JPH07502000A - タイヤ圧力のセンサ装置及び該センサ装置を備えた車両用ホイール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 タイヤ空気圧センサを備えた車両用ホイール本発明は、広くは自動車の分野に関 するものであり、より詳しくは、車両用ホイールに装着されているタイヤの空気 圧を車両の運行中に連続してモニタするためのタイヤ空気圧センサを備えた車両 用ホイールに関する。

関連技術の説明 タイヤの空気圧の不足は、燃料消費量の増大、タイヤ摩耗量の増大、それに操縦 性の悪化を引き起こす大きな要因となっている。通常タイヤには、一般的に、気 体を透過させてしまう性質がタイヤに本来的に付随していることに起因する、１ 年間に付き２５％程度の圧力低下につながる空気漏れが存在している。従って定 期的にタイヤ空気圧の点検保守を行なうことは良い習慣である。

しかしながら、ごく僅かずつの空気漏れが発生しているときには、数週間ごとに タイヤ空気圧の点検を行なっても、上に列挙した悪影響を防止できないことがあ り、また、各タイヤの空気圧の補充がどれほどの頻度で必要とされているかにつ いての詳細な記録を取り続けていない場合には、ごく僅かずつの空気漏れはいつ までたっても検出されないことがある。一方、急激な空気漏れであるパンク状態 が発生すると、タイヤがたちまち損傷してしまうこともあり、また、タイヤが短 期間で使用不能になってしまうことすらあるが、経験の浅いドライバーでは、手 遅れになるまでそのパンク状態に気付かずにいることもまれではない。

従って、タイヤ空気圧が過度に低下したときに、そのことを自動的にドライバー に表示するための何らかの機構を備えることが強く望まれる。その種のシステム の一例は、Ｂａｒａｂｉｎｏによる米国特許第４０６７３７６号に開示されてい る。同米国特許は、車両用ホイールに設けた高圧空気溜と弁機構とを開示してお り、その弁機構は、タイヤ空気圧が所定のスレショルド・レベル以下に低下した ならば、そのタイヤ空気圧の低下に応答して自動的に、高圧空気溜とタイヤとの 間の通路を開放する。これによって、タイヤ空気圧がそのスレショルド・レベル 以下に低下することが自動的に防止されている。

このＢａｒａｂｉｎｏのシステムは、その意図した目的を達成してはいるものの 、その弁機構は、構造が複雑で高価なポート開閉機構を備えたものであり、その ことが実際の製品に適用する上での制約となっていた。

発明の概要 本発明は、タイヤを装着する車両用ホイールであって、そのタイヤの空気圧をモ ニタするための、構造が簡明で安価でありながら高精度で信頼性の高いセンサを 備えた車両用ホイールを提供する。

更に詳しく述べるならば、車両用ホイールに取付けられるタイヤ空気圧センサは 、ホイールの回転によって発生する遠心力によって径方向外方へ付勢される慣性 質量を含んでいる。

本発明の第１実施例では、タイヤ空気圧が、遠心力とは逆向きに慣性質量へ作用 するようにしている。ホイールの回転速度が充分に大きくなり、遠心力が、慣性 質量に作用している空気圧の力に打ち勝つようになると、慣性質量が径方向外方 へ移動してスイッチを開放状態にする。スイッチが開放状態になる速度は、タイ ヤ空気圧の所定の関数となっている。

本発明の第２実施例では、タイヤ空気圧が最小値より小さいことを検出するため の更にもう１つのセンサを備えている。スプリングが、慣性質量を遠心力とは逆 向きに内方へ付勢している。また、タイヤ空気圧をベローズへ供給しており、こ のベローズは、その一端が、供給された空気圧に比例して径方向外方へ移動する 。

タイヤ空気圧が前記最小値を超えているときには、ベローズが第１スイツチを開 放状態にしている。また、車速かタイヤ空気圧に対応した値を超えたならば、慣 性質量が径方向外方へ移動してベローズの前記端部から離れ、第２スイツチを開 放状態にする。

本発明のセンサは、タイヤ空気圧を車両のドライバーに表示することだけのため に使用するようにしても良く、或いは、本発明のセンサを、Ｂａｒａｂｉｎｏに 開示されているように、検出空気圧がある値を割り込んだならば高圧空気溜から タイヤの中へ空気を自動的に供給するようにしたシステムを制御するために使用 するようにしても良い。

本発明の以上の特徴及び利点、並びにその他の特徴及び利点は、当業者であれば 以下の詳細な説明を添付図面と共に参照することによって容易に理解することの できるものである。尚、添付図面において、同一の参照番号は同一ないし対応す る部品を示している。

図面の説明 図１は、本発明の一実施例に係るタイヤ空気圧センサを備えた、車両用ホイール 及びタイヤを示した部分断面図である。

図２は、タイヤ空気圧がピストンに作用するようにした一実施例に係るセンサの 、ホイールが停止しているか或いは比較的低速で回転しているときの状態を示し た断面図である。

図３は、図２と同様の図であり、ただし、ホイールが比較的高速で回転している ときの図２のセンサを示した図である。

図４は、図２及び図３のセンサと同様の構成であるが、ただしピストンの密封状 態を得るために反転折返形ダイヤフラムを備えた一実施例に係るセンサを示した 図である。

図５は、空気圧がベローズへ供給されるようにした一実施例に係るセンサを示し た図である。

図６は、タイヤ空気圧が最小値より小さいことを検出するための第２のベローズ を備えた一実施例に係るセンサを示した図である。

図７は、図６のセンサのスイッチの配線を示した電気回路図である。

図８ａは、タイヤ空気圧を検出し且つそのタイヤ空気圧が最小値より小さいこと を検出するための単一のベローズを備えた一実施例に係るセンサの、その空気圧 が前記最小値より小さいときの状態を示した図である。、図８ｂは、図８ａと同 様の図であり、ただし、空気圧が前記最小値より大きくホイールが静止している が或いは比較的低速で回転しているときの、図８ａのセンサを示した図である。

