JP2008062730A - 車輪状態検出装置および車輪状態監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検出用の連通部からの異物の侵入を防止して、正常な検出状態を保持することができる車輪状態検出装置を提供する。
【解決手段】ＴＰＭＳバルブ１６には、ケース６２に設けられた連通孔７１を開閉する連通部開閉機構８０が設けられており、パンク修理の際にそのパンク修理剤が連通孔７１を介して検出空間Ｓ２に侵入するのが規制されている。この連通部開閉機構８０は、蓋体８１およびねじりコイルばねを含むメカ的機構により構成され、車輪１４に作用する遠心力により連通孔７１が自動的に開閉されるようになっている。
【選択図】図６

Description

本発明は、車輪に設置されてその車輪の状態を検出する車輪状態検出装置、および各車輪の車輪側装置から送信された車輪情報を車体側装置で受け取って各車輪の状態を監視する車輪状態監視装置に関する。

従来より、各車輪のタイヤ内の空気圧（以下「タイヤ圧」ともいう）を検出する車輪側装置と、各車輪側装置から送信されたタイヤ圧情報を取得して各車輪のタイヤ圧を監視する車体側装置とを備えたタイヤ空気圧監視システム（Tire Pressure Monitoring System：以下「ＴＰＭＳ」という）が知られている（例えば、特許文献１参照）。

このＴＰＭＳの車輪側装置を構成するタイヤ圧センサは、タイヤとホイールとの間に形成された内部空間にその検出部が配置される。この検出部は、タイヤ圧を検出する検圧素子や、その検圧素子による検出信号を無線で車体側装置へ送信する送信機等をケースに収容して構成される。ケースには、上記内部空間の空気を内部の検出空間に導入するための通気孔が設けられている。車体側装置は、車輪側装置から送信されたタイヤ圧情報を受信し、そのタイヤ圧が予め設定された基準圧力よりも低い場合に、運転者に対して所定の警告情報を表示させたりする。
特開２００１−１７４３５６号公報

しかしながら、このようなＴＰＭＳを搭載した車両においては、液体式のパンク修理剤が使用できないといった問題がある。

すなわち近年では、トランクのスペースを広く確保して荷物の搭載性を高めたり、３列シートの格納スペースを確保する等の要請から、従来のスペアタイヤに代えてパンク修理剤を含むパンク修理キットが車両に搭載されるようになってきている。

このようなパンク修理キットによるパンク修理の作業は、概ね次のように行われる。まず、パンク修理キットからパンク修理剤が充填された液剤ボトル、接続用のホース、コンプレッサー等を取り出して、液剤ボトルと車輪のエアバルブとをホースで接続し、液剤ボトルを手で圧搾してパンク修理剤をタイヤ内に注入する。続いて、コンプレッサーとエアバルブとを接続して空気をタイヤ内に注入する。そして、パンク修理剤をタイヤ内に行き渡らせるために車両の走行を開始する。

しかし、この車両の走行の際に、注入されたパンク修理剤がタイヤ内で飛散し、そのパンク修理剤がタイヤ圧センサのケースに設けられた通気孔から内部に侵入して検出素子に付着したり、その通気孔を塞いでしまう可能性があった。

なお、このようなパンク修理剤による問題は、タイヤ圧を検出対象とするＴＰＭＳに限らず、タイヤとホイールとの間の内部空間に車輪状態を検出する検出部を有し、検出空間の内外を連通させて検出を行う車輪状態検出装置および車輪状態監視装置にも生じ得る。また、車輪状態を検出するセンサは、パンク修理剤のみならず、たとえば水分その他の異物の侵入をも阻止できるのが好ましい。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、検出用の連通部からの異物の侵入を防止して、正常な検出状態を保持することができる車輪状態検出装置および車輪状態監視装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明のある態様の車輪状態検出装置は、車輪を構成するタイヤとホイールとの間に形成された内部空間に検出部が配置されることにより、車輪の状態を検出する。この車輪状態検出装置は、内部空間に配置されて内部に検出空間を形成するとともに、その検出空間の内外を連通させる連通部を有するケースと、検出空間に配置されて車輪の状態を検出する状態センサと、内部空間に存在する異物が連通部を介して検出空間に侵入するのを規制する規制手段と、を備える。

ここでいう「車輪の状態」は、たとえばタイヤの空気圧や温度等のタイヤの状態であってもよいし、バッテリ電圧等タイヤ以外の車輪の各種状態であってもよいが、状態センサによる状態検出のためにケースに連通部が必要となるものが含まれる。また、「異物」は、たとえば上述したパンク修理剤であってもよいし、水分やタイヤの剥離物等でもよく、連通部を介して検出空間に侵入する可能性があり、状態センサによる良好な検出状態を阻害するものを含み得る。さらに、「連通部」は、ケースに穿設された連通孔であってもよいし、ケースを構成する部材間の隙間であってもよい。なお、規制手段は、連通部を介した検出空間への異物の侵入を完全に阻止するものだけでなく、規制することで異物の侵入が相当程度軽減されるものでもよい。

この態様では、タイヤとホイールとの間の内部空間にケースが配置され、そのケース内の検出空間に状態センサが配置されている。ケースには検出空間の内外を連通させる連通部が設けられているが、規制手段によって異物が連通部を介して検出空間に侵入するのが規制されている。このため、内部空間に異物が存在していたとしても、その異物が状態センサに接触等してその検出精度に悪影響を及ぼすこともなく、状態センサによる正常な検出状態を保持することができる。

