JP4623228B1 - タイヤの状態に関する情報を送信する送信装置およびタイヤ状態監視システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】送信装置は、タイヤとリムで囲まれたタイヤ空洞領域に充填される気体の状態を、タイヤ情報として検出するセンサ、検出したタイヤ情報を無線により送信する送信機と、前記センサおよび前記送信機を覆う筐体と、を有する。筐体の表面に、筐体の内部空間とタイヤ空洞領域との間を接続する開口部が設けられ、この開口部は、筐体の表面から一方向に突出した突出部の頂部に設けられる。突出部の高さは1mm以上であり、貫通孔の前記開口部の面積は0.4mm2以下である。
【選択図】 図4
Description
具体的には、車輪状態検出装置のTPMS(Tire Pressure Monitoring System)バルブには、ケースに設けられた連通孔を開閉する連通部開閉機構が設けられている。パンク修理の際にそのパンク修理剤が連通孔を介して検出空間に侵入するのが規制される。この連通部開閉機構は、蓋体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、車輪に作用する遠心力により連通孔が自動的に開閉されるようになっている。
具体的には、タイヤ空気圧監視システムは、車両の各タイヤに設けられ、空気圧センサと送信機を有するセンサユニットと、該センサユニットからの電波を受信する受信機と、各タイヤの空気圧が閾値以下となった場合、警報を出す制御ECUと、を備える。このシステムにおいて、各タイヤのパンクを判定するパンク判定手段と、パンクと判定された後、パンク修理剤を使用してパンクを修理したか否かを判定するパンク修理剤使用判定手段と、を設け、前記制御ECUは、パンクしたタイヤがパンク修理剤を使用して修理したと判定されると、前記空気圧センサからのタイヤ空気圧値が正常値であっても警報を継続する。
特許文献2に記載のシステムおよびユニットは、パンク修理剤を使用してタイヤを修理した後において計測されたタイヤの空気圧の情報が正しいか否かがわからない。このため、パンク修理後において、タイヤの異常の有無を判定することはできない。
当該装置は、
タイヤとリムで囲まれたタイヤ空洞領域に充填される気体の状態を、タイヤ情報として検出するセンサと、検出したタイヤ情報を無線により送信する送信機と、前記センサおよび前記送信機を覆う筐体と、を有する。
前記筐体の表面に、前記筐体の内部空間と前記タイヤ空洞領域との間を接続する開口部が設けられ、前記開口部は、前記筐体の表面から一方向に突出した突出部の頂部に設けられ、前記突出部の高さは1mm以上であり、前記開口部の面積は、0.4mm2以下である。しかも、前記開口部は、タイヤラジアル方向外側に向き、前記頂部に接し、かつ前記突出部の突出方向に垂直な接平面が存在し、前記接平面と前記頂部が接する部分の面積は、前記開口部の面積の30%以下である。
また、前記突出部の基部と前記頂部との間の傾斜面は、撥水処理面であることが好ましい。
前記突出部の基部と前記頂部との間の傾斜面は、例えば、前記突出部の突出方向に対して凸形状をなした面である。
前記送信装置は、
タイヤとリムで囲まれたタイヤ空洞領域に充填される気体の状態を、タイヤ情報として検出するセンサと、
検出したタイヤ情報を無線により送信する送信機と、
前記センサおよび前記送信機を覆う筐体と、を有する。その際、前記筐体の表面には、前記筐体の内部空間と前記タイヤ空洞領域との間を接続する開口部が設けられ、前記開口部は、前記筐体の表面から一方向に突出した突出部の頂部に設けられ、前記突出部の高さは1mm以上であり、前記開口部の面積は、0.4mm2以下であり、前記開口部は、タイヤラジアル方向外側に向き、前記頂部に接し、かつ前記突出部の突出方向に垂直な接平面が存在し、前記接平面と前記頂部が接する部分の面積は、前記開口部の面積の30%以下である。
前記受信装置は、前記送信機から送信された前記タイヤ情報を受信する。前記監視部は、前記タイヤ情報に基づいて、タイヤの異常の有無を判定し、判定結果を報知する。
図1は、タイヤ状態監視システムの一実施形態であるタイヤ空気圧モニタリングシステム10の全体概要を示す図である。
タイヤ空気圧モニタリングシステム(以下、システムという)10は、車両12に搭載されている。システム10は、車両12の各車輪のタイヤ14a,14b,14c,14dの各タイヤ空洞領域に設けられた空気圧情報送信デバイス(以下、送信デバイスという)16a,16b,16c,16dと、監視装置18と、を有する。
