(57)【要約】【課題】タイヤ内に設けられたセンサユニットとタイヤ外に設けられた外部通信機器との通信距離を延ばすこと。【解決手段】タイヤバルブユニット３は、車両用ホイール５のリム７に装着されるタイヤバルブ２０と、このタイヤバルブ２０に一体化されるとともに、車両用ホイール５に装着されたタイヤ内に配置されるセンサユニット１０とから構成されている。タイヤバルブ２０は、円筒状に形成されたバルブステム２１の外周にゴムからなる筒状の胴体部２２が装着されて形成されている。センサユニット１０は、ケース４２内に携帯通信端末と通信を行う送受信部を有している。送受信部には、コイル状のアンテナ１７が接続されている。アンテナ１７には、磁性体からなるバルブステム２１が挿入されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用ホイールに装着されるタイヤバルブと、
前記車両用ホイールに装着されたタイヤ内に配置されるとともに、前記タイヤ内の状態を検出するセンサユニットと、を一体化してなるタイヤバルブユニットであって、
前記タイヤバルブは、一端がタイヤ外に位置するとともに他端がタイヤ内に位置するように設けられたバルブステムを備え、
前記センサユニットは、前記バルブステムに巻回されたアンテナと、該アンテナが接続されるとともに外部通信機器と通信を行う内部通信機器とを備え、
前記バルブステムは、前記アンテナが巻回されている部分に磁性体を有することを特徴とするタイヤバルブユニット。
【請求項２】
前記バルブステム全体が磁性体からなることを特徴とする請求項１に記載のタイヤバルブユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用ホイールに装着されるタイヤバルブと、車両用ホイールに装着されたタイヤ内に配置されるとともに、タイヤ内の状態を検出するセンサユニットと、を一体化してなるタイヤバルブユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両用タイヤにおけるタイヤ空気圧などの状態に異常が生じたときに、運転者に異常を報知するためのタイヤ空気圧警報装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図６に示すように、特許文献１に記載のタイヤ空気圧警報装置１００では、ホイールリム１０１にタイヤバルブ１０２が設けられている。タイヤバルブ１０２は、筒状のバルブステム１０３を有しており、バルブステム１０３の一端はホイールリム１０１外に位置し、他端はホイールリム１０１内に位置している。バルブステム１０３の一端には、アンテナ１０４が設けられている。ホイールリム１０１内には、バルブステム１０３の他端に設けられた送信部１１０が設けられ、送信部１１０には、タイヤ空気圧を検出する圧力検知部１０５と、圧力検知部１０５が検出した検出圧力を車両に設けられる受信機に送信する信号処理回路１０７とが設けられている。信号処理回路１０７の出力の給電線１０８とアンテナ１０４は、バルブステム１０３を介して導通されている。そして、信号処理回路１０７の給電線１０８から出力された信号（電波出力）は、バルブステム１０３を介してアンテナ１０４から放射される。バルブステム１０３を介してアンテナ１０４と信号処理回路１０７を導通することで、ホイールリム１０１内に設けられた信号処理回路１０７から出力される信号をホイールリム１０１外に設けられたアンテナ１０４から車両の受信機に送信することができる。このため、ホイールリム１０１に装着されるタイヤによって通信が阻害されることが抑制されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１７３９３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、タイヤ内に設けられたセンサユニットと、タイヤ外に設けられた外部通信機器とを通信させて、外部通信機器でタイヤ情報を取得できるようになっており、センサユニットと外部通信機器の通信距離を延ばすことが望まれている。
【０００６】
