JP2006044471A - タイヤ状態監視装置における送信機ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 リムホイールに対する送信機の取付構造が簡単であるとともに、その取付作業をリムホイールの性質変化を招くことなく容易に行うことができるタイヤ状態監視装置の送信機ユニットを提供する。
【解決手段】 一端に開口３３を有するケース３１をリムホイール１７の外周面に、開口３３がリムホイール１７の外周面に対して接線方向を向くように貼着する。タイヤに関する情報を収集して無線送信するための送信機１５を、開口３３からケース３１内に収容配置する。ケース３１の内周面と送信機１５の外周面との間には、開口３３からの送信機１５の抜け出しを阻止するための噛み合い構造３６を設ける。
【選択図】 図４

Description

この発明は、タイヤのリムホイールに取り付けられて、タイヤ状態監視のためにタイヤの内部空気圧等のタイヤ情報を収集して送信するようにしたタイヤ状態監視装置における送信機ユニットに関するものである。

近年、車両に装着された複数のタイヤの状態を車室内で監視するために、無線方式のタイヤ状態監視装置が提案されている。そのタイヤ状態監視装置は、各タイヤの内部において、それらのタイヤのリムホイールに装着された複数の送信機と、車両の車体に設けられた受信機とを備えている。各送信機は、対応するタイヤについて内部空気圧や内部温度等のタイヤ状態を検出して、そのタイヤ状態の検出データを含む信号を、アンテナを介して無線送信する。受信機は、送信機から無線送信された信号をアンテナを介して受信して、タイヤ状態に関する情報を車室内に設けられた表示器に表示させる。これによって、運転者は自身の車両のタイヤの状態を常時監視できる。

また、前記送信機は、一般的に、電子回路を有する回路基板と、その回路基板を収容するハウジングとを備えている。電子回路は、回路基板上に実装された圧力センサや信号処理素子等の複数の電子部品を含んでいる。

そして、この種のタイヤ状態監視装置において、送信機をタイヤのリムホイールに取り付けるための取付構成としては、例えば特許文献１、特許文献２及び特許文献３に開示されるような構成が従来から提案されている。これらの従来構成においては、リムホイールの外周面に１本または２本のスタッドが溶接やカシメ等により立設固定されている。そして、このスタッドに送信機のハウジングの一部に形成した孔を嵌挿した状態で、スタッドにクランプ部材等を取り付けることにより、ハウジングがリムホイールの外周面に固定されるようになっている。
米国特許第６，５４９，１２５号明細書及び図面 米国特許第６，６７２，１５０号明細書及び図面 特開２００３−３１２２２１号公報

ところが、前述した特許文献１〜特許文献３に記載のタイヤにおいては、リムホイールの外周面にスタッドを立設固定する必要があるため、リムに穿孔を施したり、スタッド等にねじ切りをしたり、あるいはスタッドとリムホイールとの間に溶接を施したりする必要があって、組み付け加工に手間がかかり、その送信機の取付作業が面倒であるという問題があった。また、スタッドの固定に溶接を用いた場合には、溶接熱により、リムホイールの溶接部位の強度低下等、性質が他の部位と異なってしまうという問題もあった。

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る。この発明の目的は、リムホイールに対する送信機の取付を容易に行うことができるとともに、その取付作業をリムホイールの性質変化を招くことなく行うことができるタイヤを提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、端部に開口を有するケースと、前記開口を介してケース内に収容され、タイヤ状態監視のためにタイヤに関する情報を収集して無線送信するための送信機と、前記ケースをリムホイールの外周面に貼着するための貼着手段と
を備えたことを特徴とするものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ケースの内周面と送信機の外周面との間に、送信機の前記開口からの抜け出しを阻止するための噛み合い手段を設け、その噛み合い手段は、タイヤ回転時の遠心力により噛み合いを強化するように作用することを特徴とするものである。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記噛み合い手段に対して噛み合いを強化する方向へバネ力を付与するためのバネ手段を設けたことを特徴とするものである。

