タイヤ情報送信装置
【課題】ホイールに対する取付けの緩みを抑制できる構造を有するタイヤ情報送信装置を提供する。
【解決手段】タイヤ情報送信装置１０は、タイヤの走行回転によりタイヤの半径方向外側に作用する遠心力を利用して、当該タイヤ情報送信装置１０をホイールリムに固定しているネジ部３２ｂをナット３８に対する締め込み方向に回転させる。センサユニット３４のハウジング３４ａの内部に収納される基板４４と電池４６をネジ部３２ｂの回転中心軸Ｍから離間した位置に配置することでセンサユニット３４の重心Ｇを回転中心軸Ｍから離間させて遠心力によりセンサユニット３４を回転させることができる。
【解決手段】タイヤ情報送信装置１０は、タイヤの走行回転によりタイヤの半径方向外側に作用する遠心力を利用して、当該タイヤ情報送信装置１０をホイールリムに固定しているネジ部３２ｂをナット３８に対する締め込み方向に回転させる。センサユニット３４のハウジング３４ａの内部に収納される基板４４と電池４６をネジ部３２ｂの回転中心軸Ｍから離間した位置に配置することでセンサユニット３４の重心Ｇを回転中心軸Ｍから離間させて遠心力によりセンサユニット３４を回転させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤ情報送信装置、特にホイールに対してタイヤ情報送信装置を固定する構造の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のタイヤの状態が、推奨状態より低圧であったり高温であった場合、タイヤ本来の性能が発揮できないばかりか、そのような状態で長期間使用するとタイヤの信頼性低下に繋がる虞がある。そのため、タイヤの空気圧や温度、その他のタイヤ状態を示すタイヤ情報を監視する技術が種々提案されている。たとえば、タイヤ内部にタイヤの空気圧を測定する圧力センサを配置して、その測定値を無線で車両側に送信するタイヤ情報送信装置がある。このようなタイヤ情報送信装置の圧力センサや送信器は、ホイールに装着されたタイヤの内部に組み付けられる。そして、組み付け作業の容易性を考慮してタイヤ内部に空気の出し入れを行うときに使用するタイヤバルブと一体化する場合がある。タイヤバルブは、ホイールのリム部分に形成された取付孔に挿入され、一端をホイールとタイヤが形成するタイヤ気室（圧力空間）に露出させ、他端をホイールの表面に露出させている。圧力センサや送信器をタイヤ気室に露出したタイヤバルブの一端に連結することにより、ホイールの取付構造を従来と変更することなく、圧力センサや送信器をホイールに組付固定することができる（たとえば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−４４７２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に開示されるようなタイヤバルブとセンサや送信部が一体化された装置の場合、ホイールリムに形成された取付孔にゴム製のグロメットが装着される。このグロメットを介してタイヤバルブをホイールリムにワッシャやナットにて固定している。しかし、ゴム材で構成されるグロメットは、経年劣化により弾性力が低下する。グロメットの弾性力が低下すると、当該グロメットの実質的な厚みが薄くなり、ホイールリムとの間に隙間ができる。その結果、ナットが緩んだときと同じ状態になって、ナットによる締付けトルクを一定に維持できなくなる場合がある。また、走行時の振動などによりナットの緩みが生じる場合がある。これらの場合、ホイールに対するタイヤ情報送信装置の取り付けが緩み、タイヤ内空気圧の漏れが生じる虞がある。
【０００４】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ホイールに対する取付けの緩みを抑制できる構造を有するタイヤ情報送信装置を提供することにある。
【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タイヤ情報送信装置は、タイヤの内部の気体の出し入れを行うためのバルブ体と、前記バルブ体と連結されると共に、前記タイヤの状態情報を取得して、取得した状態情報の少なくとも一部を外部に送信するセンサユニットと、前記バルブ体または前記センサユニットのいずれか一方に形成されたネジ部と螺合して、前記バルブ体及び前記センサユニットを共にホイールに固定する螺合部材と、を含み、前記センサユニットは、前記タイヤの走行回転により発生する遠心力を受けて、前記ネジ部を前記螺合部材に対する締め込み方向に回転させる回転力を発生するように、前記ネジ部の回転中心軸から離間した位置に重心を有することを特徴とする。
【０００６】
タイヤが回転する場合、タイヤの表面及び内部で質量を有するものは全て遠心力の影響を受ける。一方、センサユニットは、タイヤの状態情報を取得するためのセンサやセンサで取得した状態情報を外部に送信する送信器などを含む基板や、センサや送信器を駆動するためのバッテリなどが含まれている。したがって、ネジ部の回転中心軸から離間した位置に重心が形成されるように、センサユニットを形成するハウジングにおいて、センサや送信器、基板、バッテリなどを配置する。つまり、センサユニットを構成するたとえばセンサ、送信器、基板、バッテリなど錘として利用し、その錘に遠心力を作用させて、ネジ部の回転力を発生させる。したがって、たとえばネジ部が右ネジの場合、ネジ部の中心軸より左側にセンサユニットの重心があれば、センサユニットが遠心力を受けることにより、ネジ部を締め込み方向に回転させることができる。センサユニットの重心により生じる回転トルクはタイヤの回転時に常に発生する。したがって、ネジ部に緩みが生じた場合、ネジ部の回転動作が発生して、ネジ部を常に最適な締付けトルクで締め込まれている状態にすることができる。
【０００７】
また、上記課題を解決するために、本発明のある態様のタイヤ情報送信装置は、タイヤの内部の気体の出し入れを行うためのバルブ体と、前記バルブ体と連結されると共に、前記タイヤの状態情報を取得して、取得した状態情報の少なくとも一部を外部に送信するセンサユニットと、前記バルブ体または前記センサユニットのいずれか一方に形成されたネジ部と螺合して、前記バルブ体及び前記センサユニットを共にホイールに固定する螺合部材と、前記タイヤの走行回転により発生する遠心力を受けて、前記ネジ部を前記螺合部材に対する締め込み方向に回転させる回転力を発生するように、前記ネジ部の回転中心軸から離間した位置に重心を持たせる回転発生部と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
たとえば、ネジ部が右ネジの場合、ネジ部の中心軸より左側に回転発生部の重心があれば、この回転発生部が遠心力を受けることにより、ネジ部を締め込み方向に回転させることができる。回転発生部は、たとえば、バルブ体またはセンサユニットの少なくともいずれか一方に接続することが可能で、たとえば棒状部材の一端をバルブ体またはセンサユニットに接続し、他端側に質量の大きなたとえば錘を接続することで構成できる。回転発生部により生じる回転トルクはタイヤの回転時に常に発生する。したがって、ネジ部に緩みが生じた場合、ネジ部の回転動作が発生して、ネジ部を常に最適な締付けトルクで締め込まれている状態にすることができる。
【０００９】
また、上記態様において、前記遠心力により回転力が付与された場合、前記ネジ部を前記螺合部材に対する締め込み方向に回転させる回転トルクのみを当該ネジ部に伝達する一方向トルク伝達機構を含んでもよい。タイヤの回転が停止して遠心力が消失した場合、ネジ部に回転力を与えていた回転発生部やセンサユニットが、ネジ部を螺合部材の締め込み方向とは逆に回転させる方向に回転してしまう場合がある。そこで、回転発生部やセンサユニットにより発生した回転トルクが、ネジ部を螺合部材に対する締め込み方向に回転させる場合のみ伝達されるようにする。言い換えれば、回転発生部やセンサユニットで発生した逆方向の回転トルクはネジ部に伝達されず、ネジ部の緩みを招く虞がなくなる。その結果、遠心力消失時によるネジ部と螺合部材の緩みを防止する。