規制手段は、異物の侵入が予想されるとして予め設定された状態となったときに、連通部を連通状態から遮断状態に切り替える状態切替手段からなってもよい。
ここでいう「異物の侵入が予想されるとして予め設定された状態」は、たとえば車両の所定の走行時など、車輪の状態によって異物が連通部に侵入する可能性がある状態を経験的または実験的に設定することができる。

この態様によれば、異物の侵入の可能性が低い場合には、連通部の連通状態を保持して状態センサによる検出状態を維持することができ、異物の侵入の可能性が高い場合には、検出空間への異物の侵入を防止または抑制することができる。

具体的には、状態切替手段は、車輪に作用する遠心力が所定値以下である場合に連通部を遮断状態とし、車輪に作用する遠心力が所定値を超えた場合に連通部を連通状態としてもよい。この「所定値」には、たとえば車輪に作用する重力を設定することができる。

すなわち、車両の走行時に車輪に作用する遠心力がある程度大きくなると、異物はその遠心力によってタイヤの内周面に押し付けられて安定に位置するため、タイヤ内で飛散する可能性が低くなる。したがって、異物が連通部に侵入する可能性も低くなり、連通部を連通状態にしても問題がないと考えられる。一方、車輪に作用する遠心力が所定値以下になると、重力の作用が大きくなって異物がタイヤ内で飛散する可能性が高くなる。このため、連通部を遮断状態にして異物の侵入を防止するようにする。

状態切替手段は、具体的には、連通部を構成する連通孔を内部空間に対して開閉可能な連通部開閉部材と、連通部開閉部材を閉止方向に付勢する弾性部材とを含んでもよい。そして、遠心力が所定値以下のときに連通部開閉部材が閉止状態となり、遠心力が所定値を超えたときに弾性部材の付勢力に抗して連通部開閉部材が開放状態となるように構成されていてもよい。

ここでいう「連通部開閉部材」は、たとえばケースに設けられた連通孔を開閉する蓋体のようなものでもよいし、連通部開閉部材それ自体に連通孔が設けられて、ケースに対する相対動作に応じて連通孔を開閉するようなものでもよい。

この態様によれば、弾性部材の付勢力と遠心力とのつり合い状態によって連通部開閉部材が機械的に動作して連通孔を開閉する。このため、遠心力を検出するセンサや連通部開閉部材を駆動するためのアクチュエータ等を特に設けなくてもよく、簡易な構成で実現することができる。

この連通部開閉部材は、開閉方向に動作する際に連通孔内または連通孔の開口部近傍を摺動し、異物を連通孔の外部へ排出する機能を有してもよい。

この態様によれば、連通部開閉部材の動作により連通孔内や連通孔の開口部近傍に付着等した異物を自然に排出することができるため、状態センサによる検出時に連通孔の連通状態を常に良好に保持することができる。

以上のような車輪状態検出装置は、車体側装置と協働して車輪状態監視装置を構成するものでもよい。この車輪状態検出装置は、状態センサが検出した車輪の状態を表す車輪情報を車体側装置に送信する送信手段と、状態切替手段による連通部の遮断状態を検出する遮断状態検出センサと、遮断状態検出センサにより連通部の遮断状態が検出されたときに、送信手段による車輪情報の送信を禁止または無効化する送信規制手段と、をさらに備えていてもよい。

この態様によれば、連通部の遮断状態が検出されると、車体側装置への車輪情報の送信自体が禁止されるか、送信されてもその車輪情報が無効化される。後者の場合には、たとえば送信する車輪情報にそれが無効であることを表すフラグを添付するようにしてもよい。その場合、車体側装置は、そのフラグを読み込むことにより受信した車輪情報が無効であることを認識し、これを破棄することができる。

すなわち、連通部の遮断状態においては、ケース内はその外側の内部空間と遮断された状態であるため、その内部空間と検出空間とが異なる状態となり得る。このような場合に検出空間で検出した車輪情報をそのまま送信すると、車体側装置で誤った処理がなされる可能性がある。たとえば車体側装置が送信された車輪情報に基づいて警報処理を行うような場合、誤警報が行われるおそれがある。そこで、連通部の遮断状態において車輪情報の送信を禁止または無効化することで、誤った車輪情報に基づき処理が行われるのを防止するようにしている。特に、この場合に車輪情報の送信自体を禁止すれば、送信による無駄な消費電力の発生を抑制することができる。

あるいは、当該車輪状態検出装置がホイールのリムに設けられ、車輪の回転停止を検出する停止状態検出手段と、状態切替手段を駆動するアクチュエータとをさらに備えるものであってもよい。このアクチュエータは、停止状態検出手段により車輪の回転停止が検出されてから所定時間経過後に、状態切替手段を駆動して連通部を連通状態とする。

すなわち、車両が停止した場合には、時間の経過とともに異物がその重力によりタイヤの底面に移動すると考えられる。したがって、その後は異物が連通部に侵入することもないため、連通部を連通状態にすることができる。これにより、車両停止中においても車輪の状態を検出することが可能になる。

本発明の別の態様は、各車輪にそれぞれ設けられて対応する車輪の状態を表す車輪情報を車体側へ送信する車輪側装置と、車体側に設けられて各車輪側装置から受信した車輪情報に基づいて各車輪の状態を監視する車体側装置とを備えた車輪状態監視装置に係る。この車輪状態監視装置の車輪側装置は、タイヤとホイールとの間に形成された内部空間に配置されて内部に検出空間を形成するとともに、その検出空間の内外を連通させる連通部を有するケースと、検出空間に配置されて車輪の状態を検出する状態センサと、内部空間に存在する異物が連通部を介して検出空間に侵入するのを規制する規制手段と、を備える。