（作用）
請求項１に記載の発明においては、リムホイールの外周面にケースを貼着するとともに、そのケースの開口から内部に送信機を収容配置すればよい。このため、従来構成とは異なり、リムホイールの外周面にスタッドを立設固定する必要がなく、その取付作業を容易に行うことができる。また、この取付作業時には、リムホイールに対して溶接を行わないため、リムホイールの強度低下等の性質変化を招くおそれもない。

請求項２に記載の発明においては、送信機をケース内に収容配置した状態で、タイヤの回転に伴って送信機に遠心力が作用しても、その遠心力を利用して、送信機の組み付け状態を堅固することができ、送信機が開口から抜け出すおそれを確実に防止することができる。

請求項３に記載の発明においては、送信機をケース内に対してさらに堅固に収容固定することができて、送信機が開口から抜け出すおそれを一層確実に防止することができる。

以上のように、この発明によれば、リムホイールに対する送信機の取付作業をリムホイールの性質変化を招くことなく容易に行うことができる。

以下に、この発明の一実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１に示すように、この実施形態のタイヤ状態監視装置１１は、車両１２の車体１３に装着された４つのタイヤ１４内にそれぞれ設けられている４つの送信機１５と、車両１２の車体１３に設けられている１つの受信機１６とを備えている。図１及び図３に示すように、各送信機１５は、それぞれ各タイヤ１４の内部において、それらのタイヤ１４が装着されたリムホイール１７の外周面に固定されている。各送信機１５は、それぞれ各タイヤ１４について、例えば内部空気圧等のタイヤ状態を計測収集して、その計測によって得られたデータを含む情報の信号を無線送信する。

図１に示すように、前記受信機１６は、車体１３の適当箇所に設置され、例えば車両１２に装備された図示しないバッテリからの電力供給によって動作する。受信機１６には、少なくとも１つの受信アンテナ１８がケーブル１９を介して接続されている。受信機１６は、各送信機１５から無線送信された信号を、受信アンテナ１８を介して受信する。表示器２０は、車両１２の車室内等において運転者の視認範囲に配置されている。この表示器２０は、ケーブル２１を介して受信機１６に接続されている。そして、受信機１６により受信されたタイヤ１４に関する情報が表示器２０に表示され、運転者が各タイヤ１４の状態を常時監視することができる。

図２に示すように、各送信機１５は、マイクロコンピュータ等よりなるコントローラ２２を備えている。コントローラ２２は、中央処理装置（ＣＰＵ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）等の各種の電子部品を備えている。コントローラ２２の内部メモリ、例えばＲＯＭには、予め固有のＩＤコードが登録されている。このＩＤコードは、前記受信機１６等が車両１２に設けられた４つの送信機１５を識別するために利用される。

タイヤ状態センサとしての圧力センサ２３は、タイヤ１４の内部空気圧を検出し、その検出によって得られた空気圧データをコントローラ２２に出力する。コントローラ２２は、入力された空気圧データと内部メモリに登録されているＩＤコードとを含むデータを、送信回路２４に対して出力する。送信回路２４は、コントローラ２２から受け取ったデータを符号化及び変調して送信信号を生成し、その送信信号を送信アンテナ２５を介して無線送信する。送信機１５は電池２６を備え、この電池２６からの電力供給によって動作する。

次に、前記送信機１５を含む送信機ユニットの構成について詳細に説明する。図３〜図６に示すように、合成樹脂よりなるケース３１は、底壁３１ａ，両側壁３１ｂ，天井壁３１ｃ，端壁３１ｄにより箱状をなし、底壁３１ａの底面がリムホイール１７の外周面とほぼ同一の曲率を有している。そして、このケース３１が底面において両面粘着テープよりなる貼着手段としての貼着部材３２を介してリムホイール１７の外周面に貼着固定されている。前記端壁３１ｄの反対側において、ケース３１の一端には、開口３３が形成されている。そして、この開口３３がリムホイール１７の外周面に対して接線方向で、タイヤ１４の回転方向Ｄ１の前方を向くように、ケース３１がリムホイール１７上に固定配置されている。