本発明の目的は、タイヤ内に設けられたセンサユニットとタイヤ外に設けられた外部通信機器との通信距離を延ばすことができるタイヤバルブユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するタイヤバルブユニットは、車両用ホイールに装着されるタイヤバルブと、前記車両用ホイールに装着されたタイヤ内に配置されるとともに、前記タイヤ内の状態を検出するセンサユニットと、を一体化してなるタイヤバルブユニットであって、前記タイヤバルブは、一端がタイヤ外に位置するとともに他端がタイヤ内に位置するように設けられたバルブステムを備え、前記センサユニットは、前記バルブステムに巻回されたアンテナと、該アンテナが接続されるとともに外部通信機器と通信を行う内部通信機器とを備え、前記バルブステムは、前記アンテナが巻回されている部分に磁性体を有することを要旨とする。
【０００８】
これによれば、バルブステムの磁性体の部分がコアとして機能することでアンテナの周囲に形成される磁界を強化することができる。このため、バルブステムが磁性体を有さない場合に比べて、アンテナの受信感度及び送信出力が上昇し、センサユニットと外部通信機器との通信距離を延ばすことができる。しかも、センサユニットに受信アンプを設けたり、アンテナの面積を増やすことなく通信距離を延ばすことができるため、アンテナの面積を増やすことによるセンサユニットの大型化や、受信アンプを設けることによるセンサユニットの消費電力の増大を招きにくい。
【０００９】
上記タイヤバルブユニットについて、前記バルブステム全体が磁性体からなることが好ましい。
これによれば、バルブステム全体を磁界が通る経路とすることができる。バルブステムは、一端がタイヤの外部に位置し、他端がタイヤの内部に位置しているため、バルブステムによってタイヤの内外が繋がれている。このため、バルブステムを磁界が通る経路とすることで、タイヤによって通信が阻害されることが抑制され、タイヤ内に設けられたセンサユニットとタイヤ外に設けられた外部通信機器との通信距離を更に延ばすことができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、タイヤ内に設けられたセンサユニットとタイヤ外に設けられた外部通信機器との通信距離を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】タイヤ状態監視装置が搭載された車両を示す概略構成図。
【図２】タイヤバルブユニットのリムへの装着状態を示す斜視図。
【図３】センサユニットと携帯通信端末の電気的構成を示すブロック図。
【図４】タイヤバルブユニットを示す断面図。
【図５】タイヤバルブユニットを示す分解斜視図。
【図６】従来技術を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、タイヤバルブユニットの一実施形態について説明する。
図１に示すように、タイヤ状態監視装置は、車両１の４つの車輪２にそれぞれ取り付けられる４つのタイヤバルブユニット３と、車両１の車体に設置される受信機ユニット３０と、車両１のユーザが携帯する携帯通信端末４とを備えている。各車輪２は、車両用ホイール５と、この車両用ホイール５に装着されるタイヤ６とを含む。
【００１３】
図２に示すように、タイヤバルブユニット３は、車両用ホイール５のリム７に装着されるタイヤバルブ２０と、このタイヤバルブ２０に一体化されるとともに、車両用ホイール５に装着されたタイヤ６内に配置されるセンサユニット１０とから構成されている。センサユニット１０は、タイヤ６の内部空間に配置されるように、そのタイヤ６が装着された車両用ホイール５に対して取り付けられている。各センサユニット１０は、対応するタイヤ６の状態（タイヤ空気圧、タイヤ内温度）を検出して、検出されたタイヤ情報を無線送信する。
【００１４】
図３に示すように、センサユニット１０は、ケース４２の内部にユニット体１０ａを備え、ユニット体１０ａは、圧力センサ１１、温度センサ１２、センサユニットコントローラ１８、ＲＦ送信回路１９、及びＮＦＣタグ１４を有する。圧力センサ１１は、対応するタイヤ６内の空気圧（タイヤ空気圧）を検出して、その検出によって得られたタイヤ空気圧データをセンサユニットコントローラ１８に出力する。温度センサ１２は、対応するタイヤ６内の温度（タイヤ内温度）を検出して、その検出によって得られたタイヤ内温度データをセンサユニットコントローラ１８に出力する。本実施形態では、圧力センサ１１及び温度センサ１２が、タイヤ６内の状態を検出するセンサとして機能している。
【００１５】
ＲＦ送信回路１９は、センサユニットコントローラ１８からの各データ（タイヤ空気圧データ、タイヤ内温度データ）を変調してＲＦ信号（高周波信号）を生成し、そのＲＦ信号をタイヤ情報としてＲＦ送信アンテナ１９ａから無線送信する。
【００１６】
