KR20240009416A - 쉽게 탈착 및 교체 가능한 배터리를 갖는 타이어 압력 모니터링 시스템(tpms) 센서 - Google Patents

쉽게 탈착 및 교체 가능한 배터리를 갖는 타이어 압력 모니터링 시스템(tpms) 센서 Download PDF

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크리스티안 해세마이어
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아스트라 센서 테크놀로지스 코포레이션
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Abstract

외부에서 교체 가능한 배터리를 갖는 TPMS 센서가 개시된다. 밸브 스템은 밸브 스템 내에서 배터리를 탈착 가능하게 고정하도록 설계된 밸브 스템 코어와 센서를 배터리로부터의 전원에 연결하도록 설계된 전기 연결부로 구성된 센서로 배터리 교체를 용이하게 한다. 밸브 스템은 밸브 스템 코어를 보유하도록 구성된 내부 캐비티를 갖는다. 배터리는 밸브 스템 내에 적어도 부분적으로 보유될 수 있다. 센서는 밸브 스템 코어로부터 떨어진 밸브 스템의 단부에 연결된 센서 몸체에 구성될 수 있다. 전기 연결부는 배터리가 밸브 스템 코어에 근접한 밸브 스템 단부를 통해 밸브 스템에 삽입되거나 이로부터 제거될 때 센서와 배터리를 연결하거나 연결 해제하도록 구성된 스프링-장착형 단자를 포함할 수 있어, 센서로 구성된 타이어를 제거하거나 수축시키지 않고 배터리 교체를 허용한다.

Description

쉽게 탈착 및 교체 가능한 배터리를 갖는 타이어 압력 모니터링 시스템(TPMS) 센서
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2023년 7월 7일자로 출원된 미국 특허 출원 제18/349,023호에 대해 우선권을 주장하는 국제 출원이며, 이는 2023년 1월 16일자로 출원된 미국 특허 출원 제18/154,914호의 계속이며, 이는 2022년 7월 12일자로 출원된 미국 가출원 제63/388,415호의 이익을 주장한다.
기술분야
본 발명은 일반적으로 타이어 압력 모니터링 시스템에 대한 차량 타이어 압력 모니터링 및 배터리 제거 또는 교체 분야에 관한 것이다.
타이어는 휠 커버링이다. 타이어는 도로와 접촉할 수 있는 휠 표면을 덮는다. 휠 림(rim)에 장착된 타이어는 휠이 도로 표면 위에서 굴러갈 때 견인력을 증가시킬 수 있거나 마모를 줄이고 거친 지형에서 발생하는 진동을 흡수할 수 있다. 타이어는 기계 및 자동차 설계를 모두 포함하는 운송 공학의 결과이다. 타이어는 마모에 견디고 진동을 줄이도록 설계된 재료로 휠의 림을 둘러싸서 휠을 보호하고 운송 안전을 개선한다. 타이어는 고무로 이루어질 수 있다. 일부 타이어는 팽창 가능할 수 있다. 예를 들어, 팽창형 타이어는 팽창형 타이어 몸체 내에 포함된 압축 공기를 사용하여 차량의 중량을 지지할 수 있다.
팽창형 타이어의 사용자는 개인 승객, 대중 교통, 상업용 배송 및 건설 작업을 위해 차량을 배치하는 개인 및 조직을 포함한다. 적어도 운반되는 하중을 지지하기에 충분한 압력까지 팽창되지 않은 팽창형 타이어는 안전에 위험할 수 있다. 팽창형 타이어는 시간이 지남에 따라 공기압을 잃을 수 있다. 예를 들어, 팽창형 타이어는 느린 누출을 가질 수 있거나 타이어의 공기압이 대기 온도 저하로 인해 안전하지 않은 레벨까지 떨어질 수 있다. 팽창형 타이어 사용자는 타이어의 공기압을 수동으로 확인하는 데 상당한 노력을 기울일 수 있다. 타이어의 공기압이 안전하지 않은 레벨까지 떨어지면 타이어에 공기를 추가해야 한다.
팽창형 타이어 사용자는 타이어의 공기압을 모니터링하기 위해 타이어 압력 모니터링 시스템(TPMS: Tire Pressure Monitoring System)을 채용할 수 있다. TPMS를 사용하면 팽창형 타이어 사용자가 타이어의 공기압을 주기적으로 확인할 수 있게 한다. 예시적인 예에서, TPMS는 각각의 휠의 배터리-구동 센서와 통신 가능하게 결합된 중앙 모니터를 포함할 수 있다. 각각의 바퀴의 배터리-구동 센서는 타이어 공기압 판독값을 중앙 모니터로 송신하도록 구성될 수 있다. 타이어 압력이 모니터링되는 타이어의 임계 압력까지 떨어지면 중앙 모니터는 사용자에게 경고할 수 있다. TPMS 센서에 전력을 공급하는 배터리는 결국 고장나고 팽창형 타이어 사용자가 TPMS를 사용하여 타이어의 공기압을 모니터링하지 못하게 한다. 팽창형 타이어 사용자는 타이어 공기압 모니터링 기능을 복구하기 위해 차량에서 휠을 제거하거나 전문 정비공에게 TPMS 센서 서비스를 받아야 할 수도 있다. TPMS 센서 배터리가 고장났을 때 타이어 공기압 모니터링 기능을 복구하는 것은 비용이 많이 들고 시간 소모적이고 위험하며, 전문 정비공이 TPMS 시스템의 배터리 및/또는 센서를 교체하는 것을 필요로 할 수 있다. 사용자는 배터리 고장 시 TPMS의 동작을 복구하기 위해 상당한 노력과 비용을 소비할 수 있다. 외부에서 교체 가능한 배터리를 갖는 TPMS 센서가 필요하다.
외부에서 교체 가능한 배터리를 갖는 TPMS 센서가 개시된다. 밸브 스템은 밸브 스템 내에서 배터리를 탈착 가능하게 고정하도록 설계된 밸브 스템 코어와 배터리로부터의 전원에 센서를 연결하도록 설계된 전기 연결부로 구성된 센서로 배터리 교체를 용이하게 한다. 밸브 스템은 밸브 스템 코어를 보유하도록 구성된 내부 캐비티를 갖는다. 배터리는 밸브 스템 내에 적어도 부분적으로 보유될 수 있다. 센서는 밸브 스템 코어로부터 떨어진 밸브 스템의 단부에 연결된 센서 몸체에 구성될 수 있다. 전기 연결부는 배터리가 밸브 스템 코어에 근접한 밸브 스템 단부를 통해 밸브 스템에 삽입되거나 이로부터 제거될 때 센서와 배터리를 연결하거나 연결 해제하도록 구성된 스프링-장착형 단자를 포함할 수 있으며, 센서로 구성된 타이어를 제거하거나 수축시키지 않고 배터리 교체를 허용한다.
도 1은 TPMS 센서 구현의 예시적인 사용 시나리오를 묘사한다.
도 2는 예시적인 TPMS 센서 구현의 측단면 절단도를 묘사한다.
도 3은 예시적인 TPMS 센서 구현의 분해도를 묘사한다.
도 4는 예시적인 TPMS 센서 구현의 상단 투시 절단도를 묘사한다.
도 5는 예시적인 TPMS 센서 구현의 정면도를 묘사한다.
도 6은 예시적인 TPMS 센서 구현의 측면도를 묘사한다.
도 7은 예시적인 TPMS 센서 구현의 평면도를 묘사한다.
도 8은 예시적인 TPMS 센서 구현의 저면도를 묘사한다.
도 9는 도 5에 도시된 라인 I-I를 따라 취한 예시적인 TPMS 센서 구현의 정면 단면도를 묘사한다.
도 10a 내지 도 10c는 관절형 밸브 스템 코어를 갖는 예시적인 TPMS 센서 구현의 절단 사시도를 함께 묘사한다.
도 11은 예시적인 배터리 보유 클립의 사시도를 묘사한다.
상세한 설명은 도면을 참조하여 이점, 특징 및 예시적인 실시예와 함께 본 발명의 예시적인 구현을 설명하며, 여기서 도면 전체에 걸쳐 유사한 번호는 유사한 부분을 지칭한다. 본원에 설명되거나 묘사된 장치 및 프로세스 구현은 예시이다. 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 이러한 장치 또는 프로세스 구현과 설명된 요소 또는 동작의 예시적인 설명 또는 묘사에 대한 많은 변형이 있을 수 있다. 예를 들어, 동작들이 다른 순서로 수행될 수 있거나, 동작들이 추가, 삭제 또는 수정될 수 있거나, 요소들이 다른 방식으로 결합되거나, 요소들이 다른 요소로 보완될 수도 있다. 이러한 모든 변형은 청구된 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 간주된다.
