轮胎信息获取装置的制作方法

2021-02-03 16:02:36|

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本发明涉及轮胎信息获取装置，更详细而言，涉及一种通过在传感器单元基板所配设的电源部的周围配置绝热材料而能够抑制电源部的劣化并延长电源部的寿命的轮胎信息获取装置。

背景技术：

进行了将包括获取内压、温度等轮胎内部信息的传感器的轮胎信息获取装置设置于轮胎内腔(例如参照专利文献1、2)。

一般而言，传感器单元基板所配设的电源部(电池)存在容易随着低温或高温而劣化，电池的寿命变短这样的问题。特别是，卡车用的轮胎与轿车用的轮胎相比行驶时的内部温度高20℃左右，因此装接于卡车用的轮胎的轮胎信息获取装置暴露于高温的情况较多。因此，装接于卡车用的轮胎的轮胎信息获取装置存在电池的寿命容易变短的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第6272225号公报

专利文献2：日本特表2016-505438号公报

技术实现要素：

发明所要解决的问题

本发明的目的在于提供一种通过在传感器单元基板所配设的电源部的周围配置绝热材料而能够抑制电源部的劣化并延长电源部的寿命的轮胎信息获取装置。

技术方案

用于实现上述目的的轮胎信息获取装置的特征在于，具有配设有获取轮胎信息的传感器和对该传感器供给电力的电源部的传感器单元基板，并且至少在所述电源部的周围配置有绝热材料。

发明效果

在本发明中，具有配设有获取轮胎信息的传感器和对该传感器供给电力的电源部的传感器单元基板，并且至少在电源部的周围配置有绝热材料，因此能够在电源部中抑制由行驶时的轮胎的发热、轮胎外部的气温的降低所导致的温度变化。由此，能够延长容易受到热的影响的电源部的寿命。

在本发明中，优选的是，传感器配置于绝热材料的外部。在传感器单元基板包括测定轮胎的内部温度的传感器的情况下，通过将该传感器配置于绝热材料的外部能够正确地感测轮胎内的温度变化。

在本发明中，优选的是，电源部包括通过由旋转运动或往复运动实现的电极的位置变化来进行发电的驻极体。通过在电源部采用由驻极体组成的发电方式，能够高效地对传感器供给电力。

在本发明中，优选的是，绝热材料在20℃时的热传导率为0.05(w/m·k)以下。由此，能够有效地抑制由绝热材料包覆的部位的温度变化。需要说明的是，绝热材料的热传导率是依据jis-a1412的保护热板法(ghp法)测定的。在绝热材料是组合多个材料而构成的复合体的情况下，为该复合体中的热传导率。

在本发明中，优选的是，绝热材料是有机纤维与无机的多孔质材料的复合体。由此，作为绝热材料的绝热效率变好，因此能够由更少的绝热材料抑制温度变化。

在本发明中，优选的是，绝热材料具有在聚酯纤维中分散有二氧化硅气凝胶(silicaairgel)的结构。绝热材料通过具有这样的结构，能够降低绝热材料的热传导率，并且使绝热材料的厚度变薄，因此能够不使绝热材料的尺寸增大而得到优异的对温度变化的抑制效果。

附图说明

图1是表示由本发明的实施方式构成的轮胎信息获取装置的内部结构的一个例子的俯视图。

图2是图1的x-x向视剖视图。

图3是表示装接有由本发明的实施方式构成的轮胎信息获取装置的充气轮胎的剖视图。

图4是表示由本发明的实施方式构成的轮胎信息获取装置的内部结构的变形例的剖视图。

图5是表示由本发明的实施方式构成的轮胎信息获取装置的内部结构的其他变形例的剖视图。

图6是表示电池寿命的评价中的温度变化的周期的曲线图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的构成进行详细说明。图1和图2是表示由本发明的实施方式构成的轮胎信息获取装置的图。图3是表示装接有由本发明的实施方式构成的轮胎信息获取装置的充气轮胎的图。需要说明的是，在图1～图3中，箭头tw表示轮胎宽度方向，箭头tc表示轮胎周向。

如图1～图3所示，在充气轮胎1与车轮2之间形成有轮胎内腔，在该轮胎内腔中配置有轮胎信息获取装置10。在车轮2中设有从轮胎外部向内部注入压力的筒状的气门嘴3。轮胎信息获取装置10相对于该气门嘴3一体化地固定。