内部通信機器であるＮＦＣタグ１４は、コントローラ１５と、送受信部１６と、アンテナ１７を備える。アンテナ１７は、送受信部１６に接続され、近距離無線通信（ＮＦＣ：Near Field Communication）に用いられる。送受信部１６は、外部通信機器である携帯通信端末４と通信を行う。
【００１７】
携帯通信端末４は、端末用アンテナ５１を有するＮＦＣリーダ／ライタ５２を内蔵し、このＮＦＣリーダ／ライタ５２は、端末用アンテナ５１を介して通信可能な近距離に存在するＮＦＣタグ１４と無線通信を行う。なお、ＮＦＣリーダ／ライタ５２とＮＦＣタグ１４との通信周波数は、１３．５６ＭＨｚである。携帯通信端末４は、コントローラ５３を有し、このコントローラ５３にＮＦＣリーダ／ライタ５２が接続されている。また、携帯通信端末４は、表示部４ａを備え、表示部４ａにはＮＦＣリーダ／ライタ５２によって取得されたデータが表示される。携帯通信端末４は、センサユニット１０にタイヤ情報の送信を要求するトリガ信号を送信可能である。携帯通信端末４がトリガ信号を送信すると、携帯通信端末４の近傍には磁界が発生し、この磁界を通信媒体として携帯通信端末４とセンサユニット１０は通信を行う。なお、携帯通信端末４は、スマートフォンである。
【００１８】
図１に示すように、受信機ユニット３０は、受信機ユニットコントローラ３３を有するとともに、ＲＦ受信回路３５を有する。受信機ユニットコントローラ３３には、表示器３８が有線接続されている。受信機ユニットコントローラ３３はＣＰＵ及び記憶部を含むマイクロコンピュータ等よりなり、受信機ユニット３０の動作を統括的に制御する。
【００１９】
ＲＦ受信回路３５は、センサユニット１０から送信されたＲＦ信号をＲＦ受信アンテナ３２を通じて受信し、そのＲＦ信号を復調して、受信機ユニットコントローラ３３に送る。受信機ユニットコントローラ３３は、ＲＦ受信回路３５からのＲＦ信号に基づき、送信元のセンサユニット１０に対応するタイヤ６のタイヤ空気圧及びタイヤ内温度を把握し、表示器３８に表示する。
【００２０】
次に、上記ＮＦＣタグ１４のアンテナ１７を備えるタイヤバルブユニット３について詳細に説明する。まずタイヤバルブ２０の構成について説明する。
図４に示すように、タイヤバルブ２０は、円筒状に形成されたバルブステム２１の外周にゴムからなる筒状の胴体部２２が装着されて形成されている。バルブステム２１は、全体が磁性体（例えば、鉄、フェライト、クロムなど）から形成されている。バルブステム２１内には導入路２３が形成されている。バルブステム２１の一端側（先端側）にはバルブ機構２４が内蔵されるとともに、バルブステム２１の一端（先端）にはキャップ２５が装着されている。バルブステム２１は、他端（キャップ２４が設けられた端部とは反対側の端部である基端）に胴体部２２から突出する突出部２６を有している。バルブステム２１は、車両用ホイール５に装着された状態で、一端がタイヤ６外に位置しており、他端（基端）がタイヤ６内に位置している。
【００２１】
図４及び図５に示すように、センサユニット１０の樹脂製のケース４２には、突出部２６が挿入される挿入孔４３が設けられている。挿入孔４３の周縁からは、ケース４２内に向けて円筒状のスペーサ部４４が突出している。スペーサ部４４の外周には、線材をコイル状に巻回した近距離無線通信用のアンテナ１７が設けられている。バルブステム２１の他端が、スペーサ部４４に挿入されることで、バルブステム２１の他端には、スペーサ部４４を介してコイル状のアンテナ１７が巻回されている。スペーサ部４４によって、バルブステム２１とアンテナ１７が電気的（静電容量的）に結合されることが抑止されている。タイヤバルブ２０は、スペーサ部４４に挿入されるとともに図示しないネジなどで、ケース４２に固定されることで、センサユニット１０と一体化されている。
【００２２】
センサユニット１０は、一定時間毎に、ＲＦ送信回路１９から受信機ユニット３０にタイヤ状態を送信し、ユーザにタイヤ情報を伝達する。一方、ユーザが任意のタイミングでタイヤ情報を得たい場合には、携帯通信端末４からＮＦＣによる通信によってトリガ信号を送信させる。
【００２３】
次に、本実施形態のタイヤバルブ２０の作用について説明する。
携帯通信端末４を車輪２に近付け、その車輪２のタイヤ６に設置されたＮＦＣタグ１４と通信可能な位置に配置する。すると、携帯通信端末４におけるＮＦＣリーダ／ライタ５２の端末用アンテナ５１からトリガ信号がＮＦＣタグ１４に送信される。ＮＦＣでは、磁界を通信媒体に用いているため、磁性体であるバルブステム２１が磁界の通る経路となる。また、バルブステム２１がコアとして機能することで、アンテナ１７の受信感度が向上している。そして、ＮＦＣタグ１４では、トリガ信号をアンテナ１７が受信すると、非接触給電によってＮＦＣタグ１４に電力が発生する。その電力によってコントローラ１５が駆動されるとともに、圧力センサ１１及び温度センサ１２によってタイヤ内圧力データ及びタイヤ内温度データが検出される。コントローラ１５は、検出されたタイヤ内圧力データ及びタイヤ内温度データを取得する。