図８０は、図８ａと同様の図であり、ただし、空気圧が前記最小値より大きくホ イールが比較的高速で回転しているときの、図８ａのセンサを示した図である。

図８ｄもまた、図８ａと同様の図であり、ただし、空気圧が前記最小値より小さ くホイールが比較的高速で回転しているときの、図８ａのセンサを示した図であ る。

発明の詳細な説明 図１に示したように、自動車ないしその他の車両に用いる車両用ホイール１０は リム１２を含んでおり、このリム１２にタイヤ１４が装着されている。ホイール １０は更に、円板形の本体部分である壁部１６を含んでいる。壁部１６は、リム １２から径方向内方へ向かって延出しており、この壁部１６にはホイール１゜を 車両の車軸に取付けるための複数の孔（不図示）が形成されている。

本発明の一実施例に係るタイヤ空気圧センサ１８の好ましい取付は位置は、タイ ヤ１４の空気充填空間の中に収容してリム１２の内側に止着するというものであ る。そのようにすれば、センサ１８が、タイヤ１４の中の空気圧に直接に露出さ れるようになる。ただし、図には明示しないが、センサ１８を、壁部１６等のそ の他の位置に取付け、そのセンサ１８ヘタイヤ空気圧を伝達するための導管を備 えた構成も、本発明の範囲に含まれる。

センサ１８は、このセンサ１８の感度軸心が、ホイール１ｏの回転軸心と直角に 交わる径方向軸心２０に一致するようにして取付けである。細心２ｏに沿った径 方向外方の向きを図中に矢印２２で示した。ホイール１０の壁部１６には、二次 巻線であるコイル２４を止着してあり、このコイル２４はホイール１ｏの壁部１ ６と一体に回転する。また、ホイール１ｏと共に回転することない車両の構造部 材２８には、−次巻線であるコイル２６を止着しである。ホイール１ｏが図示の 回転位置に（ると、コイル２４がコイル２６に近接して、それらコイルが互いに 誘導結合する。

ｍ１ＬＪ材２８とホイール１０とは電気的に接地されている。コイル２６はその 両端が検出装置３０に接続されている。コイル２４は、その一端が接地されてお り、他端がリード線３２を介してセンサ１８に接続されている。

図２及び図３に示したように、センサ１８はスイッチ３３を含んでおり、このス イッチ３３はリード線３２と接地部位との間に接続されている。スイッチ３３は 、車速か（従ってタイヤの回転速度が）比較的低速のときには第１状態（閉成状 態）にあり、高速になると第２状態（開放状態）になる。検出装置３０は、セン サ１８内のスイッチ３３が閉成状態にあるかそれとも開放状態にあるかを検出す るための回路を含んでいる。コイル２４のインピーダンスはコイル２６に影響を 及ぼすため、スイッチ３３が開放状態にあるときには小さな負荷が検出され、ス イッチ３３が閉成状態にあるときには大きな負荷が検出される。

検出装置３０は、例えば、コイル２６へ定電流パルスを送出する発振回路（不図 示）と、コイル２６の両端間の電圧を検出する検出回路とを含んだものとするこ とができる。この場合のコイル２６の両端間の電圧は、スイッチ３３が開放状態 にあるときよりも、閉成状態にあるときの方が低（なる。また別の方法として、 検出装置３３を、コイル２６へ定電圧パルスを送出して、コイル２６を流れる電 流の大きさを検出する構成としても良い。この場合のコイル２６を流れる電流の 大きさは、スイッチ３３が開放状態にあるときよりも、閉成状態にあるときの方 が大きくなる。

更に別の方法として、コイル２４に並列にコンデンサ（不図示）を接続して並列 共振回路を形成することによって、スイッチ３３が開放状態にあるときにはコイ ル２６からの誘導パルスに反応してその並列共振回路に振動が発生し、一方、ス イッチ３３が閉成状態にあるときにはその振動が発生しないようにするのも１つ の方法である。コイル２４における振動は、「リンギング」信号としてコイル２ ６へその影響をフィードバックするため、検出装置３０で検出することができる 。

図２及び図３には、センサ１８を図示してあり、このセンサ１８は、導電体材料 製のハウジングであるボディ３４を含んでおり、このボディ３４は接地されてい る。ボディ３４には、軸心２０の方向に延在する孔３６が形成されている。この 孔３６の径方向内方の端部は閉塞されており、一方、この孔３６の径方向外方の 端部は、通路３８を介してタイヤ１４の空気充填空間に連通している。

導電体材料製のピストン４０は、孔３６に密接した状態で、この孔３６の中で□ 軸心２０に沿って摺動するようにしてあり、このピストン４ｏは慣性質量を構成 している。孔３６の中には、ピストン４ｏの径方向外方の端面４０ａの上方に、 圧力室４２が画成されている。この圧力室４２は、通路３８を介してタイヤ１４ の空気充填空間と連通しており、そのためこの圧力室４２の中の空気圧はタイヤ １４の空気圧と等しい。

図には更に、ゴム製ないしプラスチック類の０リング４４を示してあり、それら Ｏリング４４は、ピストン４ｏの外周面に形成した溝４６の中に嵌装されていて 、ピストン４０と孔３６の内周面との間の気密性を強化している。孔３６の径方 向内方の端壁部から、ピストン４０の径方向内方の端面４０ｂへ向がって、導電 性の突起４８が突出している。ピストン４ｏの中心軸心に沿って貫通して形成し た孔の中を導電性のロッド４９を配設してあり、このロッド４９は、プラスチッ ク類ないしその他の絶縁体材料製のスリーブ５ｏによって、その径方向外方のピ ストン４０の本体部分から絶縁されている。ロッド４９及びスリーブ５ｏは、ピ ストン４０に圧入状態で嵌合されており、これらはピストン４ｏと一体に運動す る。

ロッド４９はリード線３２に電気的に接続されており、このリード線３２は、こ のリード線３２をボディ３４から絶縁するための絶縁部材５１の中を貫通して延 在している。突起４８は、スイッチ３３の第１接点を構成しており、一方、ロッ ド４９は、このスイッチ３３の第２接点を構成している。図２に示した状態では 、ロッド４９が突起４８に接触しており、従ってスイッチ３３は閉成状態とされ ている。図３に示した状態では、ロッド４９が突起４８から離れており、従って スイッチ３３は開放状態とされている。

