JP7402060B2 - tire - Google Patents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
Description
本発明は、センサを備えたタイヤに関する。 The present invention relates to a tire equipped with a sensor.
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。 The air pressure in automobile tires changes depending on the temperature; when the tire is warm, it expands and the air pressure increases, and when it drops, it decreases, so it is difficult to measure the air pressure in real time. Furthermore, tire air pressure is generally measured using an air pressure gauge, which is a time-consuming and labor-intensive process, which poses a problem.
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。 There are also valves equipped with air pressure sensors that allow you to check the air pressure even while driving, but this only detects the pressure at a specific location where the valve is located, making it difficult to understand the pressure distribution across the entire tire.
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。 Tires on automobiles and other vehicles tend to wear out on one side when they drive too fast around a corner or when there is an abnormality such as poor air pressure. Driving with tires worn out on one side is extremely dangerous as there is a risk of the tires bursting or the steering wheel may come loose and cause an accident.
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）。 From the above points, it is extremely important to measure the pressure distribution applied to tires for safe driving of automobiles and the like. Therefore, for example, a method has been proposed in which the deformation state of a tire is measured by attaching a deformation detection element to the inner surface of the tire, the outer surface of the tire, or the reinforcing layer of the tire (see, for example, Patent Document 1).
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。 However, conventional measurement methods can only detect a partial deformation state of a tire, making it difficult to measure the pressure distribution applied to the tire.
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。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a tire equipped with a sensor capable of measuring pressure distribution.
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、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り、各々の前記第１抵抗部と各々の前記第２抵抗部とは、平面視で１点のみで交差し、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
２
Ｎを含む膜から形成され、前記第１抵抗部及び前記第２抵抗部に含まれるＣｒＮ及びＣｒ
２
Ｎの割合は、２０重量％以下であり、前記ＣｒＮ及び前記Ｃｒ
２
Ｎ中の前記Ｃｒ
２
Ｎの割合は、８０重量％以上９０重量％未満であり、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。
The present tire is a tire for a mobile object, and includes a sensor provided inside the tire, and the sensor is juxtaposed with an insulating layer on one side of the insulating layer with its longitudinal direction facing a first direction. a plurality of first resistor parts, a plurality of second resistor parts juxtaposed on the other side of the insulating layer with the longitudinal direction facing a second direction intersecting the first direction, and each of the first resistor parts. and a pair of electrodes provided at both ends of each of the second resistance parts, and each of the first resistance parts and each of the second resistance parts has an electrode between the pair of electrodes. , each of the first resistance parts and each of the second resistance parts intersect at only one point in a plan view, and the first resistance part and the second resistance part intersect at only one point. , formed from a film containing Cr containing α-Cr as a main component, CrN, and Cr 2 N, and the proportion of CrN and Cr 2 N contained in the first resistance part and the second resistance part is 20% by weight. or less, the proportion of the Cr 2 N in the CrN and the Cr 2 N is 80% by weight or more and less than 90% by weight, and when the first resistance part and/or the second resistance part is pressed, The resistance value between the pair of electrodes of the pressed first resistance section and/or second resistance section continuously changes depending on the magnitude of the applied pressure.
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。 According to the disclosed technology, it is possible to provide a tire equipped with a sensor that can measure pressure distribution.
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。 Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same components are given the same reference numerals, and redundant explanations may be omitted.
〈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。
<First embodiment>
FIG. 1 is a sectional view (Part 1) illustrating a tire according to a first embodiment, and shows a cross section of the tire taken in the width direction. FIG. 2 is a cross-sectional view (Part 2) illustrating the tire according to the first embodiment, and shows a cross section of the tire cut at the center of the width direction in a direction perpendicular to the width direction. Note that the scale of FIG. 2 is different from that of FIG. 1, and some of the components shown in FIG. 1 are omitted.
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。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
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。
An
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。
The
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。
The
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。 FIG. 3 is a plan view illustrating the sensor according to the first embodiment. FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating the sensor according to the first embodiment, and shows a cross section taken along line AA in FIG.
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。
3 and 4 show the state before the
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。
Referring to FIGS. 3 and 4, the
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。
In this embodiment, for convenience, in the
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。
The
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。
The
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。
Here, "formed from an insulating resin film" does not prevent the
基材１０の樹脂以外の材料としては、例えば、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２（ＹＳＺも含む）、Ｓｉ、Ｓｉ２Ｎ３、Ａｌ２Ｏ３（サファイヤも含む）、ＺｎＯ、ペロブスカイト系セラミックス（ＣａＴｉＯ３、ＢａＴｉＯ３）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。
Examples of materials other than resin for the
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。
The
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。
The
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。
The plurality of
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。
Note that in this embodiment, the plurality of
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。
The
ここで、Ｃｒ混相膜とは、Ｃｒ、ＣｒＮ、Ｃｒ２Ｎ等が混相した膜である。Ｃｒ混相膜は、酸化クロム等の不可避不純物を含んでもよい。 Here, the Cr mixed phase film is a film in which Cr, CrN, Cr 2 N, etc. are mixed in phase. The Cr mixed phase film may contain inevitable impurities such as chromium oxide.
