JP2004284396A - Installment structure of sensor unit in wheel state detection device - Google Patents
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車輪状態検出装置におけるセンサユニットの設置構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、車輪に設けられ車輪の状態を検出して無線で送信する送信装置としてのセンサユニットと、車体側に設けられセンサユニットからの無線を受信する受信機を備え、タイヤの空気圧やタイヤの温度などの車輪状態に関連する情報を運転者に報知する車輪状態検出装置がある(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開2000−238515号公報(「0005」〜「0009」)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記した車輪状態検出装置におけるセンサユニットは、回転する車輪に設けられ、タイヤの回転とともに回転する。したがって、車輪の回転に伴ってセンサユニットと受信機との位置関係が変化し、受信機の受信レベルは変化する。
【0005】
図8に、タイヤ回転角度に対する受信機の受信レベル特性を示す。図に示すように、タイヤ回転角度に対して受信レベルが変動し、タイヤ回転角度によっては、受信不能域が生じてしまう。
【0006】
受信不能域となるタイヤ回転角度を有していても、走行中のようにタイヤが回転していれば、受信機は受信可能域で受信したデータから車輪状態に関連する情報を得ることができるが、受信不能域の状態で車両が停車してしまうと、受信機はセンサユニットからの無線を受信できない。このため、例えば、停車した状態で運転者がイグニッションキーをオンする際に、受信機がセンサユニットの送信信号を受信できない場合が生じる。
【0007】
本発明は上記問題に鑑みたもので、停車した状態で、受信機がセンサユニットの送信信号を確実に受信できるセンサユニットの設置構造を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、車輪の回転が停止している状態において、重力または浮力の作用により、センサユニットを、受信機の受信を可能とする受信可能域に位置させる手段を備えているから、停車した状態で、受信機がセンサユニットの送信信号を確実に受信することができる。
【0009】
上記した手段としては、請求項2〜4に記載したように、車輪の回転に対しスリップするように構成されたリング部材と、このリング部材に取り付けられた重り部としたもの、あるいは請求項4に記載したように車輪の内部に満たされた液体に浮かぶセンサユニットの収納容器とすることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
(第1実施形態)
本発明の一実施形態に係る車輪状態検出装置におけるセンサユニットの設置構造を説明するための図を図1〜3に示す。図1は、タイヤ上部の拡大断面図、図2は、タイヤの断面図、図3は、図2のA−A断面図である。
【0011】
図1に示すように、車輪のリム2にはタイヤ3が取り付けられ、この車輪のリム2とタイヤ3によって形成される空間に、内側リング11、ガイド板12、外側リング13および外側リング13に接着剤14で固定されたセンサユニット15が設けられている。外側リング13およびセンサユニット15は、車輪のリム2に固定された内側リング11およびガイド板12に対してスリップするように構成されている、なお、図2における点線部分は、内側リング11、ガイド板12、外側リング13およびセンサユニット15からなる構造物10の位置するエリアを示したものである。
【0012】
内側リング11は、金属製のリングで、車輪のリムに固定されている。
【0013】
外側リング13は、内側リング11の外側に形成された金属製の略リング状のリングで、図3に示すように、一部に重り部13aを有している。外側リング13の内径は、内側リング11の外径よりも十分大きくなっており、外側リング13は内側リング11に対してスリップし、停車中あるいは低速走行時には、図3に示すように、重り部13aが重力により下端に位置するように構成されている。なお、高速走行時には、外側リング13と内側リング11との間のすべり摩擦係数が無視できなくなり、外側リング13の重り部13aが下端に位置するとは限らない。
【0014】
センサユニット15は、空気圧力センサ、空気温度センサ、送信部、制御部および電池(いずれも図示せず)を有している。制御部は、CPU、ROM、RAM、入出力部(いずれも図示せず)を有し、入出力部には、送信部が接続されている。この制御部のCPUは、ROMに記憶されたプログラムを読み出して実行することによって作動する。この制御部のCPUは、定期的にセンサIDとともに、空気圧力センサによって測定されたタイヤ内の空気圧力、空気温度センサによって測定されたタイヤ内の空気温度などのタイヤ内の状態に関連する情報を送信部を介して無線で送信する。また、タイヤ内の状態に異常が発生すると、送信周期が短くなるように構成されている。
【0015】
また、センサユニット15は、図3に示すように、車輪の回転軸Oを中心として外側リング13の重り部13aの位置と点対称となる外側リング13の外側に接着剤14により固定されている。外側リング13の重り部13aは、重力により外側リング13の下端に位置するため、センサユニット15はタイヤ上部に位置する。
【0016】
