JP2014202500A - 圧力検出装置及び圧力検出装置の組立方法 - Google Patents

Abstract

【課題】組立作業の時間を短縮し、効率的な組立作業を行うことができる圧力検出装置及び該圧力検出装置の組立方法を提供する。【解決手段】圧力検出装置１０は、タイヤ１０２内の気体を通過させる孔部１４ａが底面１４ｂに貫通形成されたケース１４と、ケース１４の底面１４ｂに複数立脚された支柱部材１６と、ケース１４の底面１４ｂに対向配置される下面側に検出穴１１０ａを有するセンサＩＣ１１０が設けられると共に、支柱部材１６のテーパ部１６ａを嵌挿可能な取付孔１２ａを複数有する基板１２と、上下の端面を連通する貫通孔１８ａが形成されたパッキン１８とを備え、ケース１４とセンサＩＣ１１０との間にパッキン１８が挟み込まれた状態で、ケース１４と基板１２とが樹脂材料によって固定されている。【選択図】図２

Description

本発明は、タイヤ内に設置されてタイヤ圧力を検出すると共に、検出したタイヤ圧力をタイヤ外に設置される制御装置へと無線送信する圧力検出装置及びその組立方法に関する。

近年、自動車等のタイヤ内の気体圧力（タイヤ圧力）を随時測定し、圧力低下時等に運転者に警告を通知するタイヤ圧力監視システムが用いられている。一般的なタイヤ圧力監視システムでは、ホイール外周面であってタイヤ内部となる位置に無線送信式の圧力検出装置が設置される。この圧力検出装置から外部の制御装置（圧力監視装置）へとタイヤ圧力の検出結果が無線送信されると、制御装置は受信したタイヤ圧力を判断し、必要に応じて圧力低下警告等の措置を行う（例えば、特許文献１，２参照）。

特開２００９−１８４６１４号公報 特許第４８６８１９２号公報

図６に、このようなタイヤ圧力監視システムを構成する圧力検出装置１００のタイヤ（タイヤゴム）１０２の内部への設置例を示す。図６に示すように、圧力検出装置１００は、ホイール（タイヤホイール）１０４の外周面に設置される。この状態でホイール１０４にタイヤ１０２を装着することにより、圧力検出装置１００は、タイヤ１０２のタイヤ圧力を検出し、その検出結果を外部の制御装置（図示せず）に無線送信する。

図７は、圧力検出装置１００の機能構成例を示すブロック図である。図７に示すように、圧力検出装置１００の基本的な機能構成は、プリント基板１０６にコイン電池１０８、センサＩＣ１１０、マイコン１１２、無線送信ＩＣ１１４、及びアンテナ１１６を実装したものである。圧力検出装置１００は、コイン電池１０８の電力供給下にマイコン１１２を駆動し、該マイコン１１２のプログラムによってセンサＩＣ１１０を制御してタイヤ圧力を検出すると共に、その検出結果を無線送信ＩＣ１１４からアンテナ１１６を介して外部の制御装置へと送信する。センサＩＣ１１０には、気体圧力検出用の検出穴１１０ａが開口しており、この検出穴１１０ａにタイヤ１０２内のタイヤ圧力（例えば、空気圧力）が直接的に作用する構成となっている。

センサＩＣ１１０等の複数の電子部品をタイヤ１０２からの衝撃や振動から保護するため、圧力検出装置１００は、図８に示すように、センサＩＣ１１０等の各電子部品を実装したプリント基板１０６を上部開口箱型のケース１１８内に組み込み、ポッティング材１２０によってセンサＩＣ１１０等の電子部品全体を覆った構成が一般的となっている。

ところで、このような圧力検出装置１００の組立時には、センサＩＣ１１０に開口形成された検出穴１１０ａがポッティング材１２０によって埋まらないようにする必要がある。そこで、従来は、図９に示すように、プリント基板１０６に実装されたセンサＩＣ１１０の上に、上下方向の貫通孔１２２ａを有するキャップ部材１２２を被せることにより、ポッティング材１２０がセンサ穴１１０ａを埋めてしまうことを回避していた。ポッティング材１２０の硬化時におけるキャップ部材１２２の位置ずれを防止するため、通常、キャップ部材１２２は接着剤等でセンサＩＣ１１０上に接着固定される。なお、図９では、図面の見易さを確保するため、プリント基板１０６上に実装される電子部品のうち、マイコン１１２等を省略している。

