JP2007083905A - タイヤ内情報検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
車両の各タイヤに取付けられた発信機から送信された各タイヤ内の情報が、中継基地を経由しなくても確実に受信機に送信されるようにすることである。
【解決手段】
車両１の各タイヤＴ₁ 〜Ｔ₄ に対応する検出センサＳ₁ 〜Ｓ₄ とバルブＶ₁ 〜Ｖ₄ とから各発信機Ｂ₁ 〜Ｂ₄ を構成し、各タイヤＴ₁ 〜Ｔ₄ におけるディスクホイール２のリム部２ａに、アルミ材より成る各バルブＶ₁ 〜Ｖ₄ を、前記リム部２ａよりも外部に突出される形態で取付け、各検出センサＳ₁ 〜Ｓ₄ の基板７の電線取付部２４から延設された電線２５の先端部２５ａを各バルブＶ₁ 〜Ｖ₄ と当接させて両者を電気的に接続し、前記各バルブＶ₁ 〜Ｖ₄ を微弱電波Ｗの送信アンテナとして作用させる。
【選択図】 図６

Description

本発明は、車両に取付けられ、各タイヤ内の情報（空気圧、温度等）を検出するタイヤ内情報検出装置に関するものである。

車両が走行すると、タイヤの空気圧は徐々に低下する。空気圧が低下したタイヤで走行すると、乗り心地が悪化するだけでなく、走行中にタイヤが破損して事故に直結するおそれがある。

これを回避するため、各タイヤにセンサを内装し、前記センサによって検出されたタイヤ内の情報（空気圧、温度等）を、前記センサの無線送信部を発信機として受信機に無線送信し、当該情報を表示する技術の出願がなされている（例えば、特許文献１参照）。しかし、従来のタイヤ情報検出装置では、各センサの無線送信部がタイヤに内装されているため、送信された電波がタイヤを超える際に、電波のエネルギーが減少してしまう（減衰）。この結果、受信された情報の精度が低下してしまう。

上記した不具合を解消するために、現状では、各タイヤの近傍に中継基地として受信アンテナを設け、該受信アンテナから有線で受信機に情報を送っている。しかし、受信アンテナから受信機までの配線が必要になるため、取付けが面倒である。
特開２００４−２３７９５１号公報

本発明は、上記した不具合に鑑み、各タイヤに取付けられた検出センサによって検出される各タイヤ内の情報が、中継基地を経由しなくても確実に受信機に送信されるようにすることを課題としている。

上記課題を解決するための請求項１の発明は、車両の各タイヤに内装され、前記各タイヤ内の情報を検出する各検出センサと、電気の導体より成り、各タイヤに空気を注入するためにディスクホイールの外部に突出させた状態で前記各タイヤに取付けられるバルブとから構成される各発信機と、前記各発信機から無線送信される情報を受信するための受信機とを備え、前記各タイヤ内の情報が設定値から外れたときに運転者に警告を与えるためのタイヤ内情報検出装置であって、前記バルブを電波の送信アンテナとすべく、前記検出センサの無線送信部と前記バルブとが電気接続されていることを特徴としている。

請求項１の発明では、各検出センサの無線送信部とバルブとが電気的に接続されている。このため、バルブに高周波電流が流れ、該バルブから電波が送信される。即ち、バルブが電波の送信アンテナとして機能する。しかも、前記バルブは、ディスクホイールの外部に突出して配置されている。即ち、各タイヤ内の情報は、ディスクホイールの外部に配置されたバルブから送信されるため、タイヤ内から送信される場合と比較して電波エネルギーの減少（減衰）が生じにくくなり、タイヤ内の情報（空気圧、温度等）が確実に送信される。

請求項２の発明は、請求項１を前提として、前記バルブは、アルミ材より成ることを特徴としている。従来のバルブは鉄より成るものであるが、これを鉄よりも導電性の高いアルミ材とすることにより、更に電波エネルギーの減少が生じにくくなる。

請求項３の発明は、請求項１又は２を前提として、前記バルブから無線送信される電波は、周波数が３１５MHz の微弱電波であることを特徴としている。周波数３１５MHz の微弱電波は、所定の条件の下で無線局の免許を受けることが不要であるため、容易に使用することができる。

