JP2023035683A - タイヤセンサ及びタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】耐久性を向上させたタイヤセンサ、及び、タイヤ、を提供する。
【解決手段】本開示に係るタイヤセンサは、タイヤ内面に取り付け可能なタイヤセンサであって、タイヤ情報を検出可能な検出部を含む電子回路を備えるセンサ本体と、前記センサ本体の周囲の少なくとも一部を被覆する被覆体と、を備え、前記被覆体は、前記タイヤ内面に取り付け可能な取り付け面と、前記取り付け面の外縁から立ち上がる側面と、を備え、前記被覆体の前記側面には、前記取り付け面と直交するセンサ高さ方向で、前記取り付け面からセンサ最大高さの１／４の高さ位置までの間に、凹部が形成されている。
【選択図】図３

Description

本開示はタイヤセンサ及びタイヤに関する。

従来から、タイヤ内の温度や圧力を検出する目的で、タイヤ内面にタイヤセンサを取り付ける技術が知られている。特許文献１には、この種のタイヤセンサが開示されている。

特開２０１３－２２６８５３号公報

タイヤは、走行時に路面との接触によって変形を繰り返す。そのため、タイヤ内面に取り付けられるタイヤセンサは、上述のタイヤの繰り返し変形によっても離脱しない耐久性（以下、「タイヤセンサの耐久性」と記載する。）が求められる。特許文献１に記載のタイヤセンサでは、ゴム台座に設けられた溝により、タイヤセンサの耐久性が高められている。しかしながら、特許文献１に記載のタイヤセンサにおいても、タイヤセンサの耐久性に関して、依然として改善の余地がある。

本開示は、耐久性を向上させたタイヤセンサ、及び、タイヤ、を提供することを目的とする。

本開示の第１の態様としてのタイヤセンサは、タイヤ内面に取り付け可能なタイヤセンサであって、タイヤ情報を検出可能な検出部を含む電子回路を備えるセンサ本体と、前記センサ本体の周囲の少なくとも一部を被覆する被覆体と、を備え、前記被覆体は、前記タイヤ内面に取り付け可能な取り付け面と、前記取り付け面の外縁から立ち上がる側面と、を備え、前記被覆体の前記側面には、前記取り付け面と直交するセンサ高さ方向で、前記取り付け面からセンサ最大高さの１／４の高さ位置までの間に、凹部が形成されている。
この構成によれば、タイヤセンサの耐久性を向上させることができる。

本開示の１つの実施形態として、前記センサ本体は回路基板を備え、前記被覆体の前記側面の前記凹部は、前記センサ高さ方向において、前記取り付け面と、前記センサ本体の前記回路基板と、の間に位置する。
この構成によれば、タイヤセンサの耐久性を向上させることができる。

本開示の１つの実施形態として、前記センサ高さ方向に沿って見た平面視で、前記被覆体の前記側面の前記凹部の位置は、前記回路基板の外縁より外側である。
この構成によれば、タイヤセンサの耐久性を向上させることができる。

本開示の１つの実施形態として、前記センサ本体は、前記電子回路を構成する回路部材と、前記回路部材を支持する筐体と、を備え、前記回路部材は、前記回路基板を備え、前記筐体は、前記平面視で前記回路基板の周囲を取り囲む筒部を備え、前記平面視で、前記被覆体の前記側面の前記凹部の位置は、前記筐体の前記筒部の外側と内側とに跨っている。
この構成によれば、タイヤセンサの耐久性を向上させることができる。

本開示の１つの実施形態として、前記センサ高さ方向において前記凹部に対して前記取り付け面側での、前記側面の最大幅は、前記センサ高さ方向において前記凹部に対して前記回路基板側での、前記側面の最大幅に対して、０．８倍～１．２倍である。
この構成によれば、タイヤセンサの耐久性を、より向上させつつ、タイヤセンサの重量増加を抑制できる。

本開示の１つの実施形態として、前記被覆体の前記側面の前記凹部は、前記側面の周方向全域に亘って延在する環状溝である。
この構成によれば、タイヤセンサの周方向での異方性を無くし、かつ、被覆体の凹部によるストレス吸収能力を高めることができる。

本開示の１つの実施形態として、前記被覆体は、前記センサ高さ方向に沿って見た平面視で、前記センサ本体の周囲を覆う、エラストマー製の環状被覆部を備え、前記被覆体の前記側面は、前記環状被覆部の外面により構成されている。
この構成によれば、凹部による被覆体のストレス吸収能力を、より高めることができる。

本開示の１つの実施形態として、前記被覆体は、前記センサ本体の前記センサ高さ方向の一方側を覆う、エラストマー製の台座部を備え、前記台座部は、前記センサ本体と対向する対向面と、前記対向面と反対側に位置する前記取り付け面と、を備え、前記センサ本体の前記検出部は、前記被覆体の前記台座部を介して、前記タイヤ情報としてのタイヤのひずみ情報を検出する、ひずみ検出部である。
この構成によれば、タイヤセンサのタイヤ内面への接着作業に起因して、タイヤセンサによるタイヤのひずみ検出精度に個体差が生じることを、抑制できる。

本開示の第２の態様としてのタイヤは、上記タイヤセンサを備える。
この構成によれば、タイヤセンサの耐久性を向上させたタイヤを実現できる。

本開示によれば、耐久性を向上させたタイヤセンサ、及び、タイヤ、を提供するができる。

本開示の一実施形態としてのタイヤセンサを備える、本開示の一実施形態としてのタイヤ、のタイヤ幅方向断面図である。 図１に示すタイヤセンサを、タイヤの内側空間側から見た図である。 タイヤセンサのセンサ高さ方向に沿う断面での断面図である。 図３の一部を拡大して示す拡大断面図である。 図１に示すタイヤの変形に伴う、図１に示すタイヤセンサの変形を示す図である。 図４に示すひずみ検出部の検出本体部の詳細を示す図である。 図３に示す筐体単体の側面図である。

