140)를 연결한다. 바람직하게는, 타이어 밸브(170)가 안테나로서 작용한다.
도시한 실시예의 타이어 압력 탐지기(140)는 배터리(110), 인쇄회로기판(120) 및 압력 센서(130)를 포함한다. 다른 실시예에서, 압력 센서(130)는 인쇄회로기판(120)과 일체화될 수 있다. 타이어 압력 탐지기(140)는 온도 센서, 가속 센서, 회전 센서, 속도 센서 등과 같은 다른 센서를 포함할 수 있다. 인쇄회로기판(120)은 타이어 압력 모니터링을 실시하는데 필요한 회로를 포함한다. 예컨대, 일실시예에서, 인쇄회로기판(120)은 마이크로 컨트롤러, 전력 관리 회로, 무선주파수(RF) 전송 회로, 메모리 등을 포함한다. 바람직하게는, 배터리(110), 인쇄회로기판(120) 및 압력 센서(130)가 인클로저(145) 내에 수용된다.
배터리(110)는 인쇄 회로 기판(120) 및 압력 센서(130)에 작동을 위한 전력을 제공한다. 압력 탐지기(140)에 함께 이용하기에 적합한 한, 다양한 유형의 배터리가 이용될 수 있다. 2006년 5월 8일에 출원된 미국 가특허출원 제60/798,751호에 개시된 배터리가 없는 시스템과 같이, 다른 에너지 공급원이 마찬가지로 대체될 수 있다.
일반적으로, 배터리(110)는 압력 모니터(140)의 다른 회로 요소보다 더 무겁다. 소정 실시예에서, 타이어 압력 탐지기(140)의 인클로저(145)의 내부에서, 배터리(110)는 인클로저(145)의 하부 중앙에 배치될 수 있고 인쇄회로기판(120)은 인클 로저의 상단 근처에 배치될 수 있으며, 이러한 센서 유닛은 도 5에 도시되어 있다. 다른 실시예에서, 배터리는 타이어 밸브의 일측에 배치될 수 있고 배터리의 무게는 타이어 밸브의 타측에 배치된 인쇄회로기판 및 결합된 충진 재료의 무게에 의해 오프셋될 수 있으며, 이러한 배치를 갖는 센서 유닛은 도 4에 도시되어 있다. 한층 다른 실시예에서, 타이어 압력 탐지기(140)의 구성요소의 물리적인 배치가 다른 설계 목적을 만족시키기 위해 다양화될 수 있다. 여하튼, 탐지기(140)의 구성요소의 배치는 커플러(150)와 같은 인클로저(145) 외측의 구성요소가 인쇄회로기판(120)에 비교적 쉽게 접근하게 할 것이다.
인쇄회로기판(120)에 형성된 회로는, 압력 센서(130)로부터의 타이어 압력 측정값을 압력 측정값을 나타내는 타이어 데이터로 변환시키도록 작용한다. 타이어 데이터는 디지털 논리 회로에 의한 편리한 처리를 위해 본래 이진수일 수 있지만, 다른 신호 및 처리 기술로 대체될 수 있다. 이진수 데이터는, 타이어 데이터에 담긴 정보를 전달하기 위해 반송파 신호를 주파수 변조하는 등에 의해 무선 회로를 제어하기 위해 이용될 수 있다. 무선 전송은 315 MHz와 같은 대체로 표준 주파수를 사용하는 표준 프로토콜에 따라 실시될 수 있다. 또한, 타이어 데이터는 압력 정보뿐만 아니라 타이어 압력 탐지기(140)에 대한 확인 정보를 포함할 수 있다.
타이어 데이터는 차량 내에 배치된 중앙 제어 유닛(미도시)으로 타이어 밸브 안테나(170)를 통해 전송될 수 있다. 중앙 제어 유닛은, 타이어 데이터의 수신, 타이어 위치의 자동 결정, 타이어 압력의 표시, 저 타이어 압력에 대한 경고음의 표시 등과 같은 기능을 수행한다. 타이어 데이터를 수신하여 이를 중앙제어 유닛으로 전송하기 위해, 타이어 밸브 안테나가 타이어 압력 탐지기(140)에 전기적으로 연결되어 있다. 커플러(150)는 인쇄회로기판(120)에 타이어 밸브 안테나(170)를 연결시킨다.
