JP4743336B1 - タイヤ情報を送信する送信装置およびタイヤ情報監視システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】タイヤ情報監視システムに用いる送信装置は、タイヤ情報を検出するセンサと、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壁を備え、前記壁により前記タイヤ空洞領域から画された内部空間を備え、前記壁を貫通して前記内部空間とタイヤ空洞領域とを連通する通気孔が設けられた筐体と、を有する。前記通気孔の、タイヤ空洞領域に面する前記筐体の表面における外側開口部の開口面積は、0.4mm2以下である。また、前記通気孔の、前記内部空間に面した前記筐体の表面における内側開口部は、前記外側開口部に比べて開口面積が広い。
【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、を設ける。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、
検出した前記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壁を備え、前記壁により前記タイヤ空洞領域から画された内部空間を備え、前記壁を貫通して前記内部空間とタイヤ空洞領域とを連通する通気孔が設けられた筐体と、を有し、
前記筐体は、タイヤ空洞領域に面する外壁面上に前記通気孔の外側開口部を備え、前記内部空間に面する内壁面上に前記通気孔の内側開口部を備え、
前記外側開口部の開口面積は、0.4mm2以下であり、
前記内側開口部は、前記外側開口部に比べて開口面積が広く、
前記通気孔の孔断面積は、前記外側開口部から前記内側開口部に進むにつれて段階的に、あるいは、連続的に拡大する。
前記筐体には、タイヤ空洞領域に向けて前記筐体の表面から1mm以上突出した突出部が設けられ、前記突出部の頂部に前記外側開口部が設けられている、ことが好ましい。
前記通気孔の前記内側開口部の縁は、角落としあるいは面取りが施されている、ことが好ましい。
前記センサ空間は、前記筐体の壁の他に、前記筐体に設けられた内部部材の内壁により画され、前記筐体の壁で覆われる内側の領域より狭く、前記通気孔の前記内側開口部から断面が拡大した空間である、ことが好ましい。
前記内部空間に面する前記筐体の壁および前記内部部材の内壁には、前記通気孔の前記内側開口部から延びる誘導溝が設けられている、ことが好ましい。
前記筐体の壁の面には、前記内側開口部から異なる方向に延びる複数の溝がそれぞれ、前記誘導溝として設けられている、ことが好ましい。
前記内部空間は、例えば、前記通気孔を通って進入した液体を貯留する貯留空間を含み、前記誘導溝は前記貯留空間に向けて延びるように設けられている。
あるいは、前記内部空間は、前記通気孔を通って進入した液体を貯留する貯留空間を含み、前記通気孔の内側開口部が前記貯留空間の壁面に設けられ、前記内部空間は、前記貯留空間の他に、前記貯留空間の壁面から分岐した、前記センサのセンサ面が面するセンサ空間を含む。
当該システムは、送信装置と、受信装置と、監視部と、を備える。
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、
検出した前記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壁を備え、前記壁により前記タイヤ空洞領域から画された内部空間を備え、前記壁を貫通して前記内部空間とタイヤ空洞領域とを連通する通気孔が設けられた筐体と、を有する。
前記筐体は、タイヤ空洞領域に面する外壁面上に前記通気孔の外側開口部を備え、前記内部空間に面する内壁面上に前記通気孔の内側開口部を備え、
前記外側開口部の開口面積は、0.4mm2以下であり、
前記内側開口部は、前記外側開口部に比べて開口面積が広く、
前記通気孔の孔断面積は、前記外側開口部から前記内側開口部に進むにつれて段階的に、あるいは、連続的に拡大する。
一方、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、タイヤ情報監視システムの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、図2に示すように、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。
筐体22には、筐体22の内部空間38とタイヤ空洞領域の間を連通する、筐体22の壁を貫通する通気孔36が設けられている。筐体22の表面には、タイヤ空洞領域に向けて突出した突出部37が設けられている。突出部37の頂部には、通気孔36の外側開口部37aが設けられている。一方、通気孔36が内部空間38(センサ空間38a)に面した筐体22の表面には、通気孔36の内側開口部38bが設けられている。
