(57)【要約】【課題】摩耗度合や摩耗の途中経過が判断できると共に、例えばディスクブレーキにおいては、それ自体に電源を持つ必要がなく、電池配置スペースの確保や、配線及び引き回しも不要にする。【解決手段】無電源摩耗センサ１は、ブレーキパッド１３の摩耗に応じて摩耗し、この摩耗に応じた容量の変化によりブレーキパッド１３の摩耗量を検出する１対の導電パターン６と、櫛型電極対３及びこの櫛形電極対３に対し１μｓの遅延時間を持つ櫛形電極対４を圧電基板に形成したＳＡＷデバイス５を設け、一方の櫛形電極対３にアンテナ２を接続し、他方の櫛型電極対４に導電パターン６を接続してなり、この無電源摩耗センサ１に、送受信・計測部９からバースト波を入力し、その反射バースト波の振幅の変動からブレーキパッド１３の摩耗度合を計測する。【選択図】図１
2018017281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物に対しその摩耗に応じて摩耗するように装着され、摩耗に応じた容量の変化により、被測定物の摩耗量を検出するための１対の導電パターンと、
アンテナと、
一方の櫛型電極対及びこの一方の櫛形電極対に対し所定の遅延時間を持つ他方の櫛形電極対を圧電基板に形成し、上記一方の櫛形電極対に上記アンテナを接続し、上記他方の櫛型電極対に上記導電パターンを接続してなる表面弾性波素子と、を含み、
上記一方の櫛形電極対が上記アンテナから入力された電気信号を表面弾性波に変換して送信し、
上記他方の櫛形電極対が上記１対の導電パターンの摩耗量に応じて反射率を変化させて上記一方の櫛形電極対から送信された表面弾性波を反射し、
上記一方の櫛形電極対が上記他方の櫛型電極対で反射した表面弾性波を受信して電気信号に変換して、上記アンテナへ出力し、
上記アンテナから反射信号を出力する無電源摩耗センサ。
【請求項２】
被測定物に対しその摩耗に応じて摩耗するように装着され、摩耗に応じた容量の変化により、被測定物の摩耗量を検出するための１対の導電パターン、
アンテナ、及び
一方の櫛型電極対及びこの一方の櫛形電極対に対し所定の遅延時間を持つ他方の櫛形電極対を圧電基板に形成し、上記一方の櫛形電極対に上記アンテナを接続し、上記他方の櫛型電極対に上記導電パターンを接続してなる表面弾性波素子を含み、
上記一方の櫛形電極対が上記アンテナから入力された電気信号を表面弾性波に変換して送信し、上記他方の櫛形電極対が上記１対の導電パターンの摩耗量に応じて反射率を変化させて上記一方の櫛形電極対から送信された表面弾性波を反射し、上記一方の櫛形電極対が上記他方の櫛型電極対で反射した表面弾性波を受信して電気信号に変換して、上記アンテナへ出力し、上記アンテナから反射信号を出力する無電源摩耗センサと、
この無電源摩耗センサへ摩耗検出用信号を送信し、その反射信号を受信すると共に、受信した反射信号の振幅又は位相の変動により、被測定物の摩耗を計測する送受信・計測部と、を備えてなる摩耗センサシステム。
【請求項３】
上記送受信・計測部は、摩耗検出用信号としてバースト波を送信することを特徴とする請求項２記載の摩耗センサシステム。
【請求項４】
上記送受信・計測部は、摩耗検出用信号として連続波を周波数変調したＦＭＣＷ波を送信することを特徴とする請求項２記載の摩耗センサシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にブレーキパッド等の摩耗を、ＳＡＷデバイスを利用して検出し、無電源での配置ができる無電源摩耗センサ及び摩耗センサシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば車両の制動をするディスクブレーキにおいてはブレーキパッドが用いられ、このブレーキパッドではその摩耗が検出されており、この検出方法として、図４（Ａ），（Ｂ）に示す方法がある。
図４（Ａ）は、電気式の検出方法であり、図４（Ａ）のように、ディスクブレーキでは、バックプレート１２に支持されたブレーキパッド１３がディスクローター１４に押し付けられる構成とされ、上記ブレーキパッド１３に、ワイヤ１５が埋め込み配置される。これによれば、ブレーキパッド１３が摩擦によって所定の位置まで擦り減ると、ワイヤ１５が断線することで、ブレーキパッド１３の摩耗状態が検出される。
【０００３】
図４（Ｂ）は、可聴式の検出方法であり（下記特許文献１等）、図４（Ｂ）のように、ディスクブレーキでは、ブレーキパッド１３の所定の厚さ位置にステンレス等の金属片１６が配置されている。これによれば、ブレーキパッド１３が所定の位置まで擦り減ると、ディスクローター１４が金属片１６に接触し、ビビリ音を発生させることで、ブレーキパッド１３の摩耗状態が検出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１５１２２１号公報
