JP5513408B2 - タイヤ内情報取得装置 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤ・ホイール組立体の内部に設置されて、タイヤの内圧、タイヤ・ホイール組立体の内部の温度などのタイヤ内情報を取得するタイヤ内情報取得装置に関する。

従来、タイヤがリムホイールに組み付けられたタイヤ・ホイール組立体に充填された空気の内圧や、タイヤ・ホイール組立体の内部の温度などのタイヤ内情報を監視するため、その内部、例えば、リムホイールのリム部に、センサーモジュールや無線通信機によって構成されるタイヤ内情報取得装置を設置する方法が広く用いられている。

このようなタイヤ内情報取得装置の内部に水分が浸入すると、タイヤ内情報取得装置を構成する電子部品の故障の原因となる。

そこで、タイヤ内情報取得装置を樹脂ケースに収容し、樹脂ケース内への水分の浸入を防止する方法が知られている。（例えば、特許文献１）。このようなタイヤ内情報取得装置によれば、タイヤ内情報取得装置の内部への水分の浸入が防止されるため、電子部品の故障の発生確率を低減できる。

特開２００６−２３４４８１号公報（第５−６頁、第２図）

ところで、建設車両などの大型のタイヤ・ホイール組立体では、凹凸が激しい路面の転動に伴って発熱したタイヤの温度を低下させるため、その内部に水、或いは水に添加剤が加えられた専用クーラントを少量注入する方法（例えば、タイヤ・ホイール組立体の内部容積の１／５０程度）が用いられている。

一般的に、このような大型のタイヤ・ホイール組立体の内圧は、７００ｋＰａ〜９００ｋＰａと高い。また、上述したタイヤの発熱に伴ってタイヤ・ホイール組立体の内部は、高温となる。このようなタイヤ・ホイール組立体の内部にＬＬＣなどの液体が注入されていると、高湿度かつ高圧な気体によって、タイヤ・ホイール組立体の内部が満たされることになる。

このような高湿度かつ高圧な気体によって満たされたタイヤ・ホイール組立体の内部に、樹脂ケースに収容されたタイヤ内情報取得装置を設置しても、タイヤ内情報取得装置の内部への水分の浸入を充分に防止できない問題があった。つまり、高湿度かつ高圧な気体が樹脂ケースを透過してしまい、樹脂ケースに収容されたタイヤ内情報取得装置を構成する電子部品の故障確率が増大する問題があった。

そこで、本発明は、専用クーラントなどが注入されることによって、高湿度かつ高圧な気体によって満たされるタイヤ・ホイール組立体の内部に設置された場合でも、故障の発生確率を低減できるタイヤ内情報取得装置の提供を目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明の第１の特徴は、次のような特徴を有する。すなわち、タイヤ・ホイール組立体の内部に設置されて前記タイヤの内部の情報であるタイヤ内情報を取得するタイヤ内情報取得装置（タイヤ内情報取得装置１００）であって、タイヤ内情報取得装置は、電子回路部（マイコン２０、ＲＦ変調ＩＣ２２、コンデンサ２４、水晶発振器２６、ＬＦ復調ＩＣ２８）と、前記電子回路部を収納する箱体（箱体１０）と、前記箱体を隙間無く密封する密封手段とを備え、前記箱体は、非金属無機質材料によって形成されることを要旨とする。

このようなタイヤ内情報取得装置によれば、電子回路部が非金属の無機質材料である非金属無機質材料によって形成された箱体に収容されており、箱体は、密封手段によって隙間無く密封される。

このため、タイヤ・ホイール組立体の内部が高湿度かつ高圧な気体によって満たされる場合でも、箱体の内部への水分の透過を充分に防止できる。従って、タイヤ内情報取得装置は、専用クーラントなどが注入されることによって、高湿度かつ高圧な気体によって満たされるタイヤ・ホイール組立体の内部に設置された場合でも、故障の発生確率を低減できる。

タイヤ内情報として、タイヤ・ホイール組立体の内部の圧力を監視するためには、圧力センサを設ける必要がある。タイヤ・ホイール組立体の内圧をより正確に測定するために、圧力センサを備えるセンサーモジュールにおいて、圧力センサの圧力導入管のみを樹脂ケースから外に突出させつつ、圧力センサ以外の電子部品を樹脂ケースの中に密閉するセンサモジュールが知られている（例えば、特開２００６−２３４４８１号公報（第５−６頁、第２図））。

ところが、上述したように、建設車両などの大型のタイヤ・ホイール組立体の内部は、湿度が上昇し、高湿度かつ高圧な気体によって満たされるため、耐水性を有する圧力センサであっても、圧力センサの内部への高湿度かつ高圧な気体の浸入を完全に防ぐことは困難である。このため、センサモジュールを構成する電子部品が故障しやすい点で、さらなる改良が求められていた。

上述した課題を解決するため、本発明の第２の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、次のような特徴を有する。すなわち、タイヤ内情報取得装置は、タイヤ内情報を検出するセンサを含み、前記センサ（圧力センサ３４，ひずみゲージ３６）は、前記箱体の内壁に設けられることを要旨とする。

圧力センサとして歪みゲージを用いると、圧力センサの一部をタイヤ・ホイール組立体の内部に通じるような構成を必要としない。つまり、このようなタイヤ内情報取得装置によれば、圧力センサ及び電子回路部は、非金属の無機質材料である非金属無機質材料によって形成された箱体に収容できるため、タイヤ・ホイール組立体の内部が高湿度かつ高圧な気体によって満たされる場合でも、箱体の内部への水分の透過を充分に防止できる。

