WO2020121583A1 - 機能部品 - Google Patents

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WO2020121583A1
WO2020121583A1 PCT/JP2019/028502 JP2019028502W WO2020121583A1 WO 2020121583 A1 WO2020121583 A1 WO 2020121583A1 JP 2019028502 W JP2019028502 W JP 2019028502W WO 2020121583 A1 WO2020121583 A1 WO 2020121583A1
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WO
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substrate
tire
sensor
functional component
board
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PCT/JP2019/028502
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English (en)
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Inventor
滋 山口
Original Assignee
株式会社ブリヂストン
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Publication date
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Priority to US17/285,599 priority patent/US20210394566A1/en
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C23/00—Devices for measuring, signalling, controlling, or distributing tyre pressure or temperature, specially adapted for mounting on vehicles; Arrangement of tyre inflating devices on vehicles, e.g. of pumps or of tanks; Tyre cooling arrangements
    • B60C23/06—Signalling devices actuated by deformation of the tyre, e.g. tyre mounted deformation sensors or indirect determination of tyre deformation based on wheel speed, wheel-centre to ground distance or inclination of wheel axle
    • B60C23/064—Signalling devices actuated by deformation of the tyre, e.g. tyre mounted deformation sensors or indirect determination of tyre deformation based on wheel speed, wheel-centre to ground distance or inclination of wheel axle comprising tyre mounted deformation sensors, e.g. to determine road contact area
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C23/00—Devices for measuring, signalling, controlling, or distributing tyre pressure or temperature, specially adapted for mounting on vehicles; Arrangement of tyre inflating devices on vehicles, e.g. of pumps or of tanks; Tyre cooling arrangements
    • B60C23/02—Signalling devices actuated by tyre pressure
    • B60C23/04—Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre
    • B60C23/0408—Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre transmitting the signals by non-mechanical means from the wheel or tyre to a vehicle body mounted receiver
    • B60C23/0422—Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre transmitting the signals by non-mechanical means from the wheel or tyre to a vehicle body mounted receiver characterised by the type of signal transmission means
    • B60C23/0433—Radio signals
    • B60C23/0447—Wheel or tyre mounted circuits
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60C23/02—Signalling devices actuated by tyre pressure
    • B60C23/04—Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre
    • B60C23/0491—Constructional details of means for attaching the control device
    • B60C23/0493—Constructional details of means for attaching the control device for attachment on the tyre
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C19/00—Tyre parts or constructions not otherwise provided for
    • B60C2019/004—Tyre sensors other than for detecting tyre pressure

Definitions

  • the present invention relates to functional parts that can be attached to a tire.
  • Patent Document 1 A technique for mounting is known (Patent Document 1).
  • a functional component for detecting a tire condition as information which is mounted in a tire, has a first sensor for detecting one condition of the tire.
  • the first substrate further comprises a communication unit that outputs information detected by the first sensor and the second sensor to the outside of the tire, and the first substrate and the second substrate are provided so as to overlap in the tire radial direction, The second substrate is arranged outside the tire in the radial direction.
  • FIG. 1A and 1B are views showing an example of mounting a functional component on a tire.
  • 2A to 2C are an exploded perspective view of a functional component, a plan view and a partial sectional view of a housing case.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the module.
  • 4A to 4C are block diagrams of the basic substrate.
  • 5A and 5B are block diagrams of the extension board.
  • FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration diagram of the strain sensor.
  • 7A to 7C are schematic assembly process diagrams of the functional component.
  • FIG. 8 is a plan view in which a battery is connected to the basic substrate.
  • 9A and 9B are block diagrams showing another configuration of the extension board.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of how the functional component 1 is attached to the tire 10.
  • the functional component 1 is arranged at the center in the width direction of the inner peripheral surface 10s, which is the back side of the tread 11 in contact with the road surface of the tire 10.
  • the functional component 1 is firmly fixed to the inner surface (inner peripheral surface) 10s of the tire 10 with an adhesive or the like.
  • the functional component 1 detects information indicating the state of the tire 10 including the pressure and temperature of the air filled in the closed space (hereinafter referred to as the tire air chamber) formed by assembling the tire 10 to the wheel rim 15.
  • the detected information can be transmitted to, for example, a main body unit provided in a vehicle (not shown).
  • FIG. 2A is an exploded perspective view showing an example of the configuration of the functional component 1
  • FIG. 2B is a plan view of the housing case 20
  • FIG. 2C is a sectional view of the skirt 4.
  • the functional component 1 roughly includes a module 6 that detects the state of the tire 10, and a housing 2 that houses the module 6.
  • the housing 2 includes a housing case 20 having a housing space S (housing portion) for the module 6, and a cap 30 that functions as a lid for the housing case 20.
  • the housing case 20 and the cap 30 are combined to form a disk. Formed into a shape.
  • the housing case 20 is formed in a bottomed cylindrical shape with one opening formed by a circular bottom portion 21 and a peripheral wall portion 22 that extends along the outer periphery from the outer peripheral edge of the bottom portion 21 and rises annularly from the bottom portion 21,
  • the inner bottom surface 20c of the bottom portion 21 and the inner peripheral surface 20a of the peripheral wall portion 22 form an accommodation space S capable of accommodating the module 6.
  • terms such as the axial direction, the circumferential direction, and the radial direction are used with reference to the axis O of the peripheral wall portion 22.
  • the inner peripheral surface 20a of the peripheral wall portion 22 there are formed a concave portion 20A that is recessed outward in the radial direction of the axis O, and a plurality of convex portions 20B that protrude toward the axis O direction and extend along the axis O
  • the module 6 accommodated in the accommodation space S is positioned at a predetermined position.
  • the bottom portion 21 of the housing case 20 is provided with a through hole 29 penetrating from the inner bottom surface 20c to the outer bottom surface 20d. Further, the inner bottom surface 20c of the bottom portion 21 is provided with supporting means such as a protrusion (not shown) for supporting the module 6 accommodated in the accommodation space S from below.
  • the outer bottom surface 20d of the bottom portion 21 has a center of curvature provided on the axis O, and a central portion thereof projects outward in the axial direction from the outer peripheral edge side of the outer bottom surface 20d, for example, formed into a spherical shape.
  • the shape of the outer bottom surface 20d is not limited to the spherical shape and may be set as appropriate.
  • the outer bottom surface 20d is provided with a plurality of protrusions 24 protruding from the outer bottom surface 20d toward the inner peripheral surface 10s of the tire 10.
  • the plurality of convex portions 24 are, for example, radially arranged with respect to the axis O of the outer bottom surface 20d and arranged at equal intervals in the circumferential direction (equal intervals about the axis O), and in the normal direction of the outer bottom surface 20d. It is formed to extend.
  • the length of extension of the convex portion 24 may be set, for example, such that when the skirt 4 described later is mounted on the housing 2, it does not protrude beyond the tip portion 44A of the skirt 4.
  • the plurality of convex portions 24 may be, for example, a columnar shape such as a columnar shape, a pyramid shape, or a combination thereof, or instead of the convex portion 24, a concave portion that is recessed from the outer bottom surface 20d to the inner bottom surface 20c side, and You may form combining a convex part and a concave part.
  • the outer peripheral surface 20b of the peripheral wall portion 22 is provided with a skirt attachment portion 26 for attaching a skirt 4 described later.
  • the skirt attachment portion 26 is composed of, for example, a plurality of annular protrusions 23 provided on the lower half of the peripheral wall portion 22.