【特許文献２】特表２００６−５１６７０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来の摩耗センサでは、所定の厚さ位置に配置したワイヤ１５の断線又は金属片１６によるビビリ音で摩耗を検出するため、ブレーキパッド１３が所定の位置まで、又はそれ以上摩耗したことを判断することはできるが、磨耗の度合や摩耗の途中経過を判断することができなかった。
【０００６】
また、図４（Ａ）に示した電気式の検出方法では、ワイヤ１５に通電させる電源が必要であり、この電源として例えば電池を用いる場合には、電池の配置スペースを確保しなければならず、車両の電源を用いる場合は、ディスクブレーキまでの配線及びその引き回しが煩雑になるという不都合がある。
更に、上記特許文献２に示されるように、ブレーキパッドに平行平板コンデンサを配置し、この平行平板コンデンサの容量の変化で摩耗を検出するものも存在するが、この場合も、上記と同様の問題がある。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、摩耗度合や摩耗の途中経過が判断できると共に、例えばディスクブレーキにおいては、それ自体に電源を持つ必要がなく、電池配置スペースの確保や、ディスクブレーキへの配線及び引き回しも不要になる無電源摩耗センサ及び摩耗センサシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明の無電源摩耗センサは、被測定物に対しその摩耗に応じて摩耗するように装着され、摩耗に応じた容量の変化により、被測定物の摩耗量を検出するための１対の導電パターンと、アンテナと、一方の櫛型電極対及びこの一方の櫛形電極対に対し所定の遅延時間を持つ他方の櫛形電極対を圧電基板に形成し、上記一方の櫛形電極対に上記アンテナを接続し、上記他方の櫛型電極対に上記導電パターンを接続してなる表面弾性波素子と、を含み、上記一方の櫛形電極対が上記アンテナから入力された電気信号を表面弾性波に変換して送信し、上記他方の櫛形電極対が上記１対の導電パターンの摩耗量に応じて反射率を変化させて上記一方の櫛形電極対から送信された表面弾性波を反射し、上記一方の櫛形電極対が上記他方の櫛型電極対で反射した表面弾性波を受信して電気信号に変換して、上記アンテナへ出力し、上記アンテナから反射信号を出力することを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明の摩耗センサシステムは、上記無電源摩耗センサと、この無電源摩耗センサへ摩耗検出用信号を送信し、その反射信号を受信すると共に、受信した反射信号の振幅又は位相の変動により、被測定物の摩耗を計測する送受信・計測部と、を備えてなることを特徴とする。
請求項３の発明の摩耗センサシステムの上記送受信・計測部は、摩耗検出用信号としてバースト波を送信することを特徴とする。
請求項４の発明の摩耗センサシステムの上記送受信・計測部は、摩耗検出用信号として連続波を周波数変調したＦＭＣＷ波を送信することを特徴とする。
【００１０】
上記の構成によれば、１対の導電パターンとして、例えば基板に２本の導電線又は平板が平行に配置されたもの（プリント基板等）が用いられ、この１対の導電パターンが例えばブレーキパッド（被測定物）と一緒に摩耗するように配置されており、ブレーキパッドの摩耗に応じて１対の導電パターンも摩耗することで、導電パターン間の容量が変化することになる。そして、この容量の変化は、導電パターンが表面弾性波素子に接続されることで、この表面弾性波素子からの反射波により検出される。
【００１１】
即ち、送受信・計測部から例えば所定周波数のバースト波が無電源摩耗センサに送信されると、表面弾性波素子から所定の遅延時間を持つ反射バースト波が反射されるので、この反射バースト波を受信し、受信反射波の振幅（又は位相）の変動を検出することで、ブレーキパッドの摩耗が計測される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の無電源摩耗センサ及び摩耗センサシステムによれば、１対の導電パターン間の容量で表面弾性波素子の反射波レベルが変化するという特性を利用することで、摩耗度合や摩耗の途中経過が判断できると共に、被測定物であるディスクブレーキやその周辺に電源を配置する必要がなくなり、電池配置スペースの確保や、ディスクブレーキへの配線及び引き回しも不要になり、ワイヤレスを実現できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例に係る無電源摩耗センサ及び摩耗センサシステムの構成を示す図である。
【図２】実施例で送受信される摩耗検出用の信号を示す説明図である。
【図３】実施例の無電源摩耗センサの具体的な構成を示す（無電源摩耗センサを拡大した）斜視図である。
【図４】従来の摩耗センサの構成を示し、図（Ａ）は電気式の説明図、図（Ｂ）は可聴式の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１〜図３に、実施例の無電源摩耗センサ及び摩耗センサシステムの構成が示されており、図１において、１は無電源摩耗センサ、２はアンテナ、３はアンテナ２に接続された一方の櫛型電極対、４は一方の櫛形電極対３に対し所定の遅延時間（例えば１μｓ）を持つ他方の櫛形電極対、５は圧電基板に上記櫛型電極対３と４を形成した表面弾性波素子（ＳＡＷデバイス）、６は櫛形電極対４に接続され、容量（電気的特性）を設定するための１対の導電パターンである。
