WO2014017435A1

WO2014017435A1 - 送信装置、タイヤ状態監視システム、及びタイヤ組立体

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Publication number: WO2014017435A1
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Inventors: 金成　大輔
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Filing date: 2013-07-22
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Description

送信装置、タイヤ状態監視システム、及びタイヤ組立体

　本発明は、タイヤ空洞領域に設けられ、タイヤの状態に関するタイヤ情報を送信する送信装置、この送信装置を用いたタイヤ状態監視システム、及びタイヤ組立体に関する。

　従来より、車両に装着されたタイヤの空気圧を点検管理することが、タイヤの耐久性向上、耐摩耗性向上、燃費の向上、あるいは、乗り心地の向上、さらには、操縦性能の向上の点で望まれている。このため、タイヤの空気圧を監視するシステムが種々提案されている。このシステムは、一般的に、車輪に装着されたタイヤの空気圧の情報を検出し、その情報を送信する送信装置を各車輪のタイヤ空洞領域に設けるとともに、各タイヤの空気圧の情報を送信装置から取得してタイヤの空気圧を監視する。

　一方、タイヤがパンクしたときに、タイヤとリムとにより挟まれたタイヤ空洞領域内に注入するパンク修理液がよく用いられている。このパンク修理液は液体であるため、パンク修理液がタイヤ空洞領域に注入されると、タイヤ空洞領域内に面するタイヤ内表面の他、タイヤ空洞領域に設けられた送信装置にもパンク修理液が付着し、場合によっては固化して送信装置に設けられた開口部を塞ぎ、空気圧の計測に影響を与えるといった問題がある。

　この問題に対して、検出用の連通部からの異物の侵入を防止して、正常な検出状態を保持することができる車輪状態検出装置が提案されている（特許文献１）。
　具体的には、車輪状態検出装置のＴＰＭＳ（Tire Pressure Monitoring System）バルブには、ケースに設けられた連通孔を開閉する連通部開閉機構が設けられている。パンク修理の際にそのパンク修理液が連通孔を介して検出空間に侵入するのが規制される。この連通部開閉機構は、蓋体およびねじりコイルばねを含むメカ的機構により構成され、車輪に作用する遠心力により連通孔が自動的に開閉されるようになっている。

　また、パンク修理液を用いてタイヤのパンクを修理しても、依然としてタイヤの空気圧情報等のタイヤ情報を適切に検出し送信できる送信装置およびタイヤの異常の有無を判定するタイヤ情報監視システムが知られている（特許文献２）。
　当該送信装置は、タイヤ空洞領域に充填される気体の状態を、タイヤ情報として検出するセンサと、検出したタイヤ情報を無線により送信する送信機と、センサおよび送信機を覆う壁を備えた筐体と、を有する。筐体は、筐体の壁によりタイヤ空洞領域から画された内部空間を備える。この筐体には、壁を貫通して内部空間とタイヤ空洞領域とを連通する通気孔が設けられている。このとき、通気孔の、タイヤ空洞領域に面する筐体の表面における外側開口部の開口面積は、０．４ｍｍ²以下であり、この通気孔の、内部空間に面した筐体の表面における内側開口部は、外側開口部に比べて開口面積が広い。

特開２００８－６２７３０号公報特開２０１０－１５０９４１号公報

　しかし、上述の車輪状態検出装置の連通部開閉機構は、蓋体およびねじりコイルばねを含むメカ的機構により構成されるので、装置自体が複雑になり、コストもかかるといった問題が生じる。
　一方、タイヤ情報監視システムの送信装置では、パンク修理液を用いてタイヤのパンクを修理しても、依然としてタイヤの空気圧情報等のタイヤ情報を適切に検出し送信できるが、外側開口部の開口面積は０．４ｍｍ²以下あるため、微細で正確な加工が必要である。

　本発明は、上述したタイヤ情報監視システムの送信装置とは別の形態を用いた送信装置であって、パンク修理液を用いてタイヤのパンクを修理しても、依然としてタイヤの空気圧情報等のタイヤ情報を適切に検出し送信できる送信装置、この送信装置を用いてタイヤの異常の有無を判定するタイヤ情報監視システム、及びタイヤ組立体を提供することを目的とする。

　本発明の一態様は、タイヤ空洞領域に設けられ、タイヤの状態に関するタイヤ情報を送信する送信装置である。当該送信装置は、
　タイヤとリムで囲まれたタイヤ空洞領域に充填される気体の状態をタイヤ情報として感知する平面状のセンサ検出面を有するセンサと、
　　検出した前記タイヤ情報を無線により送信する送信機と、
　前記センサと前記送信機が内部に設けられ、前記センサの前記センサ検出面に接する内部空間と、前記内部空間と前記タイヤ空洞領域を連通する直線状に延びた通気孔と、を有する筐体と、を備える。
　前記内部空間に面する前記通気孔の内側開口部は、前記センサ検出面に対して傾斜した方向を向き、かつ、前記通気孔の延在方向及び前記センサ検出面の法線方向のいずれにも直交する方向に延びる前記内部空間の壁面に設けられる。
　前記通気孔の前記延在方向と、前記センサ検出面の前記法線方向との間の角度θが、１０度以上１２０度以下である。

　本発明の他の一態様は、タイヤ組立体である。当該タイヤ組立体は、
　タイヤと、
　前記タイヤに装着されたリムと、
　前記タイヤと前記リムの間のタイヤ空洞領域に設けられた、タイヤの状態に関するタイヤ情報を送信する送信装置と、を備える。
　前記送信装置は、
　タイヤとリムで囲まれたタイヤ空洞領域に充填される気体の状態をタイヤ情報として感知する平面状のセンサ検出面を有するセンサと、
　　検出した前記タイヤ情報を無線により送信する送信機と、
　前記センサと前記送信機が内部に設けられ、前記センサの前記センサ検出面に接する内部空間と、前記内部空間と前記タイヤ空洞領域を連通する直線状に延びた通気孔と、を有する筐体と、を備える。
　前記内部空間に面する前記通気孔の内側開口部は、前記センサ検出面に対して傾斜した方向を向き、かつ、前記通気孔の延在方向及び前記センサ検出面の法線方向のいずれにも直交する方向に延びる前記内部空間の壁面に設けられる。
　前記通気孔の前記延在方向と、前記センサ検出面の前記法線方向との間の角度θが、１０度以上１２０度以下である。

