JP2001527650A - タイヤの圧力を検出する方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 例えば、タイヤ交換時タイヤを膨らませている間車両から外した状態でタイヤ圧を検出する方法と装置は、振動による衝撃を入力し、圧電ケーブル変換器によって対応する波形を発生させることに基づいている。圧力に関する振動数あるいは時間ベースのシフトにより波形出力を分析することによって顕著なピークを識別することに基づいて数値圧