JP2018039377A - タイヤマウントセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】的確に振動検出を行えるようにしつつ、耐衝撃性も得られる構造のタイヤマウントセンサを提供する。
【解決手段】振動伝達部材２２ｅを備え、タイヤ７１ａ〜７１ｄに加えられた振動が振動伝達部材２２ｅを介して加速度センサ２２ａａに伝えられるようにする。これにより、耐衝撃性を確保するために、収容構造体２２ｆの少なくとも一部を柔軟性のある材質で構成することで収容構造体２２ｆによって振動が減衰されても、加速度センサ２２ａａへは振動が伝わるようにできる。したがって、的確に振動検出を行えるようにしつつ、耐衝撃性も得られる構造のタイヤマウントセンサ２とすることが可能となる。
【選択図】図３

Description

本発明は、タイヤの内側に配置されるタイヤマウントセンサに関するものである。

従来、特許文献１において、タイヤの内側、例えばタイヤのトレッドの裏面に取り付けるようにしたタイヤマウントセンサが提案されている。タイヤマウントセンサは、タイヤに加わる振動の検出に用いられ、この検出結果を利用して、タイヤの摩耗検出や路面状態検出が行われている。例えば、タイヤマウントセンサには、加速度センサが備えられ、加速度センサによってタイヤに伝わる振動を検出している。

国際特許公開第２００６／１３５０９０号パンフレット

しかしながら、上記のようなタイヤマウントセンサでは、振動を検出する必要があるため振動の減衰率が少ない構造にすることと、タイヤの遠心力やタイヤがブロック等に乗り上げたときの衝撃に耐えられる構造にすることを両立する収容構造体が求められる。すなわち、従来タイヤ内に搭載されるモジュールは、タイヤマウントセンサではなくタイヤ空気圧センサであったため、タイヤ空気圧センサによって圧力検出を行えれば良かった。このため、柔軟性がある収容構造体を用いることで振動を減衰し、衝撃に対する耐性が得られるようにしていた。例えば、筐体内に柔軟性を有するポッティング材を充填した収容構造体を用いることで、タイヤ空気圧センサの各構成要素を衝撃から保護していた。ところが、タイヤマウントセンサでは、振動を検知する必要があるため、単に減衰率が少ない構造にしたのでは、加速度センサに振動が十分に伝わらず、的確な振動検出を行うことができなくなる。

本発明は上記点に鑑みて、的確に振動検出を行えるようにしつつ、耐衝撃性も得られる構造のタイヤマウントセンサを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載のタイヤマウントセンサでは、タイヤ（７１ａ〜７１ｄ）に加わる振動を検出する振動検出素子（２２ａａ）と、一面および該一面に対する反対面となる他面を有し、振動検出素子が実装される回路基板（２２ｂ）と、回路基板に取り付けられ、振動検出素子の検出結果に関する情報を送信するアンテナ（２２ｄ）と、振動検出素子と回路基板およびアンテナを収容すると共に、少なくとも一部が柔軟性を有した材料で構成されることでタイヤに加わる振動を減衰する収容構造体（２２ｆ）と、有して構成されたセンサ装置（２２）を備え、さらに、振動検出素子に対してタイヤに加わる振動を伝達する振動伝達部材（２２ｅ）が備えられている。

このように、振動伝達部材を備えることで、タイヤに加えられた振動が振動伝達部材を介して振動検出素子に伝えられるようになっている。このため、耐衝撃性を確保するために、収容構造体の少なくとも一部を柔軟性のある材質で構成することで収容構造体によって振動が減衰されても、振動検出素子へは振動が伝わるようにできる。したがって、的確に振動検出を行えるようにしつつ、耐衝撃性も得られる構造のタイヤマウントセンサとすることが可能となる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。

本発明の第１実施形態にかかるタイヤマウントセンサを適用した車両制御装置のブロック構成を示した図である。 タイヤへのタイヤマウントセンサの搭載例を示した断面図である。 タイヤマウントセンサの拡大断面図である。 図３に示すタイヤマウントセンサの分解図である。 タイヤマウントセンサのブロック図である。 受信機のブロック図である。 第２実施形態で説明するタイヤマウントセンサの拡大断面図である。 第３実施形態で説明するタイヤマウントセンサの拡大断面図である。 第４実施形態で説明するタイヤマウントセンサの拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

（第１実施形態）
本実施形態にかかるタイヤマウントセンサについて、タイヤマウントセンサが車両制御装置に適用される場合を例に挙げて説明する。この車両制御装置は、車両の各車輪に備えられるタイヤマウントセンサから送られる検出データに基づいて、走行路面の状態（以下、単に路面状態という）の検出などを行うものとして用いられる。以下、タイヤマウントセンサおよび車両制御装置について、図１〜図６を参照して説明する。

図１に示すように、車両１には、タイヤマウントセンサ２、受信機３および車両制御用の電子制御装置（以下、ＥＣＵという）５などが備えられている。これらタイヤマウントセンサ２、受信機３およびＥＣＵ５によって路面状態に基づいて車両制御を行う車両用制御装置が構成されている。

受信機３およびＥＣＵ５は、車両１における車体６側に取り付けられており、各部が例えばＣＡＮ（Controller Area Network）通信などによる車内ＬＡＮ（Local Area Network）を通じて接続され、互いに情報伝達が行えるようになっている。