　また、本発明の他の一態様は、タイヤ状態監視システムである。
　前記システムは、送信装置と、受信装置と、監視部と、を備える。
　　前記送信装置は、
　タイヤとリムで囲まれたタイヤ空洞領域に充填される気体の状態をタイヤ情報として感知する平面状のセンサ検出面を有するセンサと、
　　検出した前記タイヤ情報を無線により送信する送信機と、
　前記センサと前記送信機が内部に設けられ、前記センサの前記センサ検出面に接する内部空間と、前記内部空間と前記タイヤ空洞領域を連通する直線状に延びた通気孔と、を有する筐体と、を備える。
　このとき、前記内部空間に面する前記通気孔の内側開口部は、前記センサ検出面に対して傾斜した方向を向き、かつ、前記通気孔の延在方向及び前記センサ検出面の法線方向のいずれにも直交する方向に延びる前記内部空間の壁面に設けられ、前記通気孔の前記延在方向と、前記センサ検出面の前記法線方向との間の角度θが、１０度以上１２０度以下である。
　前記受信装置は、前記送信機から送信された前記タイヤ情報を受信する。
　前記監視部は、前記タイヤ情報に基づいて、タイヤの異常の有無を判定し、判定結果を報知する。

　前記送信装置、前記タイヤ組立体の前記送信装置、及び前記システムの前記送信装置の各態様において、前記センサ検出面を前記法線方向に沿って、前記内部空間の内壁面に投射して得られる前記内壁面上の領域を投射領域としたとき、前記センサ検出面を基準として前記法線方向に沿って測った前記内部空間の内壁面における高さのうちの最大高さＨ_１は、前記センサ検出面を基準として前記法線方向に沿って測った前記投射領域における高さのうちの最大高さＨ₂に比べて高い、ことが好ましい。

　前記送信装置、前記タイヤ組立体の前記送信装置、及び前記システムの前記送信装置の各態様において、前記通気孔を前記内部空間に仮想的に延長したとき、仮想した前記通気孔の延長部分は、前記センサ検出面ではなく、前記筐体の前記内部空間に面した内壁面に当たる、ことが好ましい。

　また、前記送信装置、前記タイヤ組立体の前記送信装置、及び前記システムの前記送信装置の各態様において、前記通気孔の前記タイヤ空洞領域に面する外側開口部は、前記筐体の外壁面から突出した部分の、前記センサ検出面に対して傾斜した傾斜面に設けられている、ことが好ましい。

　前記送信装置、前記タイヤ組立体の前記送信装置、及び前記システムの前記送信装置の各態様において、前記内部空間は、前記筐体の前記突出した部分における内壁面と、前記センサ検出面を含む前記センサの外周面とにより区画された空間である、ことが好ましい。

　前記送信機、前記タイヤ組立体の前記送信装置、及び前記システムの前記送信装置は、タイヤに空気を充填するタイヤバルブに連結されて設けられる。
　前記タイヤバルブから前記タイヤ空洞領域に導入される空気の前記タイヤ空洞領域側の空気導入口の中心位置と、前記通気孔の前記タイヤ空洞領域に面する外側開口部の中心位置と、前記内側開口部の中心位置を、前記センサ検出面に対して直交する方向から平面視して見るとともに、前記外側開口部の中心位置を通り、前記空気導入口の中心位置から前記外側開口部の中心位置に向かう直線に直交する仮想平面を想定したとき、前記内側開口部の中心位置は、前記センサ検出面に対して直交する方向から平面視して見たときの前記仮想平面に対応する仮想直線を境界線にして前記空気導入口の中心位置と同じ側に位置する、ことが好ましい。

　前記送信装置、前記タイヤ組立体の前記送信装置、及び前記システムの前記送信装置の各態様において、前記センサ検出面を基準として測った前記内部空間の内壁面の最大高さを有する最大高さ領域は、前記センサ検出面に直交する方向から平面視して前記最大高さ領域、前記通気孔及び前記センサ検出面を見たとき、前記通気孔の前記内側開口部と前記センサ検出面との間に位置する、ことが好ましい。

　これらの態様の前記送信装置、前記タイヤ組立体の前記送信装置、及び前記システムの前記送信装置では、前記センサ検出面の法線方向と、前記タイヤのタイヤ径方向の外側方向との間の成す角度は０度～１５度である、ことが好ましい。

　本発明の送信装置、タイヤ組立体、及びタイヤ状態監視システムによれば、パンク修理液を用いてタイヤのパンクを修理しても、依然としてタイヤの空気圧情報等のタイヤ情報を適切に検出し送信装置から適切なタイヤ情報を送信することができる。

タイヤ状態監視システムの一実施形態であるタイヤ空気圧モニタリングシステムの全体概要を示す図である。図１に示す送信デバイスがタイヤ空洞領域内に固定されたタイヤ組立体の一例を説明する図である。図２に示す送信デバイスがタイヤバルブと一体化したデバイス全体を示す斜視図である。図３に示すＡ－Ａ線に沿った送信デバイスの矢視断面図である。図１に示す送信デバイスの回路構成図である。図１に示す監視装置の回路構成図である。図４に示す突出部の周辺を拡大した模式図である。図４に示す突出部の周辺を拡大して、パンク修理液の液滴が進入した状態を説明する図である。図７に示す通気孔、内部空間、及びセンサ検出面の位置関係をより具体的に示す図である。図８に示す突出部内のパンク修理液の捕獲を説明する図である。図７に示す通気孔、内部空間、及びセンサ検出面の位置関係の一例をより具体的に示す図である。図７に示す通気孔、内部空間、及びセンサ検出面の位置関係のより好ましい例を示す図である。本実施形態の変形例１を示す図である。本実施形態の変形例２を示す図である。本実施形態の変形例３を示す図である。本実施形態の変形例４を示す図である。本実施形態の変形例５を示す図である。本実施形態の変形例５を示す図である。比較例に用いた通気孔、内部空間、及びセンサ検出面の位置関係を説明する図である。