以下、本開示に係るタイヤセンサ及びタイヤの実施形態について図面を参照して例示説明する。各図において同一の構成には同一の符号を付している。

図１は、本開示に係るタイヤの一実施形態としての空気入りタイヤ１０（以下、「タイヤ１０」と記載する。）についてのタイヤ幅方向断面図である。図１では、タイヤ１０がリム１５に組み付けられている状態を示している。タイヤ１０の内側空間１０ａには、空気などの気体が充填されている。図１に示すように、タイヤ１０は、本開示に係るタイヤセンサの一実施形態としてのタイヤセンサ１を備える。図２は、図１に示すタイヤセンサ１を、タイヤ１０の内側空間１０ａ側から見た図である。ここで、「タイヤ幅方向断面」とは、タイヤ１０の中心軸線を含む位置でのタイヤ幅方向Ａに平行な断面を意味する。図１は、タイヤ周方向Ｂにおいてタイヤセンサ１が配置されている位置を通過する、タイヤ１０のタイヤ幅方向断面図である。

本明細書において、「リム」とは、タイヤが生産され、使用される地域に有効な産業規格であって、日本ではJATMA（日本自動車タイヤ協会）のJATMA YEAR BOOK、欧州ではETRTO（The European Tyreand Rim Technical Organisation）のSTANDARDS MANUAL、米国ではTRA（The Tire and Rim Association, Inc.）のYEAR BOOK等に記載されているまたは将来的に記載される、適用サイズにおける標準リム（ETRTOのSTANDARDS MANUALではMeasuring Rim、TRAのYEAR BOOKではDesign Rim）を指すが、上記産業規格に記載のないサイズの場合は、タイヤのビード幅に対応した幅のリムをいう。「リム」には、現行サイズに加えて将来的に上記産業規格に含まれ得るサイズも含まれる。「将来的に記載されるサイズ」の例として、ETRTOのSTANDARDS MANUAL ２０１３年度版において「FUTURE DEVELOPMENTS」として記載されているサイズが挙げられる。

図１、図２に示すように、タイヤセンサ１は、タイヤ内面に、接着剤により、固定されている。本実施形態のタイヤセンサ１は、タイヤ１０の路面２００（図５参照）と接するトレッド１１の裏側である、タイヤ内面としてのタイヤ内周面１１ａ、に取り付けられている。また、タイヤセンサ１は、タイヤ内周面１１ａのタイヤ幅方向Ａの中央部に取り付けられている。より具体的に、タイヤセンサ１は、タイヤ内周面１１ａのうち、タイヤ赤道面ＣＬと交差する位置に取り付けられている。

本明細書において、「トレッド内周面」とは、リムに組み付けるとともに規定内圧を充填したタイヤを、最大負荷荷重を負荷した状態（以下、「最大負荷状態」ともいう。）で転動させた際に、路面と接触することになる、タイヤの全周に亘るタイヤ外周面に対して、裏側に位置する内面を意味する。

本明細書において、上述の「規定内圧」とは、上記のJATMA YEAR BOOK等の産業規格に記載されている、適用サイズ・プライレーティングにおける単輪の最大負荷能力に対応する空気圧（最高空気圧）をいい、上記の産業規格に記載のないサイズの場合は、タイヤを装着する車両ごとに規定される最大負荷能力に対応する空気圧（最高空気圧）をいうものとする。また、本明細書において、「最大負荷荷重」とは、上記の産業規格に記載されている適用サイズのタイヤにおける最大負荷能力に対応する荷重をいい、上記の産業規格に記載のないサイズの場合には、タイヤを装着する車両ごとに規定される最大負荷能力に対応する荷重をいうものとする。

タイヤセンサ１が取り付けられるタイヤ１０の種類は、特に限定されない。タイヤ１０は、例えば、主に通常の舗装路（一般道及び高速道）を走行する乗用自動車、トラック、バスなどの自動車、航空機等のタイヤが挙げられる。

また、タイヤセンサ１の種類は特に限定されない。タイヤセンサ１は、例えば、タイヤ情報としてのタイヤ１０のひずみを検出可能なひずみセンサであってよい。また、タイヤセンサ１は、例えば、タイヤ情報としての、タイヤ１０の内側空間１０ａの温度、を検出可能な温度センサであってよい。更に、タイヤセンサ１は、例えば、タイヤ情報としての、タイヤ１０の内側空間１０ａの圧力、を検出可能な圧力センサであってよい。また、タイヤセンサ１は、例えば、タイヤ１０のひずみ、タイヤ１０の内側空間１０ａの温度、及び、タイヤ１０の内側空間１０ａの圧力、の２つ以上を検出可能な複合センサであってよい。また、タイヤセンサ１は、例えば加速度など、上記例示するタイヤ情報以外のタイヤ情報を検出可能な構成であってもよい。

タイヤセンサ１は、検出したタイヤ情報を、例えば車両に設けられた車載装置などの外部装置に送信可能に構成されている。タイヤセンサ１から無線により送信された各種のタイヤ情報の信号は、例えば、車載装置の無線回路により受信されてよい。受信されたタイヤ情報、このタイヤ情報に基づき得られるタイヤの状態を示す情報などは、車内に設けられた表示器に表示されてよい。但し、タイヤセンサ１が検出したタイヤ情報の使用用途、表示方法等は特に限定されない。

図３は、タイヤセンサ１の断面図である。図４は、図３の一部を拡大して示す拡大断面図である。図３、図４に示すように、タイヤセンサ１は、センサ本体２と、被覆体３と、を備える。

センサ本体２は、タイヤ情報を検出可能な検出部６１を含む電子回路を備える。より具体的に、本実施形態のセンサ本体２は、回路部材２１と、筐体２２と、電源２３と、を備える。

回路部材２１は、検出部６１を含む電子回路を構成している。回路部材２１は、例えば、センサモジュールであってよい。つまり、回路部材２１は、検出部６１を含む電子回路を構成する複数の電子部品を備える。詳細は後述するが、本実施形態の回路部材２１は、電子部品としての回路基板６０、８０を備えている。

筐体２２は、回路部材２１を支持している。筐体２２は絶縁体から構成されている。筐体２２は、樹脂材料から構成されることが好ましい。筐体２２を構成する樹脂材料としては、例えば、ポリフタルアミドなどのナイロン系の樹脂材料が挙げられる。