抵抗体３０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、０．０５μｍ～２μｍ程度とすることができる。特に、抵抗体３０の厚さが０．１μｍ以上であると、抵抗体３０を構成する結晶の結晶性（例えば、α－Ｃｒの結晶性）が向上する点で好ましい。又、抵抗体３０の厚さが１μｍ以下であると、抵抗体３０を構成する膜の内部応力に起因する膜のクラックや基材１０からの反りを低減できる点で更に好ましい。
The thickness of the
抵抗体３０の幅は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、例えば、０．１μｍ～１０００μｍ（１ｍｍ）程度とすることができる。隣接する抵抗体３０のピッチは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、例えば、１ｍｍ～１００ｍｍ程度とすることができる。なお、抵抗部３１及び３２は、実際には数１００～数１００００本程度設けられる。
The width of the
例えば、抵抗体３０がＣｒ混相膜である場合、安定な結晶相であるα－Ｃｒ（アルファクロム）を主成分とすることで、抵抗体３０の温度係数の安定化や、加わる圧力に対する抵抗体３０の感度の向上を実現できる。ここで、主成分とは、対象物質が抵抗体を構成する全物質の５０質量％以上を占めることを意味するが、抵抗体３０の温度係数の安定化や、加わる圧力に対する抵抗体３０の感度の向上を実現する観点から、抵抗体３０はα－Ｃｒを８０重量％以上含むことが好ましく、９０重量％以上含むことが更に好ましい。なお、α－Ｃｒは、ｂｃｃ構造（体心立方格子構造）のＣｒである。
For example, when the
又、抵抗部３１及び３２がＣｒ混相膜である場合、Ｃｒ混相膜に含まれるＣｒＮ及びＣｒ２Ｎは２０重量％以下であることが好ましい。Ｃｒ混相膜に含まれるＣｒＮ及びＣｒ２Ｎが２０重量％以下であることで、ゲージ率の低下を抑制できる。
Moreover, when the
又、ＣｒＮ及びＣｒ２Ｎ中のＣｒ２Ｎの割合は８０重量％以上９０重量％未満であることが好ましく、９０重量％以上９５重量％未満であることが更に好ましい。ＣｒＮ及びＣｒ２Ｎ中のＣｒ２Ｎの割合が９０重量％以上９５重量％未満であることで、半導体的な性質を有するＣｒ２Ｎにより、ＴＣＲの低下（負のＴＣＲ）が一層顕著となる。更に、セラミックス化を低減することで、脆性破壊の低減が成される。 Further, the proportion of Cr 2 N in CrN and Cr 2 N is preferably 80% by weight or more and less than 90% by weight, and more preferably 90% by weight or more and less than 95% by weight. When the proportion of Cr 2 N in CrN and Cr 2 N is 90% by weight or more and less than 95% by weight, the decrease in TCR (negative TCR) becomes more pronounced due to Cr 2 N having semiconducting properties. . Furthermore, by reducing the amount of ceramic, brittle fracture can be reduced.
一方で、膜中に微量のＮ２もしくは原子状のＮが混入、存在した場合、外的環境（例えば高温環境下）によりそれらが膜外へ抜け出ることで、膜応力の変化を生ずる。化学的に安定なＣｒＮの創出により上記不安定なＮを発生させることがなく、安定なひずみゲージを得ることができる。 On the other hand, if a trace amount of N 2 or atomic N is mixed or present in the film, it escapes from the film due to the external environment (for example, under a high temperature environment), causing a change in film stress. By creating chemically stable CrN, a stable strain gauge can be obtained without generating the above-mentioned unstable N.
端子部４１は、基材１０の上面１０ａにおいて、各々の抵抗部３１の両端部から延在しており、平面視において、抵抗部３１よりも拡幅して略矩形状に形成されている。端子部４１は、加わる圧力により生じる抵抗部３１の抵抗値の変化を外部に出力するための１対の電極であり、例えば、外部接続用のフレキシブル基板やリード線等が接合される。端子部４１の上面を、端子部４１よりもはんだ付け性が良好な金属で被覆してもよい。なお、抵抗部３１と端子部４１とは便宜上別符号としているが、両者は同一工程において同一材料により一体に形成できる。
The
端子部４２は、基材１０の下面１０ｂにおいて、各々の抵抗部３２の両端部から延在しており、平面視において、抵抗部３２よりも拡幅して略矩形状に形成されている。端子部４２は、加わる圧力により生じる抵抗部３２の抵抗値の変化を外部に出力するための１対の電極であり、例えば、外部接続用のフレキシブル基板やリード線等が接合される。端子部４２の上面を、端子部４２よりもはんだ付け性が良好な金属で被覆してもよい。なお、抵抗部３２と端子部４２とは便宜上別符号としているが、両者は同一工程において同一材料により一体に形成できる。
The
なお、基材１０を貫通する貫通配線（スルーホール）を設け、端子部４１及び４２を基材１０の上面１０ａ側又は下面１０ｂ側に集約してもよい。
Note that a through wiring (through hole) passing through the
抵抗部３１を被覆し端子部４１を露出するように基材１０の上面１０ａにカバー層（絶縁樹脂層）を設けても構わない。又、抵抗部３２を被覆し端子部４２を露出するように基材１０の下面１０ｂにカバー層（絶縁樹脂層）を設けても構わない。カバー層を設けることで、抵抗部３１及び３２に機械的な損傷等が生じることを防止できる。又、カバー層を設けることで、抵抗部３１及び３２を湿気等から保護できる。なお、カバー層は、端子部４１及び４２を除く部分の全体を覆うように設けてもよい。
A cover layer (insulating resin layer) may be provided on the
カバー層は、例えば、ＰＩ樹脂、エポキシ樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＮ樹脂、ＰＥＴ樹脂、ＰＰＳ樹脂、複合樹脂（例えば、シリコーン樹脂、ポリオレフィン樹脂）等の絶縁樹脂から形成できる。カバー層は、フィラーや顔料を含有しても構わない。カバー層の厚さは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、例えば、２μｍ～３０μｍ程度とすることができる。 The cover layer can be formed from an insulating resin such as a PI resin, an epoxy resin, a PEEK resin, a PEN resin, a PET resin, a PPS resin, or a composite resin (eg, a silicone resin or a polyolefin resin). The cover layer may contain filler or pigment. The thickness of the cover layer is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, and may be, for example, about 2 μm to 30 μm.