タイヤマウントセンサ２は、図１〜図３に示されるように、車両１における各車輪７ａ〜７ｄそれぞれのタイヤ７１ａ〜７１ｄに取り付けられている。タイヤマウントセンサ２は、タイヤ７１ａ〜７１ｄに加えられる振動に関する振動データ等の各種情報を取得し、各種情報をフレーム内に格納して送信する。図１中では、各車輪７ａ〜７ｄそれぞれのタイヤマウントセンサ２を符号２ａ〜２ｄで示してあるが、これらは同じ構成とされている。受信機３は、タイヤマウントセンサ２から送信されたフレームを受信すると共に、その中に格納された振動データ等に基づいて各種処理や演算等を行うことで路面状態検出などを行うものである。図２〜図５を参照してタイヤマウントセンサ２の詳細について説明する。

図２〜図４に示すように、タイヤマウントセンサ２は、センサ保持部材を構成するゴムブラケット２１とセンサ装置２２とを有した構成とされている。

ゴムブラケット２１は、図２および図３に示すように、センサ装置２２をタイヤ７１ａ〜７１ｄの内壁面、例えばトレッドの裏面に保持するための部材である。

本実施形態では、図３〜図６に示すように、ゴムブラケット２１は、底部２１ａと保持部２１ｂを有した構成とされている。

底部２１ａは、例えば弾性変形可能なゴムなどで構成され、本実施形態では円形状部材によって構成されている。底部２１ａの一面側が接着剤２３などを介してタイヤ７１ａ〜７１ｄの内壁面に貼り付けられる面とされ、底部２１ａのうちタイヤ７１ａ〜７１ｄに貼り付けられる一面と反対側となる他面に保持部２１ｂが立設されている。本実施形態の場合、底部２１ａは、円形状部材で構成されているが、四角状などの他の形であっても良いし、板状部材であっても良い。

保持部２１ｂは、例えばセンサ装置２２が嵌り込む中空部を有する筒状部材で構成されており、本実施形態では上面視が円形状とされた円筒状部材によって構成されている。保持部２１ｂも弾性変形可能なゴムなどで構成されており、底部２１ａと一体となっている。図３および図４に示すように、保持部２１ｂは、底部２１ａと反対側の先端において少なくとも一部の開口面積が縮小されることで、センサ装置２２を抜けないように保持する。より詳しくは、保持部２１ｂの中空部の形状は、後述するセンサ装置２２の外形に合わせた形状とされており、本実施形態では円柱状の中空部とされている。そして、この中空部、つまり底部２１ａおよび保持部２１ｂによって囲まれる内側の空間にセンサ装置２２が配置される。ただし、保持部２１ｂの中空部は、底部２１ａ側において入口側よりも開口面積が拡大されている。この開口面積が変化させられた部分によって構成される段差により、センサ装置２２が係止され、保持部２１ｂから抜けることが抑制される。

センサ装置２２は、図３〜図５に示すように、センサチップ２２ａ、図示しない周辺素子などが実装された回路基板２２ｂ、電源に相当する電池２２ｃ、アンテナ２２ｄ、振動伝達部材２２ｅおよび収容構造体２２ｆを有した構成とされている。

センサチップ２２ａは、加速度センサ２２ａａやマイコン２２ａｂをモールド樹脂２２ａｃに内蔵したものであり、モールド樹脂２２ａｃから露出させられた図示しない端子を通じて回路基板２２ｂに実装されている。

加速度センサ２２ａａは、タイヤ７１ａ〜７１ｄに加わる振動を検出する振動検出素子に相当するもので、タイヤ７１ａ〜７１ｄに加わる振動に起因する加速度に応じた検出信号を出力する。本実施形態の場合、加速度センサ２２ａａは、タイヤ７１ａ〜７１ｄの接地状態に応じた加速度を検出し、タイヤ７１ａ〜７１ｄの周方向、つまり接線方向の加速度、もしくは、タイヤ７１ａ〜７１ｄの幅方向の加速度を検出するように配置される。具体的には、タイヤ７１ａ〜７１ｄのうち加速度センサ２２ａａが取り付けられている部分が走行路面に接地したときと接地してから再び走行路面から離れたときに加速度、換言すれば振動が大きく変化する。また、接地中には路面状態に応じて振動するように加速度が変化する。これらが加速度センサ２２ａａの検出信号として表れるようになっている。

ここでは、加速度センサ２２ａａとして、一方向の加速度検出、具体的には図２に示すタイヤ７１ａ〜７１ｄの接線方向と平行な１軸方向の加速度検出のみを行う１軸センサを例に挙げて説明する。ただし、加速度センサ２２ａａとしては、二方向の加速度検出を行うことができる二軸センサ、もしくは、三方向の加速度検出を行うことができる三軸センサのような多軸センサを適用することもできる。加速度センサ２２ａａが多軸センサとされる場合、他の二軸として、例えば、タイヤ７１ａ〜７１ｄの径方向、つまり遠心方向の加速度、もしくは、タイヤ７１ａ〜７１ｄの幅方向の加速度が検出される。