本発明は、車両の各タイヤに内装され、前記各タイヤ内の情報を検出する各検出センサと、電気の導体より成り、各タイヤに空気を注入するためにディスクホイールの外部に突出させた状態で前記各タイヤに取付けられるバルブとから構成される各発信機と、前記各発信機から無線送信される情報を受信するための受信機とを備え、前記各タイヤ内の情報が設定値から外れたときに運転者に警告を与えるためのタイヤ内情報検出装置であって、前記バルブを電波の送信アンテナとすべく、前記検出センサの無線送信部と前記バルブとが電気接続されていることを特徴としている。これにより、ディスクホイールの外部に突出されたバルブに高周波電流が流れ、該バルブが電波の送信アンテナとなるため、電波の送信効率が良好となり、タイヤ内の情報を、中継基地等を設けることなく直接に、しかも確実に無線送信することができる。

以下、実施例を挙げて、本発明を更に詳細に説明する。図１は、車両１の各タイヤＴ₁ 〜Ｔ₄ に取付けられた各発信機Ｂ₁ 〜Ｂ₄ から、各タイヤＴ₁ 〜Ｔ₄ 内の空気圧と温度の情報が、微弱電波Ｗで無線送信される状態の模式図、図２はタイヤＴ₁ に取付けられた発信機Ｂ₁ の斜視図、図３はタイヤＴ₁ の上半部の断面図、図４はバルブＶ₁ を分離した状態の検出センサＳ₁ の斜視図、図５は検出センサＳ₁ の平面断面図、図６は図５のＸ−Ｘ線断面図である。

図１に示されるように、本実施例のタイヤ内情報検出装置Ａは、車両１の各タイヤＴ₁ 〜Ｔ₄ に取付けられた各発信機Ｂ₁ 〜Ｂ₄ と、運転者（図示せず）から視認可能な位置に装着された受信機Ｍとから構成されている。最初に、タイヤＴ₁ 〜Ｔ₄ について説明する。なお、各タイヤＴ₁ 〜Ｔ₄ 及び各発信機Ｂ₁ 〜Ｂ₄ の構成はいずれも同一なので、ここでは、前右側（運転席側）のタイヤＴ₁ 及び発信機Ｂ₁ についてのみ説明する。図２及び図３に示されるように、タイヤＴ₁ は、ディスクホイール２のリム部２ａにタイヤ本体３が装着されて構成されている。タイヤ本体３の内側に形成された空間部Ｑには、所定の圧力で空気が充填されている。そして、前記リム部２ａの外周縁部で、ディスクホイール２の厚み方向のほぼ中央部に発信機Ｂ₁ が取付けられている。図４に示されるように、発信機Ｂ₁ は、検出センサＳ₁ とバルブＶ₁ とから構成されている。前記検出センサＳ₁ はタイヤ本体３の空間部Ｑに臨んでいる。また、前記バルブＶ₁ は、リム部２ａから外部に突出されている。

検出センサＳ₁ について説明する。検出センサＳ₁ は、タイヤＴ₁ における タイヤ本体３内（空間部Ｑ）の空気圧と温度とを検出するためのものである。図５及び図６に示されるように、本実施例の検出センサＳ₁ は、圧力センサ４、温度センサ５、電源６、基板７等が略直方体箱状のケース部材８に収容されて成る。ケース部材８の正面板部８ａには、バルブＶ₁ を支持するために略円柱状のバルブ支持部１１が延設されている。該バルブ支持部１１の外側の端面部１１ａは、該バルブＶ₁ が、斜めに設けられたリム部２ａに対応して支持されるように、斜めに切除されている。また、バルブ支持部１１において、前部（ケース部材８より突出した部分）の軸心部分には、バルブＶ₁ を構成するバルブ取付部１２（後述）を螺合させる雌ねじ部１１ｂが設けられている。前記バルブ支持部１１の後部は、ケース部材８の内側に延設されていて、当該延設部分に、バルブ支持部１１の雌ねじ部１１ｂと連通する第１及び第２の各空気流路１３，１４が設けられている。第１空気流路１３は、雌ねじ部１１ｂと略同心に設けられていて、圧力センサ４に空気圧を作用させるためのものである。また、第２空気流路１４は、第１空気流路１３とほぼ直交して上方に向かって設けられており、タイヤ本体３の空間部Ｑに空気を送るためのものである。

