JP6545178B2 - タイヤ状態監視装置 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤホイールに取り付けられ、タイヤの状態を検出して無線送信するタイヤ状態監視装置に関する。

従来のタイヤ状態監視装置として、無線送信を行うためにループアンテナを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−１６４３５６号公報（段落［００１１］）

しかしながら、上述した従来のタイヤ状態監視装置に対して、小型化及び低コスト化の要望があり、本発明は、そのような要望を満たすことが可能なタイヤ状態監視装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１の発明は、タイヤホイールに取り付けられ、タイヤの状態を検出して無線送信するタイヤ状態監視装置であって、回路基板と、前記回路基板に実装されている実装回路の電源である電池と、前記回路基板から突出して、前記電池と前記実装回路との間を接続するバスバーと、前記バスバーを含む閉回路をループアンテナとして利用して無線送信を行う送信回路とを備えるタイヤ状態監視装置である。

請求項２の発明は、前記バスバーには、前記回路基板の表裏の一方の面から突出した１対の脚部の間を架橋部で連絡してなる門形端子部が備えられて、前記電池の一方の電極が、前記架橋部に当接され、前記門形端子部の前記１対の脚部と前記架橋部とを直列に備える前記閉回路が前記ループアンテナとして利用される請求項１に記載のタイヤ状態監視装置である。

請求項３の発明は、前記門形端子部は、前記実装回路における第１の部位と第２の部位とを直流的に同電位となるように接続し、前記第１の部位と前記門形端子部との間を交流的に断絶する交流遮断部が設けられている請求項２に記載のタイヤ状態監視装置である。

請求項４の発明は、前記バスバーには、前記回路基板の表裏の一方の面から突出しかつ屈曲したＬ形端子部が備えられ、前記電池が、前記Ｌ形端子部のうち屈曲部分より先端側の片持ち梁部と前記架橋部との間に挟持され、前記門形端子部の一方の前記脚部と前記架橋部と前記電池と前記Ｌ形端子部とを直列に備える前記閉回路が前記ループアンテナとして利用される請求項２又は３に記載のタイヤ状態監視装置である。

請求項５の発明は、前記回路基板の表裏の一方の面と他方の面とに第１の前記門形端子部と第２の前記門形端子部とが設けられ、前記第１の門形端子部の一方の前記脚部と前記第２の門形端子部の一方の脚部とが接続されて、前記第１の門形端子部と前記第２の門形端子部とを直列に備える前記閉回路が前記ループアンテナとして利用される請求項２乃至４の何れか１の請求項に記載のタイヤ状態監視装置である。

請求項６の発明は、前記バスバーには、前記回路基板の表裏の一方の面から突出しかつ屈曲した１対のＬ形端子部が備えられ、前記電池は、前記回路基板の前記一方の面に対向配置されて、前記１対のＬ形端子部のうち屈曲部分より先端側の片持ち梁部同士の間に挟持され、前記１対のＬ形端子部と前記電池とを含む前記閉回路が前記ループアンテナとして利用される請求項１に記載のタイヤ状態監視装置である。

請求項１のタイヤ状態監視装置では、回路基板から突出するバスバーにより回路基板の実装回路と電池との間が接続されている。そして、そのバスバーを含む閉回路をループアンテナとして利用してタイヤの状態の検出結果を無線送信するので、無線送信専用にループアンテナを備えた従来のものに比べて小型化及び低コスト化が可能になる。

ここで、バスバーは、回路基板の表裏の面と略平行になって側方に延びていてもよいし、回路基板の表裏の片面又は両面から突出していてもよい。また、例えば、請求項２及び請求項６のタイヤ状態監視装置のように、バスバーに回路基板の表裏の一方の面から突出したＬ形端子部又は門形端子部を設けて電池に接続することで、回路基板に電池を対向配置してコンパクトな構成にすることができる。

さらには、請求項３のタイヤ状態監視装置のように、門形端子部を、実装回路における第１の部位と第２の部位とを直流的に同電位にするために使用することで、門形端子部の有効利用が図られる。