커플러(150)와 인쇄회로기판(120) 사이의 연결(155)은, 타이어 데이터가 인쇄회로기판(120)으로부터 커플러(150)로 전송되는 한, 임의의 특정 실시 형태에 한정되지 않을 수 있다. 도 2 내지 도 5와 관련하여 이하에서 더 상세하게 설명하는 바와 같이, 예컨대, 전기 와이어, 리드 또는 탭과 같은 컨덕터가 커플러(150)로부터 인쇄회로기판(120)까지, 또는 인쇄회로기판(120)으로부터 커플러(150)까지 연장될 수 있다. 반면에, 커플러(150)와 타이어 밸브 안테나(170) 사이의 연결(160)은 타이어 밸브 안테나(170)의 이중 기능, 즉 타이어 밸브와 안테나로서 작동하기에 적합하도록 요구될 수 있다. 타이어 밸브로서 적절하게 기능하기 위해서, 타이어 밸브(170)는, 필요한 경우 타이어 압력 탐지기(140)로부터 분리 및 재장착할 수 있어, 타이어의 팽창 및 수축을 제어하여야 한다. 안테나로서 적절하게 기능하기 위해서, 바람직하게는 타이어 밸브(170)는 타이어 압력 탐지기(140)와의 데이터 전송을 수행하기 위해서, 증폭기에 의해 구동될 수 있는 전기 장치로서 작용한다. 타이어 밸브(170)가 전기 와이어와 같은 유선 및/또는 고정된 커넥터를 이용하여 타이어 압력 탐지기(140)와 연결된다면, 이 압력 탐지기(140)로부터 타이어 밸브(170)를 분리하기 위해서 커넥터가 제거 및/또는 손상되어야 할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따라 이용될 수 있는 연결 튜브(220)의 실시예의 사시도이다. 이하에서 더 상세하게 설명한 바와 같이, 연결 튜브(220) 및 타이어 밸브(170) 가 기계적 및 전기적으로 맞물려서 커플러(150)를 형성한다. 통상의 타이어 밸브 스템이 일반적으로 원통 형상이기 때문에, 연결 튜브(220)는 타이어 밸브와 맞물릴 때 타이어 밸브 스템 둘레를 둘러싸도록 원통 형상을 갖는다. 연결 튜브(220)는 연결 튜브의 둘레부분에 의해 형성된 갭(232)을 구비한 개루프를 형성한다. 연결 튜브(220)는 타이어 압력 탐지기의 인클로저와 함께 또는 이에 인접하여 일체 형성된 개구에 맞춰지도록 용이하게 말 수 있으며, 이는 이하에서 도 3과 관련하여 더 상세하게 나타날 것이다. 다른 실시예에서, 연결 튜브(220)는 폐루프를 형성할 수 있다. 연결 튜브(220)는, 도 3에 도시하고 이하에 설명한 바와 같이, 타이어 밸브 스템의 외측 직경 또는 개구의 내측 직경과 같은 내측 직경 또는 외측 직경과 마찰 맞물림하는 크기로 형성된다. 바람직하게는, 연결 튜브(220)는 전기 전도 금속, 알루미늄, 황동, 구리 등과 같은 전기 전도 재료로 제조된다. 핀, 탭 등(230)은 도 1의 인쇄회로기판(120)에 연결 튜브(220)를 연결하기 위해 연결 튜브의 둘레 부분으로부터 연장될 수 있어서, 타이어 데이터가 인쇄회로기판(120)으로부터 연결 튜브(220)로 전송될 수 있다.
도 3은 센서 유닛(100) 내의 연결 튜브(220) 배치의 실시예를 도시한다. 도 3에서, 연결 튜브(220)는 타이어 압력 탐지기(140)의 프레임(320) 내에 형성된 개구(310) 안으로 삽입된다. 연결 튜브(220)는 프레임(320)의 개구(310) 안에 강제로 밀어 넣을 수 있다. 그러면, 연결 튜브(220)는 개구(310)의 내면에 마찰 맞물림으로써 프레임(320)의 개구(310) 내에 유지된다. 다른 실시예에서, 연결 튜브(220)는 타이어 밸브 안테나(170)의 스템(415) 위에서 또는 개구(310)의 내벽 안에서 몰딩 될 수 있다. 다양한 다른 삽입 방법 및/또는 유지 방법이 본 발명의 범위 내에서 고려된다.
