DE112021001390T5

DE112021001390T5 - Reifenmontierter sensor und sitz

Info

Publication number: DE112021001390T5
Application number: DE112021001390.4T
Authority: DE
Inventors: Heishiro Fudo; Eiji Shinohara; Shinya Ichise; Hiroyuki TOBARI; Akihito Yamamoto; Yoshihisa Shibuya
Original assignee: Alps Alpine Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2020-03-03
Filing date: 2021-02-19
Publication date: 2022-12-22
Also published as: JPWO2021177062A1; CN115210088B; WO2021177062A1; CN115210088A; JP7356570B2

Abstract

Ein reifenmontierter Sensor 1 gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Sensoreinheit 10 mit einem Sensor, welcher Informationen über einen Reifen 30 erfasst, und einen Behälter 20, in welchem die Sensoreinheit 10 angebracht ist. Der Behälter 20 ist an einer Innenseite 31 des Reifens 30 angebracht. Die Sensoreinheit 10 weist einen piezoelektrischen Sensor 11 auf, und der piezoelektrische Sensor ist an einer Außenfläche des Behälters 20 angeordnet und über einen Verbindungsabschnitt 13 mit einer Steuereinheit 12 der Sensoreinheit 10 verbunden. Dementsprechend kann die Verformung des Reifens mit guter Empfindlichkeit erfasst werden.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen reifenmontierten Sensor, der einen piezoelektrischen Sensor zum Detektieren einer Verformung eines Reifens aufweist, und einen Sitz, welcher zum Befestigen des reifenmontierten Sensors am Reifen verwendet wird.
Hintergrund der Erfindung
Piezoelektrische Vorrichtungen haben die Funktion zum Umwandeln zwischen elektrischer Energie und mechanischer Energie und werden als verschiedene Aktoren oder Sensoren verwendet. Beispielsweise können folienartige piezoelektrische Vorrichtungen, welche eine Flexibilität aufweisen, zum Bestimmen des Zustands von Reifen verwendet werden, indem die durch Verformung generierte elektrische Energie genutzt wird. PTL 1 beschreibt ein Verfahren zum Platzieren eines piezoelektrischen Films im Innern eines Reifes und zum Schätzen des Schwimmwinkels von dem Reifen und dem Zustand der Straßenoberfläche. PTL 1 beschreibt auch eine Vorrichtung zur Schätzung des Straßenzustands, bei der ein piezoelektrischer Sensor auf einer Innenseite einer Lauffläche eines Reifens angebracht ist, als eine Vorrichtung, welche den Einbauzustand des Reifens durch Erfassung von Verformung des Reifens schätzt.
Ebenfalls sind auch Funktionsteile bekannt, wie zum Beispiel Sensoreinheiten, in denen Sensoren zum Detektieren von Druck, Temperatur, Beschleunigung und so weiter mit einer Batterie oder einem Elektrizität erzeugenden Element und einer drahtlosen Vorrichtung integriert sind. Um den Zustand von einem Reifen zu erfassen, werden solche Funktionsteile unter Verwendung eines Funktionsteil-Befestigungselements aus Gummi an einer Innenfläche des Reifens montiert. Zum Beispiel weist ein reifenmontierter Sensor (TMS), der als reifen-applizierter Typ TPMS-Sensor (Reifendruck Überwachungssystem) verwendet wird, eine Struktur auf, bei der ein Gummi Behälter, der als Behälter bezeichnet wird, am Reifen angewandt wird, und eine Sensoreinheit in diesen Behälter eingepasst wird.
PTL 2 beschreibt ein Funktionsteil-Befestigungselement, welches zur Verbesserung der Haltbarkeit einen Befestigungsabschnitt mit einem ausgesparten Abschnitt umfasst, an dem ein Funktionsteil-seitiger Befestigungsabschnitt befestigt ist, und ein Verstärkungsmaterial umfasst, das in einen Gummiabschnitt an einer Außenseite dieses ausgesparten Abschnitts eingebettet ist. Außerdem beschreibt PTL 3 einen reifenmontierten Sensor, welcher ein Sensorhalteelement aufweist, das eine Sensorvorrichtung an einer Innenwandfläche eines Reifens hält.
Zitierliste
Patentliteratur

PTL 1: ungeprüfte Japanische Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 2014-234038
PTL 2: ungeprüfte Japanische Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 2017-154631
PTL 3: ungeprüfte Japanische Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 2017-71341

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
In dem Fall, wenn ein piezoelektrischer Sensor als Funktionsteil oder ähnliches an einer Innenfläche eines Reifens angebracht wird, muss der piezoelektrische Sensor in einem Aufnahmeabschnitt eines Behälters mit anderen Elementen, die eine Sensoreinheit bilden, aufgenommen werden. Dementsprechend besteht die Notwendigkeit, den piezoelektrischen Sensor mit anderen Teilen wie einer Platine, einer Batterie und so weiter zu integrieren, um Reibung zwischen den Teilen zu verhindern, um zu verhindern, dass beim Fahren mit hohen Geschwindigkeiten Reibungswärme generiert wird.
Wenn der piezoelektrische Sensor jedoch mit anderen Teilen wie einer Platine, einer elektrischen Energiequelle und so weiter integriert ist, wird die Verformung des Reifens nicht ohne weiteres auf den piezoelektrischen Sensor übertragen, und die Erfassungsgenauigkeit des piezoelektrischen Sensors verschlechtert sich. Das heißt, in einem Fall, in dem der piezoelektrische Sensor mit anderen Teilen unter Verwendung von geformtem Harz oder ähnlichem integriert ist, wird die Verformung durch den modellierten Harzabschnitt, welcher hart ist, erschwert, und die Erfassungsempfindlichkeit in Bezug auf die Verformung des Reifens ist reduziert. Das heißt, es besteht ein Problem, dass das Versiegeln des piezoelektrischen Sensors mit geformten Harz oder ähnlichem zur Integration mit anderen Teilen, um als Teil eines Funktionsteils oder eines am reifenmontierten Sensors zusammengebaut zu werden, die Erfassungsempfindlichkeit des piezoelektrischen Sensors reduziert.
Dementsprechend ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen reifenmontierten Sensor bereitzustellen, welcher einen piezoelektrischen Sensor aufweist, welcher die Verformung von einem Reifen mit guter Empfindlichkeit erfassen kann, sowie einen Sitz des reifenmontierten Sensors.
Lösung des Problems
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass das Anbringen eines piezoelektrischen Sensors an einer Außenseite eines Behälters, eher als an einer Innenseite von diesem, es ermöglicht, eine Verformung eines Reifens mit guter Empfindlichkeit zu erfassen, ohne dass die Verformung des piezoelektrischen Sensors erschwert wird, und weist die folgende Konfiguration auf.
Ein reifenmontierter Sensor gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Sensoreinheit, die einen Sensor, welcher Informationen über einen Reifen erfasst, und eine Steuereinheit, sowie einen Sitz umfasst, in welchem die Sensoreinheit angebracht ist. Der Sitz ist an einer Innenfläche des Reifens angebracht. Die Sensoreinheit weist einen piezoelektrischen Sensor auf, und der piezoelektrische Sensor ist an einer Außenfläche des Sitzes angeordnet und ist mit der Steuereinheit mittels einen Verbindungsabschnitt verbunden.
Mittels Anordnens des piezoelektrischen Sensors der Sensoreinheit an der Außenfläche des Sitzes wird der piezoelektrische Sensor leichter verformt und folgt der Verformung des Reifens im Vergleich zu einem Fall des Integrierens des piezoelektrischen Sensors mit äußeren Teilen, welche an der Innenseite des Sitzes bereitgestellt sind, und die Verformung des Reifens kann mit guter Präzision gemessen werden. Auch wenn ein großer Stoß, welcher nicht Gegenstand der Messung ist, auf den Reifen angewandt wird, wird der Stoß im Vergleich zu einem Fall eines direkten Anbringens des piezoelektrischen Sensors am Reifen verringert, und dementsprechend wird die Zuverlässigkeit des am Reifen montierten Sensors verbessert.
