JP2004294413A - 圧力センサ、送信機、及びタイヤ状態監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧力を正確に計測することができるとともに、小型軽量化に寄与することが可能な圧力センサ、その圧力センサを有する送信機、及びその送信機を備えたタイヤ状態監視装置を提供すること。
【解決手段】ケーシング７０の開口部７２を塞ぐ蓋７３の内側には、金属体５００が設けられている。そして、金属体５００と電池３５との間には、導電性ゴム６００が介在している。このため、圧力センサ３２の上面１０１を覆う金属体５００の電位は、導電性ゴム６００を介して電池３５のＶｄｄ（＋３Ｖ）と同電位に維持される。その結果、圧力センサ３２は、金属体５００によってシールドされる。従って、圧力センサ３２が外部からの電磁界の影響を受けにくくなり、タイヤ内の空気圧を正確に計測することができる。
【選択図】 図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力センサ、その圧力センサを有する送信機、及びその送信機を備えたタイヤ状態監視装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シールド材を兼ねているリード端子上に圧力センサを接着させるとともに、圧力センサをシールド材を兼ねているリード端子で立体的に覆う構成がある。このような構成によれば、圧力センサが外部からの電磁界の影響を受けにくくなり、圧力を正確に計測することができる（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−９４４６８号公報（図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１では、圧力センサをシールド材を兼ねているリード端子で立体的に覆う構成である。このため、シールド材を含めた圧力センサが大きくなる。換言すれば、このような構成では、シールド材を含めた圧力センサを小型軽量化することは困難である。
【０００５】
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、その目的は、圧力を正確に計測することができるとともに、小型軽量化に寄与することが可能な圧力センサ、その圧力センサを有する送信機、及びその送信機を備えたタイヤ状態監視装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、ダイヤフラムを有する圧力センサであって、被計測気体に晒されるダイヤフラムは、そのダイヤフラムと離間した金属体で覆われ、その金属体は電源と同電位に維持されている。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、ダイヤフラムを有する圧力センサと、その圧力センサを有する送信機であって、車両に設けられたタイヤの状態を示すデータを無線送信する送信機と、その送信機を収容するケーシングと、そのケーシングの開口部を塞ぐ蓋と、その蓋に設けた金属体とを備え、ケーシングの開口部を蓋で塞いだときに、被計測気体に晒されるダイヤフラムは、蓋に設けられた金属体で覆われる。
【０００８】
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の送信機において、蓋には、金属体を係止する係止部が形成されている。
請求項４に記載の発明では、請求項２または請求項３に記載の送信機において、ケーシングの開口部を蓋で塞いだときに、金属体の電位が電源と同電位に維持される。
【０００９】
請求項５に記載の発明では、請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載の送信機と、その送信機から送信されてきたデータを受信アンテナで受信して、受信したデータを処理する受信機とを備えた。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る圧力センサ、送信機、及びタイヤ状態監視装置の一実施形態について図面を用いて説明する。
【００１１】
図１に示すように、タイヤ状態監視装置１は、車両１０の４つのタイヤ２０に設けらた４つの送信機３０と、車両１０の車体１１に設けられた１つの受信機４０とを備えている。
【００１２】
各送信機３０は、それぞれ対応するタイヤ２０の内部、例えばタイヤ２０のホイール２１に固定されている。そして、各送信機３０は、対応するタイヤ２０の状態、すなわち対応するタイヤ２０内の空気圧を計測して、その計測によって得られた空気圧データを含むデータを無線送信する。
【００１３】
受信機４０は、車体１１の所定箇所に設置され、例えば車両１０のバッテリ（図示略）からの電力によって動作する。受信機４０は、１つの受信アンテナ４１を備え、ケーブル４２を介して受信機４０に接続されている。受信機４０は、各送信機３０から送信されたデータを受信アンテナ４１を介して受信する。
【００１４】
