JP7338508B2 - 測定装置及び測定システム - Google Patents

Description

本発明は、例えばタイヤ等の被測定物の状態検出に用いられる測定装置及び測定システムに関する。

下記特許文献１は、タイヤの状態を検出する機能部品をタイヤ内面に取り付けるための取付構造体に関する。この取付構造体は、エラストマーで構成される台座と、剛性を有する枠体と、剛性を有する基体と、機能部品と、を有する。台座は、タイヤ内面に接着される。枠体は、台座の上面に配置される。基体は、枠体に収容される。機能部品は、基体に載置される。機能部品としては、圧力センサや温度センサ、加速度センサが例示される。

特開2012-245889号公報

特許文献１の構成では、剛性を有する基体にセンサが載置されるため、タイヤの例えば歪みがセンサに伝わらず、測定用途が限定され、不便であった。

本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、利便性を高めることの可能な測定装置を提供することにある。

本発明のある態様は、測定装置である。この測定装置は、
被測定物の面上に設ける第１センサと、
自身と前記被測定物との間に前記第１センサが位置するように設けられるケースと、
前記ケースと前記被測定物との間に介在する弾性体と、
前記ケース内に設けられた、前記第１センサの出力信号を処理する処理回路と、を備え、
前記弾性体は、前記第１センサを空間を隔てて囲む若しくは覆う、又は、自身と前記被測定物との間に前記第１センサを挟む。

前記第１センサは、歪センサを含んでもよい。

本発明の別の態様は、測定装置である。この測定装置は、
被測定物の面上に設ける第１センサと、
自身と前記被測定物との間に前記第１センサが位置するように設けられるケースと、
前記ケースと前記被測定物との間に介在する弾性体と、
前記ケース内に設けられた、前記第１センサの出力信号を処理する処理回路と、を備え、
前記第１センサは、歪センサを含み、
前記歪センサは、薄膜の圧電素子を備えるチップであり、
前記チップは、フレキシブル基板上にワイヤボンディングにより実装され、
前記フレキシブル基板は、外部への配線が接続される配線接続部を有する。

前記チップと前記フレキシブル基板とを接続する配線が、保護材で覆われてもよい。

本発明の別の態様は、測定装置である。この測定装置は、
被測定物の面上に設ける第１センサと、
自身と前記被測定物との間に前記第１センサが位置するように設けられるケースと、
前記ケースと前記被測定物との間に介在する弾性体と、
前記ケース内に設けられた、前記第１センサの出力信号を処理する処理回路と、を備え、
前記第１センサは、歪センサを含み、
前記歪センサは、薄膜の圧電素子を備えるチップであり、
前記チップは、フレキシブル基板上にフリップチップ実装されている。

前記チップが、保護材で覆われてもよい。

前記フレキシブル基板上に、前記チップの実装部分を避けて設けられたレジストを有してもよい。

前記フレキシブル基板の前記チップとは反対側の面の、前記チップの真裏を含む少なくとも一部に、厚さ２０μｍ以下の金属箔が設けられてもよい。

前記チップに温度センサが設けられてもよい。

被測定物の面上に設ける温度センサを備え、
前記温度センサは、前記弾性体と前記被測定物との間に位置してもよい。

前記第１センサは、前記被測定物の曲面上に設けられ、
前記弾性体は、ＥＰＤＭ又はシリコーンゴムを使用した発泡ゴムであり、
前記弾性体の厚さが、前記曲面のうち前記弾性体の直下に位置する部分の高低差以上であってもよい。

本発明の別の態様は、測定装置である。この測定装置は、
被測定物の面上に設ける第１センサと、
自身と前記被測定物との間に前記第１センサが位置するように設けられるケースと、
前記ケースと前記被測定物との間に介在する弾性体と、
前記ケース内に設けられた、前記第１センサの出力信号を処理する処理回路と、を備え、
前記弾性体の前記被測定物側の面に設けられた保護シートを備え、
前記保護シートの前記弾性体とは反対側の面が、前記被測定物との接触面となり、
前記第１センサは、前記弾性体及び前記保護シートの間に設けられている。

前記保護シートは、ＥＰＤＭ、シリコーンゴム又はオレフィン系エラストマーであり、
前記保護シートの厚さが、１ｍｍ以下であってもよい。

前記弾性体の前記被測定物側の面に設けられた第２シートを備え、
前記第２シートは、前記保護シートよりも前記被測定物に接着しやすい材質であり、
前記第２シートの前記弾性体とは反対側の面が、前記被測定物との接触面となってもよい。

