(57)【要約】【課題】内部構造の耐久性を向上可能なモニタリング装置等を提供する。【解決手段】タイヤ内面に取り付けられ、タイヤの状態を検出する機能部品が収容されたケース内における隙間をポッティング材により充填したモニタリング装置であって、ポッティング材は１ＧＰａ以上の弾性率を有するようにした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤ内面に取り付けられ、タイヤの状態を検出する機能部品が収容されたケース内における隙間をポッティング材により充填したモニタリング装置であって、
前記ポッティング材は１ＧＰａ以上の弾性率、かつ３０ＭＰａ以上の材料強度を有することを特徴とするタイヤモニタリング装置。
【請求項２】
前記ポッティング材をウレタン系樹脂又はエポキシ系樹脂としたことを特徴とする請求項１記載のタイヤモニタリング装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載されたタイヤモニタリング装置を備えたタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤの状態を検出する機能部品を備えたタイヤモニタリング装置及び該タイヤモニタリング装置を備えたタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、タイヤ内の温度、圧力及びタイヤの振動等を検出するためのセンサー等の機能部品を備えたモニタリング装置をタイヤ内に取り付け、タイヤの状態を検出する技術が知られている。モニタリング装置は、例えば、特許文献１や特許文献２に示すように、タイヤの状態を検出するための複数のセンサーが配置された基板や、各センサーに電力を供給する電池等の機能部品を１つのケース内に収容し、ケース内の空間を封止材或いは充填材とも呼ばれるポッティング材充填剤で埋めることにより内部構造を保護している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１５７５７７号公報
【特許文献２】特開２００７−２５６１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、高速走行時等のように、タイヤの回転速度が大きくなるとモニタリング装置に大きな加速度が加わるため、内蔵された各機能部品にもその力が作用する。例えば、電池のように、一般に使用されるポッティング材の密度よりも大きい機能部品は、ポッティング材に対して及ぼす力が大きい。その結果、ポッティング材に割れ等の破損が生じ、ケース内における機能部品の構造が維持できなくなり、モニタリング装置の故障を引き起こす虞があり、耐久性に影響を及ぼしかねない。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、耐久性を向上可能なモニタリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するためのタイヤモニタリング装置の構成として、タイヤ内面に取り付けられ、タイヤの状態を検出する機能部品が収容されたケース内における隙間をポッティング材により充填したモニタリング装置であって、前記ポッティング材は１ＧＰａ以上の弾性率、かつ３０ＭＰａ以上の材料強度を有するものとした。
本構成によれば、タイヤが高速回転した場合であっても、ポッティング材の破壊を防止し、ポッティング材が機能部品から受ける力に対して耐性を確保できるので、モニタリング装置の耐久性を向上できる。
また、ポッティング材の素材をウレタン系樹脂又はエポキシ系樹脂としたことにより、確実にケース内における機能部品の内部構造を保護することができる。
また、請求項１又は請求項２に記載されたタイヤモニタリング装置をタイヤが備えたことにより、該タイヤの状態を安定して取得できる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】タイヤに取り付けられたモニタリング装置の取付形態を示す図である。
【図２】モニタリング装置の構成を示す断面図である。