【００１５】
図３にも示されるように、実施例の１対の導電パターン６は、誘電体基板に所定幅の２本の導電線（金属箔）を平行に配置・形成したもの（プリント基板と同様のもの）であり、無電源摩耗センサ１をディスクブレーキのバックプレート１２側からブレーキパッド１３の挿入孔に取り付けることで、上記導電パターン６の２本の導電線は、ブレーキパッド１３の厚さ方向に沿うように（導電パターンの延出方向が厚さ方向と一致するように）配置される。このようにして、２本の導電線は、先端側からブレーキパッド１３の摩耗と共に摩耗するようになる。なお、この１対の導電パターン６は、ブレーキパッド１３の厚さ方向に長い短冊状の２つの平面状金属箔を基板の上下等に平行に配置したものでもよい。
【００１６】
また、図１に示されるように、摩耗センサシステムを構成するものとして、アンテナ８を持つ送受信・計測部９が設けられる。
図２には、上記無電源摩耗センサ１に入出力される（送受信・計測部９で送受信される）摩耗検出用の信号が示されており、実施例では、例えば１μｓ幅の９２０ＭＨｚのバースト波（パルス波）が５μｓの間隔で順次送信される。また、上記ＳＡＷデバイス５の他方の櫛形電極対４は、一方の櫛形電極対３から１μｓの遅延時間を持つように設定されるので、図２に示されるように、ＳＡＷデバイス５では、９２０ＭＨｚバースト波Ｓａの入力に対し、９２０ＭＨｚ反射バースト波Ｓｒが２μｓ遅れて出力されることになる。
【００１７】
実施例は以上の構成からなり、送受信・計測部９から上記摩耗検出用信号が送信され、無電源摩耗センサ１では、アンテナ２を介して９２０ＭＨｚのバースト波Ｓａバースト波が５μｓ毎に入力される。そうすると、ＳＡＷデバイス５では、遅延時間１μｓの２倍の２μｓだけ遅延した反射バースト波Ｓｒが５μｓ毎に現れる。
【００１８】
即ち、ＳＡＷデバイス５に入力されたバースト波Ｓａは、圧電基板に形成された一方の櫛形電極対３により表面弾性波となって他方の櫛形電極対４へ到達する。この他方の櫛形電極対４では、２本の導電線プリントの導電パターン６が接続されており、２本の導電線間にその長さに応じた分布定数的な容量値Ｃを持っているため、その容量値Ｃに基づいた振幅（レベル）の表面弾性波が反射される。ここで、導電パターン６の２本の導電線は、ブレーキパッド１３の摩耗と共に短くなって容量値Ｃが小さくなるので、この容量値Ｃの変化により表面弾性波の振幅が変動する（例えば大きくなる）。そして、他方の櫛型電極対４で反射した表面弾性波は、一方の櫛型電極対３で受信され、反射バースト波Ｓｒに変換され、アンテナ２から出力される。
【００１９】
上記無電源摩耗センサ１（ＳＡＷデバイス５）から出力された反射バースト波Ｓｒは、送受信・計測部９で受信され、反射バースト波Ｓｒの振幅の変動によってブレーキパッド１３の摩耗の程度が計測される。この導電パターン６の２本の導電線は、その先端からブレーキパッド１３の摩耗に応じて摩耗し、短くなる（導電線間の容量も小さく）ので、ブレーキパッド１３がどの程度摩耗したのか、摩耗の途中経過が分かり、ブレーキパッド１３の交換時期の予測等が可能となる。
【００２０】
上記のように、実施例では摩耗検出用信号をバースト波としたので、時間軸の分離が可能となり、反射バースト波の抽出が行い易くなる。また、送受信・計測部９のアンテナ８の機能を受信用、送信用と分けることで、摩耗検出用信号を、連続波を周波数変調したＦＭＣＷ波としても、送信信号と受信信号の周波数差（ビート）により反射波の分離が可能である。
【００２１】
上記の実施例では、反射バースト波Ｓｒの振幅の変動で容量の変化（電気的特性の変化）を検出したが、反射バースト波Ｓｒの位相を捉えることでも同様にセンシングが可能である。即ち、導電パターン６の容量の変化が所定周波数の反射バースト波Ｓｒの位相に変動を与えるので、上記容量値の変化に応じた位相の変動を検出することで、被測定物の摩耗を計測することができる。
【００２２】
上記実施例では、被測定物がブレーキパッド１３の場合を説明したが、この他の摩耗の対象物を被測定物として、本願発明を適用することが可能である。
【符号の説明】
【００２３】
１…無電源摩耗センサ、    ２，８…アンテナ、
３…一方の櫛形電極対、    ４…他方の櫛形電極対、
５…ＳＡＷデバイス（表面弾性波素子）、
６…導電パターン、        ９…送受信・計測部、
１２…バックプレート、    １３…ブレーキパッド、
Ｓａ…バースト波、        Ｓｒ…反射バースト波。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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