JP2005331361A - タイヤ空気圧警報センサ - Google Patents

Abstract

【課題】自動車や二輪車等の走行中にタイヤ空気圧を自動的に検出しタイヤ空気圧に異常がある場合にそれを確実に検知することができるタイヤ空気圧警報センサを提供する。
【解決手段】タイヤ本体１にタイヤ空気室と隔離したスイッチ収納室４を形成し、この室内に少なくともタイヤ空気室２の空気圧に応じて開閉するスイッチ５を配置し、さらにこのスイッチ５と直列に結合したコイル６を備えた回路をタイヤ本体内に一体モールドし、前記コイル６に対向し、且つタイヤ近傍に電源と接続された検知コイル８を配置し、前記検知コイル８のインピーダンス変化によりタイヤ空気圧低下を検出することを特徴とするタイヤ空気圧警報センサ。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車や二輪車等の走行中にタイヤ空気圧を自動的に検出しタイヤ空気圧に異常がある場合にそれを確実に検知することができるタイヤ空気圧警報センサに関するものである。

タイヤ空気圧検出装置として、特許文献１、特許文献２、特許文献３などに記載されたものが良く知られている。これらの検出装置は、タイヤ空気圧を検出する圧力スイッチと、この圧力スイッチにより変化する電磁的な共振回路とをタイヤ側に設け、この共振回路の共振状態を車体側に設けた装置から無線により受信することでタイヤ空気圧を検知できるようになっている。

実開昭６１−８１３９６号公報 実開平１−１４７７０６号公報 実開平２−１１６３９５号公報

上記の従来技術は、いずれも走行中のタイヤ空気圧を無線信号により監視して、タイヤ空気圧の減少を早めに捉えて運転席に警報を送出することができる優れた思想である。

しかし、上述の原理を利用した技術は、多くの応用研究が行われたにもかかわらず、相当程度の高い信頼性のある装置が通常の自動車に搭載して利用できる程度の価格で提供できるようにならないために、現実には市販の自動車に搭載されていない。その主な原因は、タイヤに取付けるセンサおよび電磁的な共振回路を含むトランスミッタが、車両の走行に伴い激しい振動を受けることから、それに十分耐える機械的な構造が得られないこと、その構造を得るためにホイールの構造その他に変更の必要を生じて、従来からある量産されるホイールを利用できなくなること、小型自動車では車軸は２本でありタイヤの数は４であるが、大型自動車では車軸の数が３本でタイヤの数が１０のものもあり、これらを集中制御する合理的な制御回路が実用車両で気軽に利用できるほど安価に得られなかったことなどにある。

こうした不都合を解決するために、特許文献４に記載されているようなタイヤ空気圧警報センサが提案されている。

特開平５−１０７１３４号公報

このセンサは、圧力センサと、この圧力センサの出力に応じて共振周波数が変化するトランスミッタとがタイヤ側に取付けられ、このトランスミッタに対向するアンテナと、このアンテナに信号を送受信する制御回路と、この制御回路の警報出力を表示する表示器とが車体側に取付けられて構成されている。そしてこの構成により、複数の車種について共通に設計された一種類の制御回路が利用でき、量産による価格低減を実現することができるタイヤ空気圧警報センサを提供できるというものである。

しかし、上記警報センサでは、タイヤの空気圧を検知する圧力センサを準備し、このセンサをタイヤ本体内に固定する必要があり、圧力センサの組付け作業が面倒である。さらに、複数の圧力センサをタイヤに取り付ける場合には、さらに作業が面倒となり、コストアップの要因となっている。
また特許文献５、特許文献６には、直接タイヤ圧を圧力センサで検知するものが提示されているが、この方式の場合、直接タイヤ本体内の空気圧を検知するために精度が高く正確だが、回転体（タイヤ）からデータを送るためにＲＦ（電波）を使用しているため、タイヤ側に電源（電池）を取り付ける必要があり、このため電池の寿命が問題として残るとともに、システムコストが高くなるという問題がある。

特開平８−１７８７８４号 特開平７−２９０９１５号

そこで、本発明は上記問題点を解決するために、タイヤ本体内に電源を設ける必要がなく、さらに、タイヤ成形時に予めタイヤ本体内にスイッチと直列に結合したコイルを備えた回路を一体モールドし、圧力センサ、コイルの後付け作業を廃止することができるタイヤ空気圧警報センサを提供することを目的とする。
本発明では、圧力センサとしてのスイッチおよびそれに使用する回路等を組み込んでタイヤ成形を行うことができるため、センサ等のタイヤへの取付作業がなくなり、さらにタイヤ本体内にコイルやスイッチがインサートされているため、それら部品の耐久性が向上する。また、タイヤ側にバッテリを設ける必要がないため、バッテリの寿命等を心配する必要がない。

