JP2004001716A - 受信アンテナ付きタイヤ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】受信アンテナ2が並列に形成された複数のループ部分2.1、2.2に分割され、対象物10に連結され、各ループ部分2.1、2.2は表面s1、s2を有し、これらの表面s1、s2は全体として並んで配置されて各ループ部分2.1、2.2が順次連続して送信アンテナ8と電磁結合する。
【選択図】 図1A
Description
【発明が属する技術分野】
本発明は受信アンテナを備えたタイヤに関するものである。
本発明の受信アンテナの受信装置はタイヤ外部の送信装置によって遠隔制御される少なくとも1つの対象物(object)を有し、受信装置と送信装置は受信アンテナを介して非接触で通信する。タイヤでは受信装置と送信装置とが互いに相対移動するため非接触通信が特に重要である。
【0002】
【従来の技術】
上記「対象物(object)」はセンサ、カウンタ(計数器)、その他の機能を有する装置にすることができる。送信装置はこの対象物にエネルギーおよび/または情報を送信するためのものである。センサは力センサ、温度センサ、圧力センサ等にすることができる。この対象物は必要に応じてデータ(例えば測定信号、計測信号等)を送信装置へ送るために使われる。
【0003】
上記の対象物は少なくとも1つの第1の誘導アンテナ(いわゆる受信アンテナ)に接続される。この第1の誘導アンテナは少なくとも1つの送信装置の第2の誘導アンテナ(いわゆる送信アンテナ)と電磁結合しなければならない。送信装置は対象物にエネルギーを送り、および/または、対象物の動作を制御し、必要な場合には、対象物が供給したデータを回収する。
これら2つの誘導アンテナは導体を1回または複数回巻いた導体のループで作られる。この2つの誘導アンテナは動作周波数νの近くで通信する。この通信原理では送信装置から動作周波数νの電磁界が発生され、それによってエネルギーおよび/または情報が送信される。エネルギーは搬送波によって送られる。このエネルギーは搬送波の振幅の関数である。
【0004】
送信装置は、送信アンテナ以外に、動作周波数νを発生させる電子手段と、動作周波数νの近くで電磁波の形で情報を対象物へ送信する変調段とを有している。情報はこの搬送波の変調で伝えられ、変調は振幅、周波数または位相の変調で行うことができる。
送信装置は対象物から受信したデータを処理する手段を備えることもできる。受信装置は対象物と一緒に電子回路を形成することができ、この電子回路は整流回路にすることができる。
【0005】
下記文献にはセンサに接続された受信アンテナを備えたタイヤが記載されている。
【特許文献1】フランス国特許出願第FR−A1−2 771 965号公報
この特許ではアンテナとセンサがタイヤ中に配置され、アンテナはタイヤ外部に配置された別のアンテナと電磁結合するようになっている。受信アンテナは平らに展開した時に矩形で、タイヤトレッド下側のタイヤ内面側のシーリング層(インナーライナー)とラジアルカーカス補強材との間をタイヤの周方向に延びている。
【0006】
動作周波数νが受信装置の受信アンテナ特性および送信装置の送信アンテナ特性を決定するので、動作周波数νは重要なパラメータである。受信アンテナは自己共振周波数を有し、この自己共振周波数は受信アンテナに固有な特性(例えば受信アンテナの導体の抵抗、導体の長さ、導体に沿った固有キャパシタンス値の分布、受信アンテナの表面積)、外界に関する外部特性(例えば寄生容量の大きさ、媒体の磁力線キャンセル度)の関数である。
【0007】
最適動作を得るためには受信装置の受信アンテナが動作周波数νと同調しなければならない。この同調は一般にアンテナに並列接続した同調コンデンサで行われ、同調時には下記の式が満足される:
LC(2πν)2=1
(ここで、Lは受信アンテナのインダクタンス、Cは受信アンテナの全容量)
LおよびCの値は受信装置での動作周波数での等価値で、例えばCは受信アンテナでの全ての容量の和すなわちアンテナの固有容量、寄生容量および同調コンデンサの容量の和になる。
【0008】
動作周波数はAFNOR規格で許められた動作周波数(ISMバンドに対応)の中から約10メガヘルツが選択される。すなわち、10メガヘルツ以上の高い周波数ではエネルギーを伝達するのが難しく、これより低い周波数では情報量が過度に少なくなる。この動作周波数での受信装置の受信アンテナの表面積は、送信装置との送信時の出力レベルが低く、周囲騒音が高く、タイヤを取付けた車両に配置する送信装置は小型化しければならないことを考慮すると、送信装置の送信アンテナの表面積より大きくなる。
【0009】
その結果、自己共振周波数が動作周波数ν以下になり、インダクタンスが高くなり、導体に沿って分布した対象物から見た固有キャパシタンスが高くなる。タイヤの場合にはタイヤの主成分であるカーボンブラックやシリカを充填したエラストマーあるいはクラウンの金属補強材を有するタイヤ構造(カーカス補強材が金属である場合もある)に起因する大きな寄生容量がアンテナ近傍に存在する。
【0010】
アンテナの細長い形状も自己共振周波数を低下させる原因になる。
動作周波数νに比べて受信アンテナの自己共振周波数が過度に低下すると、受信アンテナを動作周波数νに同調させることができなくなる。すなわち、受信装置の受信アンテナの固有キャパシタンス値が高過ぎて同調がとれなくなる。同調コンデンサを追加した場合には状況はさらに悪くなる。同調が得られないと、受信アンテナと送信アンテナの電磁結合が最適化できず、送信効率が悪くなる。一方、同調させるために受信アンテナの表面積を小さくすると電磁結合の品質が悪くなるので受信アンテナの表面積を減らすことはできない。
【0011】
上記フランス国特許出願第FR−A1−2 771 965号に記載の受信アンテナは導電体(従ってファラデーケージの役目をする)カーカス補強材の下側(タイヤ外部に対して)に位置しているため、この受信アンテナの配置の場合にはタイヤ外部の送信アンテナと正しく電磁結合させることができないことがある。
【0012】
【発明が解決しよとする課題】
