KR20150044432A

KR20150044432A - 압전 변환기를 구비한 타이어 모듈 및 상기 타이머 모듈이 장착된 타이어

Info

Publication number: KR20150044432A
Application number: KR20157006529A
Authority: KR
Inventors: 벤야민 뮐러; 잉에마르 볼프; 안드레 자이퍼르트
Original assignee: 후프 휠스벡 운트 퓌르스트 게엠베하 운트 콤파니 카게
Priority date: 2012-08-17
Filing date: 2013-08-15
Publication date: 2015-04-24
Also published as: WO2014027067A1; CN104703823A; US20180072115A1; CN104703823B; US10179485B2; US20150151593A1; US9844985B2; DE102012110589A1; EP2885141B1; EP2885141A1

Abstract

본 발명은, 차량용 공기 타이어의 내부면에 설치하기 위한 타이어 모듈 및 이 타이어 모듈을 수용하는 커버로 구성된 공기압 측정용 장치와, 회전하는 타이어에 의해 야기되는 변환기의 형상 변화를 전기 에너지로 변환하는 기계 전기 변환기와, 전기 에너지 저장 장치에 관한 것으로, 여기서 커버는, 타이어의 내부면에 부착하기 위한 하부면을 가지며 타이어 모듈로부터 바깥쪽으로 연장되는 플랜지를 구비하며, 이때 플랜지는 안쪽을 향하는 돌출부를 가지고, 이 돌출부는 타이어 모듈 하측에 맞물리는데, 이를 위해 타이어 모듈의 하부면은 이 타이어 모듈 하부면의 중앙 영역에서보다 플랜지 돌출부의 영역에서 더 높게 위치한다.

Description

압전 변환기를 구비한 타이어 모듈 및 상기 타이머 모듈이 장착된 타이어{TYRE MODULE COMPRISING A PIEZOELECTRIC TRANSDUCER, AND A TYRE EQUIPPED WITH SAME}

본 발명은, 차량용 공기 타이어의 내부면에 설치하기 위한 타이어 모듈 및 이 타이어 모듈을 수용하는 커버로 구성된, 제1항 또는 제2항의 전제부에 기재된 특징들을 갖는 장치에 관한 것이다. 이와 같은 장치는 독일 공개 특허 출원서 DE 10 2008 035 498 A1호 및 독일 공개 특허 출원서 DE 10 2010 038 136 A1호로부터 공지되었다.

독일 공개 특허 출원 DE 10 2010 038 136 A1호에 공개된 장치는, 타이어 내부의 공기압을 측정 및/또는 모니터링하기 위한 장치와, 타이어 내부의 공기압에 대한 정보를 포함하는 무선 신호를 전송하기 위한 송신기와, 회전하는 타이어에 의해 야기되는 주기적인 형상 변화를 전기 에너지로 변환하는 기계 전기 변환기와, 전기 에너지 저장 장치를 구비한 타이어 모듈을 포함한다. 기계 전기 변환기는 공지된 타이어 모듈 내부에 가요성 압전 요소를 가지며, 이 가요성 압전 요소는 지지체로서의 얇은 가요성 금속 디스크 상에 존재한다. 독일 공개 특허 출원 DE 10 2010 038 136 A1호에는 전기 에너지 저장 장치로서 커패시터가 공개되어 있다.

타이어 모듈의 구성 부재들이 전부 또는 부분적으로 매립되어 있는 봉합 컴파운드가 타이어 모듈을 완전하게 한다. 타이어 모듈은 커버 내부에 끼워지며, 이 커버는 탄성중합체 재료로 형성되고 플랜지를 가지며, 이 플랜지는 커버 내부 공간의 테두리를 형성하고, 타이어 모듈로부터 외측을 향해 연장되며, 커버 내부 공간 쪽 개구 주위를 완전히 둘러싼다. 독일 공개 특허 출원 DE 10 2010 038 136 A1호에 공개된 실시예에서, 커버 및 타이어 모듈은 평면도로 볼 때 실질적으로 원형으로 형성되고, 커버 내부 공간은 실질적으로 원통형으로 형성된다. 봉합 컴파운드도 포함하는 타이어 모듈의 외측 치수와 커버의 내측 치수는 서로 매칭되며, 이 경우 커버가 타이어의 내부면에 부착되지 않는 한, 타이어 모듈은 바람직하게 커버로부터 약간 아래로 돌출하며, 그 결과 커버는 자체 플랜지에 의해 타이어 내부면에 고정된 후 기계적인 예비 응력 하에 놓인다. 이와 같은 상황은 타이어의 내부면과 기계 전기 변환기의 밀착 결합을 야기한다.

