JP2005178676A - タイヤバルブキャップとこのキャップを用いたタイヤ空気圧管理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ホイールに加工することもなく、既存のタイヤバルブを取替える必要はなく、タイヤバルブキャップにタイヤの空気圧を検知し、検知情報を送信できるようにする。
【解決手段】 タイヤ情報とタイヤ位置との関係を明確にするタイヤバルブキャップ識別マークとタイヤバルブ（１００）への装着時にバルブを開放して空気圧を導入するプッシャー（２）と、この導入された空気圧を検知する圧力センサ（６）と、この圧力センサ（６）で検知した圧力に比例した電圧をデジタル信号化してタイヤの空気圧を判別するＣＰＵ（８）と、このＣＰＵ（８）からの判別信号を外部に送信する送信手段（１０）とを組込んだものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、タイヤの空気圧を検知する機能をもったタイヤバルブキャップとこのキャップを用いたタイヤ空気圧管理装置に関するものである。

従来より、タイヤに空気の注入ができ、かつタイヤ内圧の適否を手元の検出手段（装置）にて検出できるようにしたものは知られている。この従来技術におけるタイヤバルブは、タイヤホイールに取付けられる導電性のバルブステムと、バルブステム内に挿入されているバルブコアを有するタイヤバルブにおいて、バルブコアが、コア本体と、前記バルブステムとは電気的に絶縁された導電性の軸と、前記軸に電気的に導通する第１の電極及びコアスプリングに電気的に導通する第２の電極が取付けられた台座と、前記第１の電極及び第２の電極にそれぞれ接続される２個のセンサー電極を有し前記台座に固定されるセンサーと、前記台座に付勢力を付与するとともに前記第２の電極と前記バルブステムとを電気的に導通する前記コアスプリングを備えたものである（特許文献１参照）。また、このバルブステム上端部のネジに取付けられるキャップには、回路部を組込み、該回路部には回路部の第１電極と回路部の第２電極とを接続してあり、回路部の第１電極はバルブキャップスプリングに接続してあり、バルブキャップスプリングには電極を接触させてある。また、この電極には軸に電気的に接続されるようになっている。従って軸からの電気信号は電極からバルブキャップスプリングに伝えられ、さらに回路部の第１電極から回路部に送られる。一方、バルブステムへ伝えられた電気信号はバルブキャップの胴を介して回路部の第２電極に伝えられ、ここから回路部へ送られる。この回路部は、コンデンサと抵抗およびコイルとを備え、全体として共振部を構成しているものである。

さらに、他の従来例として、タイヤに空気を注入するタイヤバルブとは分離した、いわゆるタイヤへの空気注入機能を有しないインビークルタイプのタイヤ空気圧警報装置も知られている。これは、スイッチと送信部とから構成され、このタイヤ空気圧警報装置は、ホイールのリム穴にグロメット、平座金を介してナットにて固着されている。前記スイッチは、側部にタイヤ内圧を導くための導通孔を有し、下部には接点位置を調整するためのコンタクトスクリュが設けられたカップ状のベローズケースと、下方の軸をストッパーとしたコマ状の金属製支持ベースと、前記下方のストッパーを包み込むように金属製支持ベースのフランジ下面と一体的に設けられた金属製ベローズと、前記支持ベースのフランジ上面および外周面を覆う如く形成した絶縁パッキンおよび金属製のハウジングとで構成されている。一方、前記送信部は、中心部に樹脂プッシュを備えた筒状の金属ケースとリード線にて接続された制御部と、制御部の中心下面より垂下したリード線に接続され、前記樹脂プッシュの穴に圧入固着されたコンタクトプローブと、電池と、制御部に接続された円板状のアンテナと、前記金属ケースの外側面上半部に挿入され、該ケースの外側面に接着固定された樹脂ケースと、蓋とにより構成されている（特許文献２参照）。