ガイド板12は、金属製の略リング状のガイドで、図1に示すように、外側リング13を隙間を設けて挟むように外側リング13の両側に設けられ、それぞれ車輪のリム2に固定されている。このガイド板12の外径は、外側リング13の内径よりも大きく形成され、外側リング13が図面左右方向に移動するのを防止するガイドの役割を果たす。
【0017】
なお、内側リング11の外側リング13と接する面およびガイド板12の外側リング13と接する面はすべり摩擦係数が小さくなるように処理が施され、外側リング13が内側リング11に対してスリップし易くなっている。このため、停車中だけでなく、低速走行で内側リング11が回転しても、外側リング13の重り部13aが下端に位置し、すなわち、センサユニット15がタイヤ上部に位置するように構成されている。
【0018】
図4に、受信機およびアンテナの構成を示す。図に示すように、車体のタイヤハウス上部にアンテナ40aが設けられ、このアンテナ40aは受信機40に接続されている。なお、図では省略してあるが、アンテナ40aは、各タイヤ毎にタイヤハウス上部に設けられている。
【0019】
受信機40は、CPU、ROM、RAM、入出力部(いずれも図示せず)を有し、入出力部には、各タイヤハウス上部に設けられたアンテナ40aが接続されている。受信機40のCPUは、ROMに記憶されたプログラムを読み出して実行することによって作動し、各タイヤハウス上部に設けられたアンテナ40aを介してセンサユニット15から送信される無線を受信し、センサユニット15からタイヤの異常を通知する信号を受信すると、出力部に接続された図示しない警告ランプを点滅制御して運転者にタイヤ内の異常を報知する。
【0020】
また、センサユニット15がタイヤ上部に位置するときに、受信機の受信状態が、図8に示す受信可能域となるように、各アンテナ40aの位置および角度が調整されている。
【0021】
上記した構成において、停車した状態で運転者がイグニッションキーをオンする際に、図3に示すように、外側リング13の重り部13aは重力により外側リング13の下端に位置し、センサユニット15は、受信機40の受信状態が受信可能域となるタイヤ上部に位置する。すなわち、車輪の回転と関係なく、受信機40とセンサユニット15の位置関係が一定となるように構成されている。このため、少なくとも停車した状態で、受信機40がセンサユニット15の送信信号を確実に受信することができる。
【0022】
また、走行を開始して内側リング11が回転しても、低速走行時には内側リング11の外側リング13と接する面およびガイド板12の外側リング13と接する面のすべり摩擦係数が小さくなっているため、外側リング13の重り部13aが下端に位置し、すなわち、センサユニット15が安定してタイヤ上部に位置し、受信機40は、センサユニット15からの無線を確実に受信することができる。
【0023】
また、高速道路を走行するような高速走行時においては、内側リング11の外側リング13と接する面およびガイド板12の外側リング13と接する面のすべり摩擦係数が無視できなくなり、外側リング13も回転する。この場合、受信機40は、図8に示す受信可能域で受信するデータからタイヤ内の状態に関連する情報を得ることができる。
【0024】
(第2実施形態)
次に、第2の実施形態を、第1の実施形態との相違点を中心に説明する。図5(a)、(b)に、第2の実施形態のセンサユニットの設置構造を説明するための図を示す。図5(a)は、本実施形態におけるセンサユニットの設置構造を説明するための図であり、図5(b)は、図5(a)のA−A断面図である。図に示すセンサユニットの設置構造は、基本的に第1実施形態のセンサユニットの設置構造と同じであるが、本実施形態におけるセンサユニットの設置構造は、内側リングと外側リングがそれぞれ磁化されている。
【0025】
内側リング11は、金属製のリングで、外側の面がN極、内側の面がS極となるように磁化されている。
【0026】
外側リング13は、内側リング11の外側に形成された金属製の略リング状のリングで、外側の面がS極、内側の面がN極となるように磁化されている。
【0027】
上記した構成において、内側リング11の外側の面と外側リング13の内側の面がそれぞれN極となるため、内側リング11と外側リング13には互いに反発する力が作用し、この反発力によって外側リング13は内側リング11から浮上する。このため、内側リング11の外側リング13と接する面のすべり摩擦係数は極めて小さくなり、第1実施形態の構成よりもセンサユニット15がタイヤ上部に位置し易くなり、受信機40は、センサユニット15からの無線をより確実に受信することができる。
【0028】
(第3実施形態)
図6に、第3の実施形態のセンサユニットの設置構造を説明するための図を示す。図3は、図2の点線部分10の構造物としてリング状の容器17を設けた例を示したもので、リング状の容器17の内部には、容積の9割程度まで液体が満たされている。また、センサユニット15は、耐水性が高く、浮力の高い容器16内に収納されており、センサユニット15は、この容器16ごと液体で満たされたリング状の容器17の内部に収納されている。
【0029】
センサユニット15が収納された容器16は、タイヤの走行時には液体と一緒に回転するが、停車した状態では浮力によってタイヤ上部に位置する。したがって、受信機40は、センサユニット15からの無線を確実に受信することができる。
【0030】
(その他の実施形態)
なお、上記実施形態において、センサユニットがタイヤの上部に位置するときに、受信機がセンサユニットからの無線を受信可能となるように構成された例について示したが、タイヤの上部に限ることなく、少なくとも停車した状態で、受信機の受信状態が受信可能域となるような位置であればよい。