도 2 내지 도 5에 도시된 타이어 압력 탐지기(140)의 실시예는 인클로저(145)를 갖고 있고, 이 인클로저(145)는, 인클로저(145)의 상면에 대해 수직으로 돌출한 프레임(320)을 획정한다. 프레임(320)은 인클로저(145)와 일체로 형성될 수 있다. 프레임(320)은 연결 튜브(220)와 타이어 밸브(170) 모두를 수용하는 개구(310)를 포함한다. 바람직하게는, 핀(230)이 인클로저(145)에 형성된 구멍(330)을 통과하여 연장되고 인쇄회로기판(120)에 연결된다. 다른 실시예에서, 핀(230)은 인클로저(145)의 측면을 따라 연장하였다가 인쇄회로기판(120)으로 다시 연장될 수 있다. 대안적으로, 회로기판(120)으로부터 위를 향해 연장되어 있는 태그 또는 탭(도 5에서 510)과 같은 다른 수단이 핀(230) 대신에 이용될 수 있다. 태그(510)는 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 스크루(420) 등에 의해서 연결 튜브(220)의 단부에 고정될 수 있다.
개구(310) 및 연결 튜브(220)의 형상 및 크기는, 타이어 밸브, 타이어 압력 탐지기 및 타이어 모니터 센서 유닛의 구조에 따라 달리할 수 있다. 개구(310)가 원통 형상을 갖는 것으로서 도시되어 있지만, 다양한 다른 형상이 가능하다. 개구(310)의 크기는 타이어 밸브 스템의 직경에 기초하여 결정될 수 있다. 타이어 밸브(170)는 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 개구(310) 내로 삽입된다. 이러한 실시예에서, 타이어 밸브(170)는 상기한 바와 같이 스냅인(snap-in) 타입일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 타이어 밸브 및 타이어 밸브 스템은 너트 및 와셔를 사용하여 휠에 고정될 수 있다.
도 4는 연결 튜브(220) 및 타이어 밸브(170)에 의해 형성된 커플러(150)의 일실시예를 도시한다. 연결 튜브(220), 타이어 밸브(170) 및 개구(310)에서의 이들의 맞물림은 타이어 압력 탐지기(140)와 타이어 밸브(170), 특히 타이어 밸브 스템(415) 사이에서 결합을 제공한다. 이 결합은 연결 튜브와 타이어 밸브 스템 재료의 용량성, 유도성 또는 이들 용량성과 유도성 특성의 조합을 이용할 수 있다. 용량성 결합은 유전체 재료에 의해 분리되는 두 개의 금속을 이용하여 실시될 수 있다. 연결 튜브(220) 및 타이어 밸브 스템(415)은 두 개의 금속층을 제공하고 있다. 적절한 재료가 연결 튜브(220)와 타이어 밸브 스템(415) 사이에 유전체층으로서 마련될 수 있다. 유리하게는, 용량성 결합은 부착 고정된 기계적 구조 없이 전기적 연결을 제공할 수 있다. 결과적으로, 용량성 결합은 타이어 밸브(170)가 제거될 수 있게 하고 상기한 바와 같은 타이어 밸브 및 안테나의 이중 기능을 수행할 수 있다. 도 4의 분해도에서 최적으로 보여지는 바와 같이, 본 발명의 실시예는 연결 튜브(220)가 내부에 배치되는 프레임(320)의 개구(310) 내에 타이어 밸브 스템(415)이 삽입될 것을 요한다. 타이어 밸브(170)는 타이어 밸브 스템(415)의 단부 내로 나사 결합하는 나사(420)에 의해 제자리에 고정될 수 있다.