前記被測定物がタイヤであり、前記タイヤの内面上に設けられ、前記タイヤの状態又は前記タイヤが接触する路面の状況を推定するための測定結果を得てもよい。

本発明の別の態様は、測定システムである。この測定システムは、
前記測定装置と、
前記タイヤの空気圧調整に使用するバルブに設けられた中継装置と、を備え、
前記測定装置の測定結果信号を、前記中継装置を介して外部端末に送信する。
本発明の別の態様は、測定システムである。この測定システムは、
タイヤの内面上に設けられ、前記タイヤの状態又は前記タイヤが接触する路面の状況を推定するための測定結果を得る測定装置と、
前記タイヤの空気圧調整に使用するバルブに設けられた中継装置と、を備え、
前記測定装置の測定結果信号を、前記中継装置を介して外部端末に送信する、測定システムであって、
前記測定装置は、
前記タイヤの内面上に設ける第１センサと、
自身と前記タイヤとの間に前記第１センサが位置するように設けられるケースと、
前記ケースと前記タイヤとの間に介在する弾性体と、
前記ケース内に設けられた、前記第１センサの出力信号を処理する処理回路と、を備える。

前記中継装置と前記測定装置とが有線接続され、前記中継装置から前記測定装置に電力が供給されてもよい。

前記測定装置及び前記中継装置ではセンシング信号のデジタル化を行い、前記外部端末によりデジタル化の後の演算処理を行ってもよい。

前記外部端末は、外部に設置されたストレージサーバにデータを蓄積し、
前記ストレージサーバのデータに別の端末からアクセス可能であってもよい。

前記ストレージサーバに、センシング信号をデジタル化した後の演算処理を行っていない演算前データを保存すると共に、同時期の前記タイヤの状態の実測データを保存し、前記演算前データ及び前記実測データを基に、前記演算処理に用いるプログラムを評価あるいは更新してもよい。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、利便性を高めることの可能な測定装置を提供することができる。

本発明の実施の形態１に係る測定装置１を被測定物１１の平面上に設置した状態の断面図。 測定装置１を被測定物１１の凸曲面上に設置した状態の断面図。 測定装置１を被測定物１１の凹曲面上に設置した状態の断面図。 測定装置１の第１センサ２の断面図。 測定装置１の第１センサ２及び処理回路８の例示的な回路図。 第１センサ２及びそれをワイヤボンディングにより実装したフレキシブル基板１２の平面図。 同断面図。 第１センサ２及びそれをフリップチップ実装したフレキシブル基板１２の断面図。 図６に保護材１７を追加した場合の平面図。 同断面図。 図１０のフレキシブル基板１２の下面にシールド１８を設けた場合の断面図。 フレキシブル基板１２上のレジスト３０の塗布領域を示す平面図。 同断面図。 本発明の実施の形態２に係る測定装置１Ａを被測定物１１の平面上に設置した状態の断面図。 本発明の実施の形態３に係る測定装置における第１センサ２の平面図。 同断面図。 本発明の実施の形態４に係る測定装置１Ｂを被測定物１１の平面上に設置した状態の断面図。 本発明の実施の形態５に係る測定装置１Ｃを被測定物１１の平面上に設置した状態の断面図。 図１８のＡ－Ａ断面図。 本発明の実施の形態６に係る測定装置１Ｄを被測定物１１の平面上に設置した状態の断面図。 本発明の実施の形態７に係る測定システムの簡易説明図。 前記測定システムの簡易ブロック図。 前記測定システムにおける処理の説明図。 本発明の実施の形態８に係る測定システムの簡易ブロック図。 本発明の実施の形態９に係る測定システムの簡易ブロック図。 本発明の実施の形態１０に係る測定システムの簡易ブロック図。

以下において、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。実施の形態は、発明を限定するものではなく例示である。実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

（実施の形態１）
図１～図１１を参照し、本発明の実施の形態１を説明する。本実施の形態は、測定装置１に関する。測定装置１は、被測定物１１の面上に設置可能なセンサモジュールである。測定装置１を設置する被測定物１１の面は、平面あるいは曲面である。図１は、平面の場合を示す。図２及び図３は、曲面の場合を示す。測定装置１は、被測定物１１の歪データなど、被測定物１１の状態を推定するための測定結果を得る。被測定物１１は、経年劣化が生じるもの、断続的に機械的負荷がかかるもの、あるいは粘弾性材などの変形するものである。具体的には、タイヤ、橋脚などの構造物、ベルトコンベアなどに使用されるベルト、あるいは各種ダンパを構成するゴムが、被測定物１１として例示される。

橋脚などの構造物の場合、測定装置１は当該構造物の曲面上に設置する。当該構造物に亀裂などが発生すると、測定装置１で測定する歪データに変化が現れる。この変化により当該構造物の劣化を監視できる。タイヤやベルトの場合、使用中の歪データが劣化により変化する。この変化によりタイヤやベルトの劣化状態を監視できる。ベルトの場合、歪データにより、たるみも監視できる。各種ダンパを構成するゴムの場合、測定装置１は当該ゴムの曲面上に設置する。当該ゴムに異常が発生すると、歪データに変化が現れる。この変化によりダンパの異常有無を監視できる。

