WO2021177062A1

WO2021177062A1 - タイヤマウントセンサおよび台座

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Publication number: WO2021177062A1
Application number: PCT/JP2021/006470
Authority: WO
Inventors: 平四郎不藤; 篠原　英司; 真哉市瀬; 博之戸張; 山本　秋人; 澁谷　嘉久
Original assignee: アルプスアルパイン株式会社
Priority date: 2020-03-03
Filing date: 2021-02-19
Publication date: 2021-09-10
Also published as: JP7356570B2; CN115210088B; CN115210088A; JPWO2021177062A1; DE112021001390T5

Abstract

本発明のタイヤマウントセンサ１は、タイヤ３０の情報を取得するセンサを備えたセンサユニット１０と、センサユニット１０を装着して３０タイヤの内側面３１に取り付けられるコンテナ２０とを備えており、センサユニット１０は圧電センサ１１を有し、圧電センサ１１は、コンテナ２０の外面に配置されており、接続部１３を介してセンサユニット１０の制御部１２と接続されているため、タイヤの変形を感度良く検知することができる。

Description

タイヤマウントセンサおよび台座

　本発明は、タイヤの変形を検出する圧電センサを有するタイヤマウントセンサおよび、タイヤマウントセンサをタイヤに取り付けるために用いられる台座に関する。

　圧電素子は、電気エネルギーと機械エネルギーとを変換する機能を有しており、種々のアクチュエータやセンサとして用いられる。例えば、変形により生じる電気エネルギーを用いてタイヤの状態を測定するために、可撓性を備えたフィルム状の圧電素子が用いられることがある。特許文献１には、タイヤ内に圧電フィルムを配置して、タイヤの姿勢角や路面状態を推定する方法が記載されている。また、同文献には、タイヤの変形を検知することでタイヤの設置状態を推定する装置として、タイヤのトレッドの内側面に圧電センサが配置された路面状態推定装置が記載されている。

　タイヤの状態を検出するために、圧力、温度、加速度等のセンサと電池または発電素子と無線機とを一体化したセンサユニットなどの機能部品をゴム製の機能部品取付部材を用いてタイヤの内面に装着することも知られている。例えば、タイヤ貼り付け型ＴＰＭＳ（Ｔｉｒｅ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍタイヤ空気圧監視システム）用センサとして使用されるタイヤマウントセンサ（Ｔｉｒｅ－Ｍｏｕｎｔｅｄ　Ｓｅｎｓｏｒｓ、ＴＭＳ）は、タイヤ側にコンテナと呼ばれるゴムの容器を貼り付け、当該コンテナにセンサユニットをはめ込む構造をしている。

　特許文献２には、耐久性の向上を目的として、機能部品側取付部が取り付けられる凹部を有した取付部と、当該凹部の外側のゴム部分に埋設された補強材と、を備えた機能部品取付部材が記載されている。また、特許文献３には、センサ装置をタイヤの内壁面に保持するセンサ保持部材を有するタイヤマウントセンサが記載されている。

特開２０１４－２３４０３８号公報特開２０１７－１５４６３１号公報特開２０１７－　７１３４１号公報

　圧電センサを機能部品等としてタイヤ内面に取り付ける場合、センサユニットを構成する他の部材とともにコンテナの収納部内に収納する必要がある。そこで、高速走行の際に摩擦熱が発生することを防ぐために、基板や電池などの他の部品と圧電センサとを一体化して、部品間の摩擦を防ぐ必要がある。

　しかし、基板や電源などの他の部品と一体化されるとタイヤの変形が圧電センサに伝わり難くなり、圧電センサの検出精度が低下する。すなわち、モールド樹脂などを用いて圧電センサを他の部品と一体化した場合、硬いモールド樹脂部によって変形が阻害されるから、タイヤの変形に対する検知感度が低下する。すなわち、機能部品またはタイヤマウントセンサの一部に組み込むために、圧電センサをモールド樹脂などで封止して他の部材と一体化すると、圧電センサの検知感度が低下するという問題がある。
　そこで、本発明は、タイヤの変形を感度良く検知することができる圧電センサを備えたタイヤマウントセンサおよびその台座を提供することを目的としている。

本発明は、コンテナの内側でなく外側の面に圧電センサを取り付けることにより、圧電センサの変形が阻害されることなく、タイヤの変形を感度良く検知することができるという知見に基づいており、以下の構成を備えている。

　本発明のタイヤマウントセンサは、タイヤの情報を取得するセンサおよび制御部を備えたセンサユニットと、前記センサユニットを装着して前記タイヤの内面に取り付けられる台座と、を備えたタイヤマウントセンサにおいて、前記センサユニットは圧電センサを有し、前記圧電センサは、前記台座の外面に配置されており、接続部を介して前記制御部と接続されていることを特徴とする。

　センサユニットの圧電センサを台座の外面に配置することにより、台座の内側に設けられる他の部品と一体化した場合よりも、圧電センサがタイヤの変形に追従して変形しやすくなり、タイヤの変形を精度よく計測することができる。また、タイヤに直接圧電センサを取り付けた場合に比べて、測定対象ではない大きな衝撃がタイヤに加えられたときに、その衝撃が緩和されるため、タイヤマウントセンサの信頼性が向上する。