  • the annular convex portion 23 is an annular body that extends in the circumferential direction of the outer peripheral surface 20b, and is provided in a plurality (three in this example) at predetermined intervals in the axial direction.
  • the annular convex portion 23 may be configured to extend intermittently in the circumferential direction without extending over the entire circumference.
  • the skirt 4 includes a tubular portion 40 that is formed in a cylindrical shape so as to surround the skirt attachment portion 26, and an enlarged portion 42 that extends from the tubular portion 40 to the inner peripheral surface 10s side.
  • a plurality of annular concave portions 43 extending in the circumferential direction and recessed in the radial direction are formed, and the annular convex portion 23 forming the skirt mounting portion 26 on the outer circumference of the housing case 20.
  • a case mounting portion 46 that fits with is provided.
  • the enlarged portion 42 is formed in a trumpet shape that is continuous from the tubular portion 40 and widens toward the end.
  • the inner peripheral surface 42a of the enlarged portion 42 is formed as a curved surface whose diameter gradually increases from the outer peripheral edge of the outer bottom surface 20d of the housing case 20 toward the inner peripheral surface 10s side of the tire 10 in the axial cross section.
  • the outer peripheral surface 42b is formed as a curved surface that is smoothly continuous with the outer peripheral surface 40b of the tubular portion 40 and gradually increases in diameter toward the inner peripheral surface 10s of the tire 10.
  • the thickness of the enlarged portion 42 formed by the inner peripheral surface 42a and the outer peripheral surface 42b is set to taper so that it gradually becomes thinner toward the axial end on the inner peripheral surface 10s side.
  • the tip portion 44A of the inner peripheral surface 42a and the tip portion 44B of the outer peripheral surface 42b are connected via a flat surface 42c. That is, the flat surface 42c is an annular surface surrounded by the tip portion 44A of the inner peripheral surface 42a, the tip portion 44B of the outer peripheral surface 42b, and the plane orthogonal to the axis O.
  • the skirt 4 is attached to the skirt mounting portion 26 of the housing case 20 to extend from the outer bottom surface 20d of the housing 2 to the inner peripheral surface 10s side of the tire 10 (a direction away from the outer bottom surface 20d).
  • the cap 30 includes a circular ceiling portion 32 and a peripheral wall portion 34 extending along the outer peripheral edge of the ceiling portion 32.
  • An attachment mark M indicating the direction when the functional component 1 is attached to the tire 10 is formed on the outer surface 32a of the ceiling portion 32.
  • the attachment mark M is displayed by, for example, engraving or printing.
  • the attachment mark M indicates that the functional component 1 is attached to the inner peripheral surface 10s of the tire 10 with the arrow pointing in the tire circumferential direction.
  • the direction indicated by the attachment mark M may be appropriately set according to the detection direction of the module 6.
  • a hole 33 penetrating in the direction of the axis O is formed in the ceiling portion 32.
  • the hole 33 functions as an introduction hole for taking air in the tire into the accommodation space S of the accommodation case 20 when the opening of the accommodation case 20 is closed by the cap 30.
  • the inner diameter of the peripheral wall portion 34 is set so as to surround the outer periphery of the outer peripheral surface 20b of the peripheral wall portion 22 of the housing case 20.
  • the cap 30 having the above configuration is integrated with the housing case 20 by a fitting fixing means (not shown) or the like with the mounting mark M provided on the outer surface 32a facing the housing case 20 in a predetermined direction.
  • a material such as synthetic resin is suitable from the viewpoint of weight saving and strength of the functional component 1.
  • the skirt 4 is preferably made of, for example, an elastic material made of an elastomer such as rubber or a resin having flexibility.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the module 6.
  • the module 6 includes a plurality of substrates 60 and 80 as a first substrate and a second substrate, and a battery 100 that supplies power to the substrates 60 and 80.
  • the substrate 60 and the substrate 80 are formed, for example, in an approximately octagonal shape so as to correspond to the concave portions 20A and the plurality of convex portions 20B provided in the housing case 20, and the peripheral edge is in contact with the convex portion 20B and one of the peripheral edges is formed.
  • the projecting pieces 60z and 80z protruding from the portion are formed so as to be accommodated in the recess 20A.
  • the board 60 is provided with detection means for detecting whether or not the tire 10 is in a normal state as basic information, and the board 80 is expanded in addition to the information detected by the board 60.
  • a detection means for detecting another state of the tire 10 is further provided.
  • the substrate 60 will be referred to as a basic substrate 60
  • the substrate 80 will be referred to as an extension substrate 80.
  • FIG. 4A to 4C are block diagrams of the basic substrate 60.
  • the basic substrate 60 is detected by a temperature sensor 62 that acquires the temperature inside the air chamber of the tire 10 as a first sensor, a pressure sensor 64 that acquires the pressure inside the air chamber, and each sensor 62;
  • the communication device 67 for outputting the detected value to the outside of the tire, the information detected by the plurality of sensors 62; 64, and the operation of the plurality of sensors 62; 64 and the communication device 67, and the extension board 80
  • a control processing device 70 is provided as a first processing means for processing the transfer of information.
  • the temperature sensor 62 and the pressure sensor 64 detect the temperature and pressure of the air in the tire air chamber by the air in the tire air chamber introduced into the accommodation space S through the hole 33 provided in the cap 30.
  • the temperature sensor 62 and the pressure sensor 64 operate based on the signal output from the control processing device 70.
  • the communication device 67 includes a transmitter 68 and a receiver 69.
  • the transmitting unit 68 is composed of a general transmitting circuit 68A and a transmitting antenna 68B
  • the receiving unit 69 is composed of a general receiving circuit 69A and a receiving antenna 69B.
  • the transmission unit 68 converts the information input from the control processing device 70 into a predetermined signal by the transmission circuit 68A, and transmits the predetermined signal from the transmission antenna 68B to the main unit provided in the vehicle (not shown).
  • the transmission unit 68 operates, for example, every time information is input from the control processing device 70.
  • the receiving unit 69 determines that the receiving circuit 69A has received the electromagnetic wave, and The communication circuit from the control processor 70 to the control processor 70 is opened, and the input information is output to the control processor 70. Further, when the reception of the radio wave has not been received for the predetermined time, the receiving unit 69 stops its function.
  • the control processing device 70 includes a storage unit 72 such as a memory for storing programs and the like, a CPU 74 functioning as an arithmetic processing unit, and an input/output unit 76, and operates as a so-called computer.
  • a storage unit 72 such as a memory for storing programs and the like
  • a CPU 74 functioning as an arithmetic processing unit
  • an input/output unit 76 and operates as a so-called computer.
  • the storage unit 72 for example, a unique identification number set in the basic board 60, a program for controlling the operations of the temperature sensor 62 and the pressure sensor 64, a program for operating the communication device 67, and the communication device 67.
  • a program for executing processing when a signal is input from the outside, a program for controlling the expansion board 80, and the like are stored in the receiving unit 69 of FIG.
  • the storage unit 72 stores information such as the temperature and pressure in the tire 10 detected by the temperature sensor 62 and the pressure sensor 64 as a history.
  • the input/output unit 76 is capable of outputting a signal for operating the temperature sensor 62 and the pressure sensor 64, an interface for inputting the temperature and pressure detected by the temperature sensor 62 and the pressure sensor 64, and communicating with the extension board 80. Function as an interface.
  • the CPU 74 executes the program stored in the storage unit 72, and thus the operation of the sensor that controls the temperature and pressure detection by the temperature sensor 62 and the pressure sensor 64, and the operation of the communication device 67, for example. , And controls operations such as information exchange with the extension board 80.
