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公開番号2021110704
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210802
出願番号2020004565
出願日20200115
発明の名称タイヤ
出願人ミネベアミツミ株式会社
代理人個人,個人
主分類G01L 5/00 20060101AFI20210705BHJP(測定;試験)
要約【課題】圧力分布を測定できるセンサを搭載したタイヤを提供する。
【解決手段】本タイヤは、移動体用のタイヤであって、前記タイヤの内側にセンサが設けられ、前記センサは、絶縁層と、前記絶縁層の一方の側に長手方向を第1方向に向けて並置された複数の第1抵抗部と、前記絶縁層の他方の側に長手方向を前記第1方向と交差する第2方向に向けて並置された複数の第2抵抗部と、各々の前記第1抵抗部及び各々の前記第2抵抗部の両端部に設けられた1対の電極と、を有し、前記第1抵抗部及び/又は前記第2抵抗部が押圧されると、押圧された前記第1抵抗部及び/又は前記第2抵抗部の前記1対の電極間の抵抗値が加わる圧力の大きさに応じて連続的に変化する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
移動体用のタイヤであって、
前記タイヤの内側にセンサが設けられ、
前記センサは、
絶縁層と、
前記絶縁層の一方の側に長手方向を第1方向に向けて並置された複数の第1抵抗部と、
前記絶縁層の他方の側に長手方向を前記第1方向と交差する第2方向に向けて並置された複数の第2抵抗部と、
各々の前記第1抵抗部及び各々の前記第2抵抗部の両端部に設けられた1対の電極と、を有し、
前記第1抵抗部及び/又は前記第2抵抗部が押圧されると、押圧された前記第1抵抗部及び/又は前記第2抵抗部の前記1対の電極間の抵抗値が加わる圧力の大きさに応じて連続的に変化するタイヤ。
続きを表示(約 770 文字)【請求項2】
前記センサは、前記タイヤの内周側の幅方向の全体及び周方向の全体に貼り付けられているか、又は埋め込まれている請求項1に記載のタイヤ。
【請求項3】
各々の前記第1抵抗部及び各々の前記第2抵抗部は、前記1対の電極の間に形成されたジグザグのパターンである請求項1又は2に記載のタイヤ。
【請求項4】
前記第1抵抗部の抵抗値の変化及び前記第2抵抗部の抵抗値の変化に基づいて、前記タイヤの圧力分布の検出が可能である請求項1乃至3の何れか一項に記載のタイヤ。
【請求項5】
前記第1抵抗部及び前記第2抵抗部は、α−Crを主成分とするCr、CrN、及びCr