【００１０】
また、上記態様において、前記一方向トルク伝達機構は、前記ネジ部が前記螺合部材の締め込み方向と逆方向に回転することを禁止する逆転禁止機構を有してもよい。逆転禁止機構は、たとえばラチェット機構で構成することができる。この態様によれば、ネジ部と螺合部材との緩み具合に応じて、遠心力による締め込み動作が行われる度に増し締めが行われると共に、最適な締付けトルク状態で回転状態のロックが行われる。その結果、最適な締付けトルク状態を維持することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、取付けの緩みを抑制できる構造を有するタイヤ情報送信装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【００１３】
本実施形態のタイヤ情報送信装置は、タイヤの走行回転によりタイヤの半径方向外側に作用する遠心力を利用して、当該タイヤ情報送信装置をホイールリムに固定しているネジ部を螺合部材に対する締め込み方向に回転させる。遠心力はネジ部材の回転中心軸から離間した位置に重心を有する回転発生部、またはタイヤ情報送信装置の基本構成に含まれるセンサユニットに作用して、ネジ部に対する回転力を発生する。
【００１４】
図１は、本実施形態に係るタイヤ情報送信装置１０を有する車輪１２を装着した車両１４の概念構成図である。車輪１２はそれぞれタイヤおよびホイールを有する。タイヤ情報送信装置１０は、車輪１２（タイヤ）の各種状態情報を取得するセンサを含むことができる。たとえば、タイヤ内の空気圧情報や温度情報、タイヤに対する衝撃力情報や路面抵抗情報などを取得することができる。また、取得したタイヤの状態情報の全て、または必要な情報のみを選択して一部を車体１６側に配置された受信器１８に無線送信する送信器を含む。この場合、タイヤ情報送信装置１０は、取得した状態情報を適宜処理して、その結果を送信してもよい。なお、タイヤ情報送信装置１０に含まれるセンサの種類は、適宜選択可能であり、使用目的に応じて変更することができる。
【００１５】
車体１６には、タイヤ情報送信装置１０から送信されたタイヤの状態情報に基づいて、タイヤの監視を行うタイヤ監視システム本体２０が搭載されている。タイヤ監視システム本体２０は、タイヤ情報送信装置１０から送信される状態情報を受信する受信器１８と、受信した状態情報に基づいて、タイヤの状態判定を行う電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）２２と、ＥＣＵ２２による判定結果を運転者などユーザに通知する表示装置２４を含む。本実施形態の場合、タイヤ情報送信装置１０が送信する状態情報には、車輪１２ごとにＩＤが付されている。また、ＥＣＵ２２はそのＩＤを識別するために参照ＩＤを保持している。したがって、ＥＣＵ２２は、取得したタイヤの状態情報がどの車輪１２から送信されてきたものか判断することが可能で、個別に車輪１２の監視、たとえばタイヤ空気圧の管理ができる。
【００１６】
図２は、本実施形態のタイヤ情報送信装置１０を装着した車輪１２（タイヤ２６）の断面図の一部である。図２のタイヤ２６は、一例としていわゆるランフラットタイヤを示している。ランフラットタイヤは、空気圧が低下した場合、たとえば空気圧がゼロの状態でも、タイヤの内部構造によりタイヤの変形を拘束して、たとえば時速９０ｋｍ／ｈで８０ｋｍの走行ができるようなタイヤである。ランフラットタイヤの代表的な構造には、サイドウォール補強型と中子型があるが、図２は、サイドウォール部分に補強ゴム２８を配置したサイドウォール補強型のランフラットタイヤである。なお、本実施形態のタイヤ情報送信装置１０は、ランフラットタイヤ以外の一般的なタイヤを装着した車輪１２にも適用可能であり、以下に示す本実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００１７】
本実施形態のタイヤ情報送信装置１０は、タイヤ２６のタイヤ気室３０の気体の出し入れを行うためのバルブ体３２と、タイヤ２６の状態情報を取得して、その状態情報の少なくとも一部を外部に送信するセンサユニット３４が一体化されている。車輪１２は、ホイール３６およびタイヤ２６を有する。ホイール３６の外周部には円筒状に形成されたホイールリム３６ａが設けられる。このホイールリム３６ａの外周上にタイヤ２６が組み付けられる。タイヤ２６内部とホイールリム３６ａの外周によって囲われる内部空間にタイヤ気室３０が形成される。バルブ体３２は、ホイールリム３６ａに形成された取付孔３６ｂにナット３８などの螺合部材で固定されている。バルブ体３２を取付孔３６ｂに取り付ける場合、タイヤ気室３０の気密性を確保する目的で、フランジ４０ａを有する筒状のグロメット４０を取付孔３６ｂに挿入している。グロメット４０はゴム材等で形成された弾性体であり、取付時に圧縮変形させられることにより取付部分の気密性を確保できるようになっている。バルブ体３２は、軸方向に貫通する空気供給孔３２ａを有する円筒形状の部品で、その外周部にはネジ部３２ｂが形成されている。このネジ部３２ｂには、ナット３８が螺合するようになっている。バルブ体３２は、ナット３８が締め込まれることによりワッシャ４２とグロメット４０のフランジ４０ａがホイールリム３６ａを挟持して、当該バルブ体３２をホイールリム３６ａに固定する。なお、本実施形態において、センサユニット３４はバルブ体３２の一端に連結固定されている。図２の場合、空気供給孔３２ａはセンサユニット３４の内部を貫通してタイヤ気室３０に開放されている。
【００１８】
図３は、センサユニット３４の内部構造を説明する概略図である。センサユニット３４は、ハウジング３４ａの内部に基板４４及び電池４６を含む。基板４４は、タイヤ２６の状態情報であるタイヤ気室３０内の空気圧を測定する圧力センサ（不図示）からの状態情報を取得するセンサ回路を備える。また、タイヤ気室３０内やトレッド部やサイドウォール部の温度を測定する温度センサ（不図示）からの状態情報を取得するセンサ回路を備える。さらに、センサで取得した状態情報を車体１６側の受信器１８に無線送信する送信器を備える。なお、ハウジング３４ａには、前述したようにバルブ体３２の空気供給孔３２ａが貫通していて、タイヤ気室３０内部へ空気の出し入れを可能にしている。
【００１９】
ところで、前述したように、タイヤ情報送信装置１０のバルブ体３２はタイヤ気室３０の気密性を維持するためにゴム製のグロメット４０を装着している。しかし、このグロメット４０は、ゴム製であるが故、経年劣化を避けられない。ゴムの劣化が進むと弾力性が低下する。グロメット４０の弾性力が低下すると、当該グロメット４０の実質的な厚みが薄くなり、ホイールリム３６ａとの間に隙間が生じてしまう。つまり、ナット３８による実質的な締付け力が低下して、タイヤ気室３０の気密を維持できなくなる。また、センサユニット３４を連結しているバルブ体３２の固定ができなくなり、バルブ体３２やセンサユニット３４の破損を招いてしまう場合もある。つまり、グロメット４０が経年劣化すると、ナット３８自体が振動などで緩んだ場合と同様な不具合を生じて、タイヤ情報送信装置１０の固定に関するトルク管理が十分にできない場合が生じる。
【００２０】
そこで、本実施形態のタイヤ情報送信装置１０は、グロメット４０の経年劣化やナット３８自体の緩みによりバルブ体３２の取付固定の緩みが生じる場合に、タイヤ情報送信装置１０が自ら螺合の締め込み動作を行い、最適な締め込みトルク状態に維持するような構造を有している。
