JP2007112163A - Wheel sensor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車輪センサ装置に関し、特に車輪の状態量を検出する車輪センサ装置に関する。 The present invention relates to a wheel sensor device, and more particularly to a wheel sensor device that detects a state quantity of a wheel.
近年、車両のより安全な走行を実現するために、たとえば特許文献1に記載されるように、タイヤの空気圧などの情報を無線で車体側に送信してドライバーに知らせるタイヤ空気圧監視システム(TPMS:Tire Pressure Monitoring System)を車両に設ける技術の開発が進められている。このようなタイヤ空気圧監視システムを車両に設ける場合、車輪に、タイヤの空気圧を検出するための車輪センサ装置を設ける必要がある。しかし、車輪センサ装置を車輪の所定の一箇所に装着すると、車輪の周方向における重量のアンバランスが生じてしまうおそれがあり、このような重量のアンバランスは、車輪回転時の車輪の振動などに繋がる可能性がある。このため、たとえば特許文献2では、圧力センサなどのセンサユニットの重量にほぼ相当するバランスウエイトがディスクホイールに設けられたタイヤ空気圧警報装置が提案されている。また、一般的にセンサや送信機に電力を供給する電池はタイヤの気室内に設けられるため、電池の交換が困難である。このため、たとえば特許文献3では、検圧素子をホイールリム部内側に固着し、電波発信機などをホイールキャップに装着したタイヤ空気圧警報装置が提案されている。
しかし、上記の特許文献2に記載されるタイヤ空気圧警報装置では、センサユニットの重量にほぼ相当するバランスウエイトを用意しなければならず、コストの低減および車両重量の低減が困難である。また、上記の特許文献1および特許文献3に記載されるタイヤ空気圧警報装置では、車輪の周方向の重量のアンバランスを抑制することが困難である。 However, in the tire air pressure alarm device described in Patent Document 2 described above, a balance weight substantially corresponding to the weight of the sensor unit must be prepared, and it is difficult to reduce costs and vehicle weight. Moreover, in the tire air pressure alarm device described in Patent Literature 1 and Patent Literature 3 described above, it is difficult to suppress the weight imbalance in the circumferential direction of the wheel.
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、車輪の周方向における重量のアンバランスを抑制し、また車輪のコストが高くなることや車輪の重量が大きくなることを抑制しながら、タイヤの状態量を検出するタイヤセンサユニットを車輪に設けることにある。 The present invention has been made in view of these problems, and its object is to suppress weight imbalance in the circumferential direction of the wheel, and to suppress an increase in the cost of the wheel and an increase in the weight of the wheel. However, the tire sensor unit for detecting the state quantity of the tire is provided on the wheel.
上記課題を解決するために、本発明のある態様の車輪センサ装置は、車輪の状態を検出する検出手段と、検出された車輪の状態情報を車体に送信する送信手段と、検出手段または送信手段に電力を供給する電池と、を少なくとも構成要素として含む車輪センサ装置において、車輪センサ装置を構成する構成要素を複数のグループに分割し、複数のグループを車輪周方向に分散して車輪に配置する。この態様によれば、車輪センサ装置を構成する構成要素を使って車輪の周方向における重量のアンバランスを抑制することができるので、バランスウエイトによって車輪のコストが高くなることや車輪の重量が大きくなることを抑制することができる。 In order to solve the above-described problems, a wheel sensor device according to an aspect of the present invention includes a detection unit that detects a state of a wheel, a transmission unit that transmits detected wheel state information to a vehicle body, and a detection unit or a transmission unit. In the wheel sensor device including at least a battery for supplying electric power as a component, the components constituting the wheel sensor device are divided into a plurality of groups, and the plurality of groups are distributed in the circumferential direction of the wheel and arranged on the wheels. . According to this aspect, since the imbalance of the weight in the circumferential direction of the wheel can be suppressed using the components constituting the wheel sensor device, the balance weight increases the cost of the wheel and increases the weight of the wheel. It can be suppressed.
本実施態様に係る車輪センサ装置は、車輪センサ装置の重心が車輪の略中心に位置するよう、複数のグループを車輪周方向に分散して車輪に配置する。この態様によれば、車輪センサ装置によって車輪の周方向における重量がアンバランスとなることを抑制することができる。 The wheel sensor device according to the present embodiment disperses a plurality of groups in the wheel circumferential direction and arranges them on the wheel so that the center of gravity of the wheel sensor device is located at the approximate center of the wheel. According to this aspect, the wheel sensor device can suppress the weight in the circumferential direction of the wheel from becoming unbalanced.