Ｏリング４４によってピストン４０をボディ３４から効果的に絶縁することがで きるのであれば、ロッド４９及びスリーブ５ｏを省略して、リード線３２をピス トン４０に直接に接続することも可能である。しかしながら、そのような構成よ りも、図示の構成の方が好ましく、なぜならば、図示の構成とすればスイッチ３ ３が誤って閉成するおそれがないため、ピストン４ｏとボディ３４とが接触して も構わな（なるからである。ピストン４０とボディ３４との間の接触が発生する 可能性があるのは、例えば、センサ１８が長期に亙って使用されたために摩耗を 生じた場合などである。

圧力室４２の中の空気圧は、ピストン４０の径方向外方の端面４０ａに作用して このピストン４０を矢印２２とは逆向きの径方向内方へ付勢している。車両が停 止しているとき、或いは比較的低速で走行しているときには、この空気圧のため にロッド４９が突起４８に押し付けられており、従ってスイッチ３３が閉成状態 とされている。圧力室４２内の空気圧によってピストン４０に作用する径方向内 方への力Ｆｉｎは、Ｆｉｎ＝ＰＡという式で与えられ、この式において、Ｐは圧 力室４２内の空気圧（タイヤ空気圧）であり、Ａはピストン４０の端面４０ａの 面積である。

車両が走行し、ホイール１０が回転すると、それによって遠心力Ｆ　ｏｕｔが発 生し、この遠心力Ｆｏｕｔはピストン４０を矢印２２の向きに、即ち径方向外方 へ付勢する。この遠心力Ｆ　ｏｕｔは、Ｆｏｕｔ　＝４ｍｒＶ”　／Ｄ”で与え られ、この式において、ｍはピストン４０の質量、ｒはホイール１０の回転中心 から突起４８の径方向外方の先端までの半径距離、■は車両の線速度、そして、 Ｄはタイヤ１４の直径である。

ホイール１０が回転することによりピストン４０に作用する遠心力Ｆ　ｏｕｔが 、圧力室４２内の空気圧からピストン４０へ作用している力Ｆｉｎを超えたとき に、ピストン４０及びロッド４９が突起４８から離れ、それによってスイッチ３ ３が開放状態になる。スイッチ３３が開放状態になるのは、Ｆｏｕｔ　＝Ｆｉｎ 、即ちＰＡ＝４ｍｒｌ　／［）２になったときであり、従って、Ｐ＝　（４ｍｒ ／ＡＤ”　）Ｖ”になったときである。ｍＳｒ、Ａ、及びＤはいずれも定数であ るため、このときのタイヤ空気圧Ｐは、車速Ｖの所定の関数として様々な値を取 る。より具体的には、このときのタイヤ空気圧Ｐは、車速Ｖの二乗に比例した値 となる。

ホイール１０を装着した車両は、一般的に、車速■を検出するための速度計ない し回転計を備えている。スイッチ３３が開放状態になる車速Ｖは、タイヤ空気圧 Ｐに関係しており、その関係は、正確な所定の関係であって、Ｐ＝ＫＶ”で表わ され、この式において、Ｋ＝４ｍｒ／ＡＤ”である。検出装置３ｏは計算処理回 路を含んでおり、その計算処理回路は、例えば一般的なマイクロプロセッサを用 いて構成することもできれば、専用ハードウェア装置として構成することもでき 、車速Ｖを二乗して定数Ｋを乗じることによって、空気圧Ｐを算出するようにし た回路である。こうして算出されたタイヤ空気圧Ｐを、車両の制御パネルのイン ジケータに表示するようにしても良く、或いは、そのタイヤ空気圧Ｐの値を利用 して、その算出圧力が例えば３５ｐｓｉ　（約２．５気圧）の正常値以下になっ たならば、タイヤ１４の中へ空気を供給する空気供給源を自動的に制御するよう にしても良い。

図４に示した本発明の一実施例に係るセンサ６ｏは、前述のセンサ１８と同様の 構成であるが、ただし、０リング４４の替わりに反転折返形ダイヤフラム６２を 使用している。この反転折返形ダイヤフラム６２には、市販のものを使用するこ とができ、例えば二米国、ウェストバージニア州、Ｎｅｗａｌｌに所在のＢｅｌ ｌｏｆｒａｌ社が販売しているものなどを使用することができる。

ダイヤフラム６２は、その中央部分を、絶縁体製の端面プレート部材６４及びね じ６６によって、ピストン４０の径方向外方の端面４０ａに挟み付けて固定して あり、また、このダイヤフラム６２の周縁部を、リング状の土着部材６８によっ て、孔３６の内周面に止着しである。ダイヤフラム６２の折返部分、即ち「反転 」部分６２ａは、ピストン４０と孔３６の内周面との間の環状空間３６ａの中へ 入り込んでいる。リード線３２はねじ６６に接続されており、ねじ６６は、ロッ ド４９に螺合して、このロッド４９への電気的接続の機能を果たしている。

センサ６０の動作は、センサ１８の動作と基本的に変わるものではない。０リン グ４４と比較したときの反転折返形ダイヤフラム６２の利点は、ピストン４゜と 孔３６の内周面との間の摩擦を実質的に除去することができることから、センサ ６０が本質的にセンサ１８よりも高精度になるということにある。

孔３６のうちの、部分３６ａが、大気と連通していたならば、大気圧の変動によ ってセンサ６０の動作に変動が生じるおそれがあるため、その種のセンサ６゜の 動作の変動をなくすために、この部分３６ａを密閉状態にしてお（ことが好まし い。理想的な状況下では、この部分３６ａの圧力は、一定の既知の圧力値に保た れる。

