JP2015089715A - タイヤバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】軽量化を図ること。【解決手段】タイヤバルブユニット３は、車両用ホイール５のリム７に装着されるタイヤバルブ２０と、このタイヤバルブ２０に一体化されるとともに、車両用ホイール５に装着されたタイヤ内に配置されるセンサユニット１０とから構成されている。タイヤバルブ２０は、円筒状に形成されたバルブステム２１の外周にゴムからなる筒状の胴体部２２が装着されて形成されている。バルブステム２１は、絶縁性の樹脂から形成されている。【選択図】図４

Description

本発明は、タイヤの装着された車両用ホイールに装着されるタイヤバルブに関する。

この種のタイヤバルブとしては、例えば、特許文献１に記載のタイヤバルブが知られている。特許文献１に記載のタイヤバルブは、金属製のバルブステムの外周に筒状弾性部材が設けられている。

特開２００８−９４２０８号公報

ところで、車両の燃費の向上などのために、タイヤバルブの軽量化が望まれている。
本発明の目的は、軽量化を図ることができるタイヤバルブを提供することにある。

上記課題を解決するタイヤバルブは、筒状のバルブステムと、前記バルブステムの外周に設けられる胴体部と、を備え、タイヤの装着された車両用ホイールに装着されるタイヤバルブであって、前記バルブステムは樹脂製であることを要旨とする。

これによれば、金属よりも軽量な樹脂によってバルブステムを形成することで、タイヤバルブを軽量化することができる。
上記タイヤバルブについて、前記バルブステムは、前記タイヤ内の状態を検出するセンサが収容されるケースと一体成型されていることが好ましい。

これによれば、バルブステムとケースが一体成型されるため、バルブステムとケースを一括で製造することができる。このため、バルブステムとケースを別々に製造する場合に比べて、タイヤバルブの製造工程の短縮化が図られる。

上記タイヤバルブについて、前記バルブステムには、外部機器と通信を行う送受信部に接続されるアンテナが設けられていることが好ましい。
金属製のバルブステムにアンテナを設ける場合、アンテナとバルブステムが電気的（静電容量的）に結合されて、通信に支障を来すおそれがある。バルブステムを絶縁性の樹脂で形成することで、アンテナとバルブステムが電気的に結合されず、通信に支障を来しにくい。

本発明によれば、軽量化を図ることができる。

タイヤ状態監視装置が搭載された車両を示す概略構成図。 タイヤバルブユニットのリムへの装着状態を示す斜視図。 ユニット体と携帯通信端末の電気的構成を示すブロック図。 タイヤバルブユニットを示す断面図。 タイヤバルブユニットを示す斜視図。

以下、タイヤバルブの一実施形態について説明する。
図１に示すように、タイヤ状態監視装置は、車両１の４つの車輪２にそれぞれ取り付けられる４つのタイヤバルブユニット３と、車両１の車体に設置される受信機ユニット３０と、車両１のユーザが携帯する携帯通信端末４とを備えている。各車輪２は、車両用ホイール５と、この車両用ホイール５に装着されるタイヤ６とを含む。

図２に示すように、タイヤバルブユニット３は、車両用ホイール５のリム７に装着されるタイヤバルブ２０と、このタイヤバルブ２０に一体化されるとともに、車両用ホイール５に装着されたタイヤ６内に配置されるセンサユニット１０とから構成されている。センサユニット１０は、タイヤ６の内部空間に配置されるように、そのタイヤ６が装着された車両用ホイール５に対して取り付けられている。各センサユニット１０は、対応するタイヤ６の状態（タイヤ空気圧、タイヤ内温度）を検出して、検出されたタイヤ情報を無線送信する。