도 1은 타이어 림에서 TPMS 센서를 제거하지 않고, 차량에서 타이어 림을 제거하지 않고, 타이어를 수축시키지 않고 외부에서 교체 가능한 통합 배터리를 갖는 TPMS 센서를 사용하는 예시적인 시나리오를 묘사한다. 도 1에서, 타이어 압력 모니터링 시스템(TPMS) 센서 조립체(100)는 타이어 림(110)에 장착된 타이어(105)의 공기압을 모니터링하도록 구성된다. 묘사된 구현에서, TPMS 센서 조립체(100)는 센서 몸체(115) 및 공기 캡(cap)(120)을 포함한다. 센서 몸체(115)는 공기압 센서와 TPMS 센서 조립체(100)로부터의 배터리 전력으로 동작하는 전자 기기를 하우징한다. 센서 몸체(115)의 전자 기기는 공기압 센서를 차량의 중앙 모니터에 통신 가능하게 결합하도록 구성될 수 있다. 센서 몸체(115)는 타이어(105)의 공기압에 관한 정보를 공기압 센서로부터 차량의 중앙 모니터로 송신하도록 구성된 무선 주파수 전송기를 포함할 수 있다. TPMS 센서 조립체(100)로부터의 배터리 전원이 고장난 경우, TPMS 센서 조립체(100)는 사용자가 고장난 배터리를 교체하지 않는 한 타이어(105)의 공기압에 관한 정보 송신을 중단할 것이다.
도 2에서, TPMS 센서 조립체(100)는 밸브 스템 코어(205)로 구성된 밸브 스템(200)을 포함한다. 밸브 스템 코어(205)는 밸브 스템(200) 내에 적어도 부분적으로 배치될 수 있다. 밸브 스템(200) 및 밸브 스템 코어(205)는 배터리(215)를 밸브 스템(200) 내에 탈착 가능하게 고정하도록 구성된다. 배터리(215)는 밸브 스템(200) 내에 적어도 부분적으로 배치될 수 있어, 사용자가 타이어 림(110)에서 TPMS 센서 조립체(100)를 제거하지 않고, 차량에서 타이어 림(110)을 제거하지 않고 그리고 타이어(105)를 수축시키지 않고 밸브 스템(200)을 통해 고장난 배터리를 교체할 수 있게 한다. 예시적인 TPMS 센서 조립체(100) 설계는 배터리(215)를 밸브 스템(200)에 통합하여 사용자가 TPMS 센서 조립체(100) 외부에서 배터리(215)를 교체할 수 있게 한다. 예를 들어, 차량의 타이어(105)의 타이어 림(110)에 설치된 TPMS 센서 조립체(100)의 배터리(215)를 교체하는 것은 밸브 스템(200)의 내부 캐비티로부터 밸브 스템 코어(205)를 제거하는 것; 밸브 스템(200) 내부로부터 배터리(215)를 잡아 당기는 것; 다른 배터리(215)를 밸브 스템(200)으로 밀어 넣는 것; 그리고 타이어(105)를 수축시키거나 차량에서 타이어 림(110)을 제거하지 않고 밸브 스템(200)의 밸브 스템 코어(205)를 교체하는 것을 포함할 수 있다.
계속해서 도 2를 참조하면, 묘사된 TPMS 센서 조립체(100) 구현은 밸브 스템 코어(205)와 공기압 센서 및 센서 몸체(115)에 의해 하우징된 전자 기기 사이의 밸브 스템(200) 내에서 배터리(215)를 탈착 가능하게 고정하도록 설계된 배터리 보유 클립(210)을 포함한다. 도 2에 묘사된 클립(210)을 배터리 보유 클립(210)은 배터리(215)의 구조적 크기 및 형상에 따라 TPMS 센서 조립체(100) 구현에서 생략될 수 있다. 예를 들어, 도 9는 배터리 보유 클립(210)이 없는 예시적인 TPMS 센서 조립체(100) 구현을 묘사한다. 도 9에 묘사된 구현에서, 밸브 스템 코어(205)는 밸브 스템(200) 내에 배터리(215)를 탈착 가능하게 고정하여, 사용자가 위에 논의된 배터리 교체 방법에 따라 밸브 스템(200)을 통해 고장난 배터리를 교체할 수 있게 한다. 위에 논의된 배터리 교체 방법에 추가하여, 배터리 보유 클립(210)을 포함하는 TPMS 센서 조립체(100) 구현에서 배터리(215)를 교체하는 것은 밸브 스템(200)의 내부 캐비티로부터 밸브 스템 코어(205)를 제거하는 것 - 여기서 밸브 스템 코어는 배터리 보유 클립(210)과 결합되고, 배터리 보유 클립(210)은 배터리(215)와 결합됨 -; 배터리 보유 클립(210)으로부터 배터리(215)를 제거하는 것; 다른 배터리(215)를 배터리 보유 클립(210)과 결합시키고, 배터리 보유 클립(210)을 밸브 스템 코어(205)와 결합시키는 것; 그리고 밸브 스템(200)의 밸브 스템 코어(205)를 교체하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 밸브 스템 코어(205)는 배터리 보유 클립(210)과 결합될 수 있고 밸브 스템(200) 내에 배터리(215)를 탈착 가능하게 고정하도록 구성될 수 있다. 배터리(215)는 배터리 보유 클립(210) 내에 적어도 부분적으로 보유될 수 있다.
계속해서 도 2, 도 3 및 도 4를 참조하면, 묘사된 TPMS 센서 조립체(100) 구현은 전기 접점(220a,b) 쌍 및 배터리(215)를 공기압 센서(230) 및 센서 몸체(115)에 의해 하우징된 전자 기기에 전기적으로 연결하도록 구성된 배선(225a,b)을 포함한다. 묘사된 구현에서, 밸브 스템(200)은 너트(nut)(235) 및 와셔(washer)(240)를 사용하여 센서 몸체(115)에 고정된다. 배터리(215)는 밸브 스템(200) 내에 적어도 부분적으로 보유될 수 있다. 배터리(215)는 실질적으로 원통 형상일 수 있다. 배터리(215)는 튜브형 구조 내에 끼워지도록 형상화될 수 있다. 센서(230)는 밸브 스템 코어(205)로부터 떨어진 밸브 스템(200)의 단부에 연결된 센서 몸체(115)에서 구성될 수 있다. 전기 접점(220a), 전기 접점(220b), 배선(225a) 및 배선(225b)을 포함하는 전기 연결부는 배터리(215)가 밸브 스템 코어(205)에 근접한 밸브 스템 단부를 통해 밸브 스템(200)에 삽입되거나 이로부터 제거될 때 센서(230)와 배터리(215)를 연결하거나 연결 해제하도록 구성된 스프링-장착형 단자를 포함하여, TPMS 센서 조립체(100)로 구성된 타이어(105)를 제거하거나 수축시키지 않고 배터리(215)를 교체를 허용할 수 있다.
복수의 TPMS 센서 조립체(100) 유닛이 단일 차량에 사용될 수 있다. 예시적인 예에서, 타이어(105) 당 하나의 TPMS 센서 조립체(100)가 설치될 수 있다. TPMS 센서 조립체(100)는 타이어 림(110)의 기존 밸브 스템 구멍을 통해 삽입되어 타이어 림(110)에 장착될 수 있다. 타이어 림(110)에 장착된 후, 타이어(105)는 타이어 림(110)에 장착되고 각각의 타이어에 대한 정확한 양의 공기압으로 정확한 팽창 레벨로 다시 팽창된다. 각각의 TPMS 센서 조립체(100) 내의 공기압 센서(230)는 각각의 타이어(105)에 대한 공기압의 레벨을 검출하도록 교정되고 구성될 수 있다. TPMS 센서 조립체(100) 유닛은 공기압, 온도, 위치 및 배터리 변화에 대한 정보를 차량에 구성된 중앙 모니터로 전달하도록 구성될 수 있다. 예시적인 예에서, 중앙 모니터는 차량의 엔진 제어 모듈(ECM: Engine Control Module) 또는 온-보드 진단(OBD: On-Board Diagnostics) 유닛에서 구성될 수 있다. 차량의 중앙 모니터는 차량의 임의의 타이어(105)에서 낮은 타이어 기압이 검출되었는지를 운전자에게 표시할 수 있다. 차량의 중앙 모니터는 하나 이상의 타이어(105)가 상당히 부족하게 팽창되었을 때(예를 들어, 차량 권장 공기압의 25% 또는 20psi 중 더 큰 쪽) TPMS 경고등을 밝히거나 대시보드 알림에 표시할 수 있다.
도 3은 예시적인 TPMS 센서 구현의 분해도를 묘사한다. 도 3에서, TPMS 센서 조립체(100) 구현은 적어도 도 1 및 도 2를 참조하여 본원에 설명된 특징을 포함한다. 도 3에 묘사된 배터리 보유 클립(210)은 도 2를 참조하여 개시된 바와 같이, 배터리(215)의 구조적 크기 및 형상에 따라 TPMS 센서 조립체(100)의 구현에서 생략될 수 있다.