　前記台座は、一方の面がタイヤ内面に取り付けられる板状に形成された接合部と、前記接合部の他方の面に突出した本体部と、を備え、前記本体部は、前記制御部を収納可能な収納部を有し、前記制御部は、前記収納部に装着され、前記接合部は、前記圧電センサを配置可能なセンサ配置部を有し、前記圧電センサは、フィルム状であって、前記センサ配置部の他方の面上に配置されていてもよい。
　センサユニットを収納部に収納することにより、タイヤに加わる衝撃から保護することができる。「他方の面」とは、センサ配置部におけるタイヤの内面と対向する面とは反対側の面をいう。

　前記収納部の内部底面は曲面状に形成されており、前記制御部における前記内部底面に対向して配置される下部が、前記内部底面に沿った曲面状に形成されていることが好ましい。
　内部底面を曲面状とすることで、収納部に局所的な応力がかかることを抑えて、タイヤから制御部への衝撃を和らげることができる。このため、例えば、タイヤに大きな衝撃が加わった場合などに、タイヤの周方向か幅方向かにかかわらず衝撃を緩和し、本体部の特定の部分に力が集中することを抑えてセンサユニットを保護することができる。

　また、前記収納部の内部底面は、タイヤ内側の曲面に沿った曲面状に形成されていることが好ましい。タイヤ内側の曲面に沿った曲面状とすることで、収納部に局所的な応力がかかることを抑制できる。

　前記接続部は、その長手方向がタイヤの幅方向となるように取り付けられていてもよい。この構成により、タイヤの周期的な変形に伴って接続部に生じる変形を抑制できるから、接続部の信頼性が向上する。

　前記接続部は、前記台座の外面に沿って取り付けられていてもよい。また、前記接続部と前記圧電センサとは、接着剤により前記台座に取り付けられており、前記接続部の接着剤は、前記圧電センサの接着剤よりも、弾性率が小さいことが好ましい。
　台座の外面を這わせて接続部を取り付けることにより、接続部に加わる力を台座に分散させて接続部を保護することができる。また、弾性率が小さい接着剤を用いて接続部を取り付けることにより、例えば、タイヤから大きな力が加えられた場合等において、台座の変形の圧電センサへの影響を接続部により緩衝し、圧電センサが台座から外れることを抑制できる。

　前記接続部は、屈曲部の曲率半径Ｒが０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましい。これにより、接続部の屈曲部へ力が集中することを抑制できる。

　前記本体部および前記接合部のうちの一方または両方に繊維からなる補強材が設けられていてもよい。前記補強材は、前記収納部の開口している側から見たときに、複数の繊維が前記収納部の開口の中心に対して放射線状に延設して配置されていてもよい。また、前記補強材は、前記収納部の開口している側から見たときに、複数の繊維が互いに交差するように配置されていてもよい。

　本発明のタイヤマウントセンサは、タイヤの情報を取得するセンサを備えたセンサユニットと、前記センサユニットを装着してタイヤ内面に取り付けられる台座と、を備えたタイヤマウントセンサにおいて、前記台座は、一方の面がタイヤ内面に取り付けられる板状に形成された接合部と、前記接合部の他方の面から柱状に突出した本体部と、を備え、前記本体部は、前記センサユニットを収納可能な凹状に形成された収納部を有し、前記本体部および前記接合部のうちの一方または両方に繊維からなる補強材が設けられていることを特徴とする。

　繊維からなる補強材を設けることにより、本体部および接合部のうちの一方または両方が補強される。これにより、タイヤの回転に伴う本体部の撓みを抑えて、センサユニットとコンテナの摩擦による摩擦熱を抑制することができる。また、接合部を補強することにより、センサユニットをタイヤに配置しやすくなる。

　本発明の台座は、タイヤの情報を取得するセンサおよび制御部を備えたセンサユニットの取り付けに用いられる台座であって、一方の面がタイヤ内面に取り付けられる板状に形成された接合部と、前記接合部の他方の面から突出した本体部と、を備えており、前記接合部が、圧電センサを配置可能なセンサ配置部を有し、前記本体部が、前記制御部を装着可能な収納部を有していることを特徴とする。
　接合部に圧電センサを配置することにより、タイヤの変形に対する圧電センサの感度が良好な状態としたまま、圧電センサを取り付けることができる。

　本発明のタイヤマウントセンサは、圧電センサを台座の外面に配置している。したがって、他の部品とともに台座内に配置した場合のように、他の部品によって圧電センサの変形が妨げられないから、精度よくタイヤの変形を測定することができる。