図３に示すように、センサユニット１０は、ケース２６内にユニット体１０ａを備え、ユニット体１０ａは、圧力センサ１１、温度センサ１２、センサユニットコントローラ１８、ＲＦ送信回路１９、及びＮＦＣタグ１４を有する。圧力センサ１１は、対応するタイヤ６内の空気圧（タイヤ空気圧）を検出して、その検出によって得られたタイヤ空気圧データをセンサユニットコントローラ１８に出力する。温度センサ１２は、対応するタイヤ６内の温度（タイヤ内温度）を検出して、その検出によって得られたタイヤ内温度データをセンサユニットコントローラ１８に出力する。本実施形態では、圧力センサ１１及び温度センサ１２が、タイヤ６内の状態を検出するセンサとして機能している。

ＲＦ送信回路１９は、センサユニットコントローラ１８からの各データ（タイヤ空気圧データ、タイヤ内温度データ）を変調してＲＦ信号（高周波信号）を生成し、そのＲＦ信号をタイヤ情報としてＲＦ送信アンテナ１９ａから無線送信する。

ＮＦＣタグ１４は、コントローラ１５と、送受信部１６と、アンテナ４１を備える。アンテナ４１は、送受信部１６に接続され、近距離無線通信（ＮＦＣ：Near Field Communication）による通信に用いられる。送受信部１６は、外部機器である携帯通信端末４と通信を行う。

図１に示すように、受信機ユニット３０は、受信機ユニットコントローラ３３を有するとともに、ＲＦ受信回路３５を有する。受信機ユニットコントローラ３３には、表示器３８が有線接続されている。受信機ユニットコントローラ３３はＣＰＵ及び記憶部を含むマイクロコンピュータ等よりなり、受信機ユニット３０の動作を統括的に制御する。

ＲＦ受信回路３５は、センサユニット１０から送信されたＲＦ信号をＲＦ受信アンテナ３２を通じて受信し、そのＲＦ信号を復調して、受信機ユニットコントローラ３３に送る。受信機ユニットコントローラ３３は、ＲＦ受信回路３５からのＲＦ信号に基づき、送信元のセンサユニット１０に対応するタイヤ６のタイヤ空気圧及びタイヤ内温度を把握し、表示器３８に表示する。

次に、上記ＮＦＣタグ１４のアンテナ４１を備えるタイヤバルブ２０について説明する。まず、タイヤバルブ２０の構成を説明する。
図４に示すように、タイヤバルブ２０は、円筒状に形成されたバルブステム２１の外周にゴムからなる筒状の胴体部２２が装着されて形成されている。バルブステム２１は、絶縁性の樹脂から形成されている。バルブステム２１内には導入路２３が形成されている。バルブステム２１の一端側（先端側）にはバルブ機構２４が内蔵されるとともに、バルブステム２１の一端にはキャップ２５が装着されている。

バルブステム２１の他端（基端）には、センサユニット１０のケース２６が一体化されている。ケース２６は、有底筒状の本体２７と、本体２７の開口部を閉塞する蓋体２８とからなる。バルブステム２１は、ケース２６の本体２７と一体成型されている。

図４及び図５に示すように、バルブステム２１には、アンテナ４１がインサート成型されている。具体的にいえば、バルブステム２１には、内周面と外周面との間にアンテナ４１が設けられている。アンテナ４１は、金属製の線材を巻回することで構成した、いわゆるループアンテナである。アンテナ４１は、バルブステム２１の一端側で周方向に線材を巻回した巻回部４２を有するとともに、巻回部４２の両端からバルブステム２１の他端に向けて直線状に延びる直線部４３を有している。直線部４３は、バルブステム２１の他端からケース２６内に突出している。ケース２６内に突出したアンテナ４１の直線部４３は、送受信部１６に接続されている。バルブステム２１が車両用ホイール５のリム７に装着された状態で、バルブステム２１が車両用ホイール５から外部に突出し、その突出部内にアンテナ４１の巻回部４２が含まれている。したがって、巻回部４２はタイヤ６の外側に設けられている。上記したバルブステム２１及びケース２６は、バルブステム２１及びケース２６の外形に合わせて形成された金型にアンテナ４１を配置した後に金型に樹脂を充填することで製造される。