センサ１を製造するためには、まず、基材１０を準備し、基材１０の上面１０ａに図３に示す平面形状の抵抗部３１及び端子部４１を形成する。抵抗部３１及び端子部４１の材料や厚さは、前述の通りである。抵抗部３１と端子部４１とは、同一材料により一体に形成できる。
In order to manufacture the
抵抗部３１及び端子部４１は、例えば、抵抗部３１及び端子部４１を形成可能な原料をターゲットとしたマグネトロンスパッタ法により成膜し、フォトリソグラフィによってパターニングすることで形成できる。抵抗部３１及び端子部４１は、マグネトロンスパッタ法に代えて、反応性スパッタ法や蒸着法、アークイオンプレーティング法、パルスレーザー堆積法等を用いて成膜してもよい。
The
抵抗部３１の温度係数の安定化や、加わる圧力に対する抵抗部３１の感度の向上を実現する観点から、抵抗部３１及び端子部４１を成膜する前に、下地層として所定の膜厚の機能層を真空成膜することが好ましい。機能層は、例えば、コンベンショナルスパッタ法により成膜できる。なお、機能層は、機能層の上面全体に抵抗部３１及び端子部４１を形成後、フォトリソグラフィによって抵抗部３１及び端子部４１と共に図３に示す平面形状にパターニングされる。
From the viewpoint of stabilizing the temperature coefficient of the
本願において、機能層とは、少なくとも上層である抵抗部の結晶成長を促進する機能を有する層を指す。機能層は、更に、基材１０に含まれる酸素や水分による抵抗部の酸化を防止する機能や、基材１０と抵抗部との密着性を向上する機能を備えていることが好ましい。機能層は、更に、他の機能を備えていてもよい。
In the present application, the term "functional layer" refers to a layer having a function of promoting crystal growth of at least the upper layer, ie, the resistance section. It is preferable that the functional layer further has a function of preventing oxidation of the resistance part due to oxygen and moisture contained in the
基材１０を構成する絶縁樹脂フィルムは酸素や水分を含むため、特に抵抗部がＣｒを含む場合、Ｃｒは自己酸化膜を形成するため、機能層が抵抗部の酸化を防止する機能を備えることは有効である。
Since the insulating resin film constituting the
機能層の材料は、少なくとも上層である抵抗部の結晶成長を促進する機能を有する材料であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、例えば、Ｃｒ（クロム）、Ｔｉ（チタン）、Ｖ（バナジウム）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｔａ（タンタル）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｙ（イットリウム）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｈｆ（ハフニウム）、Ｓｉ（シリコン）、Ｃ（炭素）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｃｕ（銅）、Ｂｉ（ビスマス）、Ｆｅ（鉄）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｗ（タングステン）、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｒｈ（ロジウム）、Ｒｅ（レニウム）、Ｏｓ（オスミウム）、Ｉｒ（イリジウム）、Ｐｔ（白金）、Ｐｄ（パラジウム）、Ａｇ（銀）、Ａｕ（金）、Ｃｏ（コバルト）、Ｍｎ（マンガン）、Ａｌ（アルミニウム）からなる群から選択される１種又は複数種の金属、この群の何れかの金属の合金、又は、この群の何れかの金属の化合物が挙げられる。 The material of the functional layer is not particularly limited as long as it has the function of promoting crystal growth of at least the upper layer of the resistance section, and can be selected as appropriate depending on the purpose. Examples include Cr (chromium), Ti (titanium), ), V (vanadium), Nb (niobium), Ta (tantalum), Ni (nickel), Y (yttrium), Zr (zirconium), Hf (hafnium), Si (silicon), C (carbon), Zn (zinc) ), Cu (copper), Bi (bismuth), Fe (iron), Mo (molybdenum), W (tungsten), Ru (ruthenium), Rh (rhodium), Re (rhenium), Os (osmium), Ir (iridium) ), Pt (platinum), Pd (palladium), Ag (silver), Au (gold), Co (cobalt), Mn (manganese), and Al (aluminum). , an alloy of any metal in this group, or a compound of any metal in this group.
上記の合金としては、例えば、ＦｅＣｒ、ＴｉＡｌ、ＦｅＮｉ、ＮｉＣｒ、ＣｒＣｕ等が挙げられる。又、上記の化合物としては、例えば、ＴｉＮ、ＴａＮ、Ｓｉ３Ｎ４、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＯ２等が挙げられる。 Examples of the above-mentioned alloy include FeCr, TiAl, FeNi, NiCr, and CrCu. Moreover, examples of the above-mentioned compounds include TiN, TaN, Si 3 N 4 , TiO 2 , Ta 2 O 5 , SiO 2 and the like.
機能層が金属又は合金のような導電材料から形成される場合には、機能層の膜厚は抵抗部の膜厚の１／２０以下であることが好ましい。このような範囲であると、α－Ｃｒの結晶成長を促進できると共に、抵抗部に流れる電流の一部が機能層に流れて、ひずみの検出感度が低下することを防止できる。 When the functional layer is formed from a conductive material such as a metal or an alloy, the thickness of the functional layer is preferably 1/20 or less of the thickness of the resistive portion. Within this range, α-Cr crystal growth can be promoted, and a portion of the current flowing through the resistance portion can be prevented from flowing into the functional layer, thereby preventing deterioration of strain detection sensitivity.
機能層が金属又は合金のような導電材料から形成される場合には、機能層の膜厚は抵抗部の膜厚の１／５０以下であることがより好ましい。このような範囲であると、α－Ｃｒの結晶成長を促進できると共に、抵抗部に流れる電流の一部が機能層に流れて、ひずみの検出感度が低下することを更に防止できる。 When the functional layer is formed from a conductive material such as a metal or an alloy, it is more preferable that the thickness of the functional layer is 1/50 or less of the thickness of the resistive part. Within this range, α-Cr crystal growth can be promoted, and a portion of the current flowing through the resistance portion can be prevented from flowing into the functional layer, thereby preventing deterioration of strain detection sensitivity.
機能層が金属又は合金のような導電材料から形成される場合には、機能層の膜厚は抵抗部の膜厚の１／１００以下であることが更に好ましい。このような範囲であると、抵抗部に流れる電流の一部が機能層に流れて、抵抗部に流れる電流の一部が機能層に流れて、ひずみの検出感度が低下することを一層防止できる。 When the functional layer is formed from a conductive material such as a metal or an alloy, it is more preferable that the thickness of the functional layer is 1/100 or less of the thickness of the resistive portion. With such a range, it is possible to further prevent a portion of the current flowing through the resistance portion from flowing into the functional layer, and a portion of the current flowing through the resistance portion from flowing into the functional layer, thereby further preventing strain detection sensitivity from decreasing. .