타이어 내부면과 커버 플랜지의 결합은 접착 또는 가황에 의해 이루어질 수 있다.

공지된 타이어 모듈에서는, 기계 전기 변환기가 그 지지체에 의해 직접 타이어 내부면에 배치됨으로써, 타이어 내부면의 변형이 기계 전기 변환기로 전달되며, 이 기계 전기 변환기는 거기서 발생하는 형상 변화를 전기 에너지로 변환하고, 이 전기 에너지는 측정 및 전송 장치들의 작동을 위해 타이어 모듈 내부에 저장된다. 상기 형상 변화는, 타이어가 회전할 때 타이어 모듈이 타이어의 접지면에 도달할 때마다, 그리고 타이어 모듈이 다시 접지면을 벗어날 때마다 주기적으로 기계 전기 변환기로 전달된다. 접지면은, 순간적으로 도로와 접촉되는 타이어 부분을 말한다.

공지된 기계 전기 변환기의 효율은 작동 시간이 증가함에 따라 감소할 수 있다고 밝혀졌다. 이 경우, 저장 장치 내 가용 전기 에너지가 감소하여, 더 빈번한 측정 및 송신 과정을 위해 필요한 에너지가 부족하게 됨에 따라 측정 과정들과 송신 과정들 사이의 간격이 더 길어진다는 점에서 불리하다. 이는 또한, 차량 안전을 위해서는 타이어 압력의 지속적인 자동 제어가 중요하며, 이러한 타이어 압력 자동 제어는 타이어 압력 제어를 더 빈번하게 수행하여 그 결과를 무선으로 전송할수록 더 좋다는 점에서도, 불리하다.

본 발명의 과제는, 도입부에 언급한 유형의 장치에서 기계 전기 변환기의 효율 감소를 최대한 저지하거나 적어도 늦추는 것이다.

상기 과제는 특허 청구항 1에 기재된 특징들을 갖는 장치에 의해 해결된다. 동일한 발명을 기초로 하는 상기 과제의 해결책 중 하나가 특허 청구항 2에 기재되어 있다. 본 발명에 따른 장치가 고정되어 있는 타이어는 청구항 14의 대상이다. 본 발명의 바람직한 개선예들은 종속 청구항들의 대상이다.

본 발명에 따른 장치는, 커버의 플랜지가 내측으로 향하는 돌출부를 가지며, 이 돌출부가 타이어 모듈 아래에 맞물리고, 이를 위해 타이어 모듈의 하부면은 타이어 모듈 하부면의 중앙 영역에서보다 플랜지 돌출부의 영역에서 더 높게 위치하는 점에서, 최근의 종래 기술과 상이하다.

이처럼 놀라울 정도로 단순한 구조에 의해, 본 발명에 따른 장치에서 기계 전기 변환기의 효율 감소가 늦추어지거나 심지어 방지되는 결과가 얻어진다.

기계 전기 변환기가 타이어의 내부면에 결합된 상태는 영구적으로 양호하다. 접착 또는 가황에 의해 타이어 내부면과 플랜지가 결합된 후에는, 타이어 모듈이 타이어의 내부면에 접한다. 바람직하게 커버는, 이 커버 내부에서 우세한 기계적 예비 응력으로 인해 타이어 모듈을 타이어 내부면 쪽으로 계속 가압한다. 타이어 모듈의 하부면과 타이어 내부면 사이에서 약간 떨어져서 연장되고 안쪽을 향하는 플랜지의 돌출부는 상기와 같은 지속적인 가압 상태를 방해하지 못하는데, 그 이유는 타이어 모듈의 하부면에서 플랜지의 돌출부 영역에, 타이어 모듈 하부면의 중앙 영역에서보다 더 높게 위치하는 영역이 형성되었기 때문이다. 이와 관련하여, 타이어 모듈의 "상부면" 및 "하부면"의 개념은, 타이어 모듈의 하부면이 타이어의 내부면 상에 놓이게 되는 면인 것으로 이해될 수 있다. 상부면은 타이어 모듈의 하부면 반대편에 놓인 면이며, 이 면은 타이어 모듈이 타이어 내부면에, 즉 타이어의 주행면 영역에 고정되고 나면 타이어의 중심축을 향하게 된다. 타이어 모듈의 하부면은 타이어 주행면의 내부면을 향하는 면이다. 그에 상응하게, 플랜지의 하부면은 타이어의 내부면과 결합될 플랜지의 면이다.