Nを含む膜から形成されている請求項1乃至4の何れか一項に記載のタイヤ。
【請求項6】
前記膜の下層に、金属、合金、又は、金属の化合物から形成された機能層を有し、
前記機能層は、前記α−Crの結晶成長を促進させ、前記α−Crを主成分とする膜を形成する機能を有する請求項5に記載のタイヤ。
【請求項7】
前記膜は、前記α−Crを80重量%以上含む請求項5又は6に記載のタイヤ。
【請求項8】
前記絶縁層の一方の面側又は他方の面側に実装された電子部品を有する請求項1乃至7の何れか一項に記載のタイヤ。
【請求項9】
前記電子部品は、前記第1抵抗部及び前記第2抵抗部の前記1対の電極間の抵抗値を電圧に変換してデジタル信号として出力する請求項8に記載のタイヤ。
【請求項10】
前記絶縁層の一方の面側又は他方の面側に実装され、前記電子部品と電気的に接続されて前記電子部品に給電する電源を有する請求項8又は9に記載のタイヤ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、センサを備えたタイヤに関する。
続きを表示(約 4,900 文字)【背景技術】
【0002】
自動車等のタイヤの空気圧は気温で変化し、タイヤが暖まった状態では膨張して空気圧が高くなり、下がったときには逆に低くなるため、リアルタイムでの空気圧の測定は困難である。又、タイヤの空気圧は一般に空気圧ゲージを使用した測定となるため、時間を要したり手間のかかる作業となり問題となる。
【0003】
走行中でも空気圧がチェックできる空気圧センサ付きバルブ等も知られているが、バルブの配置された特定箇所の圧力のみの検出となるため、タイヤ全体にかかる圧力分布を把握することは困難である。
【0004】
自動車等のタイヤは、コーナーでスピードを出し過ぎた場合や、空気圧不良等の異常がある場合に片減りが発生する。タイヤが片減りを起こしたまま走行すると、タイヤがバースト(破裂)するおそれや、ハンドルがとられて事故を起こすおそれがあり大変危険である。
【0005】
以上のような点から、タイヤにかかる圧力分布を測定することは、自動車等が安全に走行する上で極めて重要である。そのため、例えば、変形検出素子をタイヤの内表面、タイヤの外表面、タイヤの補強層に取り付けることで、タイヤの変形状態を測定する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
特開2008−249567号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、従来の測定方法では、タイヤの部分的な変形状態しか検出できず、タイヤにかかる圧力分布を測定することは困難であった。
【0008】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、圧力分布を測定できるセンサを搭載したタイヤ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】
【0009】
本タイヤは、移動体用のタイヤであって、前記タイヤの内側にセンサが設けられ、前記センサは、絶縁層と、前記絶縁層の一方の側に長手方向を第1方向に向けて並置された複数の第1抵抗部と、前記絶縁層の他方の側に長手方向を前記第1方向と交差する第2方向に向けて並置された複数の第2抵抗部と、各々の前記第1抵抗部及び各々の前記第2抵抗部の両端部に設けられた1対の電極と、を有し、前記第1抵抗部及び/又は前記第2抵抗部が押圧されると、押圧された前記第1抵抗部及び/又は前記第2抵抗部の前記1対の電極間の抵抗値が加わる圧力の大きさに応じて連続的に変化する。
【発明の効果】
【0010】
開示の技術によれば、圧力分布を測定できるセンサを搭載したタイヤを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
第1実施形態に係るタイヤを例示する断面図(その1)である。
第1実施形態に係るタイヤを例示する断面図(その2)である。
第1実施形態に係るセンサを例示する平面図である。
第1実施形態に係るセンサを例示する断面図(その1)である。
第1実施形態に係るセンサを例示する断面図(その2)である。
第1実施形態に係る圧力分布検出装置を例示するブロック図である。
第1実施形態に係る圧力分布検出装置の制御装置を例示するブロック図である。
第1実施形態の変形例1に係るセンサを例示する断面図である。
第1実施形態の変形例2に係るセンサを例示する断面図である。
第1実施形態の変形例3に係るセンサを例示する平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【0013】
〈第1実施形態〉
図1は、第1実施形態に係るタイヤを例示する断面図(その1)であり、タイヤを幅方向に切断した断面を示している。図2は、第1実施形態に係るタイヤを例示する断面図(その2)であり、タイヤを幅方向の中央で幅方向に垂直な方向に切断した断面を示している。なお、図2は、図1とは縮尺が異なり、又、図1に示した構成要素の一部が省略されている。
【0014】
図1及び図2に示すように、タイヤ100は、トレッド部110と、左右のサイドウォール部120と、左右のビード部130とを有している。トレッド部110は、タイヤ100の路面に接する部分である。サイドウォール部120は、タイヤ100の側面となる部分である。ビード部130は、タイヤ100をホイールのリムに固定する部分である。
【0015】
タイヤ100の内側には、インナーライナー140が設けられている。インナーライナー140は、例えば、ゴムで形成された層である。インナーライナー140の外側には、トレッド部110と左右のサイドウォール部120とを通って左右のビード部130間に伸びるカーカス150が設けられている。カーカス150は、例えば、繊維やスチールをゴムで被覆した層である。カーカス150の両端部は、ビードコア160及びビードフィラー170を挟み込むようにして折り返されている。トレッド部110のカーカス150の外周側には、複数のベルト180が設けられている。
【0016】
インナーライナー140の内周側(タイヤ100の中心に近い側)には、センサ1が貼り付けられている。センサ1は、インナーライナー140の内周側の幅方向の全体及び周方向の全体に貼り付けられていることが好ましい。なお、センサ1をインナーライナー140の内周側に貼り付けることに代えて、タイヤ100の最外周(路面に接する面)よりも内側に位置する何れかの部分に埋め込んでもよい。例えば、センサ1をインナーライナー140に埋め込んでもよい。
【0017】
センサ1は、タイヤ100が自動車等の移動体に装着されているときに、タイヤ100にかかる圧力分布を検出するために設けられている。タイヤ100にかかる圧力には、タイヤ100の外部からの圧力(路面からの圧力)やタイヤ100の内部からの圧力(空気圧)があるが、センサ1は、これらを合成した圧力の分布を検出できる。なお、移動体とは、例えば、自動車、自動二輪車、ロボット等のタイヤ100を装着して移動可能な物体を指す。
【0018】
図3は、第1実施形態に係るセンサを例示する平面図である。図4は、第1実施形態に係るセンサを例示する断面図であり、図3のA−A線に沿う断面を示している。
【0019】
図3及び図4は、センサ1がタイヤ100に配置される前の状態を示している。又、X方向はタイヤ100の幅方向に相当し、Y方向はタイヤ100の周方向に相当し、Z方向はタイヤ100の半径方向に相当する。
【0020】
図3及び図4を参照すると、センサ1は、基材10と、抵抗体30(複数の抵抗部31及び32)と、複数の端子部41及び42とを有している。センサ1は、並置された複数の抵抗部31及び32の長手方向(Y方向)をタイヤ100の周方向に向けてタイヤ100に配置される。ここでは、センサ1の抵抗部31側がインナーライナー140側を向くように配置されるものとする。
【0021】
なお、本実施形態では、便宜上、センサ1において、基材10の抵抗部31が設けられている側を上側又は一方の側、抵抗部32が設けられている側を下側又は他方の側とする。又、各部位の抵抗部31が設けられている側の面を一方の面又は上面、抵抗部32が設けられている側の面を他方の面又は下面とする。但し、センサ1は天地逆の状態で用いることができ、又は任意の角度で配置することができる。又、平面視とは対象物を基材10の上面10aの法線方向から視ることを指し、平面形状とは対象物を基材10の上面10aの法線方向から視た形状を指すものとする。
【0022】
基材10は、抵抗体30等を形成するためのベース層となる絶縁性の部材であり、可撓性を有する。基材10の厚さは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、例えば、5μm〜500μm程度とすることができる。特に、基材10の厚さが5μm〜200μmであると、抵抗部31及び32のひずみ感度誤差を少なくできる点で好ましい。
【0023】
基材10は、例えば、PI(ポリイミド)樹脂、エポキシ樹脂、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)樹脂、PEN(ポリエチレンナフタレート)樹脂、PET(ポリエチレンテレフタレート)樹脂、PPS(ポリフェニレンサルファイド)樹脂、ポリオレフィン樹脂等の絶縁樹脂フィルムから形成できる。なお、フィルムとは、厚さが500μm以下程度であり、可撓性を有する部材を指す。
【0024】
ここで、『絶縁樹脂フィルムから形成する』とは、基材10が絶縁樹脂フィルム中にフィラーや不純物等を含有することを妨げるものではない。基材10は、例えば、シリカやアルミナ等のフィラーを含有する絶縁樹脂フィルムから形成しても構わない。
【0025】
基材10の樹脂以外の材料としては、例えば、SiO