ここで、「車輪の状態」、「異物」および「連通部」の用語の意義は上述したとおりである。

この態様においても、規制手段によって異物が連通部を介して検出空間に侵入するのが規制されている。このため、内部空間に異物が存在していたとしても状態センサによる正常な検出状態を保持でき、車輪側装置から正常な車輪情報を送信することができる。その結果、車体側装置も車輪情報に基づく正常な処理を実行することができる。

この規制手段も、異物の侵入が予想されるとして予め設定された状態となったときに、連通部を連通状態から遮断状態に切り替える状態切替手段からなるものでもよい。

また、当該車輪状態監視装置は、状態切替手段による連通部の遮断状態を検出する遮断状態検出センサと、遮断状態検出センサにより連通部の遮断状態が検出されたときに、車輪側装置による車輪情報の送信を禁止、または車輪側装置により送信される車輪情報を無効化する送信規制手段と、をさらに備えていてもよい。

これら「遮断状態検出センサ」および「送信規制手段」の機能は、上述した車輪状態検出装置のように車輪側装置に設けられていてもよいが、「車輪情報の無効化」は、車輪側装置と車体側装置との協働によって行うようにしてもよい。すなわち、車輪側装置にて連通部の遮断時の車輪情報が無効であることを示す識別情報を付加し、車体側装置でその識別情報が付加された車輪情報を無効として処理するようにしてもよい。
なお、特に異物がパンク修理剤である場合には、次のような効果が得られる。すなわち、パンク修理剤は粘着性を備えており、一度部材に付着すると剥離させることが困難になる。その点、上述のようにこのパンク修理剤の侵入を規制する規制手段を設けることで、パンク修理剤を使用しても、状態センサや連通部内等の部材にパンク修理剤が付着することが規制され、状態センサによる検出に悪影響を与えることが抑制される。

本発明の車輪状態検出装置および車輪状態監視装置によれば、検出用の連通部からの異物の侵入を防止して、正常な検出状態を保持することができる。

以下、図面を参照しつつ本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る車輪状態監視装置を備えた車両を示す概略構成図である。図２は、図１の車両に備えられた車輪の部分断面図である。
図１に示すように、車両１０の車体１２には、右前輪１４ａ，左前輪１４ｂ，右後輪１４ｃおよび左後輪１４ｄの４つの車輪（これらを総称して「車輪１４」という）が回転可能に支持されている。車体１２には、図示しないが、駆動輪の駆動源となるエンジン，駆動力を所定の変速比で伝達するトランスミッション，各車輪を操舵するステアリング装置，各車輪に制動力を付与するブレーキ装置，およびこれらを制御する電子制御装置（以下「ＥＣＵ」と表記する）などが搭載されている。

各車輪１４は、タイヤとホイールを含み、そのタイヤの空気圧調整用のバルブとして機能するＴＰＭＳバルブ１６を内蔵している。なお、本実施の形態において、このＴＰＭＳバルブ１６が車輪状態検出装置として機能する車輪側装置に該当する。

一方、車体１２には、各車輪１４のＴＰＭＳバルブ１６から送信された車輪情報を受信する後述する通信機２２と、受信された車輪情報に基づいて各車輪１４の状態を監視するＥＣＵ２０が設けられている。

図２に示すように、各車輪１４に含まれるタイヤ３０は、いわゆるランフラットタイヤであり、空気圧の低下時にランフラット走行を可能とするものである。タイヤ３０は、ビードコア３２が埋設された一対のビード部３４と、ビード部３４からタイヤ径方向外側に延びる一対のサイドウォール部３６と、両サイドウォール部３６間に延在するトレッド部３８とを含む。一対のビード部３４、一対のサイドウォール部３６およびトレッド部３８には、例えば１枚の繊維材からなるカーカス４０が埋設されており、トレッド部３８には、カーカス４０の外側に位置するようにベルト層４２が埋設されている。そして、各サイドウォール部３６には、インナーライナ４４の内側に位置するように補強ゴム４６が埋設されている。この補強ゴム４６は、高い剛性を有し、ホイール５０とタイヤ３０とにより画成されるタイヤ３０内の空気圧がパンク等により低下した際に、タイヤ３０の全体をホイール５０に対して支持し、それによってランフラット走行を可能とする。

各車輪１４には、タイヤ３０の空気圧調整用バルブとして機能するＴＰＭＳバルブ１６が装着されている。ＴＰＭＳバルブ１６は、その検出部６１がタイヤ３０とホイール５０との間に形成された内部空間Ｓに配置されており、その内部空間Ｓに突出するとともに後述する各種センサを収容するケース６２と、ケース６２に一体に設けられた通気部６３とを含む。空気圧の調整の際には空気がこの通気部６３を介して内部空間Ｓに導入されるが、通常時においては通気部６３の先端部にバルブキャップ５８が装着されて通気が確実に遮断されている。ＴＰＭＳバルブ１６は、その通気部６３の部分がホイール５０のホイールリム５２に設けられた取付孔５４に弾性ゴムからなるグロメット５６、ワッシャおよびボルトを介して取り付けられる。このため、ケース６２は、通気部６３との接続部を支点に片持ち状に内部空間Ｓに配置されている。グロメット５６は、所定の剛性を有しており、タイヤ３０内を気密に保持する。また、バルブキャップ５８は、ホイールリム５２の外側に突出しており、このバルブキャップ５８を取り外して、図示しない弁口に空気供給装置のホースを接続することによりタイヤ３０内に空気を供給可能となる。また、タイヤ３０がパンクした際には、パンク修理キットの液剤ボトルと同弁口とをホースで接続することによりパンク修理剤をタイヤ内に注入することができる。