Der Sitz kann einen Fügeabschnitt geformt in plattenförmiger Form, welcher mit einer Fläche an der Innenfläche des Reifens angebracht ist, und einen Haupteinheitsabschnitt, welcher von der anderen Fläche des Fügeabschnitts hervorsteht, umfassen. Der Haupteinheitsabschnitt kann einen Aufnahmeabschnitt aufweisen, welcher in der Lage ist, die Steuereinheit aufzunehmen, wobei die Steuereinheit in dem Aufnahmeabschnitt montiert werden kann, wobei der Fügeabschnitt einen Sensorplatzierungsabschnitt aufweisen kann, an dem der piezoelektrische Sensor platziert werden kann, und der piezoelektrische Sensor kann folienartig sein und an einer anderen Fläche des Sensorplatzierungsabschnitts angeordnet werden.
Das Aufnehmen der Sensoreinheit im Aufnahmeabschnitt ermöglicht deren Schutz vor Stoß, welcher auf den Reifen aufgebracht wird. Die „andere Fläche“ bezieht sich auf die Fläche auf der gegenüberliegenden Seite der Fläche, welche der Innenfläche des Reifens am Sensorplatzierungsabschnitt gegenüberliegt.
Eine innere Bodenfläche des Aufnahmeabschnitts kann als gekrümmte Fläche ausgebildet sein, und ein unterer Abschnitt der Steuereinheit, welcher der inneren Bodenfläche gegenüber angeordnet ist, ist vorzugsweise als gekrümmte Fläche ausgebildet, welche der inneren Bodenfläche folgt.
Das Ausbilden der inneren Bodenfläche als eine gekrümmte Fläche unterdrückt Spannung, welche lokal auf den Aufnahmeabschnitt wirkt, und der Stoß von dem Reifen auf die Steuereinheit kann abgeschwächt werden. Dementsprechend wird in einem Fall, in dem zum Beispiel ein großer Aufprall auf den Reifen angewandt wird, der Aufprall unabhängig davon, ob in der Umfangsrichtung oder in der lateralen Richtung des Reifens, reduziert, und dementsprechend kann eine Kraft, welche sich auf einen bestimmten Abschnitt des Haupteinheitsabschnitts konzentriert, unterdrückt werden, und die Sensoreinheit kann geschützt werden.
Ferner ist die innere Bodenfläche des Aufnahmeabschnitts vorzugsweise als eine gekrümmte Fläche ausgebildet, welcher einer gekrümmten Fläche einer Innenseite des Reifens folgt. Das Ausbilden der inneren Bodenfläche des Aufnahmeabschnitts als eine gekrümmte Fläche, welche der gekrümmten Fläche der Innenseite des Reifens folgt, unterdrückt eine Spannung, welche lokal auf den Aufnahmeabschnitt angewandt wird.
Der Verbindungsabschnitt kann so angebracht werden, dass eine longitudinale Richtung davon eine laterale Richtung des Reifens ist. Gemäß dieser Konfiguration kann eine Verformung, welche an dem Verbindungsabschnitt auftritt, welche mit einer zyklischen Verformung des Reifens einhergeht, unterdrückt werden, und somit wird die Zuverlässigkeit des Verbindungsabschnitts verbessert.
Der Verbindungsabschnitt kann derart angebracht werden, dass er der Außenfläche des Sitzes folgt. Ferner sind vorzugsweise sind der Verbindungsabschnitt und der piezoelektrische Sensor mittels Haftmittel am Sitz angebracht, und das Haftmittel für den Verbindungsabschnitt weist ein kleinerer Elastizitätsmodul als das Haftmittel für den piezoelektrischen Sensor auf.
Das Anbringen des Verbindungsabschnitts entlang der Außenfläche des Sitzes ermöglicht es, eine auf den Verbindungsabschnitt ausgeübte Kraft auf den Sitz zu verteilen, wodurch der Verbindungsabschnitt geschützt werden kann. Das Anbringen des Verbindungsabschnitts unter Verwendung eines Haftmittels mit einem kleineren Elastizitätsmodul ermöglicht es außerdem, dass im Falle zum Beispiel einer großen Kraft, welche vom Reifen angewandt wird, die Auswirkungen der Verformung des Sitzes auf den piezoelektrischen Sensor durch den Verbindungsabschnitt gedämpft werden und somit ein Ablösen des piezoelektrischen Sensors vom Sitz unterdrückt werden kann.
Ein Krümmungsradius R eines gebogenen Abschnitts des Verbindungsabschnitts beträgt vorzugsweise nicht weniger als 0,1 mm und nicht mehr als 10 mm. Dementsprechend kann eine Kraft, konzentriert an gebogenen Abschnitten des Verbindungsabschnitts unterdrückt werden.
Ein oder beide, der Haupteinheitsabschnitt und der Fügeabschnitt können mit einem Verstärkungsmaterial aus Fasern bereitgestellt werden. Das Verstärkungsmaterial kann eine Mehrzahl von Fasern aufweisen, welche so angeordnet sind, dass sie sich radial in Bezug auf die Mitte einer Öffnung des Aufnahmeabschnitts erstrecken, von einer Seite des Aufnahmeabschnitts ausgesehen, welche geöffnet ist. Außerdem kann das Verstärkungsmaterial eine Mehrzahl von Fasern aufweisen, welche so angeordnet sind, dass sie sich von einer Seite des geöffneten Aufnahmeabschnitts ausgesehen überkreuzen.
Ein reifenmontierter Sensor gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Sensoreinheit mit einem Sensor, welcher Informationen über einen Reifen erfasst, und einen Sitz, in welchem die Sensoreinheit angebracht ist. Der Sitz ist an einer Innenfläche des Reifens angebracht. Der Sitz umfasst einen plattenförmigen Fügeabschnitt, welcher mit einer Fläche an der Innenfläche des Reifens angebracht ist, und einen Haupteinheitsabschnitt, welcher von einer anderen Fläche des Fügeabschnitts zylindrisch hervorsteht. Der Haupteinheitsabschnitt weist einen Aufnahmeabschnitt auf, welcher in einer vertieften Form ausgebildet ist, welche in der Lage ist, die Sensoreinheit aufzunehmen, und einer oder beide von dem Haupteinheitsabschnitt oder dem Fügeabschnitt sind mit einem Verstärkungsmaterial aus Fasern ausgestattet.
Das Bereitstellen des Verstärkungsmaterials aus Fasern verstärkt einen oder beide, den Haupteinheitsabschnitt und den Fügeabschnitt. Dementsprechend kann ein Biegen des Haupteinheitsabschnitts, welches mit der Rotation des Reifens einhergeht, unterdrückt werden, und Reibungswärme, welche auf Grund von Reibung zwischen der Sensoreinheit und dem Behälter entsteht, kann unterdrückt werden. Ferner erleichtert das Verstärken des Fügeabschnitts das Anordnen der Sensoreinheit im Reifen.
Ein Sitz gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Sitz verwendet zum Anbringen einer Sensoreinheit, welche einen Sensor, welcher Informationen über einen Reifen erfasst, und eine Steuereinheit enthält. Der Sitz umfasst einen Fügeabschnitt, welcher in einer plattenartigen Form ausgebildet ist und dessen eine Fläche an einer Innenfläche des Reifens angebracht ist, und einen Haupteinheitsabschnitt, welcher von einer anderen Fläche des Fügeabschnitts hervorsteht. Der Fügeabschnitt weist einen Sensorplatzierungsabschnitt auf, an welchem ein piezoelektrischer Sensor angeordnet werden kann, und der Haupteinheitsabschnitt weist einen Aufnahmeabschnitt auf, welcher zum Anbringen der Steuereinheit geeignet ist.
Mittels Anordnens des piezoelektrischen Sensors an dem Fügeabschnitt kann der piezoelektrische Sensor angebracht werden, während ein guter Empfindlichkeitszustand des piezoelektrischen Sensors in Bezug auf die Verformung des Reifens erhalten bleibt.
Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
In dem reifenmontierten Sensor gemäß der vorliegenden Erfindung ist der piezoelektrische Sensor an der Außenfläche des Sitzes angeordnet. Dementsprechend wird eine Verformung des piezoelektrischen Sensors nicht durch andere Teile behindert, wie in einem Fall, in dem der piezoelektrische Sensor innerhalb des Sitzes zusammen mit anderen Teilen angeordnet ist, und dementsprechend kann die Verformung des Reifens mit guter Präzision gemessen werden.