本発明の実施形態に係るタイヤマウントセンサの構造を示す（ａ）平面図、（ｂ）図１（ａ）のＡＡ矢視断面図タイヤマウントセンサの変形例を示す（ａ）平面図、（ｂ）図２（ａ）のＡＡ矢視断面図タイヤマウントセンサの変形例を示す（ａ）平面図、（ｂ）図３（ａ）のＡＡ矢視断面図タイヤマウントセンサの変形例を示す（ａ）平面図、（ｂ）図４（ａ）のＡＡ矢視断面図タイヤマウントセンサの変形例を示す（ａ）平面図、（ｂ）図５（ａ）のＡＡ矢視断面図タイヤマウントセンサの変形例を示す（ａ）平面図、（ｂ）図６（ａ）のＡＡ矢視断面図タイヤマウントセンサの変形例を示す（ａ）平面図、（ｂ）図７（ａ）のＡＡ矢視断面図タイヤマウントセンサの変形例を示す（ａ）平面図、（ｂ）図８（ａ）のＡＡ矢視断面図タイヤマウントセンサの変形例を示す（ａ）平面図、（ｂ）図９（ａ）のＡＡ矢視断面図タイヤマウントセンサの変形例を示す斜視図タイヤマウントセンサの変形例を示す斜視図分離された状態のタイヤマウントセンサを示す斜視図タイヤマウントセンサがタイヤに取り付けられた状態を示す一部断面斜視図タイヤマウントセンサによるタイヤの状態測定を示す模式図、（ａ）タイヤが回転していない状態、（ｂ）タイヤが回転している状態

　本発明の実施形態について、以下、図を参照しつつ説明する。各図において、同一の部材には同じ番号を付して、適宜、説明を省略する。

［第１の実施形態］
　図１２は、分離された状態のタイヤマウントセンサ１を示す斜視図であり、図１３は、タイヤマウントセンサ１がタイヤ３０に取り付けられた状態を示す一部断面斜視図である。図１２に示すように、タイヤマウントセンサ１は、センサユニット１０と、センサユニット１０の制御部１２を内包可能なコンテナ（台座）２０とを備えている。図１３に示すように、タイヤマウントセンサ１は、タイヤ３０の内側面３１に取り付けられたコンテナ２０にセンサユニット１０が内包された状態で、タイヤ３０の状態を測定する。

　コンテナ２０は、タイヤ３０の変形に応じて変形可能であり、例えば、弾性率がタイヤ３０と同等である、ヤング率が１０～１０００ＭＰａ程度の樹脂を用いて構成される。コンテナ２０をタイヤ３０の内側面３１に取り付ける方法は限定されないが、例えば、エポキシ接着剤やシアノアクリレート瞬間接着剤などの接着剤を用いて貼り付ける方法が挙げられる。

　なお、図１２には、圧電センサ１１と制御部１２とが接続部１３で接続された状態のセンサユニット１０をコンテナ２０に取り付ける態様を示したが、圧電センサ１１と制御部１２とは、センサユニット１０がタイヤ３０に取り付けられた状態において、接続部１３により接続されていればよい。通常、圧電センサ１１と制御部１２とが接続部１３を介して接着された一体型のセンサユニット１０が、コンテナ２０に取り付けられる。また、通常、コンテナ２０と制御部１２とは接着されている。

　図１４（ａ）および図１４（ｂ）は、タイヤマウントセンサ１によるタイヤ３０の状態測定を示す模式的に示す平面図である。図１４（ａ）は、自動車などに取り付けられたタイヤ３０が回転していない状態を示している。同図に示すように、タイヤ３０が回転しない自動車の駐停車中には、自動車の重量によってタイヤ３０の接地部３２すなわち路面４０と接触する部分がタイヤの周方向において伸びる。

　図１４（ｂ）は、自動車などに取り付けられたタイヤ３０が矢印で示す方向に回転している状態を示している。同図に示すように、自動車走行中の回転しているタイヤ３０では、タイヤの周方向において、路面４０と接触している接地部３２に伸びが発生し、接地部３２近傍の上流部３３および下流部３４に縮みが発生する。回転に伴う周期的な伸び縮みによるタイヤ３０の変形速度は、タイヤ３０の状態に応じて変化する。タイヤマウントセンサ１は、タイヤ３０の変形速度を測定して、タイヤ３０の状態を検知する。

　タイヤマウントセンサ１によって得られたタイヤ３０の状態に関する情報は、単独で用いても、他の装置から得られた情報と組み合わせて用いてもよい。他の装置としては、自動車のタイヤ空気圧を監視するＴＰＭＳ（Ｔｉｒｅ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）等が挙げられる。

　図１（ａ）は、タイヤマウントセンサ１の構造を示す平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ－Ａ矢視断面図である。これらの図に示すように、タイヤマウントセンサ１は、タイヤの情報を取得するセンサを備えたセンサユニット１０と、センサユニット１０を装着してタイヤ３０の内側面に取り付けられるコンテナ２０とを備えている。

