JP2015230255A - タイヤ状態検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電子部品の実装を容易にすること。【解決手段】タイヤ状態検出装置２０は、箱状をなすケース２１を有している。ケース２１は、有底四角筒状のケース本体３０と、ケース本体３０の開口部３１を閉塞する四角平板状の蓋４０とを有している。蓋４０には、温度センサ４１、送信機４２、圧力センサ４３及びＩＣチップ４４などの電子部品が実装されている。温度センサ４１及び送信機４２は、蓋４０の実装面４０ａに設けられた配線パターン４５に接合されている。圧力センサ４３及びＩＣチップ４４は、蓋４０に埋設されている。【選択図】図２

Description

本発明は、タイヤの状態を検出するセンサを含む電子部品を有するタイヤ状態検出装置に関する。

車両に設けられた複数のタイヤの状態を運転者が確認できるようにするための装置として、無線通信方式のタイヤ状態監視装置が提案されている。無線通信方式のタイヤ状態監視装置では、車両の車輪に設けられたタイヤ状態検出装置がタイヤの状態を検出するとともに、検出したタイヤの状態を車体などに設けられた受信機に送信する。受信機は、タイヤ状態検出装置から送信されたタイヤの状態に異常がある場合には、運転者に警報を行う。

特許文献１のタイヤ状態検出装置は、有底箱型のケースの内底面（底板）が部品実装面となっており、ケースの内底面に配線パターンが形成されている。内底面には、タイヤの空気圧を検出する圧力センサが実装されており、圧力センサによって検出されたタイヤの空気圧情報が受信機に向けて送信される。特許文献１では、基板に電子部品を実装せず、ケースの底板に電子部品を実装することで、底板を基板として兼用している。このため、特許文献１では、ケース内に基板を収容する領域を確保する必要がなく、タイヤ状態検出装置の小型化が図られている。

特開２００７−２７８７６１号公報

ところで、特許文献１のタイヤ状態検出装置において、電子部品をケースの内底面に実装する方法として、例えば、リフロー半田付けがある。リフロー半田付けするときは、ケースの内底面にメタルマスクを配置し、メタルマスクに形成された孔にクリーム半田を流し込むことでケースの内底面にクリーム半田を塗布する。しかし、クリーム半田をケースの内底面に塗布する際、メタルマスクに沿って移動させるスキージがケースの側壁によって移動を阻害されてしまい、クリーム半田の塗布が非常に面倒であり、電子部品の実装が困難である。

本発明の目的は、電子部品の実装が容易なタイヤ状態検出装置を提供することにある。

上記課題を解決するタイヤ状態検出装置は、タイヤの状態を検出するセンサを含む電子部品と、有底筒状のケース本体の開口部を平板状の蓋で閉塞するとともに前記電子部品を収容したケースと、を備えたタイヤ状態検出装置であって、前記蓋には、前記電子部品が実装されている。

これによれば、例えば、半田付けで蓋に電子部品を実装する場合、蓋は、ケース本体とは異なり、周囲に壁などが立設されていない。このため、蓋に対する実装用の器具の移動が妨げられず、器具を用いた作業が行いやすい。このため、蓋に電子部品を容易に実装することができる。

上記タイヤ状態検出装置について、前記蓋には、前記電子部品が埋設されていることが好ましい。
これによれば、電子部品を蓋の厚み内に設けることができるため、蓋の外部に電子部品が突出している場合と比べて、タイヤ状態検出装置の小型化が図られる。

上記タイヤ状態検出装置について、前記蓋の内面に設けられた配線パターンに向けて延び、かつ、前記配線パターンと電気的に接続される電極端子を有するバッテリを前記ケース内に備え、前記電極端子は、前記蓋によって前記ケースの底部に向けて押圧されていることが好ましい。

これによれば、電極端子は蓋に押圧されることで配線パターンに密着するため、半田などによって電極端子を配線パターンに接続しなくても電気的な接続を維持できる。このため、タイヤ状態検出装置の製造が容易になる。

上記タイヤ状態検出装置について、前記ケース本体及び前記蓋のいずれか一方は溝を有し、いずれか他方は前記溝に挿入される突出部を有することが好ましい。
これによれば、突出部を溝に挿入することで、ケース本体と蓋との位置決めを行うことができる。

上記タイヤ状態検出装置について、前記蓋は、前記ケース本体にレーザー溶着されていることが好ましい。
これによれば、ケース本体と蓋との溶着により、両者の間のシール性を確保することができる。したがって、ケース内の電子部品が外気に晒されることを抑制するために、ポッティング樹脂をケース内に充填しなくてもよく、タイヤ状態検出装置の軽量化が図られる。