センサ６０は、ダイヤフラム６２が気体透過性の小さな材料で製作されていれば 、非常に長い期間に互って正確に動作するものとなる。しかしながら、市販の低 価格の反転折返形ダイヤフラムのうちには、気体透過性のかなり大きなものがあ り、そのようなものを使用した場合には、空気が圧力室４２からダイヤフラム６ ２を透過して、部分３６ａの中へ徐々に侵入して行（。この空気の侵入によって 、部分３６ａの中の空気圧が次第に上昇し、圧力室４２の中の空気圧に等しくな り、それによってセンサ６０が動作不能に陥ってしまう。

この問題を克服したのが図５に示したセンサ７０であり、このセンサ７０は、孔 ７４が形成されたボディ７２を含んでいる。孔７４の中には、上で説明したピス トン４０の機能を果たす慣性質量７６が、軸心２０に沿って径方向に移動可能に 収容されている。慣性質量７６は、外側のスプール部材７８を含んでおり、この スプール部材７８には孔７８ａが形成されている。この孔７８ａの、径方向内方 の端部には、段付形状のプラグ部材８０が嵌合している。ボディ７２の径方向外 方の端壁部から径方向内方へ向かって、フランジ部８２が突出しており、このフ ランジ部８２には、通路８４を貫通形成してあり、この通路８４はタイヤ１４の 空気充填空間に連通している。

孔７８ａの中に、良好な導電性を有する金属材料で製作した、可撓性を有するベ ローズ８６を配設してあり、このへローズ８６は、その両端がプラグ部材８０と フランジ部８２とに夫々固定されている。本発明を実施するのに適したベローズ ８６の一例としては、例えば、米国、ニューシャーシー州、Ｃｅｄａｒ　Ｇｒｏ ｖｅに所在のＳｅｒｖｏｍｏｔｏｒ　ｃｏａ＋ｐａｎｙ社から市販されているベ ローズがある。ベローズ８６の内部には、上で説明した圧力室４２と同じ機能を 果たす圧力室８８が画成されている。

更に詳しく説明すると、タイヤ空気圧が通路８４を介して圧力室８８の中へ伝達 されており、それによって、プラグ部材８０の径方向外方の端面８０ａに、その 空気圧に対応した大きさの力が作用している。また、細長形状の貫通導通部材９ ０が、絶縁部材９２を貫通して孔７４の中へ突き出している。この貫通導通部材 ９０にはリード線３２が接続されている。プラグ部材８０は、ベローズ８６．７ ランデ部８２、及びボディ７２を介して接地されており、このプラグ部材８０は 、前述のスイッチ３３と同じ機能を果たすスイッチ９１の一方の接点を構成して いる。また、貫通導通部材９０は、このスイッチ９１の第２の接点を構成してい る。

ベローズ８６は、可撓性を有するものであって、その弾性定数（はね定数）が無 視し得る程度に小さなものであっても良く、或いは、所定の値の弾性定数を有す るものであっても良い。いずれの場合にも、圧力室８８内の空気圧による力はプ ラグ部材８０の端面８０ａに径方向内方の向きに作用し、一方、ホイール１０の 回転によって発生する遠心力は、スプール部材７８とプラグ部材８０とから成る 慣性質量７６に径方向外方の向きに作用する。

その遠心力が、圧力室８８内の空気圧による力より小さいときには、ベローズ８ ６が図示のように最大に伸長した状態となって、プラグ部材８０の径方向内方の 端面８０ｂが貫通導通部材９０に接触しており、そのためスイッチ９１が閉成状 態とされている。一方、その遠心力が、その空気圧の力に打ち勝つ大きさになっ たなら、プラグ部材８０が貫通導通部材９０から離れ、そのためスイッチ９１が 開放状態なる。

ベローズ８６は、気体透過性の非常に小さな例えばニッケル等の金属材料で製作 したものとすることが好ましい。これによって、圧力室８８から孔７４の中へ（ 圧力室８８の外側の部分へ）漏出する空気は実質的に皆無となり、気体透過性の 大きな低価格の反転折返形ダイヤフラム６２を備えたセンサ６０に固有の問題が センサ７０には存在しな（なる。

最近では、「ランフラット」タイヤも多く使用されるようになってきた。ランプ ラットタイヤは、タイヤ空気圧が「０」の状態で、１００〜２００マイル（約１ ６０〜３２０ｋ１１１）の距離に亙って、タイヤの構造を損なうことな（、操縦 性を維持し続けることができる。そのため。ランフラットタイヤを装着した車両 は、パンクしたタイヤをスペアタイヤに交換することな（、修理店まで走らせる ことができる。

上述のセンサ１８．６０、及び７０は、通常の運転状況にあるときにはタイヤ空 気圧を正確に表示することができる。しかしながらそれらセンサは、パンク等に よって発生する、高速走行中の急激なタイヤ空気圧の喪失は、検出することがで きない。なぜならば、高速回転によって開放状態とされているスイッチは、空気 圧が失われた後にも、その開放状態のままに維持されるからである。

ランフラットタイヤはタイヤ空気圧が「０」になっても操縦性を維持し続けるた め、車両のドライバーが、ランフラットタイヤのパンクに気付かないまま、かな りの距離を走行してしまうということも起こり兼ねず、その場合には、タイヤを 損傷させたり、危険を伴うおそれのある状況に至ることにもなり兼ねない。

図６に示したセンサ１００は、図５のセンサ７０と類似した構成であるが、ただ し、追加のダイヤフラムとスイッチ・アセンブリとを含んでおり、それらダイヤ フラムとスイッチ・アセンブリとは、タイヤ１４内の空気圧が例えば１５ｐｓｉ （約１．１気圧）の所定の最小値より小さくなったときに、そのことを検出する ためのものである。センサ１００は、ボディ１０２を含んでいると共に、センサ ７０と共通する幾つもの構成要素を含んでおり、それら共通の構成要素には同一 の参照番号を付しである。