機能層が酸化物や窒化物のような絶縁材料から形成される場合には、機能層の膜厚は、１ｎｍ～１μｍとすることが好ましい。このような範囲であると、α－Ｃｒの結晶成長を促進できると共に、機能層にクラックが入ることなく容易に成膜できる。 When the functional layer is formed from an insulating material such as an oxide or nitride, the thickness of the functional layer is preferably 1 nm to 1 μm. Within this range, α-Cr crystal growth can be promoted and the film can be easily formed without cracking the functional layer.
機能層が酸化物や窒化物のような絶縁材料から形成される場合には、機能層の膜厚は、１ｎｍ～０．８μｍとすることよりが好ましい。このような範囲であると、α－Ｃｒの結晶成長を促進できると共に、機能層にクラックが入ることなく更に容易に成膜できる。 When the functional layer is formed from an insulating material such as an oxide or nitride, the thickness of the functional layer is preferably 1 nm to 0.8 μm. Within this range, α-Cr crystal growth can be promoted and the film can be formed more easily without cracking the functional layer.
機能層が酸化物や窒化物のような絶縁材料から形成される場合には、機能層の膜厚は、１ｎｍ～０．５μｍとすることが更に好ましい。このような範囲であると、α－Ｃｒの結晶成長を促進できると共に、機能層クラックが入ることなく一層容易に成膜できる。 When the functional layer is formed from an insulating material such as an oxide or nitride, the thickness of the functional layer is more preferably 1 nm to 0.5 μm. Within this range, α-Cr crystal growth can be promoted and the film can be formed more easily without cracking the functional layer.
なお、機能層の平面形状は、例えば、図３に示す抵抗部の平面形状と略同一にパターニングされている。しかし、機能層の平面形状は、抵抗部の平面形状と略同一である場合には限定されない。機能層が絶縁材料から形成される場合には、抵抗部の平面形状と同一形状にパターニングしなくてもよい。この場合、機能層は少なくとも抵抗部が形成されている領域にベタ状に形成されてもよい。或いは、機能層は、基材１０の上面全体にベタ状に形成されてもよい。
Note that the planar shape of the functional layer is patterned to be substantially the same as the planar shape of the resistance section shown in FIG. 3, for example. However, the planar shape of the functional layer is not limited to being substantially the same as the planar shape of the resistance section. When the functional layer is formed from an insulating material, it does not need to be patterned to have the same planar shape as the resistor section. In this case, the functional layer may be formed in a solid manner at least in the region where the resistance portion is formed. Alternatively, the functional layer may be formed in a solid manner over the entire upper surface of the
又、機能層が絶縁材料から形成される場合に、機能層の厚さを５０ｎｍ以上１μｍ以下となるように比較的厚く形成し、かつベタ状に形成することで、機能層の厚さと表面積が増加するため、抵抗部が発熱した際の熱を基材１０側へ放熱できる。その結果、センサ１において、抵抗部の自己発熱による測定精度の低下を抑制できる。
In addition, when the functional layer is formed from an insulating material, the thickness and surface area of the functional layer can be reduced by forming the functional layer relatively thickly, such as 50 nm or more and 1 μm or less, and forming it in a solid shape. Therefore, the heat generated by the resistance section can be radiated to the
機能層は、例えば、機能層を形成可能な原料をターゲットとし、チャンバ内にＡｒ（アルゴン）ガスを導入したコンベンショナルスパッタ法により真空成膜できる。コンベンショナルスパッタ法を用いることにより、基材１０の上面１０ａをＡｒでエッチングしながら機能層が成膜されるため、機能層の成膜量を最小限にして密着性改善効果を得ることができる。
The functional layer can be formed into a vacuum film by, for example, a conventional sputtering method using a raw material capable of forming the functional layer as a target and introducing Ar (argon) gas into a chamber. By using the conventional sputtering method, the functional layer is formed while etching the
但し、これは、機能層の成膜方法の一例であり、他の方法により機能層を成膜してもよい。例えば、機能層の成膜の前にＡｒ等を用いたプラズマ処理等により基材１０の上面１０ａを活性化することで密着性改善効果を獲得し、その後マグネトロンスパッタ法により機能層を真空成膜する方法を用いてもよい。
However, this is an example of a method for forming the functional layer, and the functional layer may be formed by other methods. For example, before forming the functional layer, the
