JP6377583B2 - 空気圧検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤ内に配置されてタイヤ内の空気圧を検出する空気圧検出装置に関するものである。

ホイール部にタイヤを装着した複数の車輪が車両に設けられ、そのタイヤ内の空気圧を検出できる装置として空気圧検出装置が提案されている。このような空気圧検出装置としては、例えば、特許文献１に示すように、圧力センサ素子がケースに収容されており、ケースに形成された開口部を介してタイヤ内の空気に圧力センサ素子の受圧部が晒されるように構成されている。また、圧力センサ素子とケースとの間の隙間において、ケースの内外をシールするシール材が設けられている。

特開平１１−２１１５９４号公報

ところで、このような空気圧検出装置では、ケースの開口部を介してケース外部の空気に受圧部が晒される必要がある一方で、例えばタイヤ内の水分などがケース内部側に混入しないようにするなど、シール性の更なる向上が望まれている。

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、シール性の更なる向上を図ることができる空気圧検出装置を提供することにある。

上記問題点を解決する空気圧検出装置は、タイヤ内に配置されてタイヤ内の空気圧を検出する空気圧検出装置において、開口部が設けられたケースと、前記開口部を介して前記ケース外部からのタイヤ内の空気に受圧部が晒されるように前記ケースに収容された圧力センサ素子と、前記圧力センサ素子における前記受圧部の周囲と密接し、かつ、前記ケースの内面における前記開口部の周囲と密接して、前記ケース内部をシールする弾性を有する環状のシール材と、前記シール材の内周面の一部と密接する第１の立設部と、前記シール材の外周面の一部と密接する第２の立設部と、を備えたことを要旨とする。

これによれば、第１の立設部と第２の立設部とにより、圧力センサ素子における受圧部の周囲と密接し、かつ、ケースの内面における開口部の周囲と密接して、ケース内部をシールすることができる。特に、例えば、ケース内部の空気圧がケース外部の空気圧よりも高い場合であっても、シール材の内周面に密接する第１の立設部により、シール材の内周面側へのずれを抑制することができる。一方、例えば、ケース外部の空気圧がケース内部の空気圧よりも高い場合であっても、シール材を外周面側から密接する第２の立設部により、シール材の外周面側へのずれを抑制することができる。これによって、シール性の更なる向上を図ることができる。

上記空気圧検出装置について、前記第１の立設部及び前記第２の立設部は、前記シール材の内周面側における隙間のほうが、前記シール材の外周面側における隙間よりも大きくなるように構成されてもよい。

これによれば、シール材の内周面側における隙間のほうが、シール材の外周面側における隙間よりも大きくなることにより、シール材が内周面側に一時的に変形しやすくすることができる。このため、ケース外部からの水分などの異物が開口部を介してケース内部側に混入することを抑制することができるとともに、ケース内部側からケース外部へ空気を逃がしやすくすることによってケース内部側を調圧することができる。例えば、タイヤ内に空気圧検出装置が配置されている場合には、ケース内部側の圧力がタイヤ内の空気圧と平衡され、大気圧よりも高くなる。そして、タイヤ内から空気圧検出装置が取り出されることにより、ケース内部側の圧力のほうがケース外部の大気圧よりも高くなる。この場合において、受圧部側にシール材が一時的に変形しやすく構成することにより、ケース内部側からケース外部への空気を逃がしやすくすることでケース内部側を調圧することができ、ケース内部側からケース外部へのストレスを加えにくくすることができる。

本発明によれば、シール性の更なる向上を図ることができる。

実施形態の空気圧検出装置の装着状態を示す斜視図。 実施形態の空気圧検出装置を示す断面図。 （ａ）は実施形態の空気圧検出装置を示す分解斜視図、（ｂ）は空気圧検出装置の一部を拡大して示す斜視図。 実施形態の空気圧検出装置における圧力センサ素子とケースとを拡大して示す断面図。

以下、空気圧検出装置を具体化した一実施形態について説明する。
図１に示すように、空気圧検出装置３０は、車両用ホイールＨのリム１１に装着されるタイヤバルブ２０に取り付けられ、車両用ホイールＨに装着されたタイヤ１２内に配置される。