  • the control processing device 70 outputs a signal to the temperature sensor 62 and the pressure sensor 64, for example, based on the sampling time set in the memory, and causes the temperature sensor 62 and the pressure sensor 64 to detect the temperature and the pressure. Then, the temperature and pressure information detected by the temperature sensor 62 and the pressure sensor 64 is converted into a predetermined signal such as a digital signal and output to the communication device 67.
  • control processing device 70 stores in the storage means 72 based on a command input by radio waves from a functional component management device (not shown) that manages the functional component 1 when the communication circuit with the receiving unit 69 is opened. Output, update, and add stored information. For example, when the identification number is input from the functional component management device, the identification number is stored in the storage unit 72, and when the identification number is requested, the identification number is output via the transmission unit 68. .. That is, it has a function as a so-called RFID.
  • control processing device 70 when the information is input from the expansion board 80, the control processing device 70 outputs the input information to the transmission unit 68 of the communication device 67. Further, when a command regarding the expansion board 80 is input from the functional component management device in a state where the communication circuit with the reception unit 69 is opened, the control processing device 70 outputs the input command to the expansion board 80.
  • the temperature sensor 62, the pressure sensor 64, the transmission circuit 68A and the reception circuit 69A of the communication device 67, and the control circuit functioning as the control processing device 70 are integrated into one chip, for example. It is integrated as a module and mounted as a sensor unit 61 on the surface of the substrate.
  • the transmitting antenna 68B and the receiving antenna 69B forming the communication device 67 are mounted as an antenna unit 63 on the surface of the substrate separately from the sensor unit 61, and are provided on the same surface of the substrate, for example.
  • FIG. 5A is a block diagram of the extension board 80.
  • FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration diagram of the strain sensor 82.
  • the extension board 80 processes the strain sensor 82 that detects the deformation of the tire as the second sensor, the information detected by the strain sensor 82, and controls the operation of the strain sensor 82.
  • the control processing device 90 as the two processing means.
  • the strain sensor 82 is connected to the extension board 80 by a connecting line 83 such as a flexible cable.
  • the strain sensor 82 includes, for example, a strain gauge 84, a bridge circuit 86, a strain amplifier 88, and the like.
  • the strain gauge 84 constitutes a part of the bridge circuit 86. For example, a voltage is applied to the bridge circuit 86 from the strain amplifier 88, and the difference in the voltage value accompanying the change in the resistance value when the strain gauge 84 detects strain is output to the strain amplifier 88 as a signal.
  • the strain amplifier 88 includes a signal amplification circuit 88A, an A/D converter 88B, and a power supply unit 88C, amplifies the signal input from the bridge circuit 86 with the signal amplification circuit 88A, and amplifies the amplified signal to A/D. It is converted into a digital signal by the converter 88B and output to the control processing device 90. That is, a voltage value corresponding to the amount of strain detected by the strain gauge 84 is output as a digital signal to the extension board 80 by the strain amplifier 88.
  • the functions of the strain gauge 84, the bridge circuit 86, and the strain amplifier 88 are integrated in one chip, and a rectangular so-called piezoresistive semiconductor is formed.
  • the constructed sensor chip was applied.
  • the strain sensor 82 has, for example, a measurement surface 82a defined therein, and is attached to the outer bottom surface 20d of the housing 2 such that the measurement surface 82a faces the inner peripheral surface 10s of the tire 10 (see FIG. 7C).
  • the control processing device 90 includes a storage unit 92 that stores programs and the like, a CPU 94 that functions as an arithmetic processing unit, and an input/output unit 96, and has a so-called computer function.
  • the control processing device 90 outputs the tire strain detection operation by the strain sensor 82 and the strain detected by the strain sensor 82 in a format defined by the control processing device 70 provided on the basic substrate 60, for example.
  • the processing is executed and the strain is stored in the storage unit 92.
  • the control processing device 90 operates based on the command input from the functional component management device via the control processing device 70, and outputs the result of executing the process based on the command to the basic board 60.
  • the control processing device 90 is configured as a one-chip computer, for example, and is mounted on the extension board 80.
  • the above-mentioned basic board 60 is provided with board connecting means 78 for connecting the expansion board 80, and the expansion board 80 is provided with board connecting means 98 for connecting with the basic board 60.
  • the board connecting means 78 is provided on the back surface of the mounting surface of the basic board 60 on which the sensor unit 61 and the antenna unit 63 are mounted, and the board connecting means 98 is on the mounting surface of the expansion board 80 on which the control processing device 90 is mounted. It is provided on the same side. That is, when the functional component 1 is attached to the inner peripheral surface 10 s of the tire 10, the basic board 60 is connected so as to be located inside the expansion board 80 in the radial direction.
  • the board connecting unit 78 includes an input/output section 78A for exchanging information with the expansion board 80, and a power receiving section 78B for receiving electric power supplied from the expansion board 80.
  • the board connecting unit 98 also includes an input/output unit 98A for exchanging information with the basic board 60, and a power supply section 98B for supplying electric power to the basic board 60.
  • connection by connecting pins As a method of electrically connecting the board connecting means 78 of the basic board 60 and the board connecting means 98 of the extension board 80 to each other, for example, connection by connecting pins is suitable.
  • a pin socket that can be mounted on the board is applied to the input/output unit 78A and the power receiving unit 78B of the basic board 60, and a pin socket is used for the input/output unit 98A and the power feeding unit 98B of the extension board 80.
  • a pin header having a pin that can be inserted into the pin socket may be mounted on the substrate and physically connected. That is, the pin socket and the pin header constitute a connecting portion that connects the base substrate 60 and the extension substrate 80.
  • connection between the base board 60 and the extension board 80 is not limited to the connection by the pin socket and the pin header, but may be directly connected to each other by soldering or the like with a conductive pin. Further, the connection is not limited to the connection pin, and the connection may be electrically performed by a flexible cable or the like.
  • the base board 60 and the extension board 80 respectively include a power receiving terminal 79 and a power receiving terminal 99 to which the battery 100 can be connected.
  • the power receiving terminals 79; 99 are provided as two long holes penetrating in the plate thickness direction on the respective substrates 60; 80 at two predetermined distances apart from each other. Each elongated hole is configured such that a predetermined area of the inner peripheral surface and the peripheral portion is covered with a conductor and exposed as an electrode on the surface of the substrate. In each of the substrates 60 and 80, one long hole is set as a plus pole and the other long hole is set as a minus pole.
  • the power receiving terminal 99 provided on the extension substrate 80 is connected to the power feeding unit 98B.
  • the battery 100 is a so-called button battery, and includes connection terminals 102 that can be inserted into the power receiving terminals 79 and 99 provided on the basic substrate 60 and the extension substrate 80.
  • the connection terminal 102 includes, for example, extension pieces 102A that are joined to each electrode set in the battery 100 by soldering or the like and extend in the same direction.
  • the extension pieces 102A and 102A are set so that the extension intervals thereof are slightly shorter than the distances between the pair of power receiving terminals 79 and 99 provided on the respective substrates 60 and 80, so that the power receiving terminals 79 and 99 can be held. It is formed.
  • One extension piece 102A is formed so as to be connectable to the positive pole of the power reception terminal 79 or the power reception terminal 99, and the other extension piece 102A is connectable to the power reception terminal 79 or the negative pole of the power reception terminal 99.
  • the module 6 connects the board connecting means 78 of the base board 60 and the board connecting means 98 of the extension board 80 to each other, thereby forming the base board 60 and the extension board 80.