【００２１】
タイヤ２６は、走行などにより回転するとタイヤ２６の半径方向外側に向かう遠心力が働く。すなわち、バルブ体３２に連結されているセンサユニット３４にも遠心力が働く。そこで、本実施形態では、この遠心力を利用して、タイヤ情報送信装置１０の螺合の締め込み動作を行う。つまり、遠心力によりセンサユニット３４を回転させることにより、センサユニット３４と連結されたバルブ体３２のネジ部３２ｂをナット３８に対する締め込み方向に回転させるようにしている。そのため、センサユニット３４の重心は、ネジ部３２ｂの回転中心軸Ｍから離間した位置に設定されている。本実施形態において、ハウジング３４ａ内において、基板４４および電池４６はハウジング３４ａの質量より重い重量部品である。したがって、ハウジング３４ａ内において、基板４４や電池４６を回転中心軸Ｍから離間した位置に配置することにより、ハウジング３４ａの重心Ｇの位置を容易に移動させることができる。回転中心軸Ｍから重心Ｇを離間させることにより重心Ｇに作用した遠心力により回転中心軸Ｍに対して回転モーメントが働き、センサユニット３４が回転中心軸Ｍを中心に回転するようになる。なお、本実施形態の場合、図２に示すように、ホイール３６の形状とバルブ体３２の取付位置の関係で、バルブ体３２に対してセンサユニット３４が角度αを有して接続されている。その結果、センサユニット３４に作用した遠心力Ｆ0に対し、回転中心軸Ｍに垂直な遠心力成分Ｆ1がセンサユニット３４を回転させる。そして、センサユニット３４が接続されたバルブ体３２のネジ部３２ｂをナット３８に対する締め込み方向に回転させる。本実施形態の場合、ナット３８とホイールリム３６ａとの間には、ワッシャ４２が配置され摩擦抵抗が存在するためネジ部３２ｂの緩みが初期の段階では、ナット３８が摩擦抵抗により静止する。そのため、ネジ部３２ｂが回転することによりネジ部３２ｂとナット３８の締め込み方向の螺合が進行する。
【００２２】
図４は、センサユニット３４が遠心力を受けた場合の回転動作を説明する説明図である。なお、図４の場合、説明を簡略化するために、ＸＹ座標系の中心にバルブ体３２の回転中心軸Ｍを配置して、遠心力はＹ軸正方向に作用するものとする。また、バルブ体３２の回転中心軸Ｍに対してセンサユニット３４が直角（図２の角度αなし）で固定されている場合を示している。この場合、センサユニット３４は、図２における遠心力Ｆ0が作用し回転することになる。また、本実施形態の場合、ネジ部３２ｂは、時計回り方向（右ネジ方向）に回転した場合にナット３８に締め込まれるものとする。つまり、遠心力Ｆ0によりセンサユニット３４が時計回り方向Ａに回転すればよい。ところで、上述したような構成で、遠心力Ｆ0が図４のＹ軸正方向に作用する場合、センサユニット３４は、ＸＹ座標系の第２象限または第３象限に位置する必要がある。もし、第１象限または第２象限にセンサユニット３４が存在する場合、Ｙ軸正方向の遠心力Ｆ0が作用した場合、センサユニット３４は反時計方向、つまり、ネジ部３２ｂが緩む方向に回転してしまう。なお、ネジ部３２ｂが左ネジの場合、センサユニット３４の存在する位置は上述の場合と逆になり第１象限、第２象限になる必要がある。
【００２３】
センサユニット３４に効率的に遠心力Ｆ0を作用させて回転させるためには、センサユニット３４は第２象限に位置することが望ましい。センサユニット３４が初期段階（グロメット４０が劣化していない段階）で第３象限に位置することを許容する場合、センサユニット３４の回転による締付けトルクの調整回転量は最大１８０°になる。また、センサユニット３４が初期段階で第２象限に位置することを許容する場合、センサユニット３４の回転による締付けトルクの調整回転量は最大９０°になる。ただし、グロメット４０の経年劣化によるネジ部３２ｂの緩みは僅かであるので、調整量は９０°程度でも十分である。
【００２４】
このように、タイヤ２６が走行回転するときに発生する遠心力により、センサユニット３４を回転させて、ネジ部３２ｂをナット３８に対して締め込む方向に回転させることができる。その結果、グロメット４０の経年劣化などが原因でネジ部３２ｂが実質的に緩んでしまう場合でも、タイヤ２６の走行の度に締付けトルクを与えることが可能になり、タイヤ情報送信装置１０のホイールリム３６ａに対する固定を隙間のない最適な状態に維持することができる。つまり、グロメット４０の状態に拘わらず、タイヤ２６のタイヤ気室３０の気密性を維持することができる。また、車両１４の走行中に振動などが原因で、ナット３８が緩んでしまうことがまれにある。このような場合でも、走行時の遠心力によりセンサユニット３４が回転してネジ部３２ｂを回転させて、ナット３８に締め込むことができる。その結果、上述と同様にタイヤ情報送信装置１０のホイールリム３６ａに対する固定を隙間のない最適な状態に維持することができる。つまり、タイヤ２６のタイヤ気室３０の気密性を維持することができる。
【００２５】
図５（ａ）、図５（ｂ）は、本実施形態のタイヤ情報送信装置１０をホイールリム３６ａにナット３８で固定するときに用いるワッシャ４２の一例を示している。図５（ｂ）は、図５（ａ）のＣ−Ｃ断面でする。通常、ワッシャ４２は、ナット３８の緩み防止のために装着されるが、グロメット４０が経年劣化して弾性が低下した場合、外部力、たとえば走行時の振動などによって、ワッシャ４２が回転して、ナット３８の緩みを招く場合がある。そこで、本実施形態のワッシャ４２は、グロメット４０に経年劣化等が生じても回転しないように、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、係止突起４２ａを有している。また、図５（ｃ）に示すように、ホイールリム３６ａには、係止突起４２ａと係合する凹部３６ｃが形成されている。ナット３８の使用に先立ち図５（ｄ）に示すように、係止突起４２ａと凹部３６ｃを係合させることによりワッシャ４２の回転、つまりナット３８の振動等の外力による緩み回転を防止できる。なお、図５（ｃ）の場合、ホイールリム３６ａにワッシャ４２が収まる収納凹部３６ｄを形成した例を示しているが、収納凹部３６ｄの形成は任意であり、ホイールリム３６ａの表面に凹部３６ｃのみを形成してもよい。また、図５（ａ）〜図５（ｄ）では、ワッシャ４２側に凸形状の係止突起４２ａを設けた例を示したが、ワッシャ４２側に凹部を設け、ホイールリム３６ａ側に凸部を設けてもよい。この場合も上述の例と同様な効果を得ることができる。
【００２６】
ところで、図２に示すタイヤ情報送信装置１０の構成の場合、遠心力がなくなるとネジ部３２ｂをナット３８に対する締め込み方向に回転させる回転トルクも消失する。図４で説明したように、タイヤ情報送信装置１０は、遠心力によりセンサユニット３４が回転して、ナット３８がワッシャ４２を介してホイールリム３６ａを押圧する結果、強く締結されているので遠心力が消失したあとにセンサユニット３４が逆方向に回転して螺合を緩める可能性は低い。しかし、図４に示すように、センサユニット３４が当初の配置姿勢から立ち上がった不安定な姿勢となっているので、重力によりセンサユニット３４が螺合を緩める方向に回転してしまう可能性がある。そこで、図６の例では、遠心力により回転力が付与された場合、ネジ部３２ｂをナット３８に対する締め込み方向に回転させる回転トルクのみをネジ部３２ｂに伝達する一方向トルク伝達機構を設けている。一方向トルク伝達機構としては、たとえば、逆転禁止機構を有するラチェット機構４８を用いることができる。たとえば、センサユニット３４が遠心力により締め込み方向に回転した場合、ラチェット機構４８のラック歯車と爪部が係合し、センサユニット３４の回転をネジ部３２ｂ側に伝達する。一方、遠心力が消失して、さらに、重力などによりセンサユニット３４が締め込み方向とは逆方向に回転しようとすると、ラック歯車と爪部の係合が外れ空回りする。その結果、ネジ部３２ｂとナット３８の緩みを生じさせることなく、センサユニット３４が当初の姿勢、つまり、グロメット４０の経年劣化がないときの姿勢に戻る。そして、センサユニット３４に再び遠心力が作用するとラック歯車と爪部の係合によりセンサユニット３４の回転がネジ部３２ｂ側に伝達され、ネジ部３２ｂとナット３８との増し締めが行われる。
