JP2001021432A - タイヤ空気圧検出装置 - Google Patents

タイヤ空気圧検出装置

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JP2001021432A
JP2001021432A JP11195130A JP19513099A JP2001021432A JP 2001021432 A JP2001021432 A JP 2001021432A JP 11195130 A JP11195130 A JP 11195130A JP 19513099 A JP19513099 A JP 19513099A JP 2001021432 A JP2001021432 A JP 2001021432A
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hold circuit
tire
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sample
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JP11195130A
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English (en)
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興治 ▲崎▼山
Koji Sakiyama
Yukitake Ishikawa
幸毅 石川
Yasuo Takemura
安男 竹村
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Fujikura Ltd
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Fujikura Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 サンプリングレートの低い安価なA/D変換
器を使用して、高速走行時のタイヤ空気圧を車体側でリ
アルタイムで検出する。 【解決手段】 磁気検出素子(4)は、タイヤ内の空気
圧を受けて変位する磁石と磁気結合してこの磁石の変位
を検出する。ピークホールド回路(90)は磁気検出素
子の出力のピーク値を一定期間ホールドする。サンプル
ホールド回路(40)は、ピークホールド回路の出力を
所定のサンプリングレートでサンプリングする。A/D
変換器(50)は、サンプルホールド回路の出力をデジ
タル値に変換する。演算回路(60)は、A/D変換器
から出力されるデジタル値を基にタイヤ空気圧を演算す
る。エッジ検出回路(70)は、サンプルホールド回路
のサンプリングタイミングを決定するために、磁気検出
素子の出力のエッジを検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両に装着された
タイヤの空気圧を車両の走行中にリアルタイムに検出す
るためのタイヤ空気圧検出装置に関し、特にタイヤ側に
電源を配置する必要のない磁気結合型のタイヤ空気圧検
出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】走行する車両側でタイヤ内部の空気圧を
リアルタイムで検出する必要性は、車両の制御が高度化
するにつれ益々高まる傾向にある。タイヤ内部の空気圧
をタイヤ側で検出する手法は様々であるが、問題は検出
された空気圧情報を如何にして車体側に伝達するかとい
うことである。初期の伝達手法としては、タイヤ側に送
信器を配置して空気圧情報を電波で車体側に送信すると
いうシステムが考えられた。ところが、送信器を駆動す
るための電源をタイヤに内蔵させる点が実用上の問題と
なり、この改善が望まれた。
【0003】実用性のあるタイヤ空気圧検出装置として
は、空気圧情報を磁気結合でタイヤ側から車体側に伝達
する手法が注目されている。この装置の原理は、タイヤ
側に空気圧によって駆動される変位機構を設け、この変
位機構の一部に組み込まれた磁石の変位を、車両側の磁
気検出素子で検出するというものである。この磁気結合
型検出装置の最大のメリットは、タイヤ側に電源を必要
としない点である。
【0004】この種の検出装置には、従来、固定位置の
磁気検出素子に対する磁石の距離をタイヤの空気圧によ
って単純に変化させるタイプ、あるいは特開平8−20
7521号に開示されているように、使用する磁石をN
極とS極の組み合わせ磁石として、これを空気圧によっ
て移動および回転させることにより、N極に対応した空
気圧信号のピーク値とS極に対応した空気圧信号のピー
ク値との比から、タイヤ空気圧を精度良く検出するタイ
プもある。
【0005】図4は、後者のタイプのタイヤ空気圧検出
装置を示す図である。タイヤ空気圧検出装置は、タイヤ
1のホイール2のリム部2aに、その内周面に沿って取