  • the battery 100 is attached to the expansion substrate 80 by connecting the connection terminal 102 of the battery 100 to the power receiving terminal 99 of the expansion substrate 80. That is, the power of the battery 100 is supplied to the power receiving terminal 99 of the expansion board 80, and is supplied to the basic board 60 via the power receiving section 78B of the basic board 60 connected to the power feeding section 98B of the expansion board 80.
  • the battery 100 is mounted on the expansion board 80 integrated with the basic board 60, and is housed in the housing case 20.
  • the strain sensor 82 is placed on the outer bottom surface. It is arranged at the center of 20d, and the strain sensor 82 and the connecting wire 83 are fixed to the outer bottom surface 20d by a fixing means such as an adhesive.
  • the base material 60 and the extension board 80 are fixed, and the extension board 80 and the battery 100 are fixed, by filling the filling material 50 into the accommodation space S in which the module 6 is accommodated and curing it.
  • the module 6 including the basic substrate 60, the expansion substrate 80, and the battery 100, which are fixed to each other by the filling material 50 is fixed to the housing case 20, and the through hole 29 provided in the bottom portion 21 is closed.
  • the temperature sensor 62 and the pressure sensor 64 are integrated as the sensor unit 61, so that the air intake hole provided in the sensor unit 61 is not blocked, for example, It is preferable to fill up to a position that does not reach the upper surface of the sensor unit 61.
  • the filler 50 is preferably made of synthetic resin or the like, for example.
  • the material of the filling material 50 may be any material as long as it can waterproof, dust-proof, and protect the substrate of the module 6 housed in the housing 2, and examples thereof include urethane resin or synthetic resin of epoxy resin. Be done. By applying such a material to the filler 50, even when the tire 10 rotates, particularly when the tire 10 rotates at a high speed, the filler 50 has sufficient resistance to the force received from the battery 100 and the basic substrate 60; 80. Can be maintained. In particular, by using an epoxy-based resin, weather resistance can be further improved in addition to protection for waterproofing, dustproofing, and substrate protection.
  • the cup-shaped space formed by the inner peripheral surface 42a of the skirt 4 attached to the outer periphery of the housing 2 and the outer bottom surface 20d of the housing 2 is filled with an adhesive. Then, it is adhered to the inner peripheral surface 10s of the tire 10. That is, the strain sensor 82 is bonded to the inner peripheral surface 10s of the tire 10 while being embedded in the adhesive.
  • the extension board 80 is attached to the basic board 60.
  • the battery 100 is mounted on the basic board 60 as shown in FIG. You may attach it directly.
  • FIG. 9A and 9B are block diagrams showing another configuration of the extension board 80.
  • the strain sensor 82 is attached to the extension substrate 80 in the above-described embodiment, the present invention is not limited to this, and the function mounted on the extension substrate 80 may be set as necessary. That is, it may be an acceleration sensor, or, as shown in FIG. 9A, it may be a high pressure pressure sensor 82 that measures a higher pressure range than the pressure sensor 64 provided on the basic substrate 60. In the case where water is injected into the tire air chamber such as a tire for a heavy-duty vehicle used in, for example, the pressure sensor 82 for water pressure may be used.
  • control processing device 90 corresponding to each sensor is provided on the extension substrate 80, and the information detected by the sensor is converted into a format that the control processing device 70 of the basic substrate 60 can support. It is preferable to be configured to output to. Further, by storing the information detected by the expansion board 80 in the storage means 92 of the control processing device 90 included in the expansion board 80, the load on the storage means 72 of the basic board 60 can be reduced. As a result, the capacity of the storage unit 72 can be reduced, that is, the memory as the storage unit 72 can be downsized.
  • the temperature sensor 62 and the pressure sensor 64 are provided on the basic substrate 60, and the strain sensor 82 is provided on the expansion substrate 80.
  • the number of sensors provided on the basic substrate 60 and the expansion substrate 80 is not limited to the above. The present invention is not limited to this, and may be set appropriately.
  • each expansion board may be provided with a connection portion such as the above-mentioned connection pin or the like for connecting the expansion boards to each other for electrical connection.
  • communication is performed by creating the basic board 60 including the detection unit that detects the basic state of the tire and the communication device 67, and creating the extension board 80 according to the type of the tire or the application.
  • the basic board 60 provided with the device 67 is used as a common board, and an expansion board 80 for expanding the function of the basic board 60 corresponding to the performance required as a functional component may be developed and manufactured. The number of manufacturing steps can be reduced. Further, by arranging the expansion board 80 not provided with the communication device 67 in the tire radial direction outside, that is, in the up-down direction on the side of the functional component 1 where the functional component 1 is attached to the tire 10 (skirt 4), the communication device 67 can be separated from the tire.
  • each substrate can be downsized, and the mounting area of the module 6 to the tire 10 can be reduced. It can be minimized.
  • the configuration of the basic substrate is not limited to that described in the above embodiment, and, for example, the function of the basic substrate is extracted and selected according to the type of tire or the application required for the functional component 1. For the functions that are specifically required, the functions may be transferred to the expansion board.
  • the functional component according to one aspect of the present invention is a functional component that is mounted in a tire and that detects the condition of the tire as information, and has a first sensor that detects one condition of the tire. And a second substrate having a second sensor for detecting a tire state different from the tire state detected by the first sensor, and a connecting portion for electrically connecting the first substrate and the second substrate.
  • the first substrate further includes a communication unit that outputs information detected by the first sensor and the second sensor to the outside of the tire, and the first substrate and the second substrate are provided so as to be overlapped in the tire radial direction. Two substrates were arranged on the outer side in the tire radial direction.
  • the first substrate provided with the communication means is used as a common substrate, and the second substrate may be developed and manufactured according to the performance required as the functional component. Can be reduced. Further, by arranging the second substrate not provided with the communication means on the outer side in the tire radial direction, there is nothing that blocks radio waves when the information is output from the communication means to the outside of the tire, so that the outside of the tire can be accurately measured. Information can be output.
  • a connecting pin may be used for the connecting portion, the first substrate and the second substrate may be integrated with resin, and the first substrate may process information detected by the first sensor.
  • a configuration may be adopted in which the processing unit is provided, and the second substrate is provided with the second processing unit that processes the information detected by the second sensor.