本発明によれば、電子部品の実装が容易になる。

車両用ホイールに取り付けられたタイヤバルブユニットを示す斜視図。 タイヤ状態検出装置を示す断面図。 タイヤ状態検出装置を示す分解斜視図。 蓋に実装された電子部品を示す斜視図。 蓋がケース本体に固定される前のタイヤ状態検出装置を示す断面図。 蓋にクリーム半田を塗布するときの状態を示す断面図。

以下、タイヤ状態検出装置の一実施形態について説明する。
図１に示すように、タイヤバルブユニット１０は、車両用ホイール１１のリム１２に装着されるタイヤバルブ１３と、このタイヤバルブ１３に取り付けられるとともに、車両用ホイール１１に装着されたタイヤ１４内に配置されるタイヤ状態検出装置２０とから構成されている。

図２及び図３に示すように、タイヤ状態検出装置２０は、箱状をなすケース２１を有している。ケース２１は、有底四角筒状のケース本体３０と、ケース本体３０の開口部３１を閉塞する四角平板状の蓋４０とを有している。ケース本体３０は、四角板状の底部３２と、底部３２の周縁から立設する４つの側壁３３〜３６とを有している。四つの側壁３３〜３６のうち、対向する一対の側壁３３，３４の一方を第１側壁３３、他方を第２側壁３４とし、第１側壁３３及び第２側壁３４とは異なる一対の側壁３５，３６の一方を第３側壁３５、他方を第４側壁３６とすると、第１側壁３３の内面には厚み方向に凹む凹部３７が形成されている。凹部３７は、第１側壁３３の底部３２からの立設方向の全体に亘って延びている。第２側壁３４には、底部３２からの立設方向の先端面から突出する突出部３８が形成されている。突出部３８は、第３側壁３５と第４側壁３６の対向方向に直線状に延びている。

蓋４０には、温度センサ４１、送信機４２、圧力センサ４３及びＩＣチップ４４などの電子部品が実装されている。本実施形態において、各電子部品は、リフロー半田付けによって蓋４０に実装されている。以下、蓋４０について詳細に説明を行う。

蓋４０の厚み方向の一面である実装面４０ａには、配線パターン４５が設けられている。実装面４０ａは、平坦面である。配線パターン４５において、蓋４０に接する面とは反対側の面には、温度センサ４１及び送信機４２が半田によって接合されている。

蓋４０には、圧力センサ４３及びＩＣチップ４４が埋設されている。なお、電子部品がケース２１に収容されている状態とは、電子部品が蓋４０に埋設されている状態も含む。圧力センサ４３及びＩＣチップ４４には、実装面４０ａに向けて延びるバンプ４６が設けられている。バンプ４６と、配線パターン４５とは、半田によって接合されている。これにより、圧力センサ４３及びＩＣチップ４４は、配線パターン４５に接合されている。蓋４０の実装面４０ａとは反対側の面４０ｂには、圧力センサ４３に向けて延びる圧力導入口４７が形成されている。圧力導入口４７は、圧力センサ４３に対して開口している。圧力センサ４３は、受圧部が圧力導入口４７に露出しており、タイヤ１４内の圧力を検出する。

図４に示すように、蓋４０の実装面４０ａには、蓋４０の厚み方向に開口する溝４８が設けられている。溝４８は、蓋４０の四辺のうち一辺に沿って直線状に延びている。
蓋４０は、実装面４０ａがケース２１の内面となるようにケース本体３０に固定され、互いに固定されたケース本体３０と、蓋４０によりケース２１が構成されている。蓋４０の溝４８には、ケース本体３０の突出部３８が挿入されている。蓋４０は、ケース本体３０にレーザー溶着されている。

図２に示すように、ケース２１の内部には、バッテリ５０が収容されている。バッテリ５０は、円柱状をなしている。円柱の中心軸の延びる方向をバッテリ５０の軸方向とすると、バッテリ５０の軸方向の両面のうち第１端面５０ａには金属製の第１電極端子５２が接続されており、第２端面５０ｂには金属製の第２電極端子５６が接続されている。

第１電極端子５２は、第１端面５０ａに固定された板状の第１固定部５３と、第１固定部５３からバッテリ５０の第２端面５０ｂを超える位置まで延設された板状の第１延設部５４と、第１固定部５３と対向するように第１延設部５４から折り返された板状の第１接続部５５とを有している。

