CN116723947A - 轮胎用传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够测量包含轮胎的温度在内的物理量的轮胎用传感器。本发明的一个方式是一种轮胎用传感器，其包括：能够固定在轮胎T的内侧而与轮胎T接触的基座部5；和包含经由该基座部5检测轮胎T的温度的轮胎温度检测部的传感器芯片7。

Description

轮胎用传感器

技术领域

本发明涉及轮胎用传感器。

背景技术

现有技术中，关于收纳有能够获取轮胎内的信息的电子部件，并且能够安装在轮胎的内周面的功能部件的发明是公知的(下述专利文献1)。该现有技术的功能部件包括：上述电子部件的收容部；具有与上述轮胎的内周面相对的底面的壳体；和从上述底面的周边缘向上述内周面延长的筒状部(专利文献1，技术方案1)。

依据这样的结构，在由外壳和从外壳的底面的周边缘向轮胎的内周面延伸的筒状部形成的一侧开口的容器中，能够填充接合剂。并且，在将筒状体侧置于轮胎表面后，使接合剂固化，能够确保接合剂的厚度并且将功能部件接合在轮胎内面(该文献第0005段)。

另外，上述外壳包括：具有模块的收容空间的收容壳体和作为对收容壳体的盖体发挥功能的盖(该文献第0011段，图2)。收容在收容壳体的收容空间中的模块具有安装电子部件的电路基板。电路基板具有：作为获取轮胎内的状态的状态获取机构发挥功能的温度传感器；和压力传感器以及加速度传感器等的多个传感器(该文献第0022段，图5等)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2020-055402号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

上述现有技术的功能部件，温度传感器和压力传感器的各自的测量部经由设置于盖的孔与轮胎气室内连通，由此测量轮胎气室内的温度和压力(该文献第0025段)。但是，该现有技术的功能部件不能测量轮胎其本身的温度等。

本发明提供能够测量包含轮胎的温度在内的物理量的轮胎用传感器。

用于解决技术问题的技术方案

本发明的一个方式是一种轮胎用传感器，其特征在于，包括：固定在轮胎的内侧而与上述轮胎接触的基座部；和经由该基座部检测上述轮胎的温度的轮胎温度检测部。

发明效果

依据本发明，能够提供能够测量包括轮胎的温度在内的物理量的轮胎用传感器。

附图说明

图1是表示本发明的轮胎用传感器的实施方式1的示意图。

图2是图1所示的轮胎用传感器的局部放大图。

图3是图2所示的轮胎用传感器的基座部的顶面图。

图4是图2所示的轮胎用传感器的基座部的底面图。

图5是表示图4的变形例的基座部的底面图。

图6是表示图4的变形例的基座部的底面图。

图7是表示图2的变形例的轮胎用传感器的局部放大图。

图8是表示图2的变形例的轮胎用传感器的局部放大图。

图9是表示图2的变形例的轮胎用传感器的局部放大图。

图10是表示图2的变形例的轮胎用传感器的局部放大图。

图11是表示本发明的轮胎用传感器的实施方式2的与图2对应的放大图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的轮胎用传感器的实施方式。

[实施方式1]

图1是表示本发明的轮胎用传感器的实施方式1的示意图。图2是图1所示的轮胎用传感器1的局部放大图。此外，在图1的示意图中，将轮胎用传感器1相对于轮胎T放大表示。

本实施方式的轮胎用传感器1例如设置在车辆的轮胎T的内侧，检测包含轮胎T的温度在内的轮胎T的物理量。更具体而言，轮胎用传感器1例如固定于在轮胎T的胎面部的内表面T1露出的内胆。轮胎用传感器1例如具有壳体2、电路基板3、电池4、基座部5、接合剂6、传感器芯片7和密封部8。

壳体2例如是树脂制，在内部收容有基座部5、接合剂6和传感器芯片7。壳体2例如与轮胎T接触的端部开放，经由接合剂6固定于轮胎T的内胆。在壳体2的与固定在轮胎T的端部相反侧的端部，安装有电路基板3。

电路基板3例如具有省略图示的电源IC和无线通信LSI。电池4安装于电路基板3，与电源IC连接。电路基板3的电源IC例如连接于无线通信LSI和传感器芯片7，将在电池中积蓄的电力向无线通信LSI和传感器芯片7供给。电路基板3的无线通信LSI连接于传感器芯片7，将基于传感器芯片7的物理量的检测结果通过无线通信向外部发送。