本実施態様に係る車輪センサ装置は、複数のグループを、車輪周方向に略180°の角度に開いた放射線上にそれぞれ分散して車輪に配置する。この態様によれば、分割された複数のグループを2箇所に分散して車輪に配置することによって、車輪の周方向における重量のアンバランスを容易に抑制することができる。 The wheel sensor device according to this embodiment disperses a plurality of groups on the radiation that is opened at an angle of about 180 ° in the circumferential direction of the wheel and arranges the groups on the wheel. According to this aspect, it is possible to easily suppress the weight imbalance in the circumferential direction of the wheel by dispersing the plurality of divided groups in two places and arranging them on the wheel.
複数のグループのうち一つのグループは、電池により構成されてもよい。この態様によれば、一般的に重量が大きい電池と電池以外の構成要素をそれぞれグループとして分割し、2箇所に分散して車輪に配置するので、車輪の周方向における重量のアンバランスを容易に抑制することができる。 One group of the plurality of groups may be constituted by a battery. According to this aspect, the battery having a large weight and the components other than the battery are each divided into groups and distributed to two places and arranged on the wheel, so that it is easy to unbalance the weight in the circumferential direction of the wheel. Can be suppressed.
電池は、車両外側に面するホイールリム表面から車両外側方向に配置されてもよい。この態様によれば、車両外側から電池に容易にアクセスすることが可能となる。 The battery may be arranged in the vehicle outer direction from the wheel rim surface facing the vehicle outer side. According to this aspect, the battery can be easily accessed from the outside of the vehicle.
検出手段は、タイヤ気室内に設けられ、タイヤの空気圧を検出する空気圧センサであってもよい。この態様によれば、タイヤの空気圧を検出する車輪センサ装置を車輪に取り付ける場合において、車輪の周方向における重量のアンバランスを抑制することができる。 The detection means may be an air pressure sensor that is provided in the tire chamber and detects the air pressure of the tire. According to this aspect, in the case where the wheel sensor device that detects the tire air pressure is attached to the wheel, it is possible to suppress weight imbalance in the circumferential direction of the wheel.
検出手段は、タイヤのゴム層またはタイヤ内面に設けられ、タイヤの変形またはタイヤに与えられる力を検出する歪ゲージであってもよい。この態様によれば、タイヤの変形またはタイヤに与えられる力を検出する車輪センサ装置を車輪に取り付ける場合において、車輪の周方向における重量のアンバランスを抑制することができる。 The detection means may be a strain gauge that is provided on the rubber layer or the tire inner surface of the tire and detects deformation of the tire or force applied to the tire. According to this aspect, when the wheel sensor device that detects the deformation of the tire or the force applied to the tire is attached to the wheel, it is possible to suppress the weight imbalance in the circumferential direction of the wheel.
本発明の車輪センサ装置によれば、車輪の周方向の重量のアンバランスを抑制し、またコストが高くなることや重量が大きくなることを抑制しながら、タイヤの状態量を検出するタイヤセンサユニットを車輪に設けることができる。 According to the wheel sensor device of the present invention, a tire sensor unit that detects a state quantity of a tire while suppressing an imbalance of the weight in the circumferential direction of the wheel and suppressing an increase in cost and an increase in weight. Can be provided on the wheel.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態(以下、「実施形態」という。)について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention (hereinafter referred to as “embodiments”) will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本実施形態に係る車輪センサ装置50が搭載された車輪10の正面図である。車輪10は、タイヤ12、ホイールリム14、車輪センサ装置50などにより構成されている。