表示器５０は、車室内等、車両１０の運転者の視認範囲に配置される。この表示器５０は、ケーブル４３を介して受信機４０に接続されている。
図２に示すように、バルブステム６０の下部には、送信機３０を収容するケーシング７０が配設されている。このバルブステム６０を介して、空気がタイヤ２０内に注入される。ケーシング７０は、略四角形の箱状に形成されている。ケーシング７０は、略四角形状に形成された基板８０を収容している。この基板８０上には、送信コントローラ３１、圧力センサ３２、送信回路３３、送信アンテナ３４及び電池３５を含む電子部品が実装されている。基板８０は、ケーシング７０に一体形成された一対のボス７１に固定されている。ケーシング７０には、圧力センサ３２でタイヤ２０内の空気圧を計測するための通気孔（図示略）が透設されている。ケーシング７０の開口部７２は、電子部品を保護するための蓋（図示略）で塞がれる。
【００１５】
図３に示すように、各送信機３０は、マイクロコンピュータ等よりなる送信コントローラ３１を備える。送信コントローラ３１は、例えば、中央処理装置（ＣＰＵ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を備えている。送信コントローラ３１の内部メモリ、例えばＲＯＭには、予め固有のＩＤコードが登録されている。このＩＤコードは、車両１０に設けられる４つの送信機３０を識別するために利用されている。
【００１６】
圧力センサ３２は、タイヤ２０内の空気圧を計測して、その計測によって得られた空気圧データを送信コントローラ３１に出力する。送信コントローラ３１は、入力された空気圧データ及び内部メモリに登録されているＩＤコードを含むデータを送信回路３３に出力する。送信回路３３は、送信コントローラ３１から送られてきたデータを符号化及び変調した後、そのデータを送信アンテナ３４を介して無線送信する。送信機３０は、電池３５を備えている。送信機３０は、その電池３５からの電力によって動作する。
【００１７】
図４に示すように、セラミックからなる圧力センサ３２は、上台座１００と、下台座２００とを備えている。上台座１００の中央には、円錐台状の窪み部１０２が形成されている。その結果、上台座１００における上面１０１の中央には、ダイヤフラム１０３が形成されている。ダイヤフラム１０３の下面には、第１電極１０４が形成されている。
【００１８】
下台座２００における上面２０１の中央には、第２電極２０２が形成されている。これら第１電極１０４、第２電極２０２は、アルミニウム蒸着で形成されている。そして、第１電極１０４と第２電極２０２とが対向するように、上台座１００と下台座２００とが気密接合されている。その結果、第１電極１０４と第２電極２０２との間には、気密空間１０５が形成されている。この気密空間１０５には、所定の圧力で気体が充填されている。
【００１９】
ダイヤフラム１０３は、ケーシング７０に透設された通気孔（図示略）を介してタイヤ２０内の空気に晒されている。すなわち、被計測気体としての空気に晒されている。このため、タイヤ２０内の空気圧が変化すると、タイヤ２０内の空気圧と気密空間１０５に充填された気体の圧力との間に圧力差が生じて、ダイヤフラム１０３が撓む。ダイヤフラム１０３が撓むと、第１電極１０４と第２電極２０２との距離が変化し、その変化した距離に応じて静電容量が変化する。従って、第１電極１０４と第２電極２０２との間の静電容量に基づいて、タイヤ２０内の空気圧を計測することができる。すなわち、圧力センサ３２は、静電容量式圧力センサである。
【００２０】
図５に示すように、金属体５００をケーシング７０の開口部７２を塞ぐ蓋７３の内側に設ける。すなわち、金属体５００と上台座１００の上面１０１、つまりダイヤフラム１０３とを離間させた状態で、ダイヤフラム１０３を覆うように金属体５００を蓋７３の内側に設ける。ここで、金属体５００は、上台座１００の上面１０１を５０％〜７０％程度覆うものが好ましい。これは、圧力センサ３２の上面１０１全体を金属体５００で覆う場合には、金属体５００がシールド効果の役割を担うことになる。その結果、圧力センサ３２が外部からの電磁界の影響を受けにくくすることはできるが、送信アンテナ３４から無線送信する電波強度が金属体５００で減衰するからである。一方、逆に圧力センサ３２の上面１０１を金属体５００で殆ど覆わない場合には、金属体５００がシールド効果の役割を担うことはない。その結果、送信アンテナ３４から無線送信する電波強度が金属体５００で減衰することはないが、外部からの電磁界の影響を受け易いからである。
【００２１】
金属体５００と電源としての電池３５との間には、導電性ゴム６００が介在している。すなわち、ケーシング７０の開口部７２を蓋７３で塞いだときに、金属体５００と電池３５とが接続されるように導電性ゴム６００を介在させている。このため、圧力センサ３２の上面１０１を覆う金属体５００が、導電性ゴム６００を介して電池３５のＶｄｄ（＋３Ｖ）と同電位に維持される。従って、圧力センサ３２を金属体５００でシールドすることができる。すなわち、外部からの電磁界を金属体５００でシールドすることができる。
