JP7196334B2

JP7196334B2 - キャップセンサ

Info

Publication number: JP7196334B2
Application number: JP2021559844A
Authority: JP
Inventors: コワリック、ダニエル・ピー．; ギビンズ、マルコム; コシチェルニャック、ジョン・トーマス
Original assignee: アイティーティーマニュファクチャーリングエンタープライジズエルエルシー
Priority date: 2019-04-08
Filing date: 2019-04-08
Publication date: 2022-12-26
Anticipated expiration: 2039-04-08
Also published as: KR20210142720A; KR102824396B1; JP2022530609A; US20220213945A1; EP3953604A1; WO2020209829A1

Description

本明細書に別段の示唆がない限り、本節に記載される資料は、本出願における特許請求の範囲に対する先行技術ではなく、本節に包含することによって先行技術であるとは認められない。

エネルギー吸収器またはエネルギーダンパーは、運動エネルギーを吸収するための機械的装置または油圧装置であってもよい。エネルギー吸収器は、衝撃、移動、または振動から運動エネルギーを吸収しうる。エネルギー吸収器は、キャップを含みうる。エネルギー吸収器のキャップは、機械ユニットがエネルギー吸収器に移動、振動、または衝撃を与えるとき、機械ユニットと接触しうる。

本発明の一実施形態は、エネルギー吸収器のキャップセンサユニットである。キャップセンサユニットは、ハウジングを含んでもよい。ハウジングは、エネルギー吸収器のピストンの端部に着脱可能に構成されてもよい。ハウジングの壁は、ハウジング内のセンサのポケットを画定しうる。キャップセンサユニットは、センサを含んでもよい。センサは、ハウジング内にあってもよい。センサは、無線位置スイッチであってもよい。センサは、無線トランスミッタを含んでもよい。センサは、力がキャップセンサユニットに衝撃を与える時にレシーバに信号を送信するように構成されてもよい。センサは、力の負荷経路内にあってもよい。

本発明の別の実施形態は、エネルギー吸収器を監視するシステムを含む。システムは、キャップセンサユニットを含んでもよい。キャップセンサユニットは、ハウジングを含んでもよい。ハウジングは、エネルギー吸収器のピストンの端部に着脱可能に構成されてもよい。ハウジングの壁は、ハウジング内のセンサのポケットを画定しうる。キャップセンサユニットは、センサを含んでもよい。センサは、ハウジング内にあってもよい。センサは、無線位置スイッチであってもよい。センサは、無線トランスミッタを含んでもよい。センサは、力がキャップセンサユニットに衝撃を与える時にレシーバに信号を送信するように構成されてもよい。センサは、力の負荷経路内にあってもよい。システムは、レシーバを含んでもよい。システムは、レシーバと通信するプロセッサを備えてもよい。プロセッサは、信号に基づいてエネルギー吸収器を監視しうる。

本発明の別の実施形態は、エネルギー吸収器を監視する方法である。方法は、キャップセンサユニットによって力を受けることを含んでもよい。キャップセンサユニットは、ハウジングを含んでもよい。ハウジングは、エネルギー吸収器のピストンの端部に着脱可能に構成されてもよい。ハウジングの壁は、ハウジング内のセンサのポケットを画定しうる。キャップセンサユニットは、センサを含んでもよい。センサは、ハウジング内にあってもよい。センサは、無線位置スイッチであってもよい。センサは、無線トランスミッタを含んでもよい。センサは、力の負荷経路内にあってもよい。方法は、センサによってレシーバに信号を送信することを含みうる。信号は、力がキャップセンサユニットに衝撃を与えたことを示しうる。方法は、レシーバによって信号を受信することを含みうる。方法は、レシーバと通信するプロセッサによって信号を受信することを含みうる。方法は、信号に基づき、プロセッサによってエネルギー吸収器を監視することを含みうる。

前述の概要は例示のみであり、限定することは意図されていない。上述の例示的な態様、実施形態、および特徴に加えて、さらなる態様、実施形態、および特徴は、図面および以下の詳細な説明を参照することによって明らかになる。