ボディ１０２の内部に、軸心２０と直交する方向に延在する孔１０４が形成され ている。この孔１０４の中には、可撓性を有するベローズ１０６が延在している 。ベローズ１０６のく図６で見て）左側の端部には、プラグ部材１０８が嵌合し ており、一方、ベローズ１０６の右側の端部は、フランジ部材１１０によって支 持されている。フランジ部材１１０を貫通して形成されている通路１１４を介し て、タイヤ空気圧が、ベローズ１０６の内側に画成された圧力室１１２へ伝達さ れている。孔７４と孔１０４とは通路１１５を介して連通している。

フランジ部材１１０の中央孔に、絶縁部材１１８が嵌合しており、この絶縁部材 １１８を貫通して、貫通導通部材１１６が延在している。貫通導通部材１１６の 外端部にはリード線３２が接続されており、一方、貫通導通部材１１６の内端部 は圧力室１１２の中を延伸して、この貫通導通部材１１６の左側の先端がプラグ 部材１０８に近接して位置している。プラグ部材１０８は、ベローズ１０６、フ ランジ部材１１０、及びボディ１０２を介して接地されており、このプラグ部材 １０８は低圧検出用スイッチ１２０の第１接点を構成している。貫通導通部材１ １６は、このスイッチ１２０の第２接点を構成している。

ベローズ１０６は軸心２０に直交する方向に延在しているため、ホイール１０の 回転によりて発生する遠心力の影響を殆ど受けることがない。図示の状態にある ときには、圧力室１１２内の空気圧がプラグ部材１０８の内端面に作用してベロ ーズ１０６を伸長させており、それによってプラグ部材１０８を孔１０４の左端 の端壁部に押し付けている。ただしベローズ１０６は、図示の状態にあるときに は、弾性変形によって伸長している。このとき、このベローズ１０６の弾性力は 、圧力室１１２内の空気圧の力に抗してベローズ１０６を収縮させ、プラグ部材 １０８を右方へ移動させようとしている。

ベローズ１０６の弾性定数（ばね定数）は、圧力室１１２内の空気圧（タイヤ空 気圧）が所定の最小値より小さくなったときに、このベローズ１０６が収縮する ことによってプラグ部材１０８を右方へ移動させて貫通導通部材１１６と接触さ せ、それによってスイッチ１２０を閉成状態にすることができるような弾性定数 に選択しである。一方、空気圧がその所定の最小値より大きくなったならば、そ の空気圧がベローズ１０６の弾性力に打ち勝ち、プラグ１０８を貫通導通部材か ら離れる方向へ移動させて、スイッチ１２０を開放状態にする。

図７には、スイッチ９１及びスイッチ１２０の回路図が示されている。タイヤ空 気圧が、例えば１５ｐｓｉ（約１．１気圧）の所定の最小値より小さいときには 、車速の大小にかかわらず、スイッチ１２０は閉成状態に保持されている。接点 ９０と接点１１６とは共にリード線３２に接続されているため、リード線３２は 、そのように空気圧が小さい状況では、車速の大小にかかわらず接地された状態 にされている。

従って、スイッチ９１を（正常なタイヤ空気圧の下で）開放状態にするだけの充 分に大きな速度Ｖで車両が走行しているときに、検出装置３０によって、リード 線３２が接地された状態にあることが検出された場合には、タイヤ空気圧は必ず 前述の最小値より小さくなっている。検出装置３０は、車両が所定速度Ｖ以上で 走行していてリード線３２が接地された状態になったときには、低圧状況にある ことを表示するように、構成されないしはプログラムされている。

下の表は、センサ１００のスイッチ９１及びスイッチ１２０の論理関数を図示し たものであり、ここでは、ベローズ８６が弾性力を発揮するものであって、この ベローズ８６がプラグ部材８０を貫通導通部材９０に接触させる方向に付勢して いるものとしている。

図８ａ〜図８ｄは、本発明の一実施例に係る更に別のセンサ１３０を示しており 、このセンサ１３０は、センサ１００の機能の全てを備えているが、ただし、ベ ローズを１つしか使用していない。このセンサ１３０は、その内部に収容空間１ ３４を有するほぼカップ形状のボディ１３２を含んでおり、このボディ１３２は （それらの図で見て）上部が閉じている。収容空間１２４の下端はフランジ部材 １３６によって閉塞されている。収容空間１３４の中には、略々カップ形状の慣 性質量１３８が、細心２０に沿って移動可能にように収容されており、この慣性 質量１３８は、圧縮バネ１４０によって、フランジ部材１３６と当接する方向へ 付勢されている。

慣性質置１３８は、径方向内方を向いた端面１３８ａを有しており、この端面１ ３８ａに、突起１４２が形成されている。環状の絶縁部材１４４が、フランジ部 材１３６から径方向外方へ向かって延伸している。更にこの絶縁部材１４４の上 端から径方向外方へ向かって、環状の接点部材１４６が延出しており、この接点 部材１４６は、リード線１４８を介して貫通導通部材１５０に接続しており、貫 通導通部材１５０は、ボディ１３２に形成した孔に嵌合した絶縁部材１５２を貫 通して延在している。貫通導通部材１５０には、リード線３２が接続されており 、一方、ボディ１３２は接地されている。

フランジ部材１３６及び絶縁部材１４４を貫通するようにして形成されている孔 １５６の中に、弾性を有するベローズ１５４が延在している。ベローズ１５４の 内部は、タイヤ空気圧に対して露出されており、そこに圧力室１５８が画成され ている。ベローズ１５４の径方向外方の端部は、導電体製の端部プレート部材１ ６０によって密閉されており、このプレート部材１６０は、ベローズ１５４、フ ランジ部材１３６及びボディ１３２を介して接地されている。慣性質量１３８は 、スプリング１４０とリード線１６２とを介して貫通導通部材１５０に接続され ている。更に、絶縁部材１６４が図示されており、この絶縁部材１６４は、スプ リング１４０及びリード線１６２を、ボディ１３２から絶縁しており、従って接 地部位から絶縁している。

接点部材１４６とプレート部材１６０とで、前述のスイ・ツチ１２０と同じ機能 を果たす低圧スイッチ１６６を構成している。また、突起１４２とプレート部材 １６０とで、前述のスイッチ９１と同じ機能を果たすスイ・ソチ１６８を構成し ている。