また、本発明の第３の特徴は、上述した本発明の第１または第２の特徴に係り、前記タイヤ内情報取得装置を構成する構成部品（送信アンテナ４４，電池４６）と前記箱体とが配置される基板（基板４０）を備え、前記箱体と前記基板との間には空隙が形成されることを要旨とする。

本発明の第４の特徴は、上述した本発明の第１の特徴に係り、前記箱体及び前記タイヤ内情報取得装置を構成する構成部品が配置される基板を有し、前記基板が収納される基板収納部と開口面とが形成された外側箱体を備え、前記外側箱体は、非金属の材料である非金属材料によって形成されており、前記箱体は、前記基板の一方の面側に配置され、前記構成部品は、前記基板の他方の面側に配置され、前記基板の一方の面側が前記開口面側に位置するように前記外側箱体に収納された状態で前記基板収納部に封止材が充填されていることを要旨とする。

本発明の第５の特徴は、本発明の第１乃至第４の何れか一つの特徴に係り、前記タイヤ内情報取得装置は、温度が４０度以上、湿度が飽和状態、内圧が５００ｋＰａ以上の環境下に設置されることを要旨とする。

図１は、本発明の実施形態に係るタイヤ内情報取得装置１００を備えたタイヤ・ホイール組立体１のトレッド幅方向に沿った一部断面図である。 図２は、本発明の実施形態に係るタイヤ内情報取得装置１００の一部を分解した分解斜視図である。 図３は、図２において、基板４０を外側箱体６０に収納した状態で、矢印Ｆ３方向からみた断面図である。 図４は、本発明の実施形態に係る箱体１０の一部を分解した分解斜視図である。 図５は、本発明の実施形態に係る箱体１０の一部を分解した分解平面図である。 図６は、本発明の実施形態に係る箱体１０の一部を分解した分解下面図である。 図７は、本発明の実施形態に係る箱体１０及び基板４０の側面図である。 図８は、本発明の実施形態に係る基板４０の下面図である。 図９は、本発明の実施形態に係るタイヤ内情報取得装置１０１の一部を分解した分解斜視図である。 図１０は、本発明の実施形態に係る箱体１０の一部を分解した分解斜視図である。 図１１は、本発明の実施形態に係る箱体１０の一部を分解した分解平面図である。 図１２は、本発明の実施形態に係る箱体１０及び基板４０の側面図である。 図１３は、本発明の実施形態に係るタイヤ・ホイール組立体内の設定温度に対するタイヤ内情報取得装置の寿命を示した図である。

次に、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。

したがって、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

[第１実施形態]
本実施形態においては、（１）タイヤ・ホイール組立体の構成、（２）タイヤ内情報取得装置の詳細構成、（３）箱体の構成、（４）基板の構成、（５）比較評価、（６）作用・効果について説明する。

（１）タイヤ・ホイール組立体の構成
図１は、本発明の実施形態に係るタイヤ内情報取得装置１００を備えたタイヤ・ホイール組立体１のトレッド幅方向に沿った一部断面図である。

タイヤ・ホイール組立体１の内部には、タイヤ内情報取得装置１００が設置される。タイヤ内情報取得装置１００は、タイヤ・ホイール組立体１の内部に設置されてタイヤの内部の情報であるタイヤ内情報を取得する取得手段を有する。ここで、タイヤ内情報には、タイヤ・ホイール組立体１に充填された空気の内圧、タイヤ・ホイール組立体１の内部の温度などが含まれる。タイヤ内情報取得装置１００は、リム７の内側に沿って設置される。

タイヤ・ホイール組立体１は、建設車両などの大型の車両に適用されるタイヤ・ホイール組立体である。建設車両などの大型の車両は、タイヤ・ホイール組立体１も大型であること、また、車両が２４時間連続して使い続けられることが多いことなどから、タイヤ・ホイール組立体１の内部は、常に高温、高圧な状況に保たれる。

更に、タイヤ・ホイール組立体１の内部には、専用のクーラント（例えば、水及びＬＬＣ）が注入されているため、高湿度かつ高圧な気体によって、タイヤ・ホイール組立体の内部が満たされる。具体的には、タイヤ・ホイール組立体には、容積に対して、１/５０〜１/４０ほどの水及びＬＬＣの混合液（約５０リットル）が注入されている。

図１に示すように、タイヤ・ホイール組立体１は、一対のビード部２と、一対のサイド部３と、カーカス層４と、ベルト層５と、トレッド部６とにより構成されるタイヤと、タイヤが固定されているリム７とにより構成される。

ビード部２は、タイヤ周方向に沿って、リング状に形成されており、トレッド幅方向に沿って、タイヤの両端にそれぞれに備えられている。ビード部２は、タイヤをリム７に固定するための補強材である。

サイド部３は、後述するトレッド部６を介してトレッド幅方向に沿って、タイヤの両端に形成された壁面である。

カーカス層４は、サイド部３を構成しており、荷重や衝撃に耐え、タイヤ構造を保持するための層である。カーカス層４のトレッド幅方向に沿った両端部は、ビード部２で折り返されている。

ベルト層５は、タイヤ周方向に沿って、カーカス層４と後述するトレッド部６との間に配置される。

（２）タイヤ内情報取得装置の詳細構成
タイヤ内情報取得装置１００の詳細構成について、図２を用いて説明する。図２は、本発明の実施形態に係るタイヤ内情報取得装置１００の一部を分解した分解斜視図である。

