(57)【要約】【課題】車輪の周方向における重量のアンバランスを抑制し、また車輪のコストが高くなることや車輪の重量が大きくなることを抑制しながら、タイヤの状態量を検出するタイヤセンサユニットを車輪に設ける。【解決手段】車輪１０の状態量を検出する車輪センサ装置５０において、車輪センサ装置５０を構成する車輪センサ装置５０を構成するバッテリ２０とバッテリ２０以外の構成要素が、車輪１０の周方向に略１８０°の角度に開いた放射線上にそれぞれ分散されて車輪１０に配置される。バッテリ２０は、車両外側に面するホイールリム１４表面に配置される。バッテリ２０以外の構成要素には、タイヤの空気圧を検出する空気圧センサ２４、タイヤの変形またはタイヤに与えられる力を検出する歪ゲージ１８、および検出された車輪１０の状態量を車体に無線で送信する無線送信機２２が含まれる。【選択図】図１
2007112163.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪の状態を検出する検出手段と、検出された車輪の状態情報を車体に送信する送信手段と、前記検出手段または前記送信手段に電力を供給する電池と、を少なくとも構成要素として含む車輪センサ装置において、
前記車輪センサ装置を構成する構成要素を複数のグループに分割し、前記複数のグループを車輪周方向に分散して車輪に配置したことを特徴とする車輪センサ装置。
【請求項２】
前記車輪センサ装置の重心が車輪の略中心に位置するよう、前記複数のグループを車輪周方向に分散して車輪に配置したことを特徴とする請求項１に記載の車輪センサ装置。
【請求項３】
前記複数のグループを、車輪周方向に略１８０°の角度に開いた放射線上にそれぞれ分散して車輪に配置したことを特徴とする請求項２に記載の車輪センサ装置。
【請求項４】
前記複数のグループのうち一つのグループは、前記電池により構成されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の車輪センサ装置。
【請求項５】
前記電池は、車両外側に面するホイールリム表面から車両外側方向に配置されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の車輪センサ装置。
【請求項６】
前記検出手段は、タイヤ気室内に設けられ、タイヤの空気圧を検出する空気圧センサであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の車輪センサ装置。
【請求項７】
前記検出手段は、タイヤのゴム層またはタイヤ内面に設けられ、タイヤの変形またはタイヤに与えられる力を検出する歪ゲージであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の車輪センサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪センサ装置に関し、特に車輪の状態量を検出する車輪センサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両のより安全な走行を実現するために、たとえば特許文献１に記載されるように、タイヤの空気圧などの情報を無線で車体側に送信してドライバーに知らせるタイヤ空気圧監視システム（ＴＰＭＳ：Tire Pressure Monitoring System）を車両に設ける技術の開発が進められている。このようなタイヤ空気圧監視システムを車両に設ける場合、車輪に、タイヤの空気圧を検出するための車輪センサ装置を設ける必要がある。しかし、車輪センサ装置を車輪の所定の一箇所に装着すると、車輪の周方向における重量のアンバランスが生じてしまうおそれがあり、このような重量のアンバランスは、車輪回転時の車輪の振動などに繋がる可能性がある。このため、たとえば特許文献２では、圧力センサなどのセンサユニットの重量にほぼ相当するバランスウエイトがディスクホイールに設けられたタイヤ空気圧警報装置が提案されている。また、一般的にセンサや送信機に電力を供給する電池はタイヤの気室内に設けられるため、電池の交換が困難である。このため、たとえば特許文献３では、検圧素子をホイールリム部内側に固着し、電波発信機などをホイールキャップに装着したタイヤ空気圧警報装置が提案されている。
【特許文献１】特開平１１−２５４９２６号公報
【特許文献２】特開平５−１０４９１９号公報