センサ空間38aは、通気孔36とセンサユニット28との間に設けられ、センサユニット28のセンサ面がセンサ空間38aに面する。
通気孔36の外側開口部37aの開口面積は、0.4mm2以下である。外側開口部37aの開口面積を0.4mm2以下とすることにより、タイヤパンク修理剤等の液体が通気孔36に入り難くなる。通気孔36の内側開口部37bは、外側開口部37aに比べて開口面積が広い。通気孔36、外側開口部37aおよび内側開口部37bについては後述する。
筐体22には、通気孔36が、タイヤ空洞領域と内部空間38とを連通する通路として唯一設けられている。これは、通気孔36が複数あると、通気孔36にパンク修理剤等の液体が極めて容易に進入しやすくなるからである。通気孔36がタイヤ空洞領域と内部空間38とを連通する通路として唯一設けられることにより、外側開口部37aをパンク修理剤等の液体が閉塞したとき、閉塞された内部空間38の圧力に抗してパンク修理剤等の液体が内部空間38の方に向かって進入し難くなる。
なお、内部空間38の壁面の少なくとも1つは、封止樹脂39により作られるが、内部部材は封止樹脂39に限られない。内部部材として所定の形状に成形された樹脂材等が配置されてもよい。
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に設けられた通気孔36(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する。増幅された送信信号は、アンテナ40を介して、監視装置18に無線で送信される。
電源部34は、例えば二次バッテリが用いられ、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。
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、運転者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との間の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、初期段階において予め設定されている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14a〜14d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、図示されない電源ラインを通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。
上述したように、送信デバイス16の筐体22の内部空間38とタイヤ空洞領域とを連通する通気孔36は、外側開口部37aから内側開口部37bに進むにつれて、通気孔36の断面積が連続的に拡大している。
通気孔36の外側開口部37aは、筐体22の表面からタイヤ空洞領域に向かって1mm以上突出した突出部37の頂部に設けられている。突出部37の頂部に外側開口部37aを設けることにより、パンク修理のために、パンク修理剤がタイヤ空洞領域内に導入されても、外側開口部37aにパンク修理剤が付着することを防止することができる。特に、突出部37がタイヤ径方向外側に突出するように筐体22に設けられることにより、突出部37に付着したパンク修理剤を、タイヤの転動による遠心力によって、突出部37に付着したパンク修理剤をタイヤ径方向外側に飛ばすことができる。このため、パンク修理剤が外側開口部37aに付着するのをより効果的に防止することができる。
しかも、通気孔36の断面を一定ではなく変化させることにより、内側開口部37b近傍における表面張力は、外側開口部37a近傍における表面張力より小さくなり、毛細管現象が起こりにくくなるのでパンク修理剤が通気孔36内に進入し難くなる。万が一、パンク修理剤が通気孔36に進入しても、内側開口部37bの開口面積は、外側開口部37aの開口面積に比べて広いので、通気孔36内で停留せず、内部空間38内に速やかに移動させることができる。
内側開口部37bの開口面積は、外側開口部37aの開口面積対比、4倍以上であることが、パンク修理剤の通気孔36の進入防止および通気孔36をパンク修理剤が塞ぐことを防止する点で、好ましい。
通気孔36の内側開口部37bには、角落とし36aが施され、パンク修理剤の停留を防止し、速やかに通気孔36から流れ出させる。角落とし36aの代わりに、曲率を持って面取りが施されてもよい。
内部空間38のうち、センサユニット28のセンサ面が面するセンサ空間38aは、通気孔36とセンサユニット28との間に設けられ、筐体22の壁の他に、筐体22に設けられた封止樹脂39の内壁により画される。センサ空間38aは、筐体22の壁で覆われる内側の領域より狭く、通気孔36の内側開口部37bから断面が拡大している。