また、請求項４のタイヤ状態監視装置のように、Ｌ形端子部と門形端子部とで電池を挟持し、門形端子部の１対の脚部と架橋部とを直列に備える閉回路と、Ｌ形端子部と一方の脚部と架橋部と電池とを含む閉回路との両方をループアンテナとして利用してもよい。

さらには、請求項５のタイヤ状態監視装置のように、回路基板の表裏の一方の面から突出した第１の門形端子部と他方の面から突出した第２の門形端子部とを含む閉回路をループアンテナとして利用してもよく、そのような構成にすれば、回路基板の表裏における突出部分のバランスがよくなり、コンパクトな構成にすることができる。

本発明の第１実施形態に係るタイヤ状態監視装置がタイヤホイールに取り付けられた状態の側断面図 タイヤ状態監視装置の斜視図 タイヤ状態監視装置の平面図 タイヤ状態監視装置の回路図 タイヤ状態監視装置が取り付けられた車両の概念図 第２実施形態のタイヤ状態監視装置の平面図 タイヤ状態監視装置の回路図 第３実施形態のタイヤ状態監視装置の斜視図 タイヤ状態監視装置の側面図 タイヤ状態監視装置の回路図 第４実施形態のタイヤ状態監視装置の斜視図 第５実施形態のタイヤ状態監視装置の斜視図 変形例に係るタイヤ状態監視装置の回路図

［第１実施形態］
以下、本発明の一実施形態を、図１〜図５に基づいて説明する。図１において、符号１０は、タイヤバルブであって、タイヤホイール９０のリム９１に形成されたバルブ取付孔９２に圧入されている。そして、そのタイヤバルブ１０のうちリム９１の内側に位置する部分に本実施形態のタイヤ状態監視装置２０が取り付けている。

タイヤ状態監視装置２０は、ケース２１の内部に回路基板２２、ボタン電池２３等を収容してなり、図２には、そのケース２１に収容されている部分のみが示されている。同図に示すように、回路基板２２は、例えば長方形の一方の長辺に切欠部２２Ｃを備えた形状をなしている。回路基板２２の表側面２２Ａ又は裏側面２２Ｂには、図４（Ａ）に示した圧力センサ２５、温度センサ２６、加速度センサ４９、受信回路２７、送信回路４１及び制御用ＩＣ２４が実装されかつ、それらがプリント配線、ビア、スルーホール等で接続されて本発明に係る実装回路４０が構成されている。なお、受信回路２７に接続されている受信用アンテナ２７Ａは、例えば、上記した切欠部２２Ｃに受容されている。

ボタン電池２３は、図３に示すように回路基板２２全体の長手方向と略同一の直径を有する。そして、図２に示すように、回路基板２２の表側面２２Ａから突出したバスバー３０により、ボタン電池２３が回路基板２２に対して空間を空けて対向した状態に保持されている。

バスバー３０は、図３に示すように、門形端子部３１とＬ形端子部３５とからなる。門形端子部３１は、図２に示すように、１対の脚部３２，３２の一端部間を架橋部３３で架橋した構造をなしている。また、１対の脚部３２，３２の他端部からは、互いに接近する側に当接片３４Ａ，３４Ａ（図２には一方の当接片３４Ａのみが示されている）が直角曲げされている。さらに、各当接片３４Ａの一部が片持ち梁状に切り離されて、各脚部３２から真っ直ぐ延びた位置決片３４Ｂになっている。また、これら１対の脚部３２，３２の位置決片３４Ｂ，３４Ｂに対応して、回路基板２２の外縁のうち１対の短辺側の側面２２Ｅ，２２Ｅ（図２には一方の側面２２Ｅのみが示されている）には、一端寄り位置に溝部２２Ｄが形成されている。そして、位置決片３４Ｂが溝部２２Ｄに受容された状態で当接片３４Ａが回路基板２２の表側面２２Ａに重ねられて半田付けされている。なお、架橋部３３の中央からは、回路基板２２の中央部から離れる側に突部３３Ａが張り出している。