【図３】ポッティング材を換えたときの影響を纏めた表である。
【０００７】
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。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は、取付台座３を介してタイヤＴに取り付けられたモニタリング装置２の取付形態を示す図である。図２は、モニタリング装置２及び取付台座３の断面図である。各図に示すように、モニタリング装置２は、取付台座３を介してタイヤＴの内周面Ｔｓ上に配設される。タイヤＴは、所謂中空の空気入りタイヤであって、コード部材を主体として構成されるビードコア１１、カーカス１２、ベルト層１３、チェーファー１４と、これらの部材からなる骨格に肉付けされるゴム部材を主体とするビードフィラー１５、チェーファーゴム１６、インナーライナー１７、サイドウォールゴム１８、トレッドゴム１９とを備える。
【０００９】
ビードコア１１は、タイヤＴの両側のサイド部Ｔ１における内径部側のビード部Ｔ２にそれぞれ設けられている。ビードコア１１の半径方向外側には、ビードフィラー１５が隣接して設けられる。ビードコア１１及びビードフィラー１５には、カーカス１２が巻き付けられる。カーカス１２は、１枚又は複数のカーカスプライからなり、カーカスコードの延長方向が半径方向（ラジアル方向）に配向されてタイヤＴ内においてトロイダル形状に形成される。カーカス１２は、左右のビード部Ｔ２において、ビードコア１１及びビードフィラー１５を包むように、タイヤ幅方向内側から外側に向かって折り返される。さらに、ビード部Ｔ２にはチェーファー１４及びチェーファーゴム１６が設けられる。チェーファーゴム１６は、カーカス１２を覆うように、内周側においてビードコア１１及びビードフィラー１５の範囲と重複して延長する。チェーファー１４は、チェーファーゴム１６内において、内周側ではビードコア１１及びビードフィラー１５を覆い、外周側ではビードコア１１を覆うように延長する。カーカス１２の内周側には、左右のチェーファーゴム１６；１６間に渡ってインナーライナー１７が配設される。サイド部Ｔ１においてカーカス１２の外周側には、チェーファーゴム１６；１６の外周側と重複するサイドウォールゴム１８がトレッド部Ｔ３に向けて延長するように配設される。トレッド部Ｔ３におけるカーカス１２の外周側には、複数のベルト部材を積層したベルト層１３が配設される。ベルト層１３のタイヤ半径方向外側には、左右のサイドウォールゴム１８；１８と連続してトレッドゴム１９が配設される。図１に示すように、モニタリング装置２は、タイヤ幅方向の中央部に取付台座３を介してタイヤ内周面Ｔｓを形成するインナーライナー１７に取り付けられる。
【００１０】
モニタリング装置２は、回路基板３１と、電池タイヤＴの気室内の温度や圧力、振動等を検出するための複数のセンサーや、各センサーにより検出された検出値を送信回路３８、制御回路４０、及び送信回路３８や制御回路４０を動作させるための電源としての電池等の機能部品を備える。複数のセンサ３２；３４；３６や、各センサーにより検出された検出値を送信する送信器は、回路基板３１上に実装され、電池とともにケース２０内に収容される。
【００１１】
図２（ａ）に示すように、モニタリング装置２は、ケース２０の内部に回路基板３１と電池４６とを備える。ケース２０は、例えば、合成樹脂等を素材とする下ケース２０Ａと上ケース２０Ｂとで構成され、下ケース２０Ａと上ケース２０Ｂとを組み合わせたときに、下ケース２０Ａ側が縮径する平板円盤型の外形形状を有するように形成される。モニタリング装置２は、取付台座３への取付方向が設定され、例えば、下ケース２０Ａをタイヤ内周面Ｔｓに向けた状態で後述の取付台座３に収容される。
【００１２】
上下の各ケース２０Ａ；２０Ｂは、それぞれ一端面が開放した容器状に形成され、互いを組み合わせることにより、回路基板３１や電池４６等を収容する一つの空間Ｓを形成する。なお、空間Ｓを形成する下ケース２０Ａ及び上ケース２０Ｂの表面には、図示しないが、回路基板３１や電池４６等の機能部品を所定の位置に位置決めするための突起などが設けられている。