り付けられて、タイヤ1内の空気圧に応じた磁気的な変
位を生じさせるセンサ部3と、このセンサ部の磁気を検
出するため図示しない車体側に取り付けられたホール素
子4と、ホール素子4からの出力を監視するための監視
回路5とを備えている。
【0006】センサ部3は、リム部2aから内側に直角
に延びたのち、リム部2aと平行になるように曲折した
筒状ケース11の内側に、一方がタイヤ室7に連通した
ダイアフラム12を収容し、このダイアフラム12の先
端に径方向に2極着磁された環状の磁石13を取り付け
たものである。磁石13は、ダイアフラム12の先端に
取り付けられたピストン14に筒状ケース11の中心軸
を中心として回転自在に取り付けられている。磁石13
のピストン14と反対側の端面には螺旋条をその外周に
形成した回動軸15が固定され、この回動軸15が支持
部材16に形成された螺旋溝に螺合して、支持部材16
に対して回動と同時に軸方向に移動するようになってい
る。磁石14は、支持部材16の外周に配置されたバネ
17によってダイアフラム12が縮む方向に常時付勢さ
れている。
【0007】このタイヤ空気圧検出装置は、タイヤ内の
空気圧が予め設定した適正値、例えば2.0kg/cm
2である時には、磁石13のS極がホール素子4と対向
している。パンク等、何らかの原因によりタイヤ内の空
気圧が低下すると、タイヤ室7に連通しているダイアフ
ラム12が筒状ケース11に沿って縮退するので、磁石
13もダイアフラム12と共に後退し、回動軸15も軸
周りに回転しながら後退する。これにより、磁石13の
S極がホール素子4から遠ざかる一方、磁石13のN極
がホール素子4に近づくので、ホール素子4での検出波
形のピーク値が変わってくる。従って、この検出波形の
ピーク値を監視回路5で求めることにより、タイヤの空
気圧測定が可能になる。
【0008】図5は、上述した磁気結合型タイヤ空気圧
検出装置の車体側に搭載される監視回路5の一例(例え
ば、特開平8−207521号)を示している。ホール
素子4は、タイヤ側の磁石(図示せず)にできるだけ近
接して固定的に配置されている。駆動回路20は、この
ホール素子4に所定の駆動電圧を供給する。アンプ30
は、ホール素子4の微弱な(一般に数mV)アナログ出
力電圧を所要のレベルに増幅する。
【0009】アンプ30の増幅出力は、サンプルホール
ド回路40において所定のサンプリングタイミング毎に
サンプリングされる。A/D変換器50は、サンプルホ
ールド回路40のサンプリング出力(アナログ値)をデ
ジタル値に変換する。A/D変換器50の出力には、デ
ジタル信号DSとA/D変換終了信号ESとがあり、C
PU60は終了信号ESによる割り込みを受けて、デジ
タル信号DSを取り込む。
【0010】エッジ検出回路70は、アンプ30のアナ
ログ出力から、フロントエッジを検出する。このエッジ
検出信号を受けるCPU60は、サンプルホールド回路
40によるサンプリングタイミングを指示するための信
号ASを生成する。CPU60は、A/D変換器50か
ら取り込んだデジタル信号DSを基にタイヤの空気圧を
演算し、その結果に応じて種々の制御をする。例えば、
表示部80に、「適正圧」、「中間圧」、「不足圧」等
の表示出力をする。
【0011】図6は、ホール素子4の出力波形図であ
る。この出力パルスは、例えばタイヤの1回転毎に1波
形ずつ出現する。このパルスのピーク値はタイヤの空気
圧に対応して変化する。このパルスのパルス幅は、車両
の走行速度が増加するにつれて、減少する。例えば、時
速230km以上になると、パルス幅は1ms以下にな
る。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】パルス幅1msのパル
スのピーク電圧を確実に捕捉しようとする場合、第1に
A/D変換器50の性能が問題となる。一般には、50
MSPS程度のサンプリングレートを有する高性能のA
/D変換器が必要となるが、これは高価である。また、
このような高速のA/D変換器の出力を処理するCPU
60にも高速のものが必要となり、全体として高価格に
なる。
【0013】本発明は、かかる点を改善し、サンプリン
グレートの低いA/D変換器を使用しても、高速走行時
のタイヤ空気圧をリアルタイムで検出できる安価なタイ
ヤ空気圧検出装置を提供することを目的としている。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は、タイヤ内の空
気圧を受けて変位する磁石を前記タイヤ側に配置し、前
記磁石と磁気結合して前記磁石の変位を検出する磁気検
出素子を車体側に配置してなるタイヤ空気圧検出装置に
おいて、前記磁気検出素子の出力のピーク値を一定期間
ホールドするピークホールド回路と、前記ピークホール
ド回路の出力を所定のサンプリングレートでサンプリン
グするサンプルホールド回路と、このサンプルホールド
回路の出力をデジタル値に変換するA/D変換器と、こ