커버가 타이어의 내부면과 결합되어 있으면, 안쪽을 향하는 플랜지의 돌출부가 타이어 모듈의 하부면과 타이어 내부면 사이에서 연장되지 않는 한, 타이어 모듈의 하부면이 타이어의 내부면 위에 놓이게 되며, 이를 위해 타이어 모듈 하부면은 타이어 모듈 하부면의 중앙 영역에서보다 플랜지의 돌출부 영역, 다시 말해 에지 영역에서 더 높게 위치한다. 타이어의 내부면과 커버 플랜지의 결합은 접착 또는 가황에 의해 이루어질 수 있다.

바람직하게는, 안쪽을 향하는 플랜지의 돌출부가 놓여 있는 영역에서 플랜지 돌출부의 윤곽과 타이어 모듈 하부면의 윤곽이 서로 매칭됨으로써, 커버의 플랜지가 타이어의 내부면과 결합되면 커버의 예비 응력으로 인해 타이어 모듈 하부면의 중앙 영역이 타이어의 내부면을 향해 가압될 뿐 아니라, 타이어 모듈이 그 하부면의 에지 영역에 의해 돌출부 상으로 가압됨으로써 플랜지의 돌출부도 타이어의 내부면을 향해 가압된다.

플랜지가 반드시 접착 또는 가황에 의해 타이어의 내부면과 고정 결합되어야 하는 것은 아니다. 바람직하게는, 바깥쪽으로 연장되는 플랜지뿐만 아니라, 안쪽을 향하는 플랜지의 돌출부도 동일한 방식으로 타이어의 내부면과 고정 결합된다. 접착제를 사용하는 경우에는, 플랜지 하부면 및 플랜지 돌출부의 하부면이 바람직하게 접착제로 예비 코팅된다. 플랜지를 가황에 의해 타이어의 내부면과 결합시킨다면, 이는 플랜지와 타이어 내부면 사이에 얇고 평평한 고무 링을 제공하는 방식으로 실시될 수 있으며, 상기 고무 링은 가황에 의해 일측으로 플랜지의 하부면 및 플랜지 돌출부의 하부면과 결합되고, 타측으로 타이어의 내부면, 특히 타이어 주행면의 내부면과 결합된다. 두께가 0.3mm 내지 1.3mm, 바람직하게는 0.4mm 내지 0.6mm인 고무 링이 특히 적합하다.

특히 바람직한 것은 상기와 같은 납작한 고무 링 대신 전체 면에 고무 디스크를 제공하는 것인데, 이 고무 디스크는 가황에 의해 일측은 안쪽을 향하는 돌출부를 포함하여 커버 플랜지의 하부면과 결합되고, 타측은 타이어의 내부면, 특히 타이어 주행면의 내부면과 결합된다. 고무 디스크의 두께는 0.3mm 내지 1.3mm인 것이 적절하며, 바람직하게는 0.4mm 내지 0.6mm의 두께 및 바람직하게 커버 플랜지와 동일한 직경을 갖는다. 고무 디스크를 사용하게 되면, 고무 링을 사용하는 경우에 비해 타이어에 타이어 모듈을 부착하는 과정이 간단하고, 고무의 낭비가 방지된다는 장점이 있다.

더 높게 놓여 있는 타이어 모듈 하부면의 에지 영역은 바람직하게 타이어 모듈의 전체 둘레에 걸쳐서 연장된다. 그에 상응하게, 커버 플랜지의 돌출부가 바람직하게 플랜지의 전체 내부 둘레에 걸쳐 연장됨으로써, 타이어 모듈의 둘레 전체에서 동일하게 양호한, 타이어 내부면과 커버의 결합이 구현된다.

평면도로 볼 때 실질적으로 원형의 형상을 갖는 타이어 모듈 및 타이어 모듈용 커버는 실질적으로 원통형 또는 원뿔 모양의 타이어 모듈 외피 및 커버 외피를 갖는 것이 특히 바람직하다. 타이어 모듈 및 커버의 형상 및 치수는 바람직하게, 커버가 타이어 모듈을 간극 없이 수용하도록 서로 매칭되어 있다.

커버가 타이어의 내부면에 고정된 후에 가급적 오랫동안 기계적 예비 응력을 받아 타이어 모듈이 타이어의 내부면을 향해 가압되도록 하기 위해, 커버는, 늘어날 수 있는 동시에 복원력을 발휘하는, 그러나 크리프(creep) 현상 또는 마모 현상이 전혀 발생하지 않거나 가급적 서서히 발생하는 재료로 형성되어야 한다. 그렇기 때문에 커버는 바람직하게 탄성중합체 재료로 형성된다. 재료 선택 시, 그 재료가 평균 가교도(degree of cross-linking)를 갖는지에 유의해야 한다. 가교도가 지나치게 높은 경우에는, 중합체 재료가 탄성중합체 특성 대신 열경화 특성을 보인다. 가교도가 지나치게 낮은 경우에는, 본 발명의 목적을 위한 탄성중합체가 지나치게 연화될 수 있다. 적합한 탄성중합체는 천연 고무 및 이를 원료로 제조된 고무 제품, 에틸렌-프로필렌-디엔-고무(EPDM) 및 부틸 고무이다.