このため本発明が採用した技術解決手段は、
タイヤ本体１にタイヤ空気室と隔離したスイッチ収納室４を形成し、この室内に少なくともタイヤ空気室２の空気圧に応じて開閉するスイッチ５を配置し、さらにこのスイッチ５と直列に結合したコイル６を備えた回路をタイヤ本体内に一体モールドし、前記コイル６に対向し、且つタイヤ近傍に電源と接続された検知コイル８を配置し、前記検知コイル８のインピーダンス変化によりタイヤ空気圧低下を検出することを特徴とするタイヤ空気圧警報センサである。
また、前記スイッチ５はタイヤ空気室２とスイッチ収納室４との間の隔壁３が空気圧によって撓むことでＯＮ、ＯＦＦすることを特徴とするタイヤ空気圧警報センサである。
また、前記スイッチ５と直列に結合したコイル６をタイヤ本体１内に複数設け、それぞれのスイッチ５は異なる空気圧で作動することを特徴とするタイヤ空気圧警報センサである。

本発明によれば、タイヤ本体内に電源を設ける必要がなく、さらに、タイヤ成形時に予めタイヤ本体内に複数の圧力センサとしてのスイッチおよびコイルからなる回路を組み込むことによって、センサ、コイルの後付け作業を廃止することができる。またタイヤ本体内にコイルや圧力センサが一体となってインサートされているためそれら部品の耐久性が向上する。また、タイヤ側にバッテリを設ける必要がないため、バッテリの寿命等を心配する必要がない、等の優れた効果を奏することができる。

タイヤ本体１にタイヤ空気室と隔離したスイッチ収納室４を形成し、この室内にタイヤ空気室２の空気圧に応じて開閉するスイッチ５を配置し、このスイッチ５と直列に結合したコイル６を備えた回路をタイヤ本体内に一体モールドし、前記コイル６に対向し、且つタイヤ近傍に電源と接続された検知コイル８を配置し、前記検知コイル８のインピーダンス変化によりタイヤ空気圧低下を検出する。

以下本発明に係るタイヤ空気圧警報センサの構成について図面を参照して説明すると、図１は圧力センサとしてのスイッチをタイヤ本体内に一体成形で組み込んだ状態を示す断面図、図２は本発明実施例装置のブロック図である。
図１において１はタイヤ本体であり、このタイヤ本体内にはタイヤ空気室２と隔壁３によって区画されたスイッチ収納室４が形成され、このスイッチ収納室４内には図に示すように圧力センサとしての機能を果たすスイッチ５が配置されている。スイッチ５はタイヤ本体内にインサート成形されたコイル６と直列に結合された回路を構成しており、前記スイッチ５は、タイヤ空気室２内が所定の空気圧の時は隔壁３が変形してスイッチ５がＯＮの状態となっており、タイヤ空気室２内の空気圧が所定以下になると、隔壁３が変形前の状態に戻りスイッチ５がＯＦＦとなる構成となっている。このスイッチ５は、例えば、タイヤ本体１内の空気圧が２気圧以下になると切れるもの、１．５気圧以下になると切れるもの、１気圧以下になると切れるものなどからなり、こうした機能を持つスイッチを複数タイヤ本体内に組み込んでおく。

また、タイヤの近傍には図１、図２に示すように、電源７と接続されている検知コイル８が配置され、常に所定の電流ｉが回路内に流れるように構成されている。また検知コイル８は図２に示すように制御回路９に接続され、制御回路９は適宜構成からなる警報手段１０に接続されている。

上記構成によりタイヤ本体１内のスイッチ５がＯＮとなっている回路内のコイルが、検知コイル８を横切ると検知コイル８のインピーダンスが変化し、パルスを発生する。このパルスを観察することで、タイヤ本体１内に組み込んだスイッチがＯＮ、ＯＦＦとなっている状態を検知することができ、これによってタイヤ空気室２内の空気圧を検出することができる。また、タイヤ空気室２内の空気圧が低下するとスイッチがＯＦＦとなり、この状態を制御回路９を介して警報手段１０に伝達することができる。

図３にタイヤ本体内に異なる圧力でＯＦＦとなる３個のスイッチＡ、Ｂ、Ｃを備えた回路と、その作動状態の説明図を示す。
図中のスイッチＡは、隔壁の厚さをｔ１とし設定圧が２気圧以下になるとスイッチがＯＦＦとなるスイッチとして構成されている。
同スイッチＢは、隔壁の厚さをｔ２とし設定圧が１．５気圧以下になるとスイッチがＯＦＦとなるスイッチとして構成されている。
同スイッチＣは、隔壁の厚さをｔ３とし設定圧が１．０気圧以下になるとスイッチがＯＦＦとなるスイッチとして構成されている。

このようなスイッチとコイルからなる回路をタイヤ成形時に予めタイヤ本体内にインサートしておくと、タイヤ本体内の空気圧が２気圧以上の時（通常時）は、図３中のスイッチ接点に示すように全てのスイッチが閉じた状態となっており、検知コイル側では全てのスイッチが接続状態にあることを検知することができる。この結果、タイヤ圧は２気圧以上であることを検知することができる。