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Abstract

タイヤ内に取り付けられ、タイヤの状態を情報として検出するための機能部品であって、タイヤの一の状態を検出する第１センサを有する第１基板と、第１センサにより検出されるタイヤの状態と異なるタイヤの状態を検出する第２センサを有する第２基板と、第１基板と第２基板とを電気的に接続する接続手段とを備え、第１基板は、第１センサ及び第２センサにより検出された情報をタイヤの外部に出力する通信手段をさらに備え、第１基板及び第２基板はタイヤ半径方向に重ねて設けられ、第２基板がタイヤ半径方向外側に配置される構成とした。

Description

機能部品
　本発明は、タイヤに取り付け可能な機能部品等に関する。
　従来、タイヤ内の温度や圧力を検出する温度センサや圧力センサを設けるとともに、検出した温度や圧力をドライバー等に報知するためにタイヤ外に出力する通信装置とを備えた機能部品をタイヤ内に装着する技術が知られている（特許文献１）。
特開２０１３－２２６８５３号公報
　しかしながら、このような機能部品は、タイヤの種類、或いは、用途に応じた専用設計により製作されるため、例えば１０種の用途があった場合には１０種類の専用設計された実装基板を製作し性能確認をする必要があった。また、機能部品では、無線機器を通信装置として利用し、検出した情報を外部に出力しているため、公道での使用時には公的機関による使用許可の承認を取得する必要がある。このため、タイヤの種類や用途に応じて基板を製作した場合には、開発や製作に係る工数が増え、費用も増加する傾向となる。
　本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、機能部品として要求される性能に対応して、開発、製作工数を削減可能な機能部品を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するための機能部品の構成として、タイヤ内に取り付けられ、タイヤの状態を情報として検出するための機能部品であって、タイヤの一の状態を検出する第１センサを有する第１基板と、第１センサにより検出されるタイヤの状態とは異なるタイヤの状態を検出する第２センサを有する第２基板と、第１基板と第２基板とを電気的に接続する接続部とを備え、第１基板は、第１センサ及び第２センサにより検出された情報をタイヤの外部に出力する通信手段をさらに備え、第１基板及び第２基板は、タイヤ半径方向に重ねて設けられ、第２基板がタイヤ半径方向外側に配置された構成とした。
図1Ａ及び１Ｂは機能部品のタイヤへの取付例を示す図である。
図２Ａ乃至２Ｃは機能部品の分解斜視図、収容ケースの平面図及び部分断面図である。
図３はモジュールの分解斜視図である。
図４Ａ乃至４Ｃは基本基板のブロック図である。
図５Ａ及び５Ｂは拡張基板のブロック図である。
図６はひずみセンサの概略構成図を示す図である。
図７Ａ乃至７Ｃは機能部品の概略組立工程図である。
図8は基本基板に電池を接続した平面図である。
図９Ａ及び９Ｂは拡張基板の他の構成を示すブロック図である。
　以下、発明の実施形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明される特徴の組み合わせのすべてが発明の解決手段に必須であるとは限らず、選択的に採用される構成を含むものである。
　図１は、機能部品１のタイヤ１０への取付例を示す図である。図１Ａ及び１Ｂに示すように、機能部品１は、タイヤ１０の路面と接するトレッド１１の裏側である内周面１０ｓの幅方向中央に配置される。機能部品１は、例えば、接着剤等によりタイヤ１０の内面（内周面）１０ｓに強固に固定される。
　そして、機能部品１は、タイヤ１０をホイールリム１５に組み付けて形成された閉空間（以下、タイヤ気室という）に充填された空気の圧力や温度を含むタイヤ１０の状態を示す情報を検出し、検出した情報を例えば、図外の車両に設けられた本体ユニットに送信可能に構成される。
　図２Ａは、機能部品１の構成の一例を示す分解斜視図、図２Ｂは、収容ケース２０の平面図、図２（ｃ）は、スカート４の断面図である。図２Ａに示すように、機能部品１は、概略、タイヤ１０の状態を検出するモジュール６と、モジュール６を収容する筐体２とで構成される。
　筐体２は、モジュール６の収容空間Ｓ（収容部）を有する収容ケース２０と、収容ケース２０に対する蓋体として機能するキャップ３０とを備え、収容ケース２０とキャップ３０とを組み合わせることで概ね円盤状に形成される。
　収容ケース２０は、円形の底部２１と、底部２１の外周縁からの外周に沿って延長し、底部２１から環状に立ち上がる周壁部２２とで形成された一方開口の有底円筒状に形成され、底部２１の内底面２０ｃ及び周壁部２２の内周面２０ａとでモジュール６を収容可能な収容空間Ｓを形成する。以下の説明では、周壁部２２の軸Ｏを基準として軸方向、周方向、径方向等の用語を用いて説明する。
　周壁部２２の内周面２０ａには、軸Ｏの径方向外側に向けて窪む凹部２０Ａや、軸Ｏ方向に向けて突出し、軸Ｏに沿って延長する複数の凸部２０Ｂが形成され、収容空間Ｓに収容されたモジュール６を所定の位置に位置決めする。収容ケース２０の底部２１には、内底面２０ｃから外底面２０ｄへと貫通する貫通孔２９が設けられている。さらに、底部２１の内底面２０ｃには、収容空間Ｓに収容されたモジュール６を下方から支持する図外の突起等の支持手段が設けられている。
　図２Ｂに示すように、底部２１の外底面２０ｄは、軸Ｏ上に曲率中心が設けられ、該外底面２０ｄの外周縁側よりも中央部分が軸方向外側に突出する、例えば、球面状に形成される。なお、上述の外底面２０ｄの形状は、球面状に限定されず、適宜設定すれば良い。この外底面２０ｄには、該外底面２０ｄからタイヤ１０の内周面１０ｓに向けて突出する複数の凸部２４が形成される。複数の凸部２４は、例えば、外底面２０ｄの軸Ｏに対して放射状、かつ、円周方向に均等な間隔（軸Ｏ周りに均等な間隔）で配置され、外底面２０ｄの法線方向に延長するように形成されている。凸部２４の延長する長さは、例えば、後述のスカート４を筐体２に装着したときに、スカート４の先端部４４Ａよりも突出しない長さで設定すると良い。複数の凸部２４は、例えば、円柱等の柱形状や錐形状、或は、それらを組み合わせたり、凸部２４に代えて、外底面２０ｄから内底面２０ｃ側に窪む凹部としても良く、また凸部と凹部を組み合わせて形成しても良い。
　周壁部２２の外周面２０ｂには、後述のスカート４を取り付けるためのスカート取付部２６が設けられる。スカート取付部２６は、例えば、周壁部２２の下側半部に設けられた複数の環状凸部２３により構成される。環状凸部２３は、外周面２０ｂの円周方向に亘って延長する環状体であって、軸方向に所定の間隔で複数（本例では３本）設けられる。なお、環状凸部２３は、一周に亘り延長することなく円周方向に断続的に延長する構成であっても良い。
　図２Ｃに示すように、スカート４は、スカート取付部２６を囲繞可能に円筒状に形成された筒部４０と、当該筒部４０から内周面１０ｓ側に延長する拡大部４２とを備える。筒部４０の内周面４０ａには、円周方向に沿って延長し、径方向に窪む環状凹部４３が複数形成され、収容ケース２０の外周にスカート取付部２６を構成する環状凸部２３と嵌合するケース取付部４６が設けられる。