図８ａに示した状態は、車両が停止しているか或いは非常に低速で走行しており 、タイヤ空気圧が前述の最小値より小さいときの状態である。ベローズ１５４の 弾性定数は、このベローズ１５４の収縮によって、プレート部材１６０を下方へ 移動させて接点部材１４６と接触させ、それによってスイ・ソチ１６６を閉成状 態にすることができる大きさに選択しである。

上で説明した様々なセンサでは、タイヤ空気圧が、ホイール１０の回転によって 発生する遠心力とは逆向きに作用するようにしであるが、このセンサ１３０では 、タイヤ空気圧と遠心力とが、共に径方向外方の向きに作用するようにしである 。また、スプリング１４０からは、慣性質量１３８に、遠心力とは逆向きの径方 向内方への力が作用するようにしである。図８ａの状態では、遠心力は「０」か または非常に小さく、スプリング１４０が慣性質量１３８を下方へ移動させてお り、そのため突起１４２がプレート部材１６０に接触して、スイッチ１６８が閉 成状態になっている。

図８ｂに示した状態は、タイヤ空気圧が前述の最小値を超えており、車両が停止 しているか或いは非常に低速で走行しているときの状態である。圧力室１５８内 の空気圧が、ベローズ１５４の弾性力と、スプリング１４０の力とに打ち勝って 、プレート部材１６０を接点部材１４６から離し、スイッチ１２０を開放状態に している。ただしスイッチ１６８は、スプリング１４０の力のために、ここでも 開成状態になっている。

図８０に示した状態は、タイヤ空気圧が前述の最小値を題えており車両が充分に 高速で走行しているときの状態である。車速が充分に大きいために、慣性質量１ ３８に作用している遠心力が、スプリング１４０の力に抗して慣性質量１３８を 径方向外方へ移動させており、そのため突起１４２がプレート部材１６０から離 れ、スイッチ１６８が開放状態になっている。この場合には、スイッチ１６６も 開放状態になっており、そのためリード線３２が非接地状態になっている。

ベローズ１５４の弾性定数は、スプリング１４０の弾性定数よりはるかに大きな 値に選択しである。そのため、プレート部材１６０の径方向位置に関してはスプ リング１４０からの影響を無視することができ、従って、プレート部材１６０の 径方向位置は、圧力室１５８内の空気圧に応じて変化する。遠心力がスプリング １４０の力に打ち勝てるほど大きくない間は、タイヤ空気圧が上昇するにつれて プレート部材１６０は次第に径方向外方へ移動して、スプリング１４０を次第に 圧縮して行く。

このようにして、タイヤ空気圧が大きければ大きいほど、スプリング１４０から 慣性質量へ作用する力も大きくなるため、そのスプリングの力に打ち勝つために 必要とされる遠心力、従って車速も、タイヤ空気圧が上昇するほど、大きなもの となる。従って、スイッチ１６８が開放状態になる車速か、以上に説明した所定 の方式で、タイヤ空気圧の上昇と共に太き（なる。

図８ｄに示した状態は、車両の走行速度はスイッチ１６８を開放状態にするのに 充分な高速であるが、タイヤ空気圧は前述の最小値より低いという場合の状態で ある。この場合には、スイッチ１６６が閉成しており、前掲の表に関して説明し たように、検出装置３０によ１て低圧状況が検出される。

以上に本発明の具体的な実施例を幾つか図示して説明したが、当業者であれば本 発明の概念並びに範囲から逸脱することなく多くの変更例や別実施例にも想到す ることは当然である。