図３は、ＴＰＭＳバルブを正面からみた概略断面図である。図４は、図３のＡ−Ａ矢視断面図である。
これらの図に示すように、ＴＰＭＳバルブ１６のケース６２内には検出空間Ｓ２が形成され、その検出空間Ｓ２には、車輪の状態を検出するための状態センサや車輪情報を送信するための送信機が実装された基板６５や、電源供給用のバッテリ６６等が設けられている。基板６５には、車輪情報としてタイヤ３０内の空気圧を検知する状態センサとしての空気圧センサ６７、車輪１４の加速度を検出する加速度センサ６８、図示しない送信手段としてのＴＰＭＳ送信機等が配設されている。各センサの出力信号は、ＴＰＭＳ送信機のアンテナ６９を介して車体１２側に送信される。

空気圧センサ６７は、樹脂フィルムあるいは金属薄膜等からなるダイヤフラムに圧電素子が貼着されて構成され、検出空間Ｓ２内の空気圧に比例した圧電素子のひずみを電圧に変換して出力する。また、加速度センサ６８は、車輪１４に作用する遠心力に基づいて車両の走行状態を推し量るものであり、車輪１４の半径方向の加速度を検出する。

なお、本実施の形態では、空気圧センサ６７および加速度センサ６８がＴＰＭＳバルブ１６の検出空間Ｓ２に配置された例を示したが、車輪状態を検出する他のセンサがさらに配設されていてもよい。例えば、タイヤ３０内の空気の温度を検出する温度センサや、バッテリ６６の電源電圧を検出するセンサなどの各種センサが設けられていてもよい。

なお、ケース６２には、空気圧を導入するために検出空間Ｓ２の内外を連通させる連通部としての連通孔７１、および連通孔７１を開閉する連通部開閉機構８０が設けられている。この連通部開閉機構８０は、パンク修理の際にパンク修理剤が連通孔７１を介して検出空間Ｓ２に侵入するのを規制する規制手段として機能するが、その詳細については後述する。

図５は、車輪状態監視装置の制御ブロック図である。

上述したＴＰＭＳバルブ１６のケース６２内には、バッテリ６６、空気圧センサ６７および加速度センサ６８に加え、ＴＰＭＳ送信機７５および制御回路７６が収容されている。これにより、ＴＰＭＳバルブ１６は、各センサにより検出されたタイヤ圧や車輪加速度等の車輪情報を取得するとともに、その車輪情報を定期的に車体１２側に送信する。

すなわち、ＴＰＭＳ送信機７５は、空気圧センサ６７の検出値や加速度センサ６８の検出値を示す信号を含む車輪情報を車体１２側に無線送信可能なものである。制御回路７６は、ＩＣチップ等の形態で基板６５に実装されており、ＴＰＭＳ送信機７５による車輪情報の送信タイミングを制御したりする。バッテリ６６は、空気圧センサ６７、加速度センサ６８、ＴＰＭＳ送信機７５および制御回路７６等に電源電圧を供給する。

一方、車体１２には、図１にも示されるように、右前輪１４ａに対応した通信機２２ａ，左前輪１４ｂに対応した通信機２２ｂ，右後輪１４ｃに対応した通信機２２ｃ，および左後輪１４ｄに対応した通信機２２ｄの４つの通信機（これらを総称して「通信機２２」という）が配設されている。各通信機２２は、対応する車輪１４に設けられているＴＰＭＳ送信機７５から送信された車輪情報等を示す信号を受信する受信部として機能する。各通信機２２は、対応する車輪１４のＴＰＭＳ送信機７５から送信された信号を受信し、受け取った情報をＥＣＵ２０に向けて出力する。

ＥＣＵ２０は、各種演算処理を実行するＣＰＵ、各種制御プログラムを格納するＲＯＭ、データ格納やプログラム実行のためのワークエリアとして利用されるＲＡＭ、所定のデータの記憶を保持しておくための不揮発性のバックアップＲＡＭ、入出力インターフェース等を備える。そして、ＥＣＵ２０には、図１にも示されるように、警報装置２４や車速センサ等を含むセンサ群２６が所定の信号線を介して接続されている。

ＥＣＵ２０は、各通信機２２と各車輪１４の位置とを対応づけて記憶しているため、各通信機２２から入力された車輪情報がどの車輪１４からのものであるかを識別することができる。なお、このように車体１２に各車輪１４ごとの複数の通信機２２を設けるのではなく、各ＴＰＭＳ送信機７５からの信号を受信可能な１つの通信機を設けるようにしてもよい。その場合には、各ＴＰＭＳ送信機７５が送信する信号に、いずれの車輪１４であるかを特定するための識別情報を含めるようにすればよい。ＴＰＭＳ送信機７５からの車輪情報は、ＥＣＵ２０のバックアップＲＡＭ等の所定の記憶領域（バッファ）に所定量ずつ格納保持される。ＥＣＵ２０は、各通信機２２から受け取った情報を用いて各車輪１４の状態を監視する。