前記送信機１５は、合成樹脂よりなるハウジング３４と、そのハウジング３４内に収容された回路基板３５とを備えている。回路基板３５上には、前記コントローラ２２、圧力センサ２３及び送信回路２４等を含む複数の電子部品が実装されている。そして、送信機１５のハウジング３４がケース３１の開口３３から内部に挿入収容されることによって、送信機１５全体がリムホイール１７の外周面に取り付けられている。

前記ケース３１の内周面と送信機１５のハウジング３４の外周面との間には、開口３３からの送信機１５の抜け出しを阻止するための噛み合い手段としての噛み合い構造３６が設けられている。すなわち、ケース３１の天井壁３１ｃには透孔３７が形成され、その透孔３７内にはレバー３８が支持バー３９を介して弾性変形可能に配置されている。ケース３１，レバー３８及び支持バー３９は一体に形成されている。レバー３８の内面には、複数の第１爪４０が送信機１５の挿入方向に沿って所定ピッチで形成されている。

前記第１爪４０と噛み合い可能に対応するように、送信機１５のハウジング３４の上面には複数の第２爪４１が第１爪４０と同一ピッチで形成されている。そして、送信機１５がケース３１内に挿入収容されたとき、第１爪４０と第２爪４１との噛み合いにより、送信機１５が収容状態に係止保持される。この場合、送信機１５をケース３１内へ挿入するのみで、第１爪４０が第２爪４１に噛み合うように、それらの爪４０，４１の図４の左右両側面等の形状が設定されている。さらに、第１爪４０と第２爪４１との噛み合いは、送信機１５の挿入方向への移動は許容するが、送信機１５の開口３３からの抜け出しを阻止する形状に設定されている。また、タイヤ１４のＤ１方向への回転に伴って送信機１５に遠心力が作用した際に、その遠心力により第１爪４０と第２爪４１との噛み合いが強化されるように、それらの爪４０，４１の形状及び噛み合い位置等が設定されている。なお、送信機１５の左右（図５の上下方向）寸法は、ケース３１の内側の左右寸法よりもわずかに大きくなっていて、送信機１５は、左右方向において、ケース３１に対して無理嵌め状態で収容される。

前記送信機１５のハウジング３４の両側には、一対の凹所４２が形成されている。各凹所４２の底壁部４２ａには、バネ手段としての一対の第１バネ４３が下方へ向かって突出形成されている。第１バネ４３は、底壁部４２ａの一部を切り起こして形成したものである。そして、送信機１５がケース３１内に挿入収容された状態で、これらの第１バネ４３のバネ力により、送信機１５のハウジング３４が図４の上方に付勢されて、第１爪４０と第２爪４１との噛み合いが強化されるようになっている。

前記送信機１５の挿入方向の先端側において、ハウジング３４の端面には一対のストッパ４４が一体に突出形成されている。そして、送信機１５がケース３１内に挿入収容されたとき、ストッパ４４がケース３１の端壁３１ｄの内側面に当接することにより、送信機１５が所定の収容位置に位置規制されるようになっている。

前記両ストッパ４４間において、ハウジング３４の端面にはバネ手段としての一対の第２バネ４５が一体に突出形成されている。そして、送信機１５がケース３１内に挿入収容された状態で、これらの第２バネ４５のバネ力により、送信機１５のハウジング３４が反挿入方向に付勢されて、第１爪４０と第２爪４１との噛み合いが強化されるようになっている。ケース３１の開口３３の近傍において、ケース３１の天井壁３１ｃ内面には粗面状の接触面４６が形成されている。そして、ケース３１内への送信機１５の収容状態において、この接触面４６が送信機１５のハウジング３４の上面に摩擦接触することにより、送信機１５が収容位置に保持されるように、送信機１５の移動に対して抵抗が付与されるようになっている。

前記ケース３１の開口３３と反対側の端部における端壁３１ｄには、開放溝４７が形成されている。そして、送信機１５をケース３１内の収容状態から取り出す場合には、レバー３８を下方に押すことで、両爪４０，４１の噛み合いを解除した後、この開放溝４７からケース３１内に工具等を挿入して、送信機１５をケース３１内から開口３３側に押し出すこともできるようになっている。