　以下、本発明の送信装置、タイヤ状態監視システム、及びタイヤ組立体について、添付図面に示す実施形態に基いて説明する。

（タイヤ空気圧モニタリングシステムの概要）
　図１は、タイヤ情報監視システムの実施形態であるタイヤ空気圧モニタリングシステム１０の全体概要を示す図である。
　タイヤ空気圧モニタリングシステム（以下、システムという）１０は、車両１２に搭載されている。システム１０は、車両１２の各タイヤ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄのタイヤ空洞領域に設けられた空気圧情報送信デバイス（以下、送信デバイスという）１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄと、監視装置１８と、を有する。

　送信デバイス１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄのそれぞれは、タイヤ１４とリム１９（図２参照）で囲まれたタイヤ空洞領域に充填される空気の圧力に関する情報を、タイヤ情報として検出し、このタイヤ情報を監視装置１８に無線で送信する。以降、送信デバイス１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄをまとめて説明するとき、送信デバイス１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄを総称して送信デバイス１６という。

（送信デバイスの構成）
　図２は、送信デバイス１６がタイヤ空洞領域内に固定されたタイヤ組立体の一例を説明する図である。図３は、図２に示す送信デバイス１６がタイヤバルブ２０と一体化したデバイス全体を示す斜視図である。
　タイヤ組立体は、タイヤ１４とリム１９と送信デバイス１６を含む。リム１９はタイヤ１４に装着される。送信デバイス１６は、後述するように、タイヤ１４とリム１９の間のタイヤ空洞領域に設けられ、タイヤ情報を送信する。
　具体的には、送信デバイス１６は、タイヤ空洞領域の側に延びるタイヤバルブ２０の端部に設けられ、図２に示すように、タイヤバルブ２０がリム１９に機械的に固定されることにより、タイヤ空洞領域内に固定されて配置される。また、送信デバイス１６は、タイヤ１４の周方向（図２のＸ方向）に延びる筐体２２を有する。ここで、タイヤ１４の周方向とは、タイヤ回転軸の周りにタイヤ１４のトレッド部を回転させたときのトレッド部の回転方向、すなわちタイヤ１４の回転方向をいう。
　また、本実施形態では、タイヤバルブ２０は、タイヤ１４の周方向の回転方向（図２のＸ方向）に直交する方向（図２のＹ方向）に延びるように設けられる。タイヤ径方向は、Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向をいい、タイヤ径方向の外側方向は、タイヤの回転軸から離れる方向をいう。

　図４は、図３に示すＡ－Ａ線に沿った送信デバイス１６の矢視断面図である。図４に示すように、送信デバイス１６は、筐体２２と、筐体２２の内部に設けられた回路２４と、を有する。回路２４は、基板２６と、基板２６に設けられたセンサユニット２８と、送信機３０と、処理ユニット３２と、電源部３４と、アンテナ４０（図５参照）と、を有する。筐体２２の内部には、内部空間３８が設けられている。
　センサユニット２８は、空気圧を検出するためのセンサ検出面２８ｃを有し、センサ検出面２８ｃは、内部空間３８に面する壁面となっている。したがって、センサユニット２８は、内部空間３８の圧力を感知することができる。

　筐体２２には、筐体２２の内部空間３８とタイヤ空洞領域の間を連通する１つの通気孔３６が、筐体２２の壁を貫通するように設けられている。筐体２２には、その外壁面から突出した突出部３５が外壁面に設けられ、突出部３５の内側に内部空間３８が設けられている。この筐体２２の突出部３５の傾斜面には通気孔３６が設けられている。通気孔３６は、内部空間３８とタイヤ空洞領域とを連通する孔である。内部空間３８は、筐体２２の突出部３５における内壁面とセンサユニット２８のセンサ検出面２８ｃを含む外周面で区画されている。筐体２２の内壁面と回路２４との間の隙間は、内部空間３８を残して封止樹脂３９で充填されている。センサ検出面２８ｃは、センサ検出面２８ｃにパンク修理液の液滴が万一衝突して付着しても、タイヤの回転によって生じる遠心力によってパンク修理液がタイヤ径方向の外側方向に向かって移動するように、センサ検出面２８ｃは、タイヤ径方向の外側方向を向いている。本実施形態では、センサ検出面２８ｃの向き（法線方向）とタイヤ径方向の外側方向との間のなす角度は０度～１５度であることが好ましい。したがって、センサ検出面２８ｃの法線方向のタイヤ径方向の外側方向に対する角度が１５度を上限として、センサ２８は筐体２２に設けられることが好ましい。
　筐体２２の突出部３５に設けられた通気孔３６の断面積は通気孔３６の延在方向に沿って一定である。内部空間３８に面する通気孔３６の内側開口部は、センサ検出面２８ｃに対して傾斜した方向に向き、かつ、通気孔３６の延在方向及びセンサ検出面２８ｃの法線方向のいずれにも直交する方向（図４の紙面に対して垂直方向）に延びる内部空間３８の壁面に設けられている。ここで、図４の紙面に対して垂直方向に延びる内部空間３８の壁面は、図４の紙面に対して垂直方向に延びる平面の他、曲面を含む。さらに、通気孔３６の、内部空間３８からタイヤ空洞領域に延びる延在方向と、センサユニット２８の空気を感知するセンサ検出面２８ｃの法線方向との間の成す角度は１０度以上１２０度以下、好ましくは、３０度以上１２０度以下となっている。通気孔３６、内部空間３８及びセンサ検出面２８ｃとの間の位置関係については、以降で詳細に説明する。