　センサユニット１０は、シート状の圧電センサ１１と制御部１２とが接続部１３によって電気的に接続されて構成されている。圧電センサ１１は、タイヤ３０に生じる変形（変形速度）を電圧に変換することにより、タイヤ３０（図１３、図１４参照）の変形を電気的に検出するものであり、例えば、二枚の電極に圧電体が挟まれて構成されている。圧電体としては、例えば、圧電体であるニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ₃）やニオブ酸ナトリウムカリウム（Ｎａ_xＫ_(1-x)ＮｂＯ₃）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ₃）やチタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ_x，Ｔｉ_(1-x)Ｏ₃））を樹脂（ウレタン樹脂やポリエステル樹脂、フッ素樹脂）などと混合した複合圧電体を用いることができる。または、ＰＶＤＦなどの高分子圧電体を用いてもよい。

　コンテナ２０は、タイヤ３０の情報を取得するセンサを備えたセンサユニット１０の取り付けに用いられる台座であって、板状に形成され一方の面がタイヤ３０の内側面３１（図１３参照）に取り付けられる接合部２１と、接合部２１の他方の面から突出した本体部２２と、を備えている。接合部２１が、圧電センサ１１を配置可能なセンサ配置部２３を有し、本体部２２が、センサユニット１０を装着可能な収納部２４を有している。

　圧電センサ１１は、コンテナ２０の外面に配置され、タイヤ３０に追従して変形可能なコンテナ２０（センサ配置部２３）を介してタイヤ３０の変形を検知する。ここでコンテナ２０の「外面」とは、収納された状態の制御部１２に対向する面、すなわち収納部２４を構成する面以外の面をいい、接合部２１における円環状の部分の両側の面およびタイヤ３０に対向する側の面、ならびに本体部２２における制御部１２に対向しない外側の面をいう。圧電センサ１１は、センサユニット１０の制御部１２と接続部１３を介して電気的に接続されている。

　コンテナ２０は、板状に形成され一方の面がタイヤ内面に取り付けられる接合部２１と、接合部２１の他方の面に突出した本体部２２と、を備えている。本体部２２は、センサユニット１０の制御部１２を収納可能な凹状に形成されている収納部２４を有しており、制御部１２が収納部２４に装着される。図１に示した態様では、フィルム状の圧電センサ１１は、接合部２１の他方の面上、すなわちタイヤ３０に接する面２１Ｓａとは反対側の面２１Ｓｂに配置されている。なお、後述するように、圧電センサ１１は、タイヤ３０に接する面２１Ｓａに配置することもできる。このため、図１に示すタイヤマウントセンサ１において、圧電センサ１１を配置可能なセンサ配置部２３に相当するのは、コンテナ２０の接合部２１における、タイヤ３０と接する面２１Ｓａおよび本体部２２から円環状に突出した面２１Ｓｂである。

　圧電センサ１１は、タイヤ３０に追従して変形することにより、タイヤ３０の状態を測定（検知）する。圧電センサ１１が測定する対象としては、例えば、タイヤ３０の摩耗、タイヤトレッドの硬さ、摩擦（グリップ状態）等が挙げられる。また、圧電センサ１１は、タイヤ３０の状態を介して路面４０（図１４参照）の状態を測定することもできる。

　制御部１２は、基板１２１、および電源１２３を備えており、硬質樹脂１２４によって封止されて一体化されている。本発明においては、センサユニット１０における圧電センサ１１および接続部１３以外の部分を制御部１２という。

　基板１２１は、演算処理部、記憶部、通信部等を備えており、圧電センサ１１の計測結果の演算処理等の種々の演算およびセンサユニット１０の制御を行う。基板１２１には、磁気センサ、加速度センサ等のような、シート状の圧電センサ１１以外のセンサや磁石等が設けられていてもよい。例えば、タイヤ貼り付け型ＴＰＭＳとの一体型として用いられた場合には、基板１２１は、空気圧を測定する圧力センサと温度センサと加速度センサとを備えることが一般的であり、圧力を測定するために通気口が必要になることから、電源１２３よりも収納部２４の開口に近い側に配置することが好ましい。

　基板１２１は、通信部を介した無線通信により、センサユニット１０の測定結果を外部の装置に発信したり、外部の装置から基板１２１における演算処理部への入力を受信したりする。外部の装置としては、例えば、自動車に関する種々のシステムを制御する電子回路の装置（ユニット）であるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）、自動車内にあるスマートフォンなどの携帯電子機器、無線通信回線を通じて接続されるサーバ装置等が挙げられる。
　電源１２３は、センサユニット１０に電力を供給する電池等である。

　硬質樹脂１２４は、制御部１２の基板１２１および電源１２３などを保護するものであり、コンテナ２０よりも硬い（ヤング率が大きい）、例えば、ヤング率が１～５ＧＰａ程度の樹脂が用いられる。このため、制御部１２に圧電センサ１１を設けて硬質樹脂１２４で封止すると、圧電センサ１１の変形が硬質樹脂１２４によって阻害されることとなる。すなわち、シート状の圧電センサ１１は、基板１２１および電源１２３などとともに、硬質樹脂１２４で封止されると、タイヤ３０に追従した変形が硬質樹脂１２４によって制約されるから、タイヤ３０の変形を感度良く検知することができない。また、硬質樹脂１２４から圧電センサ１１を引き出した構造としたとしても、硬質樹脂１２４とともに圧電センサ１１を収納部２４内に配置された場合（例えば、硬質樹脂１２４と接合部２１との間に圧電センサ１１を配置）には、コンテナ２０がタイヤ３０に追従して変形したとしても硬質樹脂１２４が変形しない。このため、圧電センサ１１はタイヤ３０の変形に追従した変形が十分にできないから、検知の感度は十分には良くならない。