図４及び図５に示すように、送信機１５のハウジング３４の上面には、ケース３１に対する送信機１５の装着方向を示すインジケータ４８と、装着完了位置を示すインジケータ４９とが付されている。インジケータ４９は、送信機１５の装着完了状態において、ケース３１の透孔３７から覗き見ることができ、これによって装着完了を知ることができる。送信機１５の後端両側には、送信機１５の組み付け等に際して送信機１５をつまむための滑り止め５０が形成されている。

次に、前記のように構成された送信機ユニットについて、その組み付け方法を説明する。
さて、この組み付けに際しては、図６及び図７に示すように、まず両面粘着テープよりなる貼着部材３２により、リムホイール１７の外周面にケース３１を貼着固定する。この場合、図４に示すように、ケース３１の開口３３をリムホイール１７の外周面に対して接線方向で、タイヤ１４の回転方向Ｄ１の前方を向くように配置する。続いて、インジケータ４８に従ってケース３１の開口３３から内部に送信機１５を挿入収容すると、ストッパ４４がケース３１の端壁３１ｄの内側面に当接して、送信機１５がケース３１内の所定収容位置に規制される。この状態は、インジケータ４９によって目視確認できるとともに、第１，第２爪４０，４１間のクリック感によっても確認できる。

そして、この収容位置において、主として支持バー３９のトーションバー様の弾性力により、ハウジング３４上の第２爪４１がケース３１側の第１爪４０に噛み合って、送信機１５が収容位置に係止保持される。この場合、第１バネ４３及び第２バネ４５がケース３１の内周面との接触により弾性変形され、それらのバネ力により、送信機１５が図４の上方及び反挿入方向に付勢される。これにより、第１爪４０と第２爪４１との噛み合いが強化され、ケース３１からの送信機１５の離脱が阻止される。また、この状態で、ケース３１の上部内面の粗面状をなす接触面４６がハウジング３４の天井壁３１ｃ内面に摩擦接触して、送信機１５に対して移動抵抗が付与される。

よって、この実施形態の取付構成によれば、従来構成とは異なり、リムホイール１７の外周面にスタッドを立設固定するという面倒な作業を行う必要がなく、送信機１５を簡単な組み付け作業にてリムホイール１７の外周面に装着することができる。また、この組み付け作業時には、リムホイール１７に対して溶接加工を行わないため、リムホイール１７の性質等が変化するおそれもない。

さらに、この送信機１５の組み付け状態では、第１爪４０と第２爪４１との噛み合い、バネ４３，４５のバネ力及びケース３１の接触面４６とハウジング３４との摩擦接触により、送信機１５がケース３１内への収納状態に強固に保持される。しかも、支持バー３９を介して噛み合い構造３６側の第１爪４０の部分の質量をＰ，レバー３８の操作部側の質量をＱとすると、Ｐ＜Ｑの関係が成立している。従って、タイヤ回転にともなう遠心力により、支持バー３９を中心として第１爪４０と第２爪４１との噛み合いが強化される力が作用する。このため、車両１２のタイヤ１４がＤ１方向に高速回転されたり、その回転状態から急速停止されたりして、送信機１５に対して、タイヤ外径方法やＤ１方向または反Ｄ１方向への移動力が作用した場合でも、送信機１５がケース３１内から開口３３を介して抜け出したり、送信機１５の収容状態にガタ付きが生じたりするおそれはない。また、ケース３１は、底壁３１ａ、両側壁３１ｂ，天井壁３１ｃ，端壁３１ｄにより箱形に形成されているため、それ自身丈夫で、かつ、送信機１５を確実に収容保持できる。

なお、送信機１５を交換する場合には、ケース３１のレバー３８を支持バー３９を中心に同支持バー３９の弾性力に抗して回動させて、第１爪４０と第２爪４１との噛み合いを解除すれば、送信機１５をケース３１から抜き出すことができる。そして、新たな送信機１５をケース３１内に収容すればよい。