【0031】
また、上記実施形態において、電池で動作するセンサを例に示したが、電池で動作するセンサに限ることなく、例えば、アンテナを有し、このアンテナで外部から電波を受信し、この電波により供給されるエネルギーで内部のICが動作する、いわゆるトランスポンダーを利用して構成されたセンサに適用してもよい。この場合、停車した状態で、外部から受信する電波を受信可能となる箇所にセンサユニットが位置するように構成しているので、停車した状態で運転者がイグニッションキーをオンする際に、センサユニットは、外部から受信する電波を確実に受信して動作することできる。
【0032】
また、上記実施形態において、センサユニット15は、センサIDとともに、空気圧力センサによって測定されたタイヤ内の空気圧力、空気温度センサによって測定されたタイヤ内の空気温度などのタイヤ内の状態に関連する情報を無線で送信する例について示したが、これらの情報に限ることなく、例えば、センサユニット15内に加速度センサを設け、この加速度センサにより測定された加速度情報や、各種制御情報など、あらゆる情報を送信するように構成してもよい。
【0033】
また、上記実施形態において、センサユニット15から受信機40に対して、タイヤ内の状態に関連する情報を無線で送信する例について示したが、センサユニット15と受信機40間の通信は双方向であってもよい。
【0034】
また、第1実施形態において、内側リング11、外側リング13は金属で形成された例について示したが、金属に限ることなく、例えば、樹脂により形成されたものであってもよい。
【0035】
また、第1実施形態において、ガイド板12は金属で形成された例について示したが、金属に限ることなく、例えば、樹脂によって形成されたものであってもよく、図7に示すようなチューブによって車輪のリム2の外周にリング状に設けられた構成としてもよい。
【0036】
また、内側リング11と外側リング13の間に、すべり摩擦係数を低減する手段、例えばベアリングを備えた構成としてもよい。これにより、内側リング11と外側リング13間の各回転中心が一致するため、ホイールバランスを安定させることができる。
【0037】
また、タイヤとしては、例えば、ラジアルタイヤ、バイアスタイヤ、ランフラットタイヤなどに適用できる。
【0038】
また、上記した実施形態では、本発明を車両に適用するものを示したが、航空機などの移動体に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態におけるセンサユニットが設置されたタイヤ上部の拡大断面図である。
【図2】本発明の第1実施形態におけるセンサユニットが設置されたタイヤ断面図である。
【図3】図2のA−A断面図である。
【図4】受信機およびアンテナの構成を示す図である。
【図5】本発明の第2実施形態におけるセンサユニットの設置構造の説明図である。
【図6】本発明の第3実施形態におけるセンサユニットの設置構造の説明図である。
【図7】その他の実施形態におけるガイド板の構成例を示す図である。
【図8】タイヤ回転角度に対する受信機の受信レベル特性を示す図である。
【符号の説明】
2…リム、3…タイヤ、5…液体、11…内側リング、12…ガイド板、
13…外側リング、13a…重り部、14…接着剤、15…センサユニット、
16、17…容器、40…受信機、40a…アンテナ。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an installation structure of a sensor unit in a wheel state detection device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a sensor unit is provided on a wheel as a transmitting device that detects the state of the wheel and wirelessly transmits the signal, and a receiver that is provided on the vehicle body and receives a wireless signal from the sensor unit is provided. There is a wheel state detection device that notifies a driver of information related to a wheel state such as a temperature (for example, see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2000-238515 A (“0005” to “0009”)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The sensor unit in the above-described wheel state detection device is provided on a rotating wheel, and rotates with the rotation of the tire. Therefore, the positional relationship between the sensor unit and the receiver changes with the rotation of the wheels, and the reception level of the receiver changes.