本開示の前述およびその他の特徴は、添付図面と併せて、以下の説明および添付の特許請求の範囲からより完全に明らかになるであろう。これらの図面は、本開示に従っていくつかの実施形態のみを示すものであり、したがって、その範囲を限定するものとはみなされないことが理解される。また、本開示は、添付図面の使用を通し、追加的な特殊性および詳細とともに記載されている。

図１は、エネルギー吸収器に取り付けられたキャップセンサの側面図である。図２は、キャップセンサユニットの側面切り抜き図である。図３は、エネルギー吸収器を監視するための例示的なプロセスの流れ図を示しており、それらはすべて、本明細書に記載される少なくとも一部の実施形態に従って配置されている。

以下の詳細な説明において、その一部を構成する添付図面を参照する。図面では、類似の記号は、別段の文脈が別途指示されない限り、類似の構成要素を特定する。詳細な説明、図面および特許請求の範囲に記載された例示的実施形態は、限定することを意味するものではない。他の実施形態を利用することができ、また他の変更は、本明細書に提示される主題の精神または範囲から逸脱することなく行われてもよい。本開示の態様は、本明細書に一般的に記載され、図に図示されるように、多種多様な異なる構成で配置、置換、組み合わせ、分割および設計することができ、その全ては明示的に意図されることが容易に理解されるであろう。

図１は、本明細書に記載する少なくとも一部の実施形態に従い配置された、エネルギー吸収器に取り付けられたキャップセンサの側面図である。

システム１００は、エネルギー吸収器１０およびキャップセンサユニット２０を含みうる。エネルギー吸収器１０は、緩衝装置であってもよく、ピストン３０、管４０、および基部５０を含んでもよい。キャップセンサユニット２０は、ピストン３０の端部に取り付けられてもよい。キャップセンサユニット２０は、ピストン３０の端部に着脱可能であってもよい。キャップセンサユニット２０は、ハウジング６０、エンドキャップ７０、ボタン８０、およびセンサ９０を含みうる。

ハウジング６０は、円筒形状であってもよい。ハウジング６０の最初の端は、ピストン３０の端部に着脱可能に構成されてもよい。ハウジング６０の壁は、ハウジング６０内のセンサ９０用のポケットを画定しうる。センサ９０は、ハウジング６０の中心軸に沿って位置してもよい。エンドキャップ７０は、ハウジング６０の第二の端部に取り付けられてもよい。いくつかの実施例では、エンドキャップ７０は、ハウジング６０の一部であってもよく、ハウジング６０およびエンドキャップ７０は単一の品目であってもよい。エンドキャップ７０の壁は、エンドキャップ７０の中央開口部を画定しうる。ボタン８０の基部は、センサ９０と機械的に連通するように構成されてもよい。ボタン８０の基部は、ボタン８０の上端がエンドキャップ７０の外側であり、ボタン８０の基部がエンドキャップ７０内にあるように、エンドキャップ７０の開口部を貫通してもよい。

力２５は、キャップセンサユニット２０およびエネルギー吸収器１０に衝撃を与えうる。力２５は、機械ユニットの移動、振動、またはキャップセンサユニット２０およびエネルギー吸収器１０への衝撃に起因する場合がある。キャップセンサユニット２０は、力２５を受けることができる。キャップセンサユニット２０は、力２５の負荷経路の中心線３５上にあってもよい。キャップセンサユニット２０は、力２５の衝撃時に変形しないように構成されてもよい。キャップセンサユニット２０のハウジング６０、エンドキャップ７０、およびボタン８０は、金属または高密度ポリマーであってもよい。力２５は、キャップセンサ２０およびピストン３０を通って、エネルギー吸収器１０の管４０に移動してもよい。エネルギー吸収器１０は、力２５から運動エネルギーを吸収してもよい。以下でより詳細に説明するように、キャップセンサユニット２０は、力２５がキャップセンサユニット２０およびエネルギー吸収器１０に印加され、そこから解除されたときに信号を送信するように構成されてもよい。

図２は、本明細書に記載される少なくとも一部の実施形態に従って配置される、キャップセンサユニットの側面カットアウト図である。図１の構成要素と同一に標識された図２の構成要素については、簡潔さを保つために再び説明しない。