【００２７】
タイヤ情報送信装置１０に一方向トルク伝達機構がない場合、図４で説明したように、センサユニット３４の回転範囲は、図４において第２象限及び第３象限に限られ、最大でも１８０°であった。前述したようにグロメット４０の経年劣化に対応するための増し締めは、１８０°も回転すれば十分である。しかし、ネジ部３２ｂのネジピッチが細かい場合やグロメット４０の破損が生じた場合など回転量が不足する場合が生じる。また、タイヤ情報送信装置１０を配置するホイールリム３６ａの形状によっては、センサユニット３４とホイールリム３６ａまたはその他の部品が干渉して十分な回転角度を確保できない場合がある。
【００２８】
一方、図６のように、タイヤ情報送信装置１０に一方向トルク伝達機構を設け、遠心力が消失するたびにセンサユニット３４を当初の姿勢に戻すようにすれば、遠心力が付与される度にセンサユニット３４が小角度ずつ回転し、少量の増し締めを繰り返し行う。つまり、１回の回転量は少なくても、その累積で十分な締め増し角度を得ることができる。その結果、１８０°以上の締め増しも可能となる。この場合、締め増し動作は、車両の走行と停止の繰り返しによって実行されるので、増し締めはスムーズに実施される。なお、走行時の速度の増減によっても遠心力の大きさに変化が生じ、センサユニット３４の締め込み方向への回転と戻り回転が生じるので増し締め動作が可能となる。
【００２９】
図３の構成の場合、ハウジング３４ａにおける基板４４と電池４６の配置位置を回転中心軸Ｍから離間させることにより、センサユニット３４の重心Ｇを回転中心軸Ｍから移動させた。図７は、他の構成によりセンサユニット３４の重心の位置を変化させている。図７の例の場合、基板４４及び電池４６は、回転中心軸Ｍの近傍（たとえば、バルブ体３２の直下）に配置されている。そして、タイヤ２６の走行回転により発生する遠心力を受けて、ネジ部３２ｂをナット３８に対する締め込み方向に回転させる回転力を発生するように、ネジ部３２ｂの回転中心軸Ｍから離間した位置に重心Ｇを形成する回転発生部としてのウエイト５０を配置している。このウエイト５０は、たとえば接続バー５２でセンサユニット３４のハウジング３４ａと接続することができる。この場合、遠心力を受けたときの締め込みトルクは、ウエイト５０の質量を調整することによってもできるし、接続バー５２の長さを変化させて重心Ｇの位置を変化させることによっても可能である。その結果、タイヤ種類や車種ごとに、ハウジング３４ａの形状や基板４４、電池４６の配置形態を設計し直すことなく、車輪１２や車両１４の特性に応じて締め増しのトルクを設定することができる。なお、図３の例において、ハウジング３４ａ内部に錘の配置スペースを設けてもよい。この場合、図３の構成においても重心Ｇの位置の変更が可能になりタイヤ種類や車種ごとの特性に対応することができる。
【００３０】
なお、本実施形態において、バルブ体３２に形成されたネジ部３２ｂにセンサユニット３４を接続した例を示した。つまり、遠心力により回転するセンサユニット３４によりバルブ体３２のネジ部３２ｂを回転させて、ナット３８と螺合する構成を示したが、遠心力により回転させるネジ部はセンサユニット３４側に設けられていてもよい。この場合、センサユニット３４に形成されたネジ部がタイヤ気室３０から取付孔３６ｂを介して外側に向かい突出して、その先にナット３８及びバルブ体が配置される。この構成においても上述した本実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００３１】
本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能である。各図に示す構成は、一例を説明するためのもので、同様な機能を達成できる構成であれば、適宜変更可能であり、同様な効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本実施形態に係るタイヤ情報送信装置を有する車輪を装着した車両の概念構成図である。
【図２】本実施形態に係るタイヤ情報送信装置を装着した車輪（タイヤ）の断面図の一部である。
【図３】本実施形態に係るタイヤ情報送信装置のセンサユニットの内部構造を説明する概略図である。
【図４】本実施形態に係るタイヤ情報送信装置のセンサユニットが遠心力を受けた場合の回転動作を説明する説明図である。
【図５】本実施形態に係るタイヤ情報送信装置をホイールリムにナットで固定するときに用いるワッシャの一例を示す説明図である。
【図６】本実施形態に係るタイヤ情報送信装置に一方向トルク伝達機構を適用した場合の構成概念図である。
【図７】本実施形態に係るタイヤ情報送信装置の別の構成を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０ タイヤ情報送信装置、 １２ 車輪、 １４ 車両、 １６ 車体、 １８ 受信器、 ２０ タイヤ監視システム本体、 ２２ ＥＣＵ、 ２４ 表示装置、 ２６ タイヤ、 ３０ タイヤ気室、 ３２ バルブ体、 ３２ｂ ネジ部、 ３４ センサユニット、 ３４ａ ハウジング、 ３６ ホイール、 ３６ａ ホイールリム、 ３８ ナット、 ４０ グロメット、 ４２ ワッシャ、 ４４ 基板、 ４６ 電池、 ４８ ラチェット機構、 ５０ ウエイト、 ５２ 接続バー、 Ｍ 回転中心軸。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤ情報送信装置、特にホイールに対してタイヤ情報送信装置を固定する構造の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のタイヤの状態が、推奨状態より低圧であったり高温であった場合、タイヤ本来の性能が発揮できないばかりか、そのような状態で長期間使用するとタイヤの信頼性低下に繋がる虞がある。そのため、タイヤの空気圧や温度、その他のタイヤ状態を示すタイヤ情報を監視する技術が種々提案されている。たとえば、タイヤ内部にタイヤの空気圧を測定する圧力センサを配置して、その測定値を無線で車両側に送信するタイヤ情報送信装置がある。このようなタイヤ情報送信装置の圧力センサや送信器は、ホイールに装着されたタイヤの内部に組み付けられる。そして、組み付け作業の容易性を考慮してタイヤ内部に空気の出し入れを行うときに使用するタイヤバルブと一体化する場合がある。タイヤバルブは、ホイールのリム部分に形成された取付孔に挿入され、一端をホイールとタイヤが形成するタイヤ気室（圧力空間）に露出させ、他端をホイールの表面に露出させている。圧力センサや送信器をタイヤ気室に露出したタイヤバルブの一端に連結することにより、ホイールの取付構造を従来と変更することなく、圧力センサや送信器をホイールに組付固定することができる（たとえば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−４４７２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に開示されるようなタイヤバルブとセンサや送信部が一体化された装置の場合、ホイールリムに形成された取付孔にゴム製のグロメットが装着される。このグロメットを介してタイヤバルブをホイールリムにワッシャやナットにて固定している。しかし、ゴム材で構成されるグロメットは、経年劣化により弾性力が低下する。グロメットの弾性力が低下すると、当該グロメットの実質的な厚みが薄くなり、ホイールリムとの間に隙間ができる。その結果、ナットが緩んだときと同じ状態になって、ナットによる締付けトルクを一定に維持できなくなる場合がある。また、走行時の振動などによりナットの緩みが生じる場合がある。これらの場合、ホイールに対するタイヤ情報送信装置の取り付けが緩み、タイヤ内空気圧の漏れが生じる虞がある。