警報装置２４は、ＥＣＵ２０の制御のもと、所定条件下で運転者に警報を発するものであり、例えば車両１０のインストルメントパネルに設けられている表示装置等に車両の異常情報を表示したり、音声により報知したりする。たとえば、パンク等によりいずれかのタイヤ３０の空気圧が低下したときに、ＥＣＵ２０が該当するＴＰＭＳバルブ１６からその旨を表す車輪情報を取得すると、警報装置２４が空気圧の異常情報を報知する。

次に、ＴＰＭＳバルブ１６においてパンク修理剤が検出空間Ｓ２に侵入するのを規制する異物侵入規制構造について説明する。図６は、ＴＰＭＳバルブを側面からみた概略断面図である。なお、同図においては説明の便宜上、図３等に示した構造の一部を省略している。

ＴＰＭＳバルブ１６は、上述のようにケース６２と通気部６３とが一体に構成され、その通気部６３およびケース６２を貫通するように通気通路７９が形成されている。この通気通路７９は、供給された空気を内部空間Ｓに導入するための通路として機能するが、パンク修理剤をタイヤ３０の内周面に向けて注入する際の通路としても機能する。ケース６２の通気通路７９と離れた位置には上記検出空間Ｓ２が設けられ、連通孔７１によりその内外を連通可能に構成されている。そして、ケース６２の連通孔７１の近傍には、その連通孔７１の開口部を開閉可能な連通部開閉機構８０が設けられている。

連通部開閉機構８０は、連通孔７１を閉止可能な連通部開閉部材としての蓋体８１，一端に蓋体８１を固定したアーム８２，ケース６２に固定されてアーム８２の他端部を回動可能に支持する支点部材８３，および支点部材８３に装着された弾性部材としてのねじりコイルばね（図示せず）を備えている。ねじりコイルばねは、連通孔７１を閉止する方向にアーム８２を付勢するが、そのばね定数は、車輪１４に作用する遠心力が所定値を超えたときに連通孔７１を開放される程度に構成されている。具体的には、その遠心力による加速度が実質的に重力加速度を超えたときに、蓋体８１がねじりコイルばねの付勢力に抗して連通孔７１から離間し、その連通孔７１を連通状態にさせるように構成されている。

すなわち、パンク修理においては、液剤ボトルと通気部６３とをホースで接続してパンク修理剤をタイヤ３０内に注入した後、そのパンク修理剤をタイヤ３０内に行き渡らせるために車両１０を走行させる。このとき、車速が低くて車輪１４に作用する遠心力が小さいと、重力の作用が大きくなってパンク修理剤がタイヤ３０内で飛散し、連通孔７１から検出空間Ｓ２に侵入する可能性が高くなり、空気圧センサ６７の誤検出の原因となるおそれがある。このように、車輪１４に作用する遠心力が所定値以下の場合には、連通孔７１へのパンク修理剤の侵入が予想されるため、図中実線にて示すように、蓋体８１により連通孔７１を閉止するようにしている。一方、車速がある程度高くなり、車輪１４に作用する遠心力がある程度大きくなると、パンク修理剤はその遠心力によってタイヤ３０の内周面に押し付けられて安定に位置するようになり、タイヤ３０内で飛散する可能性が低くなる。このため、空気圧センサ６７による検出を実行させるために、図中破線にて示すように、蓋体８１を連通孔７１からリフトさせて通気状態を保持するようにしている。

また、ケース６２には、連通部開閉機構８０に隣接して蓋体８１の閉止状態、つまり連通孔７１の遮断状態を検出する遮断状態検出センサ８５が設けられており、蓋体８１の閉止状態を検出すると、その旨を表す信号を出力する。制御回路７６は、この遮断状態検出センサ８５により出力された連通孔７１の遮断情報を取得すると、ＴＰＭＳ送信機７５による空気圧情報の送信を禁止する。この場合、制御回路７６が送信規制手段に該当する。

すなわち、連通孔７１の遮断状態においては、ケース６２内はその外側の内部空間Ｓと遮断された状態であるため、その内部空間Ｓと検出空間Ｓ２とが異なる状態となり得る。このような場合に空気圧センサ６７が検出した空気圧の情報を車体１２側へそのまま送信すると、ＥＣＵ２０が警報装置２４に誤警報をさせるなど誤った処理をする可能性がある。そこで、連通孔７１の遮断状態においてはタイヤ３０の空気圧情報の送信を禁止するようにしている。なお、この期間は空気圧情報のみならず、ＴＰＭＳ送信機７５による車輪情報の送信自体を停止するようにしてもよい。この場合、無駄な送信処理が行われないため、バッテリ６６の消費電力を抑制することができるというメリットもある。

以上に説明したように、本実施の形態においては、ＴＰＭＳバルブ１６のケース６２に設けられた連通孔７１を開閉する連通部開閉機構８０が設けられており、パンク修理の際にそのパンク修理剤が連通孔７１を介して検出空間Ｓ２に侵入するのが規制されている。このため、パンク修理剤が空気圧センサ６７に接触等してその検出精度に悪影響を及ぼすこともなく、その正常な検出状態を保持することができる。この結果、ＴＰＭＳバルブ１６から車体１２側のＥＣＵ２０へ正常な車輪情報を送信することができ、車輪状態監視装置として正常な処理を継続させることができる。その結果、ＴＰＭＳを搭載した車両におおいても液体式のパンク修理剤を使用できるようになり、車両のコンセプトが広がるというメリットも得られる。