システム２００は、キャップセンサユニット２０、レシーバ２３０およびプロセッサ２５０を含みうる。力２５は、ボタン８０でキャップセンサユニット２０に衝撃を与えうる。ボタン８０は、力２５の衝撃があると押し下げられるように構成されてもよく、キャップセンサユニット２０に伝播してもよい。ボタン８０は、ボタン８０への力２５の衝撃があると、約１／８インチのキャップセンサユニット２０のセンサ９０に伝播してもよい。ボタン８０は、ばねまたは他の付勢機構の使用などにより力２５がボタン８０から取り除かれたときに解除し、静止位置に戻るように構成されてもよい。

センサ９０は、無線位置スイッチであってもよい。センサ９０は、金属または熱可塑性エンクロージャを有してもよい。センサ９０は、磁石およびコイルまたは圧電材料もしくは圧電セラミック材料などの電気力学的エネルギー発生器を含んでもよい。センサ９０は、力２５がボタン８０およびキャップセンサユニット２０に衝撃を与える時、ボタン８０がセンサ９０に伝播する際にエネルギーを生成しうる。センサ９０は、無線トランスミッタを含んでもよい。センサ９０は、力２５がボタン８０およびキャップセンサユニット２０に衝撃を与える時、衝撃信号２１０がボタン８０に送信されてセンサ９０に伝播するように構成されてもよい。衝撃信号２１０はバイナリ信号であってもよく、衝撃があることまたは衝撃がないことを示しうる。センサ９０は、ネットワーク２４０を介して衝撃信号２１０を送信してもよい。レシーバ２３０は、衝撃信号２１０を受信してもよい。

ボタン８０は、ボタン８０が力２５によって解除されるときに静止位置に戻ってもよい。センサ９０は、力２５がボタン８０およびキャップセンサユニット２０から取り除かれたときに、ボタン８０が静止位置に戻るとエネルギーを生成しうる。センサ９０は、力２５がボタン８０およびキャップセンサユニット２０から取り除かれたときに、解除信号２２０を送信するように構成されてもよい。解除信号２２０はバイナリであってもよく、解除があることまたは解除がないことを示しうる。センサ９０は、ネットワーク２４０を介して解除信号２２０を送信してもよい。レシーバ２３０は、解除信号２２０を受信してもよい。

レシーバ２３０は、プロセッサ２５０と通信してもよい。プロセッサ２５０は、レシーバ２３０から衝撃信号２１０および／または解除信号２２０を受信してもよい。プロセッサ２５０は、衝撃信号２１０および／または解除信号２２０に基づいて、エネルギー吸収器１０を監視してもよい。プロセッサ２５０は、衝撃信号２１０および／または解除信号２２０に基づいて、エネルギー吸収器１０の分析を決定してもよい。プロセッサ２５０は、衝撃信号２１０および／または解除信号２２０に基づいて、力２５に関連する分析、および力２５を送達する機械ユニットに関連する分析を決定してもよい。衝撃信号２１０は、機械ユニットが、キャップセンサユニット２０およびエネルギー吸収器１０に衝撃を与えたことを示しうる。解除信号２２０は、機械ユニットが、キャップセンサユニット２０およびエネルギー吸収器１０から離れる方向に移動したことを示しうる。

本開示による装置は、取り付けが容易なキャップセンサユニットを提供してもよい。本開示による装置は、緩衝装置のキャップ内に位置する衝撃センサの固有の設計を提供してもよい。本開示による装置は、無線のキャップセンサユニットを提供してもよい。本開示による装置は、バッテリーを必要としないキャップセンサユニットを提供してもよい。

本開示による装置は、多くの産業的な緩衝装置またはエネルギー吸収器に改良されうるキャップセンサユニットを提供してもよい。本開示による装置は、エネルギー吸収器の負荷経路と一致するキャップセンサユニットを提供してもよい。本開示による装置は、エネルギー吸収器の状態を連続的に監視できるキャップセンサユニットを提供してもよい。