【特許文献３】特開平１１−３２１２５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記の特許文献２に記載されるタイヤ空気圧警報装置では、センサユニットの重量にほぼ相当するバランスウエイトを用意しなければならず、コストの低減および車両重量の低減が困難である。また、上記の特許文献１および特許文献３に記載されるタイヤ空気圧警報装置では、車輪の周方向の重量のアンバランスを抑制することが困難である。
【０００４】
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、車輪の周方向における重量のアンバランスを抑制し、また車輪のコストが高くなることや車輪の重量が大きくなることを抑制しながら、タイヤの状態量を検出するタイヤセンサユニットを車輪に設けることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の車輪センサ装置は、車輪の状態を検出する検出手段と、検出された車輪の状態情報を車体に送信する送信手段と、検出手段または送信手段に電力を供給する電池と、を少なくとも構成要素として含む車輪センサ装置において、車輪センサ装置を構成する構成要素を複数のグループに分割し、複数のグループを車輪周方向に分散して車輪に配置する。この態様によれば、車輪センサ装置を構成する構成要素を使って車輪の周方向における重量のアンバランスを抑制することができるので、バランスウエイトによって車輪のコストが高くなることや車輪の重量が大きくなることを抑制することができる。
【０００６】
本実施態様に係る車輪センサ装置は、車輪センサ装置の重心が車輪の略中心に位置するよう、複数のグループを車輪周方向に分散して車輪に配置する。この態様によれば、車輪センサ装置によって車輪の周方向における重量がアンバランスとなることを抑制することができる。
【０００７】
本実施態様に係る車輪センサ装置は、複数のグループを、車輪周方向に略１８０°の角度に開いた放射線上にそれぞれ分散して車輪に配置する。この態様によれば、分割された複数のグループを２箇所に分散して車輪に配置することによって、車輪の周方向における重量のアンバランスを容易に抑制することができる。
【０００８】
複数のグループのうち一つのグループは、電池により構成されてもよい。この態様によれば、一般的に重量が大きい電池と電池以外の構成要素をそれぞれグループとして分割し、２箇所に分散して車輪に配置するので、車輪の周方向における重量のアンバランスを容易に抑制することができる。
【０００９】
電池は、車両外側に面するホイールリム表面から車両外側方向に配置されてもよい。この態様によれば、車両外側から電池に容易にアクセスすることが可能となる。
【００１０】
検出手段は、タイヤ気室内に設けられ、タイヤの空気圧を検出する空気圧センサであってもよい。この態様によれば、タイヤの空気圧を検出する車輪センサ装置を車輪に取り付ける場合において、車輪の周方向における重量のアンバランスを抑制することができる。
【００１１】
検出手段は、タイヤのゴム層またはタイヤ内面に設けられ、タイヤの変形またはタイヤに与えられる力を検出する歪ゲージであってもよい。この態様によれば、タイヤの変形またはタイヤに与えられる力を検出する車輪センサ装置を車輪に取り付ける場合において、車輪の周方向における重量のアンバランスを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の車輪センサ装置によれば、車輪の周方向の重量のアンバランスを抑制し、またコストが高くなることや重量が大きくなることを抑制しながら、タイヤの状態量を検出するタイヤセンサユニットを車輪に設けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態（以下、「実施形態」という。）について詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本実施形態に係る車輪センサ装置５０が搭載された車輪１０の正面図である。車輪１０は、タイヤ１２、ホイールリム１４、車輪センサ装置５０などにより構成されている。
【００１５】
ホイールリム１４はアルミや鉄などの金属材料によって円筒状に形成されている。ホイールリム１４の端部には径外側方向に突出するフランジ部が設けられている。タイヤ１２はホイールリム１４の外周に装着され、このフランジ部によって車輪１０の軸方向への移動が規制されている。
【００１６】
車輪センサ装置５０は、車輪センサユニット１６、歪ゲージ１８、バッテリ２０などの複数の構成要素によって構成される。さらに車輪センサユニット１６は、無線送信機２２、空気圧センサ２４、およびバルブ２６などの構成要素を有する。