配置在轮胎T的外部的接收部10例如具有无线通信LSI，接收从轮胎用传感器1发送来的轮胎T的物理量的检测结果。接收部10例如将所接收到的轮胎T的物理量的检测结果向外部的信息处理装置ITE输出。另外，接收部10例如搭载于具有轮胎T的车辆，对该车辆的电子控制装置(ECU)输出轮胎T的物理量的检测结果。

图3是图2所示的基座部5的顶面图。图4是图2所示的基座部5的底面图。基座部5例如是金属制的板状的部件。基座部5的材料能够使用与硅(Si)等的半导体材料之间的线性膨胀系数的差小的金属。例如作为基座部5的材料，通过使用线性膨胀系数为大约5[ppm/℃]的42合金，能够使与线性膨胀系数为大约4[ppm/℃]的硅(Si)之间的线性膨胀系数之差为大约1[ppm/℃]程度。

像这样，作为基座部5的材料，通过使用与半导体材料之间的线性膨胀系数的差小的金属，能够使搭载传感器芯片7的基座部5的翘曲减少。其结果是，在传感器芯片7包含轮胎形变检测部的情况下，能够使基于轮胎用传感器1的轮胎T的形变的检测精度提高。另外，作为基座部5的材料，从应对从轮胎T产生的硫磺气体的腐蚀性的观点考虑，也可以使用不锈钢、铝、铜和铁类合金，或者在贱金属镀覆有金、镍、锡等的材料。

基座部5例如固定在轮胎T的内侧而与轮胎T接触。基座部5例如具有与轮胎T的内表面T1相对的底面51、和从该底面51向轮胎T的内表面T1突出的多个突起部52。基座部5的底面51经由接合剂6固定在轮胎T的内表面T1。基座部5的多个突起部52与轮胎T相接触。在图2所示的例子中，突起部52的前端部与轮胎T的内表面T1相接触。

基座部5例如具有矩形的底面51和上表面53。此外，基座部5的形状没有特别的限定，也可以是圆形、椭圆形、其它多边形。在基座部5的上表面53经由接合材料9配置有传感器芯片7。并且，在基座部5的上表面53配置有覆盖传感器芯片7和接合材料9的密封部8。从基座部5的底面51突出的多个突起部52例如能够通过对金属制的基座部5进行挤压加工而形成。

虽然没有特别限定，例如在基座部5的厚度为0.2[mm]、短边方向的尺寸为5[mm]的情况下，圆筒形的突起部52的外径能够形成为0.4[mm]以上。突起部52的形状不限定于圆筒形，也能够选择椭圆筒形和多棱筒形、或者实心的圆柱形、椭圆柱形和多棱柱形等任意的形状。

另外，从确保基座部5与轮胎T的接触面积的观点考虑，突起部52的外径例如能够形成为1[mm]左右。另外，基座部5的厚度为0.2[mm]、短边方向的尺寸为5[mm]的情况下，突起部52的间距例如能够形成为0.4[mm]以上。另外，从确保基座部5与轮胎T的接触面积的观点考虑，突起部52的间距例如能够形成为1[mm]以下的范围。

另外，基座部5的厚度为0.2[mm]、短边方向的尺寸为5[mm]、突起部52的外径为1[mm]、突起部52的间距为0.5[mm]的情况下，突起部52能够形成为短边方向上3个、长边方向上4个的3×4的长方形的配置。在该例中，突起部52的前端与轮胎T的内表面T1的接触面积，成为基座部5中的传感器芯片7的设置面积的大约1.5倍。此外，多个突起部52与轮胎T的接触面积例如能够形成为与基座部5中的传感器芯片7的设置面积相等，或者比传感器芯片7的设置面积大。

多个突起部52例如包括配置在基座部5的中央部的多个第一突起部521和配置在基座部5的周缘部的多个第二突起部522。在图4所示的例子中，多个第一突起部521在长方形的基座部5的长边方向上配置在中央部，在基座部5的短边方向上从中央部至周缘部地配置。另外，在图4所示的例子中，多个第二突起部522在基座部5的长边方向的两端部，配置在基座部5的短边方向的两端部。第一突起部521的密度例如比第二突起部522的密度大。