FIG. 1 is a front view of a
ホイールリム14はアルミや鉄などの金属材料によって円筒状に形成されている。ホイールリム14の端部には径外側方向に突出するフランジ部が設けられている。タイヤ12はホイールリム14の外周に装着され、このフランジ部によって車輪10の軸方向への移動が規制されている。
The
車輪センサ装置50は、車輪センサユニット16、歪ゲージ18、バッテリ20などの複数の構成要素によって構成される。さらに車輪センサユニット16は、無線送信機22、空気圧センサ24、およびバルブ26などの構成要素を有する。
The
無線送信機22および空気圧センサ24はバルブ26と一体的に構成される。バルブ26は軸状に形成され、外周に雄ねじが形成されている。ホイールリム14の車両外側のフランジ部周辺にはバルブ26を挿通する挿通孔が設けられている。バルブ26がタイヤ12の気室内となるホイールリム14外周の周辺から車両外側方向へ向かってバルブ26を挿通孔に挿通し、バルブ26にナットを締結することによって、無線送信機22、空気圧センサ24、およびバルブ26などの構成要素がホイールリム14に固定される。これによって、ホイールリム14を挟んで、無線送信機22および空気圧センサ24はタイヤ12の気室内に配置され、バルブ26が外部に配置される。
The
空気圧センサ24は、タイヤ12の気室内の空気圧を検出する。したがって、空気圧センサ24は、車輪10の状態量を検出する検出手段として機能する。空気圧センサ24は無線送信機22に接続されており、空気圧センサ24の検出結果は無線送信機22に入力される。無線送信機22は車体に設けられた受信機(図示せず)に空気圧センサ24の検出結果を無線によって送信する。このため、無線送信機22は、検出された車輪10の状態情報を車体に送信する送信手段として機能する。受信機は車体に設けられた電子制御ユニット(図示せず)(以下、「ECU」という)に接続されており、受信された空気圧センサ24の検出結果はECUに入力される。ECUは、空気圧センサ24の検出結果を利用して、タイヤ12の気室内の空気圧が所定の空気圧以下か否かを所定時間毎に判断する。タイヤ12の気室内の空気圧が所定の空気圧以下と判断した場合には、ECUは、車両室内に設けられたディスプレイに、タイヤ12の空気圧が減少している旨を報知することにより、運転者に警告する。このように、車輪センサ装置50、受信機、ECU、ディスプレイなどによって、タイヤ空気圧警報装置が構成される。
The
歪ゲージ18は、タイヤ12のゴム層に設けられ、タイヤ12の変形や、タイヤ12に与えられる力を検出する。したがって、歪ゲージ18は、車輪10の状態量を検出する検出手段として機能する。なお、歪ゲージ18は、タイヤ12の内面に設けられても良い。歪ゲージ18は無線送信機22に接続されており、受信された歪ゲージ18の検出結果は無線送信機22に入力される。無線送信機22は車体に設けられた受信機に歪ゲージ18の検出結果を無線によって送信し、受信機は受信した歪ゲージ18の検出結果をECUに入力する。ECUは、歪ゲージ18の検出結果を、車両の姿勢制御など様々な制御に利用する。
The
本実施形態においては、車輪10の状態量を検出する車輪センサ装置50を構成する構成要素は、車輪センサユニット16と歪ゲージ18、およびバッテリ20の2つのグループに分割される。グループとして分割された車輪センサユニット16と歪ゲージ18、およびバッテリ20は、車輪10の中心軸を中心として、車輪10の周方向に分散されて車輪10に配置される。具体的には、バッテリ20と、バッテリ20以外のグループとしての車輪センサユニット16および歪ゲージ18が、車輪10の中心軸を中心に車輪10の周方向に略180°の角度に開いた放射線上にそれぞれ分散して車輪10に配置される。
In this embodiment, the component which comprises the
このように、車輪センサ装置50の構成要素を複数のグループに分割し、分割されたグループを車輪10の周方向に分散して配置することによって、車輪センサ装置50を構成する構成要素を使って車輪10の周方向における重量のアンバランスを抑制することができ、バランスウエイトによって車輪10のコストが高くなることや車輪10の重量が大きくなることを抑制することができる。また、車輪10の構成要素を車輪10の周方向に略180°の角度に開いた放射線上にそれぞれ分散して配置することによって、複数箇所に構成要素を分散することに伴う配線の煩雑さなどを抑制することができ、車輪10の周方向における重量のアンバランスを容易に抑制することができる。
In this way, the constituent elements of the
したがって、車輪センサ装置50を構成するバッテリ20と、バッテリ20以外のグループに含まれる構成要素としての無線送信機22、空気圧センサ24、および歪ゲージ18が、車輪10の周方向に分散して車輪10に配置される。このため、バッテリ20は、ホイールリム14に内蔵される導電ワイヤ34を介して無線送信機22、空気圧センサ24、および歪ゲージ18にそれぞれ接続されており、導電ワイヤ34を介してこれらの構成要素に電力を供給する。バッテリ20は、ホイールリム14表面上に配置され、ホイールリム14に固定される。
Therefore, the
車輪センサ装置50を構成する構成要素のうち、バッテリ20は比較的重量が大きい。このように、バッテリ20とバッテリ20以外の構成要素をそれぞれ2箇所に分散して車輪10に配置することによって、車輪10の周方向における重量のアンバランスを容易に抑制することができる。