Ｌ形端子部３５は、門形端子部３１の脚部３２より短い脚部３６と、その脚部３６の一端部から直角に曲がった片持ち梁部３７とを備える。また、Ｌ形端子部３５の脚部３６の他端部にも、門形端子部３１の脚部３２と同様に当接片３４Ａと位置決片３４Ｂとが備えられている。そして、回路基板２２における一方の側面２２Ｅには、他端寄り位置にも溝部２２Ｄが形成され、そこにＬ形端子部３５の位置決片３４Ｂが受容された状態で、当接片３４Ａが回路基板２２の表側面２２Ａに重ねられて半田付けされている。また、片持ち梁部３７は、図３に示すように、脚部３６の一端部から回路基板２２の中央部側に向かって延びている。そして、ボタン電池２３の正極２３Ｐが回路基板２２側を向けられて、片持ち梁部３７が宛がわれ、回路基板２２と反対側からボタン電池２３の負極２３Ｍに架橋部３３が宛がわれて、こらら片持ち梁部３７と架橋部３３とによりボタン電池２３が挟持されている。そして、回路基板２２とボタン電池２３との間に、実装回路４０のうち制御用ＩＣ２４、送信回路４１等が配置されている。なお、片持ち梁部３７及び架橋部３３は、ボタン電池２３に蝋付けされている。

図４（Ａ）には、タイヤ状態監視装置２０の回路の構成が、バスバー３０（門形端子部３１及びＬ形端子部３５）と、バスバー３０以外の実装回路４０とに分けて示され、図４（Ｂ）には、タイヤ状態監視装置２０の回路のうち無線送信に係る部位が簡素化されて示されている。なお、図４（Ａ）では、門形端子部３１及びＬ形端子部３５が太線で示されている。

図４（Ａ）に示すように、ボタン電池２３の正極２３Ｐは、Ｌ形端子部３５を介して制御用ＩＣ２４の受電用端子Ａに接続され、ボタン電池２３の負極２３Ｍは、門形端子部３１の架橋部３３と一方の脚部３２とを介して制御用ＩＣ２４のグランド用端子Ｂに接続されている。また、回路基板２２には、例えば、比較的大きな半田層又は金属ブロックからなるグランド用導電体２９が実装され、そのグランド用導電体２９に制御用ＩＣ２４のグランド用端子Ｂが接続されている。さらには、制御用ＩＣ２４の出力端子Ｃに送信回路４１の入力が接続され、その送信回路４１の出力が、門形端子部３１の他方の脚部３２と架橋部３３を介してボタン電池２３の負極２３Ｍが接続されている。また、送信回路４１には、直流を遮断する図示しない直流遮断部（具体的には、コンダクタ）が備えられている。

なお、本実施形態において、図１３に示すように、グランド用導電体２９の手前（即ち、門形端子部３１とグランド用端子Ｂとグランド用導電体２９との共通接続部分と、グランド用導電体２９との間）に、送信回路４１の出力がグランド用導電体２９に流れ込むことを規制するためのインダクタ２８を設けてもよい。この場合、グランド用導電体２９が本発明の「第１の部位」に相当すると共に、制御用ＩＣ２４の出力端子Ｃが本発明の「第２の部位」に相当し、インダクタ２８が本発明の「交流遮断部」に相当する。

これらにより、タイヤ状態監視装置２０には、制御用ＩＣ２４と送信回路４１と一方の脚部３２と架橋部３３と他方の脚部３２とを直列に備える交流の閉回路Ｃ１（図４（Ｂ）参照）と、制御用ＩＣ２４と送信回路４１と一方の脚部３２と架橋部３３とＬ形端子部３５とを直列に備える交流の閉回路Ｃ２（図４（Ｂ）参照）とが構成されている。そして、制御用ＩＣ２４がこれら閉回路Ｃ１，Ｃ２をループアンテナ（詳細には、微小ループアンテナ）として利用して無線送信を行う。