上述したタイヤ・ホイール組立体１は、内部にＬＬＣが注入されているため、高湿度かつ高圧な気体によって、タイヤ・ホイール組立体の内部が満たされる。例えば、タイヤ内情報取得装置１００は、温度が４０度以上、湿度が飽和状態（つまり、相対湿度１００％）、内圧が５００ｋＰａ以上の環境下で利用される。具体的には、タイヤ内情報取得装置１００は、温度が２５度〜９０度(平均６４度)、湿度が２０％〜１００％、内圧が５００ｋＰａの環境下で利用される。

図２に示すように、タイヤ内情報取得装置１００は、箱体１０と、基板４０と、外側箱体６０とを備える。

基板４０には、箱体１０及びタイヤ内情報取得装置１００を構成する構成部品が配置される。構成部品には、送信アンテナ４４、電池４６が含まれる。詳細については、後述する。

外側箱体６０は、箱体１０及び基板４０が収納される基板収納部６１を有する。外側箱体６０には、開口面６２が形成されている。外側箱体６０は、非金属の材料によって形成される。具体的には、外側箱体６０を形成する非金属材料として、樹脂、セラミックス、ガラス等が好適に用いられる。例えば、外側箱体６０を形成する非金属材料として、ＰＰＳ樹脂（ポリフェニレンサルファイド）等が用いられる。

図３は、図２において、基板４０を外側箱体６０に収納した状態で、矢印Ｆ３方向からみた断面図である。箱体１０は、基板４０の開口面６２側の表面に配置され、構成部品は、前記基板の開口面６２とは反対の表面に配置される。基板４０の箱体１０が配置された表面が開口面６２側に位置するように外側箱体６０に収納された状態で基板収納６１に封止材７０が充填されている。

（３）箱体の構成
箱体１０の詳細構成について説明する。具体的には、（３．１）箱体の詳細構成、（３．２）箱体本体の詳細構成、（３．３）電子回路部の詳細構成について、図４乃至図６を用いて説明する。図４は、本発明の実施形態に係る箱体１０の一部を分解した分解斜視図である。図５は、本発明の実施形態に係る箱体１０の上蓋１４を取り外した場合の平面図である。図６は、本発明の実施形態に係る箱体１０の下蓋１６を取り外した場合の下面図である。

（３．１）箱体の詳細構成
図４に示すように、箱体１０は、箱体本体１２と、上蓋１４と、下蓋１６とにより構成される。箱体本体１２には、電子回路部を収納する収納部１０Ｃと、開口面１０Ａ，１０Ｂとが形成される。上蓋１４及び下蓋１６は、開口面１０Ａ，１０Ｂを覆う。箱体１０は、タイヤ内情報取得装置１００を構成する電子回路部を少なくとも収容する。

箱体１０は、非金属の無機質材料である非金属無機質材料によって形成される。具体的には、箱体１０を形成する非金属無機質材料は、セラミック又は、ガラスセラミックが用いられる。例えば、箱体１０を形成する非金属無機質材料として、アルミナセラミック等が好適に用いられる。

上蓋１４及び下蓋１６は、上記非金属無機質材料からなる板状の蓋である。箱体本体１２は、箱体１０と、上蓋１４と、下蓋１６とを隙間無く密封する密封手段を備える。具体的には、上蓋１４及び下蓋１６は、箱体本体１２にシーム溶接、またはハンダ付けされる。上蓋１４及び下蓋１６は、密封手段として、例えば、シーム溶接、またはハンダ付けされることにより、箱体本体１２にそれぞれ溶着される。これにより、電子回路部は、箱体１０の内部に封止される。

（３．２）箱体本体の詳細構成
図５は、箱体１０の上蓋１４を外した状態における上蓋１４側からみた図である。図５に示すように、箱体本体１２は、内部に受信アンテナ１８と、電子回路部（後述する）とを少なくとも収容する。箱体本体１２は、非金属無機質材料からなる基板の積層体と、非金属無機質材料からなるケースとにより構成される。例えば、非金属無機質材料として、セラミックが用いられる場合、箱体本体１２は、セラミック基板の積層体と、セラミックからなるケースとを焼結することにより製造される。

図６は、箱体１０の下蓋１６を外した状態における下蓋１６側からみた図である。図６に示すように、箱体１０は、複数の導線により構成されるリード３２を備える。リード３２は、箱体１０の電子回路部と電気的に接続されている。また、リード３２は、基板４０の回路に配置される。これにより、箱体１０に収容される電子回路部は、箱体１０の外側の回路と電気的に接続される。

（３．３）電子回路部の詳細構成
電子回路部には、マイクロコンピュータ２０（以下、マイコン２０）と、高周波変調集積回路２２（以下、ＲＦ変調ＩＣ２２）と、コンデンサ２４と、水晶発振器２６と、低周波復調集積回路２８（以下、ＬＦ復調ＩＣ２８）と、電子回路基板３０とが少なくとも含まれる。

マイコン２０は、他の電子回路部を制御する。具体的には、マイコン２０から他の電子回路部に情報信号が入出力される。ＲＦ変調ＩＣ２２は、マイコン２０から出力された信号を高周波信号に変調する。コンデンサ２４は、電圧低下時の電力をサポートする。水晶発振器２６は、マイコン２０が起動するための基本クロックを出力する。ＬＦ復調ＩＣ２８は、受信アンテナ１８に入力される低周波信号を復調する。電子回路基板３０には、マイコン２０、ＲＦ変調ＩＣ２２、コンデンサ２４、水晶発振器２６、ＬＦ復調ＩＣ２８を少なくとも含む電子部品が配置されると共に、これらの電子部品を互いに電気的に接続する回路パターンが形成される。