本発明の目的は上記の欠点を無くし、対象物と連結した受信アンテナの表面積を減らしたり動作周波数を下げることなしにタイヤに取付けた受信アンテナとタイヤ外部(例えばタイヤを取付けた車両)に配置した送信アンテナとの間で良く同調が取れるこれようにすることにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明は、少なくとも1つの受信アンテナを備えた受信装置を有し、この受信装置は少なくとも1つの送信アンテナとの電磁結合によって遠隔制御される対象物を含み、この対象物が受信アンテナに連結されているタイヤにおいて、受信アンテナが並列に配列された複数のループ部分に分割され、各ループ部分は表面積を有し、各表面積は互いに並んで配置されて、各ループ部分が送信アンテナと順次連続的に接続されることを特徴とするタイヤを提供する。
【0014】
【実施の態様】
「タイヤ」という用語は、通常運転時に一定の規格圧力で膨張される空気タクヤだけでなく、非空気式の弾性タイヤを含む。従って、「タイヤ」とは車道を走行するトレッドを有する任意の製品を意味する。
受信アンテナは送信アンテナとの間に有効受信表面を有し、全てのループ部分の表面積の和は各有効受信表面積の和にほぼ等しい。本発明の構造では受信アンテナの表面積は送信アンテナの表面積よりはるかに大きくすることができる。
送信アンテナとの電磁結合を良好にするために、ループ部分は導体で作り、第1ループ部分の導体部分とこの第1ループ部分と隣接した第2ループ部分の導体部分とはできるだけ小さな空間を介して隣接させるのが好ましい。同様に、対象物の側でも2つのループ部分をできるだけ小さい空間を介して互いに隣接させるのが好ましい。
送信アンテナと受信アンテナとの間の同調を容易にするために、少なくとも1つのループ部分と並列に同調コンデンサを接続することができる。対象物および/または電子回路の近傍では電波を小さくするためにアンテナを遮蔽するのが好ましい。
【0015】
受信アンテナを2枚の電気絶縁材料からなるシートの間に固定して複合体を形成し、この複合体をタイヤ中に配置することができる。
タイヤは少なくとも1つのクラウン補強材を含むことができる。このクラウン補強材はクラウン領域でトレッドで取り囲み、上記複合体はクラウン補強材とトレッドとの間に挿入される。
受信アンテナをインサートしたことによるタイヤ挙動への干渉を最小限にするために、上記複合体のシートはトレッドの機械特性に近い機械特性を有する材料で作るのが好ましい。
【0016】
別の実施例では、タイヤはカーカスを有し、このカーカスはタイヤ外側へ向かって見たときに外側サイドウォールで覆われる。上記複合体はカーカスと外側サイドウォールとの間に挿入することができる。
上記複合体のシートはシリカとカーボンブラックとを含むエラストマーから作ることができる。このエラストマーは電気絶縁材料となるようにカーボンブラック含有率を低くする。
コストおよびゴムコンパウンドに対する接着性の観点から、ループ部分は裸の金属導体で作るのが有利である。
【0017】
導体はタイヤで一般的に使用されている補強ワイヤと同じ種類の一本または複数のコードで作ることができる。これらのワイヤは表面が黄銅で被覆されたワイヤか、ゴムに直接結合させるのに適した方法で処理または被覆したその他の任意のワイヤまたはケーブルにすることができる。
導体をアンテナを取付けた位置での変形に合った波形ピッチを有する波形にすることによって走行中のタイヤ挙動に影響を与えないようにすることができる。
【0018】
導体を上記複合体の少なくとも1枚のシートに接着することで複合体の良好な経時強度を保証することができる。
タイヤに取り付けた上記対象物はタイヤに取り付けた電子回路に接続することができる。この電子回路は単一の整流回路にすることができ、この整流回路の入力にループ部分の少なくとも1つの端部を接続し、整流回路の出力には対象物が接続される。
変形例では、電子回路を複数の整流回路にし、整流回路の入力にループ部分の少なくとも1つの端部を接続し、整流回路の出力は対象物に直列接続する。
【0019】
対象物および/または電子回路はタイヤのクラウン領域に配置することができる。別の実施例では、対象物および/または電子回路をタイヤのサイドウォール内に配置することができる。さらに別の実施例では、対象物および/または電子回路をタイヤが区画する内部空間内に配置することができる。
対象物および/または電子回路は複合体の内部に配置することができる。対象物はセンサ、カウンタまたは電子ラベルにすることができる。対象物および/または電子回路は電磁界から遮蔽するのが有利である。
【0020】
本発明はさらに、下記のa)〜f)の段階を含むタイヤの製造方法を提供する:
a) カーカスを作り、
b) 並列に配置された複数のループ部分に分割された受信アンテナを含む複合体を作り、その際に、この受信アンテナはタイヤ材料と相溶性のある電気絶縁材料、好ましくは未加硫のエラストマーで作られた2枚のシートの間に固定し、受信アンテナと少なくとも1つの送信アンテナとの間の電磁結合によって遠隔制御される対象物との連結部を形成し、
d) 上記複合体をタイヤに取付け、
e) 上記複合体を充填材含有エラストマーで被覆し、仕上げ処理して未加硫タイヤとし、
f) 未加硫タイヤを成形および加硫する。
【0021】
充填材含有エラストマーはアンテナをサイドウォールに配置するか、クラウンに配置するかに従って、タイヤのトレッドの形成に寄与するか、サイドウォールの形成に寄与する。
本発明方法は上記複合体の取付け段階の前に少なくとも1つのクラウン補強材をカーカス上に配置する段階を含むことができる。
本発明方法はさらに、タイヤが区画する内部空間内に開口する穴をカーカスに開ける段階を含むことができる。この穴は受信アンテナと内部空間内に配置した対象物との間を連結するための連結導体を通すためものである。この開口段階の後に導体を通した穴をタイヤの内側から塞ぐ段階が続き、その後に加硫を行う。
【0022】
上記複合体の製造段階は少なくとも1つの延長部の製造を含むことができる。この延長部には受信アンテナと対象物との間を連結するための連結導体が固定される。延長部は複合体がタイヤのクラウン領域に配置される場合にはタイヤのサイドウォール上に折畳まれ、複合体がタイヤのサイドウォール上に配置される場合にはクラウン領域に折畳まれる。
以下、添付図面を参照して本発明の実施例をさらに詳細に説明するが、各実施例は説明のためのもので本発明が下記実施例に限定されるものではない。
【0023】
【実施例】
各図で同一要素は同じ参照符号で示され、縮尺は考慮していない。
[図1A]、[図1B]、[図1C]を参照すると、図に概念的に示したタイヤ12は受信装置を有し、この受信装置は少なくとも1つの対象物10(例えば力センサ)を備え、この対象物10はタイヤ12の外部にある送信装置7によって遠隔制御される。