なお、本実施形態の場合、加速度センサ２２ａａは、半導体チップに形成されていて、半導体チップの基板平面がタイヤ７１ａ〜７１ｄの接線方向および幅方向と平行な平面とされる。具体的には、回路基板２２ｂ上において、加速度センサ２２ａａが形成された半導体チップは、半導体チップの基板平面方向が回路基板２２ｂの表面と平行となるようにして実装される。そして、回路基板２２ｂの表面がタイヤ７１ａ〜７１ｄのトレッド裏面に平行に配置されることで、加速度センサ２２ａａが形成された半導体チップの基板平面がタイヤ７１ａ〜７１ｄの接線方向および幅方向と平行な平面となるように配置される。

マイコン２２ａｂは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏなどを備えた周知のもので、ＲＯＭなどに記憶されたプログラムに従って、所定の処理を実行する。ＲＯＭなどには、いずれのタイヤ７１ａ〜７１ｄに取り付けられたタイヤマウントセンサ２であるかを特定するための送信機固有の識別情報と自車両を特定するための車両固有の識別情報とを含む個別のＩＤ情報が格納されている。

マイコン２２ａｂは、加速度センサ２２ａａの検出信号を受け取り、それを信号処理すると共に必要に応じて加工し、検出結果を表す加速度に関する情報を作成する。そして、マイコン２２ａｂは、加速度に関する情報を振動データとして各タイヤマウントセンサ２のＩＤ情報と共にフレーム内に格納する。また、マイコン２２ａｂは、フレームを作成すると、それをマイコン２２ａｂ内もしくは図示しない周辺素子として設けられたＲＦ回路等の送信部に送っている。そして、送信部を介してアンテナ２２ｄよりフレームを受信機３に向けて送信している。本実施形態の場合、ＲＦ帯域の信号を用いていることから、送信部としてＲＦ回路を用いているが、ＲＦ帯域以外の帯域の信号を用いても良く、その場合は使用する帯域に応じた回路によって送信部を構成すれば良い。

モールド樹脂２２ａｃは、加速度センサ２２ａａおよびマイコン２２ａｂを覆うことでこれらを保護している。モールド樹脂２２ａｃは長方体形状とされており、その一辺が回路基板２２ｂに向けられるように配置されている。そして、回路基板２２ｂに備えられた回路パターンの所望位置とモールド樹脂２２ａｃから露出された端子とが電気的に接続されている。

回路基板２２ｂは、センサチップ２２ａおよび図示しない周辺素子などが実装された基板であり、回路パターンが形成されたプリント基板などによって構成されている。この回路基板２２ｂに対してセンサチップ２２ａが実装されることにより、センサ装置２２から加速度に関する情報を送信するための回路等が構成されている。具体的には、回路基板２２ｂの一面側にセンサチップ２２ａなどが実装されており、その反対面となる他面側に電池２２ｃが配置されている。また、回路基板２２ｂの一面側のうち、センサチップ２２ａが配置される場所と異なる位置にアンテナ２２ｄが実装されている。この位置には、例えば図示しないパッドが備えられており、このパッドにアンテナ２２ｄがはんだ付けされることによって回路基板２２ｂに実装されている。

なお、回路基板２２ｂの他面側には、電池２２ｃの一方の電極、例えばプラス電極と電気的に接続されるターミナル２２ｂａと、他方の電極、例えばマイナス電極と電気的に接続されるターミナル２２ｂｂが備えられている。回路基板２２ｂには、図示しない貫通電極などが形成されており、貫通電極を通じて一面側と他面側との電気的接続が可能となっている。

電池２２ｃは、電源を構成するものであり、回路基板２２ｂの他面側に配置され、一方の電極がターミナル２２ｂａに接し、他方の電極がターミナル２２ｂｂに接するように配置されることで、回路基板２２ｂに備えられた各部に対して電源供給を行う。ここでは、電源として電池２２ｃを用いる場合について説明するが、電源として、発電機やトランスポンダ方式によって電力供給を受けるものを用いても良い。この電池２２ｃからの電力供給を受けて、加速度センサ２２ａａ、マイコン２２ａｂおよび図示しない周辺素子などが動作する。

アンテナ２２ｄは、送信部から伝えられるフレームを外部に送信する役割を果たす。本実施形態の場合、アンテナ２２ｄとしてループアンテナを用いており、回路基板２２ｂの法線方向から見て一方向を長手方向とするアーチ形状で構成され、一端および他端がそれぞれ回路基板２２ｂにおける別々のパッドに接続されている。アンテナ２２ｄは、ループアンテナで構成される場合には、回路基板２２ｂに対して立設された状態になることから、回路基板２２ｂの表面から所定高さ突き出した状態となる。アンテナ２２ｄについては、ループアンテナの他、モノポールアンテナ、パッチアンテナなどのような他のタイプのアンテナによって構成しても良い。アンテナ２２ｄをループアンテナによって構成した場合には、アンテナ２２ｄが構成するループの外周に向かって放射状に送信電波が出力される。アンテナ２２ｄがループアンテナとは異なるタイプとされる場合には、そのタイプに従って送信電波が出力される。なお、図３などではアンテナ２２ｄを１本しか記載していないが、複数本、例えば２本を並列に配置する構造とすることもできる。

