(57)【要約】【課題】  ホイールの回転中心部に設けられた温度センサで、より適切にタイヤの空気室内の空気の温度を検知できるようにする。【解決手段】  ＴＰＭＳにおいて、ホイール１の回転中心部を経由して、一端側と他端側がタイヤ空気室に開口する連通路Ｐと、回転中心部に、空気圧センサ及び温度センサを取り付ける取付部とを備えたホイール１を用いて、連通路Ｐを介して供給される空気の圧力及び温度を、空気圧センサ及び温度センサで検知するようにした。そして、連通路Ｐの開口には、開口部Ｃａを形成する覆いＣをそれぞれ有し、一端側の開口の覆いＣと他端側の開口の覆いＣとは、ホイール１の周方向にて開口部Ｃａ同士が対面するように構成した。【選択図】    図１
2006062446.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転中心部を経由して、一端側と他端側がタイヤ空気室に開口する連通路と、前記回転中心部に、空気圧センサ及び温度センサを取り付ける取付部とを備えた車両用のホイールを用いて、
前記連通路を介して供給される空気の圧力及び温度を、前記空気圧センサ及び前記温度センサで検知するようにしたタイヤ空気圧監視システムであって、
前記連通路の開口には、開口部を形成する覆いをそれぞれ有し、
前記一端側の開口の覆いと前記他端側の開口の覆いとは、前記ホイールの周方向にて開口部同士が対面するように構成されていること
を特徴とするタイヤ空気圧監視システム。
【請求項２】
車両のタイヤ空気圧監視システムに用いられるホイールであって、
当該ホイールの回転中心部を経由して、一端側と他端側がタイヤ空気室に開口する連通路と、
前記回転中心部に、前記連通路内の空気の圧力を検知する空気圧センサ及び温度センサを取り付ける取付部とを備え、
前記連通路の開口には、開口部を形成する覆いをそれぞれ有し、
前記一端側の開口の覆いと前記他端側の開口の覆いとは、前記ホイールの周方向にて開口部同士が対面するように構成されていること
を特徴とするタイヤ空気圧監視システムに用いられるホイール。
【請求項３】
前記連通路がホイールディスク内に形成されていること
を特徴とする請求項２に記載のタイヤ空気圧監視システムに用いられるホイール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の走行中にもタイヤの空気圧を検知することのできるタイヤ空気圧監視システム及びホイールに関する。
【背景技術】
【０００２】
タイヤの空気圧の低下を検知するシステムとしては、（１）各ホイール内（各タイヤ空気室内）に圧力センサと送信機を装着して、検出した圧力データを電波信号により車体に搭載された制御装置へ伝達し、圧力低下を検知・警報するシステム（特許文献１）や、（２）例えばブレーキロックを防止するシステム等に用いられる車輪速センサからの信号に基づいて、各車輪の回転速度の相対的な差を演算することで、空気圧の低下を推定・報知するシステム（特許文献２）、等が知られている。なお、前記（１）のシステムを直接式ＴＰＭＳといい、前記（２）のシステムを間接式ＴＰＭＳという。ここで、ＴＰＭＳとは、Tire Pressure Monitoring System（タイヤ空気圧監視システム）の略称である。
【０００３】
前記２つのＴＰＭＳのうち、直接式ＴＰＭＳは、空気室の空気圧を検知することから、一般的に圧力センサや発信機がリムの内周面に装着されるが、この場合は、電池やセンサ等を交換するために、ホイールからタイヤを外さなければならないといった問題がある。この問題に対しては、リムの内周面ではなく、圧力センサをホイールの中央部に設けるようにした発明が提案されている。例えば、特許文献３には、圧力センサ、発信機及び電池を、ホイールの回転中心部に着脱自在に装着されるキャップ内に設け、圧力センサを、通常の位置にあるエアバルブと連通管で接続するようにした発明が開示されている（段落００１４、図１等）。これによれば、空気室の圧力がエアバルブと連通管を介してホイールの回転中心部にある圧力センサに伝達されるので、ホイールの回転中心部で空気室の空気圧を検知することができる。しかも、電池交換等がタイヤを外さないでも行える。