しかしながら、図８に示す組立方法では、キャップ部材１２２を固定するために接着剤等を用いているため、その接着のための作業時間や、接着材等の硬化までの待ち時間が発生し、効率的な組立作業を行うことは難しかった。

本発明は、上記従来技術の課題を考慮してなされたものであり、作業時間を短縮し、効率的な組立作業を行うことができる圧力検出装置及び該圧力検出装置の組立方法を提供することを目的とする。

本発明に係る圧力検出装置は、タイヤ内に設置されてタイヤ圧力を検出すると共に、検出したタイヤ圧力をタイヤ外に設置される制御装置へと無線送信する圧力検出装置であって、タイヤ内の気体を通過させる孔部が底面に貫通形成されたケースと、前記ケースの底面に複数立脚され、先細りのテーパ部が先端側に設けられた支柱部材と、前記ケースの底面に対向配置される下面側に気体圧力検出用の検出穴を有するセンサが設けられると共に、前記支柱部材のテーパ部を嵌挿可能な取付孔を複数有する基板と、上下の端面を連通する貫通孔が形成されたパッキンとを備え、各支柱部材のテーパ部を前記基板の各取付孔にそれぞれ嵌挿させ、前記ケースの底面と前記センサとの間に前記パッキンを挟み込むことにより、前記孔部と前記検出穴とを前記貫通孔によって連通させた状態で、前記ケースと前記基板とを硬化させた樹脂材料によって固定したことを特徴とする。

また、本発明に係る圧力検出装置の組立方法は、タイヤ内に設置されてタイヤ圧力を検出すると共に、検出したタイヤ圧力をタイヤ外に設置される制御装置へと無線送信する圧力検出装置の組立方法であって、タイヤ内の気体を通過させる孔部が底面に貫通形成されたケースの該底面に、先細りのテーパ部が先端側に設けられた支柱部材を複数立脚させ、下面側に気体圧力検出用の検出穴を有するセンサが設けられると共に、前記支柱部材のテーパ部を嵌挿可能な取付孔を複数有する基板の該下面側を前記ケースの底面に対向配置させた状態で、各支柱部材のテーパ部を各取付孔にそれぞれ嵌挿させると同時に、上下の端面を連通する貫通孔が形成されたパッキンを、前記ケースの底面と前記センサとの間で挟み込むことにより、前記孔部と前記検出穴とを前記貫通孔によって連通させ、前記ケース内に樹脂材料を充填して硬化させることで、前記ケースと前記基板とを固定することを特徴とする。

このような構成及び方法によれば、ケースに設けた支柱部材にテーパ部を設け、該テーパ部を基板の取付孔に嵌挿させる構成としたことにより、支柱部材が楔状の支持部材として機能し、基板のガタツキを防止して、ケースに対して強固に支持・固定することができる。この際、ケースの底面とセンサとの間にパッキンを挟み込むことにより、ケースとパッキンとセンサとが一体化して安定し、且つ孔部から貫通孔を経た検出穴までの流路を外部から確実に閉塞することができ、該流路内へのポッティング材等の樹脂材料の流入を阻止することができるため、作業時間を短縮して効率的な組立作業を行うことができ、しかも樹脂材料の硬化時の各部品の位置ずれも防止できる。さらに、ケースに設けた孔部の底面側がパッキンによって確実に閉塞されるため、ケース内に充填された液体状の樹脂材料が該孔部を介して外部に漏れ出すことも防止できる。

前記支柱部材のテーパ部は、基端の外径が前記取付孔の内径より大きく設定される一方、先端の外径が前記取付孔の内径より小さく設定されると、テーパ部の取付孔への嵌挿が容易となり、且つテーパ部を楔状の支持部材として確実に機能させることができる。

前記支柱部材は、前記取付孔の内径より大きな外径を有する基部と、該基部の上端面に設けられた前記テーパ部とを有し、前記テーパ部の基端が前記基部の上端面に位置していると、１段目の基部の上端面によって基板のケースの底面からの高さ位置を容易に規定することができる。