Figurenliste

[1] 1 zeigt eine Konfiguration eines reifenmontierten Sensors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in welcher (a) eine Draufsicht und (b) eine Pfeilschnittansicht entlang der Linie A-A in 1(a) ist.
[2] 2 zeigt eine Modifikation des reifenmontierten Sensors, in welcher (a) eine Draufsicht und (b) eine Pfeilschnittansicht entlang der Linie A-A in 2(a) ist.
[3] 3 zeigt eine Modifikation des reifenmontierten Sensors, in welcher (a) eine Draufsicht und (b) eine Pfeilschnittansicht entlang der Linie A-A in 3(a) ist.
[4] 4 zeigt eine Modifikation des reifenmontierten Sensors, in welcher (a) eine Draufsicht und (b) eine Pfeilschnittansicht entlang der Linie A-A in 4(a) ist.
[5] 5 zeigt eine Modifikation des reifenmontierten Sensors, in der (a) eine Draufsicht und (b) eine Pfeilschnittansicht entlang der Linie A-A in 5(a) ist.
[6] 6 zeigt eine Modifikation des reifenmontierten Sensors, in der (a) eine Draufsicht und (b) eine Pfeilschnittansicht entlang der Linie A-A in 6(a) ist.
[7] 7 zeigt eine Modifikation des reifenmontierten Sensors, in der (a) eine Draufsicht und (b) eine Pfeilschnittansicht entlang der Linie A-A in 7(a) ist.
[8] 8 zeigt eine Modifikation des reifenmontierten Sensors, in der (a) eine Draufsicht und (b) eine Pfeilschnittansicht entlang der Linie A-A in 8(a) ist.
[9] 9 zeigt eine Modifikation des reifenmontierten Sensors, in welcher (a) eine Draufsicht und (b) eine Pfeilschnittansicht entlang der Linie A-A in 9(a) ist.
[10] 10 ist eine perspektivische Ansicht, welche eine Modifikation des reifenmontierten Sensors zeigt.
[11] 11 ist eine perspektivische Ansicht, welche eine Modifikation des reifenmontierten Sensors zeigt.
[ ] ist eine perspektivische Ansicht, die einen reifenmontierten Sensor in einem Zustand zeigt, in dem er getrennt ist.
[13] 13 ist eine perspektivische Teilschnittansicht, welche einen Zustand des reifenmontierten Sensors angeordnet an einem Reifen zeigt.
[14 ist ein schematisches Diagramm, welches die Bestimmung von Zuständen des Reifens mittels des reifenmontierten Sensors veranschaulicht, in welcher (a) ein Zustand ist, in dem der Reifen nicht rotiert, und (b) ein Zustand ist, in dem der Reifen rotiert.

Beschreibung der Ausführungsformen
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Elemente, welche in den Zeichnungen gleich sind, werden mit denselben Ziffern bezeichnet, und ihre Beschreibung wird gegebenenfalls weggelassen.
[Erste Ausführungsform]
12 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen reifenmontierten Sensor 1 in einem Zustand zeigt, in dem er getrennt ist, und 13 ist eine perspektivische Teilschnittansicht, welche einen Zustand des reifenmontierten Sensors 1 angeordnet an einem Reifen 30 zeigt. Wie in 12 dargestellt, umfasst der reifenmontierte Sensor 1 eine Sensoreinheit 10 und einen Behälter (Sitz) 20, welcher eine Steuereinheit 12 der Sensoreinheit 10 einkapseln kann. Wie in 13 dargestellt, bestimmt der reifenmontierte Sensor 1 den Status des Reifens 30 in einem Zustand, in dem die Sensoreinheit 10 in dem Behälter 20 eingekapselt ist, welcher an einer Innenseite 31 des Reifens 30 angebracht ist.
Der Behälter 20 ist in Übereinstimmung mit der Verformung des Reifens 30 verformbar und zusammengesetzt aus einem Harz, welches ein Elastizitätsmodul von etwa 10 bis 1000 MPa aufweist, welches zum Beispiel ein Elastizitätsmodul ist, das dem des Reifens 30 entspricht. Das Verfahren zum Anbringen des Behälters 20 an der Innenseite 31 des Reifens 30 ist nicht beschränkt. Ein Verfahren zum Anbringen des Behälters 20 unter Verwendung eines Haftmittels, wie eines Epoxid Haftmittels, eines schnell wirkenden Cyanacrylat Haftmittels oder Ähnlichem, kann als Beispiel dienen.
Es ist zu beachten, dass 12 zwar eine Form zeigt, in welcher die Sensoreinheit 10 an dem Behälter 20 in einem Zustand angebracht ist, in dem ein piezoelektrischer Sensor 11 und die Steuereinheit 12 mittels eines Verbindungsabschnitts 13 verbunden sind, dass es jedoch ausreichend ist, wenn der piezoelektrische Sensor 11 und die Steuereinheit 12 mittels des Verbindungsabschnitts 13 in einem Zustand verbunden sind, in welchem die Sensoreinheit 10 an dem Reifen 30 angebracht ist. Im Allgemeinen wird eine integrierte Sensoreinheit 10, bei welcher der piezoelektrische Sensor 11 und die Steuereinheit 12 mit dem dazwischenliegenden Verbindungsabschnitt 13 verbunden sind, an dem Behälter 20 angebracht. Auch der Behälter 20 und die Steuereinheit 12 sind im Allgemeinen verbunden.
14(a) und 14(b) sind Draufsichten, welche schematisch das Bestimmen von Zuständen des Reifens 30 mittels des reifenmontierten Sensors 1 zeigen. 14(a) veranschaulicht einen Zustand, in dem sich der Reifen 30, welcher an einem Fahrzeug oder dergleichen angebracht ist, nicht rotiert. Wie in dieser Zeichnung dargestellt, tritt, wenn das Fahrzeug geparkt oder gestoppt ist und der Reifen 30 sich nicht rotiert, eine Dehnung in einer Umfangsrichtung des Reifens an einem Kontaktpatch 32 des Reifens 30 auf, in anderen Worten ein Abschnitt des Reifens 30, welcher aufgrund des Gewichts des Fahrzeugs mit einer Straßenoberfläche 40 in Kontakt ist.
14(b) zeigt einen Zustand, in welchem sich der an dem Fahrzeug oder dergleichen angebrachte Reifen 30 in einer durch einen Pfeil angegebenen Richtung rotiert. Wie in dieser Zeichnung dargestellt, tritt in dem Reifen 30, welcher während der Fahrt des Fahrzeugs rotiert, in der Umfangsrichtung des Reifens an dem Kontaktpatch 32, welches in Kontakt mit der Straßenoberfläche 40 steht, Dehnung auf und an einem vorgelagertem Abschnitt 33 und einem nachgelagertem Abschnitt 34 in der Nähe des Kontakt Patches 32 tritt ein Schrumpfen auf. Eine Verformungsgeschwindigkeit des Reifens 30, welcher zyklisch dehnt und schrumpft als Antwort auf eine Rotation, ändert sich in Übereinstimmung mit dem Zustand des Reifens 30. Der reifenmontierte Sensor 1 misst die Verformungsgeschwindigkeit des Reifens 30 und erfasst den Zustand des Reifens 30.
Informationen in Bezug auf den Zustand des Reifens 30, welche durch den reifenmontierten Sensor 1 gewonnen werden, können unabhängig oder in Kombination mit Informationen von anderen Geräten verwendet werden. Beispiele für andere Geräte sind ein Reifendrucküberwachungssystem (TPMS), welches einen Reifenluftdruck von Fahrzeugen überwacht, und so weiter.
1(a) ist eine Draufsicht, welche eine Konfiguration des reifenmontierten Sensors 1 zeigt, und 1(b) ist eine Pfeilschnittansicht entlang der Linie A-A in 1(a). Wie in diesen Diagrammen dargestellt, umfasst der reifenmontierte Sensor 1 die Sensoreinheit 10, welche mit einem Sensor versehen ist, der Informationen über den Reifen erfasst, und den Behälter 20, an welchem die Sensoreinheit 10 angebracht ist und der an der Innenseite des Reifens 30 angebracht ist.