具体的には、タイヤ状態監視装置２０は、図５に示す車両本体９９に搭載された本体装置５０の送信回路５２から質問信号を送信され、それをタイヤ状態監視装置２０の受信回路２７が受信した場合、或いは、加速度センサ４９で車両１００の発進又は停止を検出した場合に、制御用ＩＣ２４が、圧力センサ２５及び温度センサ２６によりタイヤ９７の状態として、タイヤ９７内の圧力と温度とを検出する。そして、制御用ＩＣ２４が送信回路４１を制御し、検出結果を高周波（例えば、３００〜４００［ＭＨｚ］）の搬送波で変調して閉回路Ｃ１，Ｃ２に出力する。これにより、閉回路Ｃ１，Ｃ２がループアンテナとなって、タイヤ９７の状態の検出結果が無線送信される。なお、タイヤ状態監視装置２０からの無線信号が本体装置５０の受信回路５３で受信されると、本体装置５０の制御用ＩＣ５１が異常判別を行ったり、検出結果を図示しないモニタに出力したりする。また、スマートフォンに所定のアプリケーションをダウンロードしておくことで、スマートフォンでタイヤ９７の状態を確認することもできる。

上記したように本実施形態のタイヤ状態監視装置２０では、回路基板２２から突出するバスバー３０により回路基板２２の実装回路４０とボタン電池２３との間が接続されている。そして、そのバスバー３０を含む閉回路Ｃ１，Ｃ２をループアンテナとして利用してタイヤ９７の状態の検出結果を無線送信するので、無線送信専用にループアンテナを備えた従来のものに比べて小型化及び低コスト化が可能になる。また、バスバー３０に回路基板２２の表側面２２Ａから突出したＬ形端子部３５及び門形端子部３１を設けてボタン電池２３に接続することで、回路基板２２にボタン電池２３を対向配置してコンパクトな構成にすることができる。さらには、門形端子部３１が、制御用ＩＣ２４の出力端子Ｃとグランド用導電体２９とを直流的に同電位にするために使用されて、有効利用されている。

［第２実施形態］
本実施形態のタイヤ状態監視装置２０Ｖは、図６に示すように、第１実施形態のタイヤ状態監視装置２０における門形端子部３１に代えてＬ形端子部３５を備え、２つのＬ形端子部３５，３５の片持ち梁部３７，３７でボタン電池２３を挟持した構造になっている。図７（Ａ）に示すように、一方のＬ形端子部３５は、前記第１実施形態のタイヤ状態監視装置２０と同様に、制御用ＩＣ２４の受電用端子Ａとボタン電池２３の正極２３Ｐとの間を接続している。門形端子部３１に代わる他方のＬ形端子部３５は、一端部がボタン電池２３の負極２３Ｍに接続され、他端部がインダクタ２８を介して制御用ＩＣ２４のグランド用端子Ｂに接続されている。また、グランド用端子Ｂとインダクタ２８との共通接続部分に、グランド用導電体２９が接続されている。さらには、インダクタ２８とＬ形端子部３５との共通接続部分に、制御用ＩＣ２４の出力端子Ｃに接続された送信回路４１の出力が接続されている。これらにより、本実施形態のタイヤ状態監視装置２０Ｖでは、図７（Ｂ）に示すように１対のＬ形端子部３５，３５とボタン電池２３とを直列に備えた閉回路Ｃ３が構成される。そして、送信回路４１が、タイヤ９７の状態の検出結果を高周波の搬送波で変調して閉回路Ｃ３に出力し、これにより、閉回路Ｃ３がループアンテナとなって、タイヤ９７の状態の検出結果が無線送信される。

［第３実施形態］
本実施形態のタイヤ状態監視装置２０Ｗは、図８〜図１０に示されている。このタイヤ状態監視装置２０Ｗの回路基板２２は、四角形の一辺に半円を合体させた形状をなしている。即ち、回路基板２２は、半円部２２Ｎと矩形部２２Ｍとからなる。また、その半円部２２Ｎの直径はボタン電池２３の直径と略同じ大きさになっていて、ボタン電池２３と半円部２２Ｎとが同心軸上に配置された状態にバスバー３０によって保持されている。

バスバー３０は、Ｌ形端子部３５と第１の門形端子部４２と第２の門形端子部４５とからなる。図８に示すように、第２の門形端子部４５は、回路基板２２のうち半円部２２Ｎと反対側の側辺と平行に延びた架橋部４７から１対の脚部４６，４６を直角に曲げた構造をなし、脚部４６，４６が回路基板２２の矩形部２２Ｍにおける表側面２２Ａに固定されて架橋部４７が回路基板２２に対して空間を空けて対向している。