接合剂6将基座部5接合于轮胎T的内表面T1而固定。接合剂6例如能够使用弹性接合剂。弹性接合剂例如是在固化后成为与轮胎T同样的弹性体的橡胶类的接合剂。例如，从对轮胎T的接合性、对轮胎T的硬度的近似性等的观点考虑，作为接合剂6，能够适用硅酮类或者聚氨酯类的接合剂。接合剂6的热阻例如高于基座部5的热阻、将基座部5与传感器芯片7接合的接合材料9的热阻。即，接合剂6的导热率例如低于基座部5的导热率、接合材料9的导热率。

传感器芯片7例如是通过半导体工艺制造的IC芯片，包含经由基座部5检测轮胎T的温度的轮胎温度检测部。另外，传感器芯片7例如包含经由基座部5检测轮胎T的形变的轮胎形变检测部。另外，传感器芯片7例如也可以包含加速度检测部、湿度检测部或者旋转检测部等。传感器芯片7例如是最大为5[mm]×5[mm]程度的大小的矩形的MOSFET型传感器芯片。传感器芯片7配置在基座部5的上表面53的中央部，通过接合材料9接合于基座部5的上表面53。

传感器芯片7的轮胎温度检测部利用通过CMOS工艺形成的Si二极管的温度依赖性(温度系数)检测温度。此外，在传感器芯片7仅包含轮胎温度检测部的情况下，轮胎温度检测部例如是负特性(NTC)热敏电阻或者正特性(PCT)热敏电阻。传感器芯片7的轮胎形变检测部例如由通过CMOS工艺形成的半导体、微机电系统(MEMS)构成。

接合材料9将传感器芯片7接合于基座部5的上表面53。作为接合材料9，例如能够使用硬度高的环氧树脂类的接合剂。从降低接合材料9的热阻使传感器芯片7的轮胎温度检测部的温度检测精度提高的观点考虑，接合材料9优选尽可能薄地涂布。

密封部8配置在基座部5的上表面53，覆盖传感器芯片7和接合材料9。更详细而言，密封部8将连接于传感器芯片7的键合导线密封，相对于外部环境对其加以保护。作为密封部8的材料，例如能够使用环氧树脂、聚氨酯、硅酮等。在大多情况下，从键合导线的形状保护的观点考虑，作为密封部8使用环氧树脂。

以下，说明本实施方式的轮胎用传感器1的作用。

本实施方式的轮胎用传感器1如前所述，包括：固定在轮胎T的内侧而与轮胎T接触的基座部5；和包含经由该基座部5检测轮胎T的温度的轮胎温度检测部的传感器芯片7。

通过这样的结构，轮胎用传感器1能够利用传感器芯片7的轮胎温度检测部，经由基座部5检测轮胎T的温度。另外，传感器芯片7的轮胎温度检测部能够不经由接合剂6检测轮胎T的温度，因此与经由接合剂6测量轮胎T的温度的情况相比较，能够更准确地检测轮胎T的温度。其结果是，利用通过轮胎用传感器1测量的轮胎T的温度，能够更高精度地修正轮胎T在容易打滑的冰点温度附近的轮胎T的转动阻力系数。

另外，在本实施方式的轮胎用传感器1中，基座部5具有与轮胎T的内表面T1相对的底面51、和从该底面51向轮胎T的内表面T1突出的多个突起部52。另外，基座部5的底面51经由接合剂6固定在轮胎T的内表面T1，多个突起部52与轮胎T相接触。

通过这样的结构，轮胎用传感器1能够经由具有与轮胎T相接触的多个突起部52的基座部5检测轮胎T的温度。因此，轮胎用传感器1的轮胎温度检测部，即使基座部5经由接合剂6固定于轮胎T，也能够不经由接合剂6而经由基座部5检测轮胎T的温度。因此，与经由接合剂6测量轮胎T的温度的情况相比较，能够更准确地检测轮胎T的温度。

另外，在本实施方式的轮胎用传感器1中，多个突起部52与轮胎T的接触面积为基座部5中的作为轮胎温度检测部的传感器芯片7的设置面积以上。

通过这样的结构，能够促进基座部5与轮胎T之间的热的传递，能够进一步提高基座部5的温度与轮胎T的温度的相关性。因此，轮胎用传感器1能够通过传感器芯片7的轮胎温度检测部经由基座部5更准确地检测轮胎T的温度。