図2は、送信デバイス16がタイヤ空洞領域内に固定される方法の一例を説明する図である。図3は、図2に示す送信デバイス16がタイヤバルブ20と一体化したデバイス全体を示す斜視図である。
送信デバイス16は、タイヤ空洞領域の側に延びるタイヤバルブ20の端部に設けられ、タイヤバルブ20がリム19に機械的に固定されることにより、タイヤ空洞領域内に固定されて配置される。
図4は、図3に示すA−A線に沿った送信デバイス16の矢視断面図である。図4に示すように、送信デバイス16は、筐体22と、筐体22の内部に設けられた回路24とを有する。回路24は、基板26と、基板26に設けられたセンサユニット28と、送信機30と、処理ユニット32と、電源部34と、アンテナ40(図5参照)と、を有する。
センサユニット28は、空気圧センサ28aとA/D変換器28bを有する。空気圧センサ28aは、筐体22内の内部空間38の空気圧を感知し、圧力信号を出力する。筐体22内の内部空間38は、筐体22を貫通した貫通孔36および開口部42(図4参照)を介してタイヤ空洞領域の空間と連通している。
A/D変換器28bは、空気圧センサ28aから出力された圧力信号をデジタル変換し、圧力データを出力する。
発振回路30aは、搬送波信号、例えば315MHz帯の周波数のRF信号を生成する。
変調回路30bは、中央処理部32aから送られた圧力データと送信デバイス16に固有の識別情報とを用いて、搬送波信号を変調して送信信号を生成する。変調方式は、振幅偏移変調(ASK)、周波数変調(FM)、周波数偏移変調(FSK)、位相変調(PM)、位相偏移変調(PSK)等の方式を用いることができる。
増幅回路30cは、変調回路30bで生成された送信信号を増幅し、アンテナ40を介して、送信信号を監視装置18に無線で送信する。
電源部34は、例えば二次バッテリが用いられ、略半永久的にセンサユニット28と、送信機30と、処理ユニット32と、に電力を供給する。
この開口部42は、筐体22の表面からラジアル方向外側(図4では下方向)に突出した突出部44の頂部に設けられ、開口部42から突出部44を貫く孔が貫通孔36と接続されるように延びている。
開口部42および突出部44については後述する。
また、送信デバイス16は、タイヤバルブ20に固定される他、タイヤ空洞領域に面したタイヤ内表面あるいは、タイヤ空洞領域に面したリム19の表面に直接固定されてもよい。
図6は、監視装置18の回路構成図である。
監視装置18は、例えば車両10の運転席の位置に配置され、ドライバーに空気圧の情報を報知する。監視装置18は、アンテナ52と、受信部54と、受信バッファ56と、中央処理部58と、記憶部60と、操作部62と、スイッチ64と、表示制御部66と、表示部68と、電源部70と、を有する。
受信部54は、送信デバイス16から送信された所定の周波数の送信信号を受信し、復調処理をして圧力データと識別情報のデータを取り出す。このデータは、受信バッファ56に出力する。
受信バッファ56は、受信部54から出力された圧力データと識別情報のデータを一時的に格納する。格納された圧力データと識別情報のデータは、中央処理部58からの指示にしたがって、中央処理部58に出力される。
さらに、中央処理部58は、操作部62からの情報やスイッチ64からの情報に応じて、送信デバイス16との間で通信方式等の初期設定を行う。また、操作部62からの情報により、中央処理部58においてタイヤの異常の有無の判定を行うための判定条件を設定することもできる。
記憶部60は、中央処理部58のCPUを動作するプログラムが記憶されたROMと、EEPROM等の不揮発性メモリとを有する。この記憶部60には、製造段階で、送信デバイス16との間の通信方式のテーブルが記憶されている。送信デバイス16と監視装置18は、初期段階において、上記通信方式で通信する。通信方式テーブルには、送信デバイス16のそれぞれの固有の識別情報に対応して、通信プロトコル、転送ビットレート、データフォーマット等の情報が含まれている。これらの情報は、操作部62からの入力により自在に設定変更をすることができる。
表示制御部66は、中央処理部58からの判定結果に応じて、タイヤの装着位置に対応させてタイヤの空気圧を表示部68に表示させるように制御する。その際、表示制御部66は、タイヤがパンク状態にあるといった判定結果も、表示部68に同時に表示させるように制御する。
