JP4031742B2 - タイヤ状態監視装置用送信機のケーシング構造 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤ状態監視装置用送信機のケーシング構造に関し、より詳しくはタイヤ空気圧等のタイヤ状態を車室内から確認できる無線方式のタイヤ状態監視装置における送信機のケーシング構造に関する。

近年、車両に装着された複数のタイヤの状態を車室内で確認するために、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、各タイヤのホイールに設けられた送信機と、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、対応するタイヤの空気圧や温度等の状態を計測して、その計測された状態を示すデータを無線送信する。一方、受信機は、送信機から無線送信されたデータをアンテナで受信して、各タイヤの状態を示すデータを、例えば車両の運転席に設けられた表示器に表示する。

送信機は、圧力センサや送信アンテナ等の電子部品から構成され、それらの電子部品は基板に実装されている。電子部品が実装された基板は、ケーシング内に収容されている。送信機の耐湿性、耐水性等の耐環境性を確保するために、圧力センサのダイヤフラムを除いて、ケーシング内を例えばシリコン系のポッティング材で充填している。その結果、圧力センサのダイヤフラムを除く、基板の上部及び下部は、ポッティング材で覆われている。ケーシングの開口部を覆う蓋には、圧力センサでタイヤ内の空気圧を計測するための通気孔（図示略）が透設されている。このため、タイヤ内の空気圧とケーシング内の空気圧とが同一に維持される（特許文献１参照）。
特開２００３−１１２５０６号公報

しかしながら、基板の下部は、ポッティング材で覆われている。そのポッティング材は、非圧縮体のケーシングで覆われている。すなわち、基板の下部とケーシングとの間は、ポッティング材で充填されている。その結果、タイヤ内に空気を充填しても、空気圧は非圧縮体のケーシングに加わり、基板の下部に位置するポッティング材に加わることはない。一方、基板の上部は、圧力センサのダイヤフラムを除いて、ポッティング材で覆われている。その結果、タイヤ内に空気を充填すると、空気圧が通気孔を介して基板上のポッティング材に加わる。

ところで、ポッティング材は圧縮体であるため、ポッティング材に空気圧が加わると弾性変形する。すなわち、空気圧が圧縮体であるポッティング材で緩和される。つまり、空気圧がポッティング材で減圧される。

基板の外形付近は、ケーシングに一体成形されたボスで固定されている。このため、ポッティング材を介して基板に加わる空気圧と、圧力センサを介して基板に加わる空気圧との間に圧力差が発生して、基板の中央が下方へ撓む。その結果、基板の撓みに位置する電子部品にストレスが加わる。ここで、タイヤ内の空気圧を考慮して、基板を厚くすることも考えられる。しかし、基板を厚くすると、送信機の重量が僅かながら増加する。送信機の重量増加は僅かであっても、タイヤの回転に伴う遠心力は重量に比例して増加する。従って、基板を厚くすることは、得策ではない。しかも、基板を厚くすることは、送信機を収容するケーシングの小型化にも反する。

本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、その目的は、基板の撓みを抑制することが可能なタイヤ状態監視装置用送信機のケーシング構造を提供することにある。

請求項１に記載の発明では、車両のタイヤに設けられ、そのタイヤの状態を計測するための計測手段を有し、その計測手段によって計測されたタイヤの状態を示すデータを無線送信するタイヤ状態監視装置用送信機のケーシング構造であって、基板を含む電子部品で構成される送信機を収容するとともに、タイヤ内の空気圧を伝達する伝達手段を設けたケーシングと、ケーシングの開口部を塞ぐとともに、タイヤの状態を計測手段で計測するための通気孔が透設された蓋とを備え、計測手段は蓋と対向する基板の上部に実装され、伝達手段は基板の下部におけるケーシングに設けられており、タイヤ内に空気が充填された場合、タイヤ内の空気圧は、通気孔を介して基板の上下面のうち上面のみに加わるとともに、伝達手段を介して基板の上下面のうち下面のみに加わることで、ケーシング内の圧力が一定となる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のタイヤ状態監視装置用送信機のケーシング構造において、タイヤ内に空気が充填された場合、基板の上部と基板の下部とは同一の圧力となる。

請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載のタイヤ状態監視装置用送信機のケーシング構造において、ケーシング内は、計測手段の上面を除いてポッティング材が充填されており、タイヤ内の空気圧は、通気孔を介して基板の上部に位置するポッティング材に加わるとともに、伝達手段を介して基板の下部に位置するポッティング材に加わることで、ケーシング内の圧力が一定となる。