図２、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、空気圧検出装置３０は、箱状をなすケース３１の内部に、制御基板３２、制御基板３２と信号接続される圧力センサ素子３３、圧力センサ素子３３により検出されたタイヤ１２の空気圧情報を送信可能な送信機３５及びバッテリ３４が収容されている。送信機３５の送信した情報は、車両の内部に設けられた受信機で受信され、車室に設けられた表示器にタイヤ１２の空気圧情報が表示される。

ケース３１は、有底筒状をなす本体４１に、本体４１の開口を閉塞する板状の蓋部材４２を溶着することで構成されている。本体４１の底板４３には、底板４３の厚み方向に貫通してケース３１の内外を連通させる開口部４４が形成されている。

底板４３において、開口部４４の開口縁を取り囲んだ位置からは、蓋部材４２（圧力センサ素子３３）に向けて円筒状の第１の立設部４５が立設されている。底板４３において、第１の立設部４５よりも離れた位置からは、開口部４４を囲む円筒状の第２の立設部５１が蓋部材４２に向けて立設されている。このように、底板４３において、開口部４４の周囲には、第１の立設部４５と、第２の立設部５１と、が設けられている。

底板４３の内面４３ａと圧力センサ素子３３の対向面３３ａとの間には隙間４０が設けられており、その隙間４０にはケース３１の内外をシールするシール材６１が配置されている。本実施形態におけるシール材６１は、シリコン樹脂により形成された弾性を有し、断面が矩形状となる環状のシール材である。

図４に示すように、圧力センサ素子３３は、対向面３３ａが底板４３の内面４３ａと水平な状態で対面するように配置されている。圧力センサ素子３３は、空気圧を検出する本体部３９と、制御基板３２に信号接続される信号端子３８とを有する。圧力センサ素子３３は、対向面３３ａに円形凹状の圧力導入口３６を有するとともに、圧力導入口３６の奥面に受圧部３７を有する。

特に、圧力センサ素子３３は、受圧部３７とケース３１の外部（タイヤ１２の内部）とが開口部４４を介して連通するように配置されている。すなわち、受圧部３７が、開口部４４を介してタイヤ１２内の雰囲気に晒されている。圧力センサ素子３３は、受圧部３７に作用する圧力の大きさ（受圧部３７の歪み）を電気信号に変換することでタイヤ１２内の空気圧を検出する。

第１の立設部４５は、外周面４５ａの外径が圧力導入口３６の直径よりも大きくなるように設けられている。第２の立設部５１は、内周面５１ａの内径が圧力センサ素子３３の対向面３３ａの外形よりも小さくなるように設けられている。

シール材６１は、軸方向における底板４３側において、内周面６１ａの一部が第１の立設部４５の外周面４５ａと密接するとともに、外周面６１ｂの一部が第２の立設部５１の内周面５１ａと密接するように配置されている。シール材６１は、軸方向における圧力センサ素子３３側の第１端面６１ｃが、圧力センサ素子３３の対向面３３ａにおいて、圧力導入口３６の開口縁を取り囲む部位に密接し、軸方向における底板４３側の第２端面６１ｄが、底板４３の内面４３ａにおいて、開口部４４の開口縁を取り囲む部位に密接する。このように、シール材６１は、圧力センサ素子３３の対向面３３ａ、底板４３の内面４３ａ、第１の立設部４５の外周面４５ａ及び第２の立設部５１の内周面５１ａに密接することにより、受圧部３７がタイヤ１２内の空気に晒された状態で、ケース３１内部がタイヤ１２内の空気からシールされる。

なお、本実施形態において、ケース３１内の領域は、開口部４４を介してケース３１外部と連通している第１領域７１と、ケース３１外部と連通していない第２領域７２とに分類でき、それら第１領域７１と第２領域７２とは、シール材６１により区分されている。シール材６１の内周面６１ａに連通した第１領域７１には、圧力センサ素子３３の圧力導入口３６や受圧部３７が配置され、シール材６１の外周面６１ｂに連通した第２領域７２には、圧力センサ素子３３の信号端子３８、制御基板３２、送信機３５及びバッテリ３４が配置されている。なお、シール材６１の内側に存在する第１領域７１側を受圧部３７側と示すことがあり、シール材６１の外側に存在する第２領域７２側をケース３１内部側と示すことがある。