機能層の材料と抵抗部３１及び端子部４１の材料との組み合わせは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できる。例えば、機能層としてＴｉを用い、抵抗部３１及び端子部４１としてα－Ｃｒ（アルファクロム）を主成分とするＣｒ混相膜を成膜可能である。
The combination of the material of the functional layer and the materials of the
この場合、例えば、Ｃｒ混相膜を形成可能な原料をターゲットとし、チャンバ内にＡｒガスを導入したマグネトロンスパッタ法により、抵抗部３１及び端子部４１を成膜できる。或いは、純Ｃｒをターゲットとし、チャンバ内にＡｒガスと共に適量の窒素ガスを導入し、反応性スパッタ法により、抵抗部３１及び端子部４１を成膜してもよい。この際、窒素ガスの導入量や圧力（窒素分圧）を変えることや加熱工程を設けて加熱温度を調整することで、Ｃｒ混相膜に含まれるＣｒＮ及びＣｒ２Ｎの割合、並びにＣｒＮ及びＣｒ２Ｎ中のＣｒ２Ｎの割合を調整できる。
In this case, for example, the
これらの方法では、Ｔｉからなる機能層がきっかけでＣｒ混相膜の成長面が規定され、安定な結晶構造であるα－Ｃｒを主成分とするＣｒ混相膜を成膜できる。又、機能層を構成するＴｉがＣｒ混相膜中に拡散することにより、抵抗部３１の温度係数の安定化や、加わる圧力に対する抵抗部３１の感度の向上を実現できる。なお、機能層がＴｉから形成されている場合、Ｃｒ混相膜にＴｉやＴｉＮ（窒化チタン）が含まれる場合がある。
In these methods, the growth plane of the Cr mixed phase film is defined by the functional layer made of Ti, and it is possible to form a Cr mixed phase film mainly composed of α-Cr, which has a stable crystal structure. Furthermore, by diffusing Ti constituting the functional layer into the Cr multiphase film, it is possible to stabilize the temperature coefficient of the
なお、抵抗部３１がＣｒ混相膜である場合、Ｔｉからなる機能層は、抵抗部３１の結晶成長を促進する機能、基材１０に含まれる酸素や水分による抵抗部３１の酸化を防止する機能、及び基材１０と抵抗部３１との密着性を向上する機能の全てを備えている。機能層として、Ｔｉに代えてＴａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｆｅを用いた場合も同様である。
In addition, when the
このように、抵抗部３１の下層に機能層を設けることにより、抵抗部３１の結晶成長を促進可能となり、安定な結晶相からなる抵抗部３１を作製できる。その結果、センサ１において、抵抗部３１の温度係数の安定化や、加わる圧力に対する抵抗部３１の感度の向上を実現できる。又、機能層を構成する材料が抵抗部３１に拡散することにより、センサ１において、抵抗部３１の温度係数の安定化や、加わる圧力に対する抵抗部３１の感度の向上を実現できる。
By providing the functional layer below the
次に、基材１０の下面１０ｂに図３に示す平面形状の抵抗部３２及び端子部４２を形成する。抵抗部３２及び端子部４２は、抵抗部３１及び端子部４１と同様の方法で形成できる。抵抗部３２及び端子部４２を成膜する前に、下地層として、基材１０の下面１０ｂに機能層を成膜することが好ましい点も同様である。
Next, the
抵抗部３１及び端子部４１並びに抵抗部３２及び端子部４２を形成後、必要に応じ、基材１０の上面１０ａに抵抗部３１を被覆し端子部４１を露出するカバー層を、基材１０の下面１０ｂに抵抗部３２を被覆し端子部４２を露出するカバー層を設けてもよい。これにより、センサ１が完成する。
After forming the
カバー層は、例えば、基材１０の上面１０ａに抵抗部３１を被覆し端子部４１を露出するように半硬化状態の熱硬化性の絶縁樹脂フィルムをラミネートし、加熱して硬化させて作製できる。又、カバー層は、例えば、基材１０の下面１０ｂに抵抗部３２を被覆し端子部４２を露出するように半硬化状態の熱硬化性の絶縁樹脂フィルムをラミネートし、加熱して硬化させて作製できる。カバー層は、絶縁樹脂フィルムのラミネートに代えて、液状又はペースト状の熱硬化性の絶縁樹脂を塗布し、加熱して硬化させて作製してもよい。
The cover layer can be produced, for example, by laminating a semi-cured thermosetting insulating resin film so as to cover the
なお、抵抗部３１及び端子部４１の下地層として基材１０の上面１０ａに機能層を設け、抵抗部３２及び端子部４２の下地層として基材１０の下面１０ｂに機能層を設けた場合には、センサ１は図５に示す断面形状となる。符号２０ａ及び２０ｂで示す層が機能層である。機能層２０ａ及び２０ｂを設けた場合のセンサ１の平面形状は、図３と同様である。
Note that when a functional layer is provided on the
図６に示すように、センサ１及び制御装置２により圧力分布検出装置３を実現できる。圧力分布検出装置３は、路面からタイヤ１００にかかる圧力分布を検出する装置である。圧力分布検出装置３において、センサ１の各々の端子部４１及び４２は、例えば、フレキシブル基板やリード線等を用いて、制御装置２に接続されている。
As shown in FIG. 6, a pressure
制御装置２は、センサ１の端子部４１及び４２を介して得られた情報に基づいて、路面からタイヤ１００にかかる圧力分布を検出できる。すなわち、センサ１の抵抗部３１はＸ座標の検出に用いることができ、抵抗部３２はＹ座標の検出に用いることができるため、圧力が加わった位置のＸＹ座標と、加わる圧力の大きさを検出できる。
The
図７に示すように、制御装置２は、例えば、アナログフロントエンド部２１と、信号処理部２２とを含む構成にできる。
As shown in FIG. 7, the
アナログフロントエンド部２１は、例えば、入力信号選択スイッチ、ブリッジ回路、増幅器、アナログ／デジタル変換回路（Ａ／Ｄ変換回路）等を備えている。アナログフロントエンド部２１は、温度補償回路を備えていてもよい。
The analog
アナログフロントエンド部２１では、例えば、センサ１の全ての端子部４１及び４２が入力信号選択スイッチに接続され、入力信号選択スイッチにより１対の電極が選択される。入力信号選択スイッチで選択された１対の電極は、ブリッジ回路に接続される。
In the analog
すなわち、ブリッジ回路の１辺が入力信号選択スイッチで選択された１対の電極間の抵抗部で構成され、他の３辺が固定抵抗で構成される。これにより、ブリッジ回路の出力として、入力信号選択スイッチで選択された１対の電極間の抵抗部の抵抗値に対応した電圧（アナログ信号）を得ることができる。なお、入力信号選択スイッチは、信号処理部２２から制御可能に構成されている。