図５及び図６に示されるように、ケース部材８の底面部には、基板７が配設されている。基板７には、図７に示されるように、圧力検出ユニットＵ₁ 、温度検出ユニットＵ₂ 、電源ユニットＵ₃ 、信号変換ユニットＵ₄ 、エンコーダユニットＵ₅ 及び信号送信ユニットＵ₆ が配設されている。そして、ケース部材８の底面部は、検出センサＳ₁ が取付けられるリム部２ａの外周面のわん曲形状に対応してわん曲されている（図４参照）。そして、クッション部材より成る閉塞部材１５によって閉塞されている。

圧力検出ユニットＵ₁ について説明する。図８に示されるように、本実施例の圧力検出ユニットＵ₁ は、タイヤ本体３内（空間部Ｑ）の空気圧を検出して電気信号に変換するための圧力センサ４と、前記電気信号を増幅するための増幅回路１６とから構成されている。前記圧力センサ４は、例えば、拡散型半導体圧力センサである。図５及び図６に示されるように、圧力センサ４の圧力ポート４ａは、第１空気流路１３に挿入されている。バルブＶ₁ から注入された空気は、第２空気流路１４を通ってタイヤ本体３の空間部Ｑに注入される。空間部Ｑと第１空気流路１３とは連通されているため、前記空間部Ｑの空気圧が、圧力センサ４の圧力ポート４ａに作用する。これにより、圧力センサ４における４本の抵抗１７の抵抗値の変化が圧力変化として出力される。該出力が、圧力センサ４と電気的に接続された増幅回路１６によって増幅される。

温度検出ユニットＵ₂ について説明する。図５及び図７に示されるように、温度検出ユニットＵ₂ は、圧力センサ４と隣接して基板７に実装された温度センサ５から成る。該温度センサ５は、例えば、サーミスタ温度センサである。そして、ケース部材８の正面板部８ａにおいて、温度センサ５と対応する部分には、タイヤ本体３内（空間部Ｑ）と温度センサ５とを連通させるための通気孔１８が設けられている。

バルブＶ₁ について説明する。図４に示されるように、本実施例のバルブＶ₁ は、バルブ支持部１１の雌ねじ部１１ｂに螺合して固着されるバルブ取付部１２の軸心部分に、長ねじ状のバルブ本体１９が固着された形態である。バルブ取付部１２及びバルブ本体１９の軸心部分は中空になっていて、注入された空気が漏れないようにシールするためのバルブコア１９ａが取付けられている。図５及び図６に示されるように、本実施例の発信機Ｂ₁ は、ディスクホイール２のリム部２ａの所定位置（通し孔２ｂの部分）に取付けられる。ここで、前記リム部２ａにおける通し孔２ｂの部分には、全周に亘ってゴムリング２０が装着されている。該ゴムリング２０は、ディスクホイール２とバルブＶ₁ とを絶縁するためのものである（後述）。そして、バルブＶ₁ のバルブ本体１９は、座金２１が挿通された状態で前記リム部２ａの外部に突出される。これにより、空気注入作業に支障をきたすことはない。そして、バルブ本体１９に押えナット２２が螺合して締め込まれる。通常の状態においては、バルブ本体１９の先端部にはキャップ２３が装着されていて、砂や泥が侵入することが防止されている。

本実施例の検出センサＳ₁ では、図５及び図６に示されるように、基板７の底面部で第１空気流路１３の直下の部分に電線取付部２４が設けられていて、該電線取付部２４から電線２５が延設されている。該電線２５の先端部２５ａはリング状になっていて、バルブ支持部１１の雌ねじ部１１ｂの底面部に配置されている。そして、バルブ取付部１２と前記先端部２５ａとが当接されている。しかも、本実施例のバルブＶ₁ を構成する各部材（バルブ取付部１２、バルブ本体１９、座金２１、押えナット２２、キャップ２３）は、すべてアルミ材より成る。これにより、基板７における信号送信ユニットＵ₆ の部分で生じた高周波電流は、前記電線２５を介してバルブＶ₁ に流れる。このため、該バルブＶ₁ のバルブ本体１９にも高周波電流が流れ、前記バルブ本体１９から電波が送信される。