（４）基板の構成
基板４０の詳細構成について説明する。具体的には、（４.１）基板の詳細構成、（４.２）構成部品の詳細構成について、図７及び図８を用いて説明する。図７は、本発明の実施形態に係る箱体１０及び基板４０の側面図である。図８は、本発明の実施形態に係る基板４０の下面図である。

（４.１）基板の詳細構成
図７及び図８に示すように、基板４０には、箱体１０、及びタイヤ内情報取得装置１００を構成する構成部品が配置される。基板４０は、セラミックスまたは樹脂により構成される。基板４０を構成する樹脂としては、ポリイミド、液晶ポリマーなどが好適に用いられる。箱体１０は、リード３２により支持されており、箱体１０と、基板４０との間には、空隙ＡＲが形成される。

（４.２）構成部品の詳細構成
構成部品は、耐水性を有する部品のみによって構成される。ここで示す耐水性とは、通常の環境における耐水性に加えて、タイヤ内情報取得装置１００が置かれる環境下における耐水性を示す。つまり、構成部品は、通常の耐水性に加えて、高湿度かつ高圧な気体によって満たされる環境下においても耐水性を有する。

具体的には、構成部品には、圧力センサ４２、送信アンテナ４４が含まれる。圧力センサ４２は、タイヤ・ホイール組立体１内部の内圧を検出する。送信アンテナ４４は、板状の金属部品で構成される。送信アンテナ４４は、電子回路部に接続され、少なくともタイヤ内情報をタイヤ・ホイール組立体１の外部に設置された無線信号を送信する。電池４６は、構成部品及び電子回路部を駆動するための電源である。

基板４０は、矩形状又は楕円形状などのような縦長構造を有しており、送信アンテナ４４は、基板４０の長手方向の一方の端部４０Ａ側に配置され、電源４６は、基板４０の長手方向の他方の端部４０Ｂ側に配置される。

（５）作用・効果
以上説明したように、本発明の実施形態に係るタイヤ内情報取得装置１００によれば、箱体１０は、非金属の無機質材料である非金属無機質材料によって形成され、電子回路部は、箱体１０の内部に密閉されており、タイヤの内圧、タイヤ・ホイール組立体１の内部の温度の少なくとも一方を含むタイヤ情報を取得する。

このようなタイヤ内情報取得装置１００によれば、電子回路部が非金属の無機質材料である非金属無機質材料によって形成された箱体１０に収容されるため、タイヤ・ホイール組立体１の内部が高湿度かつ高圧な気体によって満たされる場合でも、箱体１０の内部への水分の透過を充分に防止できる。

従って、タイヤ内情報取得装置１００は、専用クーラントなどが注入されることによって、高湿度かつ高圧な気体によって満たされるタイヤ・ホイール組立体の内部に設置された場合でも、故障の発生確率を低減できる。

また、本実施形態によれば、箱体１０は、非金属の無機質材料である非金属無機質材料によって形成されるため、受信アンテナ１８が無線信号を受信することを妨げることはない。

また、基板４０には、耐水性を有する部品のみによって構成される構成部品が配置されるため、タイヤ内情報取得装置１００の内部への水分が透過した場合でも、箱体１０の内部への水分の侵入を防止でき、タイヤ内情報取得装置１００の故障の発生を抑制できる。

従って、タイヤ内情報取得装置１００は、専用クーラントなどが注入されることによって、高湿度かつ高圧な気体によって満たされるタイヤ・ホイール組立体１の内部に設置された場合でも、故障の発生確率を低減できる。

本実施形態によれば、受信アンテナ１８及び電子回路部は、高湿度かつ高圧な気体によって満たされる環境では、故障する可能性のある汎用の電子部品等を用いた場合でも、箱体１０に収容されるため、故障の発生要因となることを抑制できる。

本実施形態では、構成部品には、タイヤ・ホイール組立体１内部の内圧を検出する圧力センサ４２が含まれるため、タイヤ内情報取得装置１００は、タイヤ・ホイール組立体１に充填された空気の内圧を測定できる。

本実施形態では、構成部品には、電子回路部に接続され、無線信号を送信する送信アンテナ４４が含まれるため、タイヤ内情報取得装置１００は、取得したタイヤ内情報を外部に設置された装置に送信することができる。具体的には、タイヤ内情報取得装置１００は、タイヤ製造番号や、圧力センサ４２を備える場合は、タイヤ・ホイール組立体１内部の圧力に関する情報を送信する装置として機能できる。

タイヤ内情報取得装置１００の基板４０は、矩形状又は楕円形状などのような縦長構造を有しており、送信アンテナ４４は、基板４０の長手方向の一方の端部４０Ａ側に配置され、電源４６は、基板４０の長手方向の他方の端部４０Ｂ側に配置される。すなわち、送信アンテナ４４と電源４６とは同一基板４０において離れた位置に配置される。従って、通信時に電源４６に起因する通信障害を防止できる。

本実施形態では、箱体１０及び基板４０は、非金属の材料である非金属材料によって形成される外側箱体６０に収容されるため、外側箱体６０は、非金属材料を透過するほどの高湿度かつ高圧な気体以外の水分の浸入を防止できる。つまり、タイヤ内情報取得装置１００は、タイヤ内情報取得装置１００の内部への水分の浸入を更に防止できるため、故障の発生確率を更に低減できる。