のA/D変換器から出力されるデジタル値を基に前記タ
イヤの空気圧を演算する演算手段と、前記サンプルホー
ルド回路のサンプリングタイミングを決定するために、
前記磁気検出素子の出力のエッジを検出するエッジ検出
回路とを備えることを特徴とする。
【0015】前記磁気検出素子は、好ましくはホール素
子である。また、前記ピークホールド回路は、例えば前
記磁気検出素子のプラス側のピーク値をホールドする第
1のピークホールド回路と、前記磁気検出素子のマイナ
ス側のピーク値をホールドする第2のピークホールド回
路とからなり、前記サンプルホールド回路は、例えば前
記第1のピークホールド回路の出力をサンプリングする
第1のサンプルホールド回路と、前記第2のピークホー
ルド回路の出力をサンプリングする第2のサンプルホー
ルド回路とからなる。
【0016】磁気検出素子の出力をホールドするピーク
ホールド回路は、所定の時間(例えば10ms)にわた
ってピーク電圧を保持できる。このため、例えば、時速
230走行時のパルス幅1msのパルスが磁気検出素子
から出力される場合でも、A/D変換器はパルス幅10
msのパルスを処理すればよいので、低性能のA/D変
換器でも十分に対応することができる。また、このA/
D変換出力を受ける演算回路も、低速のCPUで実現で
きる。このため、高速走行に対応できるタイヤ空気圧検
出装置を低価格で実現することが可能になる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、図面に示した実施形態を参
照して、本発明を詳細に説明する。図1は、本発明の一
実施形態に係る磁気結合型タイヤ空気圧検出装置の監視
回路の部分を示すブロック図である。図5の装置と同様
に、駆動回路20は、ホール素子4に対し所定の駆動電
圧を供給する。アンプ30は、ホール素子4の微弱なア
ナログ出力電圧を所要のレベルに増幅する。
【0018】図5の装置と同様に、エッジ検出回路70
は、アンプ30のアナログ出力から、立上りおよび立下
りの各フロントエッジを検出する。このエッジ検出信号
を受けるCPU60は、サンプルホールド回路40によ
るサンプリングタイミングを指示する信号を生成する。
CPU60は、A/D変換器50から取り込んだデジタ
ル信号を基にタイヤの空気圧を演算し、その結果に応じ
て表示器80の表示制御を含む種々の制御をする。
【0019】アンプ30の増幅出力は、図5の装置とは
異なり、ピークホールド回路90に入力し、ここでピー
ク値が所定の時間(例えば、10ms)にわたって保持
される。サンプルホールド回路40は、ピークホールド
回路90の出力を所定のサンプリングレートでサンプリ
ングする。A/D変換器50は、サンプルホールド回路
40のサンプリング出力(アナログ値)をデジタル値に
変換する。
【0020】ピークホールド回路90、サンプルホール
ド回路40、A/D変換器50はそれぞれ正極性(+)
および負極性(−)の2系統が並列に設けられている。
図2の波形図に示すアンプ30の正極性出力は、ピーク
ホールド回路90A、サンプルホールド回路40A、A
/D変換器50Aの系統で処理され、また負極性出力
は、ピークホールド回路90B、サンプルホールド回路
40B、A/D変換器50Bの系統で処理される。この
構成は、特開平8−207521号の検出装置のよう
に、ホール素子4が正負両極性の出力を生じる場合に対
応するもので、ホール素子4が単極性の出力だけを生じ
る場合には、一方の系統を省略できる。
【0021】図3は、ピークホールド回路90A,90
Bの具体的な回路構成を示す回路図である。アンプ30
の出力はピークホールド回路90A,90Bに共通に供
給される。正極性のピークホールド回路90Aは、入力
段のオペアンプOP11の非反転入力でアンプ30の出
力を受ける。オペアンプOP11の出力は、充電用抵抗
R12及び順方向のダイオードD11を介して容量C1
1を充電する。出力段のオペアンプOP12の非反転入
力には、容量C11に充電された電圧が印加される。出
力段のオペアンプOP12の出力は、帰還抵抗R11を
介して入力段のオペアンプOP11の反転入力に帰還さ
れる。このような動作によって、容量C11は正極性の
ピーク値をホールドする。ホールドする時間は、容量C
11に接続された抵抗R12,R13の放電時定数によ
って任意に決定できる。
【0022】負極性のピークホールド回路90Bは、入
力段のオペアンプOP21の非反転入力でアンプ30の
出力を受ける。この場合には、オペアンプOP21の出
力のうち負極性成分だけが有効になる。+5V電源と逆
極性のダイオードD21との間に接続された容量C21
は、オペアンプOP21の出力が負極性の場合にのみ充
電用抵抗R22を通して充電される。オペアンプOP2
2の非反転入力には、容量C21に充電された電圧、即
ちアンプ30の負極性出力のピーク値が印加される。出
力段のオペアンプOP22の出力は、帰還抵抗R21を