しかしながら、最初の従来例（特許文献１）であるタイヤバルブは、タイヤに空気の注入ができ、かつタイヤ内圧の適否を手元の検出手段（装置）にて検出できるようになっているが、別体の特殊な検知手段を必要とする。該検知手段は、先端部に設けた発信コイルと、発信コイルが接続される発信部とを有していて、この発信部は信号処理部に接続され、信号処理部は表示部に接続されており、また、ランプや発信部等の電源となる電池がケーシング内に収められているものである。つまり、前記従来のタイヤバルブは、検知手段の発信コイルとバルブキャップ側の回路部に形成されたコイルとの共振作用を利用するものであるから、運転者が検知手段をバルブキャップの回路部に近付けないとタイヤ空気圧の適否が判定できず、従って、当然ながら走行中のタイヤ空気圧の異常を検出することはできなかった。また、全部のタイヤ空気圧をチェックするには車両のまわりを一周しなければならないという煩雑なものであった。また、もう１つの従来例（特許文献２）として示したインビークルタイプのタイヤ空気圧警報装置は、先のものに比べて無線による送信機能を備えているため、タイヤ空気圧のチェックに煩わしさがないとはいうものの、タイヤへの空気注入機能を備えていないため、ホイールにタイヤバルブ用の穴とは別に警報装置取付用の穴を設けなければならず、取付性に問題があった。また、タイヤバルブと空気圧警報装置とが別体にて作られているため、重複する部品が多く、製造コストが高価になるという問題点もあった。

そこで、タイヤバルブへの空気注入機能を備え、かつ無線方式のインビークルタイプのタイヤ空気圧警報装置とすることにより、製造コストの低減と装置の取付作業性の向上ならびにホイールデザインのシンプル化を目的としたものが開発された。これは、バルブコアの装着可能な上部内面の弁口部と、タイヤに注入空気を導く導通孔と、タイヤ空気圧を検出するためのスイッチの収納部と、前記導通孔とスイッチの収納部とを連通させる連通孔を下部に備えた導通性のバルブステムと、前記スイッチの収納部には、下面の作動部と上面の端子を有するスイッチを前記収納部の上壁面に固定するとともに、該スイッチ下面の作動部と対峙させてタイヤの圧力に応動し得るダイアフラムを下ケースを介してかしめ固定し、該ダイアフラムの下方に基準圧力室を設けてなるスイッチ部と、前記バルブステムの弁口部には、導電性の材料からなる軸と弁パッキン受と該弁パッキン受に固着されたコイルスプリングと、非導電性の材料からなる頭と胴と胴パッキンと弁パッキンとからなるものである。そして、前記コイルスプリングの下端部を前記スイッチ上面の端子と接触させてなるバルブコアと、導電性のインナーナットの中心上部に絶縁性のコンタクトプローブを設けるとともに該インナーナットの外側面には筒状に形成された樹脂製の送信部のケースを設け、該ケース内に制御基板と電池とアンテナとを組込むとともに、前記制御基板の一方のリード線を前記インナーナットに接続し、他方のリード線をコンタクトプローブを介して前記バルブコアの軸の上端部に接触させ、かつ前記樹脂製の送信部のケース上方より絶縁性の樹脂をモールドした後、上端部を上蓋にて密封してなる送信部も備えたものである（特許文献３参照）。
特公平４−７４２０２号公報（第２頁、第１図） 実開平６−４３５３６号公報（第１頁、図１） 特開平８−１７８７８４号公報（第４頁、図１）

特許文献３に記載の従来技術は、タイヤバルブとタイヤバルブキャップの両者に各種部材を設けてタイヤ空気圧警報装置を構成しているため、バルブとキャップのセットで初めて一人前のものである。すなわち、タイヤバルブは、既存のものをそのまま用い、キャップ側のみに全ての機能を内蔵したものではなかった。また、複数本のタイヤ毎の個別情報を車室内で受信しているが、この情報をすべて表示するとともに情報を記憶することにより、タイヤ毎の空気圧を個別に管理できるようにしたものでなく、単にタイヤ空気圧の減少を警報する装置であった。