本発明によれば、支柱部材が楔状の支持部材として機能し、基板のガタツキを防止して、ケースに対して強固に支持・固定することができる。しかも、ケースの底面とセンサとの間にパッキンを挟み込む構成としたことにより、ケースとパッキンとセンサとが一体化して安定し、且つ孔部から貫通孔を経た検出穴までの流路を外部から確実に閉塞することができ、該流路内へのポッティング材等の樹脂材料の流入を阻止することができるため、作業時間を短縮して効率的な組立作業を行うことができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る圧力検出装置の機能構成を示すブロック図である。 図２は、図１に示す圧力検出装置の組立方法を示す分解斜視図である。 図３は、図２に示す組立方法で組立された圧力検出装置の縦断面図である。 図４は、支柱部材の斜視図である。 図５は、図４に示す支柱部材でプリント基板を支持している状態での要部拡大断面図である。 図６は、タイヤ圧力監視システムを構成する圧力検出装置のタイヤの内部への設置例を示す説明図である。 図７は、従来技術に係る圧力検出装置の機能構成例を示すブロック図である。 図８は、図７に示す圧力検出装置の組立方法を示す分解斜視図である。 図９は、図７に示す圧力検出装置のセンサＩＣにキャップ部材を被せた状態での側面図である。

以下、本発明に係る圧力検出装置について、その組立方法との関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る圧力検出装置１０の機能構成を示すブロック図である。図１において、上記した図６〜図９に示される参照符号と同一の参照符号は、同一又は同様な構成を示し、このため同一又は同様な機能及び効果を奏するものとして詳細な説明を省略し、以下の図２〜図５についても同様とする。

本実施形態に係る圧力検出装置１０は、図６に示す圧力検出装置１００と同様、ホイール１０４の外周面であってタイヤ１０２の内部となる位置に設置されることにより、タイヤ１０２の内部に封入された空気や窒素等の気体圧力（タイヤ圧力）を検出し、その検出結果を図示しない外部の制御装置（圧力監視装置）に無線送信するセンサ無線送信機である（図６参照）。つまり、圧力検出装置１０は、前記制御装置等と共に、タイヤ１０２のタイヤ圧力を随時測定し、その圧力低下を運転者等に警告するタイヤ圧力監視システムを構成する。

図１に示すように、圧力検出装置１０の基本的な機能構成は、プリント基板１２にコイン電池１０８、センサＩＣ（センサ、圧力センサ）１１０、マイコン１１２、無線送信ＩＣ１１４、及びアンテナ１１６を実装したものである。プリント基板（基板、プリント板）１２は、板厚方向を貫通する取付孔１２ａを四隅に設けた以外は、図７に示すプリント基板１０６と同様な構成となっている。

従って、圧力検出装置１０は、コイン電池１０８の電力供給下にマイコン１１２を駆動し、該マイコン１１２のプログラムによってセンサＩＣ１１０を制御してタイヤ圧力を検出すると共に、その検出結果を無線送信ＩＣ１１４からアンテナ１１６を介して外部の制御装置へと送信する。センサＩＣ１１０は、気体圧力検出用の検出穴１１０ａにタイヤ１０２内のタイヤ圧力（例えば、空気圧力）が直接的に作用することにより、タイヤ圧力を検出することができる。

図２は、図１に示す圧力検出装置１０の組立方法を示す分解斜視図であり、図３は、図２に示す組立方法で組立された圧力検出装置１０の縦断面図である。

圧力検出装置１０についても、上記の圧力検出装置１００と同様に、プリント基板１２に実装されるセンサＩＣ１１０等の各電子部品をタイヤ１０２からの衝撃や振動から保護するための構造を採用しているが、その構造及び組立方法が圧力検出装置１００と異なる。

先ず、圧力検出装置１０の組立方法について説明する。

図２及び図３に示すように、圧力検出装置１０の組立方法は、先ず、タイヤ１０２内の気体を通過させる孔部１４ａが底面１４ｂに貫通形成されたケース１４の該底面１４ｂの四隅に、先細りのテーパ部１６ａが先端側に設けられた支柱部材（ピン部材）１６を立脚させておく。支柱部材１６の設置位置は、四隅以外であっても勿論よく、その設置本数も適宜変更可能である。

次に、センサＩＣ１１０等が設けられたプリント基板１２の下面側をケース１４の底面１４ｂに対向させて降下させ、各支柱部材１６のテーパ部１６ａを各取付孔１２ａにそれぞれ嵌挿させる。同時に、上下の端面を連通する貫通孔１８ａが形成された板状のパッキン１８を、ケース１４の底面１４ｂとセンサＩＣ１１０の下面（検出穴１１０ａ側の面）との間で挟み込むことにより、ケース１４の孔部１４ａとセンサＩＣ１１０の検出穴１１０ａとを貫通孔１８ａによって連通させる。