測定装置１は、第１センサ２と、弾性体３と、保護シート４と、ケース（筐体）５と、を備える。第１センサ２は、歪センサである。第１センサ２は、被測定物１１に近接して設ける必要性の高いセンサ（検出部）である。第１センサ２は、保護シート４を介して、被測定物１１の面上に設けられる。弾性体３は、自身と被測定物１１との間に第１センサ２を挟む。第１センサ２は、弾性体３又は保護シート４に接着等により固定される。保護シート４は、弾性体３の被測定物１１側の面に設けられる（例えば接着により固定される）。保護シート４の弾性体３とは反対側の面が、被測定物１１との接触面（接着面）となる。第１センサ２は、弾性体３及び保護シート４の間に挟まれる。ケース５は、弾性体３の被測定物１１とは反対側の面に設けられる（例えば接着により固定される）。

ケース５は、好ましくは絶縁性かつ樹脂製である。ケース５は、自身の内外間での無線通信を妨げない材質である。ケース５内に、基板６が設けられる（例えばネジ止め等により固定される）。基板６上に、通信手段７、処理回路８、第２センサ９、及び電力供給手段１０が設けられる。通信手段７は、例えば無線通信モジュールである。通信手段７は、測定装置１の測定結果を図示しない外部端末に無線送信する機能を有する。外部端末は、測定結果を表示できる。処理回路８は、第１センサ２及び第２センサ９の出力信号を処理する回路である。第２センサ９は、歪センサ以外のセンサである。第２センサ９は、例えば、温度センサ、圧力センサ、加速度センサである。第２センサ９は、被測定物１１に近接して設ける必要性の低いセンサである。電力供給手段１０は、例えば電池である。

弾性体３は、好ましくはＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエンゴム）又はシリコーンゴムを使用した発泡ゴムである。弾性体３を発泡ゴムとすることで、同じ大きさの非発泡ゴムを用いる場合と比較して測定装置１を軽量化できる。弾性体３として経時変化の小さいＥＰＤＭ又はシリコーンゴムを用いることで、信頼性を高めることができる。図２のように測定装置１を被測定物１１の凸曲面上に設置する場合、弾性体３の厚さＴ１は、当該曲面のうち保護シート４と接触する部分、すなわち当該曲面のうち弾性体３の直下に位置する部分の高低差Ｔ２以上、すなわちＴ１≧Ｔ２であるとよい。好ましくは、Ｔ１≧Ｔ２×２とする。図３のように測定装置１を被測定物１１の凹曲面上に設置する場合も同様に、弾性体３の厚さＴ１は、当該曲面のうち保護シート４と接触する部分、すなわち当該曲面のうち弾性体３の直下に位置する部分の高低差Ｔ３以上、すなわちＴ１≧Ｔ３であるとよい。好ましくは、Ｔ１≧Ｔ３×２とする。弾性体３の厚さＴ１を上記のようにすることで、被測定物１１の曲面形状や変形によってケース５に加わる曲げ応力を好適に抑制できる。

保護シート４は、好ましくはＥＰＤＭ、シリコーンゴム又はオレフィン系エラストマーである。これにより、保護シート４の硬さの経時変化が小さくなり、当該経時変化が第１センサ２の出力に与える影響を抑制でき、検出の正確性が高められる。保護シート４は、非発泡ゴムからなる薄い弾性シートである。保護シート４の面積は、弾性体３の面積と略等しい。保護シート４の厚さは、好ましくは１ｍｍ以下である。保護シート４が厚すぎると、被測定物１１の歪が、第１センサ２に伝達される過程で保護シート４により大きく減衰してしまう。この点、保護シート４の厚さを１ｍｍ以下とすることで、被測定物１１の歪を大きく減衰させることなく第１センサ２に伝達できる。保護シート４により、第１センサ２を衝撃や水、埃などから保護できる。

図４に示すように第１センサ２は、圧電薄膜（薄膜ＰＺＴ）２ａの両面に電極２ｂをそれぞれ設けたチップ（薄膜圧電素子チップ）である。薄膜の圧電素子は、柔軟性があり、被測定物１１が大きく変形する場合にも好適に利用できる。薄膜の圧電素子は、自身で電荷を発生するので、小電力で被測定物１１の歪を測定できる。第１センサ２の出力信号（センシング信号）は処理回路８によって処理される。図５に示すように、処理回路８は、オペアンプ８ａを含む増幅回路と、ＡＤ変換器８ｂと、を含む。処理回路８は、アナログ値である第１センサ２の出力信号を増幅し、ＡＤ変換によりデジタル値に変換する。