【特許文献１】特開２００３−１６５３１３号公報
【特許文献２】特開２００２−２２３９号公報
【特許文献３】特開２００２−１７８７２８号公報（段落００１４、図１等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、直接式ＴＰＭＳでは、温度センサで温度を検知し（特許文献１の段落０００２及び００２５）、圧力を温度で補正して空気圧検知の精度を上げるようにしている。例えば、前記した特許文献３の技術で空気圧検知の精度を上げようとすると温度センサが必要になるが、特許文献３には温度センサの記載はない。ここで、温度センサもホイールの回転中心部に設けると取扱上大変都合がよいが、空気室内の空気の温度と、ホイールの回転中心部に連通管を介して供給された空気の温度とは、必ずしも一致しない。このため、ホイールの回転中心部に設けられた温度センサで、空気室の温度をより適切に検知することが重要な課題となる。
【０００５】
そこで、本発明は、ホイールの回転中心部に設けられた温度センサで、より適切にタイヤの空気室内の温度を検知できるようにしたタイヤ空気圧監視システム及びホイールを提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題に鑑み、本発明者は鋭意研究を行い、連通路に空気の流れを作り出すようにすれば、回転中心部に導かれた空気の温度を空気室内の温度に近づけることができることに着目し、本発明を完成するに至った。
即ち、前記課題を解決した本発明（請求項１）は、ホイールの回転中心部を経由して、一端側と他端側がタイヤ空気室に開口する連通路と、前記回転中心部に、空気圧センサ及び温度センサを取り付ける取付部とを備えた車両用のホイールを用いて、前記連通路を介して供給される空気の圧力及び温度を、前記空気圧センサ及び前記温度センサで検知するようにしたタイヤ空気圧監視システムであり、前記連通路の開口には、開口部を形成する覆いをそれぞれ有し、前記一端側の開口の覆いと前記他端側の開口の覆いとは、前記ホイールの周方向にて開口部同士が対面するように構成されていることを特徴とする。
【０００７】
空気室内の空気はホイールやタイヤに固定されているわけではなく、かつ空気には質量が存在する。このため、車両の加速時には、慣性力（イナーシャ）により空気室内に空気の流れが生じる。この流れは、一端側と他端側の覆いにより、例えば一端側では連通路に取り込まれ、他端側では連通路から吸い出されることになる。これにより、連通路内に空気の流れが生じる。一方、減速時は逆の作用になり、連通路には逆向きの流れが生じる。よって、加減速する際には常に連通路内に空気の流れが生じ、空気室から温度センサの部分に空気が供給されるようになる。
【０００８】
請求項２は、請求項１と同じ作用をしたタイヤ空気圧監視システムに用いられるホイールである。請求項３は、連通路がホイールディスク内に形成されているタイヤ空気圧監視システムに用いられるホイールである。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１及び請求項２の発明によれば、連通管に生じる空気の流れにより、ホイールの回転中心部に設けられた温度センサでも適切に空気室内の空気の温度を検知できるようになるといった優れた効果が得られる。請求項３の発明によれば、連通管を外部に設けないでもよいため、ホイールの取扱が容易になるといった効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の「タイヤ空気圧監視システム及びホイール」を実施するための最良の形態（以下「実施形態」という）を、図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
≪本発明の原理≫