　そこで、センサユニット１０では、圧電センサ１１と制御部１２とを一体化して収納部２４に配置するのではなく、圧電センサ１１をコンテナ２０の外側の接合部２１に配置し接続部１３を介して制御部１２と電気的に接続している。このように、圧電センサ１１が制御部１２から離れて設けられた構成としている。

　図１（ａ）および図１（ｂ）に示すタイヤマウントセンサ１では、圧電センサ１１が、コンテナ２０の内側ではなく、コンテナ２０の外側に本体部２２を取り囲むようにして設けられた接合部２１に配置されている。このため、圧電センサ１１は、硬質樹脂１２４によって変形が制約されない。

　したがって、センサユニット１０では、圧電センサ１１は、制御部１２と干渉することなく、タイヤ３０の変形に追従して変形することができる。すなわち、センサユニット１０は、上記の構成により、圧電センサ１１が変形し易くなり、タイヤ３０の変形を感度良く検知することができる。

　圧電センサ１１は、シート状であり、図１（ａ）に示すように、タイヤ３０に対する面からの平面視すなわちシートの法線方向からの平面視で円形である。平面視の形状を円形とすることで、圧電センサ１１を配置する方向によらず測定条件が同じになる。このため、圧電センサ１１が変形する方向によらず、変形速度および大きさが同じなら出力が同じになる。したがって、タイヤ３０への配置作業における取り付け方向の確認が容易になる。すなわち、多少、圧電センサ１１（タイヤマウントセンサ１）の取り付け位置にズレがあった場合でも、出力に大きな誤差は出にくい。

　圧電センサ１１のサイズは特に限定されないが、高い出力を得る観点から、直径は５ｍｍ以上が好ましく、８ｍｍ以上がより好ましい。小型化の観点から、直径は２０ｍｍ以下が好ましく、１５ｍｍ以下がより好ましい。

　圧電センサ１１は、タイヤ３０の回転に伴う周期的な変形を測定対象としているが（図１４（ａ）、図１４（ｂ）参照）、タイヤ３０が異物を踏んだとき等に、タイヤ３０から瞬間的に過大な力が加わる事態も生じ得る。このような場合、センサユニット１０の制御部１２に過大な力が加わると、故障の原因となるおそれがある。そこで、センサユニット１０では、圧電センサ１１と制御部１２との間の硬質樹脂１２４により基板１２１および電源１２３に過大な力が加わることを抑えている。

　接続部１３は、その長手方向がタイヤ３０の幅方向となるように、タイヤ３０に取り付けられている。タイヤ３０の任意の個所では、タイヤ３０が地面に接触している期間と、その前後の期間とでは、タイヤ３０の周方向（回転方向）における伸び縮みが発生する。そのため、接続部１３を長手方向がタイヤ３０の周方向（回転方向）となるように配置した場合には、接続部１３はタイヤ３０の伸び縮みに対応して屈曲し、曲げ応力が集中する箇所が発生する恐れがある。それに比べて、長手方向がタイヤ３０の幅方向となるように接続部１３を配置した場合には、曲げ応力が集中する箇所は発生しにくい。これにより、タイヤ３０の回転に伴う接続部１３の変形を抑えることができるから、接続部１３の断線などを防いで、タイヤマウントセンサ１の信頼性を向上させることができる。なお、圧電センサ１１だけでなく、他の部品を接続する場合も同様に、その長手方向がタイヤ３０の幅方向となるように接続することが、信頼性の観点から好ましい。

　接続部１３は、コンテナ２０の外面に沿って、すなわちコンテナ２０の外面を這わせて、タイヤ３０に取り付けられている。このため、コンテナ２０により支持し接続部１３を補強している。また、タイヤマウントセンサ１では、圧電センサ１１および接続部１３はそれぞれ、接着剤１４および接着剤１５により、コンテナ２０に取り付けられている。本発明における「接着剤」には、粘着剤が含まれる。

　タイヤ３０の歪を検出しやすくする観点から、圧電センサ１１を接合部２１に接着するために用いる接着剤１４としては、シアノアクリレートなどの硬いものが好ましい。対して、フレキシブルプリント回路基板（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ　ｐｒｉｎｔｅｄ　ｃｉｒｃｕｉｔｓ、ＦＰＣ）などで構成される接続部１３をコンテナ２０の表面に這わせて接着する接着剤１５としては、シリコーンやウレタンなどの柔軟性のある接着剤、ウレタンフォームやアクリルフォームを基材とした両面テープなどが好ましい。接続部１３を柔軟に接着することにより、コンテナ２０の動きに対して、緩衝させることができる。このように、接続部１３を接着する接着剤１５としては、圧電センサ１１を接着する接着剤１４よりも、弾性率（ヤング率）が小さいものを用いることが好ましい。