That is, one side of the bridge circuit is constituted by a resistance section between a pair of electrodes selected by an input signal selection switch, and the other three sides are constituted by fixed resistances. Thereby, a voltage (analog signal) corresponding to the resistance value of the resistance section between the pair of electrodes selected by the input signal selection switch can be obtained as the output of the bridge circuit. Note that the input signal selection switch is configured to be controllable from the
ブリッジ回路から出力された電圧は、増幅器で増幅された後、Ａ／Ｄ変換回路によりデジタル信号に変換され、信号処理部２２に送られる。アナログフロントエンド部２１が温度補償回路を備えている場合には、温度補償されたデジタル信号が信号処理部２２に送られる。入力信号選択スイッチを高速で切り替えることで、センサ１の全ての端子部４１及び４２の抵抗値に対応するデジタル信号を極短時間で信号処理部２２に送ることができる。
The voltage output from the bridge circuit is amplified by an amplifier, then converted into a digital signal by an A/D conversion circuit, and sent to the
信号処理部２２は、アナログフロントエンド部２１から送られた情報に基づいて、路面からタイヤ１００にかかる圧力分布を検出できる。
The
なお、加わる圧力の大きさによっては、抵抗部３１及び抵抗部３２のうち、何れか一方のみに圧力がかかる場合がある。この場合には、何れか一方の抵抗部の１対の電極間の抵抗値のみが加わる圧力の大きさに応じて連続的に変化するが、この場合も、信号処理部２２は、抵抗部の抵抗値の変化の大小に基づいて、加わる圧力の大きさを検出できる。
Note that depending on the magnitude of the applied pressure, pressure may be applied to only one of the
つまり、抵抗部３１及び／又は抵抗部３２に圧力がかかると、加圧された抵抗部（抵抗部３１及び／又は抵抗部３２）の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。そして、信号処理部２２は、抵抗部３１と抵抗部３２の一方が加圧されたか両方が加圧されたかにかかわらず、加圧された抵抗部の抵抗値の変化の大小に基づいて、加わる圧力の大きさを検出できる。
In other words, when pressure is applied to the
信号処理部２２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、メインメモリ等を含む構成にできる。
The
この場合、信号処理部２２の各種機能は、ＲＯＭ等に記録されたプログラムがメインメモリに読み出されてＣＰＵにより実行されることによって実現できる。但し、信号処理部２２の一部又は全部は、ハードウェアのみにより実現されてもよい。又、信号処理部２２は、物理的に複数の装置等により構成されてもよい。
In this case, various functions of the
このように、センサ１の抵抗部３１及び３２が加圧されると、加圧された抵抗部３１及び３２が加わる圧力の大きさに応じて撓み、加圧された抵抗部３１及び３２の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。すなわち、センサ１では、３次元情報（圧力が加わった位置の座標と、加わる圧力の大きさ）を得ることができる。
In this way, when the
圧力分布検出装置３において、センサ１で得られた３次元情報は制御装置２に送られ、制御装置２はセンサ１で得られた３次元情報に基づいて、タイヤ１００にかかる圧力分布を検出できる。
In the pressure
例えば、初期状態（例えば、タイヤ１００に片減りがなく、空気圧が正常な状態）の圧力分布を記憶しておき、移動体の走行中にセンサ１の出力をモニタして初期状態と比較することで、タイヤ１００の接地面の摩耗状態や空気圧の変化をリアルタイムで監視できる。その結果、タイヤ１００の片減りを検出できる。又、タイヤ１００の空気圧が適切か否かを検出できる。又、タイヤ１００の調整角度やタイヤ１００の交換時期について把握できる。
For example, the pressure distribution in the initial state (for example, the
又、タイヤ１００にかかる異常な圧力分布をリアルタイムで検出可能となり、無線等で運転者に伝えることで、タイヤ１００について、より正確な状態管理ができる。
Additionally, abnormal pressure distribution on the
又、タイヤ１００の接地面の摩耗状態を常に把握できるようになるので、バースト（破裂）による事故やハンドル操作にりよる事故等が発生するリスクを回避可能となる。
Furthermore, since the wear condition of the contact surface of the
特に、抵抗部３１及び３２がＣｒ混相膜から形成されている場合は、抵抗部３１及び３２がＣｕ－ＮｉやＮｉ－Ｃｒから形成されている場合と比べ、加わる圧力に対する抵抗値の感度（同一の圧力がかかったときの抵抗部３１及び３２の抵抗値の変化量）が大幅に向上する。抵抗部３１及び３２がＣｒ混相膜から形成されている場合、加わる圧力に対する抵抗値の感度は、抵抗部３１及び３２がＣｕ－ＮｉやＮｉ－Ｃｒから形成されている場合と比べ、おおよそ５～１０倍程度となる。そのため、抵抗部３１及び３２をＣｒ混相膜から形成することで、圧力が加わった位置の座標の検出精度を向上できると共に、加わる圧力を高感度で検出できる。
In particular, when the
又、加わる圧力に対する抵抗値の感度が高いことで、加わる圧力が小であることを検出した場合には所定の動作を行い、加わる圧力が中であることを検出した場合には他の動作を行い、加わる圧力が大であることを検出した場合には更に他の動作を行うような制御の実現が可能となる。或いは、加わる圧力が小又は中であることを検出した場合には動作を行わず、加わる圧力が大であることを検出した場合にのみ所定の動作を行うような制御の実現が可能となる。 In addition, the sensitivity of the resistance value to applied pressure is high, so when it detects that the applied pressure is small, it performs the specified operation, and when it detects that the applied pressure is medium, it performs other operations. It becomes possible to implement control such that when the applied pressure is detected to be large, another operation is performed. Alternatively, it is possible to implement control in which no action is performed when it is detected that the applied pressure is low or medium, and a predetermined action is performed only when it is detected that the applied pressure is large.