Die Sensoreinheit 10 hat eine Konfiguration, bei der der piezoelektrische Sensor 11, welcher blattförmig ist, und die Steuereinheit 12 durch den Verbindungsabschnitt 13 elektrisch verbunden sind. Der piezoelektrische Sensor 11 wandelt die im Reifen 30 auftretende Verformung (Verformungsgeschwindigkeit) in eine Spannung um, wodurch die Verformung des Reifens 30 elektrisch detektiert wird (siehe 13 und 14), und ist so konfiguriert, dass eine piezoelektrische Substanz z. B. zwischen zwei Elektroden eingefügt ist. Beispiele für eine piezoelektrische Substanz, welche verwendet werden kann, umfassen zusammengesetzte piezoelektrische Substanzen, in denen piezoelektrische Substanzen wie Kaliumniobat (KNbO₃) Natrium-Kalium-Niobat (Na_x K_(1-x) NbO₃), Barium-Titanat (BaTiO₃) und Blei-Zirkonat-Titanat (Pb (Zr_x, Ti_(1-x) O₃)) mit einem Harz (Urethanharz, Polyesterharz, Fluorharz) oder ähnlichem vermischt werden. Alternativ kann auch eine polymere piezoelektrische Substanz wie PVDF verwendet werden.
Der Behälter 20 ist ein Sitz zum Befestigen der Sensoreinheit 10, welche den Sensor zur Erfassung von Informationen über den Reifen 30 enthält. Der Behälter 20 umfasst einen Fügeabschnitt 21, welcher mit einer plattenförmigen Form ausgebildet ist und dessen eine Fläche an der Innenseite 31 des Reifens 30 angebracht ist (siehe 13), und einen Haupteinheitsabschnitt 22, welcher von der anderen Fläche des Fügeabschnitts 21 hervorsteht. Der Fügeabschnitt 21 weist einen Sensorplatzierungsabschnitt 23 auf, an dem der piezoelektrische Sensor 11 angeordnet werden kann, und der Haupteinheitsabschnitt 22 weist einen Aufnahmeabschnitt 24 auf, in dem die Sensoreinheit 10 angebracht werden kann.
Der piezoelektrische Sensor 11 ist auf einer Außenfläche des Behälters 20 angeordnet und erfasst die Verformung des Reifens 30 über den Behälter 20 (Sensorplatzierungsabschnitt 23), welcher sich zusammen mit der Verformung des Reifens 30 verformen kann. Der Begriff „Außenfläche“ des Behälters 20, wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf andere Flächen als eine Fläche, welche der Steuereinheit 12 in einem aufgenommenen Zustand zugewandt ist, mit anderen Worten, er bezieht sich auf andere Flächen als die Fläche, die den Aufnahmeabschnitt 24 bildet, und umfasst Flächen an beiden Seiten eines ringförmigen Abschnitts des Fügeabschnitts 21, die Fläche des Fügeabschnitts 21, welche dem Reifen 30 zugewandt ist, und Außenseiten des Haupteinheitsabschnitts 22, welche der Steuereinheit 12 nicht zugewandt sind. Der piezoelektrische Sensor 11 ist über den Verbindungsabschnitt 13 elektrisch mit der Steuereinheit 12 der Sensoreinheit 10 verbunden.
Der Behälter 20 umfasst den Fügeabschnitt 21, welcher in einer plattenartigen Form ausgebildet ist und dessen eine Fläche an der Innenfläche des Reifens angebracht ist, und den Haupteinheitsabschnitt 22, welcher von der anderen Fläche des Fügeabschnitts 21 vorsteht. Der Haupteinheitsabschnitt 22 weist einen Aufnahmeabschnitt 24 auf, welcher in einer vertieften Form ausgebildet ist, die in der Lage ist, die Steuereinheit 12 der Sensoreinheit 10 aufzunehmen, und die Steuereinheit 12 ist in dem Aufnahmeabschnitt 24 montiert. In der in 1 dargestellten Form ist der piezoelektrische Sensor 11, welcher folienartig ist, an der anderen Fläche des Fügeabschnitts 21 angeordnet, in anderen Worten an einer Fläche 21Sb, welche sich an der gegenüberliegenden Seite von einer Fläche 21Sa befindet, die in Kontakt mit dem Reifen 30 steht. Man beachte, dass der piezoelektrische Sensor 11 auf der Fläche 21Sa angeordnet werden kann, welche in Kontakt mit dem Reifen 30 ist, was später beschrieben wird. Dementsprechend sind bei dem in 1 dargestellten reifenmontierten Sensor 1 die Abschnitte, welche als Sensorplatzierungsabschnitt 23 dienen können, an dem der piezoelektrische Sensor 11 angeordnet werden kann, die Fläche 21Sa, die in Kontakt mit dem Reifen 30 steht, und die Fläche 21Sb, die ringförmig von dem Haupteinheitsabschnitt 22 des Fügeabschnitts 21 des Behälters 20 herausragt.
Der piezoelektrische Sensor 11 weist eine Verformung auf, welche einer Verformung des Reifens 30 folgt, und bestimmt (erfasst) so den Zustand des Reifens 30. Beispiele für den Messgegenstand des piezoelektrischen Sensors 11 umfassen eine Abnutzung des Reifens 30, eine Härte der Reifenlauffläche, eine Reibung (Zustand der Haftung) und so weiter. Der piezoelektrische Sensor 11 kann über den Zustand des Reifens 30 auch den Zustand der Straßenoberfläche 40 (siehe 14) bestimmen.
Die Steuereinheit 12 umfasst eine Platine 121 und eine elektrische Energiequelle 123, welche durch ein hartes Harz 124 versiegelt und integriert sind. In der vorliegenden Erfindung werden andere Teile der Sensoreinheit 10 als der piezoelektrische Sensor 11 und der Verbindungsabschnitt 13 als Steuereinheit 12 bezeichnet.
Die Platine 121 enthält eine Berechnung Verarbeitungseinheit, eine Speichereinheit, eine Kommunikationseinheit und so weiter, und führt verschiedene Arten von Berechnungen durch, wie z. B. die Berechnungsverarbeitung bezüglich Messergebnisse mittels des piezoelektrischen Sensors 11 und ein Steuern der Sensoreinheit 10. Die Platine 121 kann Sensoren umfassen, wie einen Magnetsensor, einen Beschleunigungssensor und so weiter, andere als den piezoelektrischen Sensor 11, welcher blattförmig ist, und einen Magneten usw. umfassen, Zum Beispiel enthält die Platine 121 in einem Fall, in dem sie integral mit einem Reifen-angebrachtem Typ TPMS verwendet wird, üblicherweise einen Drucksensor zum Messen des Luftdrucks, einen Temperatursensor und einen Beschleunigungssensor, und da ein Luftweg zum Messen des Drucks erforderlich ist, wird die Platine 121 vorzugsweise näher an einer Öffnung des Aufnahmeabschnitts 24 angeordnet als die elektrische Energiequelle 123.
Die Platine 121 gibt Messergebnisse der Sensoreinheit 10 an ein externes Gerät aus, empfängt Eingaben an der Berechnung Verarbeitungseinheit der Platine 121 von einer externen Vorrichtung und so weiter, durch drahtlose Kommunikation über die Kommunikationseinheit. Beispiele für die externe Vorrichtung sind eine ECU (Electronic Control Unit), welche eine elektronische Schaltungsvorrichtung (Einheit) ist, welche verschiedene Arten von Systemen in Bezug auf ein Automobil steuert, mobile elektronische Ausrüstung wie ein Smartphone oder ähnliches, das sich an Bord des Automobils befindet, eine Servervorrichtung, die über eine drahtlose Kommunikationsleitung verbunden ist, und so weiter.
Die Energiequelle 123 ist eine Batterie oder ähnliches, welche die Sensoreinheit 10 mit elektrischer Energie versorgt.