図６及び図７の例では、第１センサ２は、フレキシブル基板１２上にワイヤーボンディングにより実装される。ボンディングワイヤ１３は、第１センサ２とフレキシブル基板１２上の電極（ボンディングパッド）１２ａとを互いに電気的に接続する。ボンディングワイヤ１３は、例えば、金、アルミニウム、銅などの超極細な金属線である。ボンディングワイヤ１３は、保護材１４で覆われる。保護材１４は、例えばシリコーンゴムである。保護材１４により、ボンディングワイヤ１３の外れを防止できる。フレキシブル基板１２上には、配線接続部（ボンディングパッド）１２ｂ及び配線パターン１２ｃが設けられる。配線接続部１２ｂには、外部接続用の配線１５の一端が電気的に接続される。配線接続部１２ｂを設けることで外部に信号を取り出すことが容易になる。配線１５により、外部回路への接続が容易になる。配線１５の他端は、ケース５内に導かれ、基板６に電気的に接続される。配線パターン１２ｃは、電極１２ａと配線接続部１２ｂとを互いに電気的に接続する。

図８に示す例では、第１センサ２は、フレキシブル基板１２上にフリップチップ実装される。第１センサ２に設けられたバンプ２ｃがフレキシブル基板１２に接合される。第１センサ２とフレキシブル基板１２との隙間は、接着剤（アンダーフィル）１６で満たされる。フリップチップ実装とすることで、ワイヤボンディングの工程を省くことができる。いずれの実装方法においても、第１センサ２をフレキシブル基板１２上に設けることで、被測定物１１の歪が第１センサ２に伝達される過程での減衰を抑制でき、また取扱いが容易となる。

図９及び図１０に示すように、図６及び図７の構成例に対して保護材１７を追加してもよい。保護材１７は、柔軟性の高い樹脂であり、例えばシリコーンゴムである。保護材１７は、第１センサ２やフレキシブル基板１２上の各部を全体的に覆って保護する効果を有する。保護材１７を柔軟性の高い樹脂とすることで、第１センサ２の歪センサとして必要な変形を大きく妨げることがない。図示は省略したが、第１センサ２をフレキシブル基板１２上にフリップチップ実装する場合も、保護材１７を設けることで同様の作用効果を奏することができる。

図１１に示すように、図１０のフレキシブル基板１２の下面、すなわち第１センサ２とは反対側の面に、シールド１８を追加してもよい。シールド１８は、金属箔であり、好ましくは厚さ２０μｍ以下である。シールド１８の厚さを２０μｍ以下とすることで、シールド１８を安価かつ容易に形成でき、また第１センサ２の歪センサとして必要な変形を大きく妨げることがない。シールド１８は、グランドに電気的に接続される。シールド１８により、第１センサ２の出力信号にノイズが乗ることを抑制できる。シールド１８は、好ましくはフレキシブル基板１２の下面全体に設けられるが、第１センサ２の真裏を含む所定範囲に限定して設けられてもよい。

図１２及び図１３により、フレキシブル基板１２上にレジスト（絶縁膜）３０を塗布する場合の塗布範囲について説明する。レジスト３０は、例えばソルダーレジストであり、フレキシブル基板１２の少なくとも上面に設けられる。レジスト３０は、第１センサ２の実装部分を避けて設けられる。また、レジスト３０は、電極１２ａ及び配線接続部１２ｂの形成部分も避けて設けられる。換言すれば、レジスト３０は複数の貫通した開口部３０ａを有し、各々の開口部３０ａの内側に第１センサ２、電極１２ａ及び配線接続部１２ｂがそれぞれ位置する。フレキシブル基板１２にレジスト３０を塗布すると、塗布部分の柔軟性が低下する。しかし、第１センサ２の実装部分を避けてレジスト３０を設けることにより、フレキシブル基板１２のうち第１センサ２の実装部分は柔軟性の低下が抑制される。したがって、レジスト３０による絶縁及び保護の効果を得ながら、第１センサ２の歪センサとして必要な変形を大きく妨げることがない。

本実施の形態によれば、下記の作用効果を奏することができる。

(1) 歪センサである第１センサ２を保護シート４を介して被測定物１１の面上に設けている。このため、従来のように剛性を有する基体にセンサを載置する場合と異なり、被測定物１１の歪の測定が可能となる。よって、測定用途が広がり、利便性が高められる。

(2) 測定装置１は、歪センサ以外のセンサである第２センサ９を備える。このため、被測定物１１の歪以外の状態も測定でき、利便性が高められる。

(3) 被測定物１１に近接して設ける必要性の低い基板６、通信手段７、処理回路８、第２センサ９、及び電力供給手段１０をケース５内に設けて外部環境から保護するため、信頼性が高められる。

(4) 保護シート４と比較して厚みのある弾性体３をケース５と被測定物１１との間に介在させている。このため、被測定物１１の曲面形状や変形によってケース５に加わる曲げ応力を好適に抑制でき、またケース５及びその内部の部品を衝撃等から保護することができる。

(5) 測定装置１は、測定結果を図示しない外部端末に無線送信する機能を有する。このため、外部端末により測定結果を表示して使用者に報知することができ、利便性が高められる。