又、加わる圧力に対する抵抗値の感度が高いと、Ｓ／Ｎの高い信号を得ることができる。そのため、アナログフロントエンド部２１のＡ／Ｄ変換回路において平均化を行う回数を低減しても精度よく信号検出ができる。Ａ／Ｄ変換回路において平均化を行う回数を低減することで、１回のＡ／Ｄ変換に必要な時間を短縮できるため、入力信号選択スイッチを更に高速で切り替えることが可能となる。その結果、センサ１では、比較的早い圧力分布も検出できる。
Furthermore, if the sensitivity of the resistance value to the applied pressure is high, a signal with a high S/N ratio can be obtained. Therefore, even if the number of averaging operations performed in the A/D conversion circuit of the analog
〈第１実施形態の変形例１〉
第１実施形態の変形例１では、基材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センサの例を示す。なお、第１実施形態の変形例１において、既に説明した実施形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
<
図８は、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り、図４に対応する断面を示している。図８を参照すると、センサ１Ａは、基材１０の下面１０ｂに電子部品２００が実装された点が、センサ１（図３及び図４参照）と相違する。
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a sensor according to
電子部品２００は、例えば、図７に示すアナログフロントエンド部２１をＩＣ化して外部通信機能（例えば、Ｉ２Ｃ等のシリアル通信機能）を持たせたものである。すなわち、電子部品２００は、例えば、入力信号選択スイッチ、ブリッジ回路、増幅器、Ａ／Ｄ変換回路、外部通信機能等を備えたＩＣであり、抵抗部３１及び３２の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できる。電子部品２００は、温度補償回路を備えていてもよい。電子部品２００は、外部通信機能により制御装置２の信号処理部２２と情報の送受信を行うことができる。
The
電子部品２００は、例えば、基材１０の下面１０ｂに形成されたパッドにフリップチップ実装できる。或いは、電子部品２００は、基材１０の下面１０ｂにダイアタッチフィルム等の接着層を介して搭載され、基材１０の下面１０ｂに形成されたパッドにワイヤボンディングされてもよい。又、電子部品２００と共に、コンデンサ等の受動部品が搭載されてもよい。
The
電子部品２００は、図示しない配線パターンや貫通配線（スルーホール）を介して、全ての端子部４１及び４２と接続されている。又、電子部品２００は、センサ１Ａの外部から電源を供給可能に構成されている。
The
抵抗部３１及び端子部４１を被覆するように基材１０の上面１０ａにカバー層（絶縁樹脂層）を設けても構わない。又、抵抗部３２、端子部４２、及び電子部品２００を被覆するように基材１０の下面１０ｂにカバー層（絶縁樹脂層）を設けても構わない。カバー層を設けることで、抵抗部３１及び３２、端子部４１及び４２、並びに電子部品２００に機械的な損傷等が生じることを防止できる。又、カバー層を設けることで、抵抗部３１及び３２、端子部４１及び４２、並びに電子部品２００を湿気等から保護できる。
A cover layer (insulating resin layer) may be provided on the
このように、センサ１Ａでは、基材１０に電子部品２００が実装されているため、配線パターンや貫通配線（スルーホール）を介して、端子部４１及び４２と電子部品２００とを短距離で接続可能である。そのため、小型のセンサ１Ａを実現できる。この構造は、特に、抵抗体と電子部品とをリード線を用いてはんだ等で接続することが困難な小型のセンサに有効である。
In this way, in the sensor 1A, since the
又、端子部４１及び４２から電子部品２００までの距離を短くすることにより、ノイズ耐性を向上できる。
Further, by shortening the distance from the
なお、電子部品２００は、アナログフロントエンド部２１の機能を有するＩＣには限定されず、例えば、アナログフロントエンド部２１及び信号処理部２２の機能を有するＩＣとしてもよい。
Note that the
すなわち、制御装置２の一部又は全部がセンサ１Ａと一体化されてもよい。ここで、センサ１Ａと一体化するとは、制御装置２に使用される基材や電子部品の一部又は全部と、センサ１Ａに使用される基材や電子部品の一部又は全部とが兼用されることを含む。
That is, part or all of the
又、制御装置２に、信号処理部２２による検出結果を無線により送信する集積回路等を設けてもよい。信号処理部２２による検出結果を、無線により、例えば自動車に搭載されたＥＣＵ（Electronic Control Unit）に送信してもよい。制御装置２から無線によりタイヤ１００の圧力分布の情報を得たＥＣＵは、例えば、圧力分布が異常である場合に、警告表示やブザー等により運転者に異常を知らせることができる。これにより、自動車を安全に走行させて、事故を未然に防ぐことができる。
Further, the
〈第１実施形態の変形例２〉
第１実施形態の変形例２では、基材の一方の面側又は他方の面側に実装された電源を有するセンサの例を示す。なお、第１実施形態の変形例２において、既に説明した実施形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
<
図９は、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り、図４に対応する断面を示している。図９を参照すると、センサ１Ｂは、電源３００が実装された点が、センサ１Ａ（図８参照）と相違する。
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a sensor according to a second modification of the first embodiment, and shows a cross-section corresponding to FIG. 4. FIG. Referring to FIG. 9,
電源３００は、例えば、リチウムイオン電池等の小型バッテリーである。電源３００は、例えば、基材１０の下面１０ｂ側に実装され、電子部品２００と電気的に接続されている。電源３００は、基材１０の上面１０ａ側に実装されてもよい。
The
このように、センサ１Ｂでは、電子部品２００に給電する電源３００が実装されている。これにより、外部からの給電を不要とした、小型のセンサ１Ｂを実現できる。
In this way, the
センサ１Ｂにおいて、抵抗体３０を薄膜化することで、センサ１Ｂを特に低消費電力化及び小型化可能である。
In the
すなわち、抵抗体３０の材料として例えばＣｕ－ＮｉやＮｉ－Ｃｒの箔を用いた場合には抵抗体３０の抵抗値が１ｋΩ程度となるが、抵抗体３０の材料として薄膜化したＣｒ混相膜を用いた場合には抵抗体３０の抵抗値を５ｋΩ以上にすることができる。そのため、抵抗体３０の材料としてＣｒ混相膜を用いた場合には、抵抗体３０に流れる電流が少なくなり、低消費電力化が可能となる。又、低消費電力化により電源３００から供給する電流が少なくて済むため、小型の電源３００を用いることが可能となり、センサ１Ｂ全体を小型化できる。
That is, if a Cu-Ni or Ni-Cr foil is used as the material for the
〈第１実施形態の変形例３〉
第１実施形態の変形例３では、センサの抵抗部をジグザグパターンにする例を示す。なお、第１実施形態の変形例３において、既に説明した実施形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
<
図１０は、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り、図３に対応する平面を示している。図１０を参照すると、センサ１Ｃは、抵抗体３０が抵抗体３０Ｃに置換された点が、センサ１（図３及び図４参照）と相違する。
FIG. 10 is a plan view illustrating a sensor according to
抵抗体３０Ｃは、抵抗部３１Ｃ及び３２Ｃを含んでいる。抵抗部３１Ｃは、１対の端子部４１の間に形成されたジグザグのパターンである。又、抵抗部３２Ｃは、１対の端子部４２の間に形成されたジグザグのパターンである。抵抗部３１Ｃ及び３２Ｃの材料や厚さは、例えば、抵抗部３１及び３２の材料や厚さと同様にできる。
The
このように、抵抗部３１Ｃ及び３２Ｃをジグザグパターンにすることで、直線状のパターンにした場合と比べて、１対の端子部４１間の抵抗値及び１対の端子部４２間の抵抗値を高くできる。その結果、加圧された際の１対の端子部４１間の抵抗値の変化量及び１対の端子部４２間の抵抗値の変化量が大きくなるため、タイヤ１００にかかる圧力分布の検出精度を更に向上できる。
In this way, by forming the
又、１対の端子部４１間の抵抗値及び１対の端子部４２間の抵抗値を高くできるため、センサ１Ｃを低消費電力化可能である。
Further, since the resistance value between the pair of
以上、好ましい実施形態等について詳説したが、上述した実施形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。 Although the preferred embodiments have been described in detail above, they are not limited to the above-described embodiments, and various modifications and substitutions may be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the claims. can be added.