そこで、本発明は、ホイールに加工することもなく、既存のタイヤバルブを取替える必要はなく、タイヤバルブキャップにタイヤの空気圧を検知し、検知情報を送信できるようにしたタイヤバルブキャップを提供することを目的とする。

また、タイヤの空気圧の情報を車室内でタイヤ毎に表示し、また記憶することによりタイヤの空気圧をタイヤ毎に管理できるタイヤ空気圧管理装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明は、タイヤバルブキャップを特定するタイヤバルブキャップ識別マークとタイヤバルブへの装着時にバルブを開放して空気圧を導入するプッシャーと、この導入された空気圧を検知する圧力センサと、この圧力センサで検知した圧力に比例した電圧をデジタル信号化してタイヤの空気圧を判別するＣＰＵと、このＣＰＵからの判別信号を外部に送信する送信手段とを組込んだものである。

また、本発明のタイヤ空気圧管理装置は、タイヤキャップ外面に施したタイヤキャップ識別マークとタイヤバルブへの装着時にバルブを開放して空気圧を導入するプッシャーと、この導入された空気圧を検知する圧力センサと、この圧力センサで検知した圧力に比例した電圧をデジタル信号化してタイヤの空気圧を判別するＣＰＵと、このＣＰＵからの判別信号を外部に送信する送信手段とを組込んだタイヤバルブキャップであって、ＣＰＵのメモリのＩＤ番号を装着されるタイヤ位置毎に特定化した識別マーク毎に変えたタイヤバルブキャップを用い、各キャップの送信手段から送られてきた信号を車室内において受信する受信手段を設け、この受信手段に識別マークとしての各タイヤ毎の情報を表示する表示手段と各タイヤ毎の情報を記憶する記憶手段を接続し、前記受信手段にタイヤバルブキャップ毎のＩＤ番号を照合し、判別する照合手段を備え、この照合手段でＩＤ番号および識別マークで予め決められた表示手段の所定の位置にタイヤ情報を表示するようにしたものである。

この発明によれば、バルブキャップ識別マークとタイヤバルブへの装着時にバルブを開放して空気圧を導入するプッシャーと、この導入された空気圧を検知する圧力センサと、この圧力センサで検知した圧力に比例した電圧をデジタル信号化してタイヤの空気圧を判別するＣＰＵと、このＣＰＵからの判別信号を外部に送信する送信手段とを組込んだので、タイヤバルブキャップ単独で特定位置のタイヤの空気圧を検知しその情報を外部へ送信することができる機能を有し、タイヤバルブを特殊なものに取替える必要もなく、きわめて安価であり後付けも簡単なものとなる。また、前述したようなタイヤバルブキャップであって、ＣＰＵのメモリのＩＤ番号を装着されるタイヤ位置毎のタイヤキャップ識別マーク毎に変えたタイヤバルブキャップを用い、各キャップの送信手段から送られてきた信号を車室内において受信する受信手段を設け、この受信手段に各タイヤ毎の情報を表示する表示手段を接続し、前記受信手段にタイヤバルブキャップ毎のＩＤ番号を照合し、判別する照合手段を備え、この照合手段でＩＤ番号とタイヤキャップ識別マークにより表示手段の所定の位置にタイヤ情報を表示するようにしたものでは、どのタイヤの空気圧が正常であるか或いは異常であるかを車室内において判別することができ、容易にタイヤの空気圧をタイヤ毎に管理できる。