　拡大部４２は、筒部４０から連続し、末広がりのラッパ状に形成される。拡大部４２の内周面４２ａは、軸断面において収容ケース２０の外底面２０ｄの外周縁からタイヤ１０の内周面１０ｓ側に向けて徐々に拡径する曲面として形成される。外周面４２ｂは、筒部４０の外周面４０ｂと滑らかに連続し、タイヤ１０の内周面１０ｓに向けて徐々に拡径する曲面として形成される。内周面４２ａ及び外周面４２ｂで形成される拡大部４２の厚みは、内周面１０ｓ側の軸方向端部に向かうに従い、徐々に薄くなるように先細り状に設定される。内周面４２ａの先端部４４Ａ及び外周面４２ｂの先端部４４Ｂは、平坦面４２ｃを介して接続される。つまり、平坦面４２ｃは、内周面４２ａの先端部４４Ａと、外周面４２ｂの先端部４４Ｂと、軸Ｏと直交する平面により囲まれる環状面である。
　そして、スカート４は、収容ケース２０のスカート取付部２６に装着されることにより、筐体２の外底面２０ｄからタイヤ１０の内周面１０ｓ側（外底面２０ｄから離間する方向）に延長する。
　図２Ａに示すように、キャップ３０は、円形の天井部３２と、天井部３２の外周縁に沿って延長する周壁部３４とを備える。天井部３２の外側面３２ａには、機能部品１をタイヤ１０に装着する時の方向を示す取付マークＭが形成される。取付マークＭは、例えば、刻印や印刷等により表示される。図１Ｂに示すように、取付マークＭは、矢印をタイヤ円周方向に向けて、機能部品１をタイヤ１０の内周面１０ｓに取り付けることを示している。なお、取付マークＭが示す方向は、モジュール６の検出方向に対応して適宜設定すれば良い。天井部３２には、軸Ｏ方向に貫通する孔３３が形成される。孔３３は、キャップ３０により収容ケース２０の開口を閉鎖したときに、収容ケース２０の収容空間Ｓに、タイヤ内の空気を取り入れるための導入孔として機能する。周壁部３４は、収容ケース２０の周壁部２２の外周面２０ｂの外周を囲繞可能な内径が設定される。上記構成からなるキャップ３０は、収容ケース２０に対して外側面３２ａに設けられた取付マークＭが所定の方向を向いた状態で図外のはめ込み固定手段等により収容ケース２０と一体化される。
　上述の収容ケース２０及びキャップ３０は、例えば、機能部品１の軽量化及び強度の観点から合成樹脂等の素材が好適である。また、スカート４は、例えば、ゴム等のエラストマーからなる弾性素材や可撓性を有する樹脂等が好ましい。
　図３は、モジュール６の分解斜視図である。本実施形態に係るモジュール６は、第１基板及び第２基板としての複数の基板６０；８０と、基板６０と基板８０とに電力を供給する電池１００とを備える。基板６０及び基板８０は、収容ケース２０に設けられた凹部２０Ａ及び複数の凸部２０Ｂに対応するように、例えば、概略８角形に形成され、周縁を凸部２０Ｂに接触させるとともに、周縁の一部から突出する突片６０ｚ；８０ｚを凹部２０Ａに一致させて収容可能に形成される。
　基板６０及び基板８０には、それぞれタイヤ１０の状態を検出するための異なる機能が設定される。例えば、基板６０には、基本的な情報として、タイヤ１０が正常な状態にあるかどうかを検出するための検出手段が設けられ、基板８０には、基板６０により検出された情報に加え、拡張的な機能を付加するために、さらにタイヤ１０における他の状態を検出する検出手段が設けられる。以下、基板６０を基本基板６０、基板８０を拡張基板８０という。
　図４Ａ乃至４Ｃは、基本基板６０のブロック図である。以下、基本基板６０及び拡張基板８０に設定される機能の一例について説明する。図４Ａに示すように、基本基板６０は、第１センサとしてのタイヤ１０の気室内の温度を取得する温度センサ６２及び気室内の圧力を取得する圧力センサ６４、各センサ６２；６４により検出された検出値をタイヤの外部に出力するための通信装置６７、複数のセンサ６２；６４により検出された情報を処理するとともに、複数のセンサ６２；６４及び通信装置６７の動作、拡張基板８０との情報の授受を処理する第１処理手段としての制御処理装置７０を備える。
　温度センサ６２及び圧力センサ６４は、キャップ３０に設けられた孔３３を介して収容空間Ｓ内に導入されたタイヤ気室内の空気によりタイヤ気室内の空気の温度及び圧力を検出する。温度センサ６２及び圧力センサ６４は、制御処理装置７０から出力される信号に基づいて動作する。
　図４Ｂに示すように、通信装置６７は、送信部６８と、受信部６９とを備える。送信部６８は、概略送信回路６８Ａ及び送信アンテナ６８Ｂで構成され、受信部６９は、概略受信回路６９Ａ及び受信アンテナ６９Ｂとで構成される。
　送信部６８は、制御処理装置７０から入力された情報を送信回路６８Ａにより所定の信号に変換し、送信アンテナ６８Ｂから図外の車両に設けられた本体ユニットに送信する。送信部６８は、例えば、制御処理装置７０から情報が入力される毎に動作する。
　受信部６９は、機能部品１を管理するための図外の機能部品管理装置から受信アンテナ６９Ｂに対して所定の電波が入力されたときに、受信回路６９Ａが電波の受信ありと判定し、外部から制御処理装置７０への通信回路を開き、入力された情報を制御処理装置７０に出力する。また、電波の受信が所定時間ない場合には、受信部６９は、機能を停止する。
　制御処理装置７０は、プログラム等が記憶されるメモリ等の記憶手段７２，演算処理手段として機能するＣＰＵ７４、入出力手段７６を備え、所謂コンピュータとして動作する。
　記憶手段７２には、例えば、基本基板６０に設定される固有の識別番号や、温度センサ６２及び圧力センサ６４の動作を制御するためのプログラム、通信装置６７を動作させるためのプログラム、通信装置６７の受信部６９に外部から信号が入力されたときの処理を実行するためのプログラム、拡張基板８０を制御するためのプログラム等が記憶される。また、記憶手段７２には、温度センサ６２、圧力センサ６４により検出されたタイヤ１０内の温度、圧力等の情報が履歴として記憶される。
　入出力手段７６は、温度センサ６２及び圧力センサ６４を動作させるための信号の出力や、温度センサ６２及び圧力センサ６４により検出された温度及び圧力の入力のインターフェース、拡張基板８０との通信を可能にするインターフェースとして機能する。
　制御処理装置７０は、ＣＰＵ７４が記憶手段７２に記憶されたプログラムを実行することにより、例えば、温度センサ６２及び圧力センサ６４等による温度及び圧力の検出を制御するセンサの動作、通信装置６７の動作、拡張基板８０との情報の授受等の動作を制御する。
　制御処理装置７０は、例えば、記憶に設定されたサンプリングタイムに基づいて、温度センサ６２及び圧力センサ６４に信号を出力し、温度センサ６２及び圧力センサ６４により温度及び圧力を検出させる。そして、温度センサ６２及び圧力センサ６４により検出された温度及び圧力の情報を、例えばデジタル信号等の所定の信号に変換し、通信装置６７に出力する。
　また、制御処理装置７０は、受信部６９との通信回路が開かれたときに、機能部品１を管理する図外の機能部品管理装置から電波により入力される指令に基づいて、記憶手段７２に記憶された情報を出力したり、更新したり、追加したりする。例えば、機能部品管理装置から識別番号の入力があった場合には、記憶手段７２に識別番号を記憶させ、識別番号の要求があった場合には、識別番号を送信部６８を介して出力する。
　つまり、所謂ＲＦＩＤとしての機能を有する。
　また、制御処理装置７０は、拡張基板８０から情報が入力された場合、入力された情報を通信装置６７の送信部６８に出力する。また、制御処理装置７０は、受信部６９との通信回路が開かれた状態において、機能部品管理装置から拡張基板８０に関する指令が入力された場合、入力された指令を拡張基板８０に出力する。
　図３に示すように、上述の温度センサ６２、圧力センサ６４、通信装置６７の送信回路６８Ａ及び受信回路６９Ａ並びに制御処理装置７０として機能する制御回路は、例えば、一つのチップに機能を集約したモジュールとして一体化され、センサユニット６１として基板表面に実装される。また、通信装置６７を構成する送信アンテナ６８Ｂ及び受信アンテナ６９Ｂは、アンテナユニット６３として、センサユニット６１とは別体として基板表面に実装され、例えば、基板の同一面に設けられる。
