应变量检测装置、轮胎的制作方法

1.本发明涉及一种用于检测轮胎的应变量的应变量检测装置。


背景技术：

2.作为获取车辆所安装的轮胎的状态的传感器，已知一种轮胎应变测量元件。轮胎应变测量元件例如安装在轮胎的内表面上，并且将伴随轮胎的应变而发生的构件的应变转换为电信号并输出。
3.下列专利文献1记载了一种安装在轮胎的内周面上从而获取轮胎的状态的部件。该文献以“提供一种在将功能部件安装到轮胎上时，能够充分确保粘接剂的厚度并且提高粘接强度的功能部件等。”作为问题，记载了“一种功能部件，容纳能够获取轮胎内的信息的电子部件，并安装在轮胎的内周面上，该功能部件构成为包括：电子部件的容纳部；具有与轮胎的内周面相对的底面的壳体；以及从底面的周缘向内周面延伸的筒状部。”的技术(参照摘要)。
4.下列专利文献2以“提供了一种有利于准确测量纤维增强合成橡胶中的增强纤维的应变的应变测量结构和应变测量方法”作为问题，记载了“带束层帘线20是在由胎面橡胶12a和顶部橡胶22构成的合成橡胶内部沿一定方向延伸的增强纤维。在合成橡胶中形成用于使带束层帘线20的部分露出到合成橡胶的外部的孔24。将应变计安装用基座26安装在孔24的底部的有带束层帘线20露出的部分上。应变安装用基座26的杨氏模量为合成橡胶的杨氏模量的10倍以上、带束层帘线20的杨氏模量的1/10以下。将应变计28安装到位于与带束层帘线20相反一侧的应变计安装用基座26的部位上。用埋设材料32埋设孔24。通过应变计28测量带束层帘线的应变。”(参照摘要)。现有技术文献专利文献
5.专利文献1：日本专利特开2020-055402号公报专利文献2：日本专利特开2011-242279号公报