「遠隔制御」とは対象物10から離れた所へのエネルギー供給、対象物10と送信装置との間の遠隔通信またはこれら両方の機能を意味する。
【0024】
対象物10は少なくとも1つの受信用誘導アンテナ2に連結されている。この受信アンテナ2は送信装置7の少なくとも1つの送信用誘導アンテナ8と電磁結合するようになっている。対象物10は力センサ以外のセンサ(例えば、温度センサ、圧力センサ等)にすることもできる。対象物10はセンサ以外のカウンタ、タイヤ識別用の電子ラベル、制御装置、これらの要素の組み合せにすることもできる。
【0025】
対象物10に連結された受信アンテナ2は[図1C]の断面図に示すようにタイヤ12のクラウンのトレッド16の下側に設置されている。受信アンテナ2はタイヤの運動に合わせて動くことができ、複数のループ部分2.1〜2.2で形成されている。各ループ部分2.1、2.2は並列に形成されている。図示したループ部分は導体9を1回巻いたものであるが、複数回巻くこともできるということは言うまでもない。
【0026】
各ループ部分2.1、2.2は巻線の表面積(s1、s2で表す)に対応する表面積を有する。これらの表面積は全体として並置されている。すなわち、これらの表面は互いに対向するというよりほぼ並んでいる。従って、各ループ部分2.1、2.2が送信アンテナ8に順次、連続して接続される。
受信アンテナ2は送信装置7の送信アンテナ8に対する有効受信表面積sを有している。この有効受信表面積sは各ループ部分2.1、2.2の表面積s1、s2の和にほぼ等しい。有効表面積とは送信に有効に使え、ラインロスが許容される最大表面積を意味する。
【0027】
従来のように受信アンテナが分割されていない場合にはその表面積は完全に利用できない。[図9A]、[図9B]には従来のタイヤ用の受信アンテナ20と矩形の送信アンテナ80とが図示してある。寸法が大きい受信アンテナ20は平らに展開した時にほぼ矩形になる。タイヤ回転時に両方のアンテナ20、80を互いに接続しなければならない。受信アンテナ20は対象物10に連結されている。2つのアンテナ20、80が接続されると、受信アンテナ20に電流が流れる。しかし、受信アンテナ20と対象物10との連結部から送信アンテナ80が遠く離れているとき(図9A)には、避けられないラインロス、特に寄生容量のために対象物には信号がほとんど到達せず、アンテナ結合が不満足になる。逆に、受信アンテナ20と対象物10との連結部の近くに送信アンテナ80がくると(図9A)、ほとんどラインロス無しに信号が対象物10へ正確に達する。すなわち、受信アンテナ20はハッチングで示した非有効領域を有し、有効表面積は実際の表面積より小さい。本発明では、受信アンテナを分割することでこの非有効領域を無くしている。
【0028】
[図1A]に戻ると、送信装置7はタイヤ12の外部にあり、例えばタイヤ12が取付けられている車両に設けられている。この送信装置7は車両のエネルギー供給用電池を含むことができ、送信アンテナ8を備えている。この送信アンテナ8は受信アンテナ2と対向するように車両のフェンダー内に設置することができる。
【0029】
[図1B]は本発明のタイヤ用受信アンテナ2の展開図である。この受信アンテナ2は2つのループ部分2.1、2.2を有し、各ループ部分2.1、2.2は2つの略平行な主要部分2a、2bを有している。略平行な主要部分2a、2bはタイヤ12のクラウンに沿っての円周方向へ延びている。これらの主要部分2a、2bは仕上げ加工、加硫後のタイヤの走行機構を妨害しないように配置される。同じループの2つの主要部分2a、2bの両端はほぼタイヤの幅方向に延びた小部分4aを介して互いに接合されている。小部分4aと主要部分2a、2bとが成す角度はほぼ直角である。この角度は任意の角度でよく、小部分をタイヤの幅方向以外の向きにすることもできる。
【0030】
他端ではループ部分2.1、2.2の主要部分2a、2bを互いに接近させて並列回路にし、そのように形成したループ部分2.1、2.2を対象物10に連結する。実際には2つの主要部分2a、2bは対象物10の両側の狭い空間3を介して互いに分離される。この空間3は約1cm以下にするのが好ましい。
ループ部分2.1、2.2の主要部分2a、2bの長さは、受信アンテナをカーカス11のクラウン領域の周りに取付けた時に、各ループ部分の小部分4aが接触しないで互いに接近するように選択する。両方の小部分4aは約1センチ以下の空間5を介して互いに離されている。2つのループ部分2.1、2.2がほぼ同一である実施例では、ループ部分の小部分4aを約10〜10.5センチメートルにし(すなわちタイヤの幅よりわずかに短くし)、ループ部分の主要部分2a、2bを約1メートル(すなわちタイヤの長さのほぼ半分)にする。
【0031】
タイヤ走行時には受信アンテナ2と送信アンテナ8との間、従ってループ部分2.1、2.2と送信アンテナ8との間に連続した完全な誘導結合が確立する。受信アンテナ2の表面積はほぼ回転円筒体の側面積で、これはタイヤトレッドの表面積にほぼ対応する。
同じ形状のループ部分2.1、2.2を示したが、これは必須ではなく、各ループ部分は互いに異なる形状および/または寸法をとることができる。
【0032】
受信アンテナ2を並列回路に形成した複数のループ部分2.1、2.2に分割し、各ループ部分の表面を並置することで受信アンテナ2の表面積を実質的に変えずに有効表面積を従来の単一アンテナの有効表面積(上記フランス国特許出願第FR−A1−2,771,965号ではトレッドのほぼ全表面)に比べて増加させることができ、しかも、対象物10から見た時の受信アンテナ2の固有キャパシタンスおよびそのインダクタンス値を下げることができる。
【0033】
各ループ部分2.1、2.2の長さが同じ場合には、受信アンテナ2の固有キャパシタンスは一方のループ部分の固有キャパシタンスにほぼ等しい、すなわち、上記フランス国特許出願第FR−A1−2,771,965号に記載のような従来の単一アンテナに対して、受信アンテナ2の固有キャパシタンスはループ部分の数によって分割される。
【0034】
受信アンテナ2を分割することでその固有キャパシタンスを下げ、それによって各ループ部分の自己共振周波数は全てのループ部分の表面積に等しい表面積を有する単一アンテナの自己共振周波数よりもはるかに高くなり、従って、従来よりも高い動作周波数で動作させることができる。