本発明によれば、基板の撓みを抑制することができる。

以下に、本発明に係るタイヤ状態監視装置を自動車等の車両に具体化した一実施形態について図面を用いて説明する。
図１に示すように、タイヤ状態監視装置１は、車両１０の４つのタイヤ２０に設けられた４つの送信機３０と、車両１０の車体１１に設けられた１つの受信機４０とを備えている。

各送信機３０は、それぞれ対応するタイヤ２０の内部、例えばタイヤ２０のホイール２１に固定されている。そして、各送信機３０は、対応するタイヤ２０の状態、すなわち対応するタイヤ２０内の空気圧を計測して、その計測によって得られた空気圧データを含むデータを無線送信する。

受信機４０は、車体１１の所定箇所に設置され、例えば車両１０のバッテリ（図示略）からの電力によって動作する。受信機４０は、１つの受信アンテナ４１を備え、ケーブル４２を介して受信機４０に接続されている。受信機４０は、各送信機３０から送信されたデータを受信アンテナ４１を介して受信する。

表示器５０は、車室内等、車両１０の運転者の視認範囲に配置される。この表示器５０は、ケーブル４３を介して受信機４０に接続されている。
図２に示すように、各送信機３０は、マイクロコンピュータ等よりなる送信コントローラ３１を備える。送信コントローラ３１は、例えば、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）を備えている。送信コントローラ３１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、車両１０に設けられる４つの送信機３０を識別するために利用される。

圧力センサ３２は、タイヤ２０内の空気圧を計測して、その計測によって得られた空気圧データを送信コントローラ３１に出力する。送信コントローラ３１は、入力された空気圧データ及び内部メモリに登録されているＩＤコードを含むデータを送信回路３３に出力する。送信回路３３は、送信コントローラ３１から送られてきたデータを符号化及び変調した後、そのデータを送信アンテナ３４を介して無線送信する。送信機３０は、電池３５を備えている。送信機３０は、その電池３５からの電力によって動作する。

図３（ａ）、（ｂ）に示すように、バルブステム６０の下部には、送信機３０を収容するケーシング７０が配設されている。ケーシング７０の左部には、電池３５が収容されている。ケーシング７０の左部には、一体形成された一対の係止爪７１が立設され、それら一対の係止爪７１で電池３５を係止している。電池３５の＋端子３５ａは折り曲げられて、基板８０に接続されている。また、電池３５の−端子３５ｂも折り曲げられて、基板８０に接続されている。

一方、ケーシング７０の右部には、基板８０が収容されている。この基板８０には、送信コントローラ３１、圧力センサ３２、送信回路３３、送信アンテナ３４を含む電子部品が実装されている。ケーシング７０には、基板８０をケーシング７０に固定する１つの固定ボス７２と、基板８０を支持する１つの基板支持ボス７３と、基板８０を支持するとともに基板８０を介して圧力センサ３２を支持する２つのセンサ支持ボス７４とが立設されている。固定ボス７２、基板支持ボス７３及びセンサ支持ボス７４は、ケーシング７０に一体形成されている。

固定ボス７２は、基板８０に透設された取付孔８１が貫通した後、その先端は熱かしめされる。その結果、基板８０が１つの固定ボス７２でケーシング７０に固定される。
固定ボス７２、基板支持ボス７３及びセンサ支持ボス７４は、基板８０の中心と基板８０の外形とのほぼ中間位置に立設されている。このため、例えばケーシング７０と基板８０との隙間９０からポッティング材１００を基板８０の下部に充填する場合でも、固定ボス７２及び基板支持ボス７３がポッティング材１００の流動を規制するおそれはない。従って、ポッティング材１００の充填作業にかかる時間を短縮することができる。

ポッティング材１００を基板８０の下部に充填した後、空気圧を計測する圧力センサ３２の上面、つまりダイヤフラムを除いて、ケーシング７０内をポッティング材１００で充填する。このため、送信機３０を構成する電子部品の耐湿性、耐水性等の耐環境性が確保される。従って、送信機３０に故障等の不具合が発生するおそれを抑制することができる。