底板４３の内面４３ａからの第１の立設部４５の高さＴ１は、底板４３の内面４３ａからの第２の立設部５１の高さＴ２よりも低い。第１の立設部４５の先端と圧力センサ素子３３の対向面３３ａとの間、及び第２の立設部５１の先端と圧力センサ素子３３の対向面３３ａとの間には隙間が設けられている。また、圧力センサ素子３３の対向面３３ａと第１の立設部４５の先端との距離Ｄ１よりも第２の立設部５１の先端との距離Ｄ２のほうが短い。

更に、第１の立設部４５の先端部には、第２の立設部５１（シール材６１）側にテーパ４５ｂが形成されている。テーパ４５ｂは、先端に向かうにつれ（底板４３から離間するにつれ）外径が小さくなっており、シール材６１の内周面６１ａと、テーパ４５ｂとの間には、隙間が設けられている。底板４３の内面４３ａからのテーパ４５ｂの根本の高さＴ３は、第１の立設部４５の高さＴ１よりも低くなっており、圧力センサ素子３３の対向面３３ａと第１の立設部４５におけるテーパ４５ｂの根本との距離Ｄ３は、距離Ｄ１よりも長くなり、受圧部３７側に晒される表面積が更に広くなる。

このように、シール材６１において第１領域７１側（受圧部３７側）の隙間のほうが第２領域７２（ケース３１内部側）の隙間よりも大きく（広く）なるように第１の立設部４５及び第２の立設部５１が設けられている。また、言い換えると、シール材６１が第１領域７１側に晒される表面積のほうが、第２領域７２側に晒される表面積よりも広くなり、更には、シール材６１に対する第１の立設部４５の接触面積のほうが第２の立設部５１の接触面積よりも狭い。したがって、シール材６１が第２領域７２側よりも第１領域７１側に一時的に変形し易くなるように構成されている。

次に、本実施形態の空気圧検出装置３０の作用について説明する。
最初に、空気圧検出装置３０がタイヤ１２内に取り付けられる前において、ケース３１内部側の空気圧は、大気圧と同じようになっている。そして、空気圧検出装置３０がタイヤ１２内に取り付けられると、タイヤ１２内が大気圧よりも高いため、ケース３１内部側の空気圧は、タイヤ１２内の空気圧よりも低いこととなる。この場合において、シール材６１が受圧部３７側からケース３１内部側に一時的に変形しにくく構成されているため、ケース３１の外部からの水分などの異物が開口部４４を介してケース３１内部側に混入することを抑制することができる。

次に、空気圧検出装置３０がタイヤ１２内に取り付けられてから時間が経過すると、ケース３１内部側の空気圧は、タイヤ１２内の空気圧と同じようになり、大気圧よりも高くなっている。そして、空気圧検出装置３０がタイヤ１２内から取り外されると、空気圧検出装置３０が大気圧に晒され、ケース３１内部側の空気圧は、ケース３１の外部よりも高いこととなる。この場合において、シール材６１がケース３１内部側から受圧部３７側に一時的に変形しやすく構成されているため、シール材６１がケース３１内部側から受圧部３７側に一時的に変形することにより、ケース３１内部側の空気をケース３１の外部に逃がすことができ、ケース３１内部側からケース３１の外部へのストレスを加えにくくすることができる。

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）圧力センサ素子３３の対向面３３ａと底板４３の内面４３ａとの間に設けられた隙間４０にシール材６１が配置され、シール材６１の内周面６１ａに受圧部３７側から密接する第１の立設部４５と、シール材６１の外周面６１ｂにケース３１内部側から密接する第２の立設部５１とが設けられた。これにより、第１の立設部４５の外周面４５ａと第２の立設部５１の内周面５１ａとの間でシール材６１が保持される。このため、第１の立設部４５及び第２の立設部５１を設けず、圧力センサ素子３３の対向面３３ａと底板４３の内面４３ａとの間にのみシール材６１が設けられる場合と異なり、開口部４４を囲む位置からのシール材６１のずれを規制でき、開口部４４のシール性の更なる向上を図ることができる。したがって、制御基板３２、送信機３５及びバッテリ３４がタイヤ１２内の雰囲気に晒されることを抑制することができる。