技术实现要素：

发明所要解决的技术问题
6.当车辆转弯时，轮胎变形的方向也会随着转弯的状态和方向而变化。在应变测量元件的检测轴和轮胎的变形方向彼此不同时，应变检测精度降低。因此，需要在检测轮胎的变形的每个方向上配置应变测量元件。如果要通过一个应变测量元件检测多个方向的变形，则为了提高检测精度，需要将轮胎的变形方向及其变形量高精度地传递给应变测量元件的构件。
7.在专利文献1中，将应变传感器68安装在壳体2的底面上，通过粘接剂b粘接壳体2和轮胎10内表面，使应变传感器68和轮胎10内表面直接接触。根据该文献的0049，为了进行应变测量，优选为以这种方式使应变传感器68与轮胎内表面直接接触。然而，根据该文献的
段落0049～0051，由于轮胎10的应变量大于应变传感器68的可测量范围，因此在这种情况下难以进行适当的测量。因此，在该文献中，粘接剂b通过缓和其应变来调整测量范围。
8.在专利文献1的上述结构中，轮胎10的应变经由粘接剂b向应变传感器68传递。粘接剂b不一定在与轮胎10的变形相同的方向变形，而是有可能不规则地变形。这是因为粘接剂b的平面形状在粘结面内不一定是各向同性的，有可能是不规则的形状。因此，在该文献中，可以认为对于例如检测轴方向以外的方向的变形的检测精度可能会降低。
9.在专利文献2中，在轮胎表面上设置孔24，将应变计28经由基座26安装在孔24内。由于该文献的目的在于测量轮胎的增强纤维的应变，因此增强纤维的应变必须传递到应变计28。因此，在该文献中，使基座26的杨氏模量为带束层帘线20(增强纤维)的杨氏模量的1/10以下，基座26仅用作将增强纤维的应变原样传递到应变计28的中继构件。即，在该文献中，不存在相当于应变计28的应变体的构件。由于基座26是柔软的构件，因此不一定对增强纤维的变形各向同性地变形，而是可能不规则地变形。因此，可以认为具有与专利文献1相同的问题。
10.本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种应变量检测装置，其能够通过一个应变测量元件高精度地检测轮胎在多个方向上的变形。用于解决技术问题的技术手段
11.本发明的应变量检测装置包括用于保持应变测量元件的圆板形状的基座构件，所述基座构件通过将轮胎的应变传递到所述应变测量元件来用作应变体。发明效果
12.根据本发明的应变量检测装置，能通过一个应变测量元件高精度地检测轮胎在多个方向上的变形。
附图说明
13.图1是说明轮胎的滑移角的示意图。图2是说明轮胎的滑移角与轮胎应变之间的关系的图。图3是示出实施方式1的应变量检测装置1的结构的侧面示意图。图4是基座构件13的俯视图。图5是示出轮胎2的内部的剖视图。图6是实施方式2的应变量检测装置1所具备的基座构件13的俯视图。图7是示出实施方式2中的基座构件13的变形例的俯视图。图8是实施方式3的应变量检测装置1所具备的基座构件13的俯视图。
具体实施方式
14.＜关于轮胎应变＞下面首先说明作为轮胎变形的原因的一个示例以及检测该情况的有用性。之后，说明本发明的实施方式的应变量检测装置的结构例。
15.图1是说明轮胎的滑移角的示意图。车辆所具备的轮胎通常朝向与车辆的行驶方向相同的方向。在图1中，所有轮胎通常都朝向图1的上下方向。但是如果轮胎打滑，则车辆的行驶方向和轮胎的朝向会发生偏差，有时会产生图1所示的滑移角。
16.图2是说明轮胎的滑移角与轮胎应变之间的关系的图。图2左边是轮胎的侧面示意图，图2右边是示出轮胎变形的情况的轮胎俯视图。根据轮胎的滑移角，作用于轮胎使轮胎变形的力的方向不同。例如，当滑移角为4
°
时，使轮胎向图2的大致右下方向变形的力起作用。
17.由此，轮胎的应变变形方向及其变形量与滑移角之间具有对应关系。因此，通过了解例如车辆转弯时等的轮胎的变形方向及其变形量，与正常驾驶时相比，能检测出打滑的预兆或轮胎空转。由此，能对驾驶员提醒注意，或对车辆进行更高级的控制等，提高车辆的安全性。
18.＜实施方式1＞图3是示出本发明的实施方式1的应变量检测装置1的结构的侧面示意图。应变量检测装置1安装在轮胎2的内表面上并检测轮胎2的应变。应变量检测装置1包括应变测量元件11、晶片粘接件12、基座构件13。基座构件13的一个表面通过粘接剂15固定到轮胎2的内表面。将应变测量元件11经由晶片粘接件12搭载在基座构件13的另一个表面上。
19.应变测量元件11由例如应变计构成。应变计中，由于应变体变形而使应变测量元件11自身也变形，通过伴随该应变的电阻变化，输出对应于应变量的电信号。晶片粘接件12是用于将应变测量元件11固定在基座构件13的表面上的粘接剂。应变测量元件11和晶片粘接件12通过密封材料14(例如树脂)密封在基座构件13的表面上。
20.若轮胎2变形，则伴随该变形，基座构件13自身也变形，通过粘接剂15将该应变传递到应变测量元件11。也就是说，基座构件13用作应变测量元件11的应变体。作为基座构件13的材料，使用可以至少经由粘接剂15固定到轮胎2的内表面、并且能将轮胎2的应变经由粘接剂15传递到应变测量元件11的材料。
21.图4是基座构件13的俯视图。x轴和y轴是应变测量元件11检测应变的检测轴。也就是说，应变测量元件11能测量x轴方向上的应变并且能测量y轴方向上的应变。
22.基座构件13构成为相对于作用于图4的xy平面上的至少两个方向上的力同等地变形。优选为基座构件13具有圆板形状。若基座构件13具有圆板形状，则能将图4中的xy平面上的任意方向上的力准确地分解为x分量和y分量。例如，图4的εc可以表示为εc＝(εx2+εy2)
1/2
。因此，能通过一个应变测量元件11测量xy平面上任意方向上的应变的方向和应变量以作为矢量。
23.为了通过一个应变测量元件11准确地测量xy平面上的任意方向上的应变，应变测量元件11在xy平面上的中心(两个测量轴的原点)优选为与基座构件13在xy平面上的中心一致。由此，能均匀地检测出xy平面上的任意方向上的应变。但是，并不是完全不允许中心位置的若干偏差，例如，根据安装的情况，两者的中心也可以略微偏差。在这种情况下，可以根据该偏差运算和校正由应变测量元件11所测量到的应变量。
24.图5是示出轮胎2的内部的剖视图。这里示出了从车辆的前方或者后方观察轮胎2时的剖视图。应变量检测装置1优选配置在轮胎的宽度方向(与车辆的前后方向正交的方向)上的中心附近，并且优选轮胎的宽度方向的中心与应变量检测装置1的宽度方向的中心一致。这意味着将应变量检测装置1配置在轮胎的接地面的中心。由此，由于轮胎的变形方向和基座构件13的应变方向一致，因此能提高轮胎应变的检测精度。
25.＜实施方式1：总结＞
在本实施方式1的应变量检测装置1中，应变测量元件11配置在圆板形状的基座构件13上，基座构件13用作应变测量元件11的应变体。由此，基座构件13能将圆板面(xy平面)内的任意方向上的应变均匀地传递到应变测量元件11。因此，能通过一个应变测量元件11检测xy平面内的任意方向上的应变。
26.＜实施方式2＞图6是本发明的实施方式2的应变量检测装置1所具备的基座构件13的俯视图。本实施方式中的基座构件13在圆周部分中具有切口131。切口131例如是环状扇形(由外侧的大直径圆弧和内侧的小直径圆弧构成的扇形)。切口131的个数是任意的。
27.如图6所示，由于基座构件13具有切口131，因此具有切口131的部分(从基座构件13的中心朝向切口131的方向，例如图6中的45
°
方向)的应变检测精度低于不具有切口131的部分(从基座构件13的中心朝向未形成切口131的位置的方向，例如图6中的90
°
方向)的应变检测精度。这是因为传递应变的构件的量较少。由此，能突出特定方向上的应变检测精度。在图6中，90
°
方向、180
°
方向、270
°
方向、360
°
方向各自的检测精度变高。例如，在高精度地检测车辆转弯时的特定方向上的应变的情况下，图6所示的结构是有用的。
28.图7是示出本实施方式2中的基座构件13的变形例的俯视图。在图6中，切口131被配置成使得xy轴方向上的检测精度变高，而在图7中，切口131被配置成使得xy轴方向上的检测精度变低。在图7中，45
°
方向、135
°
方向、225
°
方向、315
°
方向各自的检测精度变高。
°
29.＜实施方式3＞图8是本发明的实施方式3的应变量检测装置1所具备的基座构件13的俯视图。本实施方式中的基座构件13具有圆周的一部分沿径向突出的突出部。突出部的粗细、个数、突出方向是任意的。在图8中，示出了略粗的突出部分别向90
°
方向、180
°
方向、270
°
方向、360
°
方向突出的示例。
30.不具有突出部的方向的应变检测精度低于具有突出部的方向的应变检测精度。理由与由于切口131导致检测精度降低的情况相同。由此，与实施方式2同样，能突出特定方向上的应变检测精度。
31.＜关于本发明的变形例＞此外，本发明并非限定于上述的实施方式，还包含各种变形例。例如，上述的实施方式是为了便于理解地说明本发明而进行的详细说明，本发明不必限定于要包括所说明的所有结构。另外，可将某个实施方式的结构的一部分替换成其它实施方式的结构，另外，也可将其它实施方式的结构加入某个实施方式的结构。另外，也可以对各实施方式的一部分结构添加、删除、替换其他结构。
32.虽然在以上的实施方式中说明了通过将应变量检测装置1安装在轮胎上来检测轮胎的应变的示例，但是本发明也适用于检测轮胎以外的物体的应变的情况。也就是说，在通过使基座构件13具有圆板形状来均匀地检测xy平面上的任意方向上的变形的方式中，本发明是有用的。标号说明
33.1：应变量检测装置11：应变测量元件12：晶片粘接件
13：基座构件14：密封材料15：粘接剂2：轮胎。