、ZrO

(YSZも含む)、Si、Si



、Al



(サファイヤも含む)、ZnO、ペロブスカイト系セラミックス(CaTiO

、BaTiO

)等の結晶性材料が挙げられ、更に、それ以外に非晶質のガラス等が挙げられる。又、基材10の材料として、アルミニウム、アルミニウム合金(ジュラルミン)、チタン等の金属を用いてもよい。この場合、金属製の基材10上に、例えば、絶縁膜が形成される。
【0026】
抵抗体30は、基材10上に形成されており、加わる圧力に応じて連続的に抵抗値が変化する受感部である。抵抗体30は、基材10の上面10a及び下面10bに直接形成されてもよいし、基材10の上面10a及び下面10bに他の層を介して形成されてもよい。
【0027】
抵抗体30は、基材10を介して積層された複数の抵抗部31及び32を含んでいる。すなわち、抵抗体30は、複数の抵抗部31及び32の総称であり、抵抗部31及び32を特に区別する必要がない場合には抵抗体30と称する。なお、図3では、便宜上、抵抗部31及び32を梨地模様で示している。
【0028】
複数の抵抗部31は、基材10の上面10aに、長手方向をX方向に向けて所定間隔でY方向に並置された薄膜である。複数の抵抗部32は、基材10の下面10bに、長手方向をY方向に向けて所定間隔でX方向に並置された薄膜である。
【0029】
なお、本実施形態では、複数の抵抗部31と複数の抵抗部32とは平面視で直交しているが、これには限定されない。すなわち、複数の抵抗部31と複数の抵抗部32とは平面視で直交している必要はなく、交差していればよい。
【0030】
抵抗体30は、例えば、Cr(クロム)を含む材料、Ni(ニッケル)を含む材料、又はCrとNiの両方を含む材料から形成できる。すなわち、抵抗体30は、CrとNiの少なくとも一方を含む材料から形成できる。Crを含む材料としては、例えば、Cr混相膜が挙げられる。Niを含む材料としては、例えば、Cu−Ni(銅ニッケル)が挙げられる。CrとNiの両方を含む材料としては、例えば、Ni−Cr(ニッケルクロム)が挙げられる。
(【0031】以降は省略されています)

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