【００１７】
無線送信機２２および空気圧センサ２４はバルブ２６と一体的に構成される。バルブ２６は軸状に形成され、外周に雄ねじが形成されている。ホイールリム１４の車両外側のフランジ部周辺にはバルブ２６を挿通する挿通孔が設けられている。バルブ２６がタイヤ１２の気室内となるホイールリム１４外周の周辺から車両外側方向へ向かってバルブ２６を挿通孔に挿通し、バルブ２６にナットを締結することによって、無線送信機２２、空気圧センサ２４、およびバルブ２６などの構成要素がホイールリム１４に固定される。これによって、ホイールリム１４を挟んで、無線送信機２２および空気圧センサ２４はタイヤ１２の気室内に配置され、バルブ２６が外部に配置される。
【００１８】
空気圧センサ２４は、タイヤ１２の気室内の空気圧を検出する。したがって、空気圧センサ２４は、車輪１０の状態量を検出する検出手段として機能する。空気圧センサ２４は無線送信機２２に接続されており、空気圧センサ２４の検出結果は無線送信機２２に入力される。無線送信機２２は車体に設けられた受信機（図示せず）に空気圧センサ２４の検出結果を無線によって送信する。このため、無線送信機２２は、検出された車輪１０の状態情報を車体に送信する送信手段として機能する。受信機は車体に設けられた電子制御ユニット（図示せず）（以下、「ＥＣＵ」という）に接続されており、受信された空気圧センサ２４の検出結果はＥＣＵに入力される。ＥＣＵは、空気圧センサ２４の検出結果を利用して、タイヤ１２の気室内の空気圧が所定の空気圧以下か否かを所定時間毎に判断する。タイヤ１２の気室内の空気圧が所定の空気圧以下と判断した場合には、ＥＣＵは、車両室内に設けられたディスプレイに、タイヤ１２の空気圧が減少している旨を報知することにより、運転者に警告する。このように、車輪センサ装置５０、受信機、ＥＣＵ、ディスプレイなどによって、タイヤ空気圧警報装置が構成される。
【００１９】
歪ゲージ１８は、タイヤ１２のゴム層に設けられ、タイヤ１２の変形や、タイヤ１２に与えられる力を検出する。したがって、歪ゲージ１８は、車輪１０の状態量を検出する検出手段として機能する。なお、歪ゲージ１８は、タイヤ１２の内面に設けられても良い。歪ゲージ１８は無線送信機２２に接続されており、受信された歪ゲージ１８の検出結果は無線送信機２２に入力される。無線送信機２２は車体に設けられた受信機に歪ゲージ１８の検出結果を無線によって送信し、受信機は受信した歪ゲージ１８の検出結果をＥＣＵに入力する。ＥＣＵは、歪ゲージ１８の検出結果を、車両の姿勢制御など様々な制御に利用する。
【００２０】
本実施形態においては、車輪１０の状態量を検出する車輪センサ装置５０を構成する構成要素は、車輪センサユニット１６と歪ゲージ１８、およびバッテリ２０の２つのグループに分割される。グループとして分割された車輪センサユニット１６と歪ゲージ１８、およびバッテリ２０は、車輪１０の中心軸を中心として、車輪１０の周方向に分散されて車輪１０に配置される。具体的には、バッテリ２０と、バッテリ２０以外のグループとしての車輪センサユニット１６および歪ゲージ１８が、車輪１０の中心軸を中心に車輪１０の周方向に略１８０°の角度に開いた放射線上にそれぞれ分散して車輪１０に配置される。
【００２１】
このように、車輪センサ装置５０の構成要素を複数のグループに分割し、分割されたグループを車輪１０の周方向に分散して配置することによって、車輪センサ装置５０を構成する構成要素を使って車輪１０の周方向における重量のアンバランスを抑制することができ、バランスウエイトによって車輪１０のコストが高くなることや車輪１０の重量が大きくなることを抑制することができる。また、車輪１０の構成要素を車輪１０の周方向に略１８０°の角度に開いた放射線上にそれぞれ分散して配置することによって、複数箇所に構成要素を分散することに伴う配線の煩雑さなどを抑制することができ、車輪１０の周方向における重量のアンバランスを容易に抑制することができる。
【００２２】
したがって、車輪センサ装置５０を構成するバッテリ２０と、バッテリ２０以外のグループに含まれる構成要素としての無線送信機２２、空気圧センサ２４、および歪ゲージ１８が、車輪１０の周方向に分散して車輪１０に配置される。このため、バッテリ２０は、ホイールリム１４に内蔵される導電ワイヤ３４を介して無線送信機２２、空気圧センサ２４、および歪ゲージ１８にそれぞれ接続されており、導電ワイヤ３４を介してこれらの構成要素に電力を供給する。バッテリ２０は、ホイールリム１４表面上に配置され、ホイールリム１４に固定される。
【００２３】