本開示による装置は、エネルギー吸収器が衝撃または解除されたときに即時の信号を提供するキャップセンサユニットを提供してもよい。本開示による装置は、緩衝装置またはエネルギー吸収器の寿命を決定するためのデータを提供しうるキャップセンサユニットを提供してもよい。本開示による装置は、緩衝装置またはエネルギー吸収器のサイクルおよびメンテナンスの状態を決定するためのデータを提供しうるキャップセンサユニットを提供してもよい。

図３は、エネルギー吸収器を監視するための例示的なプロセスの流れ図を示しており、それらは、本明細書に記載される少なくとも一部の実施形態に従って配置されている。例示的なプロセスは、ブロックＳ２、Ｓ４、Ｓ６、Ｓ８および／またはＳ１０のうちの一つまたは複数によって図示されるように、一つまたは複数の動作、アクション、または機能を含んでもよい。離散ブロックとして図示されるが、さまざまなブロックは、所望の実装に応じて、追加のブロックに分割され、より少ないブロックに結合され、除去されてもよい。

処理は、ブロックＳ２の「キャップセンサユニットによって力を受ける。ここで、キャップセンサユニットは、ハウジングであって、エネルギー吸収器のピストンの端部に着脱可能に構成され、ハウジングの壁がハウジング内センサのポケットを画定する、ハウジングと、センサであって、センサがハウジング内にあり、センサが無線位置スイッチであり、センサが無線トランスミッタを含み、センサが力の負荷経路内にある、センサと、を備える」で開始してもよい。ブロックＳ２では、力は、キャップセンサユニットによって受けられてもよい。力は、機械ユニットの移動、振動、またはキャップセンサユニットへの衝撃に起因する場合がある。キャップセンサユニットは、ハウジングを含んでもよい。ハウジングは、エネルギー吸収器のピストンの端部に着脱可能に構成されてもよい。ハウジングの壁は、ハウジング内のセンサのポケットを画定しうる。キャップセンサユニットは、センサを含んでもよい。センサは、ハウジング内にあってもよい。センサは、無線位置スイッチであってもよい。センサは、無線トランスミッタを含んでもよい。センサは、力がキャップセンサユニットに衝撃を与える時にレシーバに信号を送信するように構成されてもよい。センサは、力の負荷経路内にあってもよい。

処理は、ブロックＳ２からブロックＳ４の「センサによって、信号をレシーバに送信する。ここで、信号は力がキャップセンサユニットに衝撃を与えたことを示す」に続いてもよい。ブロックＳ４で、センサはレシーバに信号を送信してもよい。信号は、力がキャップセンサユニットに衝撃を与えたことを示しうる。

処理は、ブロックＳ４からブロックＳ６の「レシーバによって、信号を受信する」に続いてもよい。ブロックＳ６で、レシーバは信号を受信してもよい。

処理は、ブロックＳ６からブロックＳ８の「レシーバと通信しているプロセッサによって信号を受信する」に続いてもよい。ブロックＳ８で、プロセッサは信号を受信してもよい。プロセッサはレシーバと通信してもよい。

処理は、ブロックＳ８からブロックＳ１０の「プロセッサによって、信号に基づいてエネルギー吸収器を監視する」に続いてもよい。ブロックＳ１０で、プロセッサは、信号に基づいてエネルギー吸収器を監視しうる。

様々な態様および実施形態が本明細書で開示されているが、他の態様および実施形態が当業者には明らかであろう。本明細書に開示される様々な態様および実施形態は、例示を目的としており、限定することを意図するものではなく、真の範囲および精神は以下の特許請求の範囲によって示される。