第２電極端子５６は、第２端面５０ｂに固定された板状の第２固定部５７と、第２固定部５７から第２端面５０ｂから離れるように延設された板状の第２延設部５８と、第２固定部５７と対向するように第２延設部５８から折り返された板状の第２接続部５９とを有している。第２延設部５８の延設方向の寸法は、第１延設部５４の延設方向の寸法よりも短い。バッテリ５０は、第１延設部５４が凹部３７に挿入された状態でケース２１内に配置されている。第１接続部５５及び第２接続部５９は、配線パターン４５に接触している。

図５に示すように、蓋４０が固定される前には、第１接続部５５及び第２接続部５９がケース本体３０の開口部３１から外部に突出し、かつ、同じ高さとなるように第１延設部５４及び第２延設部５８の寸法が設定されている。

ケース２１内では、第１電極端子５２及び第２電極端子５６は、蓋４０によって底部３２に向けて押圧されており、第１延設部５４及び第２延設部５８は、押圧されることで弾性変形している。第１接続部５５及び第２接続部５９は、第１延設部５４及び第２延設部５８の復元力によって配線パターン４５に向けて押し付けられている。これにより、第１接続部５５及び第２接続部５９は配線パターン４５に密着している。

上記したタイヤ状態検出装置２０は、圧力センサ４３によって検出された出力をＩＣチップ４４によって演算、増幅してタイヤ１４の空気圧を検出する。そして、検出されたタイヤ１４の空気圧を送信機４２から車体などに設けられた受信機に向けて送信する。同様に、タイヤ状態検出装置２０は、温度センサ４１によって検出されたタイヤ１４内の温度を送信機４２から受信機に向けて送信する。受信機は、タイヤ１４の状態（空気圧及び温度）に異常が生じた場合、運転者にその旨を報知する。

次に、本実施形態のタイヤ状態検出装置２０の作用について説明する。
図６に示すように、蓋４０に電子部品をリフロー半田付けするときには、蓋４０（配線パターン４５）にメタルマスク６１を配置して、メタルマスク６１上に設けられたクリーム半田６２を、実装用の器具であるスキージ６３を移動させることでメタルマスク６１の孔６４に流し込む。これにより、配線パターン４５上の指定の位置にクリーム半田６２が塗布される。そして、実装機によって電子部品を配置するとともに、炉でクリーム半田６２を溶融、凝固させることで電子部品が蓋４０に実装される。

したがって、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）蓋４０に電子部品を実装することで、蓋４０を基板として兼用している。蓋４０は平板状であり、周囲に壁などが立設されていない。このため、実装用の器具の移動が妨げられない。例えば、クリーム半田６２を塗布するときに、スキージ６３の移動が妨げられない。また、一般的な実装機を用いて電子部品を配置することができる。したがって、ケース本体３０の底部３２に電子部品を実装する場合に比べて、電子部品の実装を容易に行うことができる。

（２）圧力センサ４３及びＩＣチップ４４は蓋４０に埋設されている。このため、蓋４０の厚み内に圧力センサ４３及びＩＣチップ４４を設けることができ、タイヤ状態検出装置２０の更なる小型化が図られる。

（３）第１電極端子５２及び第２電極端子５６は、蓋４０によってケース本体３０の底部３２に向けて押圧されており、第１延設部５４及び第２延設部５８が弾性変形している。第１延設部５４及び第２延設部５８が弾性変形することで、第１接続部５５及び第２接続部５９は、配線パターン４５に押し付けられている。このため、蓋４０による押し付け力によって第１接続部５５及び第２接続部５９を、配線パターン４５に密着させることができ、半田付けなどによって第１電極端子５２及び第２電極端子５６を配線パターン４５に接続する必要がない。したがって、タイヤ状態検出装置２０の製造が容易になる。

（４）ケース本体３０の突出部３８が蓋４０の溝４８に挿入されることで、ケース本体３０及び蓋４０の位置決めを行うことができる。このため、蓋４０をケース本体３０に固定するときに、配線パターン４５と第１接続部５５及び第２接続部５９とが誤った位置で接続されることが抑制される。特に、ケース本体３０に突出部３８を設けることで、スキージ６３の移動が突出部３８によって阻害されない。

（５）ケース本体３０と蓋４０とはレーザー溶着されているため、ケース本体３０と蓋４０との間のシール性が確保されている。このため、電子部品が外気に触れることを抑制するために、ポッティング樹脂をケース２１内に充填する必要がなく、タイヤ状態検出装置２０の軽量化が図られる。また、レーザー溶着では、加熱範囲が狭いため、ケース本体３０と蓋４０との溶着を行っても電子部品が加熱されにくく、溶着によって電子部品が劣化することが抑制される。