轮胎信息获取装置10具备壳体11以及传感器单元基板12。壳体11具有中空结构，在壳体11的内部容纳传感器单元基板12。在该传感器单元基板12配设有：传感器13，用于获取轮胎信息；以及电源部14，用于对传感器13供给电力。电源部14与传感器单元基板12通过配设于电源部14的正极侧和负极侧的布线部12a连接，电源部14能够经由布线部12a对传感器13的动作供给所需的电力。此外，轮胎信息获取装置10另外还具备天线15和控制电路16等，能够将通过传感器13获取的轮胎信息发送至轮胎外部。

可以使用透过电波的合成树脂作为壳体11的材料。另一方面，作为通过传感器13获取的轮胎信息，能够举例示出充气轮胎1的内部温度、内压。在测定内部温度、内压时使用温度传感器、压力传感器作为传感器13。除此之外，也可以使用加速度传感器、磁传感器。

在壳体11和传感器13中分别设有供轮胎内腔的空气通过的通气孔11a、13a。这些通气孔11a、13a用于提高测定充气轮胎1的内部温度、内压的传感器13的测定精度。优选的是，壳体11的通气孔11a和传感器13的通气孔13a配置于轮胎宽度方向和/或轮胎周向的相同位置。

传感器单元基板12相对于壳体11固定，可以使用例如壳体11能够分离为两个部件，通过该一对部件夹持传感器单元基板12来固定传感器单元基板1的结构，或具有有底筒状的壳体11和嵌合于其开口部的盖部，通过在壳体11的内部容纳传感器单元基板12并关闭盖部来固定传感器单元基板12的结构。

在上述轮胎信息获取装置中，至少电源部14的周围由绝热材料20包覆。特别优选的是，绝热材料20为除了布线部12a以外完全包覆电源部14的周围的状态，即绝热材料20是与除了布线部12a以外的电源部14的表面接触的状态。由此，能够将绝热材料20的附加的重量的增加抑制至最小限度，并且能够充分地获得绝热材料20的绝热效果。作为绝热材料20的材料，可以举出例如无纺布、聚氨酯泡沫。对于绝热材料20，为了抑制重量的过度增加，厚度优选为3mm以下，更优选为2mm以下。

在上述的轮胎信息获取装置中，具有配设有获取轮胎信息的传感器13和对传感器13供给电力的电源部14的传感器单元基板12，并且至少在电源部14的周围配置有绝热材料20，因此，能够在电源部14中抑制行驶时的轮胎的发热、轮胎外部的气温的降低所导致的温度变化。由此，能够延长容易受到热的影响的电源部14的寿命。

在上述轮胎信息获取装置中，传感器13配置于绝热材料20的外部。换言之，传感器13的周围未由绝热材料20包覆。与此相对，如果在传感器13的周围包覆有绝热材料20，则传感器13受到绝热材料20的绝热效果的影响，可能无法正确地感测轮胎内的温度变化。因此，在传感器单元基板12包括测定轮胎的内部温度的温度传感器的情况下，理想的是将传感器13配置于绝热材料20的外部以使传感器13能够正确地感测轮胎内的温度变化。

在上述轮胎信息获取装置中，绝热材料20在20℃时的热传导率需要为0.10(w/m·k)以下，但优选为0.05(w/m·k)以下，更优选为0.03(w/m·k)以下。通过像这样适度地设定绝热材料20的热传导率，能够有效地抑制由绝热材料20包覆的部位的温度变化。例如硬质聚氨酯泡沫的热传导率为0.02～0.04(w/m·k)。与此相对，天然橡胶的热传导率为0.13(w/m·k)，硅橡胶的热传导率为0.20(w/m·k)。本发明中的绝热材料20不包括这些天然橡胶、硅橡胶。

此外，绝热材料20优选为有机纤维与无机的多孔质材料的复合体，更优选为聚酯纤维与二氧化硅气凝胶的复合体。在绝热材料20由有机纤维与无机的多孔质材料的复合体构成的情况下，作为绝热材料的绝热效率变好，因此能够以更少的绝热材料20抑制温度变化。特别是，在为聚酯纤维与二氧化硅气凝胶的复合体的情况下，绝热材料20具有在聚酯纤维中分散有二氧化硅气凝胶的结构。更具体而言，聚酯纤维具有网眼结构，为对多个网眼部分分散配置二氧化硅气凝胶的结构，因此二氧化硅气凝胶的细孔径与空气的平均自由行程相比变小，能够切断空气的热传递。在绝热材料20具有在聚酯纤维中分散二氧化硅气凝胶的结构的情况下，绝热材料20在20℃时的热传导率为0.018(w/m·k)～0.024(w/m·k)。像这样能够降低绝热材料20的热传导率，并且使绝热材料20的厚度变薄，因此能够以不增大绝热材料20的尺寸的方式得到优异的对温度变化的抑制效果。