本実施形態では、非金属無機質材料は、セラミック、ガラスセラミックの何れかであるため、受信アンテナ１８は、箱体１０の内部に配置されても、無線信号を受信できる。受信アンテナ１８は、箱体１０の内部に配置することができるため、水分に曝されることがなく、故障の発生確率を更に低減できる。

本実施形態では、非金属材料として、樹脂が用いられるため、外側箱体６０は、樹脂を透過するほどの高湿度かつ高圧な気体以外の水分の浸入を防止できる。また、樹脂から成る外側箱体６０は、容易に作製できるため、製造コストを抑制できる。

本実施形態では、構成部品には、構成部品及び電子回路部の電源である電池電池４６が含まれる。そのため、タイヤ内情報取得装置１００は、外部より電気の供給が不要であり、電池４６を交換することで、繰り返し使用できる。

本実施形態では、箱体１０と、基板４０との間には、空隙が形成されるため、箱体１０及び基板４０に、振動又は熱が発生した場合、互いに伝播することを抑制できる。つまり、タイヤ内情報取得装置１００構成の異なる箱体１０と、基板４０との間で、振動又は熱の不要な伝播を抑制することができ、故障の発生確率を低減できる。

本実施形態では、タイヤ内情報取得装置１００は、温度が４０度以上、湿度が飽和状態、内圧が５００ｋＰａ以上の環境下で利用される場合でも、箱体１０の内部への水分の透過を充分に防止できるため、故障の発生確率を低減できる。

箱体１０は、基板４０の開口面６２側の表面に配置され、構成部品は、前記基板の開口面６２とは反対の表面に配置される。基板４０の箱体１０が配置された表面が開口面６２側に位置するように外側箱体６０に収納された状態で基板収納６１に封止材７０が充填されている。箱体１０、電池４６などが配置された基板４０は、外側箱体６０に納められた状態で封止材７０によって固定されている。そのため、水分が箱体１０、電池４６などが配置された基板４０に直接付着しにくく、防水効果が高められている。

特に、箱体１０自体が、例えば、シーム溶接、またはハンダ付けなどの密封手段によって密封されているため、箱体１０の全体が封止材７０に完全に埋もれていなくても、水分が箱体１０の内部に侵入することがない。このため、封止材７０を充填する作業の精度の許容誤差を広げることができる。従って、作業効率を向上することができる。

以上説明したように、本実施形態のタイヤ内情報取得装置１００を備えたタイヤ・ホイール組立体１によれば、受信アンテナ１８及び電子回路部は、非金属の無機質材料である非金属無機質材料によって形成された箱体１０に収容されるため、箱体１０は、高湿度かつ高圧な気体によって満たされる場合でも、箱体１０の内部への水分の透過を充分に防止できる。また、箱体１０は、非金属の無機質材料である非金属無機質材料によって形成されるため、受信アンテナ１８が無線信号を受信することを妨げることはない。また、基板４０には、耐水性を有する部品のみによって構成される構成部品が配置されるため、構成部品は、タイヤ内情報取得装置１００の内部への水分が浸入した場合でも、タイヤ内情報取得装置１００の故障の発生要因となることを抑制できる。

従って、タイヤ・ホイール組立体１は、専用クーラントなどが注入されることによって、高湿度かつ高圧な気体によって満たされるタイヤ・ホイール組立体１の内部にタイヤ内情報取得装置１００を設置した場合でも、故障の発生確率を低減したタイヤ内情報取得装置１００を備えることができる。

[第２実施形態]
第２実施形態では、第１実施形態と同様の作用効果を有する構成要件には、同一の番号を付け、詳細な説明は省略する。第２実施形態では、第１実施形態と比べて、圧力センサの構造が異なる。以下では、（１）タイヤ内情報取得装置の詳細構成、（２）箱体の構成、（３）作用・効果について説明する。

本発明の実施形態に係るタイヤ内情報取得装置１０１は、図１に示した実施形態と同様に、タイヤ・ホイール組立体１の内部に設置されてタイヤの内部の情報であるタイヤ内情報を取得する。ここで、タイヤ内情報には、タイヤ・ホイール組立体１に充填された空気の内圧、タイヤ・ホイール組立体１の内部の温度などが含まれる。

（１）タイヤ内情報取得装置の詳細構成
タイヤ内情報取得装置１０１の詳細構成について、図９を用いて説明する。図９は、本発明の実施形態に係るタイヤ内情報取得装置１０１の一部を分解した分解斜視図である。

図９に示すように、タイヤ内情報取得装置１０１は、箱体１０と、基板４０と、外側箱体６０とを備える。基板４０には、箱体１０及びタイヤ内情報取得装置１０１を構成する構成部品が配置される。構成部品には、送信アンテナ４４、電池４６が含まれる。

（２）箱体の構成
箱体１０の詳細構成について、図１０乃至図１２を用いて説明する。図１０は、本発明の実施形態に係る箱体１０の一部を分解した分解斜視図である。図１１は、本発明の実施形態に係る箱体１０の上蓋１４を取り外した場合の平面図である。

図１０に示すように、箱体１０は、箱体本体１２と、上蓋１４と、下蓋１６とにより構成される。箱体１０は、タイヤ・ホイール組立体の内圧を検出する圧力センサ３４を有する。第２実施形態では、圧力センサは、歪みを検出する歪みゲージである。箱体１０は、圧力センサ３４、及び圧力センサ３４と接続され、タイヤ内情報取得装置１０１を構成する電子回路部を少なくとも収容する。