技术特征：
1.一种应变量检测装置，用于检测轮胎的应变量，该应变量检测装置的特征在于，包括：应变测量元件，该应变测量元件用于检测应变体的应变；以及基座构件，该基座构件用于保持所述应变测量元件，所述基座构件具有圆板形状，所述基座构件通过将所述轮胎的内壁面的应变传递到所述应变测量元件来用作所述应变体。2.如权利要求1所述的应变量检测装置，其特征在于，所述应变测量元件被配置在所述基座构件的所述圆板形状的一个面上的中心处。3.如权利要求1所述的应变量检测装置，其特征在于，所述应变测量元件构成为能够检测所述应变体的沿第一方向上的应变，并且能够检测所述应变体的沿与所述第一方向不同的第二方向上的应变。4.如权利要求1所述的应变量检测装置，其特征在于，所述应变测量元件通过粘接剂固定到所述圆板形状的一个面上。5.如权利要求1所述的应变量检测装置，其特征在于，通过在所述圆板形状的圆周部分上具有切口，所述应变测量元件构成为从所述应变测量元件的中心朝向未形成所述切口的方向的第二方向上的应变检测精度高于从所述应变测量元件的中心朝向所述切口的第一方向上的应变检测精度。6.如权利要求1所述的应变量检测装置，其特征在于，通过所述圆板形状的圆周部分中的一部分具有沿着径向突出的突出部，所述应变测量元件构成为在从所述应变测量元件的中心朝向未形成所述突出部的方向的第二方向上的应变检测精度低于从所述应变测量元件的中心朝向所述突出部的第一方向上的应变检测精度。7.一种轮胎，其特征在于，具有如权利要求1所述的应变量检测装置，构成为所述基座构件的所述圆板形状的一个面通过弹性粘接剂连接到所述轮胎的内壁面，从而所述基座构件将所述轮胎的应变传递到所述应变测量元件。8.如权利要求7所述的轮胎，其特征在于，所述基座构件配置在所述轮胎的宽度方向上的大致中心处。

技术总结
本发明的目的在于提供一种应变量检测装置，其能够通过一个应变测量元件高精度地检测轮胎在多个方向上的变形。本发明的应变量检测装置包括用于保持应变测量元件的圆板形状的基座构件，所述基座构件通过将轮胎的应变传递到所述应变测量元件来用作应变体(参见图4)。到所述应变测量元件来用作应变体(参见图4)。到所述应变测量元件来用作应变体(参见图4)。


技术研发人员：吉原贤次 阿部博幸 高桥司 细川丈夫
受保护的技术使用者：日立安斯泰莫株式会社
技术研发日：2021.08.31
技术公布日：2023/10/7