JP4904397B2 - タイヤセンサモジュール及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明はタイヤセンサモジュール及びその製造方法に関している。

タイヤセンサは特にタイヤ空気圧の測定のために、つまりいわゆるタイヤ空気圧モニタリングシステム（ＴＰＭＳ）に用いられる。前記センサは通常はセンサモジュールとしてタイヤのリム又はバルブに設けられ、センサのデータがアンテナによってワイヤレスで車両の受信装置に伝送される。この受信装置は受取ったデータを車両の中央制御装置に転送する。

前記アンテナとしては一般にワイヤがセンサ外部に設けられている。例えば加硫接着"Einvulkanisieren"によってセンサモジュールをタイヤに組み込む場合にはアンテナをその構造に応じて調整しなければならないが、このようなことは相応に複雑な組み込みステップも伴うことになる。

発明の概要
本発明によれば、タイヤセンサモジュールのアンテナがタイヤセンサモジュールのケーシング内に設けられるかまたはケーシング側面に設けられる。すなわちアンテナはケーシングの内部空間内やケーシング外に設けられるのではなく、例えばケーシング材料内に組み込まれたり、ケーシングの側面に形成される。たとえば、アンテナはケーシング内側面に形成してもよい。

それによりこのアンテナは加硫接着の際にケーシングの外部に配設されているケースで生じるような変形やその配向位置が変化することはない。さらにこのアンテナはケーシング内部空間において、少なくともセンサ素子と場合によってはさらなる構成素子を伴う回路支持体の設けられる構造空間を不都合に占有することはない。そのため所定のケーシングサイズのもとで、センサ構造空間としてより広いケーシング内部空間が得られるようになる。

それにもかかわらずこのアンテナのアンテナ長は、ケーシング内若しくはケーシング側面に沿って相応の長さで延在させることで長めに構成することが可能である。

有利な実施形態によれば、少なくともケーシング、有利にはケーシングと回路支持体が回転対称に構成される。このアンテナはここでは螺旋状にケーシング内若しくはケーシング側面に沿って延在しているためアンテナ長の長いものが受入れ可能である。この種の弦巻状の形態では、アンテナ特性、特に放射特性は、螺旋軸に対して垂直な平面において実質的に等方的になるか一様である。

本発明によるタイヤセンサモジュールは配向調整なしでタイヤ内に設けることができる。例えばトレッド面領域のゴム材料内に加硫接着されてもよい。

その場合当該アンテナの第１実施例によればケーシング側面、有利にはケーシング内側面に金属層型のアンテナとして形成される。それに対して有利にはレーザー照射立体回路形成法、すなわちＬＤＳ技法が用いられる。そのため少なくともケーシング領域はレーザー活性型の熱可塑性樹脂から形成される。

この種の形成技法によればアンテナの幾何学的配置が種々の適用分野にフレキシブルに対応できるという大きな利点が得られる。レーザー照射立体回路形成技法では前述したような露光法が利用されるため、種々の変化実施例毎にデータセットだけ、例えばＣＡＤ−ＣＡＭデータセットのみを変更するだけでよい。

これに対して代替的な第２の実施形態によれば、アンテナが金属性の挿入部材として射出成形ツールに挿入され、その後でケーシング樹脂によって射出被覆される。これにより簡単で低コストな製造技法が得られる。

アンテナとの回路支持体の接触は、回路支持体とケーシングの間に導電性接着剤を用いて行われる。その場合にはこの接着がケーシング内への回路支持体の確実な収容を可能にする。前述したような導電性接着剤を用いた接合の代わりに、圧接接触やクランプ接合あるいはプレス接合も可能である。それによりケーシング内にプリント基板を最終取付けする際の接着剤が不要となる。さらに前記アンテナと回路支持体の無接触の、例えば誘導接続や容量接続も可能である。それにより回路支持体とセンサケーシングの間の複雑な電気的接触形成も不要となる。これによりケーシング内での回路支持体の組み込みが著しく容易になる。

前記回路支持体ないしは基板は、例えばセンサ素子やセンサＩＣの他にもさらなる別の構成素子、特に評価／制御用ＡＳＩＣ並びにＲＦ−ＡＳＩＣが設けられ得るプリント基板であってもよい。但しこの種の機能部は基本的にはセンサＩＣに完全に若しくは部分的に集積化され得るものである。