また、連通部開閉機構８０が、蓋体８１およびねじりコイルばねを含むメカ的機構により構成され、車輪１４に作用する遠心力により連通孔７１が自動的に開閉されるようになっている。このため、遠心力を検出するセンサや蓋体８１を駆動するためのアクチュエータ等を特に設けなくてもよく、簡易かつ低コストに実現することができる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、連通部開閉機構の構成が異なる点を除けば第１の実施の形態とほぼ同様である。このため、第１の実施の形態とほぼ同様の構成部分については必要に応じて同一の符号を付す等して適宜その説明を省略する。

図７は、第２の実施の形態のＴＰＭＳバルブを側面からみた概略断面図である。
ＴＰＭＳバルブ２１６においては、連通部開閉機構２８０が、それ自体に連通孔２７１が形成された連通部開閉部材２８１と、連通部開閉部材２８１を閉止方向に付勢する弾性部材としてのスプリング２８２により構成されている。

連通部開閉部材２８１は、検出空間Ｓ２の内壁に沿って空気圧センサ６７に対して近接または離間する方向に動作するベース部２８３と、ベース部２８３の中央から空気圧センサ６７と反対側に延出する柱状の連通孔形成部２８４とを有する。連通孔形成部２８４は、その先端部がケース６２に設けられたガイド孔２８５に摺動可能に挿通されている。連通孔形成部２８４には、これを貫通して検出空間Ｓ２の内外を連通可能な連通孔２７１が形成されているが、その連通孔２７１は、連通孔形成部２８４の先端部で屈折して側方に抜けている。このため、同図に実線にて示すように、連通部開閉部材２８１が検出空間Ｓ２に待避しているときには、連通孔２７１は、その先端がガイド孔２８５の壁面に閉止されて遮断された状態となる。そして、同図に破線にて示すように、連通部開閉部材２８１がケース６２に対して空気圧センサ６７から離間する方向に動作すると、連通孔２７１がケース６２の外部に露出して通気可能な連通状態となる。

スプリング２８２は、ケース６２の内面とベース部２８３との間に介装されており、連通部開閉部材２８１を連通孔２７１が閉止される方向に付勢している。スプリング２８２のばね定数は、車輪１４に作用する遠心力が所定値を超えたときに連通孔２７１が開放される程度に構成されている。具体的には、その遠心力による加速度が実質的に重力加速度を超えたときに、連通部開閉部材２８１がスプリング２８２の付勢力に抗して動作し、連通孔２７１を外部に露出させて連通状態にさせるように構成されている。

以上に説明したように、本実施の形態においても、ＴＰＭＳバルブ２１６の連通部開閉部材２８１に設けられた連通孔７１を開閉する連通部開閉機構２８０が設けられており、パンク修理の際にそのパンク修理剤が連通孔２７１を介して検出空間Ｓ２に侵入するのが規制されている。また、連通部開閉機構２８０が、連通部開閉部材２８１およびスプリング２８２を含むメカ的機構により構成され、車輪１４に作用する遠心力により連通孔７１が自動的に開閉されるようになっている。このため、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、連通部開閉部材２８１は、その連通孔形成部２８４の先端部がガイド孔２８５内を摺動するように構成されているため、ガイド孔２８５の開口部近傍にパンク修理剤が付着している場合には、これを外部へ排出することができるというメリットもある。このため、空気圧センサ６７による検出時に連通孔２７１にパンク修理剤が付着するのを防止または抑制でき、その連通状態を常に良好に保持することができる。

［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態は、連通部開閉機構がアクチュエータにより駆動される点を除けば第１の実施の形態とほぼ同様である。このため、第１の実施の形態とほぼ同様の構成部分については必要に応じて同一の符号を付す等して適宜その説明を省略する。

図８は、第３の実施の形態のＴＰＭＳバルブを側面からみた概略断面図である。
ＴＰＭＳバルブ３１６においては、連通部開閉機構３８０が、第１の実施の形態と同様に蓋体８１，アーム８２，支点部材８３，およびねじりコイルばね（図示せず）を備えているが、蓋体８１が遠心力によって自動的に開放されるようには調整されておらず、アクチュエータ３８５により駆動されて開閉される。

すなわち、ケース６２には、第１の実施の形態で述べた加速度センサ６８による検出信号に基づいて回転駆動するアクチュエータ３８５が設けられている。このアクチュエータ３８５は、アーム８２の蓋体８１と反対側に延出する連結部３８６と連結棒３８７を介して接続されており、その回転動作によって蓋体８１を開閉動作させる。

ここでは、制御回路７６は、車輪１４に作用する遠心力が所定値を超えたとき、つまり加速度センサ６８により検出される加速度が重力加速度を超えたときにアクチュエータ３８５を駆動して蓋体８１を開放させ、その加速度が重力加速度以下になったときに蓋体８１を閉止させる。これにより、パンク修理剤が連通孔７１を介して検出空間Ｓ２に侵入するのが規制される。

また、制御回路７６は、加速度センサ６８により検出される加速度がゼロになり、車輪１４の回転停止が検出されると、その回転停止から所定時間経過後にアクチュエータ３８５を駆動して蓋体８１を開放させる。すなわち、パンク修理剤の注入後に走行を開始した車両１０が停止した場合には、時間の経過とともにパンク修理剤がその重力によりタイヤ３０の底面に移動する。このため、その後はパンク修理剤が連通孔７１に侵入することもないため、連通孔７１を連通状態にし、車両１０の停止中においても車輪１４の状態を検出できるようにしている。なお、本実施の形態において、加速度センサ６８が停止状態検出手段に該当する。