【０００４】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ホイールに対する取付けの緩みを抑制できる構造を有するタイヤ情報送信装置を提供することにある。
【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タイヤ情報送信装置は、タイヤの内部の気体の出し入れを行うためのバルブ体と、前記バルブ体と連結されると共に、前記タイヤの状態情報を取得して、取得した状態情報の少なくとも一部を外部に送信するセンサユニットと、前記バルブ体または前記センサユニットのいずれか一方に形成されたネジ部と螺合して、前記バルブ体及び前記センサユニットを共にホイールに固定する螺合部材と、を含み、前記センサユニットは、前記タイヤの走行回転により発生する遠心力を受けて、前記ネジ部を前記螺合部材に対する締め込み方向に回転させる回転力を発生するように、前記ネジ部の回転中心軸から離間した位置に重心を有することを特徴とする。
【０００６】
タイヤが回転する場合、タイヤの表面及び内部で質量を有するものは全て遠心力の影響を受ける。一方、センサユニットは、タイヤの状態情報を取得するためのセンサやセンサで取得した状態情報を外部に送信する送信器などを含む基板や、センサや送信器を駆動するためのバッテリなどが含まれている。したがって、ネジ部の回転中心軸から離間した位置に重心が形成されるように、センサユニットを形成するハウジングにおいて、センサや送信器、基板、バッテリなどを配置する。つまり、センサユニットを構成するたとえばセンサ、送信器、基板、バッテリなど錘として利用し、その錘に遠心力を作用させて、ネジ部の回転力を発生させる。したがって、たとえばネジ部が右ネジの場合、ネジ部の中心軸より左側にセンサユニットの重心があれば、センサユニットが遠心力を受けることにより、ネジ部を締め込み方向に回転させることができる。センサユニットの重心により生じる回転トルクはタイヤの回転時に常に発生する。したがって、ネジ部に緩みが生じた場合、ネジ部の回転動作が発生して、ネジ部を常に最適な締付けトルクで締め込まれている状態にすることができる。
【０００７】
また、上記課題を解決するために、本発明のある態様のタイヤ情報送信装置は、タイヤの内部の気体の出し入れを行うためのバルブ体と、前記バルブ体と連結されると共に、前記タイヤの状態情報を取得して、取得した状態情報の少なくとも一部を外部に送信するセンサユニットと、前記バルブ体または前記センサユニットのいずれか一方に形成されたネジ部と螺合して、前記バルブ体及び前記センサユニットを共にホイールに固定する螺合部材と、前記タイヤの走行回転により発生する遠心力を受けて、前記ネジ部を前記螺合部材に対する締め込み方向に回転させる回転力を発生するように、前記ネジ部の回転中心軸から離間した位置に重心を持たせる回転発生部と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
たとえば、ネジ部が右ネジの場合、ネジ部の中心軸より左側に回転発生部の重心があれば、この回転発生部が遠心力を受けることにより、ネジ部を締め込み方向に回転させることができる。回転発生部は、たとえば、バルブ体またはセンサユニットの少なくともいずれか一方に接続することが可能で、たとえば棒状部材の一端をバルブ体またはセンサユニットに接続し、他端側に質量の大きなたとえば錘を接続することで構成できる。回転発生部により生じる回転トルクはタイヤの回転時に常に発生する。したがって、ネジ部に緩みが生じた場合、ネジ部の回転動作が発生して、ネジ部を常に最適な締付けトルクで締め込まれている状態にすることができる。
【０００９】
また、上記態様において、前記遠心力により回転力が付与された場合、前記ネジ部を前記螺合部材に対する締め込み方向に回転させる回転トルクのみを当該ネジ部に伝達する一方向トルク伝達機構を含んでもよい。タイヤの回転が停止して遠心力が消失した場合、ネジ部に回転力を与えていた回転発生部やセンサユニットが、ネジ部を螺合部材の締め込み方向とは逆に回転させる方向に回転してしまう場合がある。そこで、回転発生部やセンサユニットにより発生した回転トルクが、ネジ部を螺合部材に対する締め込み方向に回転させる場合のみ伝達されるようにする。言い換えれば、回転発生部やセンサユニットで発生した逆方向の回転トルクはネジ部に伝達されず、ネジ部の緩みを招く虞がなくなる。その結果、遠心力消失時によるネジ部と螺合部材の緩みを防止する。
【００１０】
また、上記態様において、前記一方向トルク伝達機構は、前記ネジ部が前記螺合部材の締め込み方向と逆方向に回転することを禁止する逆転禁止機構を有してもよい。逆転禁止機構は、たとえばラチェット機構で構成することができる。この態様によれば、ネジ部と螺合部材との緩み具合に応じて、遠心力による締め込み動作が行われる度に増し締めが行われると共に、最適な締付けトルク状態で回転状態のロックが行われる。その結果、最適な締付けトルク状態を維持することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、取付けの緩みを抑制できる構造を有するタイヤ情報送信装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【００１３】
本実施形態のタイヤ情報送信装置は、タイヤの走行回転によりタイヤの半径方向外側に作用する遠心力を利用して、当該タイヤ情報送信装置をホイールリムに固定しているネジ部を螺合部材に対する締め込み方向に回転させる。遠心力はネジ部材の回転中心軸から離間した位置に重心を有する回転発生部、またはタイヤ情報送信装置の基本構成に含まれるセンサユニットに作用して、ネジ部に対する回転力を発生する。
【００１４】
図１は、本実施形態に係るタイヤ情報送信装置１０を有する車輪１２を装着した車両１４の概念構成図である。車輪１２はそれぞれタイヤおよびホイールを有する。タイヤ情報送信装置１０は、車輪１２（タイヤ）の各種状態情報を取得するセンサを含むことができる。たとえば、タイヤ内の空気圧情報や温度情報、タイヤに対する衝撃力情報や路面抵抗情報などを取得することができる。また、取得したタイヤの状態情報の全て、または必要な情報のみを選択して一部を車体１６側に配置された受信器１８に無線送信する送信器を含む。この場合、タイヤ情報送信装置１０は、取得した状態情報を適宜処理して、その結果を送信してもよい。なお、タイヤ情報送信装置１０に含まれるセンサの種類は、適宜選択可能であり、使用目的に応じて変更することができる。
【００１５】
車体１６には、タイヤ情報送信装置１０から送信されたタイヤの状態情報に基づいて、タイヤの監視を行うタイヤ監視システム本体２０が搭載されている。タイヤ監視システム本体２０は、タイヤ情報送信装置１０から送信される状態情報を受信する受信器１８と、受信した状態情報に基づいて、タイヤの状態判定を行う電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）２２と、ＥＣＵ２２による判定結果を運転者などユーザに通知する表示装置２４を含む。本実施形態の場合、タイヤ情報送信装置１０が送信する状態情報には、車輪１２ごとにＩＤが付されている。また、ＥＣＵ２２はそのＩＤを識別するために参照ＩＤを保持している。したがって、ＥＣＵ２２は、取得したタイヤの状態情報がどの車輪１２から送信されてきたものか判断することが可能で、個別に車輪１２の監視、たとえばタイヤ空気圧の管理ができる。