（２）特に、例えば、ケース３１内部側の空気圧がケース３１の外部の空気圧よりも高い場合であっても、第１の立設部４５が受圧部３７側からシール材６１の一部に密接することにより、シール材６１の受圧部３７側へのずれを抑制することができる。その一方で、例えば、ケース３１の外部の空気圧がケース３１内部側の空気圧よりも高い場合であっても、第２の立設部５１がケース３１内部側からシール材６１の一部に密接することにより、シール材６１のケース３１内部側へのずれを抑制することができる。

（３）タイヤ１２内に空気圧検出装置３０が配置されている場合には、ケース３１内部側の圧力がタイヤ１２内の空気圧と平衡され、大気圧よりも高くなる。そして、タイヤ１２内から空気圧検出装置３０を取り出すことにより、ケース３１内部側の圧力のほうが、ケース３１の外部の大気圧よりも高くなる。この場合において、受圧部３７側にシール材６１が一時的に変形しやすく構成することにより、ケース３１内部側からケース３１の外部への圧力を逃がしやすくすることができ、ケース３１内部側からケース３１の外部へのストレスを加えにくくすることができる。

（４）特に、空気圧検出装置３０においては、剛性の関係上、ケース３１外部からケース３１内部側へのストレスよりも、ケース３１内部側からケース３１外部へのストレスに弱い。このため、ケース３１外部からケース３１内部側よりも、ケース３１内部側からケース３１外部に空気を逃がしやすくすることによって、空気圧検出装置３０の耐久性を高めることができる。

（５）第１の立設部４５の先端部には、テーパ４５ｂが形成されている。このため、第１の立設部４５の外周面４５ａと第２の立設部５１の内周面５１ａとがシール材６１に密接する場合、第１の立設部４５が設けられる受圧部３７側の隙間を広くすることができ、受圧部３７側にシール材６１が一時的に変形しやすくなる。

（６）圧力センサ素子３３の受圧部３７がタイヤ１２内の雰囲気に晒された状態で他の部材（制御基板３２、送信機３５及びバッテリ３４など）を保護するために、ケース３１内にポッティング樹脂を充填することも考えられる。この場合、ポッティング樹脂によって空気圧検出装置３０の重量が増加してしまう。本実施形態の空気圧検出装置３０では、ケース３１内にポッティング樹脂を充填しなくても、第１の立設部４５と第２の立設部５１とを設けることによりシール面積を大きくすることで、ケース３１内の気密性を確保することができる。このため、ケース３１内にポッティング樹脂を充填する場合に比べて、空気圧検出装置３０の軽量化を図ることができる。

なお、実施形態は、以下のように変更してもよい。
○ 第１の立設部４５のほうが第２の立設部５１よりも低くなるように設けられたが、これに限らない。例えば、第１の立設部４５にテーパ４５ｂが形成されていれば、第１の立設部４５と第２の立設部５１との高さが同じであってもよい。また、例えば、第１の立設部４５のほうが第２の立設部５１よりも低ければ、第１の立設部４５にテーパ４５ｂが形成されていなくてもよい。

○ 受圧部３７側のほうがケース３１内部側よりも、シール材６１が一時的に変形可能な隙間が広くなること、シール材６１が晒される表面積が広くなること、第１の立設部４５の外周面４５ａのほうが、シール材６１と密接する接触面積が狭くなることの全てが成立した関係でなくてもよい。つまり、これらの何れかが成立する関係であり、シール材６１がケース３１内部側よりも受圧部３７側に一時的に変形しやすくなるように第１の立設部４５及び第２の立設部５１が構成されればよく、これらが同じような度合いであってもよい。