【００１３】
回路基板３１には、タイヤＴの気室内の温度を検出する温度センサ３２、圧力を検出する圧力センサ３４、振動等を検出する加速度センサ３６等のタイヤＴの状態を検出するための複数のセンサ３２；３４；３６や、各センサ３２；３４；３６により検出された検出値を送信する送信回路３８、各センサ３２；３４；３６により検出された検出値を送信回路３８から送信を制御する制御回路４０等が実装される。なお、回路基板３１の構成は、一例であって、適宜変更可能である。
温度センサ３２、圧力センサ３４及び加速度センサ３６は、例えば、回路基板３１の同一面側に配置され、他面側には、送信器として機能する送信回路３８と制御回路４０とが配置される。また、回路基板３１の他面側には、電池４６の電極に接続される端子４２Ａ；４２Ｂが設けられている。回路基板３１は、モニタリング装置２をタイヤ内面に取り付けたときに、一面側をタイヤ中心（他面側をタイヤ内面）に向けてケース２０内に収容される。
【００１４】
温度センサ３２は、計測部３２Ａを囲み、該計測部３２Ａにタイヤ内の空気を導入する導入筒３２Ｂを備え、圧力センサ３４は、感圧面３４Ａを囲み、該感圧面３４Ａへとタイヤ内の空気を導入する導入筒３４Ｂをそれぞれ備える。
温度センサ３２の導入筒３２Ｂ及び圧力センサ３４の導入筒３４Ｂは、それぞれ回路基板３１に対して垂直方向に延長し、回路基板３１をケース２０内の所定の位置に収容したときに、上ケース２０Ｂに設けられた貫通孔２２；２４に挿入される。これにより、回路基板３１をケース２０内に収容した状態であっても、タイヤ内の空気に対して計測部３２Ａや感圧面３４Ａが露出することになり、タイヤ気室内の状態を正確に計測することができる。
【００１５】
送信回路３８は、例えば、加速度センサ３６がタイヤＴの回転（遠心力）を検出したことに基づいて所定のプログラムを実行し、温度センサ３２、圧力センサ３４及び加速度センサ３６によって検出されたタイヤＴ内の温度、圧力、加速度を無線通信によりタイヤ外に送信する。送信回路３８から無線により送信された温度、圧力及び加速度等の信号は、図外の車両に設けられた本体ユニットの無線回路により受信され、例えば、車内に設けられた表示器にタイヤの状態（温度、圧力、又は、異常の有り・無し）に関する情報を表示する。
【００１６】
電池４６は、いわゆるボタン電池であって、回路基板３１から延長する金属製の端子４２Ａ；４２Ｂに各電極を接触させながら端子４２Ａ；４２Ｂ間で挟むことにより回路基板３１に取り付けられる。なお、電池４６は、同図ではボタン電池で示してあるが、ボタン電池に限らず筒状の電池であっても良く、その形態は特に限定されない。そして、回路基板３１は、電池４６が取り付けられた状態で電池４６を下ケース２０Ａに向けて収容される。
【００１７】
ケース２０の内部には、上記回路基板３１及び電池４６を収容した状態でポッティング材４８が充填されている。即ち、温度センサ３２の計測部３２Ａ及び圧力センサ３４の感圧面３４Ａを除く回路基板３１の全体及び電池４６がポッティング材４８により覆われた状態にある。
【００１８】
ポッティング材４８には、硬化後の弾性率が１０００ＭＰａ（１×１０ＧＰａ）以上、かつ、材料強度が３０ＭＰａ以上の機械特性を併せ持つものが適用される。なお、ここでいう材料強度とは、引っ張り試験により測定される強度である。また、ポッティング材４８の素材としては、ウレタン系樹脂、或いは、エポキシ系樹脂が好ましい。上述の機械特性を有するポッティング材４８をケース２０の内部に充填することにより、タイヤＴの回転時、特に高速回転したときであってもポッティング材４８が電池４６や回路基板３１から受ける力に対して十分な耐性を得ることができる。
【００１９】
ポッティング材４８は、例えば、回路基板３１や電池４６等をケース２０内に収容した状態において下ケース２０Ａに設けられた注入孔２６から溶融状態でケース２０内に充填される。これにより、温度センサ３２の計測部３２Ａ及び圧力センサ３４の感圧面３４Ａを除く回路基板３１の全体及び電池４６が溶融状態のポッティング材に覆われる。なお、ケース２０内の空気は、注入孔２６から注入されたポッティング材４８により空気抜き孔２８から押し出されて排気される。その後、注入されたポッティング材４８が硬化することにより、回路基板３１及び電池４６のケース２０内における相対位置が位置決めされる。相対位置とは、ケース２０に対する回路基板３１や電池４６の位置、或いは回路基板３１に対する電池４６の位置を意味する。