例えば、センサの出力を提供するための上で説明した電気式スイッチは、空圧式 スイッチや、その他の種類のスイッチに替えることも可能である。

従って本発明は、以上に詳細に説明した具体的な実施例だけに限定さるべきもの ではない。本発明の概念並びに範囲から逸脱することなく加え得る様々な変更が 考えられるからである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ホイール（１０）に装着したタイヤ（１４）の内部の圧力を検出するための センサ（１８、６０、７０、１００、１３０）において、前記ホイール（１０） の径方向の軸心（２０）に沿って移動可能なように前記ホイール（１０）に支持 された、前記ホイール（１０）の回転によって発生する遠心力によって前記軸心 （２０）に沿って径方向外方へ付勢されるようにしてある、慣性質量手段（４０ ）（７８、８０）（１３８）と、前記圧力を、前記タイヤ（１４）から前記慣性 質量（４０）（７８、８０）（１３８）手段へ前記軸心（２０）に沿って伝達す るための、圧力伝達手段（３６、３８、４０ａ、４２）（３６、３８、４２、６ ２）（８４、８６、８８）（１５４、１５６、１５８、１６０）と、前記慣性質 量手段（４０）（７８、８０）（１３８）によって、前記遠心力と前記圧力とに 応答して作動され、前記ホイール（１０）の回転速度が前記圧力の所定の関数と して変化する所定値より小さいときに第１状態とされ、前記回転速度が前記所定 値より大きいときに第２状態とされる、スイッチ手段（３３）（９１）（１６８ ）と を備えたことを特徴とするセンサ（１８、６０、７０、１００、１３０）。 ２．請求項１記載のセンサ（１８、６０、７０、１００）において、前記圧力伝 達手段（３６、３８、４０ａ、４２）（３６、３８、４２、６２）（８４、８６ 、８８）が、前記圧力を前記慣性質量手段（４０）（７８、８０）へ、前記軸心 （２０）に沿って前記遠心力とは逆向きに径方向内方へ伝達するように構成され ていることを特徴とするセンサ。 ３．請求項２記載のセンサ（１８）において、前記慣性質量手段（４０）がピス トン（４０）を含んでおり、前記前記圧力伝達手段（３６、３８、４０ａ、４２ ）が、前記軸心（２０）に沿って延在する径方向孔（３６）であって、前記ピス トン（４０）が該孔（３６）の中で密接状態で摺動するようにしてある孔（３６ ）と、 前記ピストン（４０）の径方向外方の端面（４０ａ）によって前記孔（３６）の 中に画成された圧力室（４２）と、前記タイヤ（１４）から前記圧力室（４２） へ通じる通路（３８）と、を含んでいる ことを特徴とするセンサ。 ４．請求項２記載のセンサ（７０、１００）において、前記圧力伝達手段（８４ 、８６、８８）が、可撓性ベローズ（８６）を含んでいることを特徴とするセン サ。 ５．請求項４記載のセンサ（１００）において、前記圧力が所定の最小圧力値よ り小さいことを検出し、且つ、それに応答して前記スイッチ手段（９１）を前記 第１状態にするための、前記軸心（２０）に対して直交する方向に延在する更に 別の可撓性ベローズ（１０６）を備えたことを特徴とするセンサ。 ６．請求項１記載のセンサ（６０）において、前記慣性質量手段（４０）がピス トン（４０）を含んでおり、前記前記圧力伝達手段（３６、３８、４２、６２） が、内面を有し前記軸心（２０）に沿って延在する径方向孔（３６）と、外周部 分が密封状態で前記内面に止着された反転折返形ダイヤフラム（６２）と、 前記ダイヤフラム（６２）の径方向外方の面によって前記孔の中に密封状態で画 成された圧力室（４２）と、 前記タイヤ（１４）から前記圧力室（４２）へ通じる通路（３８）と、を含んで おり、 前記ピストン（４０）が、前記孔（３６）の中を移動可能であるようにしてあり 、かつ前記ピストン（４０）の径方向外方の端面（４０ａ）を、前記ダイヤフラ ム（６２）の径方向内方の面に固定してあることを特徴とするセンサ。 ７．請求項１記載のセンサ（１８、６０、７０、１００）において、前記スイッ チ手段（３３）（９１）が、 前記慣性質量手段（４０）（７８、８０）の径方向内方を向いた面（４０ｂ）（ ８０ｂ）と一体の可動接点（４９）（８０）と、前記可動接点（４９）（８０） より径方向内方に配設した、前記可動接点（４９）（８０）と接触可能な固定接 点（４８）（９０）とを含んでいることを特徴とするセンサ。 ８．請求項１記載のセンサ（１００）（１３０）において、前記圧力が所定の最 小圧力値より小さいことを検出し、且つ、それに応答して前記スイッチ手段（９ １）（１６８）を前記第１状態にするための、低圧検出手段（１０６、１２０） （１５４、１６６）を備えたことを特徴とするセンサ。 ９．請求項８記載のセンサ（１００）において、前記低圧検出手段（１０６、１ ２０）が、前記軸心（２０）に対して直交する方向に延在する可撓性ベローズ（ １０６）を含んでいることを特徴とするセンサ。 １０．請求項１記載のセンサ（１３０）において、前記圧力伝達手段（１５４、 １５６、１５８、１６０）が、前記圧力を前記慣性質量手段（１３８）へ、前記 軸心（２０）に沿って径方向外方へ伝達するように構成されていることを特徴と するセンサ。 １１．請求項１０記載のセンサ（１３０）において、前記慣性質量手段（１３８ ）を前記軸心（２０）に沿って径方向内方へ付勢するための付勢手段（１４０） を更に備えたことを特徴とするセンサ。 １２．請求項１１記載のセンサ（１３０）において、前記圧力伝達手段（１５４ 、１５６、１５８、１６０）が、前記軸心（２０）に沿って延在する可撓性べロ ーズ（１５４）を含んでおり、該ベローズ（１５４）が、前記慣性質量手段（１ ３８）の径方向内方を向いた部分（１４２）と接触可能な、移動可能な径方向外 方の外端部（１６０）を有することを特徴とするセンサ。 １３．請求項１２記載のセンサ（１３０）において、前記ベローズ（１５４）の 前記外端部（１６０）の径方向位置が前記圧力の所定関数として変化するように 、前記ベローズ（１５４）のばね定数を、前記付勢手段（１４０）のばね定数よ りも充分に大きくしてあることを特徴とするセンサ。 １４．請求項１３記載のセンサ（１３０）において、前記スイッチ手段（１６８ ）が、 前記ベローズ（１５４）の前記外端部（１６０）と一体の第１可動接点（１６０ ）と、 前記第１可動接点（１６０）より径方向内方に配設した、前記第１可動接点（１ ６０）と接触可能な固定接点（１４６）と、前記慣性質量手段（１３８）の前記 径方向内方を向いた部分（１４２）と一体で、前記第１可動接点（１６０）と接 触可能な第２可動接点（１４２）とを含んでいることを特徴とするセンサ。 １５．請求項１４記載のセンサ（１３０）において、前記固定接点（１４６）と 前記第２可動接点（１４２）とを互いに電気的に接続してあることを特徴とする センサ。 １６．