圧力センサ３４は、抵抗体の電気抵抗の変化により箱体１０のひずみを検出するひずみゲージ３６を含む。

ひずみゲージ３６は、箱体の内壁に接着される。具体的には、ひずみゲージ３６は、箱体１０の内側、具体的には、蓋体１４の内側に専用の接着剤で接着される。ひずみゲージ３６は、箱体本体１２の内壁だけでなく、箱体本体１２及び下蓋１６の内壁に接着されてもよい。例えば、ひずみゲージ３６は、薄い電気絶縁物のベース体３６ａと、ベース体３６ａの上に重ねられ、格子状に形成される抵抗体３６ｂと、抵抗体３６ｂと接続される引き出し線３６ｃとにより構成される。

なお、ひずみゲージ３６は、上記接着剤に限られず、例えば、カバーシート等によって、箱体の内壁に接着されてもよい。また、ひずみゲージ３６が、箱体の内壁に接着されるとは、ひずみゲージ３６が箱体の内壁に接している状態を含む。

図１１に示すように、箱体本体１２は、内部に電子回路部を少なくとも収容する。第２実施形態では、電子回路部は、図５を用いて説明した電子回路部の構成に加えて、温度センサ３８を含む。温度センサ３８は、箱体の内壁に接していてもよい。

基板４０の詳細構成について説明する。図１２は、本発明の第２実施形態に係る箱体１０及び基板４０の側面図である。

図１２に示すように、基板４０には、箱体１０、及びタイヤ内情報取得装置１０１を構成する構成部品が配置される。箱体１０は、リード３２により支持されており、箱体１０と、基板４０との間には、空隙ＡＲが形成される。

（３）作用・効果
以上説明したように、本実施形態にかかるタイヤ内情報取得装置１０１によれば、電子回路部が圧力センサ３４と温度センサ３８とを有し、圧力センサ３４及び温度センサ３８が箱体１０の内壁に設けられており、圧力センサ３４は、箱体１０の内壁のひずみを検出するひずみゲージ３６を含む。

このため、圧力センサ３４は、箱体１０のひずみを検出するひずみゲージ３６を含み、タイヤ・ホイール組立体１の内圧を検出できる。このため、圧力センサ３４は、圧力センサ３４の一部をタイヤ・ホイール組立体１の内部に通じるような構成を必要としない。

本実施形態では、電子回路部には、タイヤ・ホイール組立体の内部の温度を検出する温度センサ３８が含まれる。温度センサ３８は、箱体１０の内壁に設けられており、箱体１０の内壁を介して外部（すなわち、タイヤ・ホイール組立体１内部）の温度を検出することができる。

つまり、このようなタイヤ内情報取得装置１０１によれば、圧力センサ３４、温度センサ３８、及び電子回路部は、非金属の無機質材料である非金属無機質材料によって形成された箱体１０に収容されるため、タイヤ・ホイール組立体１の内部が、高湿度かつ高圧な気体によって満たされる場合でも、箱体１０は、内部への水分の透過を充分に防止できる。

また、基板４０には、耐水性を有する部品のみによって構成される構成部品が配置されるため、構成部品は、タイヤ内情報取得装置１０１の内部への水分が透過した場合でも、タイヤ内情報取得装置１０１の故障の発生要因となることを抑制できる。

従って、タイヤ内情報取得装置１０１は、専用クーラントなどが注入されることによって、高湿度かつ高圧な気体によって満たされるタイヤ・ホイール組立体１の内部に設置された場合でも、故障の発生確率を低減できる。

本実施形態によれば、圧力センサ３４及び電子回路部は、高湿度かつ高圧な気体によって満たされる環境では、故障する可能性のある汎用の電子部品等を用いた場合でも、箱体１０に収容されるため、故障の発生要因となることを抑制できる。

本実施形態では、電子回路部には、無線信号を受信する受信アンテナ１８が含まれるため、タイヤ内情報取得装置１０１は、受信アンテナ１８を介して、タイヤ・ホイール組立体１の外部からの無線信号を受信できる。また、箱体１０は、非金属の無機質材料である非金属無機質材料によって形成されるため、受信アンテナ１８が無線信号を受信することを妨げることはない。

更に、本実施形態では、構成部品には、電子回路部に接続され、無線信号を送信する送信アンテナ４４が含まれるため、タイヤ内情報取得装置１０１は、タイヤ・ホイール組立体１の内部の圧力を外部の装置に送信できる。また、タイヤ内情報取得装置１０１は、タイヤ製造番号や、温度センサ３８を送信できる。

本実施形態では、箱体１０及び基板４０は、非金属の材料である非金属材料によって形成される外側箱体６０に収容されるため、外側箱体６０は、非金属材料を透過するほどの高湿度かつ高圧な気体以外の水分の浸入を防止できる。つまり、タイヤ内情報取得装置１０１は、タイヤ内情報取得装置１０１の内部への水分の浸入を更に防止できるため、故障の発生確率を更に低減できる。

本実施形態では、非金属無機質材料は、セラミック、ガラスセラミックの何れかであるため、受信アンテナ１８が無線信号を受信し易く、箱体１０の内部への水分の透過を更に防止できる。

本実施形態では、非金属材料として、樹脂が用いられるため、外側箱体６０は、樹脂を透過するほどの高湿度かつ高圧な気体以外の水分の浸入を防止できる。また、樹脂から成る外側箱体６０は、容易に作製できるため、製造コストを抑制できる。