電源部70は、車両10に搭載されているバッテリから供給された電力を、監視装置18の各部分に適した電圧に制御して電力を供給する。
このように、送信デバイス16と監視装置18は構成される。
送信デバイス16の筐体22の表面には、上述したように、貫通孔36に繋がる開口部42を有する突出部44(図4参照)が設けられている。以下、開口部42と突出部44と貫通孔36について詳細に説明する。
開口部42は、貫通孔36とともに、筐体22の内部空間38とタイヤ空洞領域との間を接続する。この開口部42は、筐体22の表面から一方向に突出した突出部44の頂部の表面に設けられている。
この突出部44の筐体22の表面から突出する突出高さは1mm以上であり、開口部42の面積は、0.4mm2以下である。
さらに、突出部44の突出方向(図4中、上下方向)に平行であり開口部42の中心を通る平面で、突出部44を切断した切断面において、突出部44の基部の位置と頂部の位置(開口部42の中心から最も離れた点の位置)とを仮想的に直線で結んだ線分の、筐体44の表面に対する傾斜角度θが45度以上90度未満である。傾斜角度θを90度未満とするのは、傾斜角度θが90度以上になると、突出部44の頂部の面積が、開口面積に対して広くなり、頂部にパンク修理剤が付着する可能性が高くなり、開口部42および貫通孔36が閉塞される可能性が高くなるからである。
図7(b)に示す突出部44の突出高さは、1mm以上であり、開口部42の開口面積は0.4mm2以下である。また、突出部44の断面形状において、一定角度で傾斜する傾斜面を持つ円錐台形状を成している。この断面形状における、突出部44の基部44aと頂部44bとの間を仮想的に結んだ直線44cは、断面形状における突出部44の一定角度で傾斜する傾斜面の直線と一致している。この直線44cの筐体44の表面に対する傾斜角度θが45度以上90度未満である。開口部42は、突出部44を貫く孔を介して筐体22の壁を貫通する貫通孔36に繋がっている。
パンク修理剤は、パンク修理時、タイヤ空洞領域内に、数百ml程度、注入される。パンク修理剤をタイヤ空洞領域に注入後、タイヤを回転させながら孔のあいたパンク位置に侵入したパンク修理剤を固化させることで、パンクの孔は補修される。しかし、余分のパンク修理剤の液体は、タイヤ空洞領域内で飛散し、タイヤの回転によってタイヤ内表面および送信デバイスの表面に付着する。その際、筐体22に設けられた貫通孔36が閉塞されるおそれがある。このため、本実施形態は、貫通孔36に繋がる開口部42を突出部44の頂部に設けることにより、パンク修理剤が貫通孔36を閉塞することを防止することができる。
さらに、突出部44の基部44aと頂部44bとの間の傾斜面は、撥水処理面であることが好ましい。撥水処理面には、例えば、シリコン系樹脂、フッ素系樹脂、あるいは、有機シリル基またはフルオロアルキル基等をグラフトさせた変性樹脂等が材料として用いられる。また、撥水性を発現する微細な凹凸パターンを傾斜面に施してもよい。傾斜面を撥水処理することにより、傾斜面にパンク修理剤が付着する可能性が低くなり、開口部42および貫通孔36の閉塞の可能性を低下させることができる。
なお、開口部42の内周面や開口部42に繋がる貫通孔36の内周面にも撥水処理を施すことが好ましい。
図8(a),(b)に示すように、突出部44の基部44aと頂部44bとを結ぶ斜面が曲面となっていてもよい。図8(a)の例は、断面形状において、基部44aと頂部44bを結ぶ傾斜面の曲線44dが、突出部44の突出方向に対して凸形状となっている。図8(b)の例は、断面形状において、基部44aと頂部44bを結ぶ傾斜面の曲線44dが、突出部44の突出方向に対して凹形状となっている。このような例においても、突出部44の突出高さ(基部44aから基部44bまでの高さ)は、1mm以上である。さらに、突出部44の頂部に設けられた開口部42の開口面積は、0.4mm2以下である。開口部42は、図示されないが、筐体22を貫通する貫通孔36に繋がっている。
突出部44の断面形状における、突出部44の基部44aと頂部44bとの間を仮想的に結んだ直線44c(図8(a),(b)中の点線)の筐体44の表面に対する傾斜角度θは45度以上90度未満である。
この場合、頂部は突出部44の突出高さの100分の99以上の突出部44の領域をいう。