도 4는 예시적인 TPMS 센서 구현의 상단 투시 절단도를 묘사한다. 도 4에서, TPMS 센서 조립체(100) 구현은 적어도 도 1, 도 2 및 도 3을 참조하여 본원에 설명된 특징을 포함한다. 도 4에서, TPMS 센서 조립체(100) 배터리 보유 클립(210)은 부착 슬롯(400)을 포함한다. 부착 슬롯(400)은 예시적인 배터리(215), 예시적인 밸브 스템 코어(205) 또는 예시적인 밸브 스템(200)을 배터리 보유 클립(210)에 고정하기 위한 스냅-인(snap-in) 부착 지점일 수 있다. 배터리(215)는 부착 슬롯(400)에 스냅-인되도록 설계된 비드(bead), 탭(tab) 또는 프롱(prong)으로 구성될 수 있다. 밸브 스템 코어(205)는 부착 슬롯(400)에 스냅-인되도록 설계된 비드, 탭 또는 프롱으로 구성될 수 있다. 밸브 스템(200)의 내부 표면은 부착 슬롯(400)에 스냅-인되도록 설계된 비드, 탭 또는 프롱으로 구성될 수 있다. 도 11은 예시적인 부착 슬롯(400)의 상세 사시도를 묘사한다. 도 11에 묘사된 구현에서, 부착 슬롯(400)은 2개의 실질적으로 직각인 굽힘부를 갖는 배터리 보유 클립(210)을 통해 연장되며, 하나의 굽힘부는 묘사된 배터리 보유 클립(210)의 전방에 있고 다른 굽힘부는 그 후방에 있다. 예시된 예에서, 부착 슬롯(400)은 배터리(215)용 밸브 스템 코어(205)에 대한 스냅-인 부착 지점으로서의 역할을 할 수 있다.
도 5 내지 도 9에서, 묘사된 TPMS 센서 조립체(100) 구현은 센서 몸체(115)에 연결된 밸브 스템(200)을 포함한다. 센서 몸체(115)는 적어도 도 1 및 도 2를 참조하여 본원에 설명된 바와 같은 센서를 하우징한다. TPMS 센서 조립체(100)는 밸브 스템(200)에 단단하게 연결된 센서 몸체(115)를 가질 수 있다. 단단하게 연결된 센서 몸체(115)는 밸브 스템으로부터 탈착 가능하지 않을 수 있다. 센서 몸체(115)는 하나 이상의 패스너(fastener)를 사용하여 밸브 스템(200)으로부터 탈착 가능할 수 있다. 도 5에서, TPMS 센서 조립체(100)는 상단 출구 포트(500)와 바닥 출구 포트(505)를 포함한다. 도 5에서, 밸브 스템 코어(205)는 밸브 스템(200) 내에 포함된다. 밸브 스템 코어(205)는 적어도 도 7에서 볼 수 있다. TPMS 센서 조립체(100)는 타이어(105)의 외부 타이어 림(110)에 고정하기 위해 너트(235) 및/또는 선택적으로 와셔(240)를 사용할 수 있다. 너트(235)의 패스너 크기는 비제한적인 예에서 10 내지 12 mm로 변할 수 있다.
도 8은 예시적인 TPMS 센서 조립체(100)의 저면도를 도시한다. 도 8은 전체 밸브 스템(200)의 일부인 바닥 출구 포트(505)가 있을 수 있음을 예시한다. 도 8에서, 바닥 출구는 일반적인 내부 개구(800)를 포함한다. 도 9는 TPMS 센서 조립체(100)의 예시적인 내부를 도시하는 TPMS 센서 조립체(100) 구현의 단면도이다. 비제한적인 예에서, 도 9에 도시된 바와 같은 밸브 스템 코어(205)는 TPMS 센서 조립체(100)의 밸브 스템(200) 내에 위치된다. 또한 통합 배터리(215)가 밸브 스템(200)의 내부 캐비티 내에 통합된다. 비제한적인 예에서, 이러한 통합 배터리(215)는 튜브 형상이다. 본원에서 사용되는 "튜브 형상"이라는 용어는 적어도 도 9에 도시된 바와 같이 실린더인 배터리를 지칭할 수 있다.
예시적인 예에서, 이러한 튜브 형상 통합 배터리(215)는 유리하게는 밸브 스템(200)의 내부 캐비티를 통해 센서 몸체(115)의 내부 하우징 영역으로 연장될 수 있다. 통합된 튜브 형상 배터리(215)는 또한 센서 몸체(115)에 위치된 센서(230)에 전력을 공급할 수 있다. 추가로, 센서 몸체(115)의 하위 영역(905)에 위치된, 도 8과 도 9 모두에서 볼 수 있는 바(bar)(900)와 같은 바가 있을 수 있으며, 이는 전기 연결을 용이하게 하고 통합 튜브 형상 배터리(215)를 센서 몸체(115)의 센서(230)에 연결할 수 있다. 또한 통합 배터리(215)와 센서(230) 사이의 전기 연결을 용이하게 하는 다른 전기 접점 및 지지체가 있을 수 있다. 도 5 및 도 8에 도시된 바와 같이, 바닥 배출구 포트(505)는 전기 연결을 용이하게 하면서 일반적인 내부 개구(800) 캐비티를 통해 그리고 바(900)의 양측 주위로의 공기 흐름을 허용한다.
배터리(215)는 밸브 스템 코어(205)와 연결/통합될 수 있어 밸브 스템 코어(205)를 제거함으로써 배터리(215)의 제거가 더욱 더 용이해지며, 제거 및 교체는 1-단계 프로세스이다. 유리하게, 도 5 내지 도 9에 도시된 TPMS 센서 조립체(100) 구현에 대해 적어도 도 9에 묘사된 바와 같이, 사용자는 통합 튜브형 배터리(215)를 바꾸기 위해 타이어(105)를 수축시키고/수축시키거나 차량에서 차량 타이어(105)를 제거할 필요가 없다. 오히려, 사용자는 훨씬 더 빠르고 간단한 방식으로 밸브 스템 조립체(200)로부터 공기 캡(120)을 제거할 수 있으며, 이에 의해 공기 캡(120)은 상단 출구 포트(500) 상으로 밀려나거나 아니면 나사로 고정될 수 있다. 다음으로, 사용자는 밸브 스템(200)의 내부 캐비티로부터 밸브 스템 코어(205)를 제거할 것이다. 다음으로, 사용자는 만료되었거나 방전된 통합 배터리(215)를 꺼내기 위해 하나 이상의 도구를 사용하여 도달할 수 있다. 다음으로, 사용자는 새로운 통합 배터리(215)를 슬라이딩하거나 밀어 넣고, 새로운 밸브 스템 코어(205)를 교체 또는 재설치하고, 공기 캡(120)을 다시 적용한다. 위에서 언급한 바와 같이, 배터리(215)는 밸브 스템 코어(205)와 연결/통합되어 밸브 스템 코어(205) 및 배터리(215)의 제거 및 교체가 1-단계로 수행된다. 이러한 튜브 형상 통합 배터리(215)를 제거하기 위한 프로세스는 본원에 논의된 바와 같이, 본 개시 이전에 존재했던 통상의 종래 기술 TPMS 센서의 배터리를 바꾸기 위한 프로세스보다 훨씬 더 간단하다. 유리하게, 평균 소비자가 정비공에게 갈 필요 없이 이러한 배터리(215)를 바꾸는 것이 가능해야 한다.
유리하게는, 본 개시의 교시에 따른 TPMS 센서 조립체(100) 구현은 사용자가 타이어(105) 및/또는 림(110)의 형태 및 구조를 완전히 변경할 것을 요구하지 않는다. 이러한 TPMS 센서 조립체(100) 구현은 타이어가 낮은 공기압을 가질 때 운전자에게 표시하기 위해 차량의 ECM과 통신할 수 있는 직접 TPMS 시스템과 유사한 내부 센서(230)를 갖는다.
유리하게, 본 개시의 교시에 따른 TPMS 센서 조립체(100) 구현은 필요 시 더 쉽게 추출하고 교체할 수 있는 방식으로 밸브 스템 코어(205) 아래에 배터리(215)를 통합한다.
도 10a 내지 도 10c는 함께 관절형 밸브 스템 코어를 갖는 예시적인 TPMS 센서 구현의 사시 절단도를 묘사한다. 도 10a 내지 도 10c에 묘사된 TPMS 센서 조립체(100) 구현은 적어도 도 1 내지 도 9를 참조하여 본원에 설명된 특징을 포함한다. 밸브 스템 코어(205)는 배터리(215)에 영구적으로 부착될 수 있다. 배터리(215)는 밸브 스템(200)을 통한 공기 흐름을 허용하기 위해 밸브 스템(200)의 길이 방향 축을 따라 관절식으로 이동하거나 슬라이딩될 수 있다. 밸브 스템(200)을 통한 공기 흐름은 배터리 보유 클립(210)을 통한 공기 흐름일 수 있다. 배터리 보유 클립(210)은 공기 흐름을 용이하게 하기 위해 밸브 스템 코어(205)를 "개방" 위치에 유지하는 보조 클립을 수반할 수 있다. 도 10a 내지 도 10c에서, TPMS 센서 조립체(100)는 부착 슬롯(400)으로 구성된 배터리 보유 클립(210)을 포함한다. 도 10a 내지 도 10c에서, TPMS 센서 조립체(100) 밸브 스템 코어(205), 배터리 보유 클립(210) 및 부착 슬롯(400)은 도 A로부터 도 B로 그리고 도 C로 밸브 스템(200)의 길이 방향 축을 따라 화살표 방향으로 관절식으로 이동하거나 슬라이딩하는 것으로 볼 수 있으며, 밸브 스템(200)을 통한 공기 흐름을 허용한다.