振動伝達部材２２ｅは、タイヤ７１ａ〜７１ｄに加えられる振動をセンサチップ２２ａに伝達する役割を果たす。後述するように、収容構造体２２ｆは、耐衝撃性を確保するために、少なくとも一部が柔軟性を備えたもので構成されている。具体的には、収容構造体２２ｆは、筐体２２ｆａの内部に柔軟性を有するポティング材等で構成される樹脂封止部２２ｆｂを備えた構造とされている。このような構造においては、タイヤ７１ａ〜７１ｄに加えられる振動がゴムブラケット２１や樹脂封止部２２ｆｂを介して各構成要素に伝わる振動伝達経路において、振動が樹脂封止部２２ｆｂによって減衰され、センサチップ２２ａに伝えられる振動が小さくなる。このため、センサ装置２２に対して収容構造体２２ｆとは異種材料で構成された振動伝達部材２２ｅを備えるようにし、樹脂封止部２２ｆｂによって振動が減衰されても、センサチップ２２ａに伝わる振動が大きくなるようにしている。

本実施形態の場合、振動伝達部材２２ｅは、脚部２２ｅａと振動印加部２２ｅｂとを有した構成とされており、収容構造体２２ｆを構成する各部とは異種材料によって構成され、筐体２２ｆａや樹脂封止部２２ｆｂよりも硬度が高くされている。例えば、短冊状の金属板をプレス成形することなどにより、振動伝達部材２２ｅを形成している。

脚部２２ｅａは、後述するように筐体２２ｆａのうちの第１筐体２２ｆａａに伸ばされており、タイヤ７１ａ〜７１ｄの振動を受けて振動させられ、その振動を振動印加部２２ｅｂに伝える。本実施形態の場合、脚部２２ｅａは、第１筐体２２ｆａａに当接されており、第１筐体２２ｆａａに加えられたタイヤ７１ａ〜７１ｄの振動が直接伝えられるようになっている。しかしながら、脚部２２ｅａは、必ずしも第１筐体２２ｆａａに当接させられている必要はなく、第１筐体２２ｆａａの振動が伝わる程度に離れていても良い。

振動印加部２２ｅｂは、脚部２２ｅａのうち第１筐体２２ｆａａと反対側の先端からセンサチップ２２ａに向けて伸ばされた部分であり、脚部２２ｅａに伝えられた振動をセンサチップ２２ａに対して印加する。振動印加部２２ｅｂは、センサチップ２２ａに当接させられていても良いが、非接触の状態でも隣接配置されるようにすれば振動をセンサチップ２２ａに印加することができる。また、本実施形態では、脚部２２ｅａと振動印加部２２ｅｂを備えた振動伝達部材２２ｅを２つ備え、センサチップ２２ａを中心として対称配置しているが、これらを各振動印加部２２ｅｂ同士連結させることで一体化した構造としても良い。

収容構造体２２ｆは、本実施形態の場合、筐体２２ｆａと樹脂封止部２２ｆｂとを有した構成とされている。筐体２２ｆａは、内部に収容室を構成する中空部材によって構成されており、樹脂封止部２２ｆｂは、筐体２２ｆａ内に充填されることで、タイヤマウントセンサ２の各構成要素を保護している。つまり、本実施形態の収容構造体２２ｆは、タイヤマウントセンサ２の各構成要素を樹脂封止部２２ｆｂによって覆いつつ筐体２２ｆａによって覆うようにして収容している。

具体的には、筐体２２ｆａは、センサチップ２２ａや図示しない周辺素子などに加えてアンテナ２２ｄを実装した回路基板２２ｂ、および、回路基板２２ｂの他面側に配置された電池２２ｃを収容する収容室を構成する。本実施形態の場合、筐体２２ｆａは、第１筐体２２ｆａａと第２筐体２２ｆａｂとを有した構成とされている。

第１筐体２２ｆａａは、例えば円形状の樹脂などによって構成されている。第１筐体２２ｆａａは、第２筐体２２ｆａｂよりもタイヤ７１ａ〜７１ｄのトレッド裏面側に配置され、ゴムブラケット２１の底部２１ａに当接させられている。

第２筐体２２ｆａｂは、第１筐体２２ｆａａと共にセンサ装置２２の各構成要素の収容室を構成するものである。第２筐体２２ｆａｂは、例えば樹脂などで構成される。本実施形態の場合、第２筐体２２ｆａｂは、上面形状が円形状とされており、上面と側面とを有するコップ形状とされ、コップ形状の開口入口側において第１筐体２２ｆａａと一体化されることで、収容室を構成する。また、第２筐体２２ｆａｂは、上面側において開口寸法が小さくされており、開口寸法が大きい開口入口側に回路基板２２ｂや電池２２ｃなどが配置され、開口寸法が小さい上面側にアンテナ２２ｄが収容されている。開口寸法が小さい上面側については、アンテナ２２ｄが収容されるスペースがあれば良いため、アンテナ２２ｄの形状に合わせた形状とされていても良い。上記した振動伝達部材２２ｅは、脚部２２ｅａが第２筐体２２ｆａｂの側面に沿って配置されているが、第２筐体２２ｆａｂの側面に接していても離れていても良い。