貯留空間38bは、センサ空間38aから離れて設けられ、センサ空間38aと接続管38cを介して接続されている。
図8(a),(b)は、図7に示す貯留空間38bと異なる貯留空間38eの例(変形例1)を説明する図である。図8(a)は、上面図であり、図8(b)は、側面図である。
内部空間38は、センサ空間38aと貯留空間38eを有する。貯留空間38eは、センサ空間38aに比べて、基板26の側に設けられている。センサ空間38aは、通気孔36とセンサユニット28との間に設けられる。貯留空間38eは、センサユニット28の周囲を囲むように設けられる。センサ空間38aの内側開口部37bが設けられる壁面には、内側開口部37bから延びて、貯留空間38eに向かって延びる溝38dが設けられている。
したがって、図8(a),(b)に示す変形例1においても、図7に示す例と同様に、外側開口部37aにパンク修理剤等の液体が付着しても、通気孔36が外側開口部37aから内側開口部37bに向けて断面積が拡大しているので、従来のような通気孔の断面積が一様な場合に比べてパンク修理剤等の液体が進入し難い。万が一、内部空間38にパンク修理剤等の液体が進入しても、通気孔36に停留せず、内部空間38内に流れ込み、溝38dを伝って、最終的に貯留空間38eに流れ込むので、センサ空間38a内でパンク修理剤等の液体がセンサ面を濡らしてセンサの動作を妨げることを防止することができる。
図9(a)は、図4に示す送信デバイス16の通気孔36の変形例を説明する図である。
通気孔36は、外側開口部37aから内側開口部38に進むにつれて、断面積が拡大するが、図4に示す通気孔36と異なる。図9(a)に示す変形例では、突出部37が筐体22に設けられず、通気孔36の外側開口部37aは、筐体22の外側の壁面に設けられている。通気孔36の内側開口部37bの縁には、角落としが施されている。
このような通気孔36においては、外側開口部37aにパンク修理剤等の液体が付着しても、通気孔36が外側開口部37aから内側開口部37bに向けて断面積が拡大しているので、従来のような通気孔の断面積が一様な場合に比べて毛細管現象が作用し難く、パンク修理剤等の液体は、通気孔36、さらには、内部空間38内に進入し難くなる。
図9(b)は、図4に示す送信デバイス16の通気孔36の更に別の変形例を説明する図である。図9(b)に示す通気孔36は、図4に示す通気孔36と異なり、外側開口部37aから内側開口部37bに進むに従って。断面積が段階的に拡大している。通気孔36の内側開口部37bの縁には、角落としが施されている。
このような通気孔36においても、外側開口部37aにパンク修理剤等の液体が付着しても、通気孔36が外側開口部37aから内側開口部37bに向けて断面積が段階的に拡大しているので、従来のような通気孔の断面積が一様な場合に比べて毛細管現象が作用し難く、パンク修理剤等の液体は、通気孔36、さらには、内部空間38内に進入し難くなる。
図10は、図4に示す送信デバイス16の突出部37の別の変形例を説明する図である。図4に示す突出部37の場合、突出部37を通気孔36の中心軸を含む平面で切断したとき、突出部37のタイヤ空洞領域に面する傾斜面の形状は、突出部37の頂部に向かうと途中に、傾斜角度が途中で小さくなる屈曲部が設けられている。これにより、傾斜面は、タイヤ空洞領域に向かって凸形状を成している。
一方、図10に示す変形例では、突出部37の傾斜面は、タイヤ空洞領域に対して凸形状をなすように、曲面形状で構成されている。
このように、突出部37の傾斜面をタイヤ空洞領域に対して凸形状とすることにより、外側開口部37aから内側開口部37bに向けて断面積を拡大させる通気孔36を効率よく設けることができる。突出部37の傾斜面をタイヤ空洞領域に対して凹形状とすると、外側開口部から内側開口部に向けて断面積が拡大する通気孔の内表面と上記傾斜面との間の肉厚が確保できず、わずかな外力(例えば、タイヤリム組、あるいはリム解き時に受ける力)によって突出部37が変形または破損するおそれがある。このため、突出部37の傾斜面をタイヤ空洞領域に対して凸形状とすることが好ましい。
図11(a),(b)は、図4に示す内部空間38と異なる内部空間の変形例を説明する図である。
筐体22には、通気孔36を通って内部空間38に進入したパンク修理剤等の液体を貯留する貯留空間38bが設けられる。貯留空間38bは通気孔36に隣接して設けられ、通気孔36の内側開口部37bが、貯留空間38bの壁面に設けられている。さらに、センサ空間38fが、貯留空間38bの壁面から分岐する。センサ空間38fには、センサユニット26のセンサ面26a(例えば、ダイアフラム)が面している。センサ空間38fは、図11(a)に示すようにセンサ面26aの幅に対応した細長い分岐空間であってもよいし、図11(b)に示すように、センサ面26aを取り囲むような幅の広い分岐空間であってもよい。