다양한 구현의 특징이 도면을 참조하여 설명되었지만, 본 개시의 범위 내에서 다른 구현도 가능하다. 예시적인 예에서, 본 개시의 교시에 따른 다양한 구현은 더 큰 맞춤형 배터리로 구성될 수 있다. 일부 설계는 밸브 스템의 직경에 여전히 맞을 수 있는 훨씬 긴 튜브형 배터리를 포함할 수 있다. 이러한 더 긴 배터리는 다른 위치에서 전기 연결을 용이하게 하도록 설계된 센서 몸체와 함께 수용될 필요가 있을 것이다. 이러한 설계는 센서 몸체의 공기 흐름 방향을 바꿀 수 있다. 예를 들어, 타이어로의 공기 흐름은 밸브 스템의 바닥의 개구를 통해 달성된다. 센서 몸체의 바닥에 있는 "브릿지(bridge)" 또는 바는 배터리에서 센서까지 전기 연결이 이루어질 수 있는 곳을 보여준다. 실제로, 배터리 연결부나 배터리 전기 기기에서 고압 공기를 멀리 유지하는 것이 가장 좋으며, 이러한 관점에서 더 큰 배터리를 수용하도록 설계된 센서 몸체는 공기가 센서 몸체 중간 어딘가 또는 밸브 스템을 빠져나가게 지향시키도록 구성될 수 있다. 배터리 크기는 약 4 인치까지의 길이에 의해서만 제한되는데, 이는 휠/타이어 조립체 내부에 실제로 맞을 수 있는 길이이기 때문이다. 배터리는 2 내지 3인치의 길이일 수 있다. 배터리의 직경은 밸브 스템 코어의 직경을 초과해서는 안 된다. 이는 새로운 설계가 현재 표준화된 크기와 호환될 수 있게 할 것이다.
예시적인 예에서, 본 개시의 교시에 따른 다양한 구현은 밸브 스템 코어에 영구적으로 부착된 튜브형 배터리를 가질 수 있다. 이는 기술자가 밸브 스템 코어를 제거할 때 하나의 단계로 배터리를 교체할 수 있게 한다. 밸브 스템 코어가 제거되면 부착되지 않은 배터리가 타이어의 공기에 의해 밀려나기 때문에, 이는 또한 안전성도 개선한다. 배터리와 밸브 스템 코어는 예시적인 구현에서 독립적으로 구성될 수 있다. 기술자는 밸브 스템 코어의 나사를 풀고 타이어의 공기압은 배터리를 밀어낼 것이다. 충분한 압력이 있는 경우 고정되지 않은 배터리가 타이어 밖으로 튀어나올 수 있으므로, 이는 가능한 안전 문제를 도입한다. 배터리는 밸브 스템 코어에 비영구적으로 부착될 수 있다. 밸브 스템 코어는 중간 "클립" 또는 리테이너(retainer)를 통해 배터리에 부착될 수 있다.
예시적인 예에서, 본 개시의 교시에 따른 다양한 구현은 다양한 배터리 설계로 작동하도록 적응된 밸브 스템을 가질 수 있다. 예를 들어, 밸브 스템은 기존 표준 밸브 스템과 상이한 내부 캐비티를 가질 필요가 있을 수 있다. 공기 흐름이 밸브 스템의 특정 지점에 도달하면, 임의의 출구 지점이 타이어로의 공기를 용이하게 할 수 있다. 증가된 밸브 스템 캐비티 크기는 배터리를 밸브 스템의 단부에 부착하는 것을 용이하게 할 수 있다. 공기 흐름은 베이스 밸브 스템으로부터, 배터리와 전기 연결부 주변을 거쳐, 센서 몸체의 출구를 통해 타이어로 이동한다. 일부 구현은 센서 몸체에 격리된 전기 연결부를 가질 수 있으며, 공기 흐름은 센서 몸체 이전에 밸브 스템에서 빠져나갈 것이다. 밸브 스템으로부터 타이어로의 공기 흐름은 센서가 공기압을 측정하는 동일한 통로가 아니다. 예시적인 TPMS 센서는 센서 몸체 어딘가에 장착된 압력 센서를 특징으로 할 수 있다.
예시적인 예에서, 본 개시 내용의 교시에 따른 다양한 구현은 배터리를 연결하도록 구성된 전기 접점을 가질 수 있다. 예를 들어, 센서 측의 전기 접점은 밸브 스템 코어가 개방 또는 폐쇄 위치에 있는지 여부에 관계없이 배터리 연결부 상에서 아래로 가압할 수 있다. 일부 전기 연결 설계는 양 및 음 연결 모두에 도달하고 이를 용이하게 하는 2개 이상의 전기 "프롱(prong)"을 특징으로 할 수 있다. 배터리는 밸브 스템에 접지될 수 있다. 일부 배터리는 관절 연결을 용이하게 하기 위해 배터리 베이스에 있는 긴 전기 "스템"으로 설계될 수 있다. 일부 기존 배터리는 전기적으로 연결할 수 있을 만큼 길지만 관절 연결하고 연경을 유지할 만큼 충분히 길지 않은 베이스에서의 "스템"을 갖는다. 이론적으로 맞춤형 배터리 솔루션은 통합된 이러한 특징을 가질 수 있다.
위의 개요, 이러한 상세한 설명 및 아래의 청구항, 본원 및 첨부 도면에 참조로 통합된 각 출원의 내용에서, 본 발명의 다양한 구현의 특징이 참조된다. 본 명세서에서 본 발명의 구현의 개시는 이러한 특징의 모든 가능한 조합을 포함하는 것으로 해석되어야 한다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 특정한 특징이 본 발명의 특정 구현 또는 특정 청구항의 맥락에서 개시되는 경우, 해당 특징은 또한 - 가능한 범위에서 - 본 발명의 다른 구현과 조합하여 및/또는 그 맥락에서 그리고 일반적으로 본 발명에서 사용될 수 있다.
본 개시에서, 다양한 특징은 예를 들어 동사 "할 수 있다"의 사용을 통해, 또는 이에 한정되지는 않지만 "일부 구현에서", "일부 설계에서", "다양한 구현에서", "다양한 설계에서", "예시적인 예에서" 또는 "예를 들어"와 같은 문구의 사용을 통해 선택적인 것으로 설명될 수 있다. 간결함과 가독성을 위해, 본 개시는 선택적 특징의 세트로부터 선택함으로써 획득될 수 있는 각각의 그리고 모든 순열을 명시적으로 언급하지 않는다. 그러나, 본 개시는 이러한 모든 순열을 명시적으로 개시하는 것으로 해석되어야 한다. 예를 들어, 3개의 선택적인 특징을 갖는 것으로 설명된 시스템은 7개의 상이한 방식, 즉, 3개의 가능한 특징 중 단지 하나, 3개의 가능한 특징 중 임의의 2개 또는 3개의 가능한 특징 중 3개 모두로 구현될 수 있다. 각각의 구현 특징, 심지어 다른 구현 특징과 조합하여 단독으로 개시된 특징은 본 기술 분야의 통상의 기술자에게 무의미한 것으로 쉽게 명백한 것을 제외하고 임의의 구성으로 조합될 수 있다. 이하의 청구항이 반영할 수 있듯이, 앞서 개시된 임의의 단일 구현의 모든 특징보다 더 적은 수의 특징의 조합에 신규한 지점이 있을 수 있다. 본 개시는 독립항과 종속항의 모든 순열을 포함하게 해석되도록 의도된다.
요약하면, 본 개시는 타이어 압력 모니터링을 교시한다. 보다 구체적으로, 본 발명은 외부에서 교체 가능한 배터리로 TPMS 센서를 구성하는 것에 관한 것이다. 밸브 스템은 밸브 스템 내에 배터리를 탈착 가능하게 고정하도록 설계된 밸브 스템 코어와 배터리로부터의 전원에 센서를 연결하도록 설계된 전기 연결부로 구성된 센서로 배터리 교체를 용이하게 한다. 밸브 스템은 밸브 스템 코어를 보유하도록 구성된 내부 캐비티를 가질 수 있다. 배터리는 밸브 스템 내에 적어도 부분적으로 보유될 수 있다. 밸브 스템 코어는 밸브 스템 내에 배터리를 탈착 가능하게 고정하도록 구성된 배터리 보유 클립과 결합될 수 있다. 배터리는 배터리 보유 클립 내에 적어도 부분적으로 보유될 수 있다. 센서는 밸브 스템 코어로부터 떨어진 밸브 스템의 단부에 연결된 센서 몸체에서 구성될 수 있다. 전기 연결부는 배터리가 밸브 스템 코어에 근접한 밸브 스템 단부를 통해 밸브 스템에 삽입되거나 이로부터 제거될 때 센서와 배터리를 연결하거나 연결 해제하도록 구성된 스프링-장착형 단자를 포함할 수 있어, 센서로 구성된 타이어를 제거하거나 수축시키지 않고 배터리 교체를 허용한다. 차량의 휠에 설치된 TPMS 센서의 배터리를 교체하는 것은 밸브 스템의 내부 캐비티에서 밸브 스템 코어를 제거하는 것, 밸브 스템 내부에서 배터리를 잡아 당기는 것, 다른 배터리를 밸브 스템으로 밀어 넣는 것, 그리고 타이어를 수축시키지 않고 또는 타이어를 갖는 휠을 차량으로부터 제거하지 않고 밸브 스템의 밸브 스템 코어를 교체하는 것을 포함할 수 있다.