樹脂封止部２２ｆｂは、筐体２２ｆａ内に充填したポッティング材などによって構成されており、柔軟性を有した樹脂材料によって構成されている。このような樹脂封止部２２ｆｂにより、タイヤ７１ａ〜７１ｄから衝撃が加えられた際に、それを減衰し、筐体２２ｆａ内に配置されるセンサ装置２２の各構成要素を衝撃から保護している。このため、センサ装置２２は、耐衝撃性を備えたものとなっている。

このように構成されるタイヤマウントセンサ２は、例えば、弾性変形によってゴムブラケット２１の中空部を押し広げ、センサ装置２２をゴムブラケット２１によって囲まれる空間に配置することで構成される。そして、この状態で、ゴムブラケット２１の底部２１ａの裏面側に接着剤２３を塗布し、接着剤２３を介してタイヤマウントセンサ２を各タイヤ７１ａ〜７１ｄの内壁面、例えばトレッドの裏面に貼り付ける。このようにして、タイヤマウントセンサ２が各タイヤ７１ａ〜７１ｄの内側に取り付けられる。

このようなタイヤマウントセンサ２は、ゴムブラケット２１とセンサ装置２２とを別部材として構成されているが、これらを一体化した構造によって構成されていても良い。ただし、本実施形態のようにゴムブラケット２１とセンサ装置２２とを別部材とする場合、ゴムブラケット２１に対してセンサ装置２２を保持しているだけであるため、センサ装置２２をゴムブラケット２１から取り外すことが可能となる。すなわち、ゴムブラケット２１の中空部を押し広げてセンサ装置２２をゴムブラケット２１から取り外すことができる。

このように、センサ装置２２をゴムブラケット２１に対して着脱可能な構造とすれば、タイヤ交換などの際には、タイヤマウントセンサ２のうちのゴムブラケット２１のみを廃棄して、センサ装置２２を再利用することができる。

一方、図６に示すように、受信機３は、アンテナ３１、ＲＦ回路３２、マイコン３３などを備えた構成とされている。

アンテナ３１は、各タイヤマウントセンサ２から送られてくるフレームを受信するためのものである。アンテナ３１は、車体６に固定されている。

ＲＦ回路３２は、アンテナ３１によって受信された各タイヤマウントセンサ２からのフレームを入力し、そのフレームをマイコン３３に送る受信回路としての機能を果たす。ここでは受信回路としてＲＦ回路３２を用いているが、使用される周波数帯域に応じた受信回路とされる。

マイコン３３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏなどを備えた周知のもので、ＲＯＭなどに記憶されたプログラムに従って路面状態検出処理を実行する。例えば、マイコン３３は、各タイヤマウントセンサ２のＩＤ情報と各タイヤマウントセンサ２が取り付けられている各車輪７ａ〜７ｄの位置とを関連づけて記憶している。そして、マイコン３３は、各タイヤマウントセンサ２から送られるフレーム内に格納されたＩＤ情報および加速度に関する情報に基づいて、各車輪７ａ〜７ｄの走行路面についての路面状態検出を行う。

具体的には、マイコン３３は、フレーム内に格納された加速度に関する情報、すなわち加速度の検出結果に基づいて、路面状態を検出する。例えば、加速度の波形は、タイヤ７１ａ〜７１ｄの回転に伴ってトレッドのうちタイヤマウントセンサ２の配置箇所と対応する部分が接地し始めた接地開始時に極大値をとる。さらに、トレッドのうちタイヤマウントセンサ２の配置箇所と対応する部分が接地していた状態から接地しなくなる接地終了時に、加速度の波形は極小値をとる。そして、加速度の波形が極大値から極小値に至る間を接地区間として、この接地区間における加速度の波形は路面状態に応じた波形となる。

例えば、アスファルト路のように路面の摩擦係数（以下、μという）が比較的大きな高μ路面を走行している場合と、凍結路のように路面μが比較的小さな低μ路面を走行している場合とで、加速度の波形が異なったものとなる。すなわち、路面μの影響で、車両が低μ路面を走行しているときにはタイヤ７１ａ〜７１ｄのマイクロスリップによる細かな高周波振動が出力電圧に重畳される。このため、高μ路面を走行している場合と低μ路面を走行してる場合それぞれについて、接地区間中における加速度の波形について周波数解析を行うと、高周波成分のレベルが路面状態に応じて異なったレベルになる。具体的には、低μ路を走行する場合の方が高μ路を走行する場合よりも高周波成分のレベルが高いレベルになる。このため、加速度の波形の高周波成分のレベルが路面状況を表す指標となり、これに基づいて路面μを検出することができる。

なお、ここでは路面μについて説明したが、路面が乾燥路であるかウェット路であるなど路面の種類に応じても、加速度の波形が変化する。これらについても、加速度の波形の周波数解析などを行うことによって検出できる。

このように、加速度の波形に基づいて、路面μや乾燥路であるかウェット路であるかなどの路面状態を検出することができる。

ＥＣＵ５は、受信機３から路面状態に関する情報、すなわち路面μや路面の温度に関する情報を取得し、車両制御を実行する。例えば、ＥＣＵ５としてはブレーキＥＣＵなどが挙げられる。ＥＣＵ５がブレーキＥＣＵである場合、取得した路面μを利用してアンチロックブレーキ制御や横滑り防止制御などを行っている。例えば、凍結路などの場合には、ドライバによるブレーキ操作量に対して発生させられる制動力がアスファルト路などと比較して弱くなるようにすることで、車輪スリップの抑制などの制御を行うことができる。