플랜지의 돌출부는 바람직하게 타이어 모듈의 하부면에 형상 결합 방식으로 맞물린다. 이러한 형상 결합은, 타이어 모듈 및 커버로 구성된 장치와 타이어 내부면의 정상적인 결합에 의해 강화된다.

플랜지 돌출부 및 타이어 모듈의 하부면에서 이 돌출부를 수용하는 에지 영역은 계단 모양으로 형성될 수 있다. 이와 같은 기하학적 구조는 특히 양호한 형상 결합을 구현한다. 하지만, 플랜지 돌출부는 바람직하게, 이 돌출부의 높이가 외측으로부터 내측을 향해 최소 높이에 이르기까지 연속적으로 좁아지도록 형성되며, 이 경우 최소 높이는 기술적으로 가능한 만큼 낮을 수 있다. 바깥쪽으로 연장되는 플랜지 역시 수직 단면도로 볼 때 계단 형태로 형성될 수 있지만, 커버의 상부면과 하부면 사이에 뻗은 벽의 두께가 위로부터 아래로 선택 가능한 높이 차에 걸쳐 계속 증가함으로써, 플랜지의 두께가 내측으로부터 외측으로 가면서 계속 감소하는 형상을 플랜지에 제공하는 것도 가능하다. 이와 같은 구성이 갖는 장점은, 탄성중합체 커버의 힘 거동 곡선에서 피크가 축소되거나 방지될 수 있다는 것이다.

타이어 모듈은 바람직하게 일체된 구성 부재로서 홈통(trough)을 가지며, 이 홈통의 바닥은 타이어 모듈의 하부면을 형성하고, 이 홈통의 벽은, 타이어 내부면에 타이어 모듈이 부착된 후 타이어 내부면과 홈통 사이에 플랜지 돌출부를 수용하는 공간이 존재하도록 형성된다.

홈통은 봉합 컴파운드를 포함한 타이어 모듈의 추가 구성 부재들을 수용한다. 홈통이 갖는 여러 가지 장점으로서, 홈통은 봉합 컴파운드를 이용해서 타이어 모듈을 주조하기 위한 주조 모울드로서도 사용될 수 있고, 타이어 모듈은 주조된 후 정확하게 규정된 형상을 갖게 되며, 홈통을 위해서는, 타이어 내부면에 또는 - 중간에 고무 디스크가 삽입된 상태에서 타이어 모듈의 커버가 가황에 의해 타이어의 내부면과 결합된 경우에는- 고무 디스크에 접착되지 않고, 타이어의 주기적인 변형 시 타이어의 내부면 위에서 또는 고무 디스크 상에서 미끄러질 수 있는 재료가 선택될 수 있다. 바람직하게 홈통은 플라스틱 필름으로부터 예컨대 딥 드로잉 가공에 의해 또는 열간 성형에 의해 성형된다. 홈통은, 타이어의 변형 시 원활하게 함께 변형되어 바람직하게는 홈통 내에서 홈통의 바닥에 직접 놓이는 기계 전기 변환기로 이러한 변형을 전달할 정도로 얇은 바닥을 가져야 한다.

기계 전기 변환기는 바람직하게, 지지체로서의 박판 금속 디스크 상에 부착된 가요성 압전 요소로 형성된다. 박판 금속 디스크의 경우에도, 상기 금속 디스크가 타이어의 변형 시 원활하게 함께 변형될 정도로 얇아야 하는 점이 적용되며, 그럼으로써, 압전 효과(piezo effect)로 인해 발생하는, 타이어 모듈의 전기 소자들을 작동시키는 데 필요한, 특히 압력의 측정 및 이 압력에 대한 정보를 포함하는 신호의 송신에 필요한 전기 에너지가 타이어 모듈의 저장 장치 내에 저장될 수 있다.

청구항 2에 기재된 본 발명에 따른 과제의 해결책은, 커버의 내부 높이가 타이어 모듈의 하부면에서부터 상부면까지 측정한 타이어 모듈의 높이보다 낮지 않고 동일하다는 점에서만 청구항 1에 기재된 해결책과 상이하다. 이 경우에도, 기계 전기 변환기의 효율 감소는 늦추어지거나 심지어 방지된다.

본 발명의 실시예들은 첨부된 도면들에 개략적으로 도시되어 있다.