電源２３は、回路部材２１が構成する電子回路に電力を供給する。電源２３は、例えば電池である。

被覆体３は、センサ本体２の周囲の少なくとも一部を被覆する。また、被覆体３は、タイヤ内面に取り付け可能な取り付け面３ａと、この取り付け面３ａの外縁から立ち上がる側面３ｂと、を備える。

図１及び図３に示すように、被覆体３の側面３ｂには、凹部３ｂ１が形成されている。図５は、タイヤ１０の変形に伴うタイヤセンサ１の変形を示す図である。図５に示すように、被覆体３の側面３ｂに凹部３ｂ１が形成されていることにより、走行時に路面２００との接触によって繰り返されるタイヤ変形によってタイヤセンサ１に作用するストレスを、凹部３ｂ１により吸収することができる。そのため、上述のタイヤ変形によって、取り付け面３ａがタイヤ内面から剥離してタイヤセンサ１全体がタイヤ内面から離脱すること、及び、被覆体３が破損することによりタイヤセンサ１の一部が遊離してタイヤ内面から離脱すること、を抑制できる。つまり、被覆体３の側面３ｂに凹部３ｂ１を設けることで、走行時に繰り返されるタイヤ変形によってもタイヤ内面から離脱し難いタイヤセンサ１を実現できる。

また、凹部３ｂ１は、取り付け面３ａと直交するセンサ高さ方向Ｄで、取り付け面３ａからセンサ最大高さＨｍａｘの１／４の高さ位置までの間に、形成されている。つまり、凹部３ｂ１は、センサ高さ方向Ｄにおいて、取り付け面３ａの近くに形成されている。そのため、タイヤ変形によって取り付け面３ａ近傍に作用する、タイヤセンサ１をタイヤ内面から剥離させようとする力（以下、「剥離力」と記載する。）は、凹部３ｂ１により吸収され易くなる。これにより、タイヤセンサ１のタイヤ内面からの離脱を、より抑制できる。凹部３ｂ１は、取り付け面３ａと直交するセンサ高さ方向Ｄで、取り付け面３ａからセンサ最大高さＨｍａｘの１／５の高さ位置までの間に、形成されていることがより好ましい。なお、本実施形態のセンサ高さ方向Ｄは、本実施形態のようにタイヤセンサ１がタイヤ内周面１１ａに取り付けられている状態では、タイヤ径方向Ｃと同じ方向である。

このように、被覆体３の側面３ｂの上述の高さ位置に凹部３ｂ１が設けられることにより、タイヤセンサ１の耐久性を高めることができる。

以下、図１～図７を参照して、本実施形態のタイヤセンサ１の更なる詳細について説明する。図６は、センサ本体２のひずみ検出部６２の検出本体部６２ｂの詳細を示す図である。図７は、センサ本体２の筐体２２単体の側面図である。

＜センサ本体２の筐体２２＞
図７等に示すように、本実施形態の筐体２２は、円形の底部３１と、この底部３１の外周縁から立ち上がる円筒状の筒部３２とを備える。換言すれば、本実施形態の筐体２２は、一方側のみが開口する有底円筒状に構成されている。本実施形態の底部３１と筒部３２は、回路部材２１の少なくとも一部を収容するための収容空間Ｓを区画している。本実施形態では、収容空間Ｓを区画する筒部３２の内周面３２ａは、直径が一定の円筒面とされている。また、本実施形態では、底部３１の内底面３１ａは、筒部３２の内周面３２ａの中心軸Ｏと直交する平面とされている。底部３１の内底面３１ａ、及び、筒部３２の内周面３２ａ、には収容空間Ｓに回路部材２１が収容されたときに、回路部材２１を支持するための突起等の係止部が設けられてよい。筐体２２は、例えば、タイヤセンサ１の軽量化及び強度の観点から、合成樹脂により構成されている。筐体２２を構成する材料は、タイヤセンサ１の軽量化及び強度の観点から、適宜変更可能である。但し、本実施形態の筐体２２は、少なくとも被覆体３より剛性が高い構成とされている。

本実施形態の筐体２２は、筒部３２の中心軸Ｏに平行な軸方向がタイヤセンサ１のセンサ高さ方向Ｄに略一致するように、配置されている。したがって、本実施形態では、タイヤセンサ１のセンサ高さ方向Ｄに直交するセンサ幅方向Ｅは、筒部３２の径方向である。また、本実施形態において、タイヤセンサ１をセンサ高さ方向Ｄに沿って見た平面視（図２参照）において、タイヤセンサ１の外縁に沿うセンサ周方向Ｆは、筒部３２の周方向である。

筒部３２の外周面３２ｂには、筒部３２の軸方向に沿って凹凸が連続する複数の環状凸部３３が形成される。環状凸部３３は、筒部３２の底部３１側に設けられ、軸方向に所定の間隔で複数（本実施形態では３本）形成されている。各環状凸部３３は、筒部３２の周方向全域に亘って無端状に連なっている。但し、環状凸部３３は、筒部３２の周方向に断続的に設けられていてもよい。

図３、図７に示すように、底部３１の外底面３１ｂは、この外底面３１ｂの外周縁側よりも中央側が筒部３２の軸方向で外側に向かって膨出する、凸面により構成されている。より具体的に、本実施形態の外底面３１ｂは、球面状の湾曲面により構成されている。但し、外底面３１ｂの形状は特に限定されない。外底面３１ｂは、例えば、錐状、錐台状、他の曲面状など、であってもよい。また、外底面３１ｂは、例えば、軸方向に直交する平面状であってもよい。図１に示すように、底部３１の外底面３１ｂは、タイヤセンサ１がタイヤ１０のタイヤ内周面１１ａに取り付けられている状態で、タイヤ１０のタイヤ内周面１１ａと対向する面である。

底部３１の外底面３１ｂは、回路部材２１の検出部６１としてのひずみ検出部６２を取り付ける取付部３４を備える。また、底部３１には、外底面３１ｂから内底面３１ａへと貫通する貫通孔３５が形成されている。更に、底部３１は、外底面３１ｂから突出する複数の凸部３６及び複数の支持部３７を備える。