また、図９に示すように、第１の門形端子部４２は、第２の門形端子部４５の架橋部４７と平行に延びた架橋部４４から１対の脚部４３，４３を直角に曲げた構造をなし、脚部４３，４３が回路基板２２の矩形部２２Ｍにおける裏側面２２Ｂに固定されて架橋部４４が回路基板２２に対して空間を空けて対向している。そして、図８に示すように、第１の門形端子部４２の一方の脚部４３が、回路基板２２に形成されたスリット２２Ｆを貫通して回路基板２２の表側面２２Ａ側に突出し、第２の門形端子部４５の一方の脚部４６に繋がっている。また、図９に示すように、回路基板２２からの突出量は、第１の門形端子部４２より第２の門形端子部４５の方が大きくなっていて、その第２の門形端子部４５が突出する回路基板２２の表側面２２Ａ側に制御用ＩＣ２４が実装されている。なお、回路基板２２の表裏の実装回路は、ビア、スルーホール等によって接続されている。

また、Ｌ形端子部３５の脚部３６は、回路基板２２の半円部２２Ｎにおける外縁部に配置されて裏側面２２Ｂから突出し、その脚部３６から片持ち梁部３７が半円部２２Ｎの円子の中心側に向かって延びている。そして、ボタン電池２３の負極２３Ｍが第１の門形端子部４２の架橋部４４に回路基板２２の反対側から当接し、ボタン電池２３の正極２３ＰにＬ形端子部３５の片持ち梁部３７が当接している。即ち、第１の門形端子部４２とＬ形端子部３５とによってボタン電池２３が挟持されている。

図１０には、このタイヤ状態監視装置２０Ｗの回路の構成が示されている。この図１０と図４（Ａ）とに比較して示されているように、本実施形態のタイヤ状態監視装置２０Ｗでは、第１実施形態のタイヤ状態監視装置２０のうち門形端子部３１と制御用ＩＣ２４のグランド用端子Ｂとの間に、第２の門形端子部４５を介在させた構成になっている。つまり、第１の門形端子部４２と第２の門形端子部４５とを直列に備える閉回路Ｃ４がループアンテナとして利用される構成になっている。

このように本実施形態のタイヤ状態監視装置２０Ｗによれば、回路基板２２の表裏の一方の面から突出した第１の門形端子部４２と他方の面から突出した第２の門形端子部４５とを含む閉回路Ｃ４をループアンテナとして備えたことで、回路基板２２の表裏における突出部分のバランスがよくなり、コンパクトな構成にすることができる。

［第４実施形態］
本実施形態のタイヤ状態監視装置２０Ｘは、図１１に示されており、回路基板２２の表側面２２Ａに設けられた門形端子部３１の架橋部３３とＬ形端子部３５の片持ち梁部３７とが平行に配置されている。そして、片持ち梁部３７が架橋部３３の下方に位置し、それら片持ち梁部３７と架橋部３３との間にボタン電池２３が挟持されてボタン電池２３の正極２３ＰがＬ形端子部３５に接続される一方、ボタン電池２３の負極２３Ｍが門形端子部３１に接続されている。なお、ボタン電池２３は、中心から外れた位置を片持ち梁部３７と架橋部３３とに挟持され、その挟持された部分の反対側は、回路基板２２から側方に張り出している。また、タイヤ状態監視装置２０Ｘの回路の構成は、図４に示された第１実施形態のタイヤ状態監視装置２０と同じになっている。

［第５実施形態］
本実施形態のタイヤ状態監視装置２０Ｙは、図１２に示されており、バスバー３０がクランク形端子部６０とＬ形端子部６１とからなる。Ｌ形端子部６１は、回路基板２２の表側面２２Ａの一側縁部から起立してから直角に曲がって回路基板２２の側方へと片持ち梁状に延びている。また、クランク形端子部６０は、回路基板２２の表側面２２Ａの一側縁部のうちクランク形端子部６０から離れた位置から起立してからクランク状に曲がり、回路基板２２の裏側面２２Ｂ側で回路基板２２の側方へと片持ち梁状に延びている。そして、回路基板２２の側方位置でクランク形端子部６０とＬ形端子部６１との間にボタン電池２３が挟持されている。また、タイヤ状態監視装置２０Ｙの回路の構成は、図７に示された第２実施形態のタイヤ状態監視装置２０Ｖと同じになっている。