なお、従来の自動車タイヤの空気圧測定と識別とをダイレクトに行う直接型のタイヤ空気圧監視システムとして、オランダに本社をおくロイヤル・フィリップ・エレクトロニクスが開発したものは、低周波数（１２５ＫＨｚ）のウェイクアップ信号と高周波数の返信信号によって、システムが各タイヤの空気圧を確認することにより、最新の空気圧情報をドライバーに通知するというものである。このシステムによれば、メンテナンスでタイヤの取付け位置が変わった後も、低周波ウェイクアップ信号によって正しく識別できる。低周波数のホィールハウス・アンテナからタイヤ・モジュール（空気圧センサ、空気圧センサ信号コンディショニング・チップ、ワイヤレス送信ユニットから成る）にウェイクアップ・パターンを送信し、タイヤ・モジュールは無線リンクを介して応答するように構成してあるが、構成が複雑化し、部品点数も増える。これに対し、本願発明は、キャップ側のＣＰＵのメモリのＩＤ番号を受信側の照合手段で照合、判定して各タイヤ毎の情報を表示するというものであり、ウェイクアップ信号の発信と返信という構成は必要なくなり、簡単で部品も少なくてすむ。タイヤローテーションを行っても、キャップは元の位置のタイヤ（例えばキャップＡ〜Ｄは、夫々前輪右、前輪左、後輪右、後輪左の位置のタイヤに装着する）に装着すれば、正しい位置のタイヤの情報を表示できる。特に、キャップ外周に特定のタイヤ位置に対応する識別マークを付しておくことにより、例えば溝が１本の識別マークが入ったキャップは、常に前輪右の位置のタイヤに装着されることとしておくことにより、常に正しく表示され、かつ紛失したときでもどの位置のタイヤのキャップであるのか判別できる。この装置を用いることにより、専門家のサポートなしにタイヤの空気圧を自己管理でき、タイヤ空気圧の調整により乗り心地を快適にすることを可能にするとともに、タイヤ空気圧の不適正によるタイヤのバースト等の事故を防ぐこともできる。

以下に、この発明の好適な実施形態について図面を参照しつつ説明する。

図１では、キャップ１の部分的断面を示し、タイヤバルブ１００への装着時にバルブコア１００Ａを開放して空気圧を導入するプッシャー２を装着先端部３の内部に設けてある。このプッシャー２を取囲むように雌ねじ部４が形成してあり、この雌ねじ部４がタイヤバルブ１００の雄ねじ部１０１にねじ込まれる。この先端装着部３の後側には、ハウジング５が形成してあり、プッシャー２で開放されたバルブからの空気圧を検知する圧力センサ６を収納してある。また、この圧力センサ６に圧入を導入するための穴６Ａが設けてある。さらにこの圧力センサ６で検知した圧力に比例した電圧を取出すための増幅器７も設け、さらにこの増幅器７で増幅された電圧をデジタル信号化するＣＰＵ８を設けてある。さらには、ＣＰＵ８駆動用などのバッテリー９もハウジング５内に収納してある。ＣＰＵ８からの判別信号を外部に送信する送信手段１０を構成するものとしてのトランスミッター１１とアンテナ１２を備えている。このハウジング５の一端側は開口し、その内部には雌ねじ部１３を形成してある。アンテナ１２は、キャップ１の外面に内面より取出して設けてある。

図２は、タイヤバルブキャップ１の内部に組込まれた各部材の詳細を示す図であり、前記圧力センサ６としては半導体圧力センサを用い、増幅器７として差動増幅器を用い、この圧力センサ・モジュールからの圧力に比例した電圧を取出してＡ／Ｄ変換ポートに送り、ＣＰＵ８でデジタル信号化し、電圧に対応したデジタル信号をトランスミッター１１に送る。デジタル信号により送信モジュールの送信をオン／オフして断続した送信を行う。

図２に示すアンテナ１２から送られてきたデジタル信号は、図３に示す受信モジュール１３が受信し、この受信モジュール１３からの信号はバッファ・モジュール１４に送られ、デジタル信号を信号処理モジュール１５で解読して、タイヤの位置と圧力値の信号を分離した上、信号処理モジュール１５から表示信号処理モジュール１６にＢＣＤ信号を送る。受信手段は、受信モジュール１３、バッファ・モジュール１４、信号処理モジュール１５で構成する。表示信号処理モジュール１６から各タイヤ位置に相当する表示部（ＬＥＤ）１７に表示信号を送る。この表示信号処理モジュール１６と表示部１７とで表示手段を構成する。圧力センサ６からの圧力信号と信号処理モジュール１５に設定された圧力値とを比較し、圧力センサ６からの圧力値が低ければ警報を発するように構成する。信号処理モジュール１５に設定された圧力値は、信号処理モジュール１５内のメモリに記録され、電源が切断されても適当な期間保持されているようにする。圧力センサ６から送信されたタイヤ位置および圧力値は、信号処理モジュール１５内に適当な期間保持され、必要に応じて利用することができるようにしておく。