（６）ケース本体３０の第１側壁３３には、凹部３７が設けられており、この凹部３７には、バッテリ５０の第１延設部５４が挿入されている。このため、バッテリ５０をケース２１内に収容するときには、第１延設部５４が凹部３７に挿入されるようにバッテリ５０を配置することで、バッテリ５０の位置決めを行うことができる。したがって、第１電極端子５２及び第２電極端子５６と配線パターン４５とが誤った位置で接続されたり、接触不良が生じることを抑制することができる。

なお、実施形態は以下のように変更してもよい。
・タイヤ１４の状態を検出するセンサとして、温度センサ４１及び圧力センサ４３を設けたが、他のセンサを設けてもよい。

・全ての電子部品を蓋４０に埋設してもよい。
・電子部品は、蓋４０に埋設されていなくてもよい。
・ケース本体３０に溝４８が設けられ、蓋４０に突出部３８が設けられていてもよい。なお、蓋４０に突出部３８を設ける場合には、スキージ６３の移動を妨げない位置に突出部３８を設ける。この場合、ケース本体３０の溝４８に蓋４０の突出部３８が挿入されることで位置決めが行われる。

・ケース本体３０に突出部３８が設けられていなくてもよく、蓋４０に溝４８が設けられていなくてもよい。
・ケース本体３０は、有底円筒状や、有底五角筒状などでもよい。すなわち、底部３２から筒状の側壁が立設している形状であれば、どのような形状でもよい。また、蓋４０はケース本体３０の形状に合わせて円板状や、五角板状などに形状を変更する。

・蓋４０の実装面４０ａは、電子部品を実装できる程度であれば、多少の起伏があってもよい。
・第１接続部５５及び第２接続部５９は、半田などによって配線パターン４５に接合されていてもよい。この場合、第１延設部５４及び第２延設部５８の復元力によって第１接続部５５及び第２接続部５９を配線パターン４５に押し付けてもよいし、押し付けなくてもよい。

・タイヤ状態検出装置２０は、タイヤバルブ１３に一体化されていなくてもよく、タイヤバルブ１３とは個別に設けられていてもよい。
・圧力センサ４３とＩＣチップ４４とは、ワイヤボンディングによって配線パターン４５に接続されていてもよい。

・蓋４０は、接着材によってケース本体３０に固定されていてもよい。
・凹部３７は形成されていなくてもよい。
・第１電極端子５２及び第２電極端子５６の形状は変更してもよい。

・突出部３８及び溝４８の形状は、適宜変更してもよい。
・蓋４０は、ケース本体３０に固定されていればよく、蓋４０とケース本体３０との間のシール性は確保されていなくてもよい。この場合、ケース２１内にポッティング樹脂を充填することが好ましい。

・リフロー半田付け以外の方法で、電子部品を蓋４０に実装してもよい。この場合であっても実装用の器具の移動が妨げられないため、電子部品を蓋４０に容易に実装することができる。

１４…タイヤ、２０…タイヤ状態検出装置、２１…ケース、３０…ケース本体、３１…開口部、３８…突出部、４０…蓋、４１…温度センサ、４２…送信機、４３…圧力センサ、４４…ＩＣチップ、４５…配線パターン、４８…溝、５０…バッテリ、５２…第１電極端子、５６…第２電極端子。

Claims (5)

1. タイヤの状態を検出するセンサを含む電子部品と、
   有底筒状のケース本体の開口部を平板状の蓋で閉塞するとともに前記電子部品を収容したケースと、を備えたタイヤ状態検出装置であって、
   前記蓋には、前記電子部品が実装されているタイヤ状態検出装置。
2. 前記蓋には、前記電子部品が埋設されている請求項１に記載のタイヤ状態検出装置。
3. 前記蓋の内面に設けられた配線パターンに向けて延び、かつ、前記配線パターンと電気的に接続される電極端子を有するバッテリを前記ケース内に備え、
   前記電極端子は、前記蓋によって前記ケースの底部に向けて押圧されている請求項１又は請求項２に記載のタイヤ状態検出装置。
4. 前記ケース本体及び前記蓋のいずれか一方は溝を有し、いずれか他方は前記溝に挿入される突出部を有する請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載のタイヤ状態検出装置。
5. 前記蓋は、前記ケース本体にレーザー溶着されている請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載のタイヤ状態検出装置。