介して入力段のオペアンプOP21の反転入力に帰還さ
れる。このような動作によって、負極性のピーク値をホ
ールドする。ホールドする時間は、容量C21に接続さ
れた抵抗R22,R23の放電時定数によって任意に決
定できる。一般には、抵抗R12,R13と等しく設定
する。
【0023】このようなピークホールド回路90をサン
プルホールド回路40の前段に配置すると、サンプルホ
ールド回路40より後段の回路は、アンプ30の出力で
はなく、ピークホールド回路90の出力を処理すれば済
むことになる。このことは、例えば、1msのパルス幅
のパルス入力時でも、10msのパルス幅のパルスを処
理すれば済むことを意味するので、A/D変換器50の
サンプリングレートを例えば、500KSPS程度に落
とすことができる。これは、50MSPSの1/100
の性能である。また、500KSPSのA/D変換器5
0の出力デジタル値を処理するCPU60も、4ビット
のマイクロプロセッサで十分である。従って、A/D変
換器50およびCPU60が安価になる分、装置全体の
価格を引き下げることが可能になる。
【0024】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、サン
プリングレートの低い安価なA/D変換器を使用して、
高速走行時のタイヤ空気圧を車体側でリアルタイムで検
出できるタイヤ空気圧検出装置を実現することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態に係るタイヤ空気圧検出
装置の車両側に搭載される回路構成を示すブロック図で
ある。
【図2】 空気圧信号の波形図である。
【図3】 ピークホールド回路の一例を示す回路図であ
る。
【図4】 従来のタイヤ空気圧検出装置を示す断面図で
ある。
【図5】 従来のタイヤ空気圧検出装置の車両側に搭載
される回路構成を示すブロック図である。
【図6】 空気圧信号の波形図である。
【符号の説明】
1…タイヤ、2…ホイール、2a…リム部、3…センサ
部、4…ホール素子、5…監視回路、20…駆動回路、
30…アンプ、40…サンプルホールド回路、50…A
/D変換器、60…CPU、70…エッジ検出回路、8
0…表示部、90…ピークホールド回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹村 安男 千葉県佐倉市六崎1440番地 株式会社フジ クラ佐倉事業所内 Fターム(参考) 2F055 AA12 BB20 CC14 DD20 EE27 FF31 FF34 GG43 GG45

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 タイヤ内の空気圧を受けて変位する磁石
    を前記タイヤ側に配置し、前記磁石と磁気結合して前記
    磁石の変位を検出する磁気検出素子を車体側に配置して
    なるタイヤ空気圧検出装置において、 前記磁気検出素子の出力のピーク値を一定期間ホールド
    するピークホールド回路と、 前記ピークホールド回路の出力を所定のサンプリングレ
    ートでサンプリングするサンプルホールド回路と、 このサンプルホールド回路の出力をデジタル値に変換す
    るA/D変換器と、 このA/D変換器から出力されるデジタル値を基に前記
    タイヤの空気圧を演算する演算手段と、 前記サンプルホールド回路のサンプリングタイミングを
    決定するために、前記磁気検出素子の出力のエッジを検
    出するエッジ検出回路とを備えたことを特徴とするタイ
    ヤ空気圧検出装置。
  2. 【請求項2】 前記磁気検出素子は、ホール素子である
    請求項1記載のタイヤ空気圧検出装置。
  3. 【請求項3】 前記ピークホールド回路は、前記磁気検
    出素子のプラス側のピーク値をホールドする第1のピー
    クホールド回路と、前記磁気検出素子のマイナス側のピ
    ーク値をホールドする第2のピークホールド回路とから
    なり、 前記サンプルホールド回路は、前記第1のピークホール
    ド回路の出力をサンプリングする第1のサンプルホール
    ド回路と、前記第2のピークホールド回路の出力をサン
    プリングする第2のサンプルホールド回路とからなるこ
    とを特徴とする請求項1又は2記載のタイヤ空気圧検出
    装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103085611A (zh) * 2011-10-28 2013-05-08 英飞凌科技股份有限公司 间接轮胎压力监测系统和方法
JP2017190965A (ja) * 2016-04-12 2017-10-19 日本電信電話株式会社 光線路特性解析装置及び信号処理方法

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