도 1은 선행 기술에 따라 타이어 모듈 및 타이어의 내부면에 고정된 커버로 구성된 장치의 수직 단면도이다.
도 2는 도 1에 상응하는, 본 발명에 따른 장치의 수직 단면도이다.
도 3은 도 2의 일부분의 확대도이다.
도 4는 도 2에 도시된 장치의 일 변형예를 도시한 도이다.
도 5는 도 2에 도시된 장치의 제2 변형예를 도 4에 상응하게 도시한 도이다.

동일한 부분들 및 서로 대응하는 부분들은 5개의 도면에서 동일한 도면 부호로 표기되어 있다.

도 1은, 타이어 모듈(1)을 간극 없이 수용하는 커버(2) 내부에 있는, 실질적으로 원통형인 공지된 타이어 모듈(1)을 확대 도시한 개략도이다. 타이어 모듈(1)은 상부면(4) 및 하부면(5)을 가지며, 이 하부면은 조립된 상태에서 타이어(7) 주행면의 내부면(6)에 놓인다. 커버(2)는 타이어 모듈(1)의 상부면(4)에 놓이는 상측부(8) 및 실질적으로 원통형인 외피(9)를 가지며, 이때 외피는 타이어 모듈(1)을 둘러싸며 바깥쪽으로 연장되는 플랜지(10)로 이어지며, 이 플랜지는 타이어(7) 주행면의 내부면(6) 쪽을 향하는 하부면(11)을 가지며, 이 하부면은 타이어(7)의 내부면(6)과 접착된다. 접착제 층(12)은 다소 과장되어 두껍게 도시되어 있다.

커버(2)는 탄성중합체 재료로 형성된다. 접착제 층(12)을 포함해서 측정한 커버의 내부 높이는, 이 커버(2)의 내부 높이가 탄성적으로 늘어나서 커버(2)가 타이어(7)의 내부면(6)과 단단히 결합된 후에 기계적 예비 응력을 받게 되고, 이 기계적 예비 응력에 의해 타이어 모듈(1)이 타이어(7)의 내부면(6)을 향해 가압되는 경우에만, 커버(2)의 플랜지(10)가 전체 표면에 걸쳐서 타이어(7)의 내부면(6)과 접착될 수 있을 만큼 타이어 모듈(1)의 높이(H)보다 더 낮다.

타이어(7)에 커버(2)를 고정시키는 것은, 타이어 모듈(1)의 구성 부재들이 어떻게 개별적으로 구성되어 배치되는지와는 무관하다. 그렇기 때문에, 타이어 모듈(1) 내에서의 구성 부재들의 배치 역시 상세히 설명하지 않는다. 하지만, 타이어 모듈(1)의 작동을 위한 전기 에너지를 공급해야 하는 기계 전기 변환기(3)는 타이어(7) 주행면의 내부면(6)에 가급적 밀착 배치되어야 하며, 그럼으로써 특히 접지면 통과의 시작 및 종료 시마다 타이어(7) 내부면(6)의 변형이 기계 전기 변환기(3)로 양호하게 전달되고, 변환기의 위치는 도 1에 단지 개략적으로만 도시되어 있다. 봉합 컴파운드는 타이어 모듈(1)의 다른 구성 부재들 사이의 공간을 완전히 채우고, 주로 타이어 모듈(1)의 외부 윤곽을 결정한다.

커버(2)는 상부면(4)에 중앙 홀(13)을 가지며, 이 중앙 홀은, 타이어(7) 내부의 공기압이 측정될 수 있도록, 타이어(7) 내에서 압력을 받고 있는 공기가 타이어 모듈(1) 내에 있는 압력 센서에 접근할 수 있게 한다.

도 2에 도시된 본 발명의 실시예는, 플랜지(10)가 안쪽으로 연장되는 돌출부(14)를 가지며, 이 돌출부의 하부면이 플랜지(10)의 바깥쪽으로 연장되는 하부면(11)과 동일 평면에 놓인다는 점에서, 도 1에 도시된 선행 기술과 상이하다. 그런데 돌출부(14)는 플랜지(10)보다 훨씬 더 낮다. 돌출부(14)는 계단 모양으로 형성되고, 타이어 모듈(1)의 하부 에지 영역에 있는 상응하는 계단 모양의 리세스(15) 내에 딱 맞는다. 이와 같은 방식으로, 커버(2)는 밑에서 볼 때 돌출부(14)에 의해 형성된 언더컷(undercut)을 가지고, 타이어 모듈(1)은 위에서 볼 때 상응하게 리세스(15)에 의해 형성된 언더컷을 가지며, 이때 상기 두 언더컷은 서로 결합되어 하나의 형상 결합부를 형성한다. 돌출부(14) 및 리세스(15)는 타이어 모듈(1)의 전체 둘레에 걸쳐서 연장된다.