도 6은 용량성 결합의 실시예를 도시한다. 도 6에서, 용량성 결합은 타이어 밸브 스템(415), 연결 튜브(220), 및 유전체 재료(610)에 의해 형성된 다층 구조(600)를 포함한다. 도 6에서, 다층 구조(600)는 부분 단면으로 도시되어 있다. 도 2 내지 도 5를 참조하면, 연결 튜브(220)가 프레임(320)의 개구(310)에 배치되 어 핀(230) 등을 통해 인쇄회로기판(120)에 전기적으로 연결되며, 이어서 타이어 밸브 스템(415)이 개구(310) 내로 삽입되어, 연결 튜브(220)를 관통한다. 타이어 밸브 스템(415)은 알루미늄, 구리와 같은 금속, 황동과 같은 금속합금 또는 임의의 다른 전기 전도성 재료로 제조될 수 있다. 바람직하게는 연결 튜브(220)는 유사한 전도 재료로 제조되기도 한다. 개구(310) 내로 타이어 밸브 스템(415) 및 연결 튜브(220)를 삽입할 때, 두 개의 금속층이 도 6에 도시한 바와 같이 서로 인접하게 배치된다. 도 6의 단면도에서 전도층은 평면을 나타낸다. 도시한 실시예에서 연결 튜브 및 타이어 밸브 스템에 의해 정해진 전도층은 대체로 원통형이다. 그러나, 임의의 상응하는 형상이 두 개의 금속층을 위해 이용될 수 있다.
유전체 재료(610)는 타이어 밸브 스템(415)과 연결 튜브(220) 사이에 배치될 수 있다. 유전체 재료는 공기일 수 있다. 그 경우에, 어떠한 추가적인 재료 또는 층도 타이어 밸브 스템(415)과 연결 튜브(220) 사이에 필요하지 않을 수 있다. 다른 실시예에서 유전체 재료(610)는 플라스틱 등일 수 있다. 상기 실시예에서 연결 튜브(220)가 일측 또는 양측에 플라스틱 보호 코팅을 갖도록 형성될 수 있고 타이어 밸브 스템(415)과 맞물릴 때, 보호 코팅은 유전체 재료로서 작용할 수 있다. 추가적으로, 공기가 그러한 보호 코팅과 함께 유전체 재료로서 작용할 수 있다. 유전체 재료의 또 다른 실시예는 타이어 밸브 스템(415)에 몰딩된 플라스틱 코팅일 수 있다. 추가적인 실시예에서, 이러한 플라스틱 코팅이 공기 및/또는 연결 튜브(220) 상의 플라스틱 코팅과 함께, 타이어 밸브 스템(415)과 연결 튜브(220) 사이의 유전체층(610)을 형성한다. 유전체층(610)의 깊이는 다층 구조(600)의 소망의 전기용량 값에 따라 변할 수 있다.
본 명세서에서 도시되고 설명된 구성요소의 물리적인 특성은 특정한 성능 결과를 얻기 위해 선택될 수 있다. 예컨대, 유전체 재료는 특정의 유전 상수를 갖도록 선택될 수 있고, 또는 전도 재료는 타이어 압력 탐지기의 거친 작동 환경을 견디도록 선택될 수 있다. 또한, 유전 상수와 같은 전기적인 특성은 안테나로서의 타이어 밸브의 성능을 조정하도록 선택될 수 있다. 예컨대, 상기 구성요소는 안테나 상에 특징지워진 무선 주파수에 대한 필터로서 작용할 수 있다. 물리적인 구조 및 재료가 315 MHz 등의 중요 주파수에서 감쇠를 최소화하거나 이득(gain)을 최대화 주파수 응답을 조정하도록 선택될 수 있다.
도 7은 유전체층으로서 공기를 이용하는 다층 구조(700)를 도시한다. 다층 구조(700)에서, 얇은 공기 간격이 타이어 밸브 스템(415)과 연결 튜브(220) 사이의 계면(710)에서 형성될 수 있다. 예컨대, 공기가 유전체층으로서 사용될 때, 이 용량성 결합 구조에 걸친 전압은 약 65 dBμV일 수 있다. 타이어 밸브 스템(415)과 연결 튜브(220) 사이에 소량의 공기만이 존재하게 되는 타이어 밸브 스템(415)과 연결 튜브(220)의 직접적인 연결이 형성될 수 있다. 이러한 직접적인 연결은 타이어 데이터가 연결 튜브(220)를 통해 타이어 밸브 스템(415)으로 전달되게 하는 경로를 제공할 수 있다. 이러한 직접적인 연결에 있어서, 필요한 경우 타이어 밸브(170)는 제거 가능하다. 직접적인 연결이 시간이 경과함에 따라 먼지 및/또는 염에 의해 손상되는 경우, 용량성 결합이 직접적인 연결을 대체할 수 있다. 타이어 밸브 스템(415)과 연결 튜브(220) 사이에 축적된 먼지 및/또는 염이 유전체층으로 서 작용하여, 타이어 밸브 스템과 연결 튜브 간의 용량성 결합을 형성할 수 있다.