다양한 구현은 하나 이상의 기술적 효과를 달성할 수 있다. 예를 들어, 일부 구현은 TPMS 센서의 배터리를 교체하는 사용자의 노력을 줄일 수 있다. 이러한 감소된 배터리 교체 노력은 밸브 스템 코어 내에 구현된 통합 배터리로 설계된 TPMS 센서 조립체의 결과일 수 있다. 통합 배터리는 밸브 스템을 통해 제거 및 교체될 수 있으며, TPMS 센서 조립체는 타이어를 수축시키지 않고 차량의 타이어 림에 장착된 상태로 유지되어, TPMS 센서 배터리를 교체하는 사용자의 노력을 줄인다. 일부 구현에서, 타이어 압력 모니터링 기능을 유지하는 데 드는 사용자의 비용이 줄어들 수 있다. 이러한 용이함은 밸브 스템 내에 배터리를 보유하도록 구성된 밸브 스템을 갖는 TPMS 센서 조립체의 결과일 수 있으며, 전문 도구나 전문 정비공의 추가 비용 없이 사용자가 스스로 TPMS 센서 배터리를 교체할 수 있게 해준다. 일부 구현에서, 사용자의 안전이 개선될 수 있다. 예를 들어, 본 개시에 의해 스스로 TPMS 센서 배터리를 교체할 수 있게 된 사용자는 TPMS 센서 배터리를 신속하게 교체하고 타이어 압력 모니터링 기능을 유지할 가능성이 더 높을 수 있다.
예시적인 예에서, 본 개시의 교시 전에, 제조자는 TPMS 센서에 대한 시장을 수익의 형태라기보다는 비용으로 보았을 수 있다. 이전 시장은 심한 애프터마켓 침투로 어려움을 겪었다. 이는 대체로 전 세계 주요 시장에서 판매되는 모든 신차에 TPMS가 법적으로 요구되기 때문이다. TPMS 공급자와 애프터마켓은 제조자보다 TPMS로부터 훨씬 더 많은 이익을 얻었다. 외부에서 교체 가능한 배터리의 이점은 단지 편의성과 시간 절약뿐만 아니라, 장기적으로 애프터마켓 침투의 효과적인 제거이다. 소비자는 이전에는 경제성을 위해 애프터마켓 센서를 선택했다. 본 개시의 교시에 따른 외부에서 교체 가능한 배터리에 있어서, 가장 경제성 있는 솔루션은 새로운(애프터마켓) 센서를 선택하는 대신 배터리를 교체하는 것일 수 있다. OEM은 이러한 기술을 구현하기를 원할 것이며 공급업자는 기꺼이 이를 OEM에 판매할 것이다. 예시적인 예에서, 공급업자는 소유 센서 기술을 새로운 외부에서 교체 가능한 배터리 시스템에 적응시킬 수 있을 것이다.
타이어 압력 모니터링은 장치로서 구현될 수 있다. 장치는 센서 시스템을 포함할 수 있다. 센서 시스템은 타이어 압력 센서 시스템일 수 있다. 타이어 압력 센서 시스템은 센서 회로를 포함할 수 있다. 센서 회로는 회로 조립체에 구성될 수 있다. 회로 조립체는 전자 구성 요소를 포함할 수 있다. 회로 조립체는 회로 기판 또는 인쇄 배선 기판으로 구현될 수 있다. 센서 회로는 공기압 센서를 포함할 수 있다. 타이어 압력 센서 시스템은 밸브 스템을 포함할 수 있다. 타이어 압력 센서 시스템은 밸브 스템에 의해 보유되는 밸브 스템 코어를 포함할 수 있다. 밸브 스템은 센서 회로 및 공기압 센서와 유체 연통할 수 있다. 밸브 스템 코어는 밸브 스템을 통해 대기와 유체 연통할 수 있다. 타이어 압력 센서 시스템은 배터리를 포함할 수 있다. 배터리는 밸브 스템 내에 적어도 부분적으로 보유될 수 있다. 배터리는 원통형일 수 있다. 배터리는 튜브형 구조 내에 맞도록 형상화될 수 있다. 배터리는 제2 단부로부터 떨어진 제1 단부를 포함하는 2개의 단부를 갖는 세장형 구조일 수 있다. 배터리는 양의 전기 접점을 가질 수 있다. 배터리는 음의 전기 접점을 가질 수 있다. 배터리의 양 및 음의 전기 접점은 모두 배터리의 단일 단부에 배치될 수 있다. 배터리의 양의 전기 접점은 배터리의 다른 단부에 배치된 배터리의 음의 전기 접점의 반대편인 배터리의 일 단부에 배치될 수 있다. 밸브 스템 코어는 밸브 스템 내에 배터리를 탈착 가능하게 고정하도록 구성될 수 있다. 밸브 스템 코어는 밸브 스템 코어와 센서 회로 사이의 밸브 스템 내에서 배터리를 탈착 가능하게 고정하도록 설계된 보유 클립으로 구성될 수 있다. 배터리는 센서 회로에 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다. 배터리는 밸브 스템 내에 탈착 가능하게 보유되도록 구성될 수 있다. 배터리는 센서 회로에 전기적으로 연결하기 위해 밸브 스템 내에 맞도록 크기가 정해진 배터리를 구성하는 것에 기초하여 밸브 스템 내에 탈착 가능하게 보유되도록 적응될 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 접촉 및 연결이라는 용어는 특정 사례 또는 문맥에서의 사용이 달리 나타내지 않는 한 상호 교환 가능하고 동의어로 간주된다.
타이어 압력 모니터링이 방법으로서 구현될 수 있다. 방법은 타이어 압력 센서 시스템을 사용하는 단계를 포함할 수 있다. 타이어 압력 센서 시스템을 사용하는 단계는 타이어 압력 센서 시스템을 휠에 설치하는 단계를 포함할 수 있다. 타이어 압력 센서 시스템을 사용하는 단계는 타이어 압력 센서 시스템의 배터리를 제거하고 교체하는 단계를 포함할 수 있다. 타이어 압력 센서 시스템에서 배터리를 교체하는 단계는 휠에서 타이어 압력 센서 시스템을 제거하지 않고 배터리를 교체하는 단계를 포함할 수 있으며, 여기서 타이어 압력 센서 시스템은 휠에 설치된다. 타이어 압력 센서 시스템에서 배터리를 교체하는 단계는 차량에서 휠을 제거하지 않고 배터리를 교체하는 단계를 포함할 수 있으며, 여기서 타이어 압력 센서 시스템은 차량의 휠에 설치된다. 타이어 압력 센서 시스템을 사용하는 단계는 휠에서 타이어 압력 센서 시스템을 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 타이어 압력 센서 시스템을 만드는 단계를 포함할 수 있다. 타이어 압력 센서 시스템을 만드는 단계는 밸브 스템 내에 적어도 부분적으로 보유되는 배터리를 탈착 가능하게 고정하도록 밸브 스템 코어를 구성하는 단계를 포함할 수 있다. 배터리를 탈착 가능하게 고정하도록 밸브 스템 코어를 구성하는 단계는 밸브 스템 코어와 센서 회로 사이의 밸브 스템 내에서 배터리를 탈착 가능하게 고정하도록 설계된 보유 클립을 구성하는 단계를 포함할 수 있다. 본 방법은 센서 회로에 전기적으로 연결되도록 배터리를 구성하는 단계를 포함할 수 있다. 복수의 전기 접점이 배터리를 센서 회로에 전기적으로 연결할 수 있다. 타이어 압력 센서 시스템을 만드는 단계는 밸브 스템 내에 탈착 가능하게 보유되도록 배터리를 적응시키는 단계를 포함할 수 있다. 밸브 스템 내에 탈착 가능하게 보유되도록 배터리를 적응시키는 단계는 밸브 스템 내에 맞도록 크기가 정해진 배터리를 만들고 배터리를 센서 회로에 전기적으로 연결하도록 구성하는 단계를 포함할 수 있다.
장치 구현은 밸브 스템(200) 내에 적어도 부분적으로 배치된 밸브 스템 코어(205)로 구성된 밸브 스템(200)으로서, 밸브 스템(200)은 밸브 스템(200) 내에 적어도 부분적으로 배치된 배터리(215)를 탈착 가능하게 고정하도록 구성되고, 배터리(215)의 단일 단부에 배치된 양의 전기 연결부(220a)와 음의 전기 연결부(220b)를 갖는, 밸브 스템(200); 및 센서(230)와 배터리(215)를 전기적으로 연결하거나 연결 해제하도록 구성된 각각의 스프링-장착형 단자들을 포함하는 양의 전기 배선(225a) 및 음의 전기 배선(225b)으로 구성된 센서(230)를 포함할 수 있다.