車両用のホイール（１０）において、タイヤ（１４）を装着するための周 縁部のリム（１２）を有するボディ（１６）であって、該リム（１２）と該タイ ヤ（１４）とによって、高圧の空気充填空間が画成されているボディと、 前記ボディ（１６）と一体に回転し、前記ホイール（１０）の径方向の軸心（２ ０）に沿って移動可能な慣性質量手段（４０）（７８、８０）（１３８）であっ て、前記ホイール（１０）の回転によって発生する遠心力によって、前記軸心（ ２０）に沿って径方向外方へ付勢されるよう構成されている慣性質量手段と、前 記空気充填空間の中の圧力を、前記慣性質量手段（４０）（７８、８０）（１３ ８）へ前記軸心（２０）に沿って伝達するための圧力伝達手段（３６、３８、４ ０ａ、４２）（３６、３８、４２、６２）（８４、８６、８８）（１５４、１５ ６、１５８、１６０）と、 前記慣性質量手段（４０）（７８、８０）（１３８）によって、前記遠心力と前 記圧力とに応答して作動され、前記ホイール（１０）の回転速度が前記圧力の所 定の関数として変化する所定値より小さいときに第１状態とされ、前記回転速度 が前記所定値より大きいときに第２状態とされるスイッチ手段（３３）（９１） （１６８）と を備えたことを特徴とするホイール。 １７．請求項１６記載のホイール（１０）において、前記圧力伝達手段（３６、 ３８、４０ａ、４２）（３６、３８、４２、６２）（８４、８６、８８）が、前 記圧力を、前記慣性質量手段（４０）（７８、８０）へ前記軸心（２０）に沿っ て前記遠心力とは逆向きに径方向内方へ伝達するように構成されていることを特 徴とするホイール。 １８．請求項１７記載のホイール（１０）において、前記慣性質量手段（４０） がピストン（４０）を含んでおり、前記前記圧力伝達手段（３６、３８、４０ａ 、４２）が、前記軸心（２０）に沿って延在する径方向の孔（３６）であって、 前記ピストン（４０）が該孔（３６）の中で密接状態で摺動するようにしてある 孔（３６）と、 前記ピストン（４０）の径方向外方の端面（４０ａ）によって前記孔（３６）の 中に画成された圧力室（４２）と、前記タイヤ（１４）から前記圧力室（４２） へ通じる通路（３８）とを含んでいることを特徴とするホイール。 １９．前記圧力伝達手段（８４、８６、８８）が、可撓性ベローズ（８６）を含 んでいることを特徴とする請求項１７記載のホイール（１０）。 ２０．請求項１９記載のホイール（１０）において、前記圧力が所定の量小圧力 値より小さいことを検出し、且つ、それに応答して前記スイッチ手段（９１）を 前記第１状態にするための、前記軸心（２０）に対して直交する方向に延在する 更に別の可撓性ベローズ（１０６）を備えたことを特徴とするホイール。 ２１．請求項１７記載のホイール（１０）において、前記慣性質量手段（４０） がピストン（４０）を含んでおり、前記前記圧力伝達手段（３６、３８、４２、 ６２）が、内面を有し前記軸心（２０）に沿って延在する径方向孔（３６）と、 外周部分が密封状態で前記内面に止着された反転折返形ダイヤフラム（６２）と 、 前記ダイヤフラム（６２）の径方向外方の面によって前記孔の中に密封状態で画 成された圧力室（４２）と、 前記タイヤ（１４）から前記圧力室（４２）へ通じる通路（３８）と、を含んで おり、 前記ピストン（４０）が前記孔（３６）の中を移動可能であり、かつ前記ピスト ン（４０）の径方向外方の端面（４０ａ）を、前記ダイヤフラム（６２）の径方 向内方の面に固定してある ことを特徴とするホイール。 ２２．請求項１６記載のホイールにおいて、前記スイッチ手段（３３）（９１） が、 前記慣性質量手段（４０）（７８、８０）の径方向内方を向いた面（４０ｂ）（ ８０ｂ）と一体の可動接点（４９）（８０）と、前記可動接点（４９）（８０） より径方向内方に配設した、前記可動接点（４９）（８０）と接触可能な固定接 点（４８）（９０）とを含んでいることを特徴とするホイール。 ２３．請求項１６記載のホイール（１０）において、前記圧力が所定の量小圧力 値より小さいことを検出し、且つ、それに応答して前記スイッチ手段（９１）（ １６８）を前記第１状態にするための、低圧検出手段（１０６、１２０）（１５ ４、１５６）を備えたことを特徴とするホイール。 ２４．請求項２３記載のホイール（１０）において、前記低圧検出手段（１０６ 、１２０）が、可撓性ベローズ（１０６）を含んでいることを特徴とするホイー ル。 ２５．請求項１６記載のホイール（１０）において、前記圧力伝達手段（１５４ 、１５６、１５８、１６０）が、前記圧力を、前記慣性質量手段（１３８）へ前 記軸心（２０）に沿って径方向外方へ伝達するように構成されていることを特徴 とするホイール。 ２６．請求項２５記載のホイール（１０）において、前記慣性質量手段（１３８ ）を前記軸心（２０）に沿って径方向内方へ付勢するための付勢手段（１４０） を更に備えたことを特徴とするホイール。 ２７．請求項２６記載のホイール（１０）において、前記圧力伝達手段（１５４ 、１５６、１５８、１６０）が、可撓性ベローズ（１５４）を含んでおり、該ベ ローズ（１５４）が、前記慣性質量手段（１３８）の径方向内方を向いた部分（ １４２）と接触可能な、移動可能な径方向外方の外端部（１６０）を有すること を特徴とするホイール。 ２８．請求項２７記載のホイール（１０）において、前記ベローズ（１５４）の 前記外端部（１６０）の径方向位置が、前記圧力の所定関数として変化するよう に、前記ベローズ（１５４）のばね定数を前記付勢手段（１４０）のばね定数よ りも充分に大きくしてあることを特徴とするホイール。 ２９．請求項２７記載のホイール（１０）において、前記スイッチ手段（１６８ ）が、 前記ベローズ（１５４）の前記外端部（１６０）と一体の第１可動接点（１６０ ）と、 前記第１可動接点（１６０）より径方向内方に配設した、前記第１可動接点（１ ６０）と接触可能な固定接点（１４６）と、前記慣性質量手段（１３８）の前記 径方向内方を向いた部分（１４２）と一体で、前記第１可動接点（１６０）と接 触可能な第２可動接点（１４２）とを含んでいることを特徴とするホイール。 ３０．請求項２９記載のホイール（１０）において、前記固定接点（１４６）と 前記第２可動接点（１４２）とは互いに電気的に接続されていることを特徴とす るホイール。 ３１．請求項１６記載のホイール（１０）において、該ホイールは更にハウジン グ（３４）（７２）（１０２）（１３２）を備えており、該ハウジング（３４） （７２）（１０２）（１３２）は、前記空気充填空間の中に収容して前記リムに 取付けられ、該ハウジング（３４）（７２）（１０２）（１３２）の中に、前記 慣性質量手段（４０）（７８、８０）（１３８）と前記圧力伝達手段（３６、３ ８、４０ａ、４２）（３６、３８、４２、６２）（８４、８６、８８）（１５４ 、１５６、１５８、１６０）とを配設してあることを特徴とするホイール。