同調は複数のループ部分を選択するか、および/または、ループ部分の幾何形状を選択するか、または、ループ部分の1つに少なくとも1つの同調コンデンサを並列に接続することで達成される。[図1]には同調コンデンサは示していない。同調コンデンサの例は[図8]に示してある。
【0035】
逆にいえば、分割アンテナを使用すれば、従来の単一アンテナの寸法とほぼ同じ寸法の表面積に相当する複数のループ部分を用いて表面積を増やすことができる。
送信装置7の送信アンテナ8は受信アンテナ2よりも表面積が小さく、本発明の用途では送信アンテナ8の寸法は約10cm×20cmで、動作周波数νは約13.56MHzにすることができる。
【0036】
受信アンテナ2は2枚のシート13の間に固定される。このシート13は通常のタイヤ材料と適合性のある電気絶縁材料、例えばシリカを含み、カーボンブラックをほとんど含まない非加硫エラストマー等で作られている。シート13の厚さは例えば約0.1〜1ミリメートルにすることができる。
2つのシート13と受信アンテナ2とを組み合せて未加硫の半完成品の複合体14にする。タイヤ製造時にはカーカス11のクラウン上に(成形段階を含むプロセスの場合は好ましくは成形後に)、クラウン補強材15、複合体14およびトレッド16をこの順番で巻き付ける。この段階のタイヤは未加硫タイヤとよばれる。その後、一般には金型を用いてタイヤを加硫プレスで成形、加硫する。
【0037】
[図1C]は本発明タイヤの放射方向断面を示す。このタイヤは空気が充填される内部空間22を区画している。カーカス11の下側には内側シーリング層17が存在する。タイヤを補強するクラウン補強材15は一般に互いに上下に積層、交差した2つ以上のプライ15.1、15.2を含み、場合によってはさらにフーププライ15.3を含む(フーププライ15.3は[図2B]に示してある)。クラウン補強材15は一般に金属の補強ワイヤ(特に交差プライの場合)および/または繊維の補強コード(特にフーププライの場合)を含む。これらの補強ワイヤまたはコードはエラストマー中に埋め込まれる。
【0038】
[図1B]に示すように、受信アンテナ2が連結される対象物10は複合体14の内部に配置できるが、[図2A]に示すように複合体14の外側に設けることもできる。後者の構造には受信アンテナ2を対象物10に連結する導体21を通すための開口を複合体14の一方のシート13に形成する。
[図1C]の場合には対象物10をトレッド16の磨耗を受けない部分に設置して、タイヤ寿命中にその機能が保証されるようにする。トレッド16はトレッドパターン要素18と一緒に磨耗する部分を有する。磨耗しない部分はクラウン補強材15と磨耗する部分との間にある。トレッドパターン要素18はトレッド16の周方向に連続しており、タイヤの形式および寸法に応じて各種形状および寸法にすることができる。
【0039】
トレッド16の下側層の役目をする複合体14を有する構造の場合には、複合体14のシート13をトレッド16の材料の機械特性に近い機械特性を有する材料で作るのが好ましい。
加硫の始めに行うタイヤの成形段階ではトレッド16を形成する充填材を含むエラストマーに圧力および温度の作用で流動変位を生じさせるが、複合体14の外側に設置された対象物10が未加硫タイヤ内の最初の位置から変位するのを防ぐために、少なくとも部分的に加硫された予備成形インサート19をトレッド16中に入れることができる。対象物10を入れたインサート19は充填を含むエラストマー、好ましくはトレッド16の組成と同じ組成のエラストマーにする。
【0040】
対象物10が、それがインサートされた充填材含有エラストマーに加わる力すなわち応力を測定する力センサである場合には、対象物とそれを取り囲むエラストマーとの間の接着性を良くすることが重要である。対象物の外側表面は接着剤、例えばチェモシー(Chemosyl)、その他の任意の製品で処理することができる。受信アンテナ2をタイヤのクラウンに位置させることによって走行中に対象物の遠隔制御を連続的に行うことができる。この位置は受信装置と送信装置との間を多くの信号が通るときに調整される。これは特に対象物が、地面に対するタイヤの付着力を復元するための力センサである場合に当てはまる。
【0041】
以下で説明するように、受信アンテナと対象物の位置は他の位置にすることもできる。
ループ部分2.1、2.2は2枚の電気絶縁シート13からなる複合体14と裸の(電気絶縁材で被覆していない)金属導体9とから製造できる。こよって絶縁導体を使用するよりもコストが安くなり、シート13に対する接着力が良くなる。導体9は例えばタイヤのカーカスまたはクラウン補強材の製造に通常用いられる一本または複数のワイヤにすることができる。これらのワイヤは表面が黄銅で被覆された鋼にするのが有利である。黄銅の存在によって強度およびシート13の材料との接着性が良くなる
【0042】
タイヤ分野で知られた他の接着方法で導体9をシート13に接着させることもできる。タイヤとシートとの接着を良くすることによって本発明タイヤは時間が経っても優れた耐久性を示す。
導体9が複数のワイヤからなるときは、複数のワイヤはタイヤで一般に使用されるようなコードを形成することができ、この構造は走行時に良好な変形可能性を与える。このようなコードは[図4C]に示されている。
【0043】
導体9はタイヤに波形に配置することができ、そうすることによってタイヤのメカニズムに与える影響を最小限にすることができる。波形のピッチはタイヤの種類および運転中に加わる力および/または変形の大きさに応じて調整することができる。
【0044】
対象物10はタイヤが区画する空気充填用内部空間22の内部に配置することができる。その場合には対象物10を例えば力センサまたは温度センサにすることができ、必要な場合にはそれと電子ラベルとを組み合せることができる。[図2A]は本発明タイヤの受信アンテナ2を支持するカーカス11の投影図であり、[図2B]はリム23に取付けられたタイヤの放射方向断面図である。受信アンテナ2は並列回路の複数のループ部分2.1、2.2によって形成され、[図1]の実施例と同じように配置されているが、ここでは連結導体21を介して対象物10に連結されている。
この連結導体21は複合体14から出てタイヤの内側(すなわちトレッド16とは反対側)へ向かう。この連結導体21はクラウン補強材15、カーカス11および内側シーリング層17を通って内部空間22中へ出る。対象物10はタイヤの内側表面([図2A]参照)またはリム23([図2B]参照)に取付けることができる。リム23はサイドウォール27の底部でタイヤを取り囲むビード26と当接する。