另外，本实施方式的轮胎用传感器1中，作为轮胎温度检测部的传感器芯片7配置在基座部5的中央部。另外，基座部5的多个突起部52包括：配置在基座部5的中央部多个第一突起部521；和配置在基座部5的周缘部的多个第二突起部522。并且，第一突起部521的密度比第二突起部522的密度高。

通过这样的结构，在配置有作为轮胎温度检测部的传感器芯片7的基座部5的中央部，利用密度较高的第一突起部521，能够促进轮胎T与基座部5的热的传递。因此，利用传感器芯片7的温度检测部，经由基座部5能够更加准确地检测轮胎T的温度。另外，通过基座部5的周缘部的第二突起部522与轮胎T的内表面T1相接触，基座部5的底面51与轮胎T的内表面T1的间隔变得均匀，能够使接合剂6的厚度形成得均匀。

另外，在本实施方式的轮胎用传感器1中，传感器芯片7包括经由基座部5检测轮胎T的形变的轮胎形变检测部。

通过这样的结构，轮胎用传感器1能够通过传感器芯片7的轮胎形变检测部检测作为轮胎T的物理量的轮胎T的形变。并且轮胎用传感器1中，传感器芯片7包含轮胎温度检测部，由此能够进行所检测的轮胎T的形变的温度修正，能够更加准确地检测轮胎T的形变。另外，如前所述，轮胎用传感器1采用了能够使接合剂6的厚度均匀地形成的结构，能够更高精度地检测轮胎T的形变。另外，通过将多个第一突起部521形成为与基座部5的长边方向的尺寸和短边方向的尺寸的比率对应的长方形的配置，基座部5能够根据轮胎T的变形而平衡良好地变形，能够提高轮胎形变检测部的检测精度。

另外，本发明的轮胎用传感器的结构不限定于上述的轮胎用传感器1的结构。以下，参照图5至图10，说明本实施方式的轮胎用传感器1的变形例。图5和图6是表示图4的突起部52的配置的变形例的基座部5的底面图。另外，图7至图10是表示图2的突起部52的变形例的轮胎用传感器1的局部放大图。

在图5所示的例子中，轮胎用传感器1的基座部5的多个第一突起部521，在以长方形的基座部5的长边方向和短边方向的中央为中心的圆形区域中配置成辐射状。另外，多个第二突起部522在长方形的基座部5的四角在长边方向和短边方向上排列配置。在这样的突起部52的配置中，也能够起到与图4所示的突起部52的配置同样的效果。并且，通过从基座部5的底面51的中心将多个第一突起部521配置成辐射状，能够使由于轮胎T的形变作用于多个第一突起部521的应力分散而均匀化。由此，能够防止第一突起部521的损伤，并且能够使基于传感器芯片7的轮胎形变检测部的轮胎T的形变的检测精度提高。

在图6所示的例子中，轮胎用传感器1的基座部5的多个第一突起部521，在长方形的基座部5的长边方向的中央部，从短边方向的一端至另一端成交错状地配置。另外，多个第二突起部522配置在长方形的基座部5的四角的矩形的区域。在这样的突起部52的配置中，能够起到与图4所示的突起部52的配置同样的效果。并且，通过将多个第一突起部521交错状地配置，使第一突起部521的数量增加，使基座部5与轮胎T的接触面积增加，能够提高基于传感器芯片7的轮胎温度检测部的轮胎T的温度的检测精度。

在图7所示的例子中，轮胎用传感器1的基座部5，在突起部52的前端按压于轮胎T的内表面T1而在厚度方向上压缩轮胎T使其弹性变形的状态下，经由接合剂6固定于轮胎T的内表面T1。突起部52的前端例如具有半球状或者凸曲面状的形状。依据这样的突起部52，不仅能够起到与图2所示的突起部52同样的效果，而且使突起部52与轮胎T更可靠地接触，能够使突起部52与轮胎T的接触面积增加。

在图8所示的例子中，轮胎用传感器1的基座部5具有插入在轮胎T的内表面T1中的多个突起部52，经由突起部52和接合剂6固定在轮胎T的内表面T1。依据这样的结构，能够使突起部52与轮胎T的接触面积增加，能够使基座部5的温度更接近轮胎T的温度，能够使基于传感器芯片7的轮胎温度检测部经由基座部5的轮胎T的温度的检测精度更加提高。