図４は、キャップ１の先端装着部３にどの位置のタイヤに対応するものかの識別マーク１８を付したものを示し、例えばこの識別マーク１８が１本の場合には前輪の右側のタイヤ、２本の場合には前輪の左側のタイヤ、３本の場合には後輪の右側のタイヤ、４本の場合には後輪の左側のタイヤのようにそれぞれ個別のタイヤ位置に対応するようにしておく。このような識別マーク１８を付しておくことにより、ＣＰＵ８のメモリのＩＤ番号を装着されるタイヤバルブ毎に変えておくことが意味を持つ。すなわち、複数のタイヤのそれぞれ正しい位置に対応するキャップ１を取付けることにより、図３に示す表示部１７の表示が適正なものとなる。また、識別マーク１８は、刻設するなどの手段で容易に消えないものであることが望ましい。

図５は図４に示すキャップ１の右側から見た側面図であり、このケーシング５の外周面上２個所に溝１９を形成してあり、この溝１９を利用して治具（専用工具３０）によりキャップ１をタイヤバルブに締付けることができるようにする。この図示しない治具がない場合にはこのキャップ１を気密を保持するようにタイヤバルブに装着することはできない構成とする。

図６および図７は、キャップ１のキャップカバー２０を示す正面図並びに側面図であり、キャップカバー２０は、キャップ１の先端装着部３を収納する第１収納部２１と、この第１収納部２１に続くハウジング５を収納するための第２収納部２２とを有し、かつタイヤバルブに装着するための先端開口部２３を有している。

図８は、このキャップカバー２０をキャップ１に装着した状態を示す断面図である。このキャップカバー２０は、キャップ１を盗難から予防するとともにバルブキャップを安直に別の位置に装着することを防ぎ、タイヤ情報と表示位置の意味を確実にするためのものであり、図９に示すような専用工具３０を用いないとバルブキャップ１の取外しができないようになっている。すなわち、専用工具３０の内面に溝１９に対応する（嵌まり込む）突条３１を形成し、キャップカバー２０とキャップ１との間の隙間にこの専用工具３０を嵌入して突条３１を溝１９に嵌め込み、この状態で専用工具３０を回転させることによりキャップ１を取外すことができる。

なお、一般の乗用車では前後輪の４本のタイヤを想定しているが、トラックなどでは１０本以上のタイヤが装着され、そのような車両にも対応することができる。

図１０は、タイヤ空気圧管理装置の他の実施形態を示し、タイヤバルブキャップ１の構成は、図２に示す実施形態と同様であり、図面上電源モジュール（バッテリー９）を独立したブロックで示している。ＣＰＵ８のメモリにはタイヤ位置に対応させたタイヤバルブキャップ識別マークに対応したＩＤ番号をつけてある。例えば、前輪右のタイヤ位置で用いるタイヤバルブキャップ１のＩＤ番号を「Ｆ０１」、前輪左のタイヤ位置を「Ｆ０２」、後輪右のタイヤ位置を「Ｒ０１」、後輪左のタイヤ位置を「Ｒ０２」としておく。そして、受信手段側の信号処理モジュール１５と表示信号処理モジュール１６に内蔵したプログラム内のＩＤ番号とアンテナ１２を介して電送された各キャップ１のＩＤ番号を照合し、ＩＤ番号毎に決められた所定の位置に空気圧値を表示させるようになっている。このようなＩＤ番号の照合、判定は、先の実施形態でも行う。ＩＤ番号「Ｆ０１」のタイヤ情報は予めタイヤバルブキャップ識別マークに対応して決められた表示部１７で正しく表示される。このＩＤ番号「Ｆ０１」のキャップ１が後輪側のタイヤに装着されてしまってもタイヤバルブキャップ識別マークとタイヤ位置とを照合することにより容易に判別し、正しい位置にタイヤバルブキャップを取り付けることを可能にし、正しい表示位置で表示することが出来る。各タイヤ毎に特定されたキャップ１と表示部１７との対応関係は、送信側と受信側との対応判別手段を組み込んでおくことにより、キャップ１の装着タイヤが間違っていれば、表示部１７の特定タイヤの個所の表示はされないように構成することもできる。