このような貯留空間38の配置によって、パンク修理剤等の液体がセンサ空間38fに到達することなく、貯留空間38bにおいて貯留されるので、パンク修理剤等の液体がセンサ面を濡らしてセンサの動作を妨げることを防止することができる。
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 通気孔
37 突出部
37a 外側開口部
37b 内側開口部
38 内部空間
38a,38f センサ空間
38b,38e 貯留空間
38c 接続管
38d 溝
39 封止樹脂
40 アンテナ
42 開口部
52 アンテナ
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 (11)
- 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、
検出した前記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壁を備え、前記壁により前記タイヤ空洞領域から画された内部空間を備え、前記壁を貫通して前記内部空間とタイヤ空洞領域とを連通する通気孔が設けられた筐体と、を有し、
前記筐体は、タイヤ空洞領域に面する外壁面上に前記通気孔の外側開口部を備え、前記内部空間に面する内壁面上に前記通気孔の内側開口部を備え、
前記外側開口部の開口面積は、0.4mm2以下であり、
前記内側開口部は、前記外側開口部に比べて開口面積が広く、
前記通気孔の孔断面積は、前記外側開口部から前記内側開口部に進むにつれて段階的に、あるいは、連続的に拡大する、ことを特徴とする送信装置。 - 前記内側開口部の開口面積は、前記外側開口部の開口面積の4倍以上である、請求項1に記載の送信装置。
- 前記筐体には、タイヤ空洞領域に向けて前記筐体の表面から1mm以上突出した突出部が設けられ、
前記突出部の頂部に前記外側開口部が設けられている、請求項1または2に記載の送信装置。 - 前記突出部を前記通気孔の中心軸を含む平面で切断したとき、前記突出部のタイヤ空洞領域に面する傾斜面の形状は、タイヤ空洞領域に向かって凸形状を成している、請求項3に記載の送信装置。
- 前記通気孔の前記内側開口部の縁は、角落としあるいは面取りが施されている、請求項1〜4のいずれか1項に記載の送信装置。
- 前記内部空間は、前記通気孔と前記センサとの間に少なくとも設けられ、前記センサのセンサ面が面するセンサ空間を含み、
前記センサ空間は、前記筐体の壁の他に、前記筐体に設けられた内部部材の内壁により画され、前記筐体の壁で覆われる内側の領域より狭く、前記通気孔の前記内側開口部から断面が拡大した空間である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の送信装置。 - 前記内部空間に面する前記筐体の壁および前記内部部材の内壁には、前記通気孔の前記内側開口部から延び、前記通気孔を通して前記内部空間に浸入した液体の流路を形成する誘導溝が設けられている、請求項6に記載の送信装置。
- 前記内部空間に面する前記筐体の壁の面には、前記内側開口部から異なる方向に延びる複数の溝がそれぞれ前記誘導溝として設けられている、請求項7に記載の送信装置。
- 前記内部空間は、前記通気孔を通って進入した液体を貯留する貯留空間を含み、
前記誘導溝は前記貯留空間に向けて延びるように設けられている、請求項7または8に記載の送信装置。 - 前記内部空間は、前記通気孔を通って進入した液体を貯留する貯留空間を含み、
前記通気孔の内側開口部が前記貯留空間の壁面に設けられ、
前記内部空間は、前記貯留空間の他に、前記貯留空間の壁面から分岐した、前記センサのセンサ面が面するセンサ空間を含む、請求項1〜5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、
検出した前記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壁を備え、前記壁により前記タイヤ空洞領域から画された内部空間を備え、前記壁を貫通して前記内部空間とタイヤ空洞領域とを連通する通気孔が設けられた筐体と、を有し、
前記筐体は、タイヤ空洞領域に面する外壁面上に前記通気孔の外側開口部を備え、前記内部空間に面する内壁面上に前記通気孔の内側開口部を備え、
前記外側開口部の開口面積は、0.4mm2以下であり、
前記内側開口部は、前記外側開口部に比べて開口面積が広く、
前記通気孔の孔断面積は、前記外側開口部から前記内側開口部に進むにつれて段階的に、あるいは、連続的に拡大し、
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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