タイヤ本体内の空気圧が２気圧以下で１．５気圧以上になると、スイッチＡのみがＯＦＦとなるため、検知コイル側ではスイッチＢ、Ｃのみが接続状態にあることを検知することができる。この結果、発生パルスは図３の２気圧以下の項に示すようになり、タイヤ圧は２気圧以下〜１．５気圧以上となったことを検知することができる。

タイヤ本体内の空気圧が１．５気圧以下になると、スイッチＡ、ＢがＯＦＦとなるため、検知コイル側ではスイッチＣのみが接続状態にあることを検知することができる。この結果、発生パルスは図３の１．５気圧以下の項に示すようになり、タイヤ圧は１．５気圧以下となったことを検知することができる。

さらに、タイヤ本体内の空気圧が１気圧以下になると、スイッチＡ、Ｂ、Ｃの全てがＯＦＦとなるため、検知コイル側では全てのスイッチがＯＦＦとなったことを検知することができる。この結果、発生パルスは図３の１．０以下の項に示すようになり、タイヤ圧は１気圧以下となったことを検知することができる。
こうして検知されたパルスを制御回路で判断し、タイヤ空気圧に対応して警報手段を作動させ、運転者に注意を喚起する。

なお、上記スイッチは隔壁の厚さを制御することで、所定の空気圧を検知する構成としてあるが、隔壁の厚さ以外によっても作動空気圧を変えることも可能である。
図４（イ）の場合には、受圧面積Ｓ１〜Ｓ３を変えることで、作動空気圧を変えている。
図４（ロ）の場合には、隔壁の付け根部に切欠Ｋ１、Ｋ２を形成することで、作動空気圧を変えている。即ち検知すべき空気圧力によって切欠Ｋ１、Ｋ２の深さを変えている。
図４（ハ）の場合には、隔壁に空気室内に突出する弾性突起を形成し、この弾性突起の大きさＬ１〜Ｌ３を変えることで、作動空気圧を変えている。
なお、上記例では一つのタイヤに３個のスイッチを設けた例を示したが、さらに多くの作動空気圧に対応するために、スイッチの個数を増やすことで、タイヤ空気圧を精度良く検出することができる。

以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、センサは、作動空気圧の異なったものを適宜個数タイヤに同時成形することができる。また、スイッチの構成も、隔壁の厚さ、隔壁の形状、隔壁の受圧面積以外に、同様の機能を達成できるものであれば、他の構成からなる隔壁を採用することができる。
さらに、本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいかなる形でも実施できる。そのため、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず限定的に解釈してはならない。

本発明は、自動車や二輪車等のタイヤ空気圧を自動的に検出しタイヤ空気圧に異常がある場合にそれを検知することができるセンサに利用することができる。

本発明の実施形態に係るタイヤ空気圧警報センサの断面図である。 本発明実施形態に係るタイヤ空気圧警報センサの構成図である。 タイヤ本体内に異なる圧力でＯＦＦとなる３個のスイッチＡ、Ｂ、Ｃと、その作動状態の説明図である。。 圧力スイッチの構成であり、（イ）は受圧面積を変えることで、作動空気圧を変えているタイヤ空気圧警報センサの例、（ロ）は隔壁の付け根部に切欠を形成することで、作動空気圧を変えているタイヤ空気圧警報センサの例、（ハ）は隔壁に空気室内に突出する弾性突起を形成し、この弾性突起の大きさを変えることで、作動空気圧を変えているタイヤ空気圧警報センサの例である。

符号の説明

１ タイヤ本体
２ タイヤ空気室
３ 隔壁
４ スイッチ収納室
５ スイッチ（圧力センサ）
６ コイル
７ 電源
８ 検知コイル
９ 制御回路
１０ 警報手段

Claims (3)

1. タイヤ本体１にタイヤ空気室と隔離したスイッチ収納室４を形成し、この室内に少なくともタイヤ空気室２の空気圧に応じて開閉するスイッチ５を配置し、さらにこのスイッチ５と直列に結合したコイル６を備えた回路をタイヤ本体内に一体モールドし、前記コイル６に対向し、且つタイヤ近傍に電源と接続された検知コイル８を配置し、前記検知コイル８のインピーダンス変化によりタイヤ空気圧低下を検出することを特徴とするタイヤ空気圧警報センサ。
2. 前記スイッチ５はタイヤ空気室２とスイッチ収納室４との間の隔壁３が空気圧によって撓むことでＯＮ、ＯＦＦすることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ空気圧警報センサ。
3. 前記スイッチ５と直列に結合したコイル６をタイヤ本体１内に複数設け、それぞれのスイッチ５は異なる空気圧で作動することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のタイヤ空気圧警報センサ。
   

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