車輪センサ装置５０を構成する構成要素のうち、バッテリ２０は比較的重量が大きい。このように、バッテリ２０とバッテリ２０以外の構成要素をそれぞれ２箇所に分散して車輪１０に配置することによって、車輪１０の周方向における重量のアンバランスを容易に抑制することができる。
【００２４】
図２は、本実施形態に係る車輪センサ装置５０が搭載された車輪１０のＡ断面図である。
【００２５】
ホイールリム１４の軸方向略中央には、径内側に凹んだ凹部が形成されている。無線送信機２２および空気圧センサ２４は、このようにホイールリム１４に形成された凹部に収容されるよう配置され、バルブ２６とともにホイールリム１４を挟持することによりホイールリム１４に固定される。
【００２６】
歪ゲージ１８は、タイヤ１２のゴム層のうち、トレッド部１２ａに埋め込まれている。歪ゲージ１８が、タイヤ１２が路面に設置する部分としてのトレッド部１２ａに配置されることによって、車両が走行または旋回することによるタイヤ１２に与えられる力などが検出可能とされている。
【００２７】
バッテリ２０は、電力が蓄積される本体部２０ａおよびクリップ部２０ｂを有する。クリップ部２０ｂは金属や樹脂などの弾性材料によりコ字状に形成される。本体部２０ａとクリップ部２０ｂは一体的に結合されている。クリップ部２０ｂがホイールリム１４のフランジ部に嵌め込まれることにより、バッテリ２０が、車両外側に面するホイールリム外側表面１４ａ上に固定される。このように、バッテリ２０がホイールリム外側表面１４ａから車両外側方向に配置されることによって、ユーザは、車両外側からバッテリ２０に容易にアクセスすることが可能となり、容易にバッテリ２０を交換すること可能となる。
【００２８】
ホイールリム１４の車両外側のフランジ部の付け根部分には、導電ワイヤ３４がホイールリム１４の半周にわたって埋め込まれている。導電ワイヤ３４は、バルブ２６の上部において、ホイールリム１４の径方向外側の面に露出したホイールリム第１接点３０が設けられる。また、バルブ２６の上部のホイールリム第１接点３０に対して、ホイールリム１４の中心軸を中心として周方向に略１８０°回転した位置には、ホイールリム１４の径方向外側の面に露出したホイールリム第２接点３１が設けられる。
【００２９】
タイヤ１２のチェーファー１２ｂには、ホイールリム１４外周面に接する側に露出したタイヤ接点３２が設けられている。タイヤ接点３２と歪ゲージ１８は、タイヤ１２のゴム層に埋め込まれた導電ワイヤ２８によって接続されている。タイヤ１２がホイールリム１４にはめ込まれることにより、タイヤ接点３２とホイールリム第１接点３０とを接触させることができる。この際、タイヤ接点３２とホイールリム第１接点３０とを簡易に接触させることができるように、タイヤ１２またはホイールリム１４に、タイヤ１２とホイールリム１４の周方向の相対的な位置関係を規制するガイドが設けられても良い。また、タイヤ１２またはホイールリム１４に、タイヤ１２とホイールリム１４の周方向の相対的な取付位置を示すマークなどが設けられていても良い。なお、ホイールリム第１接点３０は、ホイールリム１４に埋め込まれた導電性ワイヤを介して無線送信機２２および空気圧センサ２４にも接続される。
【００３０】
クリップ部２０ｂのうち、本体部２０ａに結合されていない端部には、バッテリ接点２０ｃが設けられている。バッテリ接点２０ｃは、クリップ部２０ｂに埋め込まれた導電ワイヤを介して本体部２０ａに接続されている。ユーザが、クリップ部２０ｂをホイールリム１４のフランジ部に嵌め込んでバッテリ２０をホイールリム１４に固定することによって、クリップ部２０ｂ先端に設けられたバッテリ接点２０ｃがホイールリム第２接点３１に接触する。この場合においても、バッテリ接点２０ｃとホイールリム第２接点３１とを簡易に接触させることができるように、バッテリ２０またはホイールリム１４に、バッテリ２０とホイールリム１４の相対的な位置関係を規制するガイドが設けられても良い。また、バッテリ２０またはホイールリム１４に、バッテリ２０とホイールリム１４の周方向の相対的な取付位置を示すマークなどが設けられていても良い。
【００３１】
以上のように、クリップ部２０ｂをホイールリム１４のフランジ部に取り付けることによって、バッテリ２０は、導電ワイヤ３４を介して歪ゲージ１８、無線送信機２２、および空気圧センサ２４に電気的に接続される。これによって、バッテリ２０に蓄積された電力を歪ゲージ１８、無線送信機２２、または空気圧センサ２４に供給することが可能となる。したがって、バッテリ２０は、歪ゲージ１８、無線送信機２２、および空気圧センサ２４などに電力を供給する電池として機能する。