まず、本発明の原理を説明する図である図１を参照して、本発明の原理を説明する。
図１（ａ）では、空気の流れが覆いによって取り込まれて連通路内に流れ込む様子を模式的に示している。この図の構成では、矢印方向に空気の流れが生じると、覆いＣにより形成された開口部Ｃａによって、空気の流れが強制的に分岐されて、連通路Ｐに空気が取り込まれることが容易に理解できる。なお、開口部Ｃａのところに生じる圧力は、次のようになる。
圧力＝（空気の密度×開口部Ｃａの開口面積×空気の流速の二乗）／２
【００１２】
図１（ｂ）では、空気の流れが覆いの上を通過することによって連通路内の空気が吸い出される様子を模式的に示している。この図の構成では、矢印方向に空気の流れが生じると、覆いＣの上を空気が通過する際に覆いＣの後端の開口部Ｃａから連通路Ｐ内の空気が吸い出されることが容易に理解できる。
【００１３】
図１（ｃ）では、前記した図１（ａ）と同（ｂ）との組合せを模式的に示している。この構成では、空気の流れによって一端側の開口部Ｃａでは空気が連通路Ｐに取り込まれ、他端側の開口部Ｃａでは連通路Ｐから空気が吸い出され、この結果、連通路Ｐ内に空気の流れが生じることを模式的に示している。なお、符号１は、後記するホイールに相当する回転体である。
【００１４】
≪タイヤ空気圧監視システム≫
図２は、本実施形態のタイヤ空気圧監視システムを搭載した車両を示す模式的な斜視図である。この図２に示すように、車両Ｍは、各ホイール１にセンサユニット３、車体に空気圧監視装置８を搭載しており、センサユニット３と空気圧監視装置８とで、タイヤ空気圧監視システムＳを構成し、走行中のタイヤＴ内の空気圧を監視するようにしている。
なお、図２において、符号Ｔはタイヤである。また、符号２はホイール１の回転中心部に圧入等により装着されたバルブホルダであり、タイヤＴに空気を注入する図示しないバルブ、センサユニット３、図示しない電源部（バッテリ）等を内蔵する。
【００１５】
≪ホイール≫
図３は、本実施形態のホイールを示す斜視図（分解斜視図）である。この図３に示すホイール１は、アルミニウム合金を素材とするダイキャスト成形品であり、車両Ｍ（図２参照）の図示しないハブに取り付けられるホイールディスク１１と、ホイールディスク１１の外周側に設けられてタイヤＴ（図１参照）が装着されるリム１２を含んでなる。ホイールディスク１１の内部には、破線で示す連通路１１ｂが２つ形成されている。
【００１６】
ホイールディスク１１の中央部（回転中心部）には、バルブホルダ装着孔１１ａが形成されており、このバルブホルダ装着孔１１ａに、センサユニット３、電源部４、バルブ６等を内蔵したバルブホルダ２が圧入等により装着される。なお、バルブホルダ２は、大径部２１、中径部２２及び小径部２３を備えた段付き形状になっている。この形状に対応して、バルブホルダ装着孔１１ａも同じ構造をした段付き形状になっており、両者の雄雌嵌合により気密がとられるようになっている。また、バルブホルダ２は、中径部２２に、この中径部２２を直径方向に貫通して、ホイール１の連通路１１ｂと連通する連通孔２２ａが穿設されている。本実施形態のバルブホルダ２もホイール１の構成に含まれるものとする。
【００１７】
図４は、図３のホイールのＢ−Ｂ線断面図である（図３にはなかったタイヤも図示している）。図４に示すように、リム１２にはタイヤＴが装着されており、リム１２の外周側は、タイヤＴと共に空気室Ｒを形成している。一般的には、センサユニット３は、リム１２の外周面に取り付けられ、空気室Ｒの空気圧と温度を検知しているが、本実施形態ではセンサユニット３はホイール１の回転中心部のバルブホルダ２に内蔵されている。
【００１８】
また、図４に示すように、連通路１１ｂは、ホイール１の回転中心部に位置するバルブホルダ２の前記した連通孔２２ａと連通している。このような連通関係を有することから、図４における紙面の上部側の連通路１１ｂと連通孔２２ａと紙面の下部側の連通路１１ｂとで、１つの連通路Ｐを構成することになる。この連通路Ｐは、特許請求の範囲でいう「連通路」に相当する。