本発明によるタイヤセンサモジュールは基本的にはタイヤセンサの全ての測定用途、特に圧力（タイヤ内部）、温度、加速度、振動の測定に向いている。また複数のセンサ素子を用いることで異なる機能を組合わせることが可能である。

ケーシングを開けた状態のタイヤセンサモジュールの斜視図 本発明の第１実施形態によるアンテナを備えたケーシング部分の斜視図 被覆アンテナを備えた第１実施形態のタイヤセンサモジュールの断面図 射出成形アンテナを備えた第２実施形態のタイヤセンサモジュールの断面図 本発明による前記２つの実施形態の製造方法のフローチャート

本発明の実施形態
本発明によるセンサモジュール１は上方のケーシング部分２ａと下方のケーシング部分２ｂを備えたケーシング２を有している。前記２つのケーシング部分は溶接結合部分３において相互に結合されてそれらの間で１つのケーシング空間４を形成している。少なくともケーシング２は圧力測定のために気密に構成されてはいない。

ケーシング４の内部には回路支持体６、例えばプリント基板６またはセラミック基板６が収容されており、その基板上にはセンサ素子７（センサＩＣ）並びにさらなる構成素子、例えばセンサ素子７の測定値を記録し場合によってはこの測定信号を評価する評価／制御ＡＳＩＣ８やＲＦ−ＡＳＩＣ９及び発振器１０が設けられている。回路支持体６は例えばケーシング部分２ａの肩部１１に載置され得る。

センサ素子７は、様々な測定量、例えばタイヤの空気圧の測定、タイヤ内部の温度測定、加速度や振動の測定のために用いられ得る。タイヤセンサモジュール１は、そのような複数の状態量ないし測定値の測定のための複数のセンサ素子７も有し得る。

アンテナ１４，２４は、本発明によればケーシング２に若しくはその内部に形成されている。つまりケーシング２内の内部空間４やケーシング２外に形成されるのではなく、ケーシング材料内かまたはケーシングの内側面若しくは外側面に形成される。図１〜３の第１の実施形態によれば、アンテナ１４は金属層としてケーシング２の例えば第１のケーシング部分２ａの内側面１６に形成されている。それに対してケーシング２若しくはケーシング部分２ａはレーザー活性型の樹脂ないし熱可塑性樹脂、例えばポリマータイプのＬＣＰ、ＰＡ６/６ＴまたはＰＢＴから製造される。この種の樹脂では有機金属物質がドープされており、それがレーザーによる活性過程の露出後の結果として無電流の金属化を可能にしている。この場合の有機金属物質は樹脂内で分解若しくは微細に分散されて存在し得る。それらは例えば貴金属のキレート化合物、例えばパラジウム、銅基材であってもよい。レーザーによる構造化のもとではさらに樹脂と金属の境界面において次のような表面構造が形成される。すなわち後続する湿式の化学的金属コーティングの際の高い吸着性に適した表面構造が形成される。図４による第２の実施形態によれば、アンテナ２４が金属性の挿入部材としてケーシング部分２ａ内に注入されており、そのためこれは成形時に使用する射出成形工具に装填されている。
前記アンテナ１４，２４は、両実施形態において特にヘリカルアンテナ若しくは螺旋状アンテナとして形成されてもよい。そのためにも前記ケーシング２は有利には円筒状に形成される。それにより長いアンテナ長を得ることが可能となり、その長さはケーシング２の内側の周面と巻回部ないし巻線の巻回数に応じて得られる。

アンテナ１４，２４は回路支持体６とアンテナ接続部１８で接続している。ここでは実施形態に応じて電気的な接触接続が可能である。この種の電気的な接触接続は少なくとも一方では回路支持体６とのアンテナ１４，２４の接触接続領域において導電性接着剤を利用しておこなわれてもよい。すなわち回路支持体６がケーシング２の肩部１１に接着によって固定される。この場合この接着接続部１２ないしはその一部領域は導電的であり、回路支持体６と、ケーシング２のアンテナ１４，２４が接続される接触パッド１７との接触接続が形成される。この場合は補足的に補助充填剤が回路支持体下方の機械的安定のために充填されてもよい。