センサ支持ボス７４は、基板８０を介して圧力センサ３２の近傍に立設されている。具体的には、基板８０を介して圧力センサ３２の直下に立設されている。すなわち、センサ支持ボス７４は、基板８０を支持するとともに基板８０を介して圧力センサ３２を支持している。圧力センサ３２は、送信機３０を構成する電子部品の中で最も重い。このため、タイヤ２０の回転に伴う遠心力が、圧力センサ３２に最も加わる。しかし、基板８０を介して圧力センサ３２を支持しているため、タイヤ２０の回転に伴う遠心力が圧力センサ３２に加わっても、基板８０が撓むことはない。従って、基板８０上の電子部品、特に圧力センサ３２にストレスが加わることはない。

ケーシング７０の開口部７５は、蓋７６で塞がれる。蓋７６には、圧力センサ３２でタイヤ２０内の空気圧を計測するための通気孔７７が透設されている。
ところで、タイヤ２０内に空気を充填すると、空気圧が通気孔７７を介して基板８０上のポッティング材１００に加わる。このため、ポッティング材１００を介して基板８０や基板８０上に実装された電子部品も加圧される。しかし、ケーシング７０の右部、すなわち基板８０の中央下部におけるケーシング７０には、ベローズ７８が形成されている。このため、ベローズ７８にもタイヤ２０内の空気圧が加わる。このため、タイヤ２０内の空気圧は、ベローズ７８を介して基板８０の下部に位置するポッティング材１００を押圧する。その結果、基板８０の上部に位置するポッティング材１００、及び基板８０の下部に位置するポッティング材１００には、同一の空気圧が加わる。換言すれば、ベローズ７８でケーシング７０内の圧力を一定にしている。従って、タイヤ２０内に空気を充填しても、基板８０が撓むことはない。従って、基板８０上の電子部品にストレスが加わることはない。

以上、本実施形態によれば、次のような作用、効果を得ることができる。
（１）タイヤ２０内に空気を充填すると、空気圧が通気孔７７を介して基板８０上のポッティング材１００に加わる。このため、ポッティング材１００を介して基板８０や基板８０上に実装された電子部品も加圧される。一方、ケーシング７０の右部、すなわち基板８０の中央下部におけるケーシング７０には、ベローズ７８が形成されている。このため、ベローズ７８にもタイヤ２０内の空気圧が加わる。このため、タイヤ２０内の空気圧は、ベローズ７８を介して基板８０の下部に位置するポッティング材１００を押圧する。その結果、基板８０の上部に位置するポッティング材１００、及び基板８０の下部に位置するポッティング材１００には、同一の空気圧が加わる。換言すれば、ベローズ７８でケーシング７０内の圧力を一定にしている。従って、タイヤ２０内に空気を充填しても、基板８０が撓むことはない。従って、基板８０上の電子部品にストレスが加わることはない。

（２）圧力センサ３２は、送信機３０を構成する電子部品の中で最も重い。センサ支持ボス７４は、基板８０を支持するとともに基板８０を介して圧力センサ３２を支持している。このため、タイヤ２０の回転に伴う遠心力が圧力センサ３２に加わっても、基板８０が撓むことはない。従って、基板８０上の電子部品、特に圧力センサ３２にストレスが加わることはない。

なお、前記実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・図４（ａ）、（ｂ）に示すように、基板８０の中央下部におけるケーシング７０にベローズ７８を形成する構成に代えて、同位置にケーシング７０の内外を連通する連通孔７９を透設した構成にしても良い。なお、この場合には、ポッティング材１００を充填する際には、ポッティング材１００が連通孔７９から流出しないようにポッティング材１００が固まるまで、連通孔７９を塞いでおく必要がある。このように構成しても、連通孔７９を介してポッティング材１００にタイヤ２０内の空気圧が加わる。その結果、基板８０の上部に位置するポッティング材１００と、基板８０の下部に位置するポッティング材１００とには、同一の空気圧が加わる。従って、タイヤ２０内に空気を充填しても、基板８０が撓むことはない。従って、基板８０上の電子部品にストレスが加わることはない。

・ポッティング材１００に代えて、例えば熱収縮チューブや表面コーティング材で送信機３０の耐湿性、耐水性等の耐環境性を確保する場合にも、前記実施形態を適用しても良い。

・また、ケーシング７０の構造により、送信機３０の耐湿性、耐水性等の耐環境性を確保できる場合には、ポッティング材１００を充填しない構成であっても良い。
・送信機３０に計測手段としての温度センサを設け、空気圧データ及びタイヤ２０内の温度データをタイヤの状態を示すデータとして送信機３０から無線送信する構成にしても良い。

・車両としては、４輪の車両に限らず、多輪のバスや被牽引車、またはタイヤ２０を装備する産業車両（例えばフォークリフト）等に、前記実施形態を適用しても良い。なお、被牽引車に前記実施形態を適用する場合には、受信機４０や表示器５０を牽引車に設置することは言うまでもない。

・加えて、受信機４０の数は、１つに限定されるものではない。
さらに、上記実施形態より把握される技術的思想について、以下にそれらの効果と共に記載する。

〔１〕請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のケーシング構造において、基板の上部及び基板の下部は、耐環境性を確保する非圧縮体の部材で覆われているタイヤ状態監視装置用送信機のケーシング構造。このように構成すれば、基板の撓みを抑制することができるとともに、送信機に故障等の不具合が発生するおそれを抑制することができる。

〔２〕車両のタイヤに設けられ、そのタイヤの状態を計測するための計測手段を有し、その計測手段によって計測されたタイヤの状態を示すデータを無線送信するタイヤ状態監視装置用送信機のポッティング材充填方法において、その送信機は基板を含む電子部品で構成され、その送信機はケーシングに収容され、基板の中央下部におけるケーシングにはケーシングの内外を連通する連通孔が透設され、ケーシング内にポッティング材を充填する際には、ポッティング材がその連通孔から流出しないようにポッティング材が固まるまで、その連通孔を塞ぐタイヤ状態監視装置用送信機のポッティング材充填方法。このように構成すれば、ポッティング材が連通孔から流出することはない。そして、ポッティング材が固まると、連通孔を介して基板の下部に位置するポッティング材にはタイヤ内の空気圧が加わる。このため、基板が撓むことはない。従って、基板上の電子部品にストレスが加わることはない。

タイヤ状態監視装置を示すブロック構成図。 送信機を示すブロック構成図。 （ａ）送信機の構造を示す説明図。（ｂ）送信機のＡ−Ａ線断面図。 （ａ）別の実施形態における送信機の構造を示す説明図。（ｂ）別の実施形態における送信機のＡ−Ａ線断面図。

符号の説明

１…タイヤ状態監視装置、１０…車両、２０…タイヤ、３０…送信機、３２…計測手段としての圧力センサ、４０…受信機、７０…ケーシング、７２…固定ボス、７３…基板支持ボス、７４…センサ支持ボス、７５…開口部、７６…蓋、７７…通気孔、７８…伝達手段としてのベローズ、７９…伝達手段としての連通孔、８０…基板、９０…隙間、１００…ポッティング材。

Claims (3)

1. 車両のタイヤに設けられ、そのタイヤの状態を計測するための計測手段を有し、その計測手段によって計測されたタイヤの状態を示すデータを無線送信するタイヤ状態監視装置用送信機のケーシング構造であって、
   基板を含む電子部品で構成される送信機を収容するとともに、タイヤ内の空気圧を伝達する伝達手段を設けたケーシングと、ケーシングの開口部を塞ぐとともに、タイヤの状態を計測手段で計測するための通気孔が透設された蓋とを備え、
   計測手段は蓋と対向する基板の上部に実装され、伝達手段は基板の下部におけるケーシングに設けられており、
   タイヤ内に空気が充填された場合、タイヤ内の空気圧は、通気孔を介して基板の上下面のうち上面のみに加わるとともに、伝達手段を介して基板の上下面のうち下面のみに加わることで、ケーシング内の圧力が一定となるタイヤ状態監視装置用送信機のケーシング構造。
2. 請求項１に記載のタイヤ状態監視装置用送信機のケーシング構造において、
   タイヤ内に空気が充填された場合、基板の上部と基板の下部とは同一の圧力となるタイヤ状態監視装置用送信機のケーシング構造。
3. 請求項１または請求項２に記載のタイヤ状態監視装置用送信機のケーシング構造において、
   ケーシング内は、計測手段の上面を除いてポッティング材が充填されており、
   タイヤ内の空気圧は、通気孔を介して基板の上部に位置するポッティング材に加わるとともに、伝達手段を介して基板の下部に位置するポッティング材に加わることで、ケーシング内の圧力が一定となるタイヤ状態監視装置用送信機のケーシング構造。

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