（実施の形態２）
図１４は、本発明の実施の形態２に係る測定装置１Ａを被測定物１１の平面上に設置した状態の断面図である。測定装置１Ａは、実施の形態１の測定装置１と比較して、温度センサ１９が追加された点で相違し、その他の点で一致する。温度センサ１９は、保護シート４を介して、被測定物１１の面上に設けられる。温度センサ１９は、弾性体３と保護シート４との間に挟まれる（弾性体３と保護シート４との間に位置する）。図示は省略したが、温度センサ１９は、第１センサ２が実装されたフレキシブル基板１２上に実装することができる。温度センサ１９は、被測定物１１の温度を検出する。温度センサ１９の検出結果により、第１センサ２の温度特性や被測定物１１の温度変化が検出結果に及ぼす影響を補正できる。

（実施の形態３）
本実施の形態は、実施の形態２において第１センサ２とは別体で設けた温度センサ１９を、第１センサ２と同じチップに設けたものである。具体的には、図１５及び図１６に示すように、第１センサ２を構成するチップの上面に、絶縁層２１を介して温度センサとなる抵抗パターン２２が設けられる。抵抗パターン２２を成す導体は、例えば白金である。温度に応じた抵抗パターン２２の抵抗値変化を基に、第１センサ２及び被測定物１１の温度を検出できる。第１センサ２と同じチップに設けた抵抗パターン２２を温度センサとすることで、測定装置１の部品点数を削減できると共に、温度の影響をより正確に補正できる。

（実施の形態４）
図１７は、本発明の実施の形態４に係る測定装置１Ｂを被測定物１１の平面上に設置した状態の断面図である。測定装置１Ｂは、実施の形態１の測定装置１と比較して、保護シート４のうち第１センサ２の直下及びその近傍を除く部分が第２シート２０に替わった点で相違し、その他の点で一致する。第２シート２０は、弾性体３の被測定物１１側の面に、保護シート４の周囲を囲むように設けられる。第２シート２０は、保護シート４よりも被測定物１１に接着しやすい材質である。第２シート２０は、ＥＰＤＭ、シリコーンゴム又はオレフィン系エラストマーよりも被測定物１１に接着しやすい材料からなる。第２シート２０の厚さは、保護シート４の厚さと略等しい。第２シート２０の弾性体３とは反対側の面が、被測定物１１との接触面（接着面）となる。本実施の形態によれば、第２シート２０を用いることで、測定装置１をより強固に被測定物１１の面上に接着、固定できる。

（実施の形態５）
図１８は、本発明の実施の形態５に係る測定装置１Ｃを被測定物１１の平面上に設置した状態の断面図である。図１９は、図１８のＡ－Ａ断面図である。測定装置１Ｃは、実施の形態１の測定装置１と比較して、弾性体３が貫通穴３ａを有し、貫通穴３ａの内部に第１センサ２が位置する点で相違し、その他の点で一致する。第１センサ２とケース５は互いに空間を隔てて対向する。弾性体３は、第１センサ２を好ましくは空間を隔てて囲む。

本実施の形態によれば、第１センサ２を弾性体３の貫通穴３ａ内に設けることで、第１センサ２を変形しやすくすることができ、より大きなセンシング信号が得られる。すなわち、測定装置として高感度になる。また、弾性体３が第１センサ２を被測定物１１側に向けて押圧しなくなるため、保護シート４のうち第１センサ２の直下の部分が被測定物１１側に膨らむことを抑制できる。これにより、保護シート４の被測定物１１側の面の平坦度を高めることができ、被測定物１１に対する保護シート４の接着性が良くなる。また、測定装置１Ｃを被測定物１１の面上に接着等で固定する際に加えられる力が第１センサ２に加わることを抑制でき、第１センサ２へのダメージを抑制できる。これにより、測定装置としての不具合発生率を低下させることができる。

（実施の形態６）
図２０は、本発明の実施の形態６に係る測定装置１Ｄを被測定物１１の平面上に設置した状態の断面図である。測定装置１Ｄは、実施の形態５の測定装置１Ｃと比較して、弾性体３の貫通穴３ａが凹部３ｂに替わった点で相違し、その他の点で一致する。凹部３ｂは、弾性体３の被測定物１１側の面に設けられる。凹部３ｂの内部に第１センサ２が位置する。凹部３ｂは、第１センサ２の外形サイズ以上の大きさである。凹部３ｂは、第１センサ２を好ましくは空間を隔てて覆う。本実施の形態も、実施の形態５と同様の効果を奏することができる。実施の形態５のように弾性体３に貫通穴３ａを設ける構成や、実施の形態６のように弾性体３に凹部３ｂを設ける構成は、実施の形態２～実施の形態４に適用してもよい。

（実施の形態７）
本実施の形態は、タイヤの劣化状態を測定する測定システムに関する。この測定システムは、図２１に示すように、実施の形態１の測定装置１と、中継装置（中継モジュール）２５と、外部端末２６と、を備える。被測定物１１は、自動車のタイヤである。測定装置１は、被測定物１１の内面上に設けられる。測定装置１は、被測定物１１の状態又は被測定物１１が接触する路面の状況を推定するための測定結果を得る。