○ 第１の立設部４５及び第２の立設部５１の少なくともいずれか一方は、圧力センサ素子３３に設けられていてもよく、底板４３と圧力センサ素子３３との両方に設けられていてもよい。つまり、第１の立設部４５は、シール材６１の一部と受圧部３７側から密接する構成であり、第２の立設部５１は、シール材６１の一部とケース３１内部側から密接する構成であればよく、第１の立設部４５と第２の立設部５１とが挟持するようにシール材６１が保持されることが好ましい。具体的な一例としては、第１の立設部は、圧力センサ素子における対向面から底板に向けて立設され、底板に形成された開口部の開口縁を囲んでいる。第２の立設部は、圧力センサ素子における対向面から底板に向けて立設され、第１の立設部４５よりも離れた位置から底板に形成された開口部の開口縁を囲んでいる。シール部材は、底板の内面と圧力センサ素子の対向面との間に設けられた隙間において、第１の立設部と第２の立設部とに密接するように配設される。

○ 第１の立設部４５及び第２の立設部５１は、円筒状に設けたが、例えば矩形状など、圧力導入口３６などの形状に合わせて適宜形状を変更してもよい。
○ シール材６１は、円筒状に設けたが、例えば矩形状など、適宜形状を変更してもよく、環状が好ましい。また、シール材６１は、断面が矩形状であるものに限らず、例えば断面が円形状などであってもよい。また、シール材６１の材質等も適宜変更してもよい。

○ 圧力導入口３６を有さず、受圧部３７が圧力センサ素子３３の対向面３３ａに面している圧力センサ素子３３を用いてもよい。
○ 空気圧検出装置３０は、タイヤバルブ２０に取り付けられていなくてもよい。

○ 空気圧検出装置３０は、４輪の車両におけるタイヤ１２への適用に限定されるものではなく、１〜３輪、５輪以上など４輪以外の車両におけるタイヤに適用してもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握することのできる技術的思想について以下に追記する。

（イ）前記第１の立設部及び前記第２の立設部は、前記シール材が内周面側に晒される表面積のほうが外周面側に晒される表面積よりも広くなるように構成されていることを特徴とする。

（ロ）前記第１の立設部のほうが前記第２の立設部よりも狭い接触面積で前記シール材と密接することを特徴とする。
（ハ）前記第１の立設部と前記第２の立設部とが前記ケースと一体に形成されていることを特徴とする。

（ニ）前記第１の立設部と前記第２の立設部とは、前記シール材を内周面と外周面とから挟持するように前記ケースの内面から立設されており、前記ケースの内面からの前記第１の立設部の高さのほうが前記第２の立設部の高さよりも低くなるように構成されたことを特徴とする。

（ホ）前記第１支持部の端部において前記シール材に面するようにテーパが形成されていることを特徴とする。
（ヘ）前記ケースの内部には、制御基板と、前記制御基板に電源を供給するバッテリと、が設けられており、前記制御基板には、前記圧力センサ素子と、前記圧力センサ素子により検出されたタイヤの空気圧に関する情報を送信可能な送信機とが設けられたことを特徴とする。

１２…タイヤ、３０…空気圧検出装置、３１…ケース、３３…圧力センサ素子、３３ａ…対向面、３６…圧力導入口、３７…受圧部、４０…隙間、４３…底板、４４…開口部、４５…第１の立設部、５１…第２の立設部、６１…シール材。

Claims (1)

1. タイヤ内に配置されてタイヤ内の空気圧を検出する空気圧検出装置において、
   開口部が設けられたケースと、
   前記開口部を介して前記ケース外部からのタイヤ内の空気に受圧部が晒されるように前記ケースに収容された圧力センサ素子と、
   前記圧力センサ素子の対向面における前記受圧部の周囲と密接し、かつ、前記ケースの内面における前記開口部の周囲と密接して、前記ケース内部をシールする弾性を有する環状のシール材と、
   前記ケースの内面における前記開口部の周囲に設けられ、前記シール材の内周面の一部と密接する第１の立設部と、
   前記ケースの内面における前記開口部の周囲に設けられ、前記シール材の外周面の一部と密接する第２の立設部と、を備え、
   前記第１の立設部の先端と前記圧力センサ素子の対向面との間、及び前記第２の立設部の先端と前記圧力センサ素子の対向面との間には、隙間が設けられ、前記対向面と前記第２の立設部の先端との距離のほうが、前記対向面と前記第１の立設部の先端との距離よりも短くなるように構成されている空気圧検出装置。