Claims

エネルギー吸収器のキャップセンサユニットであって、前記キャップセンサユニットが、
ハウジングであって、前記ハウジングが、前記エネルギー吸収器のピストンの端部に着脱可能に構成され、前記ハウジングの壁が前記ハウジング内のセンサのポケットを画定する、ハウジングと、
前記センサであって、前記センサが前記ハウジング内にあり、前記センサが無線位置スイッチであり、前記センサが無線トランスミッタを含み、前記センサが、力が前記キャップセンサユニットに衝撃を与えるときにレシーバに信号を送信するように構成され、前記センサが前記力の負荷経路内にある、センサと、を備える、キャップセンサユニット。
ボタンをさらに備え、前記ボタンの基部が、前記センサと機械的に連通し、前記ボタンが前記力の衝撃があると押され、前記センサに伝播するように構成される、請求項１に記載のキャップセンサユニット。
エンドキャップをさらに含み、前記ハウジングが前記ハウジングの第一の端部で前記ピストンに取り付けられ、前記エンドキャップが前記ハウジングの第二の端部に取り付けられ、前記エンドキャップの壁が前記エンドキャップの中央開口部を画定し、前記ボタンの基部が、前記ボタンの上端が前記エンドキャップの外側にあり、前記ボタンの基部が前記エンドキャップ内にある状態で、前記エンドキャップの前記開口部を貫通する、請求項２に記載のキャップセンサユニット。
前記信号が第一の信号であり、前記センサが、前記力が前記キャップセンサユニットから取り除かれた時に第二の信号を前記レシーバに送信するようにさらに構成される、請求項１に記載のキャップセンサユニット。
前記キャップセンサユニットが、金属またはポリマーであり、前記力が前記キャップセンサユニットに衝撃を与えた時に変形しない、請求項１に記載のキャップセンサユニット。
前記センサが電気力学的エネルギー発生器を含む、請求項１に記載のキャップセンサユニット。
前記電気力学的エネルギー発生器が、磁石およびコイル、圧電材料、または圧電セラミック材料を含む、請求項６に記載のキャップセンサユニット。
ボタンであって、前記ボタンの基部が前記センサと機械的に連通し、前記ボタンが、前記ボタンへの前記力の衝撃があると、押し込まれて前記センサ内に伝播するように構成され、前記ボタンが、前記力がボタンから取り除かれると、解除されて静止位置に戻るように構成される、ボタンと、
エンドキャップであって、前記ハウジングが前記ハウジングの第一の端部で前記ピストンに取り付けられ、前記エンドキャップが前記ハウジングの第二の端部に取り付けられ、前記エンドキャップの壁が前記エンドキャップの中央開口部を画定し、前記ボタンの基部が、前記ボタンの上端が前記エンドキャップの外側にあり、前記ボタンの基部が前記エンドキャップ内にある状態で、前記エンドキャップの前記開口部を貫通する、エンドキャップを備え、
前記力が前記ボタンに衝撃を与える時に、前記センサが第一の信号を前記レシーバに送信し、前記力が前記ボタンから取り除かれた時に、前記センサが第二の信号を前記レシーバに送信するようにさらに構成される、請求項１に記載のキャップセンサユニット。
エネルギー吸収器を監視するためのシステムであって、前記システムが、キャップセンサユニットを備え、前記キャップセンサユニットが、
ハウジングであって、前記ハウジングが、前記エネルギー吸収器のピストンの端部に着脱可能であり、前記ハウジングの壁が、前記ハウジング内のセンサのポケットを画定する、ハウジングと、
前記センサであって、前記センサが前記ハウジング内にあり、前記センサが無線位置スイッチであり、前記センサが無線トランスミッタを含み、前記センサが、力が前記キャップセンサユニットに衝撃を与えるときにレシーバに信号を送信するように構成され、前記センサが前記力の負荷経路内にある、センサと、
前記レシーバと、
前記レシーバと通信するプロセッサであって、前記信号に基づいて前記エネルギー吸収器を監視するプロセッサと、を備える、システム。
前記キャップセンサがボタンをさらに備え、前記ボタンの基部が、前記センサと機械的に連通し、前記ボタンが、前記力の衝撃があると押し下げられ、前記センサに伝播するように構成される、請求項９に記載のシステム。