このように圧力検出装置１０では、検出穴１１０ａと貫通孔１８ａと孔部１４ａとが互いに重なるように設計されている。なお、検出穴１１０ａと貫通孔１８ａと孔部１４ａとは、図３に示すように上下方向で一直線上に連通する構成以外にも、傾斜方向に沿って連通する構成や、貫通孔１８ａをパッキン１８の内部で屈曲或いは湾曲させることで孔部１４ａと検出穴１１０ａの平面視での位置をずらし、部品配置の自由度を向上させた構成等としてもよい。

パッキン１８は、例えば矩形板状のゴム材料やシリコーン等によって形成され、押し潰されることでその厚みを変化させつつ、センサＩＣ１１０の下面と底面１４ｂとに密着する。このため、互いに連通した孔部１４ａ、貫通孔１８ａ、及び検出穴１１０ａが、ケース１４の内部空間から完全に遮断された管路のような状態となり、ケース１４の外部に開口する。パッキン１８の位置決めを容易なものとするため、貫通孔１８ａは、ケース１４の孔部１４ａ及び検出穴１１０ａより大きな内径を有することが好ましい。

取付孔１２ａに支柱部材１６を嵌挿させ、センサＩＣ１１０とケース１４との間にパッキン１８を挟持させた後は、プリント基板１２の上面側からポッティング材１２０を充填する。液体状のポッティング材１２０がケース１４の内部に行き渡って硬化すると、ケース１４とプリント基板１２とが固定されると共に、センサＩＣ１１０等の電子部品全体がポッティング材１２０で覆われた状態で封止され、当該圧力検出装置１０の組立作業が完了する。

ポッティング材１２０としては、一般的な電子部品の封止用に用いられる硬化型の樹脂材料を用いればよく、例えば、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリオレフィン樹脂、シリコン系樹脂、フッ素系樹脂等が挙げられ、硬化剤を用いたものや熱硬化型のもの、さらには硬化後に柔軟性を有するもの等、いわゆるポッティング材（封止材）やシール材として機能するものであれば各種の樹脂材料を用いることができる。

次に、このように組立される圧力検出装置１０を構成する各部品の具体的な構成例について説明する。

図４は、支柱部材１６の斜視図であり、図５は、図４に示す支柱部材１６でプリント基板１２を支持している状態での要部拡大断面図である。図４に示すように、支柱部材１６は、円柱部（基部）１６ｂと、該円柱部１６ｂの上端面から突出する角型のテーパ部１６ａとを有する２段構造である。テーパ部１６ａは、その基端が円柱部１６ｂの上端面に位置しており、上方に向かった先細り形状である。テーパ部１６ａは角型以外の形状、例えば円錐形状や多角形状等であってもよく、円柱部１６ｂは角柱形状等としてもよい。

図５に示すように、支柱部材１６において、テーパ部１６ａは、基端の外径Ｄ１がプリント基板１２の取付孔１２ａの内径Ｄ２以上に設定される一方、先端の外径Ｄ３が取付孔１２ａの内径Ｄ２より小さく設定される（Ｄ３＜Ｄ２≦Ｄ１）。また、円柱部１６ｂの外径Ｄ４は、取付孔１２ａの内径Ｄ２より大きく設定される（Ｄ２＜Ｄ４）。

従って、圧力検出装置１０では、図３及び図５に示すように、支柱部材１６の２段目のテーパ部１６ａをプリント基板１２の取付孔１２ａに嵌挿させると、テーパ部１６ａは基端の外径Ｄ１が取付孔１２ａの内径Ｄ２以上に設定され、且つ先端の外径Ｄ３が取付孔１２ａの内径Ｄ２より小さく設定されているため、テーパ部１６ａの取付孔１２ａへの嵌挿が容易であり、且つ支柱部材１６（テーパ部１６ａ）が楔状の支持部材として確実に機能し、プリント基板１２のガタツキを防止して、強固に支持・固定することができる。また、円柱部１６ｂの外径Ｄ４が取付孔１２ａの内径Ｄ２より大きく設定されているため、１段目の円柱部１６ｂの上端面によってプリント基板１２のケース１４の底面１４ｂからの高さ位置を規定することができる。