【0045】
このタイヤを製造する場合には、互いに積層したクラウン補強材15、カーカス11およびシーリング層17に貫通穴24を開け、その後に複合体14を取り付ける。複合体14をクラウン補強材に取付けるときに、電気絶縁材料、例えばエラストマーで被覆した各連結ワイヤ21を穴24に挿入し、その後でこの穴を例えば内側シーリング層17と同じ種類のエラストマーで内側から塞ぐ。金型内でのタイヤの加硫はその後に行うことができる。
対象物10をタイヤのサイドウォール27に配置することもできる。この位置は[図3A]、[図3B]、[図3C]に示されている。これはタイヤの数値をリアルタイムで測定するのに特に適している。受信アンテナ2および受信アンテナ2Sは[図1]および[図2]に示されたものと同様である。[図3A]は受信アンテナ2(または2S)の展開図で、受信アンテナ2は複合体14の2枚のシート13の間にサンドイッチされている。
【0046】
受信アンテナ2を対象物10に連結するための連結導体21はタイヤのサイドウォール27へ延びている。複合体14は延長部25を含み、連結導体21はこの延長部25で複合体14上に設置される。複合体14をカーカス11上に取り付けた時にこの延長部25はタイヤのサイドウォール27に対応するカーカス部分の上に折り畳まれる。
[図3B]には受信アンテナ2を含む複合体14が見える。この複合体14はトレッドを取り付ける前にカーカス11に巻き付けられる。トレッドの取付け後、タイヤの外壁(すなわちカーカス11とタイヤ外部との間にある部分、タイヤ製造のこの段階では底部上に折り返されている)を構成するゴムコンパウンドのベルトをカーカス11上に折畳んで複合体14の延長部25を覆う。
【0047】
対象物10はサイドウォール27の任意の領域に配置でき、例えばサイドウォール27の中心部分([図3C])、トレッド16の近く(タイヤショルダー部)、あるいはリム(図示せず)と当接するビード26に近い底部([図3B])に配置することができる。
タイヤ製造時のタイヤがまだ未加硫の段階で、外側サイドウォール27.1を構成する充填材含有エラストマーの一部を折り返して、対象物10を位置決めし、受信アンテナ2に対象物を結合させる。次いで、この折り返した部分を対象物10上に折畳み、金型中で加硫する。
既に述べた通り、一つの実施例ではアンテナの導体9がタイヤのクラウン補強材に対して放射方向外側に配置される。変形例ではアンテナの導体9がタイヤのインナーライナーとカーカス補強材との間、または、タイヤのクラウン補強材とカーカス補強材との間に配置される。
【0048】
タイヤが受ける機械的応力の小さい位置に導体9を配置することは、たとえ電気的、電磁的観点からは最適条件ではなくても、機械的観点から有利であることを付け加えておく。このことを[図3C]を用いて説明する。すなわち、軸線方向長さがLのベルト補強材をトレッド内に配置する場合、[図3C]に示す変形例では、受信アンテナ2Sの導体9は一つまたは複数のループ状に配置されたほぼ周方向に延びた部分(brins)を有している。このほぼ周方向に延びた部分は、軸線方向の両境界(クラウン補強材の軸線方向端部から距離L/6の所とクラウン補強材の軸線方向端部から距離L/3の所)内の2つの領域内にのみ軸線方向に配置されている。すなわち、[図3C]から分かるように、アンテナ2Sは左側領域に「行き」の導体を有し、この導体は図の左側にあるこの受信アンテナ2Sの部分には連結導体21で接合される。この変形例のアンテナ2Sは、[図3C]から分かるように、右側領域に「戻り」の導体を有する。左側部分を右側部分に連結する導体は、トレッドがタイヤ回転時に地面と接触する領域を通過して平らになったときに受ける応力が無視できるようにするために、タイヤの回転軸線に平行に配置するのが好ましいことを指摘しておく。[図3A]および[図3B]ではアンテナの全体的外観が極めて似ているが、アンテナの軸線方向位置に関する指示はなく、任意の位置に位置決めすることができる。
【0049】
受信アンテナ2をトレッドの下側に配置せずにタイヤのサイドウォール27に配置することもできる。この変形例は[図4]に示してある。このサイドウォール内に位置させるアンテナは、2つのCを互いに入れ子状に連結させて単一ループを形成する場合に有用である。
[図4A]に示す複合体14はリング状の電気絶縁シート13の間に挟まれた受信アンテナ2を含む。この受信アンテナ2は複数の並列回路に形成された複数のループ部分2.1、2.2から成る。この実施例には半円形の2つのループ部分2.1、2.2が示されている。2枚のシート13は[図1A]で説明したシートと同じ厚さおよび組成にすることができる。
【0050】
各ループ部分はほぼ円の一部である2つの主要部分2a、2bを含み、この主要部分2a、2bはサイドウォール27の内側および外側の端縁に沿って延びている。同一ループ部分の主要部分2a、2bの間隔はほぼ一定である。主要部分2a、2bはタイヤは仕上げ加工、加硫後のタイヤ走行機構に悪影響を与えないように配置される。同一ループの2つの主要部分2a、2bは、ほぼタイヤの半径方向に延びた小部分4aを介して一端で互いに接合されている。この小部分4aと主要部分2a、2bとが成す角度はほぼ直角である。この角度は任意の角度で全く問題がなく、小部分はタイヤに対して放射方向以外の向きにすることができる。
【0051】
ループ部分2.1、2.2の主要部分2a、2bの他端は互いに接近して並列回路を形成する。このようにして構成されたループ部分2.1、2.2は対象物10に連結される。2つのループ部分2.1、2.2は対象物10の側で空間3によってできるだけ短い距離で離されている。この空間3は約1センチ以下であるのが好ましい。
ループ部分2.1、2.2の主要部分2a、2bの長さは、受信アンテナをサイドウォール27内に配置した時に、カーカス11とタイヤの外側サイドウォール27.1との間で、各ループ部分の小部分4aが互いに接触せずに互いに接近するように選択される。この小部分4aは約1センチ以下の空間5で両者を離す。例えば、小部分4aを約2〜4センチメートル、主要部分2a、2bを約1メートル、2つのループ部分と小部分4aとの間の空間5を0.1〜0.5センチメートルにすることができる。
【0052】