取付部３４は、外底面３１ｂにおいて筒部３２の中心軸Ｏが通る位置に設けられている凹部により構成されている。取付部３４としての凹部の底面は、例えば、筒部３２の軸方向に直交する平面とされている。図４に示すように、取付部３４には、検出部６１としてのひずみ検出部６２を取り付けるための土台となるベース部材３８が配置されている。

ベース部材３８は、例えば、外底面３１ｂの取付部３４の形状に合致し、一部が埋設される平板部材により構成されている。ベース部材３８は、例えば、取付部３４に接着剤などにより固定される。ベース部材３８が取付部３４に固定された状態において、ベース部材３８のひずみ検出部６２が取り付けられる検出部取付面３８ａは、取付部３４としての凹部の外側に露出している。これによりベース部材３８の検出部取付面３８ａにひずみ検出部６２を取り付けたときに、ひずみ検出部６２が外底面３１ｂから突出するように露出することになる。このようにすることで、タイヤ１０の回転に伴うタイヤ１０のひずみを、精度良く検出することができる。ベース部材３８は、ゴムなどのエラストマーにより構成されている。本実施形態では、ショアＡ硬さが５０程度のシリコンゴムを用いているが、ベース部材３８の厚み、硬さ、材料などは、ひずみを精度よく検出できるように、適宜変更されてよい。

図４に示すように、貫通孔３５は、取付部３４に連なるように配置されている。貫通孔３５は、筐体２２の内底面３１ａから外底面３１ｂまで、筒部３２の軸方向に沿って延在している。貫通孔３５には、ひずみ検出部６２と、電子回路を構成する他の電子部品と、を接続する配線８８が挿通されている。

図７に示すように、凸部３６及び支持部３７は、底部３１の外底面３１ｂにおいて、上述の取付部３４及び貫通孔３５の位置とは異なる位置に配置されている。凸部３６が配置されている位置は、特に限定されない。

本実施形態の凸部３６は円柱状であるが、この形状に限定されない。凸部３６は、例えば、多角柱状、錘状、錐台状などであってもよい。また、外底面３１ｂには、凸部３６に代えて又は加えて、例えば複数の凹部が形成されていてもよい。このような凸部３６又は凹部を備えることで、被覆体３との固定強度を高めることができる。

また、各支持部３７は、筐体２２にひずみ検出部６２を取り付けたときに、ひずみ検出部６２の表面よりも先端が突出するように延長する長さが設定される。これにより、例えばタイヤ１０の遠心力等により、ひずみ検出部６２とタイヤ内面との間のギャップが過度に狭くなることを抑制できる。

＜センサ本体２の回路部材２１＞
図３に示すように、本実施形態の回路部材２１は、電子部品が実装、或いは接続された２つの回路基板６０、８０を備える。回路基板６０、８０は、上述の筐体２２が区画する収容空間Ｓに収容されている。図３に示すように、回路基板６０、８０は、検出部６１としてのひずみ検出部６２と共に、電子回路を構成している。

また、本実施形態の回路部材２１は、ひずみ検出部６２以外に、複数の検出部６１を備える。具体的に、本実施形態の回路部材２１は、タイヤ１０の内側空間１０ａの温度を検出する温度検出部８１を備える。更に、本実施形態の回路部材２１は、タイヤ１０の内側空間１０ａの圧力を検出する圧力検出部８２を備える。したがって、本実施形態の回路基板６０、８０は、ひずみ検出部６２、温度検出部８１及び圧力検出部８２と共に電子回路を構成している。ひずみ検出部６２、温度検出部８１及び圧力検出部８２それぞれは、回路基板６０、８０に実装又は接続される各種の電子部品により構成されてよい。なお、回路部材２１は、上述の各種検出部６１の一部のみを備える構成であってもよい。また、回路部材２１は、上述の各種検出部６１に加えて又は代えて、例えば加速度検出部など、別の検出部６１を備えてもよい。

本実施形態の２つの回路基板６０、８０は、センサ高さ方向Ｄで互いに対向するように配置されている。また、回路基板８０は、センサ高さ方向Ｄにおいて、回路基板６０より取り付け面３ａから離れた位置に配置されている。以下、説明の便宜上、取り付け面３ａに近い側に配置される回路基板６０を「第１回路基板６０」と記載し、取り付け面３ａから遠い側に配置される回路基板８０を「第２回路基板８０」と記載する。本実施形態の第１回路基板６０及び第２回路基板８０は、例えば連結ピン等の接続部７８により電気的に接続されており、一体の電子回路を構成している。

本実施形態において、温度検出部８１及び圧力検出部８２は、第２回路基板８０に実装されている。また、後述する制御部７０及び通信部６７についても、第２回路基板８０に実装されている。通信部６７が第２回路基板８０に実装される構成とすることで、通信部６７が第２回路基板８０とタイヤ内面との間に配置される第１回路基板６０に実装される構成と比較して、通信部６７から送信される電波が阻害され難くなる。これにより、タイヤセンサ１の通信性を高めることができる。

また、本実施形態において、ひずみ検出部６２は、配線８８を介して第１回路基板６０に接続されている。本実施形態のように、ひずみ検出部６２は、タイヤセンサ１がタイヤ内面に取り付けられている状態（図１参照）で、第２回路基板８０と比較してタイヤ内面に近い位置に配置される第１回路基板６０に接続されることが好ましい。このようにすることで、配線８８の距離を短くでき、回路構成を簡素化できる。

上述したように、本実施形態において、温度検出部８１及び圧力検出部８２は、第２回路基板８０に実装されているが、第２回路基板８０に配線を介して接続されていてもよい。更に、温度検出部８１及び圧力検出部８２は、第１回路基板６０に実装又は接続される構成であってもよい。つまり、第１回路基板６０に実装又は接続される検出部６１を「第１検出部」とし、第２回路基板８０に実装又は接続される検出部６１を「第２検出部」とした場合に、温度検出部８１及び圧力検出部８２は、第１検出部であってもよく、第２検出部であってもよい。