また、ＥＣＵ５が例えばナビゲーションＥＣＵなどのように図示しない通信装置を用いて車外との通信が可能なものである場合、路車間通信によって通信センターに路面状態の情報を伝えることもできる。この場合、通信センターでは、路面状態の情報をマップ化し、例えば後続の車両に通知することができる。同様に、車車間通信によって、直接後続車両に路面状態の情報を伝えることもできる。このようにすれば、後続車両は、事前に路面状態を把握して車両制御に生かすことが可能となり、車両走行の安全性を高めることが可能となる。

以上のようにして、本実施形態にかかるタイヤマウントセンサ２を備えた車両制御装置が構成されている。このように構成されたタイヤマウントセンサ２によれば、以下のような効果を得ることができる。

（１）加速度センサ２２ａａなどが備えられるセンサチップ２２ａよりも下方まで脚部２２ｅａが伸ばされた振動伝達部材２２ｅを備え、振動伝達部材２２ｅを介して加速度センサ２２ａａにタイヤ７１ａ〜７１ｄに加えられた振動が伝えられるようになっている。このため、耐衝撃性を確保するために、筐体２２ｆａ内に備えた柔軟性のある樹脂封止部２２ｆｂによって振動が減衰されても、加速度センサ２２ａａへは振動が伝わるようにできる。したがって、的確に振動検出を行えるようにしつつ、耐衝撃性も得られる構造のタイヤマウントセンサ２とすることが可能となる。

（２）振動伝達部材２２ｅを筐体２２ｆａや樹脂封止部２２ｆｂよりも硬度の高い材料、例えば金属で構成すれば、振動伝達部材２２ｅを保護部材としてセンサ装置２２の内部構成を保護することも可能となる。したがって、その分、筐体２２ｆａを軽い材質のもので構成しても、センサ装置２２の内部構成の保護が図れる。タイヤマウントセンサ２は、タイヤ内に設置されることから軽量化が望まれる。このため、振動伝達部材２２ｅに保護部材としての役割を果たさせることで筐体２２ｆａを軽い材質のもので構成できれば、タイヤマウントセンサ２の軽量化を図ることが可能となるため好ましい。

（３）振動伝達部材２２ｅを高度の高い材料、例えば金属で構成することで、車両１の走行に伴ってタイヤ７１ａ〜７１ｄが高温化しても、振動伝達部材２２ｅの変形を抑制できる。このため、タイヤ７１ａ〜７１ｄが高温化しても、振動特性の変動の少ないタイヤマウントセンサ２とすることが可能となる。

（４）振動伝達部材２２ｅを金属によって構成すると、熱伝達が良好に行われるため、振動伝達部材２２ｅを通じてセンサチップ２２ａもタイヤ７１ａ〜７１ｄのトレッドの温度に近くなる。このため、チップ保護のためにマイコン２２ａｂに高温保護のためのシャットダウン機能を付ける場合などにおいては、応答性良くマイコン２２ａｂのシャットダウンが行われるようにできる。同様に、マイコン２２ａｂが実行する処理に用いる各種ファクタや加速度センサ２２ａａの検出ファクタなどのアルゴリズムを温度に応じて変化させる場合、より応答性良く各種ファクタを変化させられ、より高性能なタイヤマウントセンサ２にできる。

（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して振動伝達部材２２ｅの構成を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

第１実施形態では、収容構造体２２ｆの内部に振動伝達部材２２ｅがすべて配置される構造としたが、本実施形態では、振動伝達部材２２ｅの一部を収容構造体２２ｆの外部に配置する。

図７に示すように、本実施形態では、振動伝達部材２２ｅの脚部２２ｅａをゴムブラケット２１内に設けている。例えば、脚部２２ｅａは、インサート成形などによってゴムブラケット２１内に埋め込まれている。

具体的には、脚部２２ｅａは、センサ装置２２の両側にそれぞれ配置されている。各脚部２２ｅａは、一端がゴムブラケット２１の底部２１ａに位置し、保持部２１ｂ内において立設され、他端が筐体２２ｆａにおける第２筐体２２ｆａｂの側面と対応する場所に位置するように配置されている。脚部２２ｅａの一端については、よりタイヤ７１ａ〜７１ｄのトレッドからの振動を受け易いように底部２１ａの面方向、換言すればトレッドの面方向に伸ばされている。脚部２２ｅａの他端については、第２筐体２２ｆａｂの側面に接するように形成されていても良いが、その近傍まで到達していれば、振動を収容構造体２２ｆに伝えることができる。

一方、振動印加部２２ｅｂについては、収容構造体２２ｆ内に配置されている。本実施形態では、振動印加部２２ｅｂを一部材で構成しており、その両端がそれぞれ２つの脚部２２ｅａそれぞれの他端に対応する位置に配置されている。振動印加部２２ｅｂは、両端がそれぞれ筐体２２ｆａにおける第２筐体２２ｆａｂの側面に当接していても良いが、振動が伝わる程度に離されていても構わない。

なお、振動印加部２２ｅｂについては、回路基板２２ｂに支持されるようにすることで、所定位置に保持されるようにできるが、センサチップ２２ａや第２筐体２２ｆａｂの側面に貼り付けたりしても良い。