タイヤ製造時のタイヤがまだ未加硫の段階で、外側サイドウォール27.1を構成する充填材含有エラストマーをカーカス11上に接着しないように配置する。このエラストマーをタイヤの底部上に折り返してタイヤのサイドウォール27.1に対応する領域でカーカス11上に複合体14を位置決めした後、対象物10上に折畳む。
[図4A]に示すように、対象物10は2枚のシート13の間の複合体14内または複合体14の外側に配置することができる。後者の構造では、複合体14のシート13の一方に受信アンテナ2を対象物10に連結するための導体21を通すための開口20を設ける。[図4B]〜[図4E]では対象物10は複合体の外側に配置されている。
【0053】
[図4B]では対象物10はサイドウォール27内、特にタイヤのショルダー部に配置され、[図4C]ではサイドウォール27内のタイヤの底部に配置されている。この図ではコードの形をした導体9を示すためにタイヤの外側にあるシート13は取外して示してある。
[図4D]では対象物がトレッド(図示せず)の下側のタイヤのクラウン領域28に配置されている。この実施例に適した複合体14は[図4E]に示してある。この複合体14は受信アンテナ2を対象物10に連結する導体21が設置されている延長部25を[図3A]と同様に有している。
複合体14をタイヤのサイドウォールの対応領域でカーカス上に配置したときに、延長部25をタイヤのクラウンでカーカス11を取り囲んでいるクラウン補強材上に折畳み、その後にトレッドを取付け、外側サイドウォールを折畳む。
【0054】
[図5]は対象物10の位置のさらに別の変形例を示している。受信アンテナ2はここでもタイヤのサイドウォール27内にあるが、この変形例では対象物10がタイヤが区画する内部空間22内にある。この対象物10はタイヤの内側表面に固定されているが、[図2B]に示すようにリム固定することもできる。[図2A]、[図2B]と同様に、複合体14の位置決め前に、積層されたカーカス11とシーリング層17を貫通した穴24が開けられる。複合体14をカーカス11に取付けるときに電気絶縁材料、例えばエラストマーで被覆された連結ワイヤ21を穴24に挿入する。その後、この穴を導電性充填材を全く含まないか、少量しか含まないエラストマー、例えば内側シーリング層17と同じ種類のエラストマーで内側から塞ぎ、次いで、タイヤの成形および加硫を行う。
【0055】
対象物10には少なくとも1つの電子回路70を接続することができる。この電子回路は例えば増幅機能または整形機能を有することができる。この電子回路はセンサーと一体でなくてもよく、受信アンテナ2と対象物10との間に連結することができる。電子回路の全部または一部をタイヤ内に配置することができる。
[図6A]は本発明タイヤの部分横断面図である。このタイヤはトレッド16の下側にある受信アンテナ2と、タイヤのサイドウォール27の中心部分に設置された電子回路70と、同じサイドウォール27内ではあるがタイヤ底部に設置された対象物10とを備えている。
[図6B]では受信アンテナ2がタイヤのサイドウォール27内にあり、電子回路70もサイドウォール27内の受信アンテナ2のループ部分2.1、2.2の間の連結部の近くにあり、対象物10はタイヤのクラウン領域28内にある。電子回路70は複合体の2枚のシート13の間に入れることができる。電子回路70をタイヤが区画する内部空間22の内部に配置することもできる。
【0056】
以下、[図7A]、[図7B]を参照して受信アンテナ2のループ部分2.1、2.2の端部と対象物10との連結方法を説明する。図面を簡単にするためにループ部分2.1、2.2は平らなに展開した状態で示してある。連結部は整流機能を有する電子回路6からなる。この電子回路6は[図7A]に示す単一の整流回路(60)か、[図7B]に示す複数の整流回路(60.1、60.2)を含むことができる。
[図7A]では、受信アンテナ2の全てのループ部分2.1、2.2が整流回路60の入力に並列接続され、対象物10は整流回路60の出力に接続されていて、対象物10の入力が各ループ部分2.1、2.2によって整形回路の入力に供給された電圧に依存する整流された電圧を整流回路60から受けるようになっている。
並列接続は整流前の受信アンテナ中に誘発された信号の所で行う。
【0057】
[図7B]では各ループ部分2.1、2.2がそれに特有の整流回路すなわち60.1、60.2の入力に接続され、整流回路の出力は対象物10と直列になって各整流回路60.1、60.2の出力に存在する電圧の和を受けるようになっている。これは、各ループ部分で誘発された信号の和を対象物の所で得るのではなく、各ループ部分が順次連続して動作するためである。整形回路の出力では信号が連続しており、各信号を加えることができ、これは信号変換前には不可能なことである。
コストおよび寸法の点だけでなく外乱に対する抵抗の点からも、単一の整流回路60を有する[図7A]の構造の方が有利である。合計信号を1回だけ変換する方が複数回変換してから合計するよりも良い。
【0058】
さらに、ループ部分を閉じる必要がない点にも注目すべきである。すなわち、ループ部分の両端を対象物に電気的に接続する必要がなく、一端のみを連結すればよい。外界に起因する寄生容量は対象物上でのループ部分の包囲を確実にする。 [図7C]および[図7D]はこの構造を示している。各ループ部分2.1、2.2は「空中」端と、電子回路6に接続された端部とを有する。寄生容量は破線で概念的に示してある。
[図8]の拡大図には物体10へのループ部分2.1、2.2の接続部が拡大して示されている。図を繁雑にしないために電子回路は示していない。各ループ部分2.1、2.2に同調コンデンサc1、c2が並列に配置され、これらのコンデンサは対象物10に接続される端部に位置している。
【0059】
以上、本発明の複数の実施例を詳細に図示し、説明したが、本発明の範囲を逸脱せずに種々の変更および改良を行うことができるということは理解できよう。特に、本発明は図次した受信アンテナの形態に限定されるものではなく、同一受信アンテナに複数の対象物を連結して、これらの対象物を受信アンテナを介して送信装置から遠隔制御することができる。これらの対象物は互いに異なる場所に配置でき、各サイドウォールに少なくとも1つの対象物を設けることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1A】受信アンテナが連結された対象物がトレッドの磨耗を受けない部分に配置されている、本発明タイヤのクラウン領域に配置された受信アンテナの実施例を示す図。