　図５は、送信デバイス１６の回路構成図である。
　センサユニット２８は、空気圧センサ２８ａとＡ／Ｄ変換器２８ｂを有する。空気圧センサ２８ａは、筐体２２内の内部空間３８の空気圧を感知し、圧力信号を出力する。ここで、内部空間３８は、通気孔３６を介してタイヤ空洞領域と連通しているため、空気圧センサ２８ａは、タイヤ空洞領域の空気圧を感知することができる。
　Ａ／Ｄ変換器２８ｂは、空気圧センサ２８ａから出力された圧力信号をデジタル変換し、圧力データを出力する。

　処理ユニット３２は、中央処理部３２ａと記憶部３２ｂとを有する。中央処理部３２ａは、記憶部３２ｂの半導体メモリに格納されているプログラムに基づいて動作する。中央処理部３２ａは、電力が供給されて駆動すると、センサユニット２８から送られてくる圧力データを所定時間間隔、例えば５分毎に、送信機３０を介して監視装置１８に空気圧の情報である圧力データを送信するように制御する。記憶部３２ｂには送信デバイス１６に固有の識別情報が予め記憶されており、中央処理部３２ａは圧力データと共に識別情報を監視装置１８に送信するように制御する。

　記憶部３２ｂは、中央処理部３２ａを動作するプログラムが記録されているＲＯＭと、例えばＥＥＰＲＯＭ等の書き換え可能な不揮発性のメモリとを備える。送信デバイス１６の固有の識別情報は、記憶部３２ｂの書き換え不可領域に記憶されている。

　送信機３０は、発振回路３０ａと、変調回路３０ｂと、増幅回路３０ｃとを有する。
　発振回路３０ａは、搬送波信号、例えば３１５ＭＨｚ帯の周波数のＲＦ信号を生成する。
　変調回路３０ｂは、中央処理部３２ａから送られた圧力データと送信デバイス１６に固有の識別情報とを用いて、搬送波信号を変調して送信信号を生成する。変調方式は、振幅偏移変調（ＡＳＫ）、周波数変調（ＦＭ）、周波数偏移変調（ＦＳＫ）、位相変調（ＰＭ）、位相偏移変調（ＰＳＫ）等の方式を用いることができる。
　増幅回路３０ｃは、変調回路３０ｂで生成された送信信号を増幅する。増幅された送信信号は、アンテナ４０を介して、監視装置１８に無線で送信される。
　電源部３４は、例えば二次バッテリが用いられ、センサユニット２８と、送信機３０と、処理ユニット３２と、に電力を供給する。

（監視装置の構成）
　図６は、監視装置１８の回路構成図である。
　監視装置１８は、例えば車両１０の運転席の位置に配置され、運転者に空気圧の情報を報知する。監視装置１８は、アンテナ５２と、受信部５４と、受信バッファ５６と、中央処理部５８と、記憶部６０と、操作部６２と、スイッチ６４と、表示制御部６６と、表示部６８と、電源部７０と、を有する。

　アンテナ５２は、送信デバイス１６の送信周波数と同じ周波数に整合され、受信部５４に接続されている。
　受信部５４は、送信デバイス１６から送信された所定の周波数の送信信号を受信し、復調処理をして圧力データと識別情報のデータを取り出す。これらのデータは、受信バッファ５６に出力される。
　受信バッファ５６は、受信部５４から出力された圧力データと識別情報のデータを一時的に格納する。格納された圧力データと識別情報のデータは、中央処理部５８からの指示にしたがって、中央処理部５８に出力される。

　中央処理部５８は、主にＣＰＵで構成され、記憶部６０に記憶されているプログラムに基づいて動作する。中央処理部５８は、受信した圧力データと識別情報のデータに基づいて、識別情報毎にタイヤ１４ａ～１４ｄの空気圧を監視する。具体的には、圧力データに基づいて、タイヤ１４ａ～１４ｄの異常の有無を判定し、判定結果を運転者に報知する。タイヤの異常の有無を判定するとは、例えば、空気圧が異常に低くなり、あるいは短時間に急激に低下し、タイヤがパンクしているか否かを判定することをいう。

　中央処理部５８は、判定結果を表示制御部６６に出力し、表示制御部６６を介して判定結果を表示部６８に出力させる。
　さらに、中央処理部５８は、操作部６２からの情報やスイッチ６４からの情報に応じて、送信デバイス１６との間の通信方式等の初期設定を行う。また、操作部６２からの情報により、中央処理部５８においてタイヤの異常の有無の判定を行うための判定条件を設定することもできる。
　記憶部６０は、中央処理部５８のＣＰＵを動作するプログラムが記憶されたＲＯＭと、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリとを有する。この記憶部６０には、製造段階で、送信デバイス１６との間の通信方式のテーブルが記憶されている。送信デバイス１６と監視装置１８は、初期段階において予め設定されている通信方式で通信する。通信方式テーブルには、送信デバイス１６のそれぞれの固有の識別情報に対応して、通信プロトコル、転送ビットレート、データフォーマット等の情報が含まれている。これらの情報は、操作部６２からの入力により自在に設定変更をすることができる。

　操作部６２は、キーボード等の入力デバイスを含み、各種情報や条件を入力するために用いられる。スイッチ６４は、初期設定の開始を中央処理部５８に指示するために用いられる。
　表示制御部６６は、中央処理部５８からの判定結果に応じて、タイヤ１４ａ～１４ｄの装着位置に対応させてタイヤの空気圧を表示部６８に表示させるように制御する。その際、表示制御部６６は、タイヤがパンク状態にあるといった判定結果も、表示部６８に同時に表示させるように制御する。
　電源部７０は、車両１０に搭載されているバッテリから供給された電力を、監視装置１８の各部分に適した電圧に制御して、図示されない電源ラインを通して電力を供給する。
　このように、送信デバイス１６と監視装置１８は構成される。

（送信デバイスの通気孔、内部空間、及びセンサ検出面）
　図７，８は、図４に示す突出部３５周辺を拡大して記した模式図である。図７，８では、突出部３５を強調するために、突出部３５はセンサユニット２８に比べて大きく記している。図８は、図４に示す突出部３５の周辺を拡大して、パンク修理液の液滴が進入した状態を説明している。