また、本実施形態の回路部材２１は、上述の各種検出部６１が検出したタイヤ情報を処理する制御部７０を備える。また、本実施形態の制御部７０は、温度検出部８１、圧力検出部８２及びひずみ検出部６２の動作を制御する。更に、本実施形態の制御部７０は通信部６７の動作を制御する。本実施形態の制御部７０は、上述したように、第２回路基板８０に実装されているが、第１回路基板６０に実装されていてもよい。

制御部７０は、例えば、いわゆるコンピュータとして機能するワンチップＩＣ等として構成される。具体的に、本実施形態の制御部７０は、１つ以上のプロセッサ、メモリ等を備える。

１つ以上のプロセッサは、各種検出部６１による検出処理に特化した専用プロセッサにより実現されてよい。また、１つ以上のプロセッサは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の汎用プロセッサにより実現されてもよい。

メモリは、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）又はＲＯＭ（Read-Only Memory）により実現される。メモリには、例えば、第２回路基板８０に設定される固有の識別番号や、温度検出部８１、圧力検出部８２及びひずみ検出部６２の動作を制御するためのプログラム、通信部６７を動作させるためのプログラム、通信部６７が外部から信号を受信した際の処理を実行するためのプログラム、第１回路基板６０を制御するためのプログラム、等が記憶される。また、メモリには、温度検出部８１、圧力検出部８２及びひずみ検出部６２により検出されたタイヤ情報が記憶される。

更に、本実施形態の回路部材２１は通信部６７を備える。通信部６７は、各種検出部６１が検出したタイヤ情報、又は、このタイヤ情報に基づき制御部７０により処理された二次情報を、外部装置に送信可能である。より具体的に、本実施形態の通信部６７は、制御部７０から入力された情報を、車載装置などの外部装置に送信可能である。通信部６７から無線により送信された各種のタイヤ情報又は二次情報温度の信号は、例えば、車載装置の無線回路により受信され、車内に設けられた表示器に、温度、圧力、タイヤ１０の異常の有無など、タイヤ１０の状態に関する情報が表示される。また、本実施形態の通信部６７は、外部から情報を受信し、受信した情報を制御部７０に出力可能である。

通信部６７は、例えば、送信回路、送信アンテナ、受信回路及び受信アンテナにより構成されてよい。

なお、上述した、温度検出部８１、圧力検出部８２、制御部７０の制御回路、及び、通信部６７の送受信回路は、例えば、一つのチップに機能が集約されたセンサユニットとして一体化されてよい。かかる場合には、このセンサユニットが、第１回路基板６０又は第２回路基板８０に実装される。また、通信部６７の送受信アンテナを、アンテナユニットとして、センサユニットとは別体として設けてもよい。かかる場合には、このアンテナユニットが、第１回路基板６０又は第２回路基板８０に実装される。

また、上述したように、本実施形態のひずみ検出部６２は、配線８８を介して、第１回路基板６０と接続されている。より具体的には、図４に示すように、本実施形態のひずみ検出部６２は、感応片６２ａと、検出本体部６２ｂと、を備える。感応片６２ａは、例えば、弾性を有する金属製の薄板からなる。また、本実施形態の感応片６２ａは、ベース部材３８の検出部取付面３８ａ上に配置される。更に、本実施形態の感応片６２ａは、ベース部材３８の検出部取付面３８ａ上に配置される部分から貫通孔３５内に延設されている。この延設されている部分は、収容空間Ｓ内まで延在しており、筐体２２に係止されている。このようにして、本実施形態のひずみ検出部６２は、筐体２２に支持されている。

検出本体部６２ｂは、感応片６２ａのベース部材３８側とは反対側の表面（図４では感応片６２ａの下側の面）に取り付けられている。検出本体部６２ｂは、タイヤ１０の回転に伴う感応片６２ａの変形を介してタイヤ１０の踏み込み時や蹴り出し時に生じるタイヤ１０のひずみを検出する。検出本体部６２ｂが、感応片６２ａのベース部材３８側とは反対側の表面（図４では感応片６２ａの下側の面）に取り付けられていることで、検出本体部６２ｂが感応片６２ａのベース部材３８側の表面（図４では感応片６２ａの上側の面）に取り付けられる構成と比較して、検出本体部６２ｂによる測定精度が向上する。但し、検出本体部６２ｂは、感応片６２ａのベース部材３８側の表面（図４では感応片６２ａの上側の面）に取り付けられていてもよい。このような構成とすることで、検出本体部６２ｂが感応片６２ａのベース部材３８側とは反対側の表面（図４では感応片６２ａの下側の面）に取り付けられる構成と比較して、検出本体部６２ｂの耐久性を向上させることができる。

図６に示すように、検出本体部６２ｂは、例えば、ひずみゲージ６３、ブリッジ回路６４、ストレインアンプ６５等を備える。ひずみゲージ６３は、ブリッジ回路６４の一部を構成する。ブリッジ回路６４には、例えば、ストレインアンプ６５から電圧が印加され、ひずみゲージ６３がひずみを検出したときの抵抗値の変化に伴う電圧値の差分を信号としてストレインアンプ６５に出力する。

ストレインアンプ６５は、信号増幅回路６５ａ、Ａ／Ｄ変換器６５ｂ、電力供給部６５ｃ等を備える。信号増幅回路６５ａは、ブリッジ回路６４から入力される信号を増幅する。Ａ/Ｄ変換器６５ｂは、信号増幅回路６５ａにより増幅された信号をデジタル信号に変換して第１回路基板６０に出力する。つまり、ストレインアンプ６５によって、ひずみゲージ６３により検出されたひずみ量に応じた電圧値が第１回路基板６０にデジタル信号として出力される。

ひずみ検出部６２の検出本体部６２ｂは、例えば、ひずみゲージ６３、ブリッジ回路６４及びストレインアンプ６５の機能を一つのチップに集積し、矩形状の所謂ピエゾ抵抗式半導体として構成されたセンサチップを用いてよい。このセンサチップは、例えば、計測面が規定され、この計測面を感応片６２ａの表面に対向させて取り付ければよい。