これについては代替的にアンテナ接続部１８の構成が圧接コンタクト、クランプ接合部またはプレス接合部として形成されていてもよい。それによりケーシング２への回路支持体６の最終組み込みの際の接着接合１２が不要となり、さらに回路支持体６の位置付け並びに固定と、アンテナ１４，２４の接触接続がクランプないし係止機構を介して確実に行うことが可能となる。

さらにアンテナ接続部１８は無接触で、例えば誘導的に若しくは容量的に形成されてもよい。それにより回路支持体６とアンテナ１４，２４の間の複雑な電気的接続形成が省かれる。

タイヤセンサモジュール１は特にトランスポンダとして作用し得る。これはアンテナ１４，２４を介して問合せ信号ＲＦ１を受信し、センサ素子７の測定信号から送信信号ＲＦ２を形成する。そしてこの送信信号ＲＦ２もアンテナ１４，２４を介して送信される。

前記２つの実施例の製造方法は図５に表されている。第１の実施形態による製造は、（ステップＳ０における開始の後で）ケーシング２ないしはケーシング部分２ａがステップＳ１においてレーザー活性型の熱可塑性樹脂から射出成形され、続いてステップＳ２においてＬＤＳ技法によるプロセスステップとしてケーシング２ないしケーシング部分２ａの内側面１６が露光され、さらにステップＳ３において湿式の化学的操作によって金属部、例えば銅が露光個所において析出される。銅Ｃｕは増強されて例えば化学的Ｎｉと浸漬的Ａｕからなる表面仕上げ部分を備えることができる。ステップＳ４ではケーシング２ないしはケーシング部分２ａへの回路支持体６の挿入が行われる。その場合には回路支持体６とのアンテナ１４の接触接続も行われる。ステップＳ５においてはこのケーシングがケーシング部分２ａ、２Ｂの溶接によって接合される。

第２の実施形態によればステップＳ７においてアンテナ２４が金属性の挿入部材として鋳型ないしは射出成形工具内に装填され、引き続きステップＳ８でケーシング部分２ａ内に注入される。それに続いてステップＳ４において回路支持体６がアンテナ１４との接触接続のもとでケーシング２乃至ケーシング部分２ａへ挿入される。

そのように形成されたタイヤセンサモジュール１は特に後続のステップＳ６においてタイヤ３０のゴム材料内へ加硫接着され得る。図示の実施形態のタイヤセンサモジュール１は回転対称に形成され、さらにそのアンテナ１４も少なくとも実質的に回転対称に形成されているので、そのようなヘリカル状ないし螺旋状の形態に基づいて実質的に一様な放射特性が螺旋軸に対して垂直な平面内に存在し、また当該タイヤセンサモジュール１のタイヤ内への配設においても所定の平面内での配向調整なしで可能となる。それにより本発明によるタイヤセンサモジュール１は例えばトレッド面内にも、例えばスチールベルトの領域内にも加硫接着させることが可能となる。

Claims (17)