다른 실시예로서, 윤활제가 연결 튜브(220)와 타이어 밸브 스템(415) 사이에 배치될 수 있다. 본 발명에 따라, 이 윤활제는 전도성 윤활제일 수 있거나 유전성 윤활제일 수 있다. 그 때문에, 윤활제가 전도성이 있다면, 연결 튜브와 스템 사이에 직접적인 연결이 생성되고 시간이 지나 상기한 바와 같이 용량성이 될 수 있다. 그러나, 윤활제가 유전성이라면, 연결 튜브와 밸브 스템의 유전 결합을 촉진할 수 있다. 어느 경우라도, 윤활제는 타이어 밸브와 타이어 압력 탐지기(140)의 조립, 분해 및 재조립을 용이하게 할 수 있다.
도 8은 본 발명에 따라 타이어 밸브 안테나와 연결 튜브 사이에 용량성 결합을 형성하기 위한 실시예를 도시하는 순서도이다. 단계 810에서, 타이어 압력 모니터 상의 또는 그에 인접한 개구를 위한 프레임이 형성된다. 상기한 실시예에서, 프레임(320)은 타이어 압력 탐지기 인클로저(145)에 부착되거나 그와 일체로 형성된다. 타이어 압력 탐지기의 도시한 실시예에서, 프레임(320) 및 개구(310)가 미리 정해져 타이어 밸브(170)를 수용할 준비가 되어 있을 수 있다. 따라서, 최소한의 제조 공정이 본 발명에 따른 용량성 결합을 형성하는데 필요할 수 있다. 프레임(320)은, 예컨대 도 3에 도시한 바와 같이, 그 중앙에 원형 개구(310)를 구비할 수 있다. 프레임(320) 및 개구(310)가 형성된 후에, 단계 820에서의 연결 튜브(220)가 개구(310) 내에 삽입될 수 있다. 이 단계 820에서, 연결 튜브(220)는 바람직하게는 최소한의 힘을 사용하여 압입되거나 밀어 넣어질 수 있다. 이는 제조 공정을 단순화할 수 있고, 제조 비용을 줄일 수도 있다. 그러나, 연결 튜브는 탐지 기 인클로저 내에 몰딩되거나, 그 인클로저가 오버 몰딩될 수 있는데, 특히 전술한 바와 같이 프레임(32) 등의 하우징 부재 내에 몰딩될 수 있다.
연결 튜브(220)는 단계 830에서 타이어 데이터를 수신하도록 타이어 압력 탐지기(140)에 연결된다. 연결 튜브(220)는 이로부터 타이어 압력 탐지기(140)의 인쇄회로기판(120)까지 연장하는 핀(230)을 포함할 수 있다. 일실시예에서, 핀(230)은 타이어 압력 탐지기(140)의 인클로저(145)에 형성된 좁은 개구 또는 홀 내에 삽입되어 인쇄회로기판(120)에 연결될 수 있다. 다른 실시예에서, 핀(230)은 포팅 기술(potting techniques)을 이용하여 타이어 압력 탐지기(140)의 인클로저를 따라 연장할 수 있다. 대안적으로, 연결 튜브(220)는 인쇄회로기판(120)으로부터 연장할 수 있는 태그(510)를 이용하여 인쇄회로기판(120)에 연결될 수 있다. 단계 830에서, 태그(510)의 일단이 나사 또는 유사한 체결구를 이용하여 프레임(320) 또는 밸브 스템(415)의 단부에 고정될 수 있다.