　ここで、内部空間３８に面する通気孔３６の内側開口部３６ａは、内部空間３８の壁面３８ａに設けられている。この壁面３８ａは、センサ検出面２８ｃに対して傾斜した方向を向き、かつ通気孔３６の延在方向及びセンサ検出面２８ｃの法線方向（図７中のＮ方向）のいずれにも直交する方向に延びている。さらに、通気孔３６の、内部空間３８からタイヤ空洞領域に延びる延在方向（図７中の矢印の方向）と、センサユニット２８の空気を感知するセンサ検出面２８ｃの法線方向（図７中のＮ方向）との間の角度θ（図７参照）は１０度以上１２０度以下となっている。通気孔３６は、突出部３５の傾斜面３５ａ，３５ｂのうち、傾斜の強い傾斜面３５ａに設けられている。

　このような通気孔３６の構成を用いることにより、図８に示すように、通気孔３６を通してパンク修理液の液滴Ｄが内部空間３８に進入したとしても、センサ検出面２８ｃの図７中の上方に位置する通気孔３６の延在方向はセンサ検出面２８ｃの法線方向に対して角度θ＝１０度～１２０度をもって傾斜しているので、液滴Ｄは内側開口部３６ａに対向する内部空間３８の内壁面等に当たり液滴Ｄはセンサ検出面２８ｃから離れた内壁面上の場所に衝突して膜状に広がる。一方、内側開口部３６ａは、センサ検出面２８ｃに対して傾斜した方向を向き、かつ、通気孔３６の延在方向及びセンサ検出面２８ｃの法線方向のいずれにも直交する方向に延びる内部空間３８の壁面３８ａに設けられているため、内側開口部３６ａよりも十分面積が大きい内部空間３８の壁面に膜状に広がったパンク修理液の一部が内側開口部３６ａに戻ってくることは少なくなる。このため、内部空間３８内の液滴Ｄあるいは微小液滴が内側開口部３６ａに付着して、あるいはその周囲に付着して、通気孔３６を塞ぐことは少なくなる。

　図９は、通気孔３６、内部空間３８、及びセンサ検出面２８ｃの位置関係をより具体的に示す図である。センサ検出面２８ｃの法線方向Ｎに沿って、センサ検出面２８ｃを内部空間３８の内壁面に投射して得られる内壁面上の領域を投射領域Ｐ（図９中太線部分）とする。このとき、センサ検出面２８ｃを基準として法線方向Ｎに沿って測った内部空間の内壁面における高さのうちの最大高さＨ₁は、センサ検出面２８ｃを基準として法線方向Ｎに沿って測った投射領域Ｐにおける高さのうちの最大高さＨ₂に比べて高い。最大高さＨ₁を最大高さＨ₂に比べて高くすることにより、たとえ遠心力がセンサ検出面２８ｃの法線方向Ｎに作用しても、液滴Ｄが図１０に示すように、最大高さＨ₁の周辺に集まり、この位置で固化するので、液滴Ｄが内側開口部３６ａから通気孔３６に進入して固化することは少なくなる。

　さらに、センサ検出面２８ｃを基準として測った内部空間３８の内壁面の高さのうち最大高さを有する最大高さ領域Ｒ_Ｈ１を定める。このとき、図１１に示すように、センサ検出面２８ｃに直交する方向から平面視して最大高さ領域Ｒ_Ｈ１、通気孔３６及びセンサ検出面２８ｃを見たとき、通気孔３６の内側開口部３６ａとセンサ検出面２８ｃとの間に位置することが好ましい。このような位置関係にセンサ検出面２８ｃ、最大高さ領域Ｒ_Ｈ１、及び通気孔３６を配置することで、図１０に示すように紙面上方向に遠心力が作用したとしても、最大高さ領域Ｒ_Ｈ１の周辺に確実に液滴Ｄを捕獲することができ、液滴Ｄが内側開口部３６ａから通気孔３６に進入して固化することは少なくなる。

　特に、通気孔３６を内部空間３８に仮想的に延長したとき、仮想した通気孔３６の延長部分は、センサ検出面２８ｃではなく、内部空間３８の内壁面に当たることが好ましい。通気孔３６を通して内部空間３８に進入した液滴Ｄが内部空間３８の内壁面に当たることが多くなり、液滴Ｄが通気孔３６からセンサ検出面２８ｃに直接当たって付着し固化することは少ない。また、液滴Ｄが内部空間３８の内壁面に当たることが多くなるので、液滴Ｄはセンサ検出面２８ｃから離れた壁面上の場所で膜状に広がる。しかし、パンク修理液は、内側開口部３６ａよりも十分面積が大きい内部空間３８の壁面に膜状に広がっているので、パンク修理液の一部が通気孔３６の内側開口部３６ａに戻ってくることは少なくなる。このため、液滴Ｄが内側開口部３６ａから通気孔３６に進入して固化することはより一層少なくなる。

　また、図８～図１１に示されるように、通気孔３６のタイヤ空洞領域に面する外側開口部は、筐体２２の外壁面から突出した突出部の、センサ検出面２８ｃに対して傾斜した傾斜面に設けられていることが好ましい。ここで、傾斜面には、センサ検出面２８ｃに対して垂直な壁面も含まれる。このようにセンサ検出面２８ｃに対して傾斜した傾斜面に通気孔３６の外側開口部を設けることにより、角度θを容易に１０度以上１２０度以下にすることができる。