センサユニット１０は、一定時間毎に、受信機ユニット３０にタイヤ状態を送信し、ユーザにタイヤ情報を伝達する。一方、ユーザが任意のタイミングでタイヤ情報を得たい場合には、携帯通信端末４からＮＦＣによる通信によってトリガ信号を送信させる。トリガ信号は、センサユニット１０にタイヤ情報の送信を要求する信号である。以下、携帯通信端末４について説明する。

図３に示すように、携帯通信端末４は、端末用アンテナ５１を有するＮＦＣリーダ／ライタ５２を内蔵し、このＮＦＣリーダ／ライタ５２は、端末用アンテナ５１を介して通信可能な近距離に存在するＮＦＣタグ１４と無線通信を行う。なお、ＮＦＣリーダ／ライタ５２とＮＦＣタグ１４との通信周波数は、１３．５６ＭＨｚである。携帯通信端末４は、コントローラ５３を有し、このコントローラ５３にＮＦＣリーダ／ライタ５２が接続されている。また、携帯通信端末４は、表示部４ａを備え、表示部４ａにはＮＦＣリーダ／ライタ５２によって取得されたデータが表示される。携帯通信端末４は、センサユニット１０にトリガ信号を送信可能である。なお、携帯通信端末４は、スマートフォンである。

そして、携帯通信端末４を車輪２に近付け、その車輪２のタイヤ６に設置されたＮＦＣタグ１４と通信可能な位置に配置する。すると、携帯通信端末４におけるＮＦＣリーダ／ライタ５２の端末用アンテナ５１からトリガ信号がＮＦＣタグ１４に送信される。すると、ＮＦＣタグ１４では、トリガ信号をアンテナ４１が受信すると、非接触給電によってＮＦＣタグ１４に電力が発生する。その電力によってコントローラ１５が駆動されるとともに、圧力センサ１１及び温度センサ１２によってタイヤ空気圧データ及びタイヤ内温度データが検出される。コントローラ１５は、検出されたタイヤ空気圧データ及びタイヤ内温度データを取得する。

さらに、コントローラ１５は、取得した各データを送受信部１６によって送信させ、アンテナ４１から携帯通信端末４のＮＦＣリーダ／ライタ５２に向けて送信する。すると、携帯通信端末４では、端末用アンテナ５１を介してＮＦＣリーダ／ライタ５２がデータを受信し、受信したタイヤ空気圧データ及びタイヤ内温度データを表示部４ａに表示させる。

次に、本実施形態のタイヤバルブ２０の作用について説明する。
バルブステム２１は、樹脂製のため、バルブステム２１が金属製の場合に比べて、タイヤバルブ２０の軽量化が図られている。

また、タイヤ６内に設けられた送受信部１６のアンテナ４１をバルブステム２１のリム７からの突出部に一体化し、タイヤ６の外部まで延ばして、このアンテナ４１を介して通信を行っている。このため、携帯通信端末４とセンサユニット１０の通信が、タイヤ６に阻害されにくく、送受信部１６に受信アンプを設けたり、アンテナ４１の面積を増やすことなく通信を行うことができる。このため、受信アンプを設けることによるセンサユニット１０の消費電力の増大や、アンテナ４１の面積を増やすことによるセンサユニット１０の大型化を抑止することができる。

更に、バルブステム２１は、樹脂製であるため、アンテナ４１とバルブステム２１が電気的（静電容量的）に結合されず、ＮＦＣによる通信を阻害しにくい。
したがって、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。

（１）バルブステム２１は樹脂製であるため、タイヤバルブ２０の軽量化が図られる。
（２）バルブステム２１は、ケース２６の本体２７と一体成型されているため、バルブステム２１とケース２６の本体２７を一括で製造することができる。このため、バルブステム２１とケース２６の本体２７を別々に製造し、それらを一体に組み付ける場合に比べて、タイヤバルブ２０の製造工程の短縮化が図られる。