센서(230)는 공기압 센서를 추가로 포함할 수 있다.
밸브 스템(200)은 센서(230)와 유체 결합되도록 구성될 수 있다.
센서(230)는 타이어(105) 내에 배치될 수 있다.
밸브 스템(200)은 타이어(105)를 대기와 유체 결합하도록 구성될 수 있다.
밸브 스템(200)은 대기와 유체 결합되도록 구성될 수 있다.
배터리(215)는 실질적으로 원통 형상일 수 있다.
배터리(215)는 튜브형 구조 내에 적어도 부분적으로 끼워지도록 형상화될 수 있다.
배터리(215)는 제2 단부로부터 떨어진 제1 단부를 포함하는 2개의 배터리(215) 단부를 갖는 세장형 구조를 포함할 수 있다.
배터리(215)는 리튬 이온 및 니켈 금속 수소화물로 구성된 그룹으로부터 선택된 재료를 포함할 수 있다.
배터리(215)는 1.25 V 내지 3 V, +/- 10% 범위의 정격 전압을 갖는다.
배터리(215)는 양의 전기 연결부를 추가로 포함할 수 있다.
배터리(215)는 음의 전기 연결부를 추가로 포함할 수 있다.
배터리(215)는 배터리(215)의 일 단부에 모두 배치된 적어도 2개의 전기 연결부를 추가로 포함할 수 있다.
스프링-장착형 단자들은 배터리(215)와 센서(230) 사이의 전기적 연결을 유지하고, 배터리(215)가 밸브 스템(200)의 길이 방향 축을 따라 관절식으로 이어질 때 밸브 스템(200)을 통한 공기 흐름을 허용하기에 충분히 길 수 있다.
배터리(215)는 배터리(215)의 중심 코어에 구성된 적어도 하나의 전기 연결부를 추가로 포함할 수 있으며, 배터리의 중심 코어는 배터리(215)의 일 단부로부터 돌출된다.
배터리(215)는 배터리(215)의 외부 표면에 구성된 적어도 하나의 전기 연결부를 추가로 포함할 수 있다.
배터리(215)는 적어도 2개의 전기 연결부를 추가로 포함할 수 있으며, 적어도 2개의 전기 연결부 중 하나는 다른 배터리(215) 단부에 배치된 적어도 2개의 전기 연결부 중 다른 하나로부터 떨어져 있고 반대편에 있는 하나의 배터리(215) 단부에 배치된다.
본 장치는 밸브 스템(200) 내에 적어도 부분적으로 배치된 배터리(215)를 추가로 포함할 수 있다.
본 장치는 센서(230)를 보지하도록 구성된 센서 몸체(115) 내에 적어도 부분적으로 배치된 배터리(215)를 추가로 포함할 수 있다.
본 장치는 밸브 스템(200) 내에 배터리(215)를 탈착 가능하게 고정하도록 구성된 배터리 보유 클립(210)을 추가로 포함할 수 있다.
배터리 보유 클립(210)은 배터리 보유 클립(210)에 삽입된 배터리(215)의 단부를 수용하도록 구성된 개구를 갖고 실질적으로 튜브형일 수 있다.
배터리 보유 클립(210)은 부착 슬롯(400)을 포함할 수 있다.
부착 슬롯(400)은 스냅-인(snap-in) 부착 지점일 수 있다.
밸브 스템 코어(205)는 부착 슬롯(400)에 스냅-인하도록 설계된 비드(bead) 또는 프롱(prong)으로 구성될 수 있다.
밸브 스템(200)의 내부 표면은 부착 슬롯(400)에 스냅-인되도록 설계된 비드 또는 프롱으로 구성될 수 있다.
부착 슬롯(400)은 적어도 하나의 실질적으로 직각인 굽힘부를 포함할 수 있다.
본 장치는 밸브 스템 코어(205)와 결합된 배터리 보유 클립(210)을 추가로 포함할 수 있다.
본 장치는 센서(230)에 전기적으로 연결된 배터리(215)를 추가로 포함할 수 있다.
본 장치는 차량에 설치된 적어도 하나의 타이어 림(rim)(110)에 설치될 수 있다.
차량은 복수의 타이어 림(110)을 추가로 포함할 수 있다.
방법 구현은 밸브 스템(200) 내에 적어도 부분적으로 배치된 밸브 스템 코어(205)로 밸브 스템(200)을 구성하는 단계로서, 밸브 스템(200)은 밸브 스템(200) 내에 적어도 부분적으로 배치된 배터리(215)를 탈착 가능하게 고정하도록 구성되고, 배터리(215)의 단일 단부에 배치된 양의 전기 연결부(220a)와 음의 전기 연결부(220b)를 갖는, 밸브 스템(200)을 구성하는 단계; 및 센서(230)와 배터리(215)를 전기적으로 연결하거나 연결 해제하도록 구성된 각각의 스프링-장착형 단자들을 포함하는 양의 전기 배선(225a) 및 음의 전기 배선(225b)으로 센서(230)를 구성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 방법은 타이어(105) 내에 배치된 공기압 센서로 센서(230)를 구성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 방법은 센서(230)와 유체 결합되도록 밸브 스템(200)을 구성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 방법은 타이어(105)를 대기와 유체 결합하도록 밸브 스템(200)을 구성하고, 대기와 유체 결합되도록 밸브 스템(200)을 구성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 방법은 제2 단부로부터 떨어진 제1 단부를 포함하는 2개의 배터리(215) 단부를 갖는 긴 튜브형 구조 내에 적어도 부분적으로 끼워지게 형상화되도록 배터리(215)를 구성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
배터리(215)는 제2 단부로부터 떨어진 제1 단부를 포함하는 2개의 배터리(215) 단부를 갖는 긴 튜브형 구조 내에 적어도 부분적으로 끼워지도록 형상화될 수 있다.
본 방법은 1.25 V 내지 3 V, +/- 10% 범위의 정격 전압을 갖는 배터리(215)를 사용하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
배터리(215)는 1.25 V 내지 3V, +/- 10% 범위의 정격 전압을 가질 수 있다.
본 방법은 배터리(215)와 센서(230) 사이의 전기적 연결을 유지하고, 배터리(215)가 밸브 스템(200)의 길이 방향 축을 따라 관절식으로 이어질 때 밸브 스템(200)을 통한 공기 흐름을 허용하기에 충분히 길도록 스프링-장착형 단자들을 구성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 방법은 배터리(215)의 중심 코어에 구성된 적어도 하나의 전기 연결부로 배터리(215)를 구성하는 단계를 추가로 포함할 수 있고, 배터리의 중심 코어는 배터리(215)의 일 단부으로부터 돌출된다.
본 방법은 배터리(215)의 외부 표면에 구성된 적어도 하나의 전기 연결부로 배터리(215)를 구성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 방법은 적어도 2개의 전기 연결부로 배터리(215)를 구성하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 적어도 2개의 전기 연결부 중 하나는 다른 배터리(215) 단부에 배치된 적어도 2개의 전기 연결부 중 다른 하나로부터 떨어져 있고 반대편에 있는 하나의 배터리(215) 단부에 배치된다.
본 방법은 센서(230)를 보유하도록 구성된 센서 몸체(115) 내에 적어도 부분적으로 배터리(215)를 포지셔닝하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 방법은 밸브 스템(200) 내에 배터리(215)를 탈착 가능하게 고정하도록 구성된 배터리 보유 클립(210)을 설치하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 방법은 배터리(215)를 센서(230)에 전기적으로 연결하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 방법은 차량에 설치된 적어도 하나의 타이어 림(110)에 밸브 스템(200)을 설치하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 방법은 차량에 설치된 적어도 하나의 타이어 림(110)에 밸브 스템(200)을 설치하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 차량은 복수의 타이어 림(110)으로 구성된다.
장치 키트 구현은 밸브 스템(200) 내에 적어도 부분적으로 배치된 밸브 스템 코어(205)를 탈착 가능하게 보유하도록 구성된 밸브 스템(200)으로서, 밸브 스템(200)은 밸브 스템(200) 내에 적어도 부분적으로 배치된 배터리(215)를 탈착 가능하게 고정하고, 배터리(215)의 단일 단부에 배치된 양의 전기 연결부(220a)와 음의 전기 연결부(220b)를 갖도록 구성되는, 밸브 스템(200); 및 센서(230)와 배터리(215)를 전기적으로 연결하거나 연결 해제하도록 구성된 각각의 스프링-장착형 단자들을 포함하는 양의 전기 배선(225a) 및 음의 전기 배선(225b)으로 구성된 센서(230)를 포함할 수 있다.
장치 키트 센서(230)는 공기압 센서를 추가로 포함할 수 있다.
장치 키트는 배터리(215)와 센서(230) 사이의 전기적 연결을 유지하고, 배터리(215)가 밸브 스템(200)의 길이 방향 축을 따라 관절식으로 이어질 때 밸브 스템(200)을 통한 공기 흐름을 허용하기에 충분히 긴 스프링-장착형 단자들을 추가로 포함할 수 있다.