실험들을 통해, 타이어 모듈(1)과, 이 타이어 모듈(1)을 수용하는 탄성중합체 커버(2)로서, 타이어(7)의 내부면(6)에 고정된 후에 기계적 예비 응력을 받아 타이어 모듈(1) 및 플랜지(10)의 돌출부(14)를 타이어(7)의 내부면(6)을 향해 가압하는 탄성중합체 커버로 구성된 본 발명에 따른 장치는, 타이어 모듈(1)의 하부면(5)에 또는 그 가까이에 배치된 기계 전기 변환기(3)의 효율의 장시간 안정성의 관점에서 도 1에 따른 선행 기술보다 훨씬 더 우수한 거동을 갖는 점이 밝혀졌다. 돌출부(14)의 상승이 장시간 안정성의 개선을 야기하지는 않는다. 커버(2)를 타이어(7)의 내부면(6)에 고정시키는 점은, 플랜지(10)가 접착 또는 가황에 의해 타이어(7)의 내부면(6)과 결합됨으로써 구현될 수 있다. 가황의 경우, 바람직하게 고무 소재의 얇고 납작한 링이 접착제 층(12)을 대신한다.

도 4에 도시된 실시예는, 타이어 모듈(1)이 홈통(16)을 가지고, 이 홈통이 타이어 모듈(1)의 나머지 모든 구성 부재를 수용한다는 점에서, 도 2 및 도 3에 도시된 실시예와 상이하다. 홈통(16)은 플라스틱 필름, 예컨대 폴리카보네이트를 소재로 성형될 수 있다. 홈통(16)의 바닥(17)은, 타이어 모듈(1)이 타이어(7)에 고정될 때 타이어(7)의 내부면(6)에 놓이며, 타이어(7) 내부면(6)의 변형 시 원활하게 함께 변형됨으로써 상기 변형을 기계 전기 변환기(3)로 전달할 정도로 얇으며, 이를 전제로, 기계 전기 변환기는 타이어 모듈(1)의 작동을 위해 타이어 모듈 내부에 저장될 수 있는 전기 에너지를 발생시킬 수 있다. 홈통(16)은 타이어(7)의 내부면(6)과 접착되지 않는다. 그와 반대로, 타이어의 변형 시 홈통(16)의 바닥(17)이 타이어(7)의 내부면(6) 상에서 미끄러질 수 있고, 이를 위해, 홈통(16)을 위한 재료로서, 사전에 결정된 타이어(7) 내부면(6)에 비해 가급적 낮은 정지 마찰 계수 및 미끄럼 마찰 계수를 갖는 재료를 선택하는 것이 유리하다. 이와 같은 홈통(16)은 본 발명에 따른 타이어 모듈의 다른 실시예들, 특히 도 2 및 도 3에 따른 실시예에서도 사용될 수 있다.

또한, 도 4의 실시예는, 플랜지(10)의 돌출부(14)가 뚜렷하게 계단 모양으로 형성되는 것이 아니라, 자신의 내부 단부까지 일정하게 감소하는 두께를 갖는다는 점에서, 도 2의 실시예와 상이하다. 이는, 탄성중합체 커버(2) 내에서 나타나는 힘 거동 곡선의 피크를 방지하는 데 도움이 된다.

도 5에 도시된 실시예는, 커버(2)의 내부 높이가 타이어 모듈(1)의 높이보다 낮은 경우뿐만 아니라, 커버(2)의 내부 높이가 타이어 모듈(1)의 높이와 같은 경우에도 적용된다. 전체 표면에 걸쳐 있는 고무 디스크(12)가 환형 접착제 층(12)을 대신하거나, 또는 플랜지(10)를 타이어(7)의 내부면(6)과 결합시키는 납작한 가황 고무 링(12)을 대신한다는 점에서 도 4에 도시된 실시예와 상이하며, 이때 상기 고무 디스크는 일측으로 가황에 의해 타이어(7)의 내부면(6)과 결합되고, 타측으로는 커버(2)의 플랜지(10)와 결합된다. 고무 디스크(12)의 두께는 바람직하게 0.4mm 내지 0.6mm이며, 플랜지(10)와 동일한 직경을 갖는다. 가황을 위해, 플랜지(10)에 위쪽으로부터 압력 및 열이 가해진다. 가황에 의해, 고무 디스크(12)가 플랜지(10) 및 타이어(7)의 내부면(6)과 결합된다. 이때, 타이어(7)의 내부면(6)과 고무 디스크(12)의 교차 결합부는 플랜지(10) 하부의 링 영역까지만 연장되는 것이 아니라, 고무 디스크(12)의 중앙 영역까지도 연장된다. 하지만, 고무 디스크(12)가 홈통(16)의 바닥(17)과는 결합되지 않음으로써, 타이어(7)의 변형 시 바닥(17)은 고무 디스크(12) 위에서 미끄러질 수 있다. 이것이 가능하려면, 홈통(16)의 재료로서 고무 디스크(12)에 비해 정지 마찰 계수 및 미끄럼 마찰 계수가 가급적 낮은 재료를 사용하는 것이 유리하다. 고무 링 대신 고무 디스크(12)를 사용하면, 타이어(7)에 타이어 모듈(1)을 부착하는 과정이 간소화되고, 고무의 낭비가 방지된다.