図３に示すように、プリント基板１２のケース１４への組み込みが完了した状態において、プリント基板１２の下面とケース１４の底面１４ｂとの間の高さをＨ１とすると、高さＨ１は、センサＩＣ１１０の高さＨ２とパッキン１８の高さＨ３を足した高さと等しくなっている（Ｈ１＝Ｈ２＋Ｈ３）。すなわち、パッキン１８は、センサＩＣ１１０の下面とケース１４の底面１４ｂとの間に挟持され、押し潰される前の状態（原形状。図３中の２点鎖線参照）では、その高さＨ４が高さＨ３より大きく設定されている。

従って、圧力検出装置１０では、押し潰されたパッキン１８がセンサＩＣ１１０とケース１４とに密着するため、ケース１４とパッキン１８とセンサＩＣ１１０とが一体化して安定し、且つ孔部１４ａから貫通孔１８ａを経た検出穴１１０ａまでの流路（気体流路）を外部から確実に閉塞することができ、該流路内へのポッティング材１２０の流入を阻止することができるため、作業時間を短縮し効率的な組立作業を行うことができ、しかもポッティング材１２０の硬化時の各部品の位置ずれも防止できる。さらに、孔部１４ａの底面１４ｂ側がパッキン１８によって確実に閉塞されるため、ケース１４内に充填された液体状のポッティング材１２０が該孔部１４ａを介して外部に漏れ出すことも確実に防止できる。

なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。

１０，１００ 圧力検出装置
１２，１０６ プリント基板
１２ａ 取付孔
１４，１１８ ケース
１４ａ 孔部
１４ｂ 底面
１６ 支柱部材
１６ａ テーパ部
１６ｂ 円柱部
１８ パッキン
１８ａ 貫通孔
１０２ タイヤ
１０４ ホイール
１０８ コイン電池
１１０ センサＩＣ
１１０ａ 検出穴
１１２ マイコン
１１４ 無線ＩＣ
１１６ アンテナ
１２０ ポッティング材
１２２ キャップ部材

Claims (4)

1. タイヤ内に設置されてタイヤ圧力を検出すると共に、検出したタイヤ圧力をタイヤ外に設置される制御装置へと無線送信する圧力検出装置であって、
   タイヤ内の気体を通過させる孔部が底面に貫通形成されたケースと、
   前記ケースの底面に複数立脚され、先細りのテーパ部が先端側に設けられた支柱部材と、
   前記ケースの底面に対向配置される下面側に気体圧力検出用の検出穴を有するセンサが設けられると共に、前記支柱部材のテーパ部を嵌挿可能な取付孔を複数有する基板と、
   上下の端面を連通する貫通孔が形成されたパッキンと、
   を備え、
   各支柱部材のテーパ部を前記基板の各取付孔にそれぞれ嵌挿させ、前記ケースの底面と前記センサとの間に前記パッキンを挟み込むことにより、前記孔部と前記検出穴とを前記貫通孔によって連通させた状態で、前記ケースと前記基板とを硬化させた樹脂材料によって固定したことを特徴とする圧力検出装置。
2. 請求項１記載の圧力検出装置において、
   前記支柱部材のテーパ部は、基端の外径が前記取付孔の内径より大きく設定される一方、先端の外径が前記取付孔の内径より小さく設定されることを特徴とする圧力検出装置。
3. 請求項２記載の圧力検出装置において、
   前記支柱部材は、前記取付孔の内径より大きな外径を有する基部と、該基部の上端面に設けられた前記テーパ部とを有し、前記テーパ部の基端が前記基部の上端面に位置していることを特徴とする圧力検出装置。
4. タイヤ内に設置されてタイヤ圧力を検出すると共に、検出したタイヤ圧力をタイヤ外に設置される制御装置へと無線送信する圧力検出装置の組立方法であって、
   タイヤ内の気体を通過させる孔部が底面に貫通形成されたケースの該底面に、先細りのテーパ部が先端側に設けられた支柱部材を複数立脚させ、
   下面側に気体圧力検出用の検出穴を有するセンサが設けられると共に、前記支柱部材のテーパ部を嵌挿可能な取付孔を複数有する基板の該下面側を前記ケースの底面に対向配置させた状態で、各支柱部材のテーパ部を各取付孔にそれぞれ嵌挿させると同時に、上下の端面を連通する貫通孔が形成されたパッキンを、前記ケースの底面と前記センサとの間で挟み込むことにより、前記孔部と前記検出穴とを前記貫通孔によって連通させ、
   前記ケース内に樹脂材料を充填して硬化させることで、前記ケースと前記基板とを固定することを特徴とする圧力検出装置の組立方法。

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