Das harte Harz 124 ist zum Schutz der Platine 121 und der elektrischen Energiequelle 123 usw. von der Steuereinheit 12 bereitgestellt, und es wird ein Harz verwendet, welches härter (größerer Elastizitätsmodul) als der Behälter 20 ist, in anderen Worten einen Elastizitätsmodul von etwa 1 bis 5 GPa aufweist. Wenn der piezoelektrische Sensor 11 an der Steuereinheit 12 bereitgestellt wird und mit dem harten Harz 124 versiegelt wird, wird die Verformung des piezoelektrischen Sensors 11 durch das harte Harz 124 verhindert. Das heißt, wenn der piezoelektrische Sensor 11, welcher blattförmig ist, durch das harte Harz 124 versiegelt ist zusammen mit der Platine 121, der elektrischen Energiequelle 123 und so weiter, wird die Verformung, welcher der Verformung des Reifens 30 folgt, mittels des harten Harzes 124 eingeschränkt, und dementsprechend kann die Verformung des Reifens 30 nicht mit guter Empfindlichkeit erfasst werden. Auch wenn eine Struktur hergestellt wird, in welcher der piezoelektrische Sensor 11 aus dem harten Harz 124 heraus erstreckt, wird in einem Fall, in dem der piezoelektrische Sensor 11 innerhalb des Aufnahmeabschnitts 24 zusammen mit dem harten Harz 124 angeordnet ist (z.B. der piezoelektrische Sensor 11 ist zwischen dem harten Harz 124 und dem Fügeabschnitt 21 angeordnet), das harte Harz 124 nicht verformt, obwohl der Behälter 20 eine Verformung aufweisen kann, welche einer Verformung des Reifens 30 folgt. Dementsprechend kann der piezoelektrische Sensor 11 nicht ausreichend verformt werden, um der Verformung des Reifens 30 zu folgen, und somit ist die Empfindlichkeit der Erfassung nicht ausreichend gut.
Dementsprechend sind bei der Sensoreinheit 10 der piezoelektrische Sensor 11 und die Steuereinheit 12 nicht integral in dem Aufnahmeabschnitt 24 angeordnet, sondern der piezoelektrische Sensor 11 ist an dem Fügeabschnitt 21 an einer Außenseite des Behälters 20 angeordnet, und der piezoelektrische Sensor 11 ist über den Verbindungsabschnitt 13 elektrisch mit der Steuereinheit 12 verbunden. Auf diese Weise wird eine Konfiguration hergestellt, bei welcher der piezoelektrische Sensor 11 entfernt von der Steuereinheit 12 bereitgestellt wird.
Bei dem in 1(a) und 1(b) dargestellten reifenmontierten Sensor 1 ist der piezoelektrische Sensor 11 nicht auf einer Innenseite des Behälters 20, sondern an dem Fügeabschnitt 21 angeordnet, bereitgestellt zum Umgeben der Haupteinheitsabschnitt 22 auf der Außenseite des Behälters 20. Dementsprechend ist die Verformung des piezoelektrischen Sensors 11 nicht durch das harte Harz 124 begrenzt.
So kann der piezoelektrische Sensor 11 in der Sensoreinheit 10 der Verformung des Reifens 30 folgend verformt werden, ohne die Steuereinheit 12 zu beinträchtigen. Das heißt, aufgrund der oben beschriebenen Konfiguration der Sensoreinheit 10 ist der piezoelektrische Sensor 11 leichter verformbar und kann die Verformung des Reifens 30 mit besserer Empfindlichkeit erfassen.
Der piezoelektrische Sensor 11 ist blattförmig und in der Draufsicht auf der dem Reifen 30 zugewandte Fläche kreisförmig, in anderen Worten in der Draufsicht in der Richtung normal zur Platte, wie in 1(a) dargestellt. Da die Form in der Draufsicht kreisförmig ist, sind die Messbedingungen dieselben, unabhängig von der Richtung der Anordnung des piezoelektrischen Sensors 11. Dementsprechend ist die Ausgabe gleich, wenn die Verformungsgeschwindigkeit und -größe gleich sind, unabhängig von der Richtung, in welche der piezoelektrische Sensor 11 verformt wird. Dadurch wird die Bestätigung der Anbringungsrichtung bei der Ausführung der Anordnung des piezoelektrischen Sensors 11 im Reifen 30 erleichtert. Das heißt, selbst wenn die Anbringungsposition des piezoelektrischen Sensors 11 (reifenmontierter Sensor 1) etwas abweicht, treten bei der Ausgabe nicht ohne weiteres große Fehler auf.
Obwohl die Größe des piezoelektrischen Sensors 11 nicht besonders begrenzt ist, beträgt der Durchmesser vorzugsweise 5 mm oder größer, und noch bevorzugter 8 mm oder größer, unter dem Blickwinkel einen hohen Ausgabelevel zu erzielen. Der Durchmesser beträgt vorzugsweise 20 mm oder kleiner, und noch bevorzugter 15 mm oder kleiner, unter dem Blickwinkel der Reduzierung der Größe.
Das Messobjekt des piezoelektrischen Sensors 11 ist die zyklische Verformung, welche mit der Rotation des Reifens 30 einhergeht (siehe 14(a) und 14(b)), aber wenn der Reifen 30 über einen Fremdkörper fährt, kann eine Situation eintreten, in der für einen Moment eine übermäßige Kraft vom Reifen 30 ausgeübt wird. In einem solchen Fall kann die Anwendung einer übermäßigen Kraft auf die Steuereinheit 12 der Sensoreinheit 10 zu einer Fehlfunktion führen. Dementsprechend unterdrückt in der Sensoreinheit 10 das harte Harz 124 zwischen dem piezoelektrischen Sensor 11 und der Steuereinheit 12 eine übermäßige Krafteinwirkung auf die Platine 121 und die elektrische Energiequelle 123.
Der Verbindungsabschnitt 13 ist so am Reifen 30 angebracht, dass seine longitudinale Richtung in einer lateralen Richtung des Reifens 30 ist. An jeder Stelle des Reifens 30 kommt es in der Umfangsrichtung (Rotationsrichtung) des Reifens 30 zu einer Dehnung und Schrumpfung zwischen den Zeiträumen, während welchen der Reifen 30 in Kontakt mit dem Boden ist, und den Zeiträumen davor und danach. Dementsprechend biegt sich in einem Fall, in dem der Verbindungsabschnitt 13 mit seiner longitudinalen Richtung in der Umfangsrichtung (Rotationsrichtung) des Reifens 30 angeordnet ist, der Verbindungsabschnitt 13 in Übereinstimmung mit dem Dehnen und Schrumpfen des Reifens 30, und es besteht die Möglichkeit, dass sich eine Biegespannung auf einen bestimmten Abschnitt konzentriert. Umgekehrt wird in einem Fall, in dem der Verbindungsabschnitt 13 mit seiner longitudinalen Richtung in der lateralen Richtung des Reifens 30 angeordnet ist, die Biegespannung nicht ohne weiteres auf einen bestimmten Abschnitt konzentriert. Somit kann eine Verformung des Verbindungsabschnitts 13, welche mit der Rotation des Reifens 30 einhergeht, unterdrückt werden, und dementsprechend kann eine Bruchstelle usw. des Verbindungsabschnitts 13 verhindert werden, und die Zuverlässigkeit des reifenmontierten Sensors 1 kann verbessert werden. Zu beachten ist, dass dies nicht auf den piezoelektrischen Sensor 11 beschränkt ist, und dass, wenn andere Teile verbunden sind, eine Verbindung davon vorzugsweise in der gleichen Weise durchgeführt wird, so dass die longitudinale Richtung davon in der lateralen Richtung des Reifens 30 ist, aus der Perspektive der Zuverlässigkeit.
Der Verbindungsabschnitt 13 ist der Außenfläche des Behälters 20 folgend an dem Reifen 30 angebracht, in anderen Worten er liegt auf der Außenfläche des Behälters 20 auf. Dementsprechend wird der Verbindungsabschnitt 13 mittels des Behälters 20 gestützt und verstärkt. Außerdem sind beim reifenmontierten Sensor 1 der piezoelektrische Sensor 11 und der Verbindungsabschnitt 13 entsprechend mittels eines Haftmittels 14 bzw. eines Haftmittels 15 an dem Behälter 20 befestigt. Der Begriff „Haftmittel“ in der vorliegenden Erfindung umfasst auch klebrige Mittel.