고무 디스크(12)는 도 2에 도시된 실시예의, 홈통(16)이 없는 변형예에도 사용될 수 있다.

1: 타이어 모듈
2: 커버
3: 기계 전기 변환기
4: 타이어 모듈의 상부면
5: 타이어 모듈의 하부면
6: 타이어의 내부면
7: 타이어
8: 커버의 상부면
9: 외피
10: 플랜지
11: 플랜지의 하부면
12: 접착제 층 혹은 고무 링 또는 고무 디스크
13: 중앙 홀
14: 돌출부
15: 계단 모양의 리세스
16: 홈통
17: 홈통의 바닥
H: 타이어 모듈의 높이

Claims

차량용 공기 타이어(7)의 내부면(6)에 설치하기 위한 타이어 모듈(1) 및 상기 타이어 모듈(1)을 수용하는 커버(2)로 구성된 장치로서,
상기 타이어 모듈(1)은,
상부면(4) 및 하부면(5)과,
타이어(7) 내부의 공기압을 측정 및/또는 모니터링하기 위한 장치와,
타이어(7) 내부의 공기압에 대한 정보를 포함하는 무선 신호를 전송하기 위한 송신기와,
회전하는 타이어(7)에 의해 야기되는 변환기(3)의 형상 변화를 전기 에너지로 변환하는 기계 전기 변환기(3)와,
전기 에너지 저장 장치를 구비하며,
상기 커버(2)는,
타이어(7)의 내부면(6)에 부착하기 위한 하부면(11)을 가지고 타이어 모듈(1)로부터 바깥쪽으로 연장되는 플랜지(10)를 구비하며, 상기 플랜지(10)는 커버(2)의 내부 공간의 에지를 형성하며, 상기 커버(2)의 내측 높이가 타이어 모듈(1)의 하부면(5)에서부터 상부면(4)까지 측정한 높이(H)보다 낮음으로써, 타이어 모듈(1)이 커버(2) 플랜지(10)의 하부면(11) 위로 돌출하는, 타이어 모듈(1) 및 커버(2)로 구성된 장치에 있어서,
상기 플랜지(10)는 안쪽을 향하는 돌출부(14)를 가지고, 이 돌출부는 타이어 모듈(1) 하측에 맞물리며, 이를 위해 타이어 모듈의 하부면(5)은 타이어 모듈(1) 하부면(5)의 중앙 영역에서보다 플랜지(10)의 돌출부(14)의 영역에서 더 높게 위치하는 것을 특징으로 하는, 타이어 모듈 및 커버로 구성된 장치.
차량용 공기 타이어(7)의 내부면(6)에 설치하기 위한 타이어 모듈(1) 및 상기 타이어 모듈(1)을 수용하는 커버(2)로 구성된 장치로서,
상기 타이어 모듈(1)은,
상부면(4) 및 하부면(5)과,
타이어(7) 내부의 공기압을 측정 및/또는 모니터링하기 위한 장치와,
타이어(7) 내부의 공기압에 대한 정보를 포함하는 무선 신호를 전송하기 위한 송신기와,
회전하는 타이어(7)에 의해 야기되는 변환기(3)의 형상 변화를 전기 에너지로 변환하는 기계 전기 변환기(3)와,
전기 에너지 저장 장치를 구비하며,
상기 커버(2)는,
타이어(7)의 내부면(6)에 부착하기 위한 하부면(11)을 가지고 타이어 모듈(1)로부터 바깥쪽으로 연장되는 플랜지(10)를 구비하며, 상기 플랜지(10)는 커버(2)의 내부 공간의 에지를 형성하며, 상기 커버(2)의 내측 높이가 타이어 모듈(1)의 하부면(5)에서부터 상부면(4)까지 측정한 높이(H)와 같은, 타이어 모듈 및 커버로 구성된 장치에 있어서,
상기 플랜지(10)는 안쪽을 향하는 돌출부(14)를 가지고, 이 돌출부는 타이어 모듈(1) 하측에 맞물리며, 이를 위해 타이어 모듈의 하부면(5)은 타이어 모듈(1) 하부면(5)의 중앙 영역에서보다 플랜지(10)의 돌출부(14)의 영역에서 더 높게 위치하는 것을 특징으로 하는, 타이어 모듈 및 커버로 구성된 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 돌출부(14) 및 더 높게 위치한 타이어 모듈(1)의 하부면(5)의 영역이 플랜지(10)의 전체 내부 둘레에 걸쳐서 또는 타이어 모듈(1)의 전체 둘레에 걸쳐서 연장되는 것을 특징으로 하는, 타이어 모듈 및 커버로 구성된 장치.
제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 돌출부(14)는 타이어 모듈(1) 하측에 형상 결합 방식으로 맞물리는 것을 특징으로 하는, 타이어 모듈 및 커버로 구성된 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 돌출부(14) 및 돌출부(14)를 수용하는 타이어 모듈(1)의 영역이 계단 모양으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 타이어 모듈 및 커버로 구성된 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 돌출부(14)는 외측으로부터 내측 방향으로 최소 높이에 이르기까지 연속적으로 좁아지는 것을 특징으로 하는, 타이어 모듈 및 커버로 구성된 장치.