【図1B】受信アンテナが連結された対象物がトレッドの磨耗を受けない部分に配置されている、本発明タイヤのクラウン領域に配置された受信アンテナの実施例を示す図。
【図1C】受信アンテナが連結された対象物がトレッドの磨耗を受けない部分に配置されている、本発明タイヤのクラウン領域に配置された受信アンテナの実施例を示す図。
【図2A】受信アンテナが連結された対象物がタイヤによって規定された内部空間内に配置されている、本発明タイヤのクラウン領域に配置された受信アンテナの実施例を示す図。
【図2B】受信アンテナが連結された対象物がタイヤによって規定された内部空間内に配置されている、本発明タイヤのクラウン領域に配置された受信アンテナの実施例を示す図。
【図3A】受信アンテナがタイヤのサイドウォール内へ延びた連結部によって対象物に連結されている、本発明タイヤのクラウン領域に配置された受信アンテナの2つの実施例を示す図。
【図3B】受信アンテナがタイヤのサイドウォール内へ延びた連結部によって対象物に連結されている、本発明タイヤのクラウン領域に配置された受信アンテナの2つの実施例を示す図。
【図3C】受信アンテナがタイヤのサイドウォール内へ延びた連結部によって対象物に連結されている、本発明タイヤのクラウン領域に配置された受信アンテナの2つの実施例を示す図。
【図4A】受信アンテナが連結された対象物がタイヤのサイドウォールまたはクラウン領域のいずれかに配置されている、本発明タイヤのサイドウォール内に配置される受信アンテナの実施例を示す図。
【図4B】受信アンテナが連結された対象物がタイヤのサイドウォールまたはクラウン領域のいずれかに配置されている、本発明タイヤのサイドウォール内に配置される受信アンテナの実施例を示す図。
【図4C】受信アンテナが連結された対象物がタイヤのサイドウォールまたはクラウン領域のいずれかに配置されている、本発明タイヤのサイドウォール内に配置される受信アンテナの実施例を示す図。
【図4D】受信アンテナが連結された対象物がタイヤのサイドウォールまたはクラウン領域のいずれかに配置されている、本発明タイヤのサイドウォール内に配置される受信アンテナの実施例を示す図。
【図4E】受信アンテナが連結された対象物がタイヤのサイドウォールまたはクラウン領域のいずれかに配置されている、本発明タイヤのサイドウォール内に配置される受信アンテナの実施例を示す図。
【図5】受信アンテナが連結された対象物がタイヤが区画する空気充填空間内にある、本発明タイヤのサイドウォール内に配置された受信アンテナのさらに別の実施例を示す図。
【図6A】アンテナが対象物に固定されていない電子回路によって対象物に連結されている、本発明タイヤ内に配置された受信アンテナの実施例を示す図。
【図6B】アンテナが対象物に固定されていない電子回路によって対象物に連結されている、本発明タイヤ内に配置された受信アンテナの実施例を示す図。
【図7A】受信アンテナと遠隔制御される対象物との間の連結部の変形例を示す図。
【図7B】受信アンテナと遠隔制御される対象物との間の連結部の変形例を示す図。
【図7C】受信アンテナと遠隔制御される対象物との間の連結部の変形例を示す図。
【図7D】受信アンテナと遠隔制御される対象物との間の連結部の変形例を示す図。
【図8】受信アンテナのループ部分とこのループ部分に連結される同調コンデンサとを示す図。
【図9A】従来の受信アンテナの互いに異なる2つの位置の一方の位置での図。
【図9B】従来の受信アンテナの互いに異なる2つの位置の他方の位置での図。
【符号の説明】
1 受信装置
2 受信アンテナ
8 送信アンテナ
10 対象物
Claims (36)
- 少なくとも1つの受信アンテナ(2)を備えた受信装置(1)を有し、この受信装置(1)は少なくとも1つの送信アンテナ(8)との電磁結合によって遠隔制御される対象物(10)を含み、この対象物(10)が受信アンテナ(2)に連結されているタイヤにおいて、
受信アンテナ(2)が並列に配列された複数のループ部分(2.2、2.2)に分割され、各ループ部分(2.1、2.2)は表面(s1、s2)を有し、これらの表面(s1、s2)は互いに並んで配置されて各ループ部分(2.1、2.2)が送信アンテナ(8)と順次連続して接続されることを特徴とするタイヤ。 - 受信アンテナ(2)が全てのループ部分(2.1、2.2)の各表面(s1、s2)の表面積の和にほぼ等しい有効受信表面積(s)を有する請求項1に記載のタイヤ。
- ループ部分(2.1、2.2)が導体(9)で作られ、第1ループ部分(2.1)の導体の一部(4a)とこの第1ループ部分(2.1)に隣接する第2ループ部分(2.2)の導体の一部(4a)とが最少空間(5)を介して互いに離れている請求項1または2に記載のタイヤ。
- 2つのループ部分(2.1、2.2)の対象物(10)側が最少空間(3)を介して互いに離れている請求項1〜3のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 少なくとも1つのループ部分(2.1、2.2)を送信アンテナ(8)に同調させるための同調コンデンサ(c1,c2)がループ部分(2.1、2.2)に並列に接続されている請求項1〜4のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 2枚の電気絶縁材料からなるシート(13)の間に受信アンテナ(2)が固定された複合体(14)を有する請求項1〜5のいずれか一項に記載のタイヤ。
- トレッド(16)によって取り囲まれた少なくとも1つのクラウン補強材(15.1、15.2、15.3)をクラウン領域(28)に有し、このクラウン補強材(15.1、15.2、15.3)とトレッド(16)との間に上記複合体(14)が挿入されている請求項6に記載のタイヤ。
- 上記複合体(14)の各シート(13)がトレッド(16)の機械特性に近い機械特性を有する材料で作られている請求項7に記載のタイヤ。
- 上記導体(9)がインナーライナーとタイヤカーカス補強材との間に配置されている請求項3〜8のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 上記導体(9)がクラウン補強材とタイヤカーカス補強材との間に配置されている請求項3〜8のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 上記導体(9)がクラウン補強材に対して放射方向外側に配置されている請求項3〜8のいずれか一項に記載のタイヤ。