【００１６】
図２は、本実施形態のタイヤ情報送信装置１０を装着した車輪１２（タイヤ２６）の断面図の一部である。図２のタイヤ２６は、一例としていわゆるランフラットタイヤを示している。ランフラットタイヤは、空気圧が低下した場合、たとえば空気圧がゼロの状態でも、タイヤの内部構造によりタイヤの変形を拘束して、たとえば時速９０ｋｍ／ｈで８０ｋｍの走行ができるようなタイヤである。ランフラットタイヤの代表的な構造には、サイドウォール補強型と中子型があるが、図２は、サイドウォール部分に補強ゴム２８を配置したサイドウォール補強型のランフラットタイヤである。なお、本実施形態のタイヤ情報送信装置１０は、ランフラットタイヤ以外の一般的なタイヤを装着した車輪１２にも適用可能であり、以下に示す本実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００１７】
本実施形態のタイヤ情報送信装置１０は、タイヤ２６のタイヤ気室３０の気体の出し入れを行うためのバルブ体３２と、タイヤ２６の状態情報を取得して、その状態情報の少なくとも一部を外部に送信するセンサユニット３４が一体化されている。車輪１２は、ホイール３６およびタイヤ２６を有する。ホイール３６の外周部には円筒状に形成されたホイールリム３６ａが設けられる。このホイールリム３６ａの外周上にタイヤ２６が組み付けられる。タイヤ２６内部とホイールリム３６ａの外周によって囲われる内部空間にタイヤ気室３０が形成される。バルブ体３２は、ホイールリム３６ａに形成された取付孔３６ｂにナット３８などの螺合部材で固定されている。バルブ体３２を取付孔３６ｂに取り付ける場合、タイヤ気室３０の気密性を確保する目的で、フランジ４０ａを有する筒状のグロメット４０を取付孔３６ｂに挿入している。グロメット４０はゴム材等で形成された弾性体であり、取付時に圧縮変形させられることにより取付部分の気密性を確保できるようになっている。バルブ体３２は、軸方向に貫通する空気供給孔３２ａを有する円筒形状の部品で、その外周部にはネジ部３２ｂが形成されている。このネジ部３２ｂには、ナット３８が螺合するようになっている。バルブ体３２は、ナット３８が締め込まれることによりワッシャ４２とグロメット４０のフランジ４０ａがホイールリム３６ａを挟持して、当該バルブ体３２をホイールリム３６ａに固定する。なお、本実施形態において、センサユニット３４はバルブ体３２の一端に連結固定されている。図２の場合、空気供給孔３２ａはセンサユニット３４の内部を貫通してタイヤ気室３０に開放されている。
【００１８】
図３は、センサユニット３４の内部構造を説明する概略図である。センサユニット３４は、ハウジング３４ａの内部に基板４４及び電池４６を含む。基板４４は、タイヤ２６の状態情報であるタイヤ気室３０内の空気圧を測定する圧力センサ（不図示）からの状態情報を取得するセンサ回路を備える。また、タイヤ気室３０内やトレッド部やサイドウォール部の温度を測定する温度センサ（不図示）からの状態情報を取得するセンサ回路を備える。さらに、センサで取得した状態情報を車体１６側の受信器１８に無線送信する送信器を備える。なお、ハウジング３４ａには、前述したようにバルブ体３２の空気供給孔３２ａが貫通していて、タイヤ気室３０内部へ空気の出し入れを可能にしている。
【００１９】
ところで、前述したように、タイヤ情報送信装置１０のバルブ体３２はタイヤ気室３０の気密性を維持するためにゴム製のグロメット４０を装着している。しかし、このグロメット４０は、ゴム製であるが故、経年劣化を避けられない。ゴムの劣化が進むと弾力性が低下する。グロメット４０の弾性力が低下すると、当該グロメット４０の実質的な厚みが薄くなり、ホイールリム３６ａとの間に隙間が生じてしまう。つまり、ナット３８による実質的な締付け力が低下して、タイヤ気室３０の気密を維持できなくなる。また、センサユニット３４を連結しているバルブ体３２の固定ができなくなり、バルブ体３２やセンサユニット３４の破損を招いてしまう場合もある。つまり、グロメット４０が経年劣化すると、ナット３８自体が振動などで緩んだ場合と同様な不具合を生じて、タイヤ情報送信装置１０の固定に関するトルク管理が十分にできない場合が生じる。
【００２０】
そこで、本実施形態のタイヤ情報送信装置１０は、グロメット４０の経年劣化やナット３８自体の緩みによりバルブ体３２の取付固定の緩みが生じる場合に、タイヤ情報送信装置１０が自ら螺合の締め込み動作を行い、最適な締め込みトルク状態に維持するような構造を有している。
【００２１】
タイヤ２６は、走行などにより回転するとタイヤ２６の半径方向外側に向かう遠心力が働く。すなわち、バルブ体３２に連結されているセンサユニット３４にも遠心力が働く。そこで、本実施形態では、この遠心力を利用して、タイヤ情報送信装置１０の螺合の締め込み動作を行う。つまり、遠心力によりセンサユニット３４を回転させることにより、センサユニット３４と連結されたバルブ体３２のネジ部３２ｂをナット３８に対する締め込み方向に回転させるようにしている。そのため、センサユニット３４の重心は、ネジ部３２ｂの回転中心軸Ｍから離間した位置に設定されている。本実施形態において、ハウジング３４ａ内において、基板４４および電池４６はハウジング３４ａの質量より重い重量部品である。したがって、ハウジング３４ａ内において、基板４４や電池４６を回転中心軸Ｍから離間した位置に配置することにより、ハウジング３４ａの重心Ｇの位置を容易に移動させることができる。回転中心軸Ｍから重心Ｇを離間させることにより重心Ｇに作用した遠心力により回転中心軸Ｍに対して回転モーメントが働き、センサユニット３４が回転中心軸Ｍを中心に回転するようになる。なお、本実施形態の場合、図２に示すように、ホイール３６の形状とバルブ体３２の取付位置の関係で、バルブ体３２に対してセンサユニット３４が角度αを有して接続されている。その結果、センサユニット３４に作用した遠心力Ｆ0に対し、回転中心軸Ｍに垂直な遠心力成分Ｆ1がセンサユニット３４を回転させる。そして、センサユニット３４が接続されたバルブ体３２のネジ部３２ｂをナット３８に対する締め込み方向に回転させる。本実施形態の場合、ナット３８とホイールリム３６ａとの間には、ワッシャ４２が配置され摩擦抵抗が存在するためネジ部３２ｂの緩みが初期の段階では、ナット３８が摩擦抵抗により静止する。そのため、ネジ部３２ｂが回転することによりネジ部３２ｂとナット３８の締め込み方向の螺合が進行する。
【００２２】
図４は、センサユニット３４が遠心力を受けた場合の回転動作を説明する説明図である。なお、図４の場合、説明を簡略化するために、ＸＹ座標系の中心にバルブ体３２の回転中心軸Ｍを配置して、遠心力はＹ軸正方向に作用するものとする。また、バルブ体３２の回転中心軸Ｍに対してセンサユニット３４が直角（図２の角度αなし）で固定されている場合を示している。この場合、センサユニット３４は、図２における遠心力Ｆ0が作用し回転することになる。また、本実施形態の場合、ネジ部３２ｂは、時計回り方向（右ネジ方向）に回転した場合にナット３８に締め込まれるものとする。つまり、遠心力Ｆ0によりセンサユニット３４が時計回り方向Ａに回転すればよい。ところで、上述したような構成で、遠心力Ｆ0が図４のＹ軸正方向に作用する場合、センサユニット３４は、ＸＹ座標系の第２象限または第３象限に位置する必要がある。もし、第１象限または第２象限にセンサユニット３４が存在する場合、Ｙ軸正方向の遠心力Ｆ0が作用した場合、センサユニット３４は反時計方向、つまり、ネジ部３２ｂが緩む方向に回転してしまう。なお、ネジ部３２ｂが左ネジの場合、センサユニット３４の存在する位置は上述の場合と逆になり第１象限、第２象限になる必要がある。