このように、振動伝達部材２２ｅを構成する脚部２２ｅａと振動印加部２２ｅｂを二部材で構成しても良い。

また、脚部２２ｅａをゴムブラケット２１の保持部２１ｂに備えることで、アタッチメントとしての役割を果たすことができると共に、保持部ｂの剛性が高められ、センサ装置２２の固定をより強固にすることも可能となる。

（第３実施形態）
第３実施形態について説明する。本実施形態も、第１実施形態に対して振動伝達部材２２ｅの構成を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

本実施形態では、振動伝達部材２２ｅの全部を収容構造体内に配置しつつ、脚部２２ｅａと振動印加部２２ｅｂの構成を第１実施形態に対して変更する。

図８に示すように、本実施形態では、振動伝達部材２２ｅの脚部２２ｅａを第１実施形態と同様の構成としつつ、脚部２２ｅａの他端がアンテナ２２ｄに伸ばされている。脚部２２ｅａの他端がアンテナ２２ｄに当接させられていても良いが、振動が伝わる程度に離されていても構わない。

また、振動印加部２２ｅｂは、一端がアンテナ２２ｄに連結されており、他端がセンサチップ２２ａの近傍に位置するようにセンサチップ２２ａに向かって伸びる構成とされている。

このような構成においては、脚部２２ｅａからの振動を硬度が高い金属などで構成されるアンテナ２２ｄに伝え、さらにアンテナ２２ｄを介して振動印加部２２ｅｂに伝えることができる。このため、アンテナ２２ｄを介して、振動印加部２２ｅｂからセンサチップ２２ａに振動を印加することができる。

このように、センサ装置２２の必須の回路部品の中で、硬度が高いアンテナ２２ｄを通じて、タイヤ７１ａ〜７１ｄの振動をセンサチップ２２ａ内の加速度センサ２２ａａに伝える形態としても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第４実施形態）
第４実施形態について説明する。本実施形態も、第１実施形態に対して振動伝達部材２２ｅの構成を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

本実施形態では、振動伝達部材２２ｅをタイヤ７１ａ〜７１ｄの振動伝達の機能だけでなく、アースとしても機能させる。

図９に示すように、振動伝達部材２２ｅの一端を回路基板２２ｂに接続し、他端を第１筐体２２ｆａａから突き出させ、ゴムブラケット２１の底部２１ａに形成された貫通孔２１ａａに嵌め込まれるようにしてある。振動伝達部材２２ｅの一端は、回路基板２２ｂに形成された回路パターンのうちの接地パターンに電気的に接続されている。

また、タイヤ７１ａ〜７１ｄのトレッドには、アース用の導電性のライナー７２が埋め込まれており、このライナー７２を通じて道路へのアースが図れるようになっている。そして、タイヤ７１ａ〜７１ｄのトレッドの裏面には、ライナー７２に繋がる端子７３が埋設されており、底部２１ａの貫通孔２１ａａと端子７３とが一致するようにゴムブラケット２１がトレッドの裏面に貼り付けられている。

このため、センサ装置２２をゴムブラケット２１に取り付けたときに、第１筐体２２ｆａａから突き出した振動伝達部材２２ｅが貫通孔２１ａａ内に挿入され、端子７３と接続されることでライナー７２に電気的に接続された状態となる。

このような構成によれば、振動伝達部材２２ｅからの振動が回路基板２２ｂに伝わることで、センサチップ２２ａ内に備えられた加速度センサ２２ａａに伝わるようにできる。これにより、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

さらに、振動伝達部材２２ｅを通じて回路基板２２ｂの接地パターンをライナー７２に電気的に接続することが可能となるため、センサ装置２２のアースを取ることも可能となる。

（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。

例えば、上記実施形態では、筐体２２ｆａ内に樹脂封止部２２ｆｂを備えた構造の収容構造体２２ｆとする場合について説明した。しかしながら、樹脂封止部２２ｆｂを外形維持できる材料で構成すれば、振動伝達部材２２ｅの全部もしくは一部を含む各構成要素を単に樹脂封止部２２ｆｂで覆うだけの構造の収容構造体２２ｆを構成でき、筐体２２ｆａを無くすこともできる。その場合でも、例えば樹脂封止部２２ｆｂが柔軟性のある材料で構成されていることから、的確に振動検出を行えるようにしつつ、耐衝撃性も得られるタイヤマウントセンサ２とすることが可能となる。

さらに、上記実施形態では、振動検出素子として加速度センサ２２ａａを用い、タイヤ７１ａ〜７１ｄに伝わる振動を加速度として検出する場合について説明したが、他の振動検出素子によって振動検出を行っても良い。また加速度センサ２２ａａの検出結果に基づいて路面状態を検出する例を説明したが、路面状態に限らず、他の用途で用いることもできる。例えば、タイヤ状態の検出、具体的にはタイヤの溝深さに応じてタイヤに加わる振動が変化することから、タイヤの溝深さを検出するためにタイヤマウントセンサ２を用いることもできる。また、加速度センサ２２ａａで検出する加速度をタイヤ空気圧の検出に用いることもできる。また、加速度センサ２２ａａ以外に、他の物理量センサ、例えば温度センサや圧力センサなども回路基板２２ｂに実装し、他の物理量センサも収容構造体２２ｆに収容する構成としても良い。