　図５Ａは、拡張基板８０のブロック図である。図６は、ひずみセンサ８２の概略構成図を示す図である。図５Ａに示すように、拡張基板８０は、第２センサとしてのタイヤの変形を検出するひずみセンサ８２と、ひずみセンサ８２により検出された情報を処理するとともに、ひずみセンサ８２の動作を制御する第２処理手段としての制御処理装置９０とを備える。
　図３，図６に示すように、ひずみセンサ８２は、フレキシブルケーブル等の接続線８３により、拡張基板８０に接続される。ひずみセンサ８２は、例えば、ひずみゲージ８４、ブリッジ回路８６、ストレインアンプ８８等を備える。ひずみゲージ８４は、ブリッジ回路８６の一部を構成する。ブリッジ回路８６には、例えば、ストレインアンプ８８から電圧が印加され、ひずみゲージ８４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８８に出力する。
　ストレインアンプ８８は、信号増幅回路８８Ａ、Ａ／Ｄ変換器８８Ｂ、電力供給部８８Ｃとを備え、ブリッジ回路８６から入力される信号を信号増幅回路８８Ａで増幅し、増幅された信号をＡ/Ｄ変換器８８Ｂによりデジタル信号に変換して制御処理装置９０に出力する。つまり、ひずみゲージ８４により検出されたひずみ量に応じた電圧値がストレインアンプ８８によって、拡張基板８０にデジタル信号として出力される。
　本実施形態では、図３に示すように、ひずみセンサ８２には、例えば、ひずみゲージ８４、ブリッジ回路８６、ストレインアンプ８８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適用した。ひずみセンサ８２は、例えば、計測面８２ａが規定され、この計測面８２ａをタイヤ１０の内周面１０ｓに対向するように、筐体２の外底面２０ｄに取り付けられる（図７Ｃ参照）。このようにひずみセンサ８２を取り付けることにより、タイヤ１０が周方向や幅方向等に変形したときのひずみを等方的に検出することができる。また、ひずみセンサ８２に半導体のものを用いることにより、信頼性、及び耐久性を向上させることができる消費電力を少なくすることができる。
　図５Ｂに示すように、制御処理装置９０は、プログラム等が記憶される記憶手段９２，演算処理手段として機能するＣＰＵ９４、入出力手段９６を備え、所謂コンピュータとしての機能を有する。制御処理装置９０は、例えば、ひずみセンサ８２によるタイヤのひずみの検出動作、及びひずみセンサ８２により検出されたひずみを、基本基板６０に設けられた制御処理装置７０に規定されたフォーマットで出力するための処理を実行するとともに、記憶手段９２にひずみを記憶する。また、制御処理装置９０は、制御処理装置７０を介して、機能部品管理装置から入力された指令に基づいて動作し、指令に基づく処理を実行した結果を基本基板６０に出力する。図３に示すように、制御処理装置９０は、例えば、ワンチップコンピュータとして構成され、拡張基板８０に実装される。
　上述の基本基板６０には、拡張基板８０を接続するための基板接続手段７８、拡張基板８０には、基本基板６０と接続するための基板接続手段９８が設けられている。
　基板接続手段７８は、基本基板６０のセンサユニット６１及びアンテナユニット６３が実装された実装面の裏面に設けられ、基板接続手段９８は、拡張基板８０の制御処理装置９０が実装された実装面と同一面側に設けられている。つまり、機能部品１をタイヤ１０の内周面１０ｓに取り付けたときに、基本基板６０が拡張基板８０よりも半径方向内側に位置するように接続される。
　基板接続手段７８は、拡張基板８０との情報の授受が行われる入出力部７８Ａと、拡張基板８０から供給される電力を受電する受電部７８Ｂとを備える。また、基板接続手段９８は、基本基板６０との情報の授受が行われる入出力部９８Ａと、基本基板６０に電力を供給する給電部９８Ｂとを備える。
　基本基板６０の基板接続手段７８及び拡張基板８０の基板接続手段９８を互いに電気的に接続する方法として、例えば、連結ピンによる接続が好適である。連結ピンによる接続の例としては、基本基板６０の入出力部７８Ａ及び受電部７８Ｂに、基板に実装可能なピンソケットを適用し、拡張基板８０の入出力部９８Ａ及び給電部９８Ｂにピンソケットに対応し、ピンソケットに挿入可能なピンを有するピンヘッダを基板に実装して物理的に接続すれば良い。つまり、ピンソケット及びピンヘッダにより基本基板６０と拡張基板８０とを接続する接続部を構成する。このように連結ピンを用いて基本基板６０と拡張基板８０とを接続することにより、連結ピンにより互いの位置関係が保持することができるため、基本基板６０と拡張基板８０との距離を最小限に設定することができる。その結果、収容空間Ｓ内における基板６０；８０の占有空間が小さくなり、スペース効率を向上させることができる。
　なお、基本基板６０と拡張基板８０との接続は、ピンソケット及びピンヘッダによる接続に限定されず、直接、導電性を有するピンによりはんだ付け等により互いを接続しても良い。また、連結ピンによる接続に限定されず、フレキシブルケーブル等により電気的に接続しても良い。
　また、基本基板６０及び拡張基板８０は、それぞれ電池１００を接続可能な受電端子７９及び受電端子９９を備える。受電端子７９；９９は、それぞれの基板６０；８０において、板厚方向に貫通する長孔として２箇所所定距離離間して設けられる。各長孔は、内周面及び周縁部の所定範囲が導電体により覆われ、電極として基板表面に露出するように構成される。各基板６０；８０において、一方の長孔がプラス極、他方の長孔がマイナス極に設定される。拡張基板８０に設けられた受電端子９９は、給電部９８Ｂと接続される。
　図３に示すように、電池１００は、所謂ボタン電池であって、基本基板６０や拡張基板８０に設けられた受電端子７９；９９に挿入可能な接続端子１０２を備える。接続端子１０２は、例えば、電池１００に設定された各電極にはんだ付け等により接合され、それぞれ同一方向に向けて延長する延長片１０２Ａを備える。延長片１０２Ａ；１０２Ａは、互いの延長する間隔が、各基板６０；８０に設けられた一対の受電端子７９；９９の離間する距離よりもやや短く設定され、受電端子７９；９９を挟持可能に形成される。一方の延長片１０２Ａが受電端子７９或いは受電端子９９のプラス極、他方の延長片１０２Ａが受電端子７９或いは受電端子９９のマイナス極に接続可能に形成される。
　図７Ｂに示すように、上記構成によれば、モジュール６は、基本基板６０の基板接続手段７８と、拡張基板８０の基板接続手段９８とを接続することで、基本基板６０と拡張基板８０とが一体化され、次に、拡張基板８０の受電端子９９に電池１００の接続端子１０２を接続することで拡張基板８０に電池１００を取り付けられて構成される。つまり、電池１００の電力は、拡張基板８０の受電端子９９に供給され、拡張基板８０の給電部９８Ｂに接続される基本基板６０の受電部７８Ｂを介して基本基板６０に電力が供給される。
　そして、基本基板６０と一体化された拡張基板８０に電池１００を装着した状態で、収容ケース２０に収容される。まず、収容ケース２０の底部２１に設けられた貫通孔２９にひずみセンサ８２を接続線８３を貫通させながら、モジュール６を収容空間Ｓ内の所定の位置に配置しつつ、ひずみセンサ８２を外底面２０ｄの中央に配置し、ひずみセンサ８２と、接続線８３とを外底面２０ｄに接着剤等の固定手段により固定する。