【００２２】
以上、詳述したように本実施形態によれば、次のような作用、効果を得ることができる。
（１）ケーシング７０の開口部７２を塞ぐ蓋７３の内側には、金属体５００が設けられている。そして、金属体５００と電池３５との間には、導電性ゴム６００が介在している。このため、圧力センサ３２の上面１０１を覆う金属体５００の電位は、導電性ゴム６００を介して電池３５のＶｄｄ（＋３Ｖ）と同電位に維持される。その結果、圧力センサ３２は、金属体５００によってシールドされる。従って、圧力センサ３２が外部からの電磁界の影響を受けにくくなり、タイヤ２０内の空気圧を正確に計測することができる。また、特許文献１のように、圧力センサ３２をシールド材を兼ねているリード端子で立体的に覆う構成ではなく、蓋７３に設けられた金属体５００で圧力センサ３２を覆う構成である。従って、圧力センサ３２の小型軽量化に寄与することができる。
【００２３】
（２）また、圧力センサ３２が小型軽量化することができるため、送信機３０も小型軽量化することができる。このため、タイヤ２０をホイール２１に組み付ける場合であっても、タイヤ２０のビード部が送信機３０を収容するケーシング７０に当接するおそれが抑制される。従って、タイヤ２０の組付時にタイヤ２０のビード部がケーシング７０に当接して、ケーシング７０や送信機３０が損傷するおそれを抑制することもできる。
【００２４】
（３）加えて、圧力センサ３２が外部からの電磁界の影響を受けにくい。このため、圧力センサ３２は、タイヤ２０内の僅かな空気圧の変化であっても、正確に計測することができる。従って、タイヤ２０内の空気圧を正確に計測することが可能な送信機３０を提供することができる。その結果、送信機３０は、正確な空気圧データを受信機４０に無線送信することができる。
【００２５】
（４）ケーシング７０の開口部７２を金属体５００が設けられた蓋７３で塞ぐだけでシールド効果を得ている。すなわち、この構成においては、従来の組付工程と比較して金属体５００を蓋７３に設ける工程が増加するだけである。従って、シールド効果を得るために特別面倒な作業工程が発生することはない。よって、金属体５００を蓋７３に設けた構成であっても、容易に送信機３０をケーシング７０に組み付けることができる。
【００２６】
（５）併せて、受信機４０は、受信アンテナ４１を介して受信したデータに基づいて、空気圧データを表示器５０に表示している。このため、車両１０の運転者に対して、正確な空気圧データが表示される。従って、タイヤ２０内の空気圧を正確に計測することが可能なタイヤ状態監視装置１を提供することができる。
【００２７】
なお、前記実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・圧力センサ３２における上台座１００の上面１０１にアルミニウム蒸着で電極を形成する。そして、その形成した電極と電池３５とを金属体５００及び導電性ゴム６００を介して接続する構成にしても良い。このように構成すれば、上台座１００の上面１０１に形成された電極の電位と電池３５とを同電位に維持することができる。従って、圧力センサ３２を金属体５００でシールドすることができる。よって、外部からの電磁界を金属体５００でシールドすることができる。
【００２８】
・図６に示すように、ケーシング７０の開口部７２を蓋７３で塞いだときに、金属体５００の一端が電池３５と当接するようにクリンチさせて、圧力センサ３２を金属体５００でシールドする構成にしても良い。このように構成しても、金属体５００の電位が電池３５と同電位に維持されるため、外部からの電磁界を金属体５００でシールドすることができる。
【００２９】
・図７に示すように、ケーシング７０の開口部７２を蓋７３で塞いだときに、金属体５００の一端が電池３５と当接するようにクリンチさせる。一方、金属体５００の他端を係止する係止部７４を蓋７３に形成する。そして、金属体５００の他端を係止部７４に係止させて、圧力センサ３２を金属体５００でシールドする構成にしても良い。このように構成しても、金属体５００の電位が電池３５と同電位に維持されるため、外部からの電磁界を金属体５００でシールドすることができる。
【００３０】
・図８、図９に示すように、ケーシング７０の左部には、電池３５が収容されている。一方、ケーシング７０の右部には、略四角形状に形成された基板８０が収容されている。この基板８０上には、送信コントローラ３１、圧力センサ３２、送信回路３３、送信アンテナ３４を含む電子部品が実装されている。基板８０は、ケーシング７０に一体形成された一対のボス７１に固定されている。ケーシング７０には、圧力センサ３２でタイヤ２０内の空気圧を計測するための通気孔（図示略）が透設されている。ケーシング７０の開口部７２は、電子部品を保護するための蓋７３で塞がれる。その蓋７３の外側は、金属体５００で覆われている。具体的には、蓋７３の外側にアルミニウムの薄膜が転写されている。蓋７３には、透孔７３ａを形成されている。そして、電池３５のＶｄｄ（＋３Ｖ）に接続されている＋端子３５ａの一端は、その透孔７３ａを貫通した後、蓋７３の中心に向かって折り曲げられて、例えばスポット溶接や半田付けで金属体５００に接続されている。一方、＋端子３５ａの他端は折り曲げられて、例えば半田付けで基板８０に接続されている。また、電池３５のＧＮＤ（０Ｖ）に接続されている−端子３５ｂも折り曲げられて、例えば半田付けで基板８０に接続されている。このように構成しても、金属体５００の電位が電池３５のＶｄｄ（＋３Ｖ）と同電位に維持されるため、外部からの電磁界を金属体５００でシールドすることができる。従って、圧力センサ３２が外部からの電磁界の影響を受けにくくなり、タイヤ２０内の空気圧を正確に計測することができる。