（３）樹脂製のバルブステム２１に、アンテナ４１を設けた。バルブステム２１が金属製の場合、アンテナ４１とバルブステム２１が電気的に結合されて、アンテナ４１からの送受信を阻害するおそれがあるが、バルブステム２１を絶縁性の樹脂製としているため、バルブステム２１にアンテナ４１を設けても、アンテナ４１からの送受信を阻害しにくい。

（４）また、アンテナ４１は、バルブステム２１内でタイヤ６の外側からタイヤ６の内側まで延びて送受信部１６に接続されているため、アンテナ４１を介したＮＦＣタグ１４と携帯通信端末４のＮＦＣリーダ／ライタ５２との通信がタイヤ６によって阻害されにくい。このため、通信可能距離が短いＮＦＣによる通信でも好適に行うことができる。よって、ＮＦＣによる通信を好適に行うために送受信部１６に受信アンプを設ける必要がないため、受信アンプのために消費電力が大きくなることがなく、ＮＦＣリーダ／ライタ５２による非接触給電によってＮＦＣタグ１４に生じる電力だけで通信を行うことができる。

なお、実施形態は以下のように変更してもよい。
・バルブステム２１に設けられるアンテナは、ＮＦＣによる通信以外に用いられるアンテナであってもよい。例えば、ＲＦ送信アンテナ１９ａなどでもよい。

・アンテナ４１の形状は、どのような形状であってもよい。例えば、直線状のアンテナ（ホイップアンテナ）であってもよいし、螺旋状に線材を巻回したアンテナ（ヘリカルアンテナ）でもよい。

・バルブステム２１にアンテナ４１をインサート成型したが、これに限られない。例えば、バルブステム２１の外周にメッキを設けることでアンテナ４１を構成してもよい。バルブステム２１の外周にメッキによってアンテナを設ける場合、バルブステム２１の外周面にエッチングによって微少な凹凸を形成するとともに、触媒を付与する。そして、バルブステム２１の外周面を導体化させた後に、電気めっきにより金属層を形成することでアンテナを形成する。また、二色成形によってバルブステム２１にアンテナ４１を設けてもよい。二色成形によってアンテナを設ける場合、金型内で導電性樹脂や金属などによってアンテナを形成するとともに、アンテナが形成された金型と同一金型内でバルブステム２１を成形し、アンテナとバルブステム２１を熱溶着することでバルブステム２１が製造される。また、バルブステム２１の外周に線上のアンテナ４１を巻回してもよい。

・バルブステム２１とケース２６の本体２７は一体成型されていなくてもよく、それぞれ別々に製造した後に一体化してもよい。
・センサユニット１０は設けられていなくてもよい。

・バルブステム２１は、アンテナ４１を有していなくてもよい。
・携帯通信端末４は、スマートフォン以外に、携帯電話や、情報携帯端末（ＰＤＡ）、ノートパソコン等のモバイル機器であってもよい。

・胴体部２２は、ゴム以外を用いてもよい。例えば、樹脂などを用いてもよい。
・受信機ユニット３０のＲＦ受信回路３５に代えて低周波の受信回路を用いてもよい。
・センサユニット１０のＲＦ送信回路１９に代えて、低周波での送信回路を用いてもよい。

１…車両、４…携帯通信端末、５…車両用ホイール、６…タイヤ、１１…圧力センサ、１２…温度センサ、２０…タイヤバルブ、２１…バルブステム、２２…胴体部、２６…ケース、４１…アンテナ。

Claims (3)

1. 筒状のバルブステムと、
   前記バルブステムの外周に設けられる胴体部と、を備え、タイヤの装着された車両用ホイールに装着されるタイヤバルブであって、
   前記バルブステムは樹脂製であることを特徴とするタイヤバルブ。
2. 前記バルブステムは、前記タイヤ内の状態を検出するセンサが収容されるケースと一体成型されていることを特徴とする請求項１に記載のタイヤバルブ。
3. 前記バルブステムには、外部機器と通信を行う送受信部に接続されるアンテナが設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のタイヤバルブ。