- ベルト補強材の軸方向長さがLであり、受信アンテナ(2S)は一つまたは複数のループ状に配置された導体(9)から成り、この導体(9)はほぼ周方向に延びた部分を有し、この部分は、上記クラウン補強材の軸線方向端部からL/6の距離の所およびクラウン補強材の軸線方向端部からL/3の距離の所の間の2つの領域の軸線方向のいずれか一方にのみ配置されている請求項7〜11のいずれか一項に記載のタイヤ。
- タイヤ外部へ向かって見たときに、カーカス(11)が外側サイドウォール(27.1)で覆われ、カーカス(11)と外側サイドウォール(27.1)との間に上記複合体(14)が挿入されている請求項6に記載のタイヤ。
- 上記シート(13)がシリカおよびカーボンブラックを含むエラストマーで作られ、カーボンブラック充填材の量はエラストマーが電気絶縁材料となる量である請求項6〜13のいずれか一項に記載のタイヤ。
- ループ部分(2.1、2.2)が裸の金属導体(9)から成る請求項1〜14のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 金属導体(9)が一本または複数のコードから成る請求項15に記載のタイヤ。
- 補強コードを含み、金属導体(9)がこの補強コードと同じ種類の一本または複数のコードからなる請求項15または16に記載のタイヤ。
- 金属導体(9)が表面を黄銅で被覆した一本または複数の銅線から成る請求項15〜17のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 金属導体(9)が波形の導体である請求項15〜18のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 複合体(14)の少なくとも1枚の上記シート(13)に金属導体(9)が接着されている請求項16に従属する請求項15〜19のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 対象物(10)を含む請求項1〜20のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 対象物(10)に接続された電子回路(70)をさらに含む請求項1〜21のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 電子回路が単一の整流回路(60)を含み、この整流回路(60)の入力にループ部分(2.1、2.2)の少なくとも1端部が接続され、この整流回路(60)の出力に対象物(10)が接続されている請求項22に記載のタイヤ。
- 電子回路が複数の整流回路(60.1、60.2)を含み、各ループ部分(2.1、2.2)の少なくとも1つの端部が整流回路(60.1、60.2)の入力に接続され、整流回路の出力は対象物(10)と直列に接続されている請求項22に記載のタイヤ。
- クラウン領域(28)を含み、対象物(10)および/または電子回路(70)がこのクラウン領域(28)に配置されている請求項21〜24のいずれか一項に記載のタイヤ。
- サイドウォール(27)を含み、対象物(10)および/または電子回路(70)がこのサイドウォール(27)に配置されている請求項21〜25のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 内部空間(22)を区画し、対象物(10)および/または電子回路(70)がこの内部空間(22)内に配置されている請求項21〜26のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 対象物および/または電子回路が上記複合体(14)の内部に配置されている請求項6に従属する範囲の請求項21〜27のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 対象物(10)がセンサ、カウンタ、電子ラベルからなる群の中の少なくとも1つの要素から成る請求項6に依存する範囲の請求項1〜28のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 下記のa)〜f)の段階を含むタイヤの製造方法:
a) カーカス(11)を作り、
b) 並列に配置された複数のループ部分(2.2、2.2)に分割された受信アンテナ(2)を含む複合体(14)を作り、その際に、この受信アンテナ(2)はタイヤ材料と相溶性のある電気絶縁材料、好ましくは未加硫のエラストマーで作られた2枚のシート(13)の間に固定し、受信アンテナ(2)と少なくとも1つの送信アンテナ(8)との間の電磁結合によって遠隔制御される対象物(10)との連結部(21)を形成し、
d) 上記複合体(14)をタイヤ(11)に取付け、
e) 上記複合体(14)を充填材含有エラストマーで被覆し、仕上げ処理して未加硫タイヤとし、
f) 未加硫タイヤを成形および加硫する。 - タイヤのトレッド(16)が充填材含有エラストマーで形成される請求項30に記載の方法。
- タイヤのサイドウォール(27)を充填材含有エラストマーで形成する請求項26または27に記載の方法。
- 上記複合体(14)の取付け段階の前に、少なくとも1つのクラウン補強材(15)をカーカス(11)上に配置する段階を含む請求項26〜28のいずれか一項に記載の方法。
- タイヤが区画する内部空間(22)中に開口した穴(24)をカーカス(11)に開ける段階を含み、受信アンテナ(2)と内部空間(22)内の対象物(10)との間を連結する連結導体(21)を上記の穴(24)に通す請求項30〜33のいずれか一項に記載の方法。
- 穴を開けた後に、加硫段階前に、導体(21)を通した穴(24)をタイヤの内側から塞ぐ段階を含む請求項34に記載の方法。
- 上記複合体(14)の製造段階で少なくとも1つの延長部(25)が作られて受信アンテナ(2)と対象物(10)との間を連結する連結導体(21)が固定され、上記複合体(14)をタイヤのクラウン領域(28)に配置するときには延長部(25)をタイヤのサイドウォール(27)上に折畳み、上記複合体(14をがタイヤのサイドウォール(27)上に配置するときには延長部(25)をクラウン領域(28)に折畳む請求項30〜35のいずれか一項に記載の方法。
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