また、上記各実施形態は、互いに無関係のものではなく、適宜に組み合わせが可能である。例えば、第１、第３実施形態の構造について、第４実施形態のように振動伝達部材２２ｅを通じて回路基板２２ｂのアースをとるようにすることもできる。

２ タイヤマウントセンサ
７１ａ〜７１ｄ タイヤ
２１ ゴムブラケット
２２ センサ装置
２２ａａ 加速度センサ
２２ｂ 回路基板
２２ｄ アンテナ
２２ｅ 振動伝達部材
２２ｅａ 脚部
２２ｅｂ 振動印加部

Claims (11)

1. タイヤ（７１ａ〜７１ｄ）の内壁面に取り付けられるタイヤマウントセンサであって、
   前記タイヤに加わる振動を検出する振動検出素子（２２ａａ）と、
   一面および該一面に対する反対面となる他面を有し、前記振動検出素子が実装される回路基板（２２ｂ）と、
   前記回路基板に取り付けられ、前記振動検出素子の検出結果に関する情報を送信するアンテナ（２２ｄ）と、
   前記振動検出素子と前記回路基板および前記アンテナを収容すると共に、少なくとも一部が柔軟性を有した材料で構成されることで前記タイヤに加わる振動を減衰する収容構造体（２２ｆ）と、有して構成されたセンサ装置（２２）を備え、
   さらに、前記振動検出素子に対して前記タイヤに加わる振動を伝達する振動伝達部材（２２ｅ）が備えられているタイヤマウントセンサ。
2. 前記振動伝達部材は、前記回路基板側から前記タイヤの内壁面側に伸びる脚部（２３ｅａ）を有し、該脚部を通じて前記タイヤに加わる振動の伝達が行われる請求項１に記載のタイヤマウントセンサ。
3. 前記センサ装置が嵌め込まれる中空部を有する保持部（２１ｂ）と前記タイヤの内壁面に貼り付けられる底部（２１ａ）とを有するゴムブラケット（２１）を有している請求項２に記載のタイヤマウントセンサ。
4. 前記収容構造体は、前記振動検出素子と前記回路基板及び前記アンテナを覆い、前記柔軟性を有した材料で構成された樹脂封止部（２２ｆｂ）、を備えた構成とされ、
   前記脚部は、前記樹脂封止部内に配置され、前記樹脂封止部を通じて前記タイヤに加わる振動が伝えられる請求項２または３に記載のタイヤマウントセンサ。
5. 前記収容構造体は、前記タイヤの内壁面側に配置された第１筐体（２２ｆａａ）と、前記第１筐体と共に前記振動検出素子と前記回路基板および前記アンテナの収容室を構成する第２筐体（２２ｆａｂ）とを有した筐体（２２ｆａ）を備え、該筐体内に前記樹脂封止部が配置された構成とされ、
   前記脚部は、前記収容構造体内に配置されると共に前記第１筐体側に伸び、該第１筐体および前記樹脂封止部を通じて前記タイヤに加わる振動が伝えられる請求項４に記載のタイヤマウントセンサ。
6. 前記振動伝達部材は、前記収容構造体内に配置されると共に前記脚部から伝わる前記タイヤに加えられた振動を前記振動検出素子に印加する振動印加部（２２ｅｂ）を有し、
   前記脚部と前記振動印加部は一体とされている請求項５に記載のタイヤマウントセンサ。
7. 前記収容構造体は、前記タイヤの内壁面側に配置された第１筐体（２２ｆａａ）と、前記第１筐体と共に前記振動検出素子と前記回路基板および前記アンテナの収容室を構成する第２筐体（２２ｆａｂ）と、を有した筐体（２２ｆａ）を備え、該筐体内に前記樹脂封止部が配置された構成とされ、
   前記脚部は、前記ゴムブラケットに備えられ、該脚部の一端が前記ゴムブラケットの前記底部に位置していると共に前記保持部内に立設されており、該脚部の他端が前記第２筐体の側面に位置している請求項４に記載のタイヤマウントセンサ。
8. 前記振動伝達部材は、前記収容構造体内に配置されると共に前記脚部から伝わる前記タイヤに加えられた振動を前記振動検出素子に印加する振動印加部（２２ｅｂ）を有し、
   前記振動印加部は、前記第２筐体の側面を通じて前記脚部からの振動が伝えられる請求項７に記載のタイヤマウントセンサ。
9. 前記アンテナが前記振動伝達部材の一部とされている請求項２ないし５のいずれか１つに記載のタイヤマウントセンサ。
10. 前記振動伝達部材は、前記収容構造体内に配置されると共に前記脚部から伝わる前記タイヤに加えられた振動を前記振動検出素子に印加する振動印加部（２２ｅｂ）を有し、
    前記振動印加部は、前記アンテナに連結され、前記振動検出素子に向かって伸びるように配置されている請求項９に記載のタイヤマウントセンサ。
11. 前記振動印加部は、前記脚部が前記タイヤに備えられるアース用のライナー（７２）に電気的に接続されると共に前記回路基板の接地パターンに電気的に接続されている請求項１ないし６、９および１０のいずれか１つに記載のタイヤマウントセンサ。

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