[0005]
FIG. 8 shows a reception level characteristic of the receiver with respect to the tire rotation angle. As shown in the figure, the reception level fluctuates with respect to the tire rotation angle, and a non-reception area occurs depending on the tire rotation angle.
[0006]
The receiver can obtain information related to the wheel state from the data received in the receivable area even if the tire has a tire rotation angle that is in the non-receivable area and the tire is rotating as in traveling. However, if the vehicle stops in the non-reception area, the receiver cannot receive radio waves from the sensor unit. Therefore, for example, when the driver turns on the ignition key while the vehicle is stopped, the receiver may not be able to receive the transmission signal of the sensor unit.
[0007]
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a sensor unit installation structure in which a receiver can reliably receive a transmission signal of a sensor unit in a stopped state.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, in a state where the rotation of the wheels is stopped, the sensor unit is moved to a receivable area where reception by the receiver is enabled by the action of gravity or buoyancy. Since the positioning means is provided, the receiver can reliably receive the transmission signal of the sensor unit when the vehicle is stopped.
[0009]
As the above-mentioned means, as described in
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(1st Embodiment)
FIGS. 1 to 3 show views for explaining an installation structure of a sensor unit in a wheel state detection device according to an embodiment of the present invention. 1 is an enlarged cross-sectional view of the upper portion of the tire, FIG. 2 is a cross-sectional view of the tire, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
[0011]
As shown in FIG. 1, a
[0012]
The
[0013]
The
[0014]
The
[0015]
Further, as shown in FIG. 3, the
[0016]
The
[0017]
The surface of the
[0018]
FIG. 4 shows the configuration of the receiver and the antenna. As shown in the figure, an antenna 40a is provided above the tire house of the vehicle body, and the antenna 40a is connected to the
[0019]
The
[0020]
Further, when the
[0021]
In the configuration described above, when the driver turns on the ignition key in a stopped state, as shown in FIG. 3, the
[0022]
Further, even if the
[0023]
Further, during high-speed traveling such as traveling on a highway, the sliding friction coefficient of the surface of the
[0024]
(2nd Embodiment)
Next, a second embodiment will be described focusing on differences from the first embodiment. FIGS. 5A and 5B are diagrams illustrating the installation structure of the sensor unit according to the second embodiment. FIG. 5A is a diagram for explaining the installation structure of the sensor unit in the present embodiment, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 5A. The installation structure of the sensor unit shown in the figure is basically the same as the installation structure of the sensor unit of the first embodiment, but the installation structure of the sensor unit in the present embodiment is such that the inner ring and the outer ring are magnetized, respectively. I have.
[0025]
The
[0026]
The
[0027]
In the above-described configuration, since the outer surface of the
[0028]
(Third embodiment)
FIG. 6 is a diagram for explaining an installation structure of the sensor unit according to the third embodiment. FIG. 3 shows an example in which a ring-shaped
[0029]
The
[0030]
(Other embodiments)
Note that, in the above embodiment, when the sensor unit is located at the top of the tire, an example has been described in which the receiver is configured to be able to receive radio waves from the sensor unit. Any position may be used as long as the reception state of the receiver is in the receivable area at least when the vehicle is stopped.
[0031]
Further, in the above embodiment, the sensor operated by the battery is shown as an example. However, the sensor is not limited to the sensor operated by the battery. The present invention may be applied to a sensor configured using a so-called transponder, in which an internal IC operates with energy to be applied. In this case, since the sensor unit is configured to be located at a position where radio waves received from outside can be received when the vehicle is stopped, when the driver turns on the ignition key while the vehicle is stopped, the sensor unit is turned off. Can reliably operate by receiving radio waves received from the outside.