Ein hartes Haftmittel wie Cyanacrylat wird vorzugsweise als Haftmittel 14 für zum Verbinden des piezoelektrischen Sensors 11 mit dem Fügeabschnitt 21 verwendet, aus der Perspektive um die Erkennung einer Verformung des Reifens 30 zu erleichtern. Umgekehrt ist ein Haftmittel mit Duktilität, wie Silikon, Urethan oder ähnliches, doppelseitiges Klebeband mit Urethanschaum oder Acrylschaum als Basis und so weiter, als das Haftmittel 15 zum Verbinden des Verbindungsabschnitts 13 zu bevorzugen, der aus einer flexiblen gedruckten Schaltung (Flexible printed circuits, FPC) oder ähnlichem besteht, die auf die Oberfläche des Behälters 20 gelegt wird. Das flexible Verbinden des Verbindungsabschnitts 13 ermöglicht die Dämpfung der Bewegung des Behälters 20. Daher weist das Haftmittel 15, welches für die Verbindung des Verbindungsabschnitts 13 verwendet wird, vorzugsweise einen kleineren Elastizitätsmodul (Young-Modul) als das Haftmittel 14 für das Verbinden des piezoelektrischen Sensors 11 auf.
Der Verbindungsabschnitt 13 ist elektrisch mit der Platine 121 der Steuereinheit 12 durch Löten oder ähnliches verbunden. Außerdem kann an der Außenseite eines Abschnitts, an dem der Verbindungsabschnitt 13 und die Platine 121 elektrisch verbunden sind, ein Loch geformt werden, und dort kann ein Crimpen durchgeführt werden, wodurch ein Ablösen des Lötabschnitts unterbunden werden kann.
Der Verbindungsabschnitt 13 weist vorzugsweise gebogene Abschnitte 13c1, 13c2 und 13c3c auf, welche als Kurven ausgebildet sind, wenn der Verbindungsabschnitt 13 auf die Oberfläche des Behälters 20 gelegt und mit diesem verbunden wird, um zu verhindern, dass sich eine Kraft an den gebogenen Abschnitten konzentriert. Der Krümmungsradius R der gebogenen Abschnitte 13c1, 13c2 und 13c3c beträgt vorzugsweise nicht weniger als 0,1 mm und nicht mehr als 13 mm, und noch bevorzugter nicht weniger als 5 mm und nicht mehr als 10 mm.
2(a) und 2(b) sind eine Draufsicht und eine Schnittansicht, welche eine Modifikation des reifenmontierten Sensors 1 zeigen. Ein in diesen Diagrammen dargestellter reifenmontierter Sensor 1A unterscheidet sich von dem reifenmontierten Sensor 1 in dem Punkt, dass ein Haupteinheitsabschnitt 22A eines Behälters 20A eine Form aufweist, welche sich in Richtung der Seite des Fügeabschnitts 21 ausbreitet. Mit anderen Worten: Im Gegensatz zu dem Haupteinheitsabschnitt 22 des Behälters 20, welcher zylindrisch ist, weist der Haupteinheitsabschnitt 22A des Behälters 20A eine Form wie ein Kegel mit abgeschnittener Spitze auf. Ein Formen des Haupteinheitsabschnitts 22A sodass der Querschnitt davon auf diese Weise schräg ist, ermöglicht es der Länge des geneigten Abschnitts des Haupteinheitsabschnitts 22A, der aus dem Fügeabschnitt 21 herausragt, länger und der Neigung davon kleiner zu sein, wodurch eine Kraft, welche durch die Verformung des Reifens 30 auf den Verbindungsabschnitt 13 ausgeübt wird, reduziert werden kann. Dementsprechend konzentriert sich die Spannung nicht ohne weiteres auf Abschnitte, wo der Verbindungsabschnitt 13 der Form des Behälters 20A folgend gebogen ist.
3(a) und 3(b) sind eine Draufsicht und eine Schnittdarstellung, die einen reifenmontierten Sensor 1B als eine Modifikation des reifenmontierten Sensors 1 zeigen. Der in diesen Diagrammen dargestellte reifenmontierte Sensor 1B weist einen Behälter 20B auf, welcher nur aus dem Fügeabschnitt 21 besteht, und welcher keine Abschnitte äquivalent den in 1(a) und 1(b) dargestellten Haupteinheitsabschnitt 22 und dem Aufnahmeabschnitt 24 aufweist. Die vorliegende Erfindung kann mittels einer Konfiguration ausgeführt werden, in welcher die Sensoreinheit 10 direkt an dem Fügeabschnitt 21 angebracht ist, wie bei dem reifenmontierten Sensor 1B. In diesem Fall wird die Steuereinheit 12 der Sensoreinheit 10 mit dem Fügeabschnitt 21 mittels eines Haftmittels oder dergleichen verbunden.
Wie in 3(b) dargestellt, ist bei dem reifenmontierten Sensor 1B das harte Harz 124 als Dämpfungsabschnitte zwischen dem Fügeabschnitt 21 und der elektrischen Energiequelle 123, bzw. zwischen der elektrischen Energiequelle 123 und der Platine 121 vorgesehen. Die elektrische Stromquelle 123 und die Platine 121 können durch die Bereitstellung des harten Harzes 124 auf diese Weise geschützt werden. Es ist jedoch zu beachten, dass die elektrische Energiequelle 123 und die Platine 121 direkt auf den Fügeabschnitt 21 gestapelt werden können, ohne dass das harte Harz 124 bereitgestellt wird.
Außerdem besteht in dem reifenmontierten Sensor 1B der Behälter 20B allein aus dem Fügeabschnitt 21, und dementsprechend verbindet der Verbindungsabschnitt 13 den piezoelektrischen Sensor 11 und die Steuereinheit 12, ohne mit dem Behälter 20B in Kontakt zu kommen. Der Verbindungsabschnitt 13 ist mit einem angemessenen Spielraum (in einem Zustand ohne angelegte Spannung) befestigt, so dass eine Bruchstelle oder ähnliches aufgrund einer Verformung des Verbindungsabschnitts 13, die mit einer Verformung des Reifens 30 einhergeht, nicht auftritt.
4(a) und 4(b) sind eine Draufsicht und eine Schnittansicht, welche einen reifenmontierten Sensor 1C als eine Modifikation des reifenmontierten Sensors 1 zeigen. Der in diesen Diagrammen dargestellte reifenmontierte Sensor 1C weist eine innere Bodenfläche 25 eines Behälters 20C auf, die mit einer gekrümmten Fläche ausgebildet ist, und ein unteren Abschnitt 16 einer Sensoreinheit 10C, welcher der inneren Bodenfläche 25 gegenüberliegt, ist mit einer gekrümmten Fläche ausgebildet, welche der inneren Bodenfläche 25 folgt. Dadurch, dass die innere Bodenfläche 25 des Behälters 20 und der untere Abschnitt 16 der Sensoreinheit 10C als gekrümmte Flächen ausgebildet sind, wird unterdrückt, dass sich die Kraft aufgrund der Verformung des Behälters 20C an einer Stelle konzentriert, und somit kann die Sensoreinheit 10 geschützt werden. Außerdem kann ein plötzlich auftretender Stoß umgelenkt werden. Es ist zu beachten, dass sich der untere Abschnitt 16 auf den Abschnitt bezieht, welcher sich in der in 4(b) gezeigten Schnittansicht an der Unterseite der Sensoreinheit 10C befindet, und dass er sich im Gebrauch nicht immer an der Unterseite in vertikaler Richtung befindet.
5(a) und 5(b) sind eine Draufsicht und eine Schnittdarstellung, die einen reifenmontierten Sensor 1D als eine Modifikation des reifenmontierten Sensors 1 zeigen. Der in diesen Diagrammen dargestellte reifenmontierte Sensor 1D unterscheidet sich von dem reifenmontierten Sensor 1 in dem Punkt, dass der piezoelektrische Sensor 11 auf einer Fläche 21Sa des Fügeabschnitts 21 des Behälters 20 auf der dem Reifen 30 zugewandten Seite bereitgestellt ist. Gemäß dieser Konfiguration ist der piezoelektrische Sensor 11 in direktem Kontakt mit dem Reifen 30, und dementsprechend kann die Erfassungsgenauigkeit der Verformung des Reifens 30 verbessert werden.