　図１２は、図７に示す通気孔、内部空間、及びセンサ検出面の位置関係のより好ましい例を、センサ検出面２８ｃに対して垂直方向から平面視したときの平面図である。送信機３０は、図３に示すように、タイヤ１４に空気を充填するタイヤバルブ２０に連結されて設けられている。タイヤバルブ２０からタイヤ空洞領域に導入される空気のタイヤ空洞領域側の空気導入口２０ａ（図１２参照）の中心位置Ｘ（図１２参照）と、通気孔３６のタイヤ空洞領域に接する外側開口部３６ｂ（図１２参照）の中心位置Ｙ（図１２参照）と、内側開口部３６ａの中心位置Ｚ（図１２参照）を、センサ検出面２８ｃに対して直交する方向から平面視して見る。そして、空気導入口２０ａの中心位置Ｘから外側開口部３６ｂの中心位置Ｙに向かう直線に直交する仮想平面であって、外側開口部３６ｂの中心位置Ｙを通る仮想平面を想定する。この時、図１２に示すように、内側開口部３６ａの中心位置Ｚは、センサ検出面２８ｃに対して直交する方向から平面視して見たときの仮想平面に対応する仮想直線αを境界線にして空気導入口２０ａの中心位置Ｘと同じ側に位置することが好ましい。なお、仮想直線αは外側開口部３６ｂの中心位置Ｙを通る直線である。タイヤ１９がパンクしたとき、パンク修理液は、タイヤバルブ２０から空気導入口２０ａを通ってタイヤ空洞領域内に導入されるので、送信機３０の空気導入口２０ａからタイヤ空洞領域内に勢い良くパンク修理液は導入される。しかし、通気孔３６の内側開口部３６ａの中心位置Ｚが、仮想直線αを境界線にして空気導入口２０ａの中心位置Ｘと同じ側に位置するように通気孔３６を設けることにより、上記空気導入口２０ａから導入されたパンク修理液が直接、通気孔３６の外側開口部３６ｂに付着しさらに通気孔３６に進入することは少なくなる。

（変形例１～５）
　図１３Ａ～１３Ｃは、本実施形態の変形例１，２，３を示す図である。変形例１～３は、いずれも、通気孔３６の延在方向とセンサ検出面２８ｃの法線方向との間の角度θが、１０度以上１２０度以下である。さらに、内部空間３８に接する通気孔３６の内側開口部３６ａは、センサ検出面２８ｃに対して傾斜した方向を向き、かつセンサ検出面２８ｃの法線方向と通気孔３６の延在方向に直交する方向に延びた内部空間の壁面３８ａに設けられている。したがって、上述した本実施形態と同様の効果を有する。

　図１３Ａに示す変形例１では、筐体２２の外壁面から突出した球面状の突出部３５が外壁面に設けられている。球面状の突出部３５の内壁面３８は、内部空間３８の球面状を成した壁面であり、この壁面はセンサ検出面２８ｃの法線方向と通気孔３６の延在方向に直交する方向に少なくとも延びている。すなわち、センサ検出面２８ｃの法線方向と通気孔３６の延在方向に直交する方向に延びた内部空間の壁面３８ａには、球面状を成した壁面も含まれる。

　図１３Ｂに示す変形例２では、筐体２２の外壁面から突出した突出部３５が外壁面に設けられている。この突出部３５は、図１３Ｂの紙面垂直方向に延びている。変形例２においても、内部空間の内壁面における高さのうち最大高さＨ₁は、センサ検出面２８ｃを基準として法線方向Ｎに沿って測った投射領域Ｐにおける高さのうち最大高さＨ₂に比べて高い。しかし、最大高さＨ₁と通気孔３６の内側開口部３６ａのセンサ検出面２８ｃからの最大高さが同じであるため、図１０に示すようにパンク修理液を最大高さ領域Ｒ_Ｈ１で捕獲することはできない。しかし、内部空間３８に接する通気孔３６の内側開口部３６ａは、センサ検出面２８ｃに対して傾斜した方向を向き、かつセンサ検出面２８ｃの法線方向と通気孔３６の延在方向に直交する方向に延びた内部空間の壁面３８ａに設けられている。このため、上述した実施形態と同様に、パンク修理液の一部が内側開口部３６ａに戻ってくることは極めて少なくなる。

　図１３Ｃに示す変形例３では、筐体２２の突出部３５の外側開口部３６ｂは、突起３５ｃによって囲まれている。このような突起３５ｃが設けられることにより、筐体２２に付着したパンク修理液が筐体２２の外壁面を伝って外側開口部３６ｂの周囲に流れてきても、突起３５ｃにより外側開口部３６ｂに近づくことができない。このため、突起３５ｃにより、タイヤパンク修理液が通気孔３６に進入することを防ぐことができる。

　図１３Ｄは、変形例４を示す図である。変形例４では、突出部３５が図１３Ｄの紙面垂直方向に延びている。すなわち、変形例４では、内部空間３８に面する通気孔３６の内側開口部３６ａは、センサ検出面２８ｃに対して垂直方向に立設（傾斜し）、かつ、通気孔３６の延在方向及びセンサ検出面２８ｃの法線方向Ｎのいずれにも直交する方向（図１３Ｄの紙面垂直方向）に延びる内部空間３８の壁面に設けられている。通気孔３６の延在方向と、センサ検出面２８ｃの法線方向Ｎとの間の角度θが９０度となっている。したがって、変形例４も、上述した図７に示す実施形態と同様の効果を有する。

　図１３Ｅ，図１３Ｆは変形例５を示す図である。変形例５では、突出部３５は円柱形状に突出しているが、突出先端の面３５ａは、筐体２２の外壁面に対して傾斜している。変形例５では、内部空間３８に面する通気孔３６の内側開口部３６ａは、センサ検出面２８ｃに対して垂直方向に立設（傾斜し）、かつ、通気孔３６の延在方向及びセンサ検出面２８ｃの法線方向Ｎのいずれにも直交する方向（図１３Ｆの紙面垂直方向）に延びる内部空間３８の壁面に設けられている。変形例５における通気孔３６の内側開口部３６ａの設けられる面は、円柱形状の曲面状に湾曲した側面であるが、図１３Ｆの紙面垂直方向に延びている。この湾曲した曲面も、通気孔３６の延在方向及びセンサ検出面２８ｃの法線方向Ｎのいずれにも直交する方向に延びる内部空間３８の壁面に含まれる。また、変形例５における通気孔３６の延在方向と、センサ検出面２８ｃの法線方向Ｎとの間の角度θは９０度となっている。したがって、変形例５も、上述した図７に示す実施形態と同様の効果を有する。