【００１９】
図４に示すように、連通路Ｐは、一端側と他端側が空気室Ｒに開口している。この開口した部分はそれぞれ開口部Ｃａを形成する覆いＣを有している。そして、この開口部Ｃａ同士はホイール１の周方向にて対面するように構成されている。なお、この覆いはＣと開口部Ｃａは、前記した図１に示す覆いＣと開口部Ｃａと同様の効果を奏する構成のものである。ちなみに、図４の断面図では、紙面の上部側・下部側とも覆いＣのところには、紙面の奥側に向けて開口した開口部Ｃａが見えているが、これは、ホイール１（リム４の外周）の周方向にて開口部Ｃａ同士が対面するように構成されているからである（図１（ｃ）参照）。
【００２０】
図５は、図４の一点鎖線で囲んだＢ部分の拡大図である。この図５に示すように、バルブホルダ装着孔１１ａに装着されたバルブホルダ２の軸心には、バルブ６が内設されている。そして、このバルブ６に連通するように、連通孔２２ａが、中径部２２の外周壁から軸心を通り、さらに反対側の外周壁に繋がる１本の貫通孔として穿設されている。一方、バルブホルダ装着孔１１ａには、バルブホルダ２の中径部２２に対応する部分に環状溝１１ｃが環状に設けられている。
【００２１】
この構成において、ホイールディスク１１のバルブホルダ装着孔１１ａにバルブホルダ２が圧入されると、連通孔２２ａは、環状溝１１ｃを介して、連通路１１ｂに連通する。本実施形態では、このような環状溝１１ｃを介して連通する構成を採ったことにより、バルブホルダ２をバルブホルダ装着孔１１ａに圧入する際に角度合わせを行わなくとも、連通路１１ｂと連通孔２２ａとの連通が確保される。
【００２２】
なお、本実施形態では、環状溝１１ｃが３６０°連通した溝であると、一端側の開口部Ｃａから流れ込んだ空気が他端側の開口部Ｃａから吸い出される（排出される）際に、連通孔２２ａをバイパスして環状溝１１ｃを通流する可能性があることから、環状溝１１ｃは、適宜間隔にて図示しない遮断部（遮断板）が設けられている（本実施形態では１８０°間隔で２箇所、遮断板が設けられているものとする）。この遮断板が存在することから、バルブホルダ２をバルブホルダ装着孔１１ａに圧入する際には、環状溝１１ｃの遮断板（図示外）とバルブホルダ２の連通孔２２ａの位置が一致しないように、ごく簡単な角度合わせが必要となる。
【００２３】
また、図５に示すように、バルブホルダ２は、センサユニット収納部（取付部）２ａ及び電源収納部２ｂを有しており、この中にセンサユニット３及び電源４とが収納されて取り付けられている。なお、センサユニット収納部２ａは、連通孔２２ａと連通しており、センサユニット収納部２ａには、空気室Ｒと同じ圧力が印加されている。ちなみに、温度センサは符号Ｔｓで示されており、空気の流れが生じる連通孔２２ａ内に感温部を突出させている。ここで、センサユニット収納部２ａが、特許請求の範囲でいう「取付部」に相当するが、バルブホルダ装着孔１１ａも広い意味での「取付部」に相当するといえる。
【００２４】
なお、センサユニット３と電源部４は、バルブホルダ２（各収納部２ａ・２ｂ）から取り外し可能（つまり交換可能）に内蔵されているものとする。また、センサユニット３は、圧力センサ、温度センサ（符号Ｔｓ）、ＴＰＭＳ用のＣＰＵ、無線送受信回路、電源部（バッテリ）、アンテナ等を含んで構成されている。
【００２５】
≪動作≫
以下、図１から図５を参照して、以上説明したタイヤ空気圧監視システムＳ及びホイール１の動作を説明する。
【００２６】
車両Ｍが加速する加速時には、ホイール１及びタイヤＴ（「ホイール１等」と適宜省略する）は順方向に回転するが、空気室Ｒ内の空気はホイール１等に固定されているわけではなく、かつ質量がある。このため、加速時、空気室Ｒ内の空気は、ホイール１等の回転速度と同じ回転速度ではなく（角速度でも線速度でも）、それよりも遅い回転速度となる。したがって、空気室Ｒの内部には、見かけ上、例えば、図１（ｃ）に示されるような空気の流れが生じる。具体的には、図１（ｃ）において、回転体１をホイール１とすれば、このホイール１が時計回りに加速しつつ回転すると、見かけ上、矢印の様な反時計回りの空気の流れが生じる。この結果、紙面の上部側の開口部Ｃａから空気が取り込まれ、紙面の下部側の開口部Ｃａから空気が吸い出され（排出され）、連通路Ｐの内部には、矢印で示すように、紙面の上方から下方に向けた空気の流れが生じる。