【００３２】
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本実施形態の各要素を適宜組み合わせたものも、本発明の実施形態として有効である。また、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を本実施形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうる。以下、そうした例をあげる。
【００３３】
歪ゲージ１８の代わりに、または歪ゲージ１８とともに、加速度センサが設けられても良い。加速度センサは、歪ゲージ１８と同様にタイヤ１２のトレッド部１２ａのゴム層に埋め込まれていてもよく、タイヤ１２の内面に取り付けられていても良い。また、加速度センサは、タイヤ１２に埋め込まれた導電ワイヤ２８やホイールリム１４に埋め込まれた導電ワイヤ３４を介してバッテリ２０から電力の供給を受けても良い。これによって、タイヤ１２が路面に設置する箇所としてのトレッド部１２ａの加速度を検出することができ、この検出結果を利用することにより、電子制御ブレーキシステムやトラクションコントロールシステムなど、各種の車両制御を実行することが可能となる。
【００３４】
バッテリ２０と、バッテリ２０以外の車輪センサ装置５０の構成要素としての無線送信機２２、空気圧センサ２４、歪ゲージ１８などが、略同一の重量となるように、バッテリ２０側又はバッテリ２０以外の車輪センサ装置５０の構成要素側に、バランスウエイトを配置してもよい。これによって、車輪センサ装置５０を設けることによる車輪１０の周方向における重量のアンバランスをより抑制することが可能となる。
【００３５】
車輪センサ装置５０の構成要素は、３箇所以上で車輪１０の周方向に分散されて車輪１０に配置されてもよい。たとえば、無線送信機２２と空気圧センサ２４とバッテリ２０を車輪１０の周方向に分散して車輪１０に配置してもよい。これによっても、車輪センサ装置５０を設けることによる車輪１０の周方向における重量のアンバランスを抑制することが可能となる。このような場合、車輪センサ装置５０の構成要素は、車輪１０の周方向に略均等間隔に配置されてもよい。すなわち、車輪センサ装置５０の構成要素は、車輪１０の周方向に所定角度毎に開いた放射線上に配置されてもよい。また、３箇所以上で車輪１０の周方向に分散されて配置された各構成要素が略同一の重量となるように、いずれかの又は複数の構成要素近傍にバランスウエイトを配置してもよい。また、複数のグループ、または複数の構成要素の各々の重量が異なる場合、車輪センサ装置５０を構成する構成要素の重心が車輪１０の略中心となるように、車輪１０の中心軸からの距離を異ならせて車輪１０に配置してもよい。このように、車輪センサ装置５０を構成する構成要素の重心が車輪１０の略中心となるように配置することによって、車輪センサ装置５０を設けることによる車輪１０の周方向における重量のアンバランスをより抑制することが可能となる。
【００３６】
歪ゲージ１８が埋め込まれていないタイヤ１２が使われても良い。この場合においても、無線送信機２２、空気圧センサ２４、およびバッテリ２０を車輪１０の周方向において分散して車輪１０に配置することにより、車輪１０の周方向における重量のアンバランスを抑制することができる。
【００３７】
歪ゲージ１８は、タイヤ１２の周方向に複数分散してタイヤ１２に埋め込まれていても良い。この場合においても、分散してタイヤ１２に埋め込まれた複数の歪ゲージ１８は、ホイールリム１４に周方向に埋め込まれた導電ワイヤ３４に接点を介して接続することにより、バッテリ２０から電力の供給を受けることができる。この場合も複数の歪ゲージ１８の各々は無線送信機２２に接続されており、各々の検出結果は車体に設けられた受信器に無線で送信される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本実施形態に係る車輪センサ装置が搭載された車輪の正面図である。
【図２】本実施形態に係る車輪センサ装置が搭載された車輪のＡ断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０  車輪、  １２  タイヤ、  １４  ホイールリム、  １６  車輪センサユニット、  １８  歪ゲージ、  ２０  バッテリ、  ２２  無線送信機、  ２４  空気圧センサ、  ５０  車輪センサ装置。
【図１】
2007112163.tif 000003
【図２】
2007112163.tif 000004