【００２４】
さらに、コントローラ１５は、取得した各データを送受信部１６によって送信させ、アンテナ１７から携帯通信端末４のＮＦＣリーダ／ライタ５２に向けて送信する。このとき、バルブステム２１がコアとして機能することで、送信出力が向上している。携帯通信端末４では、端末用アンテナ５１を介してＮＦＣリーダ／ライタ５２がデータを受信し、受信したタイヤ内圧力データ及びタイヤ内温度データを表示部４ａに表示させる。
【００２５】
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）磁性体からなるバルブステム２１に、コイル状のアンテナ１７が巻回されているため、バルブステム２１がコアとして機能することでアンテナ１７の周囲に形成される磁界が強化される。このため、アンテナ１７の受信感度及び送信出力が上昇し、携帯通信端末４とセンサユニット１０の通信距離を延ばすことができる。
【００２６】
（２）また、バルブステム２１全体を磁性体で形成することで、タイヤ６の内外を繋ぐバルブステム２１が磁界の通る経路となり、タイヤ６によって通信が阻害されることが抑制されている。このため、タイヤ６内に設けられたセンサユニット１０とタイヤ６外に設けられた携帯通信端末４との通信距離を更に延ばすことができる。
【００２７】
（３）送受信部１６に受信アンプを設けたり、送受信部１６のアンテナ１７の面積を増やすことなく通信距離を延ばすことができるため、アンテナ１７の面積を増やすことによるセンサユニット１０の大型化や、受信アンプを設けることによるセンサユニット１０の消費電力の増大などを招きにくい。
【００２８】
なお、実施形態は以下のように変更してもよい。
・バルブステム２１は、コイル状のアンテナ１７が巻回される部分に磁性体を有していればよい。例えば、コイル状のアンテナ１７に挿入される部分に磁性体の層を形成したり、磁性体のシートを貼り付けることで磁性体を設けてもよい。また、バルブステム２１を、磁性体を含有する材料から形成してもよい。
【００２９】
・バルブステム２１に設けられるアンテナは、ＮＦＣによる通信以外に用いられるアンテナであってもよい。例えば、ＲＦ送信アンテナ１９ａなどでもよい。
・アンテナ１７は、スペーサ部４４に巻回されていなくてもよく、アンテナ１７とバルブステム２１の電気的な結合を抑止することができる介在物であれば、どのようなものに巻回されていてもよい。
【００３０】
・外部通信機器として、携帯通信端末４を用いたが、外部通信機器は、受信機ユニット３０であってもよい。この場合、センサユニット１０に内蔵されたバッテリの電力によって、アンテナ１７から信号を出力する。
【００３１】
・内部通信機器として、送信及び受信の両方を行うことができる携帯通信端末（送受信部１６）を用いたが、送信又は受信を行うことができる通信機器（送信機又は受信機）を内部通信機器としてもよい。
【００３２】
・携帯通信端末４は、スマートフォン以外に、携帯電話や、情報携帯端末（ＰＤＡ）、ノートパソコン等のモバイル機器であってもよい。
・胴体部２２は、ゴム以外を用いてもよい。例えば、樹脂などを用いてもよい。
【００３３】
・受信機ユニット３０のＲＦ受信回路３５に代えて、低周波の受信回路を用いてもよい。
・センサユニット１０のＲＦ送信回路１９に代えて、低周波での送信回路を用いてもよい。
【００３４】
次に、実施形態及び変形例から把握することができる技術的思想について以下に追記する。
（イ）前記アンテナは、近距離無線通信用であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のタイヤバルブユニット。
【符号の説明】
【００３５】
１…車両、３…タイヤバルブユニット、４…携帯通信端末、５…車両用ホイール、６…タイヤ、１０…センサユニット、１６…送受信部、１７…アンテナ、２０…タイヤバルブ、２１…バルブステム、２２…胴体部、４２…ケース。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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