（実験例）
　本実施形態の効果を調べるために、筐体２２の通気孔３６の形態を種々変更して、正しい空気圧の測定ができなくなるまでのタイヤの走行時間を調べた。

　具体的には、送信デバイス１６を１９５／６５Ｒ１５のタイヤ１４のタイヤ空洞領域内に設け、タイヤ空洞領域内にパンク修理液を注入した。タイヤ１４の空気圧は２００ｋＰａとした。このタイヤ１４について、室内ドラム試験を用いて３０ｋｍ／時の走行試験を行った。３０分の走行を１走行ステップとし、各走行ステップ後に走行を停止させて、タイヤ空気圧を５０ｋＰａ減少させて、タイヤの空気圧を測定した。空気圧は、監視装置１８を用いて取得した。正しい空気圧を検出する場合、すなわち、圧力データが５０ｋＰａ減少したことを示す場合、この後、空気圧を５０ｋＰａ増やして元に戻し、再び走行をさせることを繰り返した。このタイヤの走行試験について、正しい空気圧の測定ができなくなるまでのタイヤの走行時間を調べた。走行時間は４８時間を上限とし、この時間の間、正しい空気圧を測定できれば、パンク修理液が注入されても正しい空気圧を長時間、問題なく測定できると評価した。走行時間が４８時間に達していなくても、走行時間が５時間以上であれば、合格レベルとした。下記表１，２では、合格レベルのものを可とし、不合格レベルのものを不可とした。図１４は、比較例３に用いた通気孔３６、内部空間３８、及びセンサ検出面２８ａの位置関係を説明する図である。いずれの例においても、センサ検出面の法線方向はタイヤ径方向の外側方向になるようにセンサを設けた。

　角度θが１３０度である比較例２では、筐体２２の外壁面に付着したパンク修理液が、走行による遠心力により通気孔３６の位置に移動して一部のパンク修理液が通気孔３６内に進入することにより、通気孔３６内でパンク修理液が固化して、パンク修理テストが不可になった。
　以上より、通気孔３６の形態が、図７に示す形態あるいは図１３Ｂに示す形態であっても、角度θを１０度以上１２０度以下とすることにより、パンク修理テストが合格レベルになることがわかる。図１３Ａに示す形態においても、角度θを１０度以上１２０度以下とする実施例９，１０は、パンク修理テストが合格レベルになっている。
　これより、本実施形態の効果は明らかである。

　以上、本発明の送信装置及びタイヤ状態監視システムについて詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよい。

１０　タイヤ空気圧モニタリングシステム
１２　車両
１４，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ　タイヤ
１６，１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ　空気圧情報送信デバイス
１８　監視装置
１９　リム
２０　タイヤバルブ
２２　筐体
２４　回路
２６　基板
２８　センサユニット
２８ａ　センサ検出面
２８ｂ　Ａ／Ｄ変換器
２８ｃ　センサ検出面
３０　送信機
３２　処理ユニット
３４　電源部
３５　突出部
３５ａ，３５ｂ　傾斜面
３５ｃ　突起
３６　通気孔
３６ａ　内側開口部
３６ｂ　外側開口部
３８　内部空間
３８ａ　壁面
４０，５２　アンテナ
５４　受信部
５６　受信バッファ
５８　中央処理部
６０　記憶部
６２　操作部
６４　スイッチ
６６　表示制御部
６８　表示部
７０　電源部