【００２３】
センサユニット３４に効率的に遠心力Ｆ0を作用させて回転させるためには、センサユニット３４は第２象限に位置することが望ましい。センサユニット３４が初期段階（グロメット４０が劣化していない段階）で第３象限に位置することを許容する場合、センサユニット３４の回転による締付けトルクの調整回転量は最大１８０°になる。また、センサユニット３４が初期段階で第２象限に位置することを許容する場合、センサユニット３４の回転による締付けトルクの調整回転量は最大９０°になる。ただし、グロメット４０の経年劣化によるネジ部３２ｂの緩みは僅かであるので、調整量は９０°程度でも十分である。
【００２４】
このように、タイヤ２６が走行回転するときに発生する遠心力により、センサユニット３４を回転させて、ネジ部３２ｂをナット３８に対して締め込む方向に回転させることができる。その結果、グロメット４０の経年劣化などが原因でネジ部３２ｂが実質的に緩んでしまう場合でも、タイヤ２６の走行の度に締付けトルクを与えることが可能になり、タイヤ情報送信装置１０のホイールリム３６ａに対する固定を隙間のない最適な状態に維持することができる。つまり、グロメット４０の状態に拘わらず、タイヤ２６のタイヤ気室３０の気密性を維持することができる。また、車両１４の走行中に振動などが原因で、ナット３８が緩んでしまうことがまれにある。このような場合でも、走行時の遠心力によりセンサユニット３４が回転してネジ部３２ｂを回転させて、ナット３８に締め込むことができる。その結果、上述と同様にタイヤ情報送信装置１０のホイールリム３６ａに対する固定を隙間のない最適な状態に維持することができる。つまり、タイヤ２６のタイヤ気室３０の気密性を維持することができる。
【００２５】
図５（ａ）、図５（ｂ）は、本実施形態のタイヤ情報送信装置１０をホイールリム３６ａにナット３８で固定するときに用いるワッシャ４２の一例を示している。図５（ｂ）は、図５（ａ）のＣ−Ｃ断面でする。通常、ワッシャ４２は、ナット３８の緩み防止のために装着されるが、グロメット４０が経年劣化して弾性が低下した場合、外部力、たとえば走行時の振動などによって、ワッシャ４２が回転して、ナット３８の緩みを招く場合がある。そこで、本実施形態のワッシャ４２は、グロメット４０に経年劣化等が生じても回転しないように、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、係止突起４２ａを有している。また、図５（ｃ）に示すように、ホイールリム３６ａには、係止突起４２ａと係合する凹部３６ｃが形成されている。ナット３８の使用に先立ち図５（ｄ）に示すように、係止突起４２ａと凹部３６ｃを係合させることによりワッシャ４２の回転、つまりナット３８の振動等の外力による緩み回転を防止できる。なお、図５（ｃ）の場合、ホイールリム３６ａにワッシャ４２が収まる収納凹部３６ｄを形成した例を示しているが、収納凹部３６ｄの形成は任意であり、ホイールリム３６ａの表面に凹部３６ｃのみを形成してもよい。また、図５（ａ）〜図５（ｄ）では、ワッシャ４２側に凸形状の係止突起４２ａを設けた例を示したが、ワッシャ４２側に凹部を設け、ホイールリム３６ａ側に凸部を設けてもよい。この場合も上述の例と同様な効果を得ることができる。
【００２６】
ところで、図２に示すタイヤ情報送信装置１０の構成の場合、遠心力がなくなるとネジ部３２ｂをナット３８に対する締め込み方向に回転させる回転トルクも消失する。図４で説明したように、タイヤ情報送信装置１０は、遠心力によりセンサユニット３４が回転して、ナット３８がワッシャ４２を介してホイールリム３６ａを押圧する結果、強く締結されているので遠心力が消失したあとにセンサユニット３４が逆方向に回転して螺合を緩める可能性は低い。しかし、図４に示すように、センサユニット３４が当初の配置姿勢から立ち上がった不安定な姿勢となっているので、重力によりセンサユニット３４が螺合を緩める方向に回転してしまう可能性がある。そこで、図６の例では、遠心力により回転力が付与された場合、ネジ部３２ｂをナット３８に対する締め込み方向に回転させる回転トルクのみをネジ部３２ｂに伝達する一方向トルク伝達機構を設けている。一方向トルク伝達機構としては、たとえば、逆転禁止機構を有するラチェット機構４８を用いることができる。たとえば、センサユニット３４が遠心力により締め込み方向に回転した場合、ラチェット機構４８のラック歯車と爪部が係合し、センサユニット３４の回転をネジ部３２ｂ側に伝達する。一方、遠心力が消失して、さらに、重力などによりセンサユニット３４が締め込み方向とは逆方向に回転しようとすると、ラック歯車と爪部の係合が外れ空回りする。その結果、ネジ部３２ｂとナット３８の緩みを生じさせることなく、センサユニット３４が当初の姿勢、つまり、グロメット４０の経年劣化がないときの姿勢に戻る。そして、センサユニット３４に再び遠心力が作用するとラック歯車と爪部の係合によりセンサユニット３４の回転がネジ部３２ｂ側に伝達され、ネジ部３２ｂとナット３８との増し締めが行われる。
【００２７】
タイヤ情報送信装置１０に一方向トルク伝達機構がない場合、図４で説明したように、センサユニット３４の回転範囲は、図４において第２象限及び第３象限に限られ、最大でも１８０°であった。前述したようにグロメット４０の経年劣化に対応するための増し締めは、１８０°も回転すれば十分である。しかし、ネジ部３２ｂのネジピッチが細かい場合やグロメット４０の破損が生じた場合など回転量が不足する場合が生じる。また、タイヤ情報送信装置１０を配置するホイールリム３６ａの形状によっては、センサユニット３４とホイールリム３６ａまたはその他の部品が干渉して十分な回転角度を確保できない場合がある。
【００２８】
一方、図６のように、タイヤ情報送信装置１０に一方向トルク伝達機構を設け、遠心力が消失するたびにセンサユニット３４を当初の姿勢に戻すようにすれば、遠心力が付与される度にセンサユニット３４が小角度ずつ回転し、少量の増し締めを繰り返し行う。つまり、１回の回転量は少なくても、その累積で十分な締め増し角度を得ることができる。その結果、１８０°以上の締め増しも可能となる。この場合、締め増し動作は、車両の走行と停止の繰り返しによって実行されるので、増し締めはスムーズに実施される。なお、走行時の速度の増減によっても遠心力の大きさに変化が生じ、センサユニット３４の締め込み方向への回転と戻り回転が生じるので増し締め動作が可能となる。
【００２９】
図３の構成の場合、ハウジング３４ａにおける基板４４と電池４６の配置位置を回転中心軸Ｍから離間させることにより、センサユニット３４の重心Ｇを回転中心軸Ｍから移動させた。図７は、他の構成によりセンサユニット３４の重心の位置を変化させている。図７の例の場合、基板４４及び電池４６は、回転中心軸Ｍの近傍（たとえば、バルブ体３２の直下）に配置されている。そして、タイヤ２６の走行回転により発生する遠心力を受けて、ネジ部３２ｂをナット３８に対する締め込み方向に回転させる回転力を発生するように、ネジ部３２ｂの回転中心軸Ｍから離間した位置に重心Ｇを形成する回転発生部としてのウエイト５０を配置している。このウエイト５０は、たとえば接続バー５２でセンサユニット３４のハウジング３４ａと接続することができる。この場合、遠心力を受けたときの締め込みトルクは、ウエイト５０の質量を調整することによってもできるし、接続バー５２の長さを変化させて重心Ｇの位置を変化させることによっても可能である。その結果、タイヤ種類や車種ごとに、ハウジング３４ａの形状や基板４４、電池４６の配置形態を設計し直すことなく、車輪１２や車両１４の特性に応じて締め増しのトルクを設定することができる。なお、図３の例において、ハウジング３４ａ内部に錘の配置スペースを設けてもよい。この場合、図３の構成においても重心Ｇの位置の変更が可能になりタイヤ種類や車種ごとの特性に対応することができる。