图4是由本发明的实施方式构成的轮胎信息获取装置的内部结构的变形例的图。如图4所示，传感器单元基板12通过灌封材料30固定于壳体11。在壳体11与传感器13之间配置有密封件17，在该密封件17的中心部设有连通通气孔11a与通气孔13a的通气孔17a。连通这些通气孔11a、13a以及17a，由此确保轮胎内腔与传感器13之间的通气性。像这样在壳体11与传感器13之间夹持有密封件17的状态下，通过在壳体11的内部填充灌封材料30，能够将传感器单元基板12固定于壳体11。作为灌封材料30只要使用硬化型的树脂材料即可，例如能够列举出聚氨酯树脂、环氧树脂、聚烯烃树脂、硅酮类树脂以及氟类树脂。

图5是表示由本发明的实施方式构成的轮胎信息获取装置的内部结构的其他变形例的图。在图2的实施方式中，示出了绝热材料20仅配置于电源部14的周围的结构，但在图5的实施方式中，绝热材料20配置为覆盖除了传感器13之外的电子部件整体。在图5中，仅传感器13配置于绝热材料20的外部，因此传感器13不受绝热材料20的绝热效果的影响。在具有图5所示的结构的轮胎信息获取装置10的情况下，能够减小电子部件中的温度变化的幅度，因此能够不使用能够对应广范围的温度变化且高价的电子部件而使用相对廉价的电子部件。因此，能够充分地确保轮胎信息获取装置10的性能，并且降低成本。

在上述的说明中，示出了使用纽扣电池作为电源部14的例子，但不限定于此，也可以使用通过由旋转运动或往复运动实现的电极的位置变化进行发电的驻极体作为电源部14。特别是，利用由旋转运动实现的电极的位置变化来发电的驻极体对充气轮胎1的转动的即时反应性较高，因此优选使用利用由旋转运动实现的电极的位置变化来发电的驻极体。通过在电源部14采用由驻极体构成的发电方式，能够利用充气轮胎1的转动来使电源部14发电，因此能够对传感器13高效地供给电力。需要说明的是，也可以一并使用驻极体与纽扣电池作为电源部14。

此外，示出了轮胎信息获取装置10相对于车轮2的气门嘴3固定的结构，但不限定于此，也可以使轮胎信息获取装置10相对于轮胎内表面固定。在该情况下，可以使用双面胶带、粘接剂将轮胎信息获取装置10粘贴在轮胎内表面。

本发明的轮胎信息获取装置10可以适用于各种充气轮胎1，但特别优选的是装接于卡车、公共汽车用的充气轮胎1。在装接于卡车、公共汽车用的充气轮胎1的情况下，电源部14中的温度变化的抑制效果较显著，能够有效地改善电源部14的寿命。

实施例

制作以往例和实施例1～3的轮胎信息获取装置，这些轮胎信息获取装置具有配设有获取轮胎信息的传感器和对该传感器供给电力的电源部的传感器单元基板，并且像表1这样设定绝热材料的有无、绝热材料的材料、绝热材料的热传导率以及绝热材料的厚度。

在以往例和实施例1～3中，使用纽扣电池作为电源部，并且在轮胎信息获取装置的内部填充硅橡胶灌封材料(热传导率：0.20(w/m·k))。此外，在以往例中未使用绝热材料，在实施例1～3中仅在电源部的周围配置有绝热材料。在实施例3中，将聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)用作作为绝热材料的材料的聚酯纤维。

按照下述试验方法，对这些轮胎信息获取装置的电池寿命进行评价，并将其结果一并表示于表1。

电池寿命：

在启动传感器的状态下使轮胎信息获取装置的外部温度周期性地变化，测定至传感器停止的天数。具体而言，如图6所示，在初始温度-20℃的状态下放置2小时后，花费2小时使温度上升至100℃，然后，在100℃的状态下放置2小时后，花费2小时使温度降低至-20℃。将其作为一个周期反复进行至传感器停止。评价结果以将以往例设为100的指数来表示。该指数值越大意味着电池寿命越优异。

[表1]

根据该表1可知，实施例1～3的轮胎信息获取装置与以往例相比，改善了电池寿命。

附图标记说明：

1充气轮胎；

2车轮；

3气门嘴；

10轮胎信息获取装置；

11壳体；

12传感器单元基板；

13传感器；

14电源部；

20绝热材料。