제6항에 있어서, 돌출부(14)는 최소 높이인 0에 이르기까지 연속적으로 좁아지는 것을 특징으로 하는, 타이어 모듈 및 커버로 구성된 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 커버(2)는 탄성중합체 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는, 타이어 모듈 및 커버로 구성된 장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 타이어 모듈(1)은 일체된 구성 부재로서 홈통(16)을 가지며, 상기 홈통은 봉합 컴파운드를 포함한 타이어 모듈(1)의 추가 구성 부재들을 수용하는 것을 특징으로 하는, 타이어 모듈 및 커버로 구성된 장치.
제9항에 있어서, 홈통(16)은 플라스틱 필름으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 타이어 모듈 및 커버로 구성된 장치.
제9항 또는 제10항에 있어서, 홈통(16)은 바닥(17)을 가지며, 상기 바닥은, 타이어(7)가 회전할 때 기계 전기 변환기(3)가 타이어의 접지면을 스쳐 지나가는 동안, 타이어(7)의 변형 시 함께 변형되어 이러한 변형을 기계 전기 변환기로 전달할 정도로 얇은 것을 특징으로 하는, 타이어 모듈 및 커버로 구성된 장치.
제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 홈통(16)은 필름의 딥 드로잉 가공을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는, 타이어 모듈 및 커버로 구성된 장치.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 기계 전기 변환기(3)는 가요성 압전 요소를 구비하는 것을 특징으로 하는, 타이어 모듈 및 커버로 구성된 장치.
차량용 공기 타이어로서,
상기 공기 타이어의 내부면(7)에는, 커버(2)의 플랜지(10)가 타이어(6)의 내부면(7)과 직접적으로 또는 간접적으로 접착되거나 가황에 의해 결합됨으로써, 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 장치가 고정되는, 차량용 공기 타이어.
제14항에 있어서, 커버(2)의 플랜지(10)는 타이어(7) 주행면의 내부면(6)에 고정되는 것을 특징으로 하는, 차량용 공기 타이어.
제14항 또는 제15항에 있어서, 커버(2)와 타이어(7) 내부면(6) 사이에 고무 디스크(12)가 배치되며, 이 고무 디스크는 가황에 의해 일측으로는 플랜지(10)와 결합되고, 타측으로는 타이어(7)의 내부면(6)과 결합되는 것을 특징으로 하는, 차량용 공기 타이어.
제16항에 있어서, 고무 디스크(12)의 직경은 플랜지(10)의 외경과 일치하는 것을 특징으로 하는, 차량용 공기 타이어.
제16항 또는 제17항에 있어서, 고무 디스크(12)의 두께는 0.3mm 내지 1.3mm인 것을 특징으로 하는, 차량용 공기 타이어.
제16항 또는 제17항에 있어서, 고무 디스크(12)의 두께는 0.4mm 내지 0.6mm인 것을 특징으로 하는, 차량용 공기 타이어.
제14항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 안쪽을 향하는 플랜지(10)의 돌출부(14)가 타이어(6)의 내부면(7)과 직접적으로 또는 간접적으로 접착되거나 가황에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는, 차량용 공기 타이어.
제14항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 타이어 모듈(1)은 플랜지(10)의 돌출부(14) 위로 가압되는 것을 특징으로 하는, 차량용 공기 타이어.