以上に説明したように、本実施の形態においても、ＴＰＭＳバルブ３１６のケース６２に設けられた連通孔７１を開閉する連通部開閉機構３８０が設けられており、パンク修理の際にそのパンク修理剤が連通孔７１を介して検出空間Ｓ２に侵入するのが規制されている。このため、連通部開閉機構３８０にアクチュエータ３８５が含まれて多少構成が複雑になる点を除いては第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、アクチュエータ３８５の駆動により蓋体８１を開閉させる構成としたため、蓋体８１を精度よく確実に動作させることができる。また、車両１０の停止状態において蓋体８１が開放可能となるため、停車時における空気圧情報を取得でき、車輪状態の監視精度が高められるというメリットもある。

［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。本実施の形態は、連通孔へのパンク修理剤の侵入を防止する規制手段の構成が異なるが、第１の実施の形態と共通する部分もある。このため、第１の実施の形態とほぼ同様の構成部分については必要に応じて同一の符号を付す等して適宜その説明を省略する。

図９は、第４の実施の形態のＴＰＭＳバルブを側面からみた概略断面図である。
ＴＰＭＳバルブ４１６においては、連通孔７１へのパンク修理剤の侵入を防止する規制手段として、浸透膜４８０が設けられている。この浸透膜４８０は、連通孔７１の開口部を封止するように装着され、空気を通すがパンク修理剤は通さないものである。

本実施の形態によれば、パンク修理剤の侵入を防止する規制手段を非常に簡素に構成することができる。

［第５の実施の形態］
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。本実施の形態は、連通孔へのパンク修理剤の侵入を防止する規制手段の構成が異なるが、第１の実施の形態と共通する部分もある。このため、第１の実施の形態とほぼ同様の構成部分については必要に応じて同一の符号を付す等して適宜その説明を省略する。

図１０は、第５の実施の形態のＴＰＭＳバルブを側面からみた概略断面図である。
ＴＰＭＳバルブ５１６においては、連通孔４７１がケース６２の通気部６３がある面側、つまり、ホイール５０に近い側に設けられている。すなわち、ケース６２からＵ字管５８０が延設されており、そのＵ字管５８０の内部通路が連通孔４７１を形成している。Ｕ字管５８０はその中央で湾曲し、その先端がケース６２の表面に面している。また、これに伴い、空気圧センサ６７が実装された基板６５もケース６２内で第１の実施の形態とは反対側の面に固定されている。

このような構成では、連通孔４７１とホイール５０との間隔が小さくなるが（図２参照）、仮にＵ字管５８０がパンク修理剤に浸かっても、Ｕ字管５８０の中に空気溜まりができるため、パンク修理剤が検出空間Ｓ２に侵入することはない。

本実施の形態によっても、パンク修理剤の侵入を防止する規制手段を非常に簡素に構成することができる。

本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を実施の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の形態も本発明の範囲に含まれうる。

たとえば、上記第１〜第３の実施の形態では遮断状態検出センサ８５を設け、連通孔の遮断状態が検出されると、制御回路７６がＴＰＭＳ送信機７５による空気圧情報の送信を禁止するようにした。変形例においては、このように空気圧情報自体の送信を禁止するのではなく、そのときの空気圧情報を無効にするようにしてもよい。たとえば、制御回路７６において、そのとき検出された空気圧情報が無効であるとして破棄するようにしてもよい。あるいは、ＴＰＭＳ送信機７５から送信する空気圧情報にそれが無効であることを表すフラグ等の識別情報を付加するようにしてもよい。その場合、車体１２側のＥＣＵ２０が、そのフラグを読み込むことにより受信した空気圧情報が無効であることを認識し、これを破棄することができる。

また、上記各実施の形態では、状態センサとして空気圧センサ６７を例に挙げたが、ケース６２内に配置されて内外の連通部が必要となるものであれば、タイヤ３０の温度を検出する温度センサであってもよいし、バッテリ６６の電圧等タイヤ以外の車輪の各種状態を検出するセンサであってもよい。また、連通部は連通孔のような形態ではなく、ケースを構成する部材の隙間により形成されていてもよい。

また、上記各実施の形態では、連通孔を介したパンク修理剤の侵入を防止することを目的としたが、水分やタイヤの剥離物等の侵入を防止することを目的とすることもできる。

さらに、上記実施の形態では、車輪１４を構成するタイヤとしてランフラットタイヤが採用された例を示したが、一般的な中空タイヤが採用されてもよい。

本発明の第１の実施の形態に係る車輪状態監視装置を備えた車両を示す概略構成図である。 図１の車両に備えられた車輪の部分断面図である。 ＴＰＭＳバルブを正面からみた概略断面図である。 図３のＡ−Ａ矢視断面図である。 車輪状態監視装置の制御ブロック図である。 ＴＰＭＳバルブを側面からみた概略断面図である。 第２の実施の形態のＴＰＭＳバルブを側面からみた概略断面図である。 第３の実施の形態のＴＰＭＳバルブを側面からみた概略断面図である。 第４の実施の形態のＴＰＭＳバルブを側面からみた概略断面図である。 第５の実施の形態のＴＰＭＳバルブを側面からみた概略断面図である。