[0032]
Further, in the above-described embodiment, the
[0033]
Further, in the above-described embodiment, an example has been described in which the information related to the state in the tire is wirelessly transmitted from the
[0034]
In the first embodiment, the example in which the
[0035]
Further, in the first embodiment, the example in which the
[0036]
Further, means for reducing the coefficient of sliding friction, for example, a bearing may be provided between the
[0037]
Further, as the tire, for example, a radial tire, a bias tire, a run flat tire, and the like can be applied.
[0038]
In the above-described embodiment, the present invention is applied to a vehicle, but may be applied to a moving object such as an aircraft.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an enlarged sectional view of an upper part of a tire on which a sensor unit according to a first embodiment of the present invention is installed.
FIG. 2 is a sectional view of a tire on which a sensor unit according to the first embodiment of the present invention is installed.
FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of FIG. 2;
FIG. 4 is a diagram illustrating configurations of a receiver and an antenna.
FIG. 5 is an explanatory diagram of an installation structure of a sensor unit according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory view of an installation structure of a sensor unit according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of a guide plate according to another embodiment.
FIG. 8 is a diagram illustrating a reception level characteristic of a receiver with respect to a tire rotation angle.
[Explanation of symbols]
2 ... rim, 3 ... tire, 5 ... liquid, 11 ... inner ring, 12 ... guide plate,
13: outer ring, 13a: weight portion, 14: adhesive, 15: sensor unit,
16, 17 ... container, 40 ... receiver, 40a ... antenna.
Claims (5)
前記車輪の回転が停止している状態において、重力または浮力の作用により、前記センサユニットを、前記受信機の前記受信を可能とする受信可能域に位置させる手段を備えたことを特徴とする車輪状態検出装置におけるセンサユニットの設置構造。An installation structure of the sensor unit in a wheel state detection device including a sensor unit provided in a wheel and configured to detect a state of the wheel and wirelessly transmit the signal, and a receiver that receives a wireless signal from the sensor unit,
Means for positioning the sensor unit in a receivable area enabling the reception of the receiver by the action of gravity or buoyancy while the rotation of the wheel is stopped. Installation structure of the sensor unit in the state detection device.
前記車輪内に設けられ前記車輪の回転に対しスリップするように構成されたリング部材と、
このリング部材に取り付けられた重り部とを備え、
前記センサユニットは前記リング部材に取り付けられており、前記車輪の回転が停止している状態において、前記重り部が重力により前記リング部材の所定の位置にあることによって、前記センサユニットが、前記受信機の前記受信を可能とする受信可能域に位置されるようになっていることを特徴とする車輪状態検出装置におけるセンサユニットの設置構造。An installation structure of the sensor unit in a wheel state detection device including a sensor unit provided in a wheel and configured to detect a state of the wheel and wirelessly transmit the signal, and a receiver that receives a wireless signal from the sensor unit,
A ring member provided in the wheel and configured to slip with respect to rotation of the wheel,
And a weight attached to the ring member,
The sensor unit is attached to the ring member, and in a state where the rotation of the wheel is stopped, the weight unit is located at a predetermined position of the ring member by gravity, so that the sensor unit receives the signal. A sensor unit installation structure in a wheel state detection device, wherein the sensor unit is located in a receivable area where the reception of the machine is possible.
前記車輪の内部が液体で満たされ、前記センサユニットを収納する容器ごと前記液体で満たされた車輪の内部に収納されており、前記車輪の回転が停止している状態において、前記容器が浮力により前記受信機の前記受信を可能とする受信可能域に位置されるようになっていることを特徴とする車輪状態検出装置におけるセンサユニットの設置構造。An installation structure of the sensor unit in a wheel state detection device including a sensor unit provided in a wheel and configured to detect a state of the wheel and wirelessly transmit the signal, and a receiver that receives a wireless signal from the sensor unit,
The inside of the wheel is filled with liquid, and the container containing the sensor unit is stored inside the wheel filled with the liquid, and in a state where the rotation of the wheel is stopped, the container is buoyant. A sensor unit installation structure in a wheel state detection device, wherein the sensor unit is located in a receivable area where the reception of the receiver is enabled.
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