＜センサ本体２の電源２３＞
本実施形態の電源２３は電池である。より具体的に、本実施形態の電源２３は、円盤状のボタン電池により構成される。但し、電源２３の構成は特に限定されない。回路部材２１の電子回路は、電源２３からの電力供給を受けて動作する。より具体的に、本実施形態の電源２３は、第１回路基板６０に接続されている。本実施形形態の電源２３は、第１回路基板６０に直接的に給電する。第２回路基板８０は、第１回路基板６０を介して、電源２３から間接的に給電される。但し、電源２３としての電池は、第２回路基板８０に接続されていてもよい。

＜被覆体３＞
図３に示すように、被覆体３は、センサ本体２の周囲の少なくとも一部を被覆している。具体的に、本実施形態の被覆体３は、センサ本体２の周囲の略全域を覆っている。より具体的には、本実施形態の被覆体３には、温度検出部８１及び圧力検出部８２による温度検出及び圧力検出を実現するため、連通孔が形成されている。本実施形態の被覆体３は、この連通孔以外の位置で、センサ本体２の周囲全域を覆っている。

本実施形態の被覆体３は、ポリエステル樹脂により構成されているが、被覆体３の材料は特に限定されない。被覆体３は、タイヤ１０の変形への追従性を考慮して、エラストマー製とされることが好ましい。

また、上述したように、被覆体３は、センサ高さ方向Ｄの所定位置に凹部３ｂ１が形成されている側面３ｂを備える。図３に示すように、本実施形態の凹部３ｂ１は、センサ高さ方向Ｄにおいて、取り付け面３ａと、第２回路基板８０と、の間に位置する。更に、本実施形態の凹部３ｂ１は、センサ高さ方向Ｄにおいて、取り付け面３ａと、複数（本実施形態では２つ）の回路基板のうち取り付け面３ａの最も近くに配置されている第１回路基板６０と、の間に位置する。このようにすることで、凹部３ｂ１は、センサ高さ方向Ｄにおいて、取り付け面３ａの近くに配置され易い。そのため、被覆体３において、センサ高さ方向Ｄにおける取り付け面３ａと凹部３ｂ１との間の厚みが小さくなり易い。換言すれば、凹部３ｂ１が、タイヤ内面の近くに配置され易くなる。凹部３ｂ１がタイヤ内面の近くに配置されることで、タイヤ変形による被覆体３のストレスは、凹部３ｂ１により吸収され易くなる。

また、上述したように、本実施形態のセンサ本体２は、検出部６１としてのひずみ検出部６２を備える。ひずみ検出部６２は、測定精度向上の観点で、タイヤ内面の近くに配置されることが好ましい。そのため、本実施形態では、ひずみ検出部６２のうち被覆体３の取り付け面３ａ側の面の位置は、センサ高さ方向Ｄにおいて、被覆体３の凹部３ｂ１よりも取り付け面３ａに近い位置に配置されている。但し、耐久性向上の観点で、ひずみ検出部６２のうち被覆体３の取り付け面３ａ側の面の位置は、センサ高さ方向Ｄにおいて、被覆体３の凹部３ｂ１よりも取り付け面３ａから遠い位置に配置されていてもよい。

更に、本実施形態の筐体２２の筒部３２は、センサ高さ方向Ｄにおいて、被覆体３の凹部３ｂ１よりも取り付け面３ａから離れた位置に配置されている。このようにすることで、筐体２２の筒部３２がセンサ高さ方向Ｄにおいて凹部３ｂ１の両側に跨って配置される構成と比較して、凹部３ｂ１が変形し易くなる。つまり、凹部３ｂ１が変形して被覆体３のストレスの吸収する際に、筐体２２の筒部３２に曲げ応力が発生し難くなる。そのため、凹部３ｂ１による被覆体３のストレスの吸収能力を高めることができる。また、凹部３ｂ１での被覆体３の変形に伴い筒部３２に曲げ応力が発生し難い構成とすることで、筒部３２内の回路部材２１に対しても外力が作用し難くなり、電子回路を構成する電子部品の破損等を抑制できる。

更に、図２に示すように、タイヤセンサ１をセンサ高さ方向Ｄに沿って見た平面視で、本実施形態の凹部３ｂ１の位置は、第１回路基板６０の外縁より外側である。また、同平面視（図２参照）で、本実施形態の凹部３ｂ１の位置は、第２回路基板８０の外縁より外側である。ここで、「タイヤセンサ１をセンサ高さ方向Ｄに沿って見た平面視」での「位置」とは、上記平面視で視認できる部位の位置のみならず、視認できない部位を紙面に投影した位置を含む意味である。図２では、説明の便宜上、凹部３ｂ１の位置を、他の部位から区別するため、色付けした領域（グレースケール）により表している。また、図２では、第１回路基板６０の外縁の位置、及び、第２回路基板８０の外縁の位置を、破線により示している。なお、本実施形態の第１回路基板６０の外縁の位置、及び、第２回路基板８０の外縁の位置は、図２に示す平面視において重なっているが、この構成に限られない。

但し、タイヤセンサ１をセンサ高さ方向Ｄに沿って見た平面視（図２参照）で、凹部３ｂ１の位置は、第１回路基板６０の外縁の外側と内側とを跨る位置、又は、第１回路基板６０の外縁より内側、であってもよい。また、同平面視（図２参照）で、凹部３ｂ１の位置は、第２回路基板８０の外縁の外側と内側とを跨る位置、又は、第２回路基板８０の外縁より内側、であってもよい。

図２に示すように、本実施形態の筐体２２の筒部３２は、タイヤセンサ１をセンサ高さ方向Ｄに沿って見た平面視で、第１回路基板６０の周囲を取り囲んでいる。また、図２に示すように、本実施形態の筐体２２の筒部３２は、タイヤセンサ１をセンサ高さ方向Ｄに沿って見た平面視で、第２回路基板８０の周囲を取り囲んでいる。そして、同平面視（図２参照）において、被覆体３の側面３ｂの凹部３ｂ１の位置は、筐体２２の筒部３２の外側と内側とに跨っている。図２において筒部３２の外側とは、筒部３２の外周面３２ｂの外側を意味する。また、図２において筒部３２の内側とは、筒部３２の内周面３２ａの内側を意味する。