Claims

　タイヤ空洞領域に設けられ、タイヤの状態に関するタイヤ情報を送信する送信装置であって、
　タイヤとリムで囲まれたタイヤ空洞領域に充填される気体の状態をタイヤ情報として感知する平面状のセンサ検出面を有するセンサと、
　　検出した前記タイヤ情報を無線により送信する送信機と、
　前記センサと前記送信機が内部に設けられ、前記センサの前記センサ検出面に接する内部空間と、前記内部空間と前記タイヤ空洞領域を連通する直線状に延びた通気孔と、を有する筐体と、を備え、
　前記内部空間に面する前記通気孔の内側開口部は、前記センサ検出面に対して傾斜した方向を向き、かつ、前記通気孔の延在方向及び前記センサ検出面の法線方向のいずれにも直交する方向に延びる前記内部空間の壁面に設けられ、
　前記通気孔の前記延在方向と、前記センサ検出面の前記法線方向との間の成す角度θが、１０度以上１２０度以下である、
　ことを特徴とする送信装置。
　前記センサ検出面を、前記法線方向に沿って前記内部空間の内壁面に投射して得られる前記内壁面上の領域を投射領域としたとき、
　前記センサ検出面を基準として前記法線方向に沿って測った前記内部空間の内壁面における高さのうちの最大高さＨ₁は、前記センサ検出面を基準として前記法線方向に沿って測った前記投射領域における高さのうちの最大高さＨ₂に比べて高い、請求項１に記載の送信装置。
　前記通気孔を前記内部空間に仮想的に延長したとき、仮想した前記通気孔の延長部分は、前記センサ検出面ではなく、前記筐体の前記内部空間に面した内壁面に当たる、請求項１または２に記載の送信装置。
　前記通気孔の前記タイヤ空洞領域に面する外側開口部は、前記筐体の外壁面から突出した突出部の、前記センサ検出面に対して傾斜した傾斜面に設けられている、請求項１～３のいずれか１項に記載の送信装置。
　前記内部空間は、前記筐体の前記突出部における内壁面と、前記センサ検出面を含む前記センサの外周面とにより区画された空間である、請求項４に記載の送信装置。
　前記送信機は、タイヤに空気を充填するタイヤバルブに連結されて設けられ、
　前記タイヤバルブから前記タイヤ空洞領域に導入される空気の前記タイヤ空洞領域側の空気導入口の中心位置と、前記通気孔の前記タイヤ空洞領域に面する外側開口部の中心位置と、前記内側開口部の中心位置を、前記センサ検出面に対して直交する方向から平面視して見るとともに、前記空気導入口の中心位置から平面視した前記外側開口部の中心位置に向かう直線に直交する仮想平面であって、平面視した前記外側開口部の中心位置を通る仮想平面を想定したとき、
　前記内側開口部の中心位置は、前記センサ検出面に対して直交する方向から平面視して見たときの前記仮想平面に対応する仮想直線を境界にして前記空気導入口の中心位置と同じ側に位置する、請求項１～５のいずれか１項に記載の送信装置。
　前記センサ検出面を基準として測った前記内部空間の内壁面の高さのうち、最大高さを有する最大高さ領域は、前記センサ検出面に直交する方向から平面視して前記最大高さ領域、前記通気孔及び前記センサ検出面を見たとき、前記通気孔の前記内側開口部と前記センサ検出面との間に位置する、請求項１～６のいずれか１項に記載の送信装置。
　　タイヤ状態監視システムであって、
　　前記システムは、送信装置と、受信装置と、監視部と、を備え、
　　前記送信装置は、
　タイヤとリムで囲まれたタイヤ空洞領域に充填される気体の状態をタイヤ情報として感知する平面状のセンサ検出面を有するセンサと、
　　検出した前記タイヤ情報を無線により送信する送信機と、
　前記センサと前記送信機が内部に設けられ、前記センサの前記センサ検出面に接する内部空間と、前記内部空間と前記タイヤ空洞領域を連通する直線状に延びた通気孔と、を有する筐体と、を備え、
　前記内部空間に面する前記通気孔の内側開口部は、前記センサ検出面に対して傾斜し、かつ、前記通気孔の延在方向及び前記センサ検出面の法線方向のいずれにも直交する方向に延びる前記内部空間の壁面に設けられ、
　前記通気孔の前記延在方向と、前記センサ検出面の前記法線方向との間の成す角度θが、１０度以上１２０度以下であり、
　前記受信装置は、前記送信機から送信された前記タイヤ情報を受信し、
　前記監視部は、前記タイヤ情報に基づいて、タイヤの異常の有無を判定し、判定結果を報知する、ことを特徴とするタイヤ状態監視システム。
　タイヤ組立体であって、
　タイヤと、
　前記タイヤに装着されたリムと、
　前記タイヤと前記リムの間のタイヤ空洞領域に設けられた、タイヤの状態に関するタイヤ情報を送信する送信装置と、を備え、
　前記送信装置は、
　タイヤとリムで囲まれたタイヤ空洞領域に充填される気体の状態をタイヤ情報として感知する平面状のセンサ検出面を有するセンサと、
　　検出した前記タイヤ情報を無線により送信する送信機と、
　前記センサと前記送信機が内部に設けられ、前記センサの前記センサ検出面に接する内部空間と、前記内部空間と前記タイヤ空洞領域を連通する直線状に延びた通気孔と、を有する筐体と、を備え、
　前記内部空間に面する前記通気孔の内側開口部は、前記センサ検出面に対して傾斜した方向を向き、かつ、前記通気孔の延在方向及び前記センサ検出面の法線方向のいずれにも直交する方向に延びる前記内部空間の壁面に設けられ、
　前記通気孔の前記延在方向と、前記センサ検出面の前記法線方向との間の成す角度θが、１０度以上１２０度以下である、
　ことを特徴とするタイヤ組立体。
　前記センサ検出面の法線方向と、前記タイヤのタイヤ径方向の外側方向との間の成す角度は０度～１５度である、請求項９に記載のタイヤ組立体。
　前記センサ検出面を、前記法線方向に沿って前記内部空間の内壁面に投射して得られる前記内壁面上の領域を投射領域としたとき、
　前記センサ検出面を基準として前記法線方向に沿って測った前記内部空間の内壁面における高さのうちの最大高さＨ₁は、前記センサ検出面を基準として前記法線方向に沿って測った前記投射領域における高さのうちの最大高さＨ₂に比べて高い、請求項９または１０に記載のタイヤ組立体。
　前記通気孔を前記内部空間に仮想的に延長したとき、仮想した前記通気孔の延長部分は、前記センサ検出面ではなく、前記筐体の前記内部空間に面した内壁面に当たる、請求項９～１１のいずれか１項に記載のタイヤ組立体。
　前記通気孔の前記タイヤ空洞領域に面する外側開口部は、前記筐体の外壁面から突出した突出部の、前記センサ検出面に対して傾斜した傾斜面に設けられている、請求項９～１２のいずれか１項に記載のタイヤ組立体。
　前記内部空間は、前記筐体の前記突出部における内壁面と、前記センサ検出面を含む前記センサの外周面とにより区画された空間である、請求項１３に記載のタイヤ組立体。
　前記送信機は、タイヤに空気を充填するタイヤバルブに連結されて設けられ、
　前記タイヤバルブから前記タイヤ空洞領域に導入される空気の前記タイヤ空洞領域側の空気導入口の中心位置と、前記通気孔の前記タイヤ空洞領域に面する外側開口部の中心位置と、前記内側開口部の中心位置を、前記センサ検出面に対して直交する方向から平面視して見るとともに、前記空気導入口の中心位置から平面視した前記外側開口部の中心位置に向かう直線に直交する仮想平面であって、平面視した前記外側開口部の中心位置を通る仮想平面を想定したとき、
　前記内側開口部の中心位置は、前記センサ検出面に対して直交する方向から平面視して見たときの前記仮想平面に対応する仮想直線を境界にして前記空気導入口の中心位置と同じ側に位置する、請求項９～１４のいずれか１項に記載のタイヤ組立体。
　前記センサ検出面を基準として測った前記内部空間の内壁面の高さのうち、最大高さを有する最大高さ領域は、前記センサ検出面に直交する方向から平面視して前記最大高さ領域、前記通気孔及び前記センサ検出面を見たとき、前記通気孔の前記内側開口部と前記センサ検出面との間に位置する、請求項９～１５のいずれか１項に記載のタイヤ組立体。