符号の説明

１０ 車両、 １２ 車体、 １４ 車輪、 １６ ＴＰＭＳバルブ、 ２０ ＥＣＵ、 ２２ 通信機、 ２４ 警報装置、 ２６ センサ群、 ３０ タイヤ、 ５０ ホイール、 ５２ ホイールリム、 ６１ 検出部、 ６２ ケース、 ６３ 通気部、 ６７ 空気圧センサ、 ６８ 加速度センサ、 ７１ 連通孔、 ７５ ＴＰＭＳ送信機、 ７６ 制御回路、 ７９ 通気通路、 ８０ 連通部開閉機構、 ８１ 蓋体、 ８５ 遮断状態検出センサ、 ２１６ ＴＰＭＳバルブ、 ２７１ 連通孔、 ２８０ 連通部開閉機構、 ２８１ 連通部開閉部材、 ２８２ スプリング、 ３１６ ＴＰＭＳバルブ、 ３８０ 連通部開閉機構、 ３８５ アクチュエータ、 ４１６ ＴＰＭＳバルブ、 ４７１ 連通孔、 ４８０ 浸透膜、 ５１６ ＴＰＭＳバルブ、 ５８０ Ｕ字管、 Ｓ 内部空間、 Ｓ２ 検出空間。

Claims (11)

1. 車輪を構成するタイヤとホイールとの間に形成された内部空間に検出部が配置されることにより、前記車輪の状態を検出する車輪状態検出装置において、
   前記内部空間に配置されて内部に検出空間を形成するとともに、その検出空間の内外を連通させる連通部を有するケースと、
   前記検出空間に配置されて前記車輪の状態を検出する状態センサと、
   前記内部空間に存在する異物が前記連通部を介して前記検出空間に侵入するのを規制する規制手段と、
   を備えたことを特徴とする車輪状態検出装置。
2. 前記規制手段は、異物の侵入が予想されるとして予め設定された状態となったときに、前記連通部を連通状態から遮断状態に切り替える状態切替手段からなることを特徴とする請求項１に記載の車輪状態検出装置。
3. 前記状態切替手段は、前記車輪に作用する遠心力が所定値以下である場合に前記連通部を遮断状態とし、前記車輪に作用する遠心力が所定値を超えた場合に前記連通部を連通状態とすることを特徴とする請求項２に記載の車輪状態検出装置。
4. 前記状態切替手段は、前記連通部を構成する連通孔を前記内部空間に対して開閉可能な連通部開閉部材と、前記連通部開閉部材を閉止方向に付勢する弾性部材とを含み、
   前記遠心力が所定値以下のときに前記連通部開閉部材が閉止状態となり、
   前記遠心力が所定値を超えたときに前記弾性部材の付勢力に抗して前記連通部開閉部材が開放状態となるように構成されたこと、
   を特徴とする請求項３に記載の車輪状態検出装置。
5. 前記連通部開閉部材は、開閉方向に動作する際に前記連通孔内または前記連通孔の開口部近傍を摺動し、前記異物を前記連通孔の外部へ排出する機能を有することを特徴とする請求項４に記載の車輪状態検出装置。
6. 車体側装置と協働して車輪状態監視装置を構成し、
   前記状態センサが検出した車輪の状態を表す車輪情報を前記車体側装置に送信する送信手段と、
   前記状態切替手段による前記連通部の遮断状態を検出する遮断状態検出センサと、
   前記遮断状態検出センサにより前記連通部の遮断状態が検出されたときに、前記送信手段による前記車輪情報の送信を禁止または無効化する送信規制手段と、
   をさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載の車輪状態検出装置。
7. 前記車輪の回転停止を検出する停止状態検出手段と、
   前記状態切替手段を駆動するアクチュエータと、
   をさらに備えるとともに、前記ホイールのリムに設けられ、
   前記アクチュエータは、前記停止状態検出手段により前記車輪の回転停止が検出されてから所定時間経過後に、前記状態切替手段を駆動して前記連通部を連通状態とすることを特徴とする請求項２に記載の車輪状態検出装置。
8. 各車輪にそれぞれ設けられて対応する車輪の状態を表す車輪情報を車体側へ送信する車輪側装置と、車体側に設けられて各車輪側装置から受信した車輪情報に基づいて各車輪の状態を監視する車体側装置とを備えた車輪状態監視装置において、
   前記車輪側装置は、
   タイヤとホイールとの間に形成された内部空間に配置されて内部に検出空間を形成するとともに、その検出空間の内外を連通させる連通部を有するケースと、
   前記検出空間に配置されて前記車輪の状態を検出する状態センサと、
   前記内部空間に存在する異物が前記連通部を介して前記検出空間に侵入するのを規制する規制手段と、
   を備えたことを特徴とする車輪状態監視装置。
9. 前記規制手段は、異物の侵入が予想されるとして予め設定された状態となったときに、前記連通部を連通状態から遮断状態に切り替える状態切替手段からなることを特徴とする請求項８に記載の車輪状態監視装置。
10. 前記状態切替手段による前記連通部の遮断状態を検出する遮断状態検出センサと、
    前記遮断状態検出センサにより前記連通部の遮断状態が検出されたときに、前記車輪側装置による前記車輪情報の送信を禁止、または前記車輪側装置により送信される前記車輪情報を無効化する送信規制手段と、
    をさらに備えたことを特徴とする請求項９に記載の車輪状態監視装置。
11. 前記異物がパンク修理剤であることを特徴とする請求項１に記載の車輪状態検出装置。

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