本実施形態では、構成部品には、構成部品及び電子回路部に必要な電力を供給する電池４６が含まれるため、タイヤ内情報取得装置１０１は、外部より電気の供給が不要であり、電池４６を交換することで、繰り返し使用できる。

本実施形態では、箱体１０と、基板４０との間には、空隙が形成されるため、箱体１０及び基板４０に、振動又は熱が発生した場合、互いに伝播することを抑制できる。つまり、タイヤ内情報取得装置１０１構成の異なる箱体１０と、基板４０との間で、振動又は熱の不要な伝播を抑制することができ、故障の発生確率を低減できる。

本実施形態では、タイヤ内情報取得装置１０１は、温度が４０度以上、湿度が飽和状態、内圧が５００ｋＰａ以上の環境下で利用される場合でも、箱体１０の内部への水分の透過を充分に防止できるため、故障の発生確率を低減できる。

以上説明したように、本実施形態のタイヤ内情報取得装置１０１を備えたタイヤ・ホイール組立体１によれば、圧力センサ３４、温度センサ３８、及び電子回路部は、非金属の無機質材料である非金属無機質材料によって形成された箱体１０に収容されるため、箱体１０は、高湿度かつ高圧な気体によって満たされる場合でも、箱体１０の内部への水分の透過を充分に防止できる。また、基板４０には、耐水性を有する部品のみによって構成される構成部品が、配置されるため、構成部品は、タイヤ内情報取得装置１０１の内部への水分が浸入した場合でも、タイヤ内情報取得装置１０１の故障の発生要因となることを抑制できる。

従って、タイヤ・ホイール組立体１は、専用クーラントなどが注入されることによって、高湿度かつ高圧な気体によって満たされるタイヤ・ホイール組立体１の内部にタイヤ内情報取得装置１０１を設置した場合でも、故障の発生確率を低減したタイヤ内情報取得装置１０１を備えることができる。

［比較評価］
本発明の効果を更に明確にするために、以下の比較例及び実施例に係る空気入りタイヤを用いて行った比較評価について説明する。具体的には、（１）評価方法、（２）評価結果について説明する。なお、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。

（１）評価方法
２種類のタイヤ内情報取得装置をそれぞれ備えたタイヤ・ホイール組立体を用いて、温度に対する耐久性について評価を行った。空気入りタイヤに関するデータは、以下に示す条件において測定された。

・ タイヤ・ホイール組立体内のクーラント ：水、専用クーラント（混合比０：１００、つまり専用クーラントのみ）
・ クーラント注入量／タイヤ・ホイール組立体の内部容積 ：１／５０（５０リットル）
・ 湿度 ：相対湿度１００％（飽和状態）
・ 圧力 ：１ＭＰａ
（耐久性比較試験）
評価方法 ：各タイヤ・ホイール組立体について、タイヤ・ホイール組立体内を設定温度（６５℃、８０℃、１００℃）環境に保持し、各センサモジュールが、故障に至るまでの時間（寿命）を測定した。

実施例のタイヤ・ホイール組立体には、図２乃至図８を用いて説明したタイヤ内情報取得装置１００を設置した。一方、比較例のタイヤ・ホイール組立体に設置されるタイヤ内情報取得装置は、非金属無機質材料で形成された箱体１０の代わりに樹脂（ＰＰＳ）で形成された箱体を用いた。

すなわち、実施例のタイヤ内情報取得装置１００では、圧力センサは、非金属無機質材料の箱体１０に収容されているのに対して、比較例のタイヤ内情報取得装置では、圧力センサは、樹脂製（ＰＰＳ）の箱体１０に収容されている。

（２）評価結果
評価結果について、図１３を参照しながら説明する。図１３は、タイヤ・ホイール組立体内の設定温度に対する寿命（単位は、時間）を示した図である。図１３に示すように、比較例のタイヤ・ホイール組立体に備えられたタイヤ内情報取得装置の寿命は、全ての設定温度下において、実施例のタイヤ・ホイール組立体に備えられたタイヤ内情報取得装置よりも寿命が短かいことがわかった。

[その他の実施形態]
上述したように、本発明の実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、第１実施形態は、次のように変更することができる。第１実施形態において、送信アンテナ４４は、基板４０に配置されるが、これに限られず、箱体１０に収容されてもよい。これによれば、例えば、送信アンテナが耐水性を有していない場合（例えば、コイル状の送信アンテナ）においても、送信アンテナは、上記実施形態と同様に、箱体１０により、高湿度かつ高圧な気体から保護される。また、箱体１０は、非金属の無機質材料である非金属無機質材料によって形成されるため、送信アンテナが無線信号を送信することを妨げることはない。

また、第１実施形態において、送信アンテナ４４は、箱体１０に収容されず、基板４０に配置され、受信アンテナは、箱体１０に収容されているが、これに限られず、それぞれが入れ替わってもよい。具体的には、送信アンテナは、箱体１０に収容され、受信アンテナは、箱体１０に収容されず、基板４０に配置されてもよい。但し、かかる場合、受信アンテナは、高湿度かつ高圧な気体によって満たされる環境下においても耐水性を有することが条件となる。

電子回路部には、タイヤ・ホイール組立体１内部の温度を検出する温度センサが含まれていてもよい。この場合、タイヤ内情報取得装置１００は、タイヤ・ホイール組立体１内部の温度に関する情報を通信する装置として機能できる。

第１実施形態において、タイヤ内情報取得装置１００は、タイヤサイド部３の内側に設置されていると説明したが、タイヤ内情報取得装置１００の設置場所は、図１に示す位置に限定されない。例えば、リム７に設置されてもよいし、トレッド層６の内側面に設置されてもよい。また、例えば、タイヤ内面に沿って貼り付けてもよい。更に、トレッド内部、或いはリム７に埋め込まれていてもよい。