また、図３に示すように、センサ高さ方向Ｄにおいて凹部３ｂ１に対して取り付け面３ａ側での、側面３ｂの最大幅Ｗ１は、センサ高さ方向Ｄにおいて凹部３ｂ１に対して第１回路基板６０側及び第２回路基板８０側での、側面３ｂの最大幅Ｗ２に対して、０．８倍～１．２倍であることが好ましい。なお、「側面３ｂの最大幅」とは、センサ幅方向Ｅの最大長さを意味する。

最大幅Ｗ１が最大幅Ｗ２に対して０．８倍以上とすることで、センサ高さ方向Ｄの上側、すなわち、タイヤセンサ１がタイヤ内周面１１ａ（図１参照）に取り付けられた場合のタイヤ径方向Ｃの内側に、タイヤセンサ１の重心が偏ることを抑制できる。つまり、タイヤセンサ１のセンサ幅方向Ｅでの過度な振動を抑制できる。これにより、タイヤセンサ１の耐久性を、より向上させることができる。また、最大幅Ｗ１が最大幅Ｗ２に対して１．２倍以下とすることで、タイヤセンサ１自体の重量増加を抑制することができる。そのため、タイヤセンサ１が取り付けられることによるタイヤ１０の重量増加についても、抑制することができる。なお、上述のタイヤセンサ１の耐久性の向上、及び、タイヤセンサ１の重量増加の抑制の両立の観点では、最大幅Ｗ１及びＷ２は、略等しいことが特に好ましい。

また、図２、図３に示すように、本実施形態の凹部３ｂ１は、側面３ｂの周方向（本実施形態ではセンサ周方向Ｆと同じ方向）全域に亘って延在する環状溝である。凹部３ｂ１を環状溝により構成することで、タイヤセンサ１がタイヤ内面に取り付けられた状態で、センサ高さ方向Ｄと直交する任意のセンサ幅方向Ｅにおいて、被覆体３のストレスを吸収できる。

なお、側面３ｂの凹部３ｂ１は、本実施形態の環状溝に限られない。側面３ｂの凹部３ｂ１は、側面３ｂの周方向（本実施形態ではセンサ周方向Ｆと同じ方向）において、少なくとも一部に形成されていればよい。かかる場合には、センサ周方向Ｆにおいて凹部３ｂ１が形成されている位置を、タイヤ周方向Ｂに合わせるようにして、タイヤセンサ１の取り付け面３ａをタイヤ内周面１１ａに取り付ければよい。但し、センサ周方向Ｆでの異方性を無くし、かつ、被覆体３の凹部３ｂ１によるストレス吸収能力を高める観点では、本実施形態のように、側面３ｂの凹部３ｂ１は、環状溝であることが好ましい。

また、図３に示すように、本実施形態の被覆体３は、センサ本体２の周囲のみならず、センサ本体２の回路部材２１、筐体２２及び電源２３の相互間にも介在している。換言すれば、本実施形態のセンサ本体２及び被覆体３は一体的に形成されている。被覆体３は、例えば、モールド成型により収容空間Ｓ内に充填されつつ筐体２２の外側全体を被覆するように成型される。

本実施形態の被覆体３は、エラストマー製の台座部４１を備える。台座部４１は、センサ本体２のセンサ高さ方向Ｄの一方側を覆っている。具体的に、本実施形態の台座部４１は、回路部材２１におけるひずみ検出部６２と、このひずみ検出部６２が配置されている筐体２２の外底面３１ｂと、を覆っている。そして、本実施形態の台座部４１は、センサ本体２と対向する対向面４１ａと、この対向面４１ａと反対側に位置する取り付け面３ａと、を備える。本実施形態のひずみ検出部６２のうちタイヤ内面と対向する面（本実施形態では検出本体部６２ｂの感応片６２ａ側とは反対側の面）は、対向面４１ａに接触している。つまり、被覆体３の台座部４１は、タイヤセンサ１がタイヤ内面に取り付けられるときに、センサ本体２とタイヤ内面との間に介在する部分である。本実施形態のひずみ検出部６２は、被覆体３の台座部４１を介して、タイヤ情報としてのタイヤ１０のひずみ情報を検出することができる。このようにすることで、ひずみ検出部６２を、台座部４１を介さずに、接着剤によりタイヤ内面に接着させる構成と比較して、ひずみ検出部６２とタイヤ内面との間の距離を一定化できる。つまり、タイヤセンサ１のタイヤ内面への接着作業に起因して、タイヤセンサ１によるタイヤ１０のひずみ検出精度に個体差が生じることを、抑制できる。

なお、取り付け面３ａは、例えば接着剤によりタイヤ内面に接着されることで、タイヤ内面に取り付けられてよい。より具体的に、本実施形態では、取り付け面３ａ全域に亘って接着剤が塗布され、取り付け面３ａ全域が、タイヤ内面に接着している。接着剤としては、例えば、瞬間接着剤等を利用することができる。接着剤としては、取り付け面３ａとタイヤ内面との間に形成される接着層が薄いものを用いるとよい。

また、本実施形態の被覆体３は、センサ高さ方向Ｄに沿って見た平面視（図２参照）で、センサ本体２の周囲を覆う、エラストマー製の環状被覆部４２を備える。本実施形態の環状被覆部４２は、台座部４１の外縁から一体的に連なっている。そして、本実施形態の被覆体３の側面３ｂは、環状被覆部４２の外面４２ａにより構成されている。つまり、本実施形態では、環状被覆部４２の外面４２ａに、凹部３ｂ１が形成されている。このように、エラストマー製の環状被覆部４２に凹部３ｂ１が形成されることで、凹部３ｂ１が柔軟に変形でき、凹部３ｂ１による被覆体３のストレス吸収能力を、より高めることができる。