【００２７】
逆に、車両Ｍが減速する減速時は、空気はホイール１等と同様の減速ができないため、加速時とは逆となる回転速度差が生じる。このため、空気室Ｒ内には加速時とは逆の空気の流れが生じる。この結果、連通路Ｐには、加速時とは逆向きの空気の流れが生じる。
【００２８】
つまり、加減速の際は、常に空気の流れが連通路Ｐ内に生じる。これは、車両Ｍが前進する場合も後進する場合も、流れの向きこそ逆になるが、連通路Ｐ内に空気の流れが生じる点において同じである。
【００２９】
ちなみに、前記した特許文献３では、本実施形態の連通路Ｐに相当する連通管が、一端側からしか空気室の空気を取り込む（或いは排出する）ことができないので、本実施形態の様な連通路Ｐ内の空気の流れ（一端側から他端側に抜ける空気の流れ）を生じさせることは、全くできない。
【００３０】
本実施形態では、回転中心部にあるバルブホルダ２には、センサユニット３が内蔵されている。そして、このセンサユニット３には、温度センサＴｓと図示しない空気圧センサとが連通路Ｐ（連通孔２２ａ）内を流れる空気の温度と圧力とを検知している。
【００３１】
よって、本実施形態によれば、加減速の際に生じる空気の流れにより、空気室Ｒ内の空気が温度センサＴｓに供給されるようになる。この結果、本実施形態によれば、ホイール１の回転中心部に温度センサＴｓがありながら、より適切に空気室Ｒ内の空気の温度を検知できることになり、空気圧検知の精度を向上することができる。
しかも、連通管Ｐ内に空気の流れを生じさせるのに、可動部分も動力も必要ない。
【００３２】
なお、詳細は省略するが、本実施形態では、センサユニット３や電源部４が着脱可能になっているので、電池等を交換する場合等にタイヤＴを外す必要がない。また、バルブ６がホイール１の回転中心部にあるので、タイヤＴへの空気の充填が容易である。また、センサユニット３、電源部４、バルブ６等がホイール１の回転中心部にあるので、ホイール１のバランス（静バランス／動バランス）が本質的にとりやすい。
【００３３】
以上説明した本発明は、前記した実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる（図１から図５参照）。
例えば、連通路Ｐは１本であったが、図６のように９０°間隔で４つ連通路１１ｂを設けることにより、２本にしてもよい（十字型）。この場合、バルブホルダ２の連通孔２２ａも２本（十字型）にする。また、環状溝１１ｃも例えば９０°間隔で４つの遮断板を設けるようにするとよい（開口部Ｃａの向きによっては、遮断板は２つのままでもよい）。また、連通路Ｐを３本以上にしてもよい。
【００３４】
また、連通孔Ｐの内部の表面を、断熱性のある発泡系の樹脂材料等（発泡ポリスチレンや発泡ポリウレタン等）の断熱層で覆って、ホイールディスク１の熱の影響を除去するようにしてもよい。
【００３５】
また、前記した実施形態では、バルブホルダ２は、圧入によるはめ殺しであったが、バルブホルダ装着孔１１ａにネジ止めするようにしてもよいし、例えば大径部２１の外周にネジを切り、バルブホルダ装着孔１１ａに螺合させるようにしてもよい。また、嵌め込みの方向も、車体外部側からではなく、車体内部側からバルブホルダ２を嵌め込むようにしてもよい。
【００３６】
また、ホイールディスク１１の回転中心部にはバルブホルダ装着孔１１ａがあり、そこにバルブホルダ２を装着する構成とした。換言すると、ホイールディスク１１の回転中心部に他の部品を嵌め込む構成とした。しかし、そのような構成ではなく、回転中心部もホイールディスク１１と一体に構成されており、そのような一体に構成されたホイールディスク１１の回転中心部に直接、センサユニット３等を内蔵するようにしてもよい。