測定装置１によって得られる被測定物１１の歪データは、被測定物１１の劣化状態によって変化する。例えば、タイヤは経年劣化により硬くなるため、回転時の歪データが変化する。このため、歪データからタイヤの劣化状態を推定できる。また、歪データは、路面状況によっても変化する。このため、歪データから路面状況を推定できる。被測定物１１の状態を推定するための測定装置１と、路面状況を推定するための測定装置１と、を別々に設けてもよい。この場合、例えば、被測定物１１の状態を推定するための測定装置１をトレッド部の内面（裏面）に設け、路面状況を推定するための測定装置１をサイドウォール部の内面に設けてもよい。測定装置１は、他の実施の形態の測定装置に置き換えてもよい。被測定物１１は、ホイール２３に装着されている。ホイール２３には、タイヤの空気圧調整に使用するバルブ２４が設けられる。中継装置２５は、バルブ２４に設けられる（取り付けられる）。外部端末２６は、例えばこのタイヤを装着した自動車のコンピュータである。

図２２に示すように、測定装置１の測定結果信号は、中継装置２５を介して外部端末２６に送信される。すなわち、測定結果信号は、測定装置１から中継装置２５に送信され、中継装置２５から外部端末２６に送信される。測定装置１と中継装置２５との間の距離は小さいため、測定装置１の無線出力は、測定装置１が外部端末２６に測定結果信号を直接送信する場合と比較して小さくてよい。よって、測定装置１の電池交換の頻度を減らすことができる。一方、中継装置２５と外部端末２６との間の距離は大きいため、中継装置２５の無線出力は大きくする必要がある。しかし、バルブ２４に取り付けた中継装置２５は、タイヤ内の測定装置１と比較して電池交換が行いやすいので、利便性が高い。

図２３に示すように、測定装置１及び中継装置２５では、センシング（Ｓ１）及びその結果得られたアナログ信号であるセンシング信号のアナログデジタル変換（Ｓ２）を行って外部端末２６に無線伝送する（Ｓ３）。外部端末２６は、中継装置２５から信号を受信し（Ｓ４）、受信信号を基にした演算（Ｓ５）を行い、被測定物１１の劣化状態の判定及びその結果の表示（Ｓ６）、並びに被測定物１１が接触する路面の状況の推定及びその結果の表示（Ｓ７）を行う。このように、測定結果信号に対するアナログデジタル変換後の演算処理を外部端末２６で実施することで、当該演算処理を測定装置１及び中継装置２５で行う場合と比較して、測定装置１及び中継装置２５の消費電力を小さくでき、測定装置１及び中継装置２５の電池交換の頻度を減らすことができる。

（実施の形態８）
本実施の形態は、測定システムに関する。この測定システムは、実施の形態７の測定システムと比較して、図２４に示すように測定装置１と中継装置２５とが互いに有線接続され、測定装置１が電池を有さない点で相違し、その他の点で一致する。図２４において、外部端末２６の図示を省略している。測定装置１の動作電力は、中継装置２５の有する電池２５ａから有線で供給される。測定装置１の図１に示す電力供給手段１０は、中継装置２５から延びる電力配線を接続するコネクタである。中継装置２５から測定装置１に電力を供給することで、測定装置１に電池が不要になり、測定装置１の電池交換が不要となる。測定装置１と中継装置２５とが有線接続される場合、測定装置１から測定結果信号を中継装置２５に有線送信してもよい。この場合、測定装置１の図１に示す通信手段７は、有線通信用の配線を接続するコネクタである。

（実施の形態９）
図２５は、本発明の実施の形態９に係る測定システムの簡易ブロック図である。図２５に示す多数の外部端末２６の各々は、実施の形態７の測定システムにおける外部端末２６と同様のものであり、図示を省略した測定装置及び中継装置と組み合わされる。各外部端末２６は、自身と対応するタイヤの劣化状態の判定結果及び路面状況の推定結果、並びに自身と対応する測定装置のＩＤ（センサモジュールＩＤ）などのデータを、外部記憶装置（ストレージサーバ）２７に蓄積（アップロード）する。外部記憶装置２７には、外部端末２６とは別の任意の端末２８からアクセス可能である。任意の端末２８は、外部記憶装置２７から必要なデータをダウンロードできる。これによれば、外部端末２６にデータを蓄積する必要がない。また、ユーザは、自由なタイミングで、通信が可能な任意の場所からタイヤに関するデータを確認できる。例えば、カーシェアリング会社の管理担当社員など、多数の車を管理するユーザは、ばらばらの場所に存在する車のタイヤの状態や走行した路面の履歴を一元管理できて便利である。