　接続部１３は、制御部１２の基板１２１と、はんだ付けなどによって電気的に接続される。また、接続部１３と基板１２１とを電気的に接続する部分の外側に穴を空け、カシメを行うことではんだ部の剥離を抑えることとしてもよい。

　接続部１３は、コンテナ２０の表面に接続部１３を這わせて接着する際、その屈曲した部分に力が集中することを防ぐために、屈曲部１３ｃ１、１３ｃ２および１３ｃ３ｃを曲線状に形成することが好ましい。屈曲部１３ｃ１、１３ｃ２および１３ｃ３ｃの曲率半径Ｒは０．１ｍｍ以上１３ｍｍ以下が好ましく、５ｍｍ上１０ｍｍ以下がより好ましい。

　図２（ａ）および図２（ｂ）は、タイヤマウントセンサ１の変形例を示す平面図および断面図である。同図に示すタイヤマウントセンサ１Ａは、コンテナ２０Ａの本体部２２Ａが接合部２１側に向かって拡がる形状となっている点において、タイヤマウントセンサ１と異なっている。言い換えると、コンテナ２０の本体部２２が円柱状であるのに対して、コンテナ２０Ａの本体部２２Ａは円錐の頂部を切断したような形状になっている点で異なる。このように、断面が斜めになるように本体部２２Ａを形成して、本体部２２Ａが接合部２１から突出する部分の坂の部分を長く、傾きを小さくすることにより、タイヤ３０の変形によって接続部１３に加わる力を緩和することができる。したがって、コンテナ２０Ａの形状に沿って接続部１３の曲がっている箇所に応力が集中しにくくなる。

　図３（ａ）および図３（ｂ）は、タイヤマウントセンサ１の変形例としてのタイヤマウントセンサ１Ｂを示す平面図および断面図である。同図に示すタイヤマウントセンサ１Ｂは、コンテナ２０Ｂが接合部２１のみから構成されており、図１（ａ）および図１（ｂ）に示す本体部２２および収納部２４に相当する部分を備えていない。タイヤマウントセンサ１Ｂのように、センサユニット１０が接合部２１に直接取り付けられた構成としても本発明を実施してもよい。この場合、センサユニット１０の制御部１２を接着剤などで接合部２１に接着する。

　図３（ｂ）に示すように、タイヤマウントセンサ１Ｂでは、接合部２１と電源１２３との間、および電源１２３と基板１２１との間に、それぞれ緩衝部として硬質樹脂１２４を設けている。このように硬質樹脂１２４を設けることにより、電源１２３および基板１２１を保護できる。ただし、硬質樹脂１２４を設けることなく、接合部２１上に直接、電源１２３および基板１２１を積層してもよい。

　また、タイヤマウントセンサ１Ｂでは、コンテナ２０Ｂが接合部２１のみで構成されているから、接続部１３がコンテナ２０Ｂに接することなく、圧電センサ１１と制御部１２とを接続している。タイヤ３０の変形に伴う接続部１３の変形によって断線などが生じないよう、接続部１３は適度の余裕をもって（テンションのかかっていない状態で）取り付けられている。

　図４（ａ）および図４（ｂ）は、タイヤマウントセンサ１の変形例としてのタイヤマウントセンサ１Ｃを示す平面図および断面図である。同図に示すタイヤマウントセンサ１Ｃは、コンテナ２０Ｃの内部底面２５が曲面状に形成されており、内部底面２５に対向して配置されるセンサユニット１０Ｃの下部１６が、内部底面２５に沿った曲面状に形成されている。このように、コンテナ２０の内部底面２５とセンサユニット１０Ｃの下部１６とを曲面状とすることで、コンテナ２０Ｃの変形により一部に集中して力が加わることを抑えて、センサユニット１０を保護することができる。また、突発的に加わった衝撃を逃がすこともできる。なお、下部１６は、図４（ｂ）に示す断面図において、センサユニット１０Ｃの下側に位置する部分をいい、使用に際して常時鉛直下側に位置するものではない。

　図５（ａ）および図５（ｂ）は、タイヤマウントセンサ１の変形例としてのタイヤマウントセンサ１Ｄを示す平面図および断面図である。同図に示すタイヤマウントセンサ１Ｄは、圧電センサ１１がコンテナ２０の接合部２１のタイヤ３０側の面２１Ｓａに設けられている点においてタイヤマウントセンサ１と異なっている。この構成により、圧電センサ１１が直接タイヤ３０に接触することになるから、タイヤ３０の変形の検出精度を良くすることができる。

　図６（ａ）および図６（ｂ）は、タイヤマウントセンサ１の変形例を模式的に示す平面図および断面図である。同図に示すように、タイヤマウントセンサ１Ｅは、コンテナ２０Ｅの接合部２１Ｅが舌状に延びた部分を備えており、その部分がセンサ配置部２３Ｅとなっている。この構成により、コンテナ２０をコンパクトにすることができる。