突出部44の頂部に接する、突出部44の突出方向に垂直な接平面が存在し、この接平面と頂部が接する部分の面積は、開口部42の面積の30%以下であることが好ましい。頂部44bの位置が不明確である場合、上述したように、頂部は突出部44の突出高さの100分の99以上の突出部44の領域により定まる。このとき、上記接平面と頂部が接する部分は、突出高さの100分の99以上100分の100の間の一定の突出高さにおける突出部44の各断面の領域である。この各断面の領域に対して、突出部44の突出方向に垂直な接平面が存在し、この接平面と前記各断面の領域が接する部分の面積はいずれの断面の領域においても、開口部42の面積の30%以下であることが好ましい。さらに、突出部44の基部44aと頂部44bとの間の傾斜面は、撥水処理面であることが好ましい。さらに、頂部の面も撥水処理面であることが好ましい。さらに、突出部44は、円錐台形状の他に、角錐台形状であってもよい。
このような突出部材44eは、図9(a)に示すように、筐体22の表面に接着等により、接合されてもよい。図9(b)に示すように、筐体22の表面に設けた凸部22aに突出部材44eの内面が嵌合して筐体22に固定されてもよい。あるいは、図9(c)に示すように、筐体22の表面に設けた凹部22bに突出部材44eの外面が嵌合して筐体22に固定されてもよい。
図9(a)〜(c)に示す例においても、突出部44の突出高さは、1mm以上である。さらに、突出部44の頂部に設けられた開口部42の開口面積は、0.4mm2以下である。突出部44の頂部に接する接平面が存在し、この接平面と頂部が接する部分の面積は、開口部42の面積の30%以下であることが好ましい。突出部44の開口部42は、タイヤラジアル方向外側に向くことが好ましい。突出部44の突出方向に平行で、開口部42の中心を通る平面で突出部44を切断した切断面において、突出部44の基部の位置と中心から最も外側に離れた頂部42の位置とを仮想的に直線で結んだ線分の、筐体22の表面に対する傾斜角度が45度以上90度未満であることが好ましい。
さらに、突出部材44eの基部44aと頂部44bとの間の傾斜面は、撥水処理面であることが好ましい。さらに、頂部の面も撥水処理面であることが好ましい。
この場合、筐体22を貫通する貫通孔36の断面積を大きくすることができる。
送信デバイス16を195/65R15のタイヤ14のタイヤ空洞領域内に設け、タイヤ空洞領域内にパンク修理剤(450ml)を注入した。タイヤ14の空気圧は200kPaとした。このタイヤ14について、室内ドラム試験を用いて30km/時の走行試験を行った。30分の走行を1走行ステップとし、各走行ステップ後に走行を停止させて、タイヤ空気圧を50kPa減少させて、タイヤの空気圧を測定した。空気圧は、監視装置18を用いて取得した。正しい空気圧を検出する場合、すなわち、圧力データが50kPa減少したことを示す場合、この後、空気圧を50kPa増やして元に戻し、再び走行をさせることを繰り返した。このタイヤの走行試験について、正しい空気圧の測定ができなくなるまでのタイヤの走行時間を調べた。走行時間10時間以上において正しい空気圧を表示できる場合を合格とし、パンク修理剤が注入されても正しい空気圧を長時間、問題なく測定できると評価した。走行時間の上限は48時間とした。
突出部44の寸法がそれぞれ異なる実施例1,2と比較例1,2を用いて、正しい空気圧の測定ができなくなるまでのタイヤの走行時間を調べた。
実施例1,2、比較例1,2の突出部は、いずれも図7(a),(b)に示す形状を用い、傾斜角度θを45度に揃えた。それ以外の寸法等の数値は、下記表1に示すような値を用いた。突出部44は、タイヤラジアル方向外側に向けた。さらに、突出部44を有さない従来例についても、正しい空気圧の測定ができなくなるまでのタイヤの走行時間を調べた。走行後、送信デバイス16を取り出して、パンク修理剤の突出部44あるいは開口部の周辺部への付着の有無について目視検査を行った。
これより、実施例1,2の効果は明らかである。したがって、突出部44の突出高さは1mm以上であり、開口部42の開口面積は0.4mm2以下であるとき、正しい空気圧を測定することができる、といえる。
次に、突出部44の傾斜角度θを調べた。実施例2〜4および比較例3の突出部は、いずれも図7(a),(b)に示す形状を用い、突出高さを1mmとし、開口部の開口面積を0.39mm2に揃え、傾斜角度θを変えて、上記タイヤの走行時間を調べた。下記表2に、実施例2〜4,比較例3の結果を示す。表2中の実施例2は、表1における実施例2と同じである。