【００２０】
図２（ｂ）に示すように、取付台座３は、タイヤ内周面Ｔｓに対して貼付される貼付面３０ａを有する貼付部３０と、当該貼付部３０から上方に向けて立ち上がり、モニタリング装置２を収容可能な収容空間としての略円筒状の収容部５２を形成する収容壁部５０とを有する。取付台座３は、タイヤＴの変形に追従するように、天然ゴムや合成ゴム等の弾性素材（エラストマー）により一体的に構成される。貼付部３０は、断面円形状に形成された板状部材であって、その下面がタイヤ内周面Ｔｓと接して貼付される貼付面３０ａとして形成される。貼付面３０ａは、タイヤ内周面Ｔｓへの貼付前において平坦な面として形成される。収容部５２は、ケース２０の周囲を包み、外形形状にぴったりフィットするように、ケース２０の外形形状に倣って形成されている。
【００２１】
貼付部３０の上面には、円環状の収容壁部５０が上方に向けて突出するように設けられる。収容壁部５０は、円形状の貼付部３０の中心軸３ｘを中心とする同心円上に形成される壁部であって、その内周面５４によってモニタリング装置２の外形形状と対応する収容部５２が形成される。収容壁部５０は、収容部５２内に収容されたモニタリング装置２の外周面と接する周面保持部５０ａと、当該周面保持部５０ａの先端から半径方向内側に突出し、モニタリング装置２の上面２ｃの周縁部を押し下げるように保持する天面保持部５０ｂとを有する。天面保持部５０ｂの内径部は、モニタリング装置２の収容部５２への収容を可能とする開口部５６として形成され、モニタリング装置２は、当該開口部５６を押し広げることにより収容される。収容壁部５０の内周面５４の直径は、モニタリング装置２の外周面２ｂの直径よりも小径に形成されており、モニタリング装置２を収容部５２に収容した場合、内周面５４がモニタリング装置２の外周面２ｂに沿って密着して拘束力を発揮する。
【００２２】
図３は、素材や特性の異なるポッティング材を充填した複数のモニタリング装置２を用意し、それぞれのモニタリング装置２を実際にタイヤに取り付け、ドラム試験機で３０分走行した後にモニタリング装置２を分解してポッティング材の状態を外観検査し、破壊の有無を調べ、その結果を纏めた表である。なお、評価には、タイヤサイズが１９５／５５Ｒ１６の乗用車用タイヤを用い、トレッドセンター裏面側のインナーライナー表面に取り付けた。
【００２３】
同図の表に示すように、ポッティング材４８の弾性率が１ＧＰａ以上、かつ材料強度が３０Ｍｐａ以上の場合には、タイヤの回転速度が２５０ｋｍ/ｈ以上であっても、エポキシ系及びウレタン系の素材に関係なく異常は見られなかった。
一方、ポッティング材４８の弾性率が１ＧＰａ未満、かつ、材料強度が３０ＭＰａ未満の場合には、素材に関係なく破壊が見られた。
【００２４】
上記実験結果からポッティング材４８に、１ＧＰａ以上の弾性率、かつ３０ＭＰａ以上の材料強度を有するものを適用することにより、タイヤが２５０ｋｍ／ｈ以上等の高速回転した場合であっても、ポッティング材の破壊を防止し、ポッティング材が機能部品から受ける力に対して耐性を確保でき、モニタリング装置の耐久性を向上できる。さらに、ポッティング材の素材に、ウレタン系樹脂又はエポキシ系樹脂を適用することにより、確実にケース内における機能部品の内部構造を保護することができる。
【符号の説明】
【００２５】
２  モニタリング装置、３  取付台座、３１  回路基板、３０ａ  貼付面、
５２  収容部、４８  ポッティング材、Ｔ  タイヤ、Ｔｓ  タイヤ内周面。
【図１】
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【図２】
2018197047.tif 000004
【図３】
2018197047.tif 000005