在图9所示的例子中，轮胎用传感器1的基座部5具有插入在轮胎T的内表面T1中的多个突起部52，底面51与突起部52不经由接合剂6而直接与轮胎T相接触。通过这样的结构，能够不使用接合剂6地将基座部5固定在轮胎T的内表面T1，能够使基座部5与轮胎T的接触面积增加，能够利用传感器芯片7经由基座部5检测轮胎T的包括温度和形变在内的物理量。此外，在图9所示的例子中，突起部52在插入轮胎T中的前端部具有回折部，也能够防止从轮胎T的脱落。

在图10所示的例子中，轮胎用传感器1的基座部5，没有安装包含轮胎温度检测部的传感器芯片7的部分中的至少一部分埋设在轮胎T中。更具体而言，基座部5例如除了配置有上表面53的接合材料9的区域以外，埋设于轮胎T的内胆中。另外，基座部5也可以不具有突起部52。基座部5例如能够通过嵌件成形埋入在轮胎T的内胆中。通过这样的结构，基座部5的温度和轮胎T的温度大致相等，通过传感器芯片7的轮胎温度检测部经由基座部5能够更高精度地检测轮胎T的温度。

如以上所说明，依据本实施方式及其变形例，能够提供能够测量包含轮胎T的温度在内的物理量的轮胎用传感器1。

[实施方式2]

接着，引用图1，并且参照图11，说明本发明的轮胎用传感器的实施方式2。图11是与本实施方式的轮胎用传感器1的图2相当的放大图。本实施方式的轮胎用传感器1具有基座部5和将该基座部5接合在轮胎T的内侧的接合剂6。另外，本实施方式的轮胎用传感器1包括：比接合剂6导热率高的填料61；被基座部5支承的包括经由接合剂6检测轮胎T的温度的轮胎温度检测部的传感器芯片7。接合剂6通过混合填料61而具有1[W/mK]以上的导热率。

通过这样的结构，轮胎用传感器1通过传感器芯片7的轮胎温度检测部经由混合有填料61的接合剂6，能够高精度地检测轮胎T的温度。作为填料61，能够使用比接合剂6导热率高的氮化硼(BN)或氮化铝(AlN)等的无机材料的颗粒。

以上，利用附图对本发明的轮胎用传感器的实施方式进行详述，具体的结构不限定于该实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围中的设计变更等，当然也包含在本发明中。

附图标记的说明

1轮胎用传感器

5基座部

51底面

52突起部

521 第一突起部

522 第二突起部

6接合剂

61填料

7传感器芯片(轮胎温度检测部、轮胎形变检测部)

T轮胎

T1内表面。

Claims (8)

1.一种轮胎用传感器，其特征在于，包括：

能够固定在轮胎的内侧而与所述轮胎接触的基座部；和

经由该基座部检测所述轮胎的温度的轮胎温度检测部。

2.如权利要求1所述的轮胎用传感器，其特征在于：

所述基座部具有与所述轮胎的内表面相对的底面和从该底面向所述轮胎的所述内表面突出的多个突起部，

所述底面经由接合剂固定在所述轮胎的所述内表面，

所述多个突起部与所述轮胎相接触。

3.如权利要求2所述的轮胎用传感器，其特征在于：

所述多个突起部与所述轮胎的接触面积为所述基座部中的所述轮胎温度检测部的设置面积以上。

4.如权利要求3所述的轮胎用传感器，其特征在于：

所述轮胎温度检测部配置在所述基座部的中央部，

所述多个突起部包括配置在所述基座部的所述中央部的多个第一突起部和配置在所述基座部的周缘部的多个第二突起部，

所述第一突起部的密度比所述第二突起部的密度大。

5.如权利要求1所述的轮胎用传感器，其特征在于：

所述基座部具有能够插入在所述轮胎的内表面的多个突起部。

6.如权利要求1所述的轮胎用传感器，其特征在于：

所述基座部的没有安装所述轮胎温度检测部的部分中的至少一部分埋设在所述轮胎中。

7.一种轮胎用传感器，其特征在于，包括：

基座部；

将该基座部接合于轮胎的内侧的接合剂；

比该接合剂导热率高的填料；和

被所述基座部支承的经由所述接合剂检测所述轮胎的温度的轮胎温度检测部，

所述接合剂通过混合所述填料而具有1[W/mK]以上的导热率。

8.如权利要求1或7所述的轮胎用传感器，其特征在于：

还具有经由所述基座部检测所述轮胎的形变的轮胎形变检测部。