　図７（ａ）および図７（ｂ）は、タイヤマウントセンサ１の変形例を模式的に示す平面図および断面図である。同図に示すように、タイヤマウントセンサ１Ｆは、コンテナ２０Ｆの接合部２１Ｆに舌状に延びた部分を二つ備えており、それぞれの部分がセンサ配置部２３Ｆとなっている。圧電センサ１１を複数設けることにより、タイヤ３０の変形を測定する精度が向上する。また、一つの圧電センサ１１が故障した場合でもタイヤ３０の変形を測定することができるから、タイヤマウントセンサ１Ｆの信頼性が向上する。また、複数の圧電センサ１１を用いることにより、タイヤ３０の偏摩耗に関する情報の検出が可能になる。なお、接合部２１Ｆを舌状とはせず、図１に示す接合部２１のように１つの環状にし、本体部２２を挟んで対向する位置に圧電センサ１１を設ける構造であってもよい。

　図８（ａ）および図８（ｂ）は、タイヤマウントセンサ１の変形例を模式的に示す平面図および断面図である。同図に示すように、タイヤマウントセンサ１Ｇは、コンテナ２０Ｇの一部に繊維からなる補強材で補強された補強部２６が設けられている。コンテナ２０Ｇを補強材で補強することで、その部分が硬くなるから、圧電センサ１１、制御部１２等を保持しやすくする。繊維からなる補強材としては、伸縮小さく、破断しづらい繊維が好ましく、このような繊維として、ナイロン、レイヨン、ケプラーなどが挙げられる。例えば、テトロン（登録商標）などのポリエステルを用いたポリエステルメッシュを用いることができる。

　コンテナ２０Ｇの一部を繊維からなる補強材で補強した補強部２６とすることにより、「２軸伸び」すなわち直交するＸ方向にもＹ方向にも伸ばされることによって材料の弾性領域を超えて、塑性変形により材料物性が変化することを無くすことができる。補強部２６は、コンテナ２０Ｇの表面に補強材が接着された構成でも、コンテナ２０Ｇのゴムと補強材とが一体として成型された構成でもよい。

　タイヤ３０のカーカスコード層にも同様の繊維が使われている。このため、繊維からなる補強材で補強された補強部２６を設けることにより、タイヤ３０の変形に伴って変形可能としながら、接合部２１Ｇのセンサ配置部２３Ｇに圧電センサ１１などを保持しやすくなるから、コンテナ２０Ｇの取り扱い性が向上する。

　図９（ａ）および図９（ｂ）は、タイヤマウントセンサ１の変形例を模式的に示す平面図および断面図である。同図に示すタイヤマウントセンサ１Ｈは、平面視した場合に、圧電センサ１１および接続部１３と重なる部分のみを補強部２６としている。コンテナ２０Ｈにおける、圧電センサ１１および接続部１３と重なる部分を補強部２６とすることにより、タイヤ３０の周期的な変形を測定しながら、瞬間的に大きな力が加えられた場合に、圧電センサ１１および接続部１３を保護して、タイヤマウントセンサ１Ｈの信頼性を向上させることができる。

　図１０は、タイヤマウントセンサ１の変形例を模式的に示す斜視図である。同図に示すように、タイヤマウントセンサ１Ｉは、タイヤ３０の情報を取得する圧電センサ１１を備えたセンサユニット１０を装着してタイヤ３０の内側面３１に取り付けられるコンテナ２０Ｉと、を備えている。コンテナ２０Ｉは、接合部２１と、本体部２２Ｉを有しており、本体部２２Ｉはセンサユニット１０を収納可能な収納部２４を有し、本体部２２Ｉを繊維からなる補強材が設けられた補強部２６Ｉとしている。本体部２２Ｉを補強部２６Ｉで構成することにより、センサユニット１０とコンテナ２０Ｉの摩擦を抑制し、走行時の発熱を抑制できるから、タイヤマウントセンサ１Ｉの信頼性が向上する。

　タイヤマウントセンサ１Ｉでは、補強部２６Ｉは、収納部２４の開口している側から見たときに、複数の繊維が収納部２４の開口の中心に対して放射線状に延設して配置されている。このように、補強材としての繊維を配置することで、補強材の位置が固定しやすく、加圧した時にゴムが流れにくくなるから、製造時の取り扱い性が向上する。

　図１１は、タイヤマウントセンサ１の変形例を模式的に示す斜視図である。同図に示すタイヤマウントセンサ１Ｊのように、本体部２２Ｊを構成する補強部２６Ｊが、収納部２４の開口している側から見たときに、収納部２４の開口の中心に対して、複数の繊維が互いに交差するように配置されてもよい。

　図１０および図１１に示すように、コンテナの本体部の表面に、繊維からなる補強材が上下方向、すなわち本体部が突出する方向に配置されているから、円環状に補強材が配置されたものに比べて、屈曲や、部品の上下振動に対して効果的にコンテナを補強できる。これにより、センサユニットを保持する収納部の撓みを抑えて、走行時におけるセンサユニットとコンテナとの摩擦を抑制することができる。
　歪みが最も大きくなる本体の表面に補強材を配置して補強部とすることで、歪みを集中的に抑えることができる。また、補強材の位置の固定がしやすく、ゴムを加圧したときにも流れにくいから、製造しやすいという利点もある。