【００３１】
・金属体５００は、いわゆるメッシュ構造の金属体５００であっても良い。このように構成すれば、メッシュの大きさに応じて、特定周波数の電波をメッシュ構造の金属体５００でシールドすることができる。
【００３２】
・前記実施形態では、金属体５００の電位を電池３５のＶｄｄ（＋３Ｖ）と同電位にしたが、電池３５のＧＮＤ（０Ｖ）と同電位にしても良い。このように構成しても、外部からの電磁界を金属体５００でシールドすることができる。
【００３３】
・前記実施形態では、金属体５００を蓋７３の内側に設けたが、蓋７３の外側或いは蓋７３の内部に金属体５００を設けても良い。
・前記実施形態では、金属体５００の電位を電池３５と同電位にする構成であたが、金属体５００を蓋７３に設けるだけの構成であっても良い。
【００３４】
・金属体５００は、導電性を有するものであれば良く、例えば導電性フィルムであっても良い。
・導電性ゴム６００に代えて、導電性接着剤であっても良い。このように構成しても、確実に金属体５００の電位を電池３５と同電位に維持することができる。
【００３５】
さらに、上記実施形態より把握される技術的思想について、以下にそれらの効果と共に記載する。
〔１〕請求項２または請求項３に記載の送信機において、ケーシングの開口部を蓋で塞いだときに、金属体が電池に当接する送信機。このように構成すれば、金属体の電位が電池と同電位に維持されるため、外部からの電磁界を金属体でシールドすることができる。
【００３６】
〔２〕請求項４に記載の送信機において、金属体と電源とは、導電性ゴム又は導電性接着剤で接続される送信機。このように構成すれば、確実に金属体の電位を電源と同電位に維持することができる。従って、外部からの電磁界を金属体でシールドすることができる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成されているため、次のような効果を奏する。
圧力を正確に計測することができるとともに、小型軽量化に寄与することが可能な圧力センサ、その圧力センサを有する送信機、及びその送信機を備えたタイヤ状態監視装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】タイヤ状態監視装置を示すブロック構成図。
【図２】送信機の構造を示す説明図。
【図３】送信機を示すブロック構成図。
【図４】圧力センサの概略断面図。
【図５】送信機の断面図。
【図６】別の実施形態における送信機の断面図。
【図７】別の実施形態における送信機の断面図。
【図８】別の実施形態における送信機の構造を示す説明図。
【図９】別の実施形態における送信機の断面図。
【符号の説明】
１…タイヤ状態監視装置、１０…車両、２０…タイヤ、３０…送信機、３２…圧力センサ、３５…電源としての電池、４０…受信機、４１…受信アンテナ、７０…ケーシング、７２…開口部、７３…蓋、７４…係止部、１０３…ダイヤフラム、５００…金属体、６００…導電性ゴム。

Claims (5)

1. ダイヤフラムを有する圧力センサであって、
   被計測気体に晒されるダイヤフラムは、そのダイヤフラムと離間した金属体で覆われ、その金属体は電源と同電位に維持されている圧力センサ。
2. ダイヤフラムを有する圧力センサと、
   その圧力センサを有する送信機であって、車両に設けられたタイヤの状態を示すデータを無線送信する送信機と、
   その送信機を収容するケーシングと、
   そのケーシングの開口部を塞ぐ蓋と、
   その蓋に設けた金属体とを備え、
   ケーシングの開口部を蓋で塞いだときに、被計測気体に晒されるダイヤフラムは、蓋に設けられた金属体で覆われる送信機。
3. 請求項２に記載の送信機において、
   蓋には、金属体を係止する係止部が形成されている送信機。
4. 請求項２または請求項３に記載の送信機において、
   ケーシングの開口部を蓋で塞いだときに、金属体の電位が電源と同電位に維持される送信機。
5. 請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載の送信機と、
   その送信機から送信されてきたデータを受信アンテナで受信して、受信したデータを処理する受信機とを備えたタイヤ状態監視装置。

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