【００３０】
なお、本実施形態において、バルブ体３２に形成されたネジ部３２ｂにセンサユニット３４を接続した例を示した。つまり、遠心力により回転するセンサユニット３４によりバルブ体３２のネジ部３２ｂを回転させて、ナット３８と螺合する構成を示したが、遠心力により回転させるネジ部はセンサユニット３４側に設けられていてもよい。この場合、センサユニット３４に形成されたネジ部がタイヤ気室３０から取付孔３６ｂを介して外側に向かい突出して、その先にナット３８及びバルブ体が配置される。この構成においても上述した本実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００３１】
本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能である。各図に示す構成は、一例を説明するためのもので、同様な機能を達成できる構成であれば、適宜変更可能であり、同様な効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本実施形態に係るタイヤ情報送信装置を有する車輪を装着した車両の概念構成図である。
【図２】本実施形態に係るタイヤ情報送信装置を装着した車輪（タイヤ）の断面図の一部である。
【図３】本実施形態に係るタイヤ情報送信装置のセンサユニットの内部構造を説明する概略図である。
【図４】本実施形態に係るタイヤ情報送信装置のセンサユニットが遠心力を受けた場合の回転動作を説明する説明図である。
【図５】本実施形態に係るタイヤ情報送信装置をホイールリムにナットで固定するときに用いるワッシャの一例を示す説明図である。
【図６】本実施形態に係るタイヤ情報送信装置に一方向トルク伝達機構を適用した場合の構成概念図である。
【図７】本実施形態に係るタイヤ情報送信装置の別の構成を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０ タイヤ情報送信装置、 １２ 車輪、 １４ 車両、 １６ 車体、 １８ 受信器、 ２０ タイヤ監視システム本体、 ２２ ＥＣＵ、 ２４ 表示装置、 ２６ タイヤ、 ３０ タイヤ気室、 ３２ バルブ体、 ３２ｂ ネジ部、 ３４ センサユニット、 ３４ａ ハウジング、 ３６ ホイール、 ３６ａ ホイールリム、 ３８ ナット、 ４０ グロメット、 ４２ ワッシャ、 ４４ 基板、 ４６ 電池、 ４８ ラチェット機構、 ５０ ウエイト、 ５２ 接続バー、 Ｍ 回転中心軸。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤの内部の気体の出し入れを行うためのバルブ体と、
前記バルブ体と連結されると共に、前記タイヤの状態情報を取得して、取得した状態情報の少なくとも一部を外部に送信するセンサユニットと、
前記バルブ体または前記センサユニットのいずれか一方に形成されたネジ部と螺合して、前記バルブ体及び前記センサユニットを共にホイールに固定する螺合部材と、
を含み、
前記センサユニットは、前記タイヤの走行回転により発生する遠心力を受けて、前記ネジ部を前記螺合部材に対する締め込み方向に回転させる回転力を発生するように、前記ネジ部の回転中心軸から離間した位置に重心を有することを特徴とするタイヤ情報送信装置。
【請求項２】
タイヤの内部の気体の出し入れを行うためのバルブ体と、
前記バルブ体と連結されると共に、前記タイヤの状態情報を取得して、取得した状態情報の少なくとも一部を外部に送信するセンサユニットと、
前記バルブ体または前記センサユニットのいずれか一方に形成されたネジ部と螺合して、前記バルブ体及び前記センサユニットを共にホイールに固定する螺合部材と、
前記タイヤの走行回転により発生する遠心力を受けて、前記ネジ部を前記螺合部材に対する締め込み方向に回転させる回転力を発生するように、前記ネジ部の回転中心軸から離間した位置に重心を持たせる回転発生部と、
を含むことを特徴とするタイヤ情報送信装置。
【請求項３】
前記遠心力により回転力が付与された場合、前記ネジ部を前記螺合部材に対する締め込み方向に回転させる回転トルクのみを当該ネジ部に伝達する一方向トルク伝達機構を含むことを特徴とする請求項１または請求項２記載のタイヤ情報送信装置。
【請求項４】
前記一方向トルク伝達機構は、前記ネジ部が前記螺合部材の締め込み方向と逆方向に回転することを禁止する逆転禁止機構を有することを特徴する請求項３記載のタイヤ情報送信装置。
【請求項１】
タイヤの内部の気体の出し入れを行うためのバルブ体と、
前記バルブ体と連結されると共に、前記タイヤの状態情報を取得して、取得した状態情報の少なくとも一部を外部に送信するセンサユニットと、
前記バルブ体または前記センサユニットのいずれか一方に形成されたネジ部と螺合して、前記バルブ体及び前記センサユニットを共にホイールに固定する螺合部材と、
を含み、
前記センサユニットは、前記タイヤの走行回転により発生する遠心力を受けて、前記ネジ部を前記螺合部材に対する締め込み方向に回転させる回転力を発生するように、前記ネジ部の回転中心軸から離間した位置に重心を有することを特徴とするタイヤ情報送信装置。
【請求項２】
タイヤの内部の気体の出し入れを行うためのバルブ体と、
前記バルブ体と連結されると共に、前記タイヤの状態情報を取得して、取得した状態情報の少なくとも一部を外部に送信するセンサユニットと、
前記バルブ体または前記センサユニットのいずれか一方に形成されたネジ部と螺合して、前記バルブ体及び前記センサユニットを共にホイールに固定する螺合部材と、
前記タイヤの走行回転により発生する遠心力を受けて、前記ネジ部を前記螺合部材に対する締め込み方向に回転させる回転力を発生するように、前記ネジ部の回転中心軸から離間した位置に重心を持たせる回転発生部と、
を含むことを特徴とするタイヤ情報送信装置。
【請求項３】
前記遠心力により回転力が付与された場合、前記ネジ部を前記螺合部材に対する締め込み方向に回転させる回転トルクのみを当該ネジ部に伝達する一方向トルク伝達機構を含むことを特徴とする請求項１または請求項２記載のタイヤ情報送信装置。
【請求項４】
前記一方向トルク伝達機構は、前記ネジ部が前記螺合部材の締め込み方向と逆方向に回転することを禁止する逆転禁止機構を有することを特徴する請求項３記載のタイヤ情報送信装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−１４３３４４（Ｐ２００８−１４３３４４Ａ）
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３３２４７０（Ｐ２００６−３３２４７０）
【出願日】平成１８年１２月８日（２００６．１２．８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００２０４０３３）太平洋工業株式会社 (143)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月８日（２００６．１２．８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００２０４０３３）太平洋工業株式会社 (143)
【Ｆターム（参考）】
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