従来のタイヤ内情報検出装置の場合、タイヤ本体内に配置されている検出センサ自体から電波が送信され、タイヤ本体又はディスクホイールを透過して伝播される。これにより、電波のエネルギーが著しく低下し（減衰）、各タイヤの近傍に中継基地等を設けなければならなかった。しかし、本実施例のタイヤ内情報検出装置Ａの場合、ディスクホイール２のリム部２ａから外部に突出されたバルブＶ₁ から電波が送信される（換言すれば、バルブＶ₁ が電波を送信するための送信アンテナとなっている）。このため、電波のエネルギーの低下が少なく、中継基地等を設けることが不要である。しかも、通常のバルブが鉄材より成るのに対し、本実施例のバルブＶ₁ を構成する各部材（バルブ本体１９、押えナット２２、キャップ２３等）はアルミ材より成る。ここで、鉄の固有抵抗が９．７１μΩcmであるのに対し、アルミニウムの固有抵抗は２．６５μΩcmである。即ち、アルミ材の導電率は、鉄材のそれに比較して遥かに大きいため、電波の送信効率が更に良好になる。しかも、本発明に係るバルブＶ₁ とディスクホイール２のリム部２ａとは、ゴムリング２０によって電気的に絶縁されている。この結果、電波はバルブＶ₁ のみから送信される。なお、図９に示されるように、発信機の発振器と直流電源（バッテリー等）により生成された高周波電源３０の電波の波長を（λ）とした場合に、バルブＶ₁ を含めたアンテナ全体の長さ（Ｌ）が、半波長（λ／２）の整数倍の長さを有する場合には、アンテナが共振して電波の出力が大きくなることが知られている。よって、アンテナ全体の長さ（Ｌ）が上記となるように、接続導線（電線２５）の長さを調整することが好ましい。

本実施例のタイヤ内情報検出装置Ａでは、バルブＶ₁ から送信される電波は、周波数が３１５MHz の微弱電波Ｗである。電波法の規定によれば、周波数が３１５MHz の微弱電波Ｗを３ｍ以内で使用し、しかも、電界強度が５００μV/m(５４dBμV/m)以下であれば、免許が不要である。また、周波数が３１５MHz の微弱電波Ｗは、我が国において最も普通に使用されている。このため、容易に使用できると共に、周辺装置等の設計・入手も容易である。

次に、受信機Ｍについて説明する。図１０に示されるように、本実施例の受信機Ｍは略直方体形状であり、前面部に設けられた液晶ディスプレイ２６に、各タイヤＴ₁ 〜Ｔ₄ の情報（本実施例の場合、空気圧と温度）が表示される形態である。そして、前記液晶ディスプレイ２６の周囲に、表示するタイヤＴ₁ 〜Ｔ₄ を変更するためのタイヤボタン２７、表示するタイヤＴ₁ 〜Ｔ₄ を設定するための設定ボタン２８、設定の開始・終了を決定するためのセットボタン２９及び警告ランプ３１が設けられている。本実施例の受信機Ｍは、車両のシガーライタソケット（図示せず）から供給される電源によって作動され、運転者が視認し易い位置に設置される。

図１１に示されるように、受信機Ｍには、受信アンテナ３２と基板（図示せず）が内装されていて、前記基板には、信号受信ユニットＵ₇ 、デコーダユニットＵ₈ 、アラームユニットＵ₉ 、ディスプレイユニットＵ₁₀、及び電源ユニットＵ₁₁が配設されている。

本実施例のタイヤ内情報検出装置Ａの作用について説明する。各発信機Ｂ₁ 〜Ｂ₄ を構成する各検出センサＳ₁ 〜Ｓ₄ には、それぞれ電源６が内装されているため、各タイヤＴ₁ 〜Ｔ₄ 内の空気圧及び温度は、圧力センサ４及び温度センサ５によって常に検出されている。それらの検出値は、図７に示されるように、信号変換ユニットＵ₄ によってアナログ信号からデジタル信号に変換されて出力され、エンコーダユニットＵ₅ に入力される。エンコーダユニットＵ₅ では、入力された信号（各タイヤＴ₁ 〜Ｔ₄ の空間部Ｑにおける現実の空気圧及び温度）が、予め設定された設定値と比較される。そして、実際の検出値が設定範囲外にあるときは、検出値と比較結果（例えば空気圧の場合、「異常高圧」又は「異常低圧」）とを出力する。前記検出値が設定範囲内にあれば、適正状態であるため、検出値のみを出力する。エンコーダユニットＵ₅ の出力は、信号送信ユニットＵ₆ から電線２５（図６参照）によって各バルブＶ₁ 〜Ｖ₄ に送られ、各バルブＶ₁ 〜Ｖ₄ から、周波数が３１５MHz の微弱電波Ｗとなって受信機Ｍに送信される。