　本発明のタイヤマウントセンサは、摩耗などのタイヤの状態や路面の状態を検知、測定する装置として有用である。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ、１Ｇ、１Ｈ、１Ｉ、１Ｊ：タイヤマウントセンサ
１０、１０Ｃ：センサユニット
１１　　　：圧電センサ
１２　　　：制御部
１２１　　：基板
１２３　　：電源
１２４　　：硬質樹脂
１３　　　：接続部
１３ｃ１、１３ｃ２、１３ｃ３：屈曲部
１４、１５：接着剤
１６　　　：下部
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｅ、２０Ｆ、２０Ｇ、２０Ｈ、２０Ｉ、２０Ｊ：コンテナ（台座）
２１、２１Ｅ、２１Ｆ、２１Ｇ：接合部
２１Ｓａ、２１Ｓｂ：面
２２、２２Ａ、２２Ｉ、２２Ｊ：本体部
２３、２３Ｅ、２３Ｆ、２３Ｇ：センサ配置部
２４　　　：収納部
２５　　　：内部底面
２６、２６Ｉ、２６Ｊ：補強部
３０　　　：タイヤ
３１　　　：内側面
３２　　　：接地部
３３　　　：上流部
３４　　　：下流部
４０　　　：路面

Claims

　タイヤの情報を取得するセンサおよび制御部を備えたセンサユニットと、
　前記センサユニットを装着して前記タイヤの内面に取り付けられる台座と、
を備えたタイヤマウントセンサにおいて、
　前記センサユニットは圧電センサを有し、
　前記圧電センサは、前記台座の外面に配置されており、接続部を介して前記制御部と接続されていることを特徴とするタイヤマウントセンサ。
　前記台座は、
　　一方の面がタイヤ内面に取り付けられる板状に形成された接合部と、
　　前記接合部の他方の面に突出した本体部と、を備え、
　前記本体部は、前記制御部を収納可能な収納部を有し、
　前記制御部は、前記収納部に装着され、
　前記接合部は、前記圧電センサを配置可能なセンサ配置部を有し、
　前記圧電センサは、フィルム状であって、前記センサ配置部の他方の面上に配置されている、請求項１に記載のタイヤマウントセンサ。
　前記収納部の内部底面は曲面状に形成されており、
　前記制御部における前記内部底面に対向して配置される下部が、前記内部底面に沿った曲面状に形成されている、請求項２に記載のタイヤマウントセンサ。
　前記収納部の内部底面は、タイヤ内側の曲面に沿った曲面状に形成されている、請求項２に記載のタイヤマウントセンサ。
　前記接続部は、その長手方向がタイヤの幅方向となるように、タイヤに取り付けられている、請求項１に記載のタイヤマウントセンサ。
　前記接続部は、前記台座の外面に沿って取り付けられている、請求項２に記載のタイヤマウントセンサ。
　前記接続部と前記圧電センサとは、接着剤により前記台座に取り付けられており、
　前記接続部の接着剤は、前記圧電センサの接着剤よりも、弾性率が小さい、請求項６に記載のタイヤマウントセンサ。
　前記接続部の曲率半径Ｒが０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である、請求項６に記載のタイヤマウントセンサ。
　前記本体部および前記接合部のうちの一方または両方に繊維からなる補強材が設けられている、請求項２に記載のタイヤマウントセンサ。
　前記補強材は、前記収納部の開口している側から見たときに、複数の繊維が前記収納部の開口の中心に対して放射線状に延設して配置されている、請求項９に記載のタイヤマウントセンサ。
　前記補強材は、前記収納部の開口している側から見たときに、複数の繊維が互いに交差するように配置されている、請求項９に記載のタイヤマウントセンサ。
　タイヤの情報を取得するセンサを備えたセンサユニットと、
　前記センサユニットを装着してタイヤ内面に取り付けられる台座と、を備えたタイヤマウントセンサにおいて、
　前記台座は、
　　一方の面がタイヤ内面に取り付けられる板状に形成された接合部と、
　　前記接合部の他方の面から柱状に突出した本体部と、を備え、
　前記本体部は、前記センサユニットの制御部を収納可能な凹状に形成された収納部を有し、
　前記本体部および前記接合部のうちの一方または両方に繊維からなる補強材が設けられていることを特徴とする、タイヤマウントセンサ。
　タイヤの情報を取得するセンサおよび制御部を備えたセンサユニットの取り付けに用いられる台座であって、
　　一方の面がタイヤ内面に取り付けられる板状に形成された接合部と、
　　前記接合部の他方の面から突出した本体部と、を備えており、
　前記接合部が、圧電センサを配置可能なセンサ配置部を有し、
　前記本体部が、前記制御部を装着可能な収納部を有していることを特徴とする台座。