1. 測定量を測定するための少なくとも１つのセンサ素子（７）が設けられている回路支持体（６）と、車両の受信装置にセンサ信号（ＲＦ２）を送信するためのアンテナ（１４，２４）と、ケーシング（２）とを有し、該ケーシングの内部空間（４）に前記回路支持体（６）が収容されている、タイヤセンサモジュールにおいて、
   前記アンテナ（１４，２４）がレーザー照射立体回路形成技法を用いて前記ケーシング（２）のケーシング材料内又は前記ケーシング（２）のケーシング側面（１６）に形成され、さらに前記ケーシング（２）の少なくとも一部がレーザー活性型の樹脂から形成されていることを特徴とするタイヤセンサモジュール。
2. 前記アンテナ（１４）はケーシング内側面（１６）に形成されている、請求項１記載のタイヤセンサモジュール。
3. 前記アンテナ（１４）はアンテナ金属層として形成されている、請求項１または２記載のタイヤセンサモジュール。
4. 前記アンテナ（２４）は、金属性の挿入部材としてケーシング（２）のケーシング材料内に取り入れられている、請求項１記載のタイヤセンサモジュール。
5. 前記ケーシング（２）は回転対称に形成されており、さらにアンテナ（１４，２４）がケーシング（２）の周面方向に延在している、請求項１から４いずれか１項記載のタイヤセンサモジュール。
6. 前記アンテナ（１４、２４）は複数の巻回を備えて螺旋状又はヘリカル状に形成されている、請求項５記載のタイヤセンサモジュール。
7. 前記アンテナ（１４，２４）が回路支持体（６）とケーシング（２）の間で導電性の接着剤（１２）を用いて、及び／又は圧入コンタクトによって、及び／又はプレス接合又はクランプ接合によって接触接続している、請求項１から６いずれか１項記載のタイヤセンサモジュール。
8. 前記回路支持体（６）はアンテナ（１４，２４）と容量性又は誘導性のアンテナ接続部（１８）を用いて無接触で接続している、請求項１から６いずれか１項記載のタイヤセンサモジュール。
9. 前記回路支持体（６）上または回路支持体（６）内に１つまたはそれ以上のセンサ素子（７）が少なくとも１つの次のような測定量、すなわち圧力、温度、加速度の測定のために設けられている、請求項１から８いずれか１項記載のタイヤセンサモジュール。
10. トランスポンダとして構成され、前記アンテナ（１４，２４）が問合せ信号（ＲＳ１）の受入れと、少なくとも１つのセンサ素子（７）の測定信号から形成されるセンサ信号（ＲＳ２）の送信のために設けられている、請求項１から９いずれか１項記載のタイヤセンサモジュール。
11. 前記タイヤセンサモジュールはタイヤ（３０）のゴム材料（２０）内に挿入、例えばトラッド面領域に加硫接着されている、請求項１から１０いずれか１項記載のタイヤセンサモジュール。
12. そのゴム材料内、例えばトラッド面の領域内に請求項１から１１いずれか１項記載のタイヤセンサモジュールが加硫接着されていることを特徴とする車両用タイヤ。
13. 請求項１から１１いずれか１項記載のタイヤセンサモジュールを製造するための方法において、
    少なくとも以下のステップを有している、すなわち、
    ケーシング（２）又はケーシング部分（２ａ）を製造し、それらのケーシング材料内若しくはケーシング側面にアンテナ（１４，２４）を形成するステップ（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）と、
    少なくとも１つのセンサ素子（７）を備えたセンサ支持体（６）を、前記アンテナ（１４，２４）との接触接続のもとでケーシング（２）内又はケーシング部分（２ａ）内へ挿入するステップとを有し、さらに、
    前記アンテナ（１４）を備えたケーシングの製造ステップが少なくとも以下のステップを有している、すなわち、ケーシング（２）又はケーシング部分（２ａ）をレーザー活性型の樹脂から製造するステップ（Ｓ１）と、ケーシング側面（１６）をレーザーを用いて露光するステップ（Ｓ２）と、
    湿式の化学的操作手法によりアンテナ（１４）を金属層としてケーシング側面（１６）に被着させるステップ（Ｓ３）を有していることを特徴とする方法。
14. アンテナ（２４）を備えたケーシングの製造ステップが少なくとも以下のステップを有している、すなわち、アンテナ（２４）を金属性の挿入部材として射出成形工具に装填するステップと、前記アンテナ（２４）の周りにケーシング又はケーシング部分（２ａ）を射出するステップ（Ｓ８）とを有している、請求項１３記載の方法。
15. 前記アンテナ（１４，２４）は回路支持体（６）とケーシング（２）の間に形成される、導電性の接着接続部（１２）を用いて当該回路支持体（６）と接触接続される、請求項１３から１４いずれか１項記載の方法。
16. 前記アンテナ（１４，２４）は回路支持体（６）とケーシング（２）の間に形成される、クランプ接合部及び／又はプレス接合部及び／又は圧入接触接続部を用いて当該回路支持体（６）と接触接続される、請求項１３又は１４記載の方法。
17. 前記アンテナ（１４，２４）は回路支持体（６）と無接触で接続される、請求項１３又は１４記載の方法。

Images