前記キャップセンサがエンドキャップをさらに備え、前記ハウジングが前記ハウジングの第一の端部で前記ピストンに取り付けられ、前記エンドキャップが前記ハウジングの第二の端部に取り付けられ、前記エンドキャップの壁が前記エンドキャップの中央開口部を画定し、前記ボタンの基部が、前記ボタンの上端が前記エンドキャップの外側にあり、前記ボタンの基部が前記エンドキャップ内にある状態で、前記エンドキャップの前記開口部を貫通する、請求項１０に記載のシステム。
前記センサが電気力学的エネルギー発生器を含む、請求項９に記載のシステム。
前記信号が第一の信号であり、前記センサが、前記力が前記キャップセンサユニットから取り除かれた時に第二の信号を前記レシーバに送信するようにさらに構成される、請求項９に記載のシステム。
前記キャップセンサが、
ボタンであって、前記ボタンの基部が前記センサと機械的に連通し、前記ボタンが、前記ボタンへの前記力の衝撃があると、押し込まれて前記センサ内に伝播するように構成され、前記ボタンが、前記力がボタンから取り除かれると、解除されて静止位置に戻るように構成される、ボタンと、
エンドキャップであって、前記ハウジングが前記ハウジングの第一の端部で前記ピストンに取り付けられ、前記エンドキャップが前記ハウジングの第二の端部に取り付けられ、前記エンドキャップの壁が前記エンドキャップの中央開口部を画定し、前記ボタンの基部が、前記ボタンの上端が前記エンドキャップの外側にあり、前記ボタンの基部が前記エンドキャップ内にある状態で、前記エンドキャップの前記開口部を貫通する、エンドキャップを備え、
前記力が前記ボタンに衝撃を与える時に、前記センサが第一の信号を前記レシーバに送信し、前記力が前記ボタンから取り除かれた時に、前記センサが第二の信号を前記レシーバに送信するようにさらに構成される、請求項９に記載のシステム。
エネルギー吸収器を監視する方法であって、前記方法が、
キャップセンサユニットによって力を受ける工程であって、前記キャップセンサユニットが、
ハウジングであって、前記ハウジングが、前記エネルギー吸収器のピストンの端部に着脱可能であり、前記ハウジングの壁が、前記ハウジング内のセンサのポケットを画定する、ハウジングと、
前記センサであって、前記センサが前記ハウジング内にあり、前記センサが無線位置スイッチであり、前記センサが無線トランスミッタを含み、前記センサが前記力の負荷経路内にある、センサとを含む工程と、
前記センサによって、信号をレシーバに送信し、前記信号が、前記力が前記キャップセンサユニットに衝撃を与えたことを示す工程と、
前記レシーバによって前記信号を受信する工程と、
前記レシーバと通信するプロセッサによって、前記信号を受信し、前記プロセッサによって、前記信号に基づいて前記エネルギー吸収器を監視する工程と、を含む方法。
前記信号が第一の信号であり、前記方法が、
前記キャップセンサユニットから前記力を取り外す工程と、
前記センサによって、第二の信号を前記レシーバに送信する工程であって、前記第二の信号が、前記力が前記キャップセンサユニットから取り除かれたことを示す工程と、
前記レシーバによって前記第二の信号を受信し、前記プロセッサによって前記第二の信号を受信する工程と、
前記プロセッサによって、前記第一の信号および前記第二の信号に基づいて、前記エネルギー吸収器を監視する工程と、を含む、請求項１５に記載の方法。
前記キャップセンサがボタンをさらに備え、前記ボタンの基部が、前記センサと機械的に連通し、前記ボタンが前記力を受けることで押し下げられ、前記センサに伝播するように構成される、請求項１５に記載の方法。
前記キャップセンサがエンドキャップをさらに備え、前記ハウジングが前記ハウジングの第一の端部で前記ピストンに取り付けられ、前記エンドキャップが前記ハウジングの第二の端部に取り付けられ、前記エンドキャップの壁が前記エンドキャップの中央開口部を画定し、前記ボタンの基部が、前記ボタンの上端が前記エンドキャップの外側にあり、前記ボタンの基部が前記エンドキャップ内にある状態で、前記エンドキャップの前記開口部を貫通する、請求項１７に記載の方法。
前記センサが電気力学的エネルギー発生器を含む、請求項１５に記載の方法。
前記プロセッサによって、前記信号に基づいて前記エネルギー吸収器の分析を決定する工程をさらに含む、請求項１５に記載の方法。