장치 키트는 적어도 하나의 타이어 림(110)을 추가로 포함할 수 있다.
장치 키트는 적어도 하나의 타이어 림(110)에 설치된 밸브 스템(200)을 추가로 포함할 수 있다.
압력 센서를 만들기 위한 본 개시에 따른 방법은 밸브 스템 내에 배터리를 탈착 가능하게 고정하도록 구성된 배터리 보유 클립과 결합된 밸브 스템 코어로 밸브 스템을 구성하는 단계; 및 센서를 배터리로부터의 전원에 연결하도록 적응된 전기적 연결부로 센서를 구성하는 단계를 포함할 수 있다.
차량의 타이어를 갖는 휠에 설치된 압력 센서의 배터리를 교체하기 위한 본 개시에 따른 방법은 밸브 스템의 내부 캐비티로부터 밸브 스템 코어를 제거하는 단계; 밸브 스템 내로부터 배터리를 잡아 당기는 단계; 다른 배터리를 밸브 스템에 밀어 넣는 단계; 및 타이어를 수축시키거나 차량으로부터 휠을 제거하지 않고 밸브 스템의 밸브 스템 코어를 교체하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시에 따른 구현은 TPMS 센서의 배터리를 교체하기 위해 전문 정비소나 대리점을 방문하는 데 필요한 비용과 시간을 피하기 위해, 배터리가 교체되어야 할 필요가 있을 때 밸브 스템을 통해 용이하게 제거될 수 있는 통합된 배터리를 갖는 개선된 타이어 압력 모니터링 시스템(TPMS: tire pressure monitoring system)을 제공할 수 있다.
본 개시에 따른 구현은 타이어를 제거하거나 수축시키지 않고 배터리 제거 및 교체를 허용하기 위해 밸브 스템 코어에 통합되어 있는 배터리를 사용하여 기존 시스템들과 함께 작동할 수 있고 차량의 각각의 타이어의 림에 장착될 수 있는 개선된 TPMS 센서를 제공할 수 있다.
TPMS 센서 구현은 내부 캐비티를 갖는 밸브 스템; 밸브 스템의 내부 캐비티 내에 위치된 밸브 스템 코어로서, 밸브 스템은 센서 몸체에 결합되는, 밸브 스템 코어; 및 배터리를 포함할 수 있으며, 배터리는 밸브 스템의 내부 캐비티 내의 밸브 스템 아래에 위치되고 센서 몸체에 통합된 센서에 전력을 공급하기 위해 센서 몸체로 연장된다.
배터리는 튜브 형상일 수 있다.
센서 몸체는 차량용 타이어의 타이어 림에 장착될 수 있다.
TPMS 센서로부터 배터리를 제거하기 위해 타이어를 차량에서 제거하거나 타이어 림에서 분리할 필요가 없다.
장치는 밸브 스템 코어에 구현된 배터리를 갖는 TPMS 센서를 포함할 수 있다.
배터리를 제거하는 것은 TPMS 센서가 연결/모니터링되는 휠을 제거하는 것을 필요로 하지 않는다.
본 개시에 따른 압력 센서 장치는 밸브 스템 내에 배터리를 탈착 가능하게 고정하도록 구성된 배터리 보유 클립과 결합된 밸브 스템 코어로 구성된 밸브 스템; 및 센서를 배터리로부터의 전원에 센서를 연결하도록 적응된 전기적 연결부로 구성된 센서를 포함한다.
본 개시에 따른 구현은 차량 타이어의 림에 장착될 수 있는 TPMS 센서 조립체를 포함할 수 있다. 추가로, 비제한적인 구현에서, 본원에 설명된 TPMS 센서는 밸브 스템 코어에 구현될 수 있는 통합 배터리를 포함할 수 있다. 유리하게는, 본원에 설명된 바와 같이, TPMS 센서에서 밸브 스템 코어에 통합된 배터리를 교체하는 프로세스는 전문적인 정비공을 필요로 하는 기존 TPMS 센서보다 훨씬 빠르고 쉬운 방식으로 완료될 수 있다. 일부 구현에서, TPMS 센서의 통합 배터리 교체는 여전히 차량 상의 팽창된 타이어 상태에서 수행될 수 있으며, 이는 소비자에게 훨씬 더 매력적이고 비용-효과적인 대안이다.
종래 기술의 (즉, 본 개시 이전의 종래의) TPMS 센서 사용을 나타내는 시나리오에서, 타이어에 종래의 TPMS 센서를 설치하는 것은 정비공이 타이어를 타이어 림에서 분리하고, 밸브 스템을 센서와 배터리 하우징의 올바른 구멍에 연결하고, 장착 나사를 연결하도록 요구했을 것이다. 그 후, 사용자는 타이어 림의 기존 밸브 스템 구멍을 통해 밸브 스템을 삽입하여 센서와 배터리 하우징 영역이 타이어 림에 장착되고 밸브 스템 또는 밸브 몸체가 반대측을 통해 타이어 림의 밸브 스템 구멍을 통해 돌출된다. 밸브 스템이 제자리에 있으면, 센서와 배터리 하우징 영역이 타이어 림의 외부 표면과 같은 높이가 되어 제자리에 유지되도록 장착 나사를 조일 수 있다. 다음으로, 사용자는 와셔, 그 다음 너트, 그 다음 캡을 밸브 스템의 외부 개구 상으로 슬라이딩시킬 것이다. 사용자는 적절한 양의 토크를 달성하기 위해 하나 이상의 렌치 또는 다른 도구를 사용하여 너트를 조일 수 있으며 장착 나사를 더 조일 수 있다.
종래 기술의(즉, 본 개시 이전의 종래의) TPMS 센서 사용을 나타내는 시나리오에서, TPMS 센서는 배터리가 센서 및 배터리 하우징 영역에서 조심스럽게 제거되어야 하기 때문에 배터리 교체가 필요할 때 전문 정비공을 필요로 하며, 이는 단순한 작업이 아니다. 타이어에 설치된 기존 TPMS 센서를 제거하기 위해, 정비공은 차량에서 휠(타이어 및 림)을 제거해야 한다. 정비공은 캡을 추가로 제거하고 밸브 스템에서 밸브 스템 코어를 제거하여 임의의 공기의 타이어를 감압시킨다. 정비공은 타이어 장착 기계를 사용하여 타이어의 비드를 추가로 부수고 타이어를 제거하거나 기계를 사용하여 타이어를 타이어 림에서 밀어내 설치된 TPMS 센서에 접근해야 한다. 다음으로 정비공은 밸브 스템 조립체를 타이어에 유지하는 너트와 와셔를 제거하고 장착 나사를 풀고 하우징 영역을 밸브 스템 조립체에서 멀어지게 당겨 밸브 스템 조립체에서 하우징 영역을 분리해야 한다. 그 후, 정비공은 센서와 배터리 하우징 영역의 보호 백 플레이트(back plate)를 열고 코인 형상 배터리를 제거할 수 있다. 이는 센서와 배터리 하우징 영역 내부에 포함된 임의의 고무 보호 코팅을 제거하는 것을 추가로 필요로 할 수 있다. 그 후, 정비공은 새로운 배터리를 삽입하고 센서와 배터리 하우징 영역을 새 밸브 스템 조립체에 다시 부착하고 타이어 림을 타이어에 다시 조립하여 차량에 이를 설치할 수 있다. 이러한 프로세스는 시간 소모적이고 수행하는 데 비용이 많이 든다.
본원에 사용된 "~에 연결된", "~에 결합된" 및 "~와 통신하는"이라는 문구는 기계적, 전기적, 자기적, 전자기적, 유체, 열, 열역학적 또는 화학적 상호 작용에 한정되지 않지만 이를 포함하여, 둘 이상의 엔티티 사이의 임의의 형태의 상호 작용을 지칭한다. 두 구성 요소는 서로 직접 접촉하지 않더라도 기능적으로 서로 결합될 수 있다. "접하는" 또는 "기계적으로 결합된"이라는 용어는 해당 항목이 반드시 함께 부착될 필요는 없지만 서로 직접 물리적으로 접촉하는 항목을 지칭한다.
다양한 구현에서, 본원에서 결합되거나 연결되는 것으로 설명된 요소는 하나 이상의 다른 개입 요소와 직접 연결되거나 간접적으로 실현될 수 있는 효과적인 관계를 가질 수 있다.
특정 용어 및 그 파생어는 단지 참조로 편의를 위해 다음 설명에서 사용될 수 있으며 제한되지 않을 것입니다. 예를 들어, "위쪽", "아래쪽", "좌측" 및 "우측"과 같은 단어는 달리 명시하지 않는 한 참조되는 도면의 방향을 지칭한다. 유사하게, "내측으로" 및 "외측으로"와 같은 단어는 각각 디바이스 또는 영역의 기하학적 중심 및 그 지정된 부분을 향하는 그리고 이로부터 멀어지는 방향을 지칭할 것이다. 달리 명시하지 않는 한 단수형의 참조는 복수를 포함하며, 그 반대도 마찬가지이다.