　次に、モジュール６が収容された収容空間Ｓに充填材５０を充填し、硬化させることにより、基本基板６０と拡張基板８０とが固定され、拡張基板８０と電池１００が固定される。その結果として、充填材５０により互いに固定された基本基板６０、拡張基板８０及び電池１００で構成されたモジュール６が収容ケース２０に固定されるとともに、底部２１に設けられた貫通孔２９が閉塞される。充填材５０の充填される位置は、例えば、温度センサ６２及び圧力センサ６４がセンサユニット６１として一体化されているため、センサユニット６１に設けられた空気取り入れ孔を塞がないように、例えば、センサユニット６１の上面に達しない位置まで充填すると良い。充填材５０には、例えば、合成樹脂等を素材とするものが好適である。充填材５０の素材としては、筐体２内に収容されたモジュール６への防水、防塵、基板保護ができるものであれば良く、例えば、ウレタン系樹脂、或いは、エポキシ系樹脂の合成樹脂が挙げられる。このような素材を充填材５０に適用することにより、タイヤ１０の回転時、特に高速回転したときであっても充填材５０が電池１００や基本基板６０；８０から受ける力に対して十分な耐性を維持できる。特に、エポキシ系の樹脂を用いることにより、防水、防塵、基板保護の保護に加え、さらに耐候性を向上させることができる。
　上述のように構成された機能部品１は、筐体２の外周に取り付けられたスカート４の内周面４２ａと、筐体２の外底面２０ｄで形成されたカップ状の空間に接着剤を充填してタイヤ１０の内周面１０ｓに接着される。つまり、ひずみセンサ８２は、接着剤に埋設した状態でタイヤ１０の内周面１０ｓに接着される。
　なお、上記実施形態では、基本基板６０に拡張基板８０を取り付けた例を示したが、タイヤ１０の温度、圧力をモニタリングする場合には、図８に示すように、基本基板６０に電池１００を直接取り付けても良い。
　図９Ａ及び９Ｂは、拡張基板８０の他の形態を示すブロック図である。上記実施形態では、拡張基板８０にひずみセンサ８２を取り付けるものとして説明したが、これに限定されず、拡張基板８０に搭載される機能は、必要に応じて設定すれば良い。即ち、加速度センサであっても良く、また、図９Ａに示すように、基本基板６０に設けた圧力センサ６４よりも高圧の範囲を測定する高圧用圧力センサ８２であっても良く、また、鉱山などで使用される重荷重車用のタイヤのようにタイヤ気室内に水が注入される場合には、水圧用圧力センサ８２等としても良い。なお、いずれの場合であっても、各センサに対応した制御処理装置９０を拡張基板８０に設け、センサにより検出した情報を、基本基板６０の制御処理装置７０が対応可能なフォーマットで基本基板６０に出力するように構成することが好ましい。また、拡張基板８０により検出した情報は、拡張基板８０が備える制御処理装置９０の記憶手段９２に記憶させておくことで、基本基板６０の記憶手段７２への負担を軽減できる。これにより、記憶手段７２の容量を小さく、即ち、記憶手段７２としてのメモリを小型化することができる。
　また、上記実施形態では、基本基板６０に温度センサ６２及び圧力センサ６４を設け、拡張基板８０にひずみセンサ８２を設けるものとして説明したが、基本基板６０や拡張基板８０に設けられるセンサの数量はこれに限定されず、適宜設定すれば良い。
　また、上記実施形態では、モジュール６を２枚の基板６０；８０により構成した場合について説明したが、これに限定されず、３枚以上であっても良い。この場合、各拡張基板には、拡張基板同士を接続する、上述の接続ピン等のような接続部を設けて電気的に接続すれば良い。
　以上説明したように、タイヤの基本となる状態を検出する検出手段と通信装置６７を備える基本基板６０を作成し、タイヤの種類、或いは、用途に応じて拡張基板８０を作成することにより、通信装置６７が設けられた基本基板６０を共通の基板として利用し、機能部品として要求される性能に対応して基本基板６０の機能を拡張する拡張基板８０を開発、製作すれば良いので、開発、製作工数を削減することができる。
　また、通信装置６７が設けられていない拡張基板８０をタイヤ半径方向外側、即ち、機能部品１におけるタイヤ１０への取付部（スカート４）側に上下方向に配置することにより、通信装置６７からタイヤ１０の外部に情報を出力するときに電波を遮るものがないので、確実にタイヤ１０の外部にタイヤ１０の状態を示す情報を出力することができ、通信性能を向上させることができる。
　また、基本基板６０と拡張基板８０とを上下方向に連段させて配置するように各基板を構成することで、各基板を小型化することができ、モジュール６のタイヤ１０への取付面積を最小化することができる。
　なお、基本基板の構成は、上記実施形態で説明したものに限定されず、例えば、タイヤの種類、或いは、機能部品１に求められる用途に応じて、基本となる基板の機能を抽出し、選択的に必要とされる機能については拡張基板に機能を移行すれば良い。
　本願発明は以下のようにも記述できる。すなわち、本願発明の一態様における機能部品は、タイヤ内に取り付けられ、タイヤの状態を情報として検出するための機能部品であって、タイヤの一の状態を検出する第１センサを有する第１基板と、第１センサにより検出されるタイヤの状態とは異なるタイヤの状態を検出する第２センサを有する第２基板と、第１基板と第２基板とを電気的に接続する接続部とを備え、第１基板は、第１センサ及び第２センサにより検出された情報をタイヤの外部に出力する通信手段をさらに備え、第１基板及び第２基板は、タイヤ半径方向に重ねて設けられ、第２基板がタイヤ半径方向外側に配置された構成とした。
本構成によれば、通信手段が設けられた第１基板を共通の基板として利用し、機能部品として要求される性能に対応して第２基板を開発、製作すれば良いので、開発、製作工数を削減することができる。また、通信手段が設けられていない第２基板をタイヤ半径方向外側に配置することにより、通信手段からタイヤの外部に情報を出力するときに電波を遮るものがないので、タイヤの外部に精度良く情報を出力することができる。
　また、機能部品の他の構成として、接続部に連結ピンを用いたり、第１基板及び第２基板を樹脂で一体化したり、第１基板が第１センサにより検出された情報を処理する第１処理手段を備え、第２基板が第２センサにより検出された情報を処理する第２処理手段を備える構成としたりしても良い。
　１　機能部品、２　筐体、４　スカート、６　モジュール、
１０　タイヤ、５０　充填材、６０　基本基板、６２　温度センサ、
６４　圧力センサ、６７　通信装置、８０　拡張基板、
８２　ひずみセンサ、１００　電池、Ｓ　収容空間。

Claims (4)

  1. 　タイヤ内に取り付けられ、タイヤの状態を情報として検出するための機能部品であって、
    　タイヤの一の状態を検出する第１センサを有する第１基板と、
    前記第１センサにより検出されるタイヤの状態とは異なるタイヤの状態を検出する第２センサを有する第２基板と、
    前記第１基板と前記第２基板とを電気的に接続する接続部と、を備え、
    前記第１基板は、前記第１センサ及び前記第２センサにより検出された情報をタイヤの外部に出力する通信手段をさらに備え、
    前記第１基板及び前記第２基板は、タイヤ半径方向に重ねて設けられ、前記第２基板がタイヤ半径方向外側に配置されたことを特徴とする機能部品。
  2. 　前記接続部は、連結ピンからなることを特徴とする請求項１に記載の機能部品。
  3. 　前記第１基板及び前記第２基板は、樹脂で一体化されたことを特徴とする請求項１及び請求項２に記載の機能部品。
  4. 　前記第１基板は、前記第１センサにより検出された情報を処理する第１処理手段を有し、
    前記第２基板は、前記第２センサにより検出された情報を処理する第２処理手段を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３いずれかに記載の機能部品。
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