図１１に示されるように、車両１のエンジンが始動されると同時に、受信機Ｍの電源ユニットＵ₁₁が作動される。受信アンテナ３２を介して信号受信ユニットＵ₇ に受信された微弱電波Ｗは、デコーダユニットＵ₈ によってデジタル信号からアナログ信号に再変換され、タイヤ内情報（空気圧及び温度）としてディスプレイユニットＵ₁₀の液晶ディスプレイ２６に表示される。もし、検出値が設定範囲外であるという比較結果が送信されている場合には、アラームユニットＵ₉ が作動して、スピーカ３３からアラームが発せられると共に、受信機Ｍの警告ランプ３１が点灯する。なお、各発信機Ｂ₁ 〜Ｂ₄ は、各タイヤＴ₁ 〜Ｔ₄ に対応して取付けられているため、各発信機Ｂ₁ 〜Ｂ₄ から送信されるそれぞれの微弱電波Ｗが混信するおそれはない。即ち、本実施例では、各タイヤＴ₁ 〜Ｔ₄ におけるバルブＶ₁ 〜Ｖ₄ の「ＩＤ」、「空気圧」、「温度」の各データがパルス信号に乗せられて送信されていて、各タイヤＴ₁ 〜Ｔ₄ 毎の情報は、前記「ＩＤ」によって識別される。そして、受信機Ｍのタイヤボタン２７を押すことにより、各タイヤＴ₁ 〜Ｔ₄ の情報を、順次表示させることができる。

本出願人は、本実施例のタイヤ内情報検出装置Ａを使用したときに発生する電界強度の実験を行った。その結果を、図１２及び図１３に示す。図１２は、本実施例の各発信機Ｂ₁ 〜Ｂ₄ から送信される微弱電波Ｗにおける垂直方向の電界強度を示すグラフであり、図１３は、同じく水平方向の電界強度を示すグラフである。各グラフより、いずれの場合であっても、周波数３１５MHz における電界強度は、５００μV/m(５４dBμV/m)以下であることがわかる。

車両１の各タイヤＴ₁ 〜Ｔ₄ に取付けられた各発信機Ｂ₁ 〜Ｂ₄ から、各タイヤＴ₁ 〜Ｔ₄ 内の空気圧と温度の情報が、微弱電波Ｗで無線送信される状態の模式図である。 タイヤＴ₁ に取付けられた発信機Ｂ₁ の斜視図である。 タイヤＴ₁ の上半部の断面図である。 バルブＶ₁ を分離した状態の検出センサＳ₁ の斜視図である。 検出センサＳ₁ の平面断面図である。 図５のＸ−Ｘ線断面図である。 発信機Ｂ₁ のブロック図である。 圧力検出ユニットＵ₁ の回路図である。 バルブＶ₁ を含めたアンテナ全体の長さ（Ｌ）が、半波長（λ／２）の整数倍となっている状態を示す図である。 受信機Ｍの斜視図である。 受信機Ｍのブロック図である。 各検出センサＳ₁ 〜Ｓ₄ から送信される微弱電波Ｗにおける垂直方向の電界強度を示すグラフである。 同じく水平方向の電界強度を示すグラフである。

符号の説明

Ａ：タイヤ内情報検出装置
Ｂ₁ 〜Ｂ₄ ：発信機
Ｍ：受信機
Ｓ₁ 〜Ｓ₄ ：検出センサ
Ｔ₁ 〜Ｔ₄ ：タイヤ
Ｕ₆ ：信号送信ユニット（無線送信部）
Ｖ₁ 〜Ｖ₄ ：バルブ
Ｗ：微弱電波
１：車両
２：ディスクホイール
２５：電線（電気接続）

Claims (3)

1. 車両の各タイヤに内装され、前記各タイヤ内の情報を検出する各検出センサと、電気の導体より成り、各タイヤに空気を注入するためにディスクホイールの外部に突出させた状態で前記各タイヤに取付けられるバルブとから構成される各発信機と、
   前記各発信機から無線送信される情報を受信するための受信機とを備え、
   前記各タイヤ内の情報が設定値から外れたときに運転者に警告を与えるためのタイヤ内情報検出装置であって、
   前記バルブを電波の送信アンテナとすべく、前記検出センサの無線送信部と前記バルブとが電気接続されていることを特徴とするタイヤ内情報検出装置。
2. 前記バルブは、アルミ材より成ることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ内情報検出装置。
3. 前記バルブから無線送信される電波は、周波数が３１５MHz の微弱電波であることを特徴とする請求項１又は２に記載のタイヤ内情報検出装置。

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