본 발명은 본 발명을 수행하기 위해 개시된 특정 구현으로 제한되지 않고, 본 발명은 이하의 청구당에 제시된 바와 같이 본 출원의 범위 내에 속하는 모든 구현을 포함하는 것으로 의도되며, 여기서 관사 "어느(a)" 또는 "어떤(an)"의 사용에 의해서와 같이 단수형의 요소는 특별히 명시하지 않는 한 "하나 그리고 단지 하나"를 의미하는 것이 아니라 "하나 이상"을 의미하도록 의도되었다. 또한, 해당 요소가 "~을 위한 수단" 또는 "~을 위한 단계"라는 문구를 사용하여 명시적으로 언급되지 않은 한, 어떠한 청구항 요소도 35 U.S.C.§112(f) 또는 35 U.S.C.§112, 여섯 번째 문단(프리(pre)-AIA)의 조항 하에서 해석되지 않는다.
도면에 묘사된 요소의 각각의 참조 번호 및 설명은 다음과 같이 요약된다.
100 : TPMS 센서 조립체
105 : 타이어
110 : 타이어 림
115 : 센서 몸체
120 : 공기 캡
200 : 밸브 스템
205 : 밸브 스템 코어
210 : 배터리 보유 클립
215 : 배터리
220a,b : 전기 접점
225a,b : 배터리 배선
230 : 센서
235 : 너트
240 : 와셔
400 : 부착 슬롯
500 : 상단 출구 포트
505 : 바닥 출구 포트
800 : 일반 내부 개구
900 : 바
905 : 하위 영역
이러한 이하의 청구항들은 본 발명에 대한 적절한 보호를 유지하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (30)

  1. 장치로서,
    밸브 스템(stem)(200) 내에 적어도 부분적으로 배치된 밸브 스템 코어(core)(205)로 구성된 상기 밸브 스템(200)으로서, 상기 밸브 스템(200)은 상기 밸브 스템(200) 내에 적어도 부분적으로 배치된 배터리(215)를 탈착 가능하게 고정하도록 구성되고, 상기 배터리(215)의 단일 단부에 배치된 양의 전기 연결부(220a)와 음의 전기 연결부(220b)를 갖는, 상기 밸브 스템(200); 및
    센서(230)와 상기 배터리(215)를 전기적으로 연결하거나 연결 해제하도록 구성된 각각의 스프링-장착형 단자들을 포함하는 양의 전기 배선(225a) 및 음의 전기 배선(225b)으로 구성된 상기 센서(230)를 포함하는, 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 센서(230)는 공기압 센서를 더 포함하는, 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 밸브 스템(200)은 상기 센서(230)와 유체 결합되도록 구성되는, 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 센서(230)는 타이어(105) 내에 배치되는, 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 배터리(215)는 실질적으로 원통 형상인, 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 배터리(215)는 튜브형 구조 내에 적어도 부분적으로 끼워지도록 형상화되는, 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 배터리(215)는 제2 단부로부터 떨어진 제1 단부를 포함하는 2개의 배터리(215) 단부를 갖는 세장형 구조를 포함하는, 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 배터리(215)는 리튬 이온 및 니켈 금속 수소화물로 구성된 그룹으로부터 선택된 재료를 포함하는, 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 배터리(215)는 1.25 V 내지 3 V, +/- 10% 범위의 정격 전압을 갖는, 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 스프링-장착형 단자들은 상기 배터리(215)와 상기 센서(230) 사이의 전기적 연결을 유지하고, 상기 배터리(215)가 상기 밸브 스템(200)의 길이 방향 축을 따라 관절식으로 이동할 때 상기 밸브 스템(200)을 통한 공기 흐름을 허용하기에 충분히 긴, 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 장치는 상기 배터리(215)가 상기 밸브 스템(200) 내에 적어도 부분적으로 배치되는 것을 더 포함하는, 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 장치는 상기 배터리(215)가 상기 센서(230)를 보유하도록 구성된 센서 몸체(115) 내에 적어도 부분적으로 배치되는 것을 더 포함하는, 장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 장치는 상기 밸브 스템(200) 내에 상기 배터리(215)를 탈착 가능하게 고정하도록 구성된 배터리 보유 클립(210)을 더 포함하는, 장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 장치는 상기 배터리(215)가 상기 센서(230)에 전기적으로 연결되는 것을 더 포함하는, 장치.
  15. 제1항에 있어서, 상기 장치는 차량에 설치된 적어도 하나의 타이어 림(rim)(110)에 설치되는, 장치.
  16. 방법으로서,
    밸브 스템(200) 내에 적어도 부분적으로 배치된 밸브 스템 코어(205)로 상기 밸브 스템(200)을 구성하는 단계로서, 상기 밸브 스템(200)은 상기 밸브 스템(200) 내에 적어도 부분적으로 배치된 배터리(215)를 탈착 가능하게 고정하도록 구성되고, 상기 배터리(215)의 단일 단부에 배치된 양의 전기 연결부(220a)와 음의 전기 연결부(220b)를 갖는, 상기 밸브 스템(200)을 구성하는 단계; 및
    센서(230)와 상기 배터리(215)를 전기적으로 연결하거나 연결 해제하도록 구성된 각각의 스프링-장착형 단자들을 포함하는 양의 전기 배선(225a) 및 음의 전기 배선(225b)으로 상기 센서(230)를 구성하는 단계를 포함하는, 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 방법은 타이어(105) 내에 배치된 공기압 센서로 상기 센서(230)를 구성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 방법은 상기 센서(230)와 유체 결합되도록 상기 밸브 스템(200)을 구성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  19. 제17항에 있어서, 상기 방법은 상기 타이어(105)를 대기와 유체 결합하도록 상기 밸브 스템(200)을 구성하고, 상기 대기와 유체 결합되도록 상기 밸브 스템(200)을 구성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  20. 제16항에 있어서, 상기 방법은 상기 배터리(215)와 상기 센서(230) 사이의 전기적 연결을 유지하고, 상기 배터리(215)가 상기 밸브 스템(200)의 길이 방향 축을 따라 관절식으로 이동할 때 상기 밸브 스템(200)을 통한 공기 흐름을 허용하기에 충분히 길도록 상기 스프링-장착형 단자들을 구성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  21. 제16항에 있어서, 상기 방법은 상기 배터리(215)의 중심 코어에 구성된 적어도 하나의 전기 연결부로 상기 배터리(215)를 구성하는 단계를 더 포함하고, 상기 배터리의 상기 중심 코어는 상기 배터리(215)의 일 단부으로부터 돌출되는, 방법.
  22. 제16항에 있어서, 상기 방법은 상기 배터리(215)의 외부 표면에 구성된 적어도 하나의 전기 연결부로 상기 배터리(215)를 구성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  23. 제16항에 있어서, 상기 방법은 상기 밸브 스템(200) 내에 상기 배터리(215)를 탈착 가능하게 고정하도록 구성된 배터리 보유 클립(210)을 설치하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  24. 제16항에 있어서, 상기 방법은 상기 배터리(215)를 상기 센서(230)에 전기적으로 연결하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  25. 제16항에 있어서, 상기 방법은 차량에 설치된 적어도 하나의 타이어 림(110)에 상기 밸브 스템(200)을 설치하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  26. 장치 키트(kit)로서,
    밸브 스템(200) 내에 적어도 부분적으로 배치된 밸브 스템 코어(205)를 탈착 가능하게 보유하도록 구성된 밸브 스템(200)으로서, 상기 밸브 스템(200)은 상기 밸브 스템(200) 내에 적어도 부분적으로 배치된 배터리(215)를 탈착 가능하게 고정하고, 상기 배터리(215)의 단일 단부에 배치된 양의 전기 연결부(220a)와 음의 전기 연결부(220b)를 갖도록 구성되는, 상기 밸브 스템(200); 및
    센서(230)와 상기 배터리(215)를 전기적으로 연결하거나 연결 해제하도록 구성된 각각의 스프링-장착형 단자들을 포함하는 양의 전기 배선(225a) 및 음의 전기 배선(225b)으로 구성된 상기 센서(230)를 포함하는, 장치 키트.
  27. 제26항에 있어서, 상기 센서(230)는 공기압 센서를 더 포함하는, 장치 키트.
  28. 제26항에 있어서, 상기 장치 키트는 상기 배터리(215)와 상기 센서(230) 사이의 전기적 연결을 유지하고, 상기 배터리(215)가 상기 밸브 스템(200)의 길이 방향 축을 따라 관절식으로 이동할 때 상기 밸브 스템(200)을 통한 공기 흐름을 허용하기에 충분히 긴 스프링-장착형 단자들을 더 포함하는, 장치 키트.
  29. 제26항에 있어서, 상기 장치 키트는 적어도 하나의 타이어 림(110)을 더 포함하는, 장치 키트.
  30. 제29항에 있어서, 상기 장치 키트는 상기 적어도 하나의 타이어 림(110)에 설치된 상기 밸브 스템(200)을 더 포함하는, 장치 키트.
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