（実施の形態１０）
図２６は、本発明の実施の形態１０に係る測定システムの簡易ブロック図である。図２６に示す外部端末２６は、実施の形態７の測定システムにおける外部端末２６と同様のものであり、図示を省略した測定装置及び中継装置と組み合わされる。外部端末２６は、自身と対応する測定装置のＩＤ、並びに測定装置から得られるタイヤの歪データ及び歪以外のデータを定期的に外部記憶装置２７に蓄積する。歪データ及び歪以外のデータは、センシング後にデジタル化したデータであり、デジタル化した後の演算処理を行っていない演算前データである。同時期に、タイヤデータ取得用専用端末２９は、タイヤのトレッド厚、硬度、及びその他のデータを前記測定装置のＩＤと共に外部記憶装置２７に蓄積する。タイヤデータ取得用専用端末２９は、例えば整備工場にあり、タイヤのトレッド厚や硬度などの実測データを外部記憶装置２７に蓄積する。蓄積の時期は、車検や定期点検のタイミングである。これによれば、外部記憶装置２７には、測定装置で得られるタイヤの歪データや歪以外のデータと、同時期のタイヤの実際のトレッド厚や硬度が対応づけて保存される。任意の端末２８では、タイヤの歪データや歪以外のデータと、タイヤの実際のトレッド厚や硬度とを基に、歪データや歪以外のデータからタイヤの状態や路面状況を推定するための演算処理に用いるプログラムを評価あるいは更新する。本実施の形態によれば、タイヤの歪データや歪以外のデータと、タイヤの実際のトレッド厚や硬度と、の関係を示す学習データが増え、タイヤの歪データや歪以外のデータからタイヤの実際のトレッド厚や硬度を推定する精度が高められる。

以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。

保護シート４は、ポリエステル又はポリイミドの膜ないしフィルムであってもよい。実施の形態の測定装置から保護シート４を省略し、第１センサ２を、被測定物１１と直接接触するように設けてもよい。第１センサ２を構成する歪センサとしては、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）の他に、金属抵抗体、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、電場応答性高分子ＥＡＰ（Electroactive Polymer）、感圧導電性ゴムなどを使用できる。

第１センサ２は、歪みセンサに限定されず、例えば被測定物１１の同一面上に設けられた２つの電極であってもよい。前記２つの電極間に例えば１ｋＨｚ～１０ＭＨｚの範囲内の所定周波数の交流電圧を印加した結果により、前記２つの電極間の電気的特性、例えば静電容量、寄生抵抗、又は誘電正接を特定できる。前記２つの電極間の電気的特性は、被測定物１１の劣化状態によって変化する。このため、前記２つの電極間の電気的特性により、被測定物１１の劣化状態を推定できる。前記２つの電極間に交流電圧を印加する回路は、ケース５内に設けてもよい。

１、１Ａ～１Ｄ 測定装置（センサモジュール）、２ 第１センサ（歪センサ）、２ａ 圧電薄膜（薄膜ＰＺＴ）、２ｂ 電極、２ｃ バンプ、３ 弾性体、３ａ 貫通穴、３ｂ 凹部、４ 保護シート、５ ケース（筐体）、６ 基板（リジッド基板）、７ 通信手段（無線通信モジュール）、８ 処理回路、８ａ オペアンプ、８ｂ ＡＤ変換器、９ 第２センサ、１０ 電力供給手段、１１ 被測定物、１２ フレキシブル基板、１２ａ 電極（ボンディングパッド）、１２ｂ 配線接続部、１２ｃ 配線パターン、１３ ボンディングワイヤ、１４ 保護材、１５ 配線、１６ 接着剤（アンダーフィル）、１７ 保護材、１８ シールド（金属箔）、１９ 温度センサ、２０ 第２シート、２１ 絶縁層、２２ 抵抗パターン、２３ ホイール、２４ バルブ、２５ 中継装置（中継モジュール）、２５ａ 電池、２５ｂ 回路、２６ 外部端末、２７ 外部記憶装置（ストレージサーバ）、２８ 任意の端末、２９ タイヤデータ取得用専用端末、３０ レジスト（絶縁膜）、３０ａ 開口部。

Claims (21)