以上に述べた実施形態の作用に基づく効果を以下に列挙する。
・ 両面粘着テープよりなる貼着部材３２により、リムホイール１７の外周面にケース３１を貼着固定するのみで、送信機ユニットをリムホイール１７に固定でき、その作業がきわめて容易である。

・ 送信機１５の装着方向をインジケータ４８で確認でき、装着完了を窓である透孔３７からインジケータ４９を目視確認できるとともに、凹凸の係合関係である第１，第２爪４０，４１のクリックで確認できるため、作業がより容易になる。

・ ケース３１の固定に際して溶接を行わないため、リムホイール１７が強度低下等の変質を生じない。
・ ケース３１の開口３３から内部に送信機１５を挿入収容すると、ストッパ４４がケース３１の端壁３１ｄの内側面に当接し、所定の収容位置に規制され、支持バー３９のトーションバー様の弾性力により、ハウジング３４上の第２爪４１と、ケース３１側の第１爪４０との噛み合いにより、係止保持される。このように、送信機１５をケース３１内に挿入するのみで、送信機１５をケース３１に装着できる。

・ 第１バネ４３及び第２バネ４５により第１爪４０と第２爪４１との噛み合いが強化され、リムホイール１７が高速回転したとしても、ケース３１に対して送信機１５を有効に固定できる。

・ ケース３１の天井壁３１ｃ内面の粗面状をなす接触面４６がハウジング３４の上面に摩擦接触して、送信機１５に対して移動抵抗が付与されるため、前記と同様にケース３１に対して送信機１５を有効に固定できる。

・ タイヤ回転にともなう遠心力により第１爪４０と第２爪４１との噛み合いが強化される。また、天井壁３１ｃ内面の接触面４６とハウジング３４の上面との摩擦接触も強化される。このため、タイヤ回転時におけるケース３１と送信機１５とをいっそう有効に固定できる。

・ 第１，第２爪４０，４１よりなる噛み合い構造３６、及び、ケース３１の天井壁３１ｃ内面の粗面状をなす接触面４６とハウジング３４の上面との間の摩擦接触部がリムホイール１７の外周側に、バネ４３がリムホイール１７の回転中心側に位置する。このため、リムホイール１７の回転による遠心力が噛み合い構造３６の噛み合いをさらに強化するとともに、前記摩擦接触部の接触圧力をさらに強化するように有効に作用し、ケース３１と送信機１５との固定をいっそう強固になし得る。

・ リムホイール１７の回転及び回転停止にともなう慣性荷重は、ストッパ４４と端壁３１ｄとの係合及び第１，第２爪４０，４１の形状によって受け止められるため、車両の急発進及び急停止がなされたとしても、送信機１５のケース３１内の固定状態を維持できる。

・ ケース３１は、箱形に形成されているため、丈夫で、かつ、送信機１５を確実に収容保持できる。また、送信機１５に対して、一端部及び中央部の２カ所でバネ４５，４３によりバネ力を付与し、第１，第２爪４０，４１及び接触面４６の部分の２カ所で送信機１５を保持しているため、送信機１５のがたつきを確実に防止できる。

・ ケース３１のレバー３８を回動させれば、送信機１５をケース３１を交換でき、その交換が容易である。
（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。

・ 前記実施形態において、ケース３１の開口３３がリムホイール１７の外周面に対して、タイヤ回転方向後方、またはタイヤ幅方向へ向くように、ケース３１をリムホイール１７上に貼着手段を用いて貼着固定すること。ケース３１の開口３３がタイヤ幅方向へ向くように、リムホイール１７上に貼着固定する場合には、ケース３１の底面に、その幅方向においてリムホイール１７の外周面に沿った曲率を付与する必要がある。

・ 前記実施形態において、貼着手段として両面粘着テープの代わりに接着剤を使用して、ケース３１をリムホイール１７上に貼着固定すること。
・ 前記実施形態において、第１バネ４３と第２バネ４５とのいずれか一方または双方を、ケース３１の内周面側に設けること。