さらに、突出部44の傾斜面に撥水処理を施した効果を調べた。
実施例5の突出部は、実施例2と同様に、図7(a),(b)に示す形状を用い、突出高さを1mm、開口部42の開口面積を0.39mm2とし、傾斜角度θを45度とし、傾斜面は撥水処理とした。下記表3に結果を示す。
12 車両
14,14a,14b,14c,14d タイヤ
16,16a,16b,16c,16d 空気圧情報送信デバイス
18 監視装置
19 リム
20 タイヤバルブ
22 筐体
24 回路
26 基板
28 センサユニット
28a 空気圧センサ
28b A/D変換器
30 送信機
32 処理ユニット
34 電源部
36 貫通孔
40,52 アンテナ
42 開口部
44 突出部
44a 基部
44b 頂部
44c 直線
44d 曲線
44e 突出部材
54 受信部
56 受信バッファ
58 中央処理部
60 記憶部
62 操作部
64 スイッチ
66 表示制御部
68 表示部
70 電源部
Claims (7)
- タイヤ空洞領域に設けられ、タイヤの状態に関するタイヤ情報を送信する送信装置であって、
タイヤとリムで囲まれたタイヤ空洞領域に充填される気体の状態を、タイヤ情報として検出するセンサと、
検出したタイヤ情報を無線により送信する送信機と、
前記センサおよび前記送信機を覆う筐体と、を有し、
前記筐体の表面に、前記筐体の内部空間と前記タイヤ空洞領域との間を接続する開口部が設けられ、
前記開口部は、前記筐体の表面から一方向に突出した突出部の頂部に設けられ、前記突出部の高さは1mm以上であり、前記開口部の面積は、0.4mm2以下であり、
前記開口部は、タイヤラジアル方向外側に向き、
前記頂部に接し、かつ前記突出部の突出方向に垂直な接平面が存在し、前記接平面と前記頂部が接する部分の面積は、前記開口部の面積の30%以下である、ことを特徴とする送信装置。 - 前記突出部の突出方向に平行であり前記開口部の中心を通る平面で、前記突出部を切断した切断面において、前記突出部の基部の位置と前記中心から最も外側に離れた前記頂部の位置とを仮想的に直線で結んだ線分の、前記筐体の表面に対する傾斜角度が45度以上90度未満である、請求項1に記載の送信装置。
- 前記突出部の基部と前記頂部との間の傾斜面は、撥水処理面である、請求項1または2に記載の送信装置。
- 前記突出部は、前記筐体に固定された突出部材で設けられ、前記突出部材は、円錐台形状あるいは角錐台形状を成した、底面を持たない外殻部材であり、前記円錐台形状あるいは角錐台形状の頂部に前記開口部が設けられている、請求項1〜3のいずれか1項に記載の送信装置。
- 前記突出部の突出方向に平行であり前記開口部の中心を通る平面で、前記突出部を切断した切断面において、前記突出部の基部と前記頂部との間の傾斜面の傾斜角度は、一定である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の送信装置。
- 前記突出部の基部と前記頂部との間の傾斜面は、前記突出部の突出方向に対して凸形状をなした面である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の送信装置。
- タイヤ状態監視システムであって、
前記システムは、送信装置と、受信装置と、監視部と、を備え、
前記送信装置は、
タイヤとリムで囲まれたタイヤ空洞領域に充填される気体の状態を、タイヤ情報として検出するセンサと、
検出したタイヤ情報を無線により送信する送信機と、
前記センサおよび前記送信機を覆う筐体と、を有し、
前記筐体の表面には、前記筐体の内部空間と前記タイヤ空洞領域との間を接続する開口部が設けられ、
前記開口部は、前記筐体の表面から一方向に突出した突出部の頂部に設けられ、前記突出部の高さは1mm以上であり、前記開口部の面積は、0.4mm2以下であり、
前記開口部は、タイヤラジアル方向外側に向き、
前記頂部に接し、かつ前記突出部の突出方向に垂直な接平面が存在し、前記接平面と前記頂部が接する部分の面積は、前記開口部の面積の30%以下であり、
前記受信装置は、前記送信機から送信された前記タイヤ情報を受信し、
前記監視部は、前記タイヤ情報に基づいて、タイヤの異常の有無を判定し、判定結果を報知する、ことを特徴とするタイヤ状態監視システム。
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