1. 被測定物の面上に設ける第１センサと、
   自身と前記被測定物との間に前記第１センサが位置するように設けられるケースと、
   前記ケースと前記被測定物との間に介在する弾性体と、
   前記ケース内に設けられた、前記第１センサの出力信号を処理する処理回路と、を備え、
   前記弾性体は、前記第１センサを空間を隔てて囲む若しくは覆う、又は、自身と前記被測定物との間に前記第１センサを挟む、測定装置。
2. 前記第１センサは、歪センサを含む、請求項１に記載の測定装置。
3. 被測定物の面上に設ける第１センサと、
   自身と前記被測定物との間に前記第１センサが位置するように設けられるケースと、
   前記ケースと前記被測定物との間に介在する弾性体と、
   前記ケース内に設けられた、前記第１センサの出力信号を処理する処理回路と、を備え、
   前記第１センサは、歪センサを含み、
   前記歪センサは、薄膜の圧電素子を備えるチップであり、
   前記チップは、フレキシブル基板上にワイヤボンディングにより実装され、
   前記フレキシブル基板は、外部への配線が接続される配線接続部を有する、測定装置。
4. 前記チップと前記フレキシブル基板とを接続する配線が、保護材で覆われている、請求項３に記載の測定装置。
5. 被測定物の面上に設ける第１センサと、
   自身と前記被測定物との間に前記第１センサが位置するように設けられるケースと、
   前記ケースと前記被測定物との間に介在する弾性体と、
   前記ケース内に設けられた、前記第１センサの出力信号を処理する処理回路と、を備え、
   前記第１センサは、歪センサを含み、
   前記歪センサは、薄膜の圧電素子を備えるチップであり、
   前記チップは、フレキシブル基板上にフリップチップ実装されている、測定装置。
6. 前記チップが、保護材で覆われている、請求項３から５のいずれか一項に記載の測定装置。
7. 前記フレキシブル基板上に、前記チップの実装部分を避けて設けられたレジストを有する、請求項３から６のいずれか一項に記載の測定装置。
8. 前記フレキシブル基板の前記チップとは反対側の面の、前記チップの真裏を含む少なくとも一部に、厚さ２０μｍ以下の金属箔が設けられている、請求項３から７のいずれか一項に記載の測定装置。
9. 前記チップに温度センサが設けられている、請求項３から８のいずれか一項に記載の測定装置。
10. 被測定物の面上に設ける温度センサを備え、
    前記温度センサは、前記弾性体と前記被測定物との間に位置する、請求項１から９のいずれか一項に記載の測定装置。
11. 前記第１センサは、前記被測定物の曲面上に設けられ、
    前記弾性体は、ＥＰＤＭ又はシリコーンゴムを使用した発泡ゴムであり、
    前記弾性体の厚さが、前記曲面のうち前記弾性体の直下に位置する部分の高低差以上である、請求項１から１０のいずれか一項に記載の測定装置。
12. 被測定物の面上に設ける第１センサと、
    自身と前記被測定物との間に前記第１センサが位置するように設けられるケースと、
    前記ケースと前記被測定物との間に介在する弾性体と、
    前記ケース内に設けられた、前記第１センサの出力信号を処理する処理回路と、を備え、
    前記弾性体の前記被測定物側の面に設けられた保護シートを備え、
    前記保護シートの前記弾性体とは反対側の面が、前記被測定物との接触面となり、
    前記第１センサは、前記弾性体及び前記保護シートの間に設けられている、測定装置。
13. 前記保護シートは、ＥＰＤＭ、シリコーンゴム又はオレフィン系エラストマーであり、
    前記保護シートの厚さが、１ｍｍ以下である、請求項１２に記載の測定装置。
14. 前記弾性体の前記被測定物側の面に設けられた第２シートを備え、
    前記第２シートは、前記保護シートよりも前記被測定物に接着しやすい材質であり、
    前記第２シートの前記弾性体とは反対側の面が、前記被測定物との接触面となる、請求項１２又は１３に記載の測定装置。
15. 前記被測定物がタイヤであり、前記タイヤの内面上に設けられ、前記タイヤの状態又は前記タイヤが接触する路面の状況を推定するための測定結果を得る、請求項１から１４のいずれか一項に記載の測定装置。
16. 請求項１５に記載の測定装置と、
    前記タイヤの空気圧調整に使用するバルブに設けられた中継装置と、を備え、
    前記測定装置の測定結果信号を、前記中継装置を介して外部端末に送信する、測定システム。
17. タイヤの内面上に設けられ、前記タイヤの状態又は前記タイヤが接触する路面の状況を推定するための測定結果を得る測定装置と、
    前記タイヤの空気圧調整に使用するバルブに設けられた中継装置と、を備え、
    前記測定装置の測定結果信号を、前記中継装置を介して外部端末に送信する、測定システムであって、
    前記測定装置は、
    前記タイヤの内面上に設ける第１センサと、
    自身と前記タイヤとの間に前記第１センサが位置するように設けられるケースと、
    前記ケースと前記タイヤとの間に介在する弾性体と、
    前記ケース内に設けられた、前記第１センサの出力信号を処理する処理回路と、を備える、測定システム。
18. 前記中継装置と前記測定装置とが有線接続され、前記中継装置から前記測定装置に電力が供給される、請求項１６又は１７に記載の測定システム。
19. 前記測定装置及び前記中継装置ではセンシング信号のデジタル化を行い、前記外部端末によりデジタル化の後の演算処理を行う、請求項１６から１８のいずれか一項に記載の測定システム。
20. 前記外部端末は、外部に設置されたストレージサーバにデータを蓄積し、
    前記ストレージサーバのデータに別の端末からアクセス可能である、請求項１６から１９のいずれか一項に記載の測定システム。
21. 前記ストレージサーバに、センシング信号をデジタル化した後の演算処理を行っていない演算前データを保存すると共に、同時期の前記タイヤの状態の実測データを保存し、前記演算前データ及び前記実測データを基に、前記演算処理に用いるプログラムを評価あるいは更新する、請求項２０に記載の測定システム。

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