연결 튜브(220)가 인쇄회로기판(120)에 결합한 후에, 단계 840에서, 타이어 밸브(170), 특히 타이어 스템(415)이 개구(310) 내에 삽입된다. 타이어 밸브 스템(415)을 타이어 압력 탐지기(140)에 부착하기 위한 다양한 부착 방법이 가능하다. 예컨대, 나사 부착, 억지끼워맞춤(interference fit), 플라스틱 오버몰딩, 또는 다른 부착 방법이 가능하다. 연결 튜브(220)와 타이어 밸브 스템(415) 사이의 공기 및/또는 플라스틱 계면이 유전체로서 이용된다. 결과적으로, 타이어 밸브(170)와 연결 튜브(220) 사이에 결합이 형성된다. 이 결합은, 재료의 용량성, 유도성 또는 이들 용량성과 유도성 특성의 조합을 이용하여, 연결 튜브(220)에서의 신호를 수신 타이어 밸브(170) 컨덕터에서의 신호로서 나타나게 할 수 있는 효과를 갖는다. 단계 850에서, 타이어 데어터는 타이어 압력 탐지기(140)로부터 연결 튜브(220)로, 따라서 타이어 밸브(170)로 전해지고, 결국 타이어 밸브 안테나(170)를 통해 중앙 제어 유닛으로 전송된다.
상기한 바와 같이, 타이어 압력 탐지기 및 타이어 밸브 안테나가 용량성 또는 유도성 결합을 이용하여 연결된다. 타이어 데이터는 타이어 밸브 안테나를 통해 전송될 수 있다. 그러나, 타이어 밸브 안테나는 와이어와 같은 임의의 센서 유닛 구조를 손상시키거나 파괴하지 않고 비교적 쉽게 제거 및/또는 교체될 수도 있다. 따라서, 타이어 밸브는 안테나 및 타이어 밸브로서의 기능 모두를 만족스럽게 수행할 수 있다. 용량성 결합을 이용한 연결이 신뢰할 수 있고 비용 효율이 높을 수 있다. 타이어 밸브가 개구 내로 삽입되는 한, 신뢰할 수 있고 지속적인 연결이 가능하다. 또한, 용량성 결합은 먼지 또는 염에 저항성이 있다. 본 발명이 용량성 결합을 이용함으로 인해, 타이어 밸브와 연결 튜브 사이에 축적된 먼지, 염 또는 부식이 타이어 밸브와 타이어 압력 탐지기 사이의 연결에 영향을 주지 않을 수 있다. 본 발명에 의하면 외부 평면 안테나를 이용할 필요가 없기 때문에, 타이어 센서 유닛의 설계 및 구조가 더욱 단순화된다. 외부 안테나가 필요 없기 때문에 타이어 압력 탐지기가 콤팩트하고 경량일 수 있다. 게다가, 센서 회로와 타이어 밸브 안테나 사이의 연결을 형성하기 위해 어떠한 추가적인 요소도 필요하지 않다. 적어도 앞서 말한 이유로, 타이어 모니터 센서 유닛의 생산 비용이 실질적으로 감소될 수 있다.
본 발명 및 그 이점이 상세하게 기술되었지만, 첨부한 청구범위에 의해 정해 지는 본 발명의 사상 및 범위에서 벗어나지 않고 다양한 변화, 대체 및 변경이 본 명세서에서 만들어질 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 본 발명의 범위는 명세서에서 설명한 공정, 기계, 제품, 물질의 조성, 수단, 방법 및 단계의 특정 실시예에 한정되는 것으로 의도되지 않는다. 당업자가 본 발명의 개시내용으로부터 쉽게 이해할 것인 바와 같이, 실질적으로 동일한 기능을 수행하거나 본 명세서에서 설명한 상응하는 실시예와 실질적으로 동일한 결과를 이루는, 현재 존재하거나 후에 개발될, 공정, 기계, 제품, 물질의 조성, 수단, 방법, 또는 단계가 본 발명에 따라 이용될 수 있다. 따라서, 첨부한 청구범위는 그 범위 내에 상기의 공정, 기계, 제품, 물질의 조성, 수단, 방법, 또는 단계를 포함하는 것으로 의도된다.

Claims (20)

  1. 타이어 모니터 센서 유닛으로서,
    타이어 압력을 탐지하고 타이어 내의 압력을 포함한 타이어 데이터를 생성하는 타이어 압력 탐지기;
    상기 타이어 압력 탐지기로부터 타이어 데이터를 수신하고 안테나로서 타이어 데이터를 전송하도록 작용할 수 있는 타이어 밸브; 및
    상기 타이어 압력 탐지기 및 타이어 밸브를 제거 가능하게 결합하고, 서로 인접하게 배치된 두 개의 금속층을 포함하는 커플러
    를 포함하는 것인 타이어 모니터 센서 유닛.