例えば、センサ１では、絶縁層である基材１０の上面１０ａに抵抗部３１を設け、下面１０ｂに抵抗部３２を設ける例を示したが、絶縁層の一方の側に抵抗部３２を設け、他方の側に抵抗部３２を設ける構造であれば、これには限定されない。例えば、基材１０の上面１０ａに抵抗部３１を設け、基材１０の上面１０ａに抵抗部３１を被覆する絶縁層を設け、絶縁層上に抵抗部３２を設けてもよい。又、抵抗部３１を設けた第１基材と、抵抗部３２を設けた第２基材を作製し、抵抗部３１と抵抗部３２を内側に向けて、絶縁層を挟んで抵抗部３１を設けた第１基材と抵抗部３２を設けた第２基材を貼り合わせてもよい。又、抵抗部３１を設けた第１基材と、抵抗部３２を設けた第２基材を作製し、抵抗部３１を設けた第１基材と抵抗部３２を設けた第２基材を同一方向に積層してもよい。センサ１Ａ、１Ｂ、及び１Ｃについても同様である。
For example, in the
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ センサ、２ 制御装置、３ 圧力分布検出装置、１０ 基材、１０ａ 基材の上面、１０ｂ 基材の下面、２０ａ、２０ｂ 機能層、２１ アナログフロントエンド部、２２ 信号処理部、３０、３０Ｃ 抵抗体、３１、３１Ｃ、３２、３２Ｃ 抵抗部、４１、４２ 端子部、１００ タイヤ、１１０ トレッド部、１２０ サイドウォール部、１３０ ビード部、１４０ インナーライナー、１５０ カーカス、１６０ ビードコア、１７０ ビードフィラー、１８０ ベルト、２００ 電子部品、３００ 電源 1, 1A, 1B, 1C sensor, 2 control device, 3 pressure distribution detection device, 10 base material, 10a upper surface of base material, 10b lower surface of base material, 20a, 20b functional layer, 21 analog front end section, 22 signal processing part, 30, 30C resistor, 31, 31C, 32, 32C resistor part, 41, 42 terminal part, 100 tire, 110 tread part, 120 sidewall part, 130 bead part, 140 inner liner, 150 carcass, 160 bead core, 170 bead filler, 180 belt, 200 electronic components, 300 power supply
Claims (9)
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、
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り、
各々の前記第１抵抗部と各々の前記第２抵抗部とは、平面視で１点のみで交差し、
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 ２ Ｎを含む膜から形成され、
前記第１抵抗部及び前記第２抵抗部に含まれるＣｒＮ及びＣｒ ２ Ｎの割合は、２０重量％以下であり、
前記ＣｒＮ及び前記Ｃｒ ２ Ｎ中の前記Ｃｒ ２ Ｎの割合は、８０重量％以上９０重量％未満であり、
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。 A tire for a moving object,
A sensor is provided inside the tire,
The sensor is
an insulating layer;
a plurality of first resistance parts arranged in parallel on one side of the insulating layer with the longitudinal direction facing the first direction;
a plurality of second resistance parts arranged in parallel on the other side of the insulating layer with the longitudinal direction facing a second direction intersecting the first direction;
a pair of electrodes provided at both ends of each of the first resistance section and each of the second resistance section,
Each of the first resistance section and each of the second resistance section is a zigzag pattern formed between the pair of electrodes,
Each of the first resistance parts and each of the second resistance parts intersect at only one point in a plan view,
The first resistance section and the second resistance section are formed from a film containing Cr, CrN, and Cr 2 N whose main component is α-Cr,
The proportion of CrN and Cr 2 N contained in the first resistance part and the second resistance part is 20% by weight or less,
The proportion of the Cr 2 N in the CrN and the Cr 2 N is 80% by weight or more and less than 90% by weight,
When the first resistance part and/or the second resistance part is pressed, the resistance value between the pair of electrodes of the pressed first resistance part and/or the second resistance part is the magnitude of the pressure applied. Tires that continuously change depending on the weather.
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１乃至４の何れか一項に記載のタイヤ。 a functional layer formed from a metal, an alloy, or a metal compound under the film;
The tire according to any one of claims 1 to 4, wherein the functional layer has a function of promoting crystal growth of the α-Cr and forming a film containing the α-Cr as a main component.
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