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公開番号2025145408
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-03
出願番号2024045571
出願日2024-03-21
発明の名称センサユニット及びセンサユニットを備えるタイヤ
出願人横浜ゴム株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類B60C 19/00 20060101AFI20250926BHJP(車両一般)
要約【課題】弾性体に他方向からの応力が複雑に加わった場合などの、当該弾性体が複雑な変形挙動を示す場合であっても、弾性体の撓みを高精度に決定することが可能なセンサユニットを提供すること。
【解決手段】センサユニット(10)は、弾性体(E)の表面に配置されて弾性体の曲げ変形時に弾性体の撓みを決定し、1つの永久磁石(12)と、少なくとも2つの磁気センサ素子(14a、14b)と、を含み、少なくとも2つの磁気センサ素子のそれぞれから出力される信号を用いて演算することにより、弾性体の撓みが決定される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
弾性体の表面に配置されて前記弾性体の曲げ変形時に前記弾性体の撓みを決定するセンサユニットであって、
前記センサユニットは、１つの永久磁石と、少なくとも２つの磁気センサ素子と、を含み、
前記少なくとも２つの磁気センサ素子のそれぞれから出力される信号を用いて演算することにより、前記弾性体の撓みが決定されることを特徴とする、センサユニット。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記弾性体の表面が凹状曲面であり、
前記永久磁石の重心を中心とし、前記重心から前記弾性体表面に下した垂線を含む直線に垂直な面に含まれ、かつ、前記直線と前記磁気センサとの最短距離を半径とする円を前記弾性体に投影した凹状円を決定し、次いで前記凹状円の直径のうち曲率半径が最も大きな直径を含む線を基準線とした場合に、前記凹状円内において基準線の一方側と他方側のそれぞれの領域に少なくとも１つの磁気センサ素子が配置されている、請求項１に記載のセンサユニット。
【請求項３】
前記弾性体に前記センサユニットを配置した、前記弾性体の曲げ変形前の状態において、前記磁気センサ素子は、
前記凹状曲面への前記永久磁石の配置高さの中心線上に配置され、或いは
前記中心線に対して前記永久磁石の配置面とは逆側に配置されている、
請求項２に記載のセンサユニット。
【請求項４】
前記凹状円内において前記基準線の一方側に直接的に又は間接的に配置された磁気センサ素子のうちの１つの磁気センサ素子の重心と、前記凹状円内において前記基準線の他方側に直接的に又は間接的に配置された磁気センサ素子のうちの１つの磁気センサ素子の重心と、前記永久磁石の重心と、の３点を通る円の半径ｒが、２０ｍｍ以上１２０ｍｍ以下である、請求項２又は３に記載のセンサユニット。
【請求項５】
前記凹状円内において前記基準線の一方側に直接的に又は間接的に配置された磁気センサ素子のうちの１つの磁気センサ素子の重心と、前記凹状円内において前記基準線の他方側に直接的に又は間接的に配置された磁気センサ素子のうちの１つの磁気センサ素子の重心と、前記永久磁石の重心と、の３点を通る円において、前記２つの磁気センサ素子の重心同士を結ぶ円弧のなす角θが、５．５°以上６０°以下である、請求項２又は３に記載のセンサユニット。
【請求項６】
前記永久磁石について、
重心から前記弾性体の凹状曲面への垂線の方向である高さ方向の寸法Ｈと、
前記基準線の方向の寸法Ｗと、
前記高さ方向及び前記基準線の方向との両方に垂直な方向の寸法Ｔと、
のうち、寸法Ｔが最も小さい、請求項２又は３に記載のセンサユニット。
【請求項７】
前記永久磁石と前記少なくとも２つの磁気センサ素子とが、非磁性体であって非伸縮性の可撓性シートを介して、前記弾性体に配置されている、請求項２又は３に記載のセンサユニット。
【請求項８】
前記基準線を前記凹状曲面の垂線の方向において前記可撓性シートの凹状曲面に投影した線をシート表面基準線とし、
平面視で、前記シート表面基準線に平行であって前記磁気センサ素子を前記シート表面基準線側に含むとともに前記磁気センサ素子の端部を通る２本の線をそれぞれシート表面外線とし、２本の前記シート表面外線の間に存在する前記可撓性シートの領域をセンシング領域とした場合に、
前記センシング領域の裏面の６０％以上が、前記弾性体に接着されている、請求項７に記載のセンサユニット。
【請求項９】
前記可撓性シートを前記弾性体に配置していない状態において、前記可撓性シートから前記磁気センサ素子の最高点までの寸法Ｈｃと、前記永久磁石と前記磁気センサ素子との間の距離ｄ（ｍｍ）は、以下の関係を満たす、請求項７又は８に記載のセンサユニット。
Ｈｃ≦３０－１２０｛cos（ｄ／５０）―０．５）｝
２
【請求項１０】
前記可撓性シートはフレキシブル基板であり、
導電体からなる電気配線を備え、前記磁気センサ素子が前記電気配線に接続するように実装されている、請求項７又は８に記載のセンサユニット。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性体の撓みを高精度に決定することができるセンサユニット、及びセンサユニットを備えるタイヤに関する。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、柔軟に変形可能な材料により略シート状に形成され、タイヤに設置される基材と、前記基材に設けられ、前記タイヤの歪（撓み）を検出するセンサと、を備えるタイヤセンサユニットが開示されている（例えば、特許文献１、図２）。