Among the components constituting the
図2は、本実施形態に係る車輪センサ装置50が搭載された車輪10のA断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the
ホイールリム14の軸方向略中央には、径内側に凹んだ凹部が形成されている。無線送信機22および空気圧センサ24は、このようにホイールリム14に形成された凹部に収容されるよう配置され、バルブ26とともにホイールリム14を挟持することによりホイールリム14に固定される。
A concave portion recessed inwardly of the diameter is formed at a substantially axial center of the
歪ゲージ18は、タイヤ12のゴム層のうち、トレッド部12aに埋め込まれている。歪ゲージ18が、タイヤ12が路面に設置する部分としてのトレッド部12aに配置されることによって、車両が走行または旋回することによるタイヤ12に与えられる力などが検出可能とされている。
The
バッテリ20は、電力が蓄積される本体部20aおよびクリップ部20bを有する。クリップ部20bは金属や樹脂などの弾性材料によりコ字状に形成される。本体部20aとクリップ部20bは一体的に結合されている。クリップ部20bがホイールリム14のフランジ部に嵌め込まれることにより、バッテリ20が、車両外側に面するホイールリム外側表面14a上に固定される。このように、バッテリ20がホイールリム外側表面14aから車両外側方向に配置されることによって、ユーザは、車両外側からバッテリ20に容易にアクセスすることが可能となり、容易にバッテリ20を交換すること可能となる。
The
ホイールリム14の車両外側のフランジ部の付け根部分には、導電ワイヤ34がホイールリム14の半周にわたって埋め込まれている。導電ワイヤ34は、バルブ26の上部において、ホイールリム14の径方向外側の面に露出したホイールリム第1接点30が設けられる。また、バルブ26の上部のホイールリム第1接点30に対して、ホイールリム14の中心軸を中心として周方向に略180°回転した位置には、ホイールリム14の径方向外側の面に露出したホイールリム第2接点31が設けられる。
A
タイヤ12のチェーファー12bには、ホイールリム14外周面に接する側に露出したタイヤ接点32が設けられている。タイヤ接点32と歪ゲージ18は、タイヤ12のゴム層に埋め込まれた導電ワイヤ28によって接続されている。タイヤ12がホイールリム14にはめ込まれることにより、タイヤ接点32とホイールリム第1接点30とを接触させることができる。この際、タイヤ接点32とホイールリム第1接点30とを簡易に接触させることができるように、タイヤ12またはホイールリム14に、タイヤ12とホイールリム14の周方向の相対的な位置関係を規制するガイドが設けられても良い。また、タイヤ12またはホイールリム14に、タイヤ12とホイールリム14の周方向の相対的な取付位置を示すマークなどが設けられていても良い。なお、ホイールリム第1接点30は、ホイールリム14に埋め込まれた導電性ワイヤを介して無線送信機22および空気圧センサ24にも接続される。
The
クリップ部20bのうち、本体部20aに結合されていない端部には、バッテリ接点20cが設けられている。バッテリ接点20cは、クリップ部20bに埋め込まれた導電ワイヤを介して本体部20aに接続されている。ユーザが、クリップ部20bをホイールリム14のフランジ部に嵌め込んでバッテリ20をホイールリム14に固定することによって、クリップ部20b先端に設けられたバッテリ接点20cがホイールリム第2接点31に接触する。この場合においても、バッテリ接点20cとホイールリム第2接点31とを簡易に接触させることができるように、バッテリ20またはホイールリム14に、バッテリ20とホイールリム14の相対的な位置関係を規制するガイドが設けられても良い。また、バッテリ20またはホイールリム14に、バッテリ20とホイールリム14の周方向の相対的な取付位置を示すマークなどが設けられていても良い。
A battery contact 20c is provided at an end of the
以上のように、クリップ部20bをホイールリム14のフランジ部に取り付けることによって、バッテリ20は、導電ワイヤ34を介して歪ゲージ18、無線送信機22、および空気圧センサ24に電気的に接続される。これによって、バッテリ20に蓄積された電力を歪ゲージ18、無線送信機22、または空気圧センサ24に供給することが可能となる。したがって、バッテリ20は、歪ゲージ18、無線送信機22、および空気圧センサ24などに電力を供給する電池として機能する。
As described above, by attaching the
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本実施形態の各要素を適宜組み合わせたものも、本発明の実施形態として有効である。また、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を本実施形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうる。以下、そうした例をあげる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and an appropriate combination of the elements of this embodiment is also effective as an embodiment of the present invention. Also, various modifications such as design changes can be added to this embodiment based on the knowledge of those skilled in the art, and embodiments to which such modifications are added can also be included in the scope of the present invention. Here are some examples.