6(a) und 6(b) sind eine Draufsicht und eine Schnittdarstellung, die schematisch eine Modifikation des reifenmontierten Sensors 1 zeigen. Bei einem in diesen Diagrammen dargestellten reifenmontierten Sensor 1E weist ein Fügeabschnitt 21E eines Behälters 20E einen sich zungenartig erstreckenden Abschnitt auf, und dieser Abschnitt dient als ein Sensorplatzierungsabschnitt 23E. Gemäß dieser Konfiguration kann der Behälter 20 kompakt gestaltet werden.
7(a) und 7(b) sind eine Draufsicht und eine Schnittdarstellung, welche schematisch eine Modifikation des reifenmontierten Sensors 1 zeigen. Wie in diesen Diagrammen dargestellt, weist in einem reifenmontierten Sensor 1F ein Fügeabschnitt 21F eines Behälters 20F zwei sich zungenartig erstreckende Abschnitte auf, und diese Abschnitte dienen als Sensorplatzierungsabschnitte 23F. Ein Bereitstellen einer Mehrzahl von piezoelektrischen Sensoren 11 verbessert die Genauigkeit der Messung der Verformung des Reifens 30. Auch in einem Fall, in dem einer der piezoelektrischen Sensoren 11 nicht funktioniert, kann die Messung der Verformung des Reifens 30 durchgeführt werden, und dementsprechend verbessert sich die Zuverlässigkeit des reifenmontierten Sensors 1F. Außerdem können durch die Verwendung einer Mehrzahl von piezoelektrischen Sensoren 11 Informationen über ungleichmäßige Abnutzung des Reifens 30 detektiert werden. Es ist zu beachten, dass eine Konfiguration möglich ist, in welcher anstelle eines Ausbildens des Fügeabschnitts 21F mit zungenartigen Abschnitten eine ringförmige Form wie bei dem in 1 dargestellten Fügeabschnitt 21 hergestellt wird und die piezoelektrischen Sensoren 11 an gegenüberliegenden Positionen über dem Haupteinheitsabschnitt 22 bereitgestellt sind.
8(a) und 8(b) sind eine Draufsicht und eine Schnittdarstellung, welche schematisch eine Modifikation des reifenmontierten Sensors 1 zeigen. Wie in diesen Diagrammen dargestellt, ist ein reifenmontierter Sensor 1G mit einem verstärkten Abschnitt 26 bereitgestellt, mittels welchem ein Behälter 20G teilweise mittels eines aus Fasern bestehenden Verstärkungsmaterial verstärkt wird. Durch die Verstärkung des Behälters 20G mit dem Verstärkungsmaterial wird dieser Abschnitt hart, folglich können der piezoelektrische Sensor 11, die Steuereinheit 12 usw. leichter gehalten werden. Fasern, welche ein leichtes Dehnen und Schrumpfen vorweisen und welche nicht leicht brechen, werden vorzugsweise als das aus Fasern hergestellte Verstärkungsmaterial verwendet. Beispiele für solche Fasern sind Nylon, Rayon, Kevlar und so weiter. Zum Beispiel kann ein Polyestergewebe verwendet werden, welches ein Polyester wie Tetoron (eingetragenes Warenzeichen) oder ähnliches verwendet.
Durch die Bildung des verstärkten Abschnitts 26, in dem der Behälter 20G teilweise mittels des Verstärkungsmaterials aus Fasern verstärkt ist, werden Situationen vermieden, in welchen der elastische Bereich des Materials durch „biaxiales Dehnen“ überschritten wird, in anderen Worten gedehnt werden in die X-Richtung und die Y-Richtung, welche orthogonal zueinander sind, resultiert in einer Änderung der Materialeigenschaften aufgrund plastischer Verformung. Der verstärkte Abschnitt 26 kann eine Konfiguration sein, in welcher das Verstärkungsmaterial mit der Oberfläche des Behälters 20G verbunden ist, oder kann eine Konfiguration sein, bei der der Gummi des Behälters 20G und das Verstärkungsmaterial einstückig geformt sind.
Eine ähnliche Art von Faser wird auch in einer Karkassenkordschicht des Reifens 30 verwendet. Dementsprechend erleichtert ein Bereitstellen des verstärkten Abschnitts 26, welcher mit dem Verstärkungsmaterial aus Fasern verstärkt ist, ein Halten des piezoelektrischen Sensors 11 an einem Sensorplatzierungsabschnitt 23G eines Fügeabschnitts 21G, während eine Verformung ermöglicht wird, welche die Verformung des Reifens 30 begleitet, und dementsprechend verbessert sich die Handhabbarkeit des Behälters 20G.
9(a) und 9(b) sind eine Draufsicht und eine Schnittdarstellung, die schematisch eine Modifikation des reifenmontierten Sensors 1 zeigen. Ein in diesen Diagrammen dargestellter reifenmontierter Sensor 1H ist mit dem verstärkten Abschnitt 26 nur an einem Abschnitt versehen, an dem sich der piezoelektrische Sensor 11 und der Verbindungsabschnitt 13 in der Draufsicht überlappen. Ein Ausbilden des verstärkten Abschnitts 26 an einem Abschnitt eines Behälters 20H, an dem sich der piezoelektrische Sensor 11 und der Verbindungsabschnitt 13 überlappen, ermöglicht es, eine zyklische Verformung des Reifens 30 zu messen, während der piezoelektrische Sensor 11 und der Verbindungsabschnitt 13 in einem Fall geschützt werden, in dem eine große Kraft für einen Augenblick aufgebracht wird, und dementsprechend kann die Zuverlässigkeit des reifenmontierten Sensors 1H verbessert werden.
10 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Modifikation des reifenmontierten Sensors 1 zeigt. Wie in diesem Diagramm dargestellt, umfasst ein reifenmontierter Sensor 1I einen Behälter 20I, in dem die Sensoreinheit 10 welche den piezoelektrischen Sensor 11 aufweist, der Informationen über den Reifen 30 erfasst, montiert ist und an der Innenseite 31 des Reifens 30 befestigt ist. Der Behälter 201 weist den Fügeabschnitt 21 und einen Haupteinheitsabschnitt 221 auf, der Haupteinheitsabschnitt 221 weist den Aufnahmeabschnitt 24 auf, in dem die Sensoreinheit 10 aufgenommen werden kann, und der Haupteinheitsabschnitt 221 ist ein verstärkter Abschnitt 26I, an dem ein Verstärkungsmaterial aus Fasern vorgesehen ist. Das Konfigurieren des Haupteinheitsabschnitts 221 außerhalb des verstärkten Abschnitts 261 unterdrückt eine Reibung zwischen der Sensoreinheit 10 und dem Behälter 20I, wodurch ein Generieren von Wärme während der Fahrt unterdrückt wird, und dementsprechend wird die Zuverlässigkeit des reifenmontierten Sensors 1I verbessert.
Im reifenmontierten Sensor 1I weist der verstärkte Abschnitt 261 eine Mehrzahl von Fasern auf, welche radial erstreckend platziert sind in Bezug auf die Mitte der Öffnung des Aufnahmeabschnitts 24, gesehen von der Seite des Aufnahmeabschnitts 24, welche geöffnet ist. Ein Anordnen von Fasern als Verstärkungsmaterial auf diese Weise erleichtert ein Fixieren der Position des Verstärkungsmaterials, und der Gummi läuft weniger leicht, wenn er unter Druck steht, wodurch eine Handhabbarkeit während der Herstellung verbessert wird.
11 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Modifikation des reifenmontierten Sensors 1 zeigt. Wie bei einem in diesem Diagramm dargestellten reifenmontierten Sensor 1J kann ein verstärkter Abschnitt 26J, welcher einen Haupteinheitsabschnitt 22J bildet, eine Mehrzahl von Fasern aufweisen, welche so angeordnet sind, dass sie sich in Bezug auf die Mitte der Öffnung des Aufnahmeabschnitts 24 überschneiden, gesehen von der Seite des Aufnahmeabschnitts 24, welche geöffnet ist.