図１０に示す受信手段では、信号処理モジュール１５と表示信号処理モジュール１６は、１つのＣＰＵに内蔵され、このＣＰＵに記憶モジュール４０を設け、この記憶モジュール４０内にある期間の測定空気圧値と設定値の空気圧管理情報を格納し、必要に応じて外部に取出せるようにＩＣカードなどの外部メモリ４１に接続できるようにしてある。このようなシステムにより、車の運行管理の一環としてタイヤ空気圧の管理に役立てることができる。

この発明のキャップを示す一部破断の正面図。 図１のキャップ内蔵の部材の詳細を説明する図。 キャップに設けた送信手段からの信号を受信する受信手段を説明する図。 キャップの外観を示す正面図。 図４の右側面図。 キャップカバーを示す正面図。 図６の右側面図。 キャップにキャップカバーを装着した断面図。 専用工具とキャップとの関係を示す斜視図。 タイヤ空気圧管理装置の他の実施形態を示す図。

符号の説明

１ キャップ
２ プッシャー
３ 先端装着部
５ ハウジング
６ 圧力センサ
８ ＣＰＵ
１０ 送信手段

Claims (7)

1. タイヤバルブへの装着時にバルブを開放して空気圧を導入するプッシャーと、
   この導入された空気圧を検知する圧力センサと、
   この圧力センサで検知した圧力に比例した電圧をデジタル信号化してタイヤの空気圧を判別するＣＰＵと、
   このＣＰＵからの判別信号を外部に送信する送信手段とを組込んだことを特徴とするタイヤバルブキャップ。
2. 前記送信手段を構成するアンテナをキャップの外面に内部より取出して設けたことを特徴とする請求項１に記載のタイヤバルブキャップ。
3. 前記キャップ外周に特定のタイヤ位置に対応する識別マークを付したことを特徴とする請求項１又は２に記載のタイヤバルブキャップ。
4. 請求項１又は２のいずれかに請求項３の識別マークを施したタイヤバルブキャップであって、識別マークに従って予め決められたタイヤ位置にＣＰＵのメモリのＩＤ番号を識別マーク毎に変えたタイヤバルブキャップを用い、各キャップの送信手段から送られてきた信号を車室内において受信する受信手段を設け、
   この受信手段に各識別マーク毎の情報を表示する表示手段を接続し、
   前記受信手段にタイヤバルブキャップ毎のＩＤ番号を照合し、判別する照合手段を備え、
   この照合手段において確認されたＩＤ番号に対応した識別マークのタイヤ情報を識別マークで予め決められた所定の位置に表示するようにしたことを特徴とするタイヤ空気圧管理装置。
5. 前記表示手段には、各タイヤの正常タイヤ圧の設定機能、設定値より空気圧が低下した場合の警報機能が設けられていることを特徴とする請求項４に記載のタイヤ空気圧管理装置。
6. 前記受信手段に設定タイヤ圧、タイヤ情報を記憶する記憶機能が設けられていることを特徴とする請求項４に記載のタイヤ空気圧管理装置。
7. 前記タイヤバルブキャップを被うキャップカバーによるバルブキャップ保護機能を設けていることを特徴とする請求項４に記載のタイヤ空気圧管理装置。

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