・ 前記実施形態において、ストッパ４４をケース３１の内周面側に設けること。
・ 前記実施形態において、粗面状の接触面４６を、ケース３１の内周面から送信機１５のハウジング３４の上面に代えて、或いは、ケース３１の内周面とハウジング３４の上面との双方に設けること。

・ 前記実施形態において、タイヤ状態センサとして、圧力センサ２３に加えて或いは代えて、タイヤ１４の内部温度を検出するための温度センサを設けること。
（他の技術的思想）
前記実施形態から把握される請求項に記載の技術的思想以外の技術的思想を以下に述べる。

（１） ケース３１は、底壁３１ａ，両側壁３１ｂ，天井壁３１ｃ及び端壁３１ｄを有する箱状である請求項１〜請求項３のうちのいずれか一項に記載のタイヤ状態監視装置における送信機ユニット。

（２） ケース３１は、開口３３と反対側に別の開放溝４７等の開口を有する請求項１〜請求項３，前記（１）項のうちのいずれか一項に記載のタイヤ状態監視装置における送信機ユニット。

このように構成すれば、ケース３１からの送信機１５の抜き出しに際して、開放溝４７等の開口を介して送信機１５を押し出すことができる。
（３） 噛み合い手段としての噛み合い構造３６は、ケース３１からの送信機１５の抜け出しを阻止する形状に設定されている請求項３、請求項４、前記（１），（２）項のうちのいずれか一項に記載のタイヤ状態監視装置における送信機ユニット。

このようにすれば、タイヤ回転にともなう遠心力による送信機１５の抜け出しを防止できる。
（４） 前記噛み合い構造３６の噛み合いを解除するための操作部（レバー３８）を有する前記（３）項に記載のタイヤ状態監視装置における送信機ユニット。

（５） バネ手段を構成するバネ４３，４５のうちの少なくとも一方をケース３１または送信機１５に対して一体形成した請求項３、前記（１）〜（４）項のうちのいずれか一項に記載のタイヤ状態監視装置における送信機ユニット。

このように構成すれば、部品点数を減らすことができる。
（６） 請求項１〜請求項３、前記（１）項〜（５）項のうちのいずれか一項に記載の送信機ユニットと、
車体に設けられ、前記送信機ユニットから無線受信したタイヤ情報を監視のために処理する受信機ユニットとからなるタイヤ状態監視装置。

一実施形態のタイヤを備えたタイヤ状態監視装置を示す概略図。 図１のタイヤ状態監視装置における送信機を示すブロック図。 タイヤに対する送信機の取付構成を示す要部断面図。 図３の４−４線における部分拡大断面図。 図４の送信機の取付構成の平面図。 同じく送信機の取付構成の分解斜視図。 同じく送信機の取付構成の分解断面図。

符号の説明

１１…タイヤ状態監視装置、１２…車両、１４…タイヤ、１５…送信機、１６…受信機、１７…リムホイール、３１…ケース、３２…貼着部材、３３…開口、３４…ハウジング、３６…噛み合い手段としての噛み合い構造、３８…レバー、４０…第１爪、４１…第２爪、４３…バネ手段としての第１バネ、４５…バネ手段としての第２バネ。

Claims (3)

1. 端部に開口を有するケースと、
   前記開口を介してケース内に収容され、タイヤ状態監視のためにタイヤに関する情報を収集して無線送信するための送信機と、
   前記ケースをリムホイールの外周面に貼着するための貼着手段と
   を備えたことを特徴とするタイヤ状態監視装置における送信機ユニット。
2. 前記ケースの内周面と送信機の外周面との間に、送信機の前記開口からの抜け出しを阻止するための噛み合い手段を設け、その噛み合い手段は、タイヤ回転時の遠心力により噛み合いを強化するように作用することを特徴とする請求項１に記載のタイヤ状態監視装置における送信機ユニット。
3. 前記噛み合い手段に対して噛み合いを強化する方向へバネ力を付与するためのバネ手段を設けたことを特徴とする請求項２に記載のタイヤ状態監視装置における送信機ユニット。

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