Wie in 10 und 11 dargestellt, wird Verstärkungsmaterial aus Fasern auf der Oberfläche des Haupteinheitsabschnitts des Behälters in einer Aufwärts-Abwärts-Richtung angeordnet, in anderen Worten in der Richtung, in welcher der Haupteinheitsabschnitt hervorsteht, und dementsprechend kann der Behälter im Vergleich zu einer Anordnung, bei der das Verstärkungsmaterial ringförmig angeordnet ist, wirksam gegen Biegung und Aufwärts-Abwärts-Vibration von Teilen verstärkt werden. Auf diese Weise kann eine Biegung des Aufnahmeabschnitts, welcher die Sensoreinheit hält, unterdrückt werden, und eine Reibung zwischen der Sensoreinheit und dem Behälter während der Fahrt kann unterdrückt werden.
Durch das Anbringen des Verstärkungsmaterials auf der Oberfläche des Haupteinheitsabschnitts, wo eine Verformung am größten ist, so dass es als der verstärkte Abschnitt dient, kann die Verformung intensiv unterdrückt werden. Dies erleichtert auch eine Fixierung der Position des Verstärkungsmaterials, und der Gummi läuft weniger leicht, wenn er unter Druck steht, was aufgrund der einfachen Herstellung von Vorteil ist.
Industrielle Anwendbarkeit
Der reifenmontierte Sensor gemäß der vorliegenden Erfindung ist nützlich als eine Vorrichtung zum Erfassen und Messen des Zustandes eines Reifens, wie z. B. des Verschleißes usw., und des Zustandes der Straßenoberfläche.
Bezugszeichenliste

1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F, 1G, 1H, 1I, 1J: reifenmontierter Sensor
10, 10C: Sensoreinheit
11: piezoelektrischer Sensor
12: Steuereinheit
121: Platine
123: elektrische Energiequelle
124: hartes Harz
13: Verbindungsabschnitt
13c1, 13c2, 13c3: gebogener Abschnitt
14, 15: Haftmittel
16: unterer Abschnitt
20, 20A, 20B, 20C, 20E, 20F, 20G, 20H, 20I, 20J: Behälter (Sitz)
21, 21E, 21F, 21G: Fügeabschnitt
21Sa, 21Sb: Fläche
22, 22A, 22I, 22J: Haupteinheitsabschnitt
23, 23E, 23F, 23G: Sensorplatzierungsabschnitt
24: Aufnahmeabschnitt
25: innere Bodenfläche
26, 26I, 26J: verstärkter Abschnitt
30: Reifen
31: Innenseite
32: Kontaktpatch
33: vorgelagerter Abschnitt
34: nachgelagerter Abschnitt
40: Straßenoberfläche

Claims

Ein reifenmontierter Sensor, aufweisend: eine Sensoreinheit mit einem Sensor, welcher Informationen über einen Reifen erfasst, und eine Steuereinheit; und einen Sitz, in welchem die Sensoreinheit angebracht ist, wobei der Sitz an einer Innenfläche des Reifens angebracht ist, wobei die Sensoreinheit einen piezoelektrischen Sensor aufweist, und der piezoelektrische Sensor an einer Außenfläche des Sitzes angeordnet ist und über einen Verbindungsabschnitt mit der Steuereinheit verbunden ist.
Der reifenmontierte Sensor nach Anspruch 1, wobei der Sitz umfasst einen Fügeabschnitt geformt in plattenförmiger Form, mit einer Fläche davon angebracht an der Innenfläche des Reifens, und einen Haupteinheitsabschnitt, welcher von einer anderen Fläche des Fügeabschnitts hervorsteht, der Haupteinheitsabschnitt einen Aufnahmeabschnitt aufweist, welcher fähig ist die Steuereinheit aufzunehmen, die Steuereinheit im Aufnahmeabschnitt angebracht ist, der Fügeabschnitt einen Sensorplatzierungsabschnitt aufweist, an welchem der piezoelektrische Sensor angeordnet werden kann, und der piezoelektrische Sensor folienartig ist und an einer anderen Fläche des Sensorplatzierungsabschnitts angeordnet ist.
Der reifenmontierte Sensor nach Anspruch 2, wobei eine innere Bodenfläche des Aufnahmeabschnitts als gekrümmte Fläche ausgebildet ist, und ein unterer Abschnitt der Steuereinheit, welcher angeordnet ist, sodass er der inneren Bodenfläche zugewandt ist, als eine gekrümmte Fläche ausgebildet ist, welche der inneren Bodenfläche folgt.
Der reifenmontierte Sensor nach Anspruch 2, wobei eine innere Bodenfläche des Aufnahmeabschnitts als eine gekrümmte Fläche ausgebildet ist, welche einer gekrümmten Fläche einer Innenseite des Reifens folgt.
Der reifenmontierte Sensor nach Anspruch 1, wobei der Verbindungsabschnitt so am Reifen angeordnet ist, dass eine longitudinale Richtung davon eine laterale Richtung des Reifens ist.
Der reifenmontierte Sensor nach Anspruch 2, wobei der Verbindungsabschnitt derart angebracht ist, dass er der Außenfläche des Sitzes folgt.
Der reifenmontierte Sensor nach Anspruch 6, wobei der Verbindungsabschnitt und der piezoelektrische Sensor mittels Haftmitteln am Sitz angebracht sind, und das Haftmittel für den Verbindungsabschnitt ein kleinerer Elastizitätsmodul aufweist als das Haftmittel für den piezoelektrischen Sensor.
Der reifenmontierte Sensor nach Anspruch 6, wobei ein Krümmungsradius R des Verbindungsabschnitts nicht weniger als 0,1 mm und nicht mehr als 10 mm beträgt.
Der reifenmontierte Sensor nach Anspruch 2, wobei eine oder beide von dem Haupteinheitsabschnitt oder dem Fügeabschnitt mit einem Verstärkungsmaterial aus Fasern bereitgestellt sind.
Der reifenmontierte Sensor nach Anspruch 9, wobei das Verstärkungsmaterial eine Mehrzahl von Fasern aufweist, welche so angeordnet sind, dass sie sich radial in Bezug auf eine Mitte von einer Öffnung des Aufnahmeabschnitts erstrecken, aus Sicht von einer Seite des Aufnahmeabschnitts, welche geöffnet ist.
Der reifenmontierte Sensor nach Anspruch 9, wobei das Verstärkungsmaterial eine Mehrzahl von Fasern aufweist, welche so angeordnet sind, dass sie sich aus Sicht von einer Seite des Aufnahmeabschnitts, welche geöffnet ist, kreuzen.
Ein reifenmontierter Sensor, aufweisend: eine Sensoreinheit mit einem Sensor, welcher Informationen über einen Reifen erfasst; und einen Sitz, in welchem die Sensoreinheit angebracht ist, wobei der Sitz an einer Innenfläche des Reifens angebracht ist, wobei der Sitz umfasst einen Fügeabschnitt geformt in einer plattenförmigen Form, dessen eine Fläche an der Innenfläche des Reifens angebracht ist, und einen Haupteinheitsabschnitt, welcher zylindrisch von einer anderen Fläche des Fügeabschnitts hervorsteht, der Haupteinheitsabschnitt einen Aufnahmeabschnitt aufweist, welcher in einer vertieften Form ausgebildet ist, welche fähig ist, eine Steuereinheit der Sensoreinheit aufzunehmen, und ein oder beide von dem Haupteinheitsabschnitt und dem Fügeabschnitt mit einem Verstärkungsmaterial aus Fasern bereitgestellt sind.
Einen Sitz zum Anbringen einer Sensoreinheit mit einem Sensor, welcher Informationen über einen Reifen erfasst, und einer Steuereinheit, wobei der Sitz Folgendes aufweist: einen Fügeabschnitt in plattenförmiger Form geformt, dessen eine Fläche an einer Innenfläche des Reifens angebracht ist; und einen Haupteinheitsabschnitt, welcher von einer anderen Fläche des Fügeabschnitts hervorsteht, wobei der Fügeabschnitt einen Sensorplatzierungsabschnitt aufweist, an welchem ein piezoelektrischer Sensor angeordnet werden kann, und der Haupteinheitsabschnitt einen Aufnahmeabschnitt aufweist, welcher zum Anbringen der Steuereinheit geeignet ist.