［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）前記第１実施形態のタイヤ状態監視装置２０では、ボタン電池２３の負極２３Ｍが門形端子部３１によって実装回路４０のグランドに接続されていたが、ボタン電池２３の正極２３Ｐが実装回路４０のグランドに接続された構成としてもよい。

（２）前記第１〜第５の実施形態のタイヤ状態監視装置２０〜２０Ｙでは、電池としてボタン電池２３を備えていたが、ボタン電池以外の電池を備えていてもよい。

２０，２０Ｖ，２０Ｗ，２０Ｘ，２０Ｙ タイヤ状態監視装置
２２ 回路基板
２２Ａ 表側面
２２Ｂ 裏側面
２３ ボタン電池（電池）
２８ インダクタ（交流遮断部）
２９ グランド用導電体（第１の部位）
３０ バスバー
３１，４２，４５ 門形端子部
３２，４３，４６ 脚部
３３，４４，４７ 架橋部
３５，６１ Ｌ形端子部
３７ 片持ち梁部
４０ 実装回路
４１ 送信回路
６０ クランク形端子部
９０ タイヤホイール
９７ タイヤ
Ａ 受電用端子
Ｂ グランド用端子
Ｃ 出力端子（第２の部位）
Ｃ１〜Ｃ４ 閉回路

Claims (6)

1. タイヤホイールに取り付けられ、タイヤの状態を検出して無線送信するタイヤ状態監視装置であって、
   回路基板と、
   前記回路基板に実装されている実装回路の電源である電池と、
   前記回路基板から突出して、前記電池と前記実装回路との間を接続するバスバーと、
   前記バスバーを含む閉回路をループアンテナとして利用して無線送信を行う送信回路とを備えるタイヤ状態監視装置。
2. 前記バスバーには、前記回路基板の表裏の一方の面から突出した１対の脚部の間を架橋部で連絡してなる門形端子部が備えられて、前記電池の一方の電極が、前記架橋部に当接され、
   前記門形端子部の前記１対の脚部と前記架橋部とを直列に備える前記閉回路が前記ループアンテナとして利用される請求項１に記載のタイヤ状態監視装置。
3. 前記門形端子部は、前記実装回路における第１の部位と第２の部位とを直流的に同電位となるように接続し、前記第１の部位と前記門形端子部との間を交流的に断絶する交流遮断部が設けられている請求項２に記載のタイヤ状態監視装置。
4. 前記バスバーには、前記回路基板の表裏の一方の面から突出しかつ屈曲したＬ形端子部が備えられ、
   前記電池が、前記Ｌ形端子部のうち屈曲部分より先端側の片持ち梁部と前記架橋部との間に挟持され、
   前記門形端子部の一方の前記脚部と前記架橋部と前記電池と前記Ｌ形端子部とを直列に備える前記閉回路が前記ループアンテナとして利用される請求項２又は３に記載のタイヤ状態監視装置。
5. 前記回路基板の表裏の一方の面と他方の面とに第１の前記門形端子部と第２の前記門形端子部とが設けられ、前記第１の門形端子部の一方の前記脚部と前記第２の門形端子部の一方の脚部とが接続されて、前記第１の門形端子部と前記第２の門形端子部とを直列に備える前記閉回路が前記ループアンテナとして利用される請求項２乃至４の何れか１の請求項に記載のタイヤ状態監視装置。
6. 前記バスバーには、前記回路基板の表裏の一方の面から突出しかつ屈曲した１対のＬ形端子部が備えられ、
   前記電池は、前記回路基板の前記一方の面に対向配置されて、前記１対のＬ形端子部のうち屈曲部分より先端側の片持ち梁部同士の間に挟持され、
   前記１対のＬ形端子部と前記電池とを含む前記閉回路が前記ループアンテナとして利用される請求項１に記載のタイヤ状態監視装置。

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