第１実施形態において、箱体１０を形成する非金属無機質材料は、セラミック又は、ガラスセラミックが用いられるが、これに限られず、非金属無機質材料は、透磁性が非常に高く、磁気を通しやすい性質を有するものであればよい。具体的には、非金属無機質材料は、ガラス繊維によって形成されていてもよい。

第２実施形態において、送信アンテナ４４は、基板４０に配置されるが、これに限られず、箱体１０に収容されてもよい。これによれば、例えば、送信アンテナが耐水性を有していない場合（例えば、コイル状の送信アンテナ）においても、送信アンテナは、上記実施形態と同様に、箱体１０により、高湿度かつ高圧な気体から保護される。また、箱体１０は、非金属の無機質材料である非金属無機質材料によって形成されるため、送信アンテナが無線信号を送信することを妨げることはない。

また、第２実施形態において、送信アンテナ４４は、箱体１０に収容されず、基板４０に配置され、受信アンテナは、箱体１０に収容されているが、これに限られず、それぞれが入れ替わってもよい。具体的には、送信アンテナは、箱体１０に収容され、受信アンテナは、箱体１０に収容されず、基板４０に配置されてもよい。但し、かかる場合、受信アンテナは、高湿度かつ高圧な気体によって満たされる環境下においても耐水性を有することが条件となる。

第２実施形態において、受信アンテナ１８及び温度センサ３８は、箱体１０に収容されているが、これに限られず、基板４０に配置されてもよい。但し、かかる場合、受信アンテナ及び温度センサは、高湿度かつ高圧な気体によって満たされる環境下においても耐水性を有することが条件となる。

第２実施形態において、タイヤ内情報取得装置１０１は、リム７の内側に沿って設置されるが、これに限られず、例えば、タイヤ内面に沿って貼り付ける、又は、トレッド内部に埋め込むことにより、タイヤ・ホイール組立体１に設置されてもよい。

第２実施形態において、箱体１０を形成する非金属無機質材料は、セラミック又は、ガラスセラミックが用いられるが、これに限られず、非金属無機質材料は、透磁性が非常に高く、磁気を通しやすい性質を有するものであればよい。具体的には、非金属無機質材料は、ガラス繊維によって形成されていてもよい。

第２実施形態において、箱体１０は、箱体本体１２、上蓋１４及び下蓋１６により構成されているが、これに限られず、箱体は、底部を備える箱形の箱体本体と、上蓋１４とにより構成されていてもよい。

第１及び第２実施形態では、タイヤ内情報取得装置１００，１０１には電源として電池４６が配置されていると説明した。しかし、電池４６の代わりに、圧電素子からなる発電部を設けてもよい。圧電素子からなる発電部を設けることにより、タイヤ・ホイール組立体の内圧によって発電が可能である。また、電池４６の代わりに、磁界の変化により励起電力を生じるアンテナコイルを備えた発電部を設けてもよい。アンテナコイルを備えた発電部にする場合には、コイルに励起電力を発生させるための固定磁界を併せて設置する。

上述のように、圧電素子からなる発電部或いはアンテナコイルを備えた発電部にすることにより、恒久的な電力供給が可能になり、電池４６の交換が不要になる。

このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

なお、日本国特許出願第２００８−３１３２８９号（２００８年１２月９日出願）、日本国特許出願第２００８−３２３８４３号（２００８年１２月１９日出願）の全内容が、参照により、本願明細書に組み込まれている。

以上のように、本発明は、専用クーラントなどが注入されることによって、高湿度かつ高圧な気体によって満たされるタイヤ・ホイール組立体の内部に設置されて、タイヤの内圧、タイヤ・ホイール組立体の内部の温度などを取得するタイヤ内情報取得装置に適用できる。

Claims (4)

1. タイヤ・ホイール組立体の内部に設置されて前記タイヤの内部の情報であるタイヤ内情報を取得するタイヤ内情報取得装置であって、
   前記タイヤ内情報取得装置は、
   電子回路部と、
   前記電子回路部を収納する箱体と、
   前記箱体を隙間無く密封する密封手段と、
   前記タイヤ内情報取得装置を構成する構成部品と前記箱体とが配置される基板と、
   前記構成部品、前記箱体、及び前記基板を収納する基板収納部と、を備え、
   前記箱体は、非金属無機質材料によって形成され、
   前記箱体と前記基板との間には空隙が形成されるタイヤ内情報取得装置。
2. 前記タイヤ内情報取得装置は、
   前記タイヤ内情報を検出するセンサを含み、
   前記センサは、前記箱体の内壁に設けられる請求項１に記載のタイヤ内情報取得装置。
3. 前記タイヤ内情報取得装置は、
   前記基板収納部を有する外側箱体を備え、
   前記外側箱体は、非金属の材料で形成されており、
   前記箱体は、前記基板の一方の面側に配置され、
   前記構成部品は、前記基板の他方の面側に配置され、
   前記基板の一方の面側が前記開口面側に位置するように前記外側箱体に収納された状態で前記基板収納部に封止材が充填されている請求項１又は請求項２に記載のタイヤ内情報取得装置。
4. 前記タイヤ内情報取得装置は、温度が４０度以上、湿度が飽和状態、内圧が５００ｋＰａ以上の環境下に設置される請求項1乃至３の何れか一項に記載のタイヤ内情報取得装置。

Images