  2. 제1항에 있어서, 상기 커플러는 용량성 결합을 제공하는 것인 타이어 모니터 센서 유닛.
  3. 제2항에 있어서, 상기 두 개의 금속층은 유전체층에 의해 분리되는 것인 타이어 모니터 센서 유닛.
  4. 제3항에 있어서, 상기 두 개의 금속층은 타이어 밸브 및 연결 튜브에 의해 제공되는 것인 타이어 모니터 센서 유닛.
  5. 제4항에 있어서, 상기 연결 튜브와 타이어 밸브는 타이어 압력 탐지기의 인클로저와 일체로 형성된 개구 내에 삽입되는 것인 타이어 모니터 센서 유닛.
  6. 제3항에 있어서, 상기 유전체층은 공기를 포함하는 것인 타이어 모니터 센서 유닛.
  7. 제3항에 있어서, 상기 유전체층은 타이어 밸브와 연결 튜브 중 적어도 하나에 배치된 플라스틱 코팅을 포함하는 것인 타이어 모니터 센서 유닛.
  8. 제1항에 있어서, 상기 커플러는 유도성 결합을 제공하는 것인 타이어 모니터 센서 유닛.
  9. 제1항에 있어서, 상기 커플러는 두 개의 금속 층 간의 직접적인 연결을 제공하는 것인 타이어 모니터 센서 유닛.
  10. 제9항에 있어서, 상기 직접적인 연결은 시간이 지나 용량성 결합을 제공하는 것인 타이어 모니터 센서 유닛.
  11. 제1항에 있어서, 상기 커플러는 타이어 압력 탐지기로부터 연장되어 제1 금속층을 제공하는 탭을 포함하며, 상기 타이어 밸브가 제2 금속층을 제공하는 것인 타이어 모니터 센서 유닛.
  12. 제11항에 있어서, 상기 탭 및 타이어 밸브는, 적어도 초기에 분리 가능하게 직접 결합되는 것인 타이어 모니터 센서 유닛.
  13. 제1항에 있어서, 전도성 체결구를 이용하여 제1 금속층이 제2 금속층에 고정되는 것인 타이어 모니터 센서 유닛.
  14. 전도성 연결 튜브를 마련하는 단계;
    상기 연결 튜브를 타이어 압력 탐지기의 하우징에 의해 형성된 개구 내로 삽입하는 단계;
    상기 전도성 튜브를 상기 타이어 압력 탐지기의 회로에 전기적으로 연결하는 단계;
    상기 연결 튜브가 타이어 밸브 스템을 둘러싸서 타이어 압력 탐지기 회로와 타이어 밸브의 스템을 결합하도록 타이어 밸브의 스템을 개구 내로 삽입하는 단계; 및
    상기 타이어 밸브 스템을 안테나로서 이용하여 타이어 데이터를 전송하는 단계
    를 포함하는 것인 타이어 모니터 센서 유닛의 제공 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 결합은 연결 튜브와 타이어 밸브 스템 사이의 용량성 결합, 유도성 결합, 및 직접적인 연결 중 적어도 하나인 것인 타이어 모니터 센서 유닛의 제공 방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 타이어 밸브의 스템과 연결 튜브 사이에 유전체층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것인 타이어 모니터 센서 유닛의 제공 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 유전체층은 공기를 포함하는 것인 타이어 모니터 센서 유닛의 제공 방법.
  18. 제14항에 있어서, 상기 연결 튜브와 타이어 밸브의 스템 중 적어도 하나에 플라스틱 코팅을 도포하는 단계를 더 포함하는 것인 타이어 모니터 센서 유닛의 제공 방법.
  19. 제14항에 있어서, 상기 연결 튜브를 타이어 압력 탐지기의 하우징에 의해 형성된 개구 내로 삽입하는 단계는 상기 연결 튜브를 하우징 내에 몰딩하는 단계를 포함하는 것인 타이어 모니터 센서 유닛의 제공 방법.
  20. 제14항에 있어서, 상기 결합은 연결 튜브와 스템 간의 직접적인 연결이고, 이 직접적인 연결은 시간이 지나 용량성 결합이 되는 것인 타이어 모니터 센서 유 닛의 제공 방법.
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