歪ゲージ18の代わりに、または歪ゲージ18とともに、加速度センサが設けられても良い。加速度センサは、歪ゲージ18と同様にタイヤ12のトレッド部12aのゴム層に埋め込まれていてもよく、タイヤ12の内面に取り付けられていても良い。また、加速度センサは、タイヤ12に埋め込まれた導電ワイヤ28やホイールリム14に埋め込まれた導電ワイヤ34を介してバッテリ20から電力の供給を受けても良い。これによって、タイヤ12が路面に設置する箇所としてのトレッド部12aの加速度を検出することができ、この検出結果を利用することにより、電子制御ブレーキシステムやトラクションコントロールシステムなど、各種の車両制御を実行することが可能となる。
Instead of the
バッテリ20と、バッテリ20以外の車輪センサ装置50の構成要素としての無線送信機22、空気圧センサ24、歪ゲージ18などが、略同一の重量となるように、バッテリ20側又はバッテリ20以外の車輪センサ装置50の構成要素側に、バランスウエイトを配置してもよい。これによって、車輪センサ装置50を設けることによる車輪10の周方向における重量のアンバランスをより抑制することが可能となる。
Wheels other than the
車輪センサ装置50の構成要素は、3箇所以上で車輪10の周方向に分散されて車輪10に配置されてもよい。たとえば、無線送信機22と空気圧センサ24とバッテリ20を車輪10の周方向に分散して車輪10に配置してもよい。これによっても、車輪センサ装置50を設けることによる車輪10の周方向における重量のアンバランスを抑制することが可能となる。このような場合、車輪センサ装置50の構成要素は、車輪10の周方向に略均等間隔に配置されてもよい。すなわち、車輪センサ装置50の構成要素は、車輪10の周方向に所定角度毎に開いた放射線上に配置されてもよい。また、3箇所以上で車輪10の周方向に分散されて配置された各構成要素が略同一の重量となるように、いずれかの又は複数の構成要素近傍にバランスウエイトを配置してもよい。また、複数のグループ、または複数の構成要素の各々の重量が異なる場合、車輪センサ装置50を構成する構成要素の重心が車輪10の略中心となるように、車輪10の中心軸からの距離を異ならせて車輪10に配置してもよい。このように、車輪センサ装置50を構成する構成要素の重心が車輪10の略中心となるように配置することによって、車輪センサ装置50を設けることによる車輪10の周方向における重量のアンバランスをより抑制することが可能となる。
The components of the
歪ゲージ18が埋め込まれていないタイヤ12が使われても良い。この場合においても、無線送信機22、空気圧センサ24、およびバッテリ20を車輪10の周方向において分散して車輪10に配置することにより、車輪10の周方向における重量のアンバランスを抑制することができる。
The
歪ゲージ18は、タイヤ12の周方向に複数分散してタイヤ12に埋め込まれていても良い。この場合においても、分散してタイヤ12に埋め込まれた複数の歪ゲージ18は、ホイールリム14に周方向に埋め込まれた導電ワイヤ34に接点を介して接続することにより、バッテリ20から電力の供給を受けることができる。この場合も複数の歪ゲージ18の各々は無線送信機22に接続されており、各々の検出結果は車体に設けられた受信器に無線で送信される。
A plurality of
10 車輪、 12 タイヤ、 14 ホイールリム、 16 車輪センサユニット、 18 歪ゲージ、 20 バッテリ、 22 無線送信機、 24 空気圧センサ、 50 車輪センサ装置。 10 wheels, 12 tires, 14 wheel rims, 16 wheel sensor units, 18 strain gauges, 20 batteries, 22 wireless transmitters, 24 air pressure sensors, 50 wheel sensor devices.
Claims (7)
前記車輪センサ装置を構成する構成要素を複数のグループに分割し、前記複数のグループを車輪周方向に分散して車輪に配置したことを特徴とする車輪センサ装置。 A wheel sensor device including at least components as detection means for detecting the state of the wheel, transmission means for transmitting the detected wheel state information to the vehicle body, and a battery for supplying power to the detection means or the transmission means In
The wheel sensor device according to claim 1, wherein the components constituting the wheel sensor device are divided into a plurality of groups, and the plurality of groups are distributed in a wheel circumferential direction and arranged on the wheel.
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