特許文献１のタイヤセンサユニットによれば、センサが設けられた基材をタイヤに設置するという簡単な工程でタイヤセンサユニットをタイヤに設置することができるため、タイヤセンサユニットのタイヤへの設置を容易に行うことができ、タイヤの生産性を良好に保持できる、とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００６－６４５６５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、特許文献１のタイヤセンサユニットにおいては、センサが１つの磁石と１つの磁気センサ素子とから構成されている。このため、磁気センサ素子から出力される１つの信号によりタイヤの撓みを決定せねばならず、特にタイヤに多方向からの応力が加わった場合などの、タイヤが複雑な変形挙動を示す際には、タイヤの撓みを高精度に決定することができないおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、特にタイヤに限らず、弾性体に多方向からの応力が加わった場合などの、当該弾性体が複雑な変形挙動を示す場合であっても、弾性体の撓みを高精度に決定することが可能なセンサユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のセンサユニットは、弾性体の表面に配置されて前記弾性体の曲げ変形時に前記弾性体の撓みを決定するセンサユニットであって、前記センサユニットは、１つの永久磁石と、少なくとも２つの磁気センサ素子と、を含み、前記少なくとも２つの磁気センサ素子のそれぞれから出力される信号を用いて演算することにより、前記弾性体の撓みが決定される、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係るセンサユニットでは、１つのセンサユニットの中に２つ以上の磁気センサ素子が含まれる。このため、各磁気センサ素子から出力される信号の値を時系列的に比較したり、複数の磁気センサ素子から出力される信号の値の差分を時系列的に比較したりすることができる他、複数の磁気センサ素子から出力される信号の値を組み合わせることで、当該弾性体が複雑な変形挙動を示す場合であっても、弾性体の撓みを高精度に決定することできる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、本実施形態のセンサユニットを示す図である。
図２は、図１に示すセンサユニットが弾性体上に配置された状態で当該弾性体が曲げ変形を行った際のセンサユニットの変形挙動を示す図である。
図３は、図２に示すセンサユニットを凹状曲面の弾性体に配置した状態での永久磁石と磁気センサ素子との三次元的な位置関係を示す図である。
図４は、弾性体の凹状曲面にセンサユニットを配置する場合に、磁気センサ素子の位置について好適な例（Ａ）、（Ｂ）と不適な例（Ｃ）とを示す図である。
図５は、センサユニットを構成する永久磁石と２つの磁気センサ素子との各重心を通る円を示す図である。
図６は、基準線と、永久磁石の３方向についての関係を示す図である。
図７は、可撓性シートに永久磁石と磁気センサ素子とが形成されたセンサユニットを示す図であり、（Ａ）は磁気センサ素子が２個の場合を示し、（Ｂ）、（Ｃ）は磁気センサ素子が３個の場合を示し、（Ｄ）は磁気センサ素子が４個の場合を示す。
図８は、弾性体上での可撓性シートの接着状態を示す図である。
図９は、弾性体への可撓性シート（センサユニット）の配置前後における、永久磁石と磁気センサ素子との位置関係を示す図であり、（Ａ）は配置前において着磁方向が可撓性シートに垂直な方向である場合を示し、（Ｂ）は配置前において着磁方向が可撓性シートに平行な方向である場合を示す。
図１０は、本実施形態のタイヤの一部を示すタイヤ子午断面図である。
図１１は、タイヤ内腔面における基準線の位置を示すタイヤ子午断面図であり、（Ａ）は基準線のみならずタイヤ幅方向内側の磁気センサ素子１４ａについてもタイヤ内腔面の所定の範囲に位置する例を示す一方、（Ｂ）はタイヤ幅方向内側の磁気センサ素子１４ａについてはタイヤ内腔面の所定の範囲に位置しない例を示す。
図１２は、タイヤ内腔面における基準線の位置と、可撓性シートのタイヤ赤道面に近い側の端部の位置と、を示すタイヤ子午断面図である。
図１３は、永久磁石と、磁気センサ素子と、ベルトとの位置関係を示す図であり、（Ａ）は磁気センサ素子とベルトとの位置関係を示し、（Ｂ）は永久磁石と磁気センサ素子との位置関係を示す。
図１４は、永久磁石の寸法とタイヤ厚みとの関係を示すタイヤ子午断面図である。
図１５は、センサユニットに接続される回路基板を配置するのに好適な位置を示すタイヤ子午断面図であり、（Ａ）は回路基板が、配置するのに不所望な領域よりもトレッド部中央側に配置された例を示し、（Ｂ）は回路基板が、配置するのに不所望な領域よりもビード部側に配置された例を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明に係るセンサユニットの実施形態（以下に示す、基本形態１及び付加的形態２～１０）、並びに本発明に係るタイヤの実施形態（以下に示す、基本形態１１及び付加的形態１２～１６）を、図面に基づいて詳細に説明する。なお、これらの実施形態は、本発明を限定するものではない。また、各実施形態の構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。さらに、各実施形態は、当業者が自明の範囲内で任意に組み合わせることができる。
【００１０】
以下の説明において、タイヤ径方向とは、タイヤ回転軸と直交する方向をいい、タイヤ径方向内側とはタイヤ径方向においてタイヤ回転軸に向かう側、タイヤ径方向外側とはタイヤ径方向においてタイヤ回転軸から離れる側をいう。また、タイヤ周方向とは、タイヤ回転軸を中心軸とする周り方向をいう。さらに、タイヤ幅方向とは、タイヤ回転軸と平行な方向をいい、タイヤ幅方向内側とはタイヤ幅方向においてタイヤ赤道面（タイヤ赤道線）に向かう側、タイヤ幅方向外側とはタイヤ幅方向においてタイヤ赤道面から離れる側をいう。なお、タイヤ赤道面とは、タイヤ回転軸に直交するとともに、タイヤのタイヤ幅の中心を通る平面をいう。
（【００１１】以降は省略されています）

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