このように被覆体３が、センサ本体２の周囲のみならず、センサ本体２内で回路部材２１、筐体２２及び電源２３の相互間に介在するように、充填されることで、タイヤセンサ１の製造工程を簡略化することができる。また、本実施形態の筐体２２は、筒部３２の外側に複数の環状凸部３３を備える。更に、本実施形態の筐体２２は、底部３１の外底面３１ｂに複数の凸部３６を備える。環状凸部３３及び凸部３６が設けられることで、被覆体３に対する筐体２２の位置ずれが抑制される。つまり、タイヤ１０の回転に伴ってタイヤセンサ１に外力が加わったときでも、筐体２２と被覆体３との位置ずれを抑制でき、筐体２２及び被覆体３が一体化した状態を、より維持できる。

なお、被覆体３は、センサ本体２の少なくとも一部を覆い、上述の取り付け面３ａ及び側面３ｂを備えていればよい。つまり、被覆体３は、本実施形態のようにセンサ本体２の周囲全域を覆う構成に限られない。被覆体３は、例えば、筐体２２の収容空間Ｓに充填されていなくてもよい。つまり、被覆体３は、センサ本体２の周囲の一部を覆っていなくてもよい。このような被覆体３の一例としては、例えば、上述の台座部４１及び環状被覆部４２のみからなる構成が挙げられる。

本開示に係るタイヤセンサ及びタイヤは、上述した実施形態で示す具体的な構成に限られず、特許請求の範囲の記載を逸脱しない限り、種々の変形・変更が可能である。

本開示はタイヤセンサ及びタイヤに関する。

１：タイヤセンサ、 ２：センサ本体、 ３：被覆体、 ３ａ：取り付け面、 ３ｂ：側面、 ３ｂ１：凹部、 １０：タイヤ、 １０ａ：内側空間、 １１：トレッド、 １１ａ：タイヤ内周面（タイヤ内面）、 １５：リム、 ２１：回路部材、 ２２：筐体、 ２３：電源、 ３１：底部、 ３１ａ：内底面、 ３１ｂ：外底面、 ３２：筒部、 ３２ａ：内周面、 ３２ｂ：外周面、 ３３：環状凸部、 ３４：取付部、 ３５：貫通孔、 ３６：凸部、 ３７：支持部、 ３８：ベース部材、 ３８ａ：検出部取付面、 ４１：台座部、 ４１ａ：対向面、 ４２：環状被覆部、 ４２ａ：外面、 ６０：第１回路基板、 ６１：検出部、 ６２：ひずみ検出部、 ６２ａ：感応片、 ６２ｂ：検出本体部、 ６３：ひずみゲージ、 ６４：ブリッジ回路、 ６５：ストレインアンプ、 ６５ａ：信号増幅回路、 ６５ｂ：Ａ/Ｄ変換器、 ６５ｃ：電力供給部、 ６７：通信部、 ７０：制御部、 ７８：接続部、 ８０：第２回路基板、 ８１：温度検出部、 ８２：圧力検出部、 ８８：配線、 ２００：路面、 Ａ：タイヤ幅方向、 Ｂ：タイヤ周方向、 Ｃ：タイヤ径方向、 Ｄ：センサ高さ方向、 Ｅ：センサ幅方向、 Ｆ：センサ周方向、 Ｓ：収容空間、 Ｈｍａｘ：センサ最大高さ、 Ｏ：筐体の筒部の中心軸、 Ｗ１：凹部に対して取り付け面側での側面の最大幅、 Ｗ２：凹部に対して回路基板側での側面の最大幅

Claims (9)

1. タイヤ内面に取り付け可能なタイヤセンサであって、
   タイヤ情報を検出可能な検出部を含む電子回路を備えるセンサ本体と、
   前記センサ本体の周囲の少なくとも一部を被覆する被覆体と、を備え、
   前記被覆体は、
   前記タイヤ内面に取り付け可能な取り付け面と、
   前記取り付け面の外縁から立ち上がる側面と、を備え、
   前記被覆体の前記側面には、前記取り付け面と直交するセンサ高さ方向で、前記取り付け面からセンサ最大高さの１／４の高さ位置までの間に、凹部が形成されている、タイヤセンサ。
2. 前記センサ本体は回路基板を備え、
   前記被覆体の前記側面の前記凹部は、前記センサ高さ方向において、前記取り付け面と、前記センサ本体の前記回路基板と、の間に位置する、請求項１に記載のタイヤセンサ。
3. 前記センサ高さ方向に沿って見た平面視で、前記被覆体の前記側面の前記凹部の位置は、前記回路基板の外縁より外側である、請求項２に記載のタイヤセンサ。
4. 前記センサ本体は、
   前記電子回路を構成する回路部材と、
   前記回路部材を支持する筐体と、を備え、
   前記回路部材は、前記回路基板を備え、
   前記筐体は、前記平面視で前記回路基板の周囲を取り囲む筒部を備え、
   前記平面視で、前記被覆体の前記側面の前記凹部の位置は、前記筐体の前記筒部の外側と内側とに跨っている、請求項３に記載のタイヤセンサ。
5. 前記センサ高さ方向において前記凹部に対して前記取り付け面側での、前記側面の最大幅は、前記センサ高さ方向において前記凹部に対して前記回路基板側での、前記側面の最大幅に対して、０．８倍～１．２倍である、請求項２から４のいずれか１つに記載のタイヤセンサ。
6. 前記被覆体の前記側面の前記凹部は、前記側面の周方向全域に亘って延在する環状溝である、請求項１から５のいずれか１つに記載のタイヤセンサ。
7. 前記被覆体は、前記センサ高さ方向に沿って見た平面視で、前記センサ本体の周囲を覆う、エラストマー製の環状被覆部を備え、
   前記被覆体の前記側面は、前記環状被覆部の外面により構成されている、請求項１から６のいずれか１つに記載のタイヤセンサ。
8. 前記被覆体は、前記センサ本体の前記センサ高さ方向の一方側を覆う、エラストマー製の台座部を備え、
   前記台座部は、前記センサ本体と対向する対向面と、前記対向面と反対側に位置する前記取り付け面と、を備え、
   前記センサ本体の前記検出部は、前記被覆体の前記台座部を介して、前記タイヤ情報としてのタイヤのひずみ情報を検出する、ひずみ検出部である、請求項１から７のいずれか１つに記載のタイヤセンサ。
9. 請求項１から８のいずれか１つに記載のタイヤセンサを備えるタイヤ。

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