【００３７】
また、連通路Ｐについて、ホイールディスク１１内に形成されることとしたが、ホイールディスク１１内に限定されるものではない。例えば、特許文献３のように、ホイールディスク１１の外部に、外付けの配管のように形成されるようにしてもよい。
【００３８】
また、開口した部分を全体的に覆う覆いＣとしたが、一部分を覆う覆いＣとしてもよい。また、開口した部分にリム１２と一体成形した覆いＣを有するようにしたが、開口した部分に、後付けで着脱可能なキャップのような覆いＣを取り付けるようにしてもよい。
【００３９】
また、連通路Ｐは、ホイールバランスを考慮して直線的なものを示したが（一端側の覆いＣと他端側の覆いＣとが１８０°反対の位置にあるものを示したが）、Ｖ字型やＵ字型となるような連通路Ｐでも他の態様の連通路Ｐでもよい。つまり、一端側の覆いＣと他端側の覆いＣとが近接していてもよい。
【００４０】
なお、図６の場合は、連通路が２本構成されるが、このように連通路が２本構成される場合について、「開口部同士が対面」とは、図７に示すような態様が考えられる。即ち、図７（ａ）では、例えばアの開口部Ｃａとエの開口部Ｃａ、イの開口部Ｃａとウの開口部Ｃａが対面している。また、図７（ｂ）では、例えばアの開口部Ｃａとウの開口部Ｃａ、イの開口部Ｃａとエの開口部Ｃａが対面している（符号は前記と同じであるので説明を省略する）。もちろん、図７に示した以外にも対面の態様が考えられる。
ところで、図７では、時計回り側に開口している開口部Ｃａと反時計回り側に開口している開口部Ｃａの数が同数である例を示している。しかし、連通路Ｐに流れを生じさせるという点から考えると、同数である必要もなく、全てが対をなす必要もない。つまり、取込み側となる開口部Ｃａが１以上あり、吸出し側となる開口部Ｃａが１以上あり、そのうちの少なくとも１対が対面していればよいということである（「開口部同士が対面」に相当）。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の原理を説明する図である。      図１（ａ）では、空気の流れが覆いによって取り込まれて連通路内に流れ込む様子を模式的に示している。      図１（ｂ）では、空気の流れが覆いの上を通過することによって連通路内の空気が吸い出される様子を模式的に示している。      図１（ｃ）では、図１（ａ）と同（ｂ）との組合せを模式的に示している。
【図２】本実施形態のタイヤ空気圧監視システムを搭載した車両を示す模式的な斜視図である。
【図３】本実施形態のホイールを示す斜視図（分解斜視図）である。
【図４】図３のホイールのＢ−Ｂ線断面図である（図３にはなかったタイヤも図示している）。
【図５】図４の一点鎖線で囲んだＢ部分の拡大図である。
【図６】連通路が十字状に２本形成される場合のホイールを示している。
【図７】開口部が対面している例を示した模式図である。
【符号の説明】
【００４２】
１      ホイール
１１    ホイールディスク
１１ａ  バルブホルダ装着孔（回転中心部）
１１ｂ  連通路
１１ｃ  環状溝
１２    リム
２      バルブホルダ
２ａ    センサユニット収納部（取付部）
２２ａ  連通孔
３      センサユニット
４      電源部
６      バルブ
８      空気圧監視装置
Ｒ      空気室
Ｓ      タイヤ空気圧監視システム
Ｔ      タイヤ
Ｔｓ    温度センサ
Ｐ      連通路（連通路１１ｂ、連通孔２２ａ等を含んで構成される）
【図１】
2006062446.tif 000003
【図２】
2006062446.tif 000004
【図３】
2006062446.tif 000005
【図４】
2006062446.tif 000006
【図５】
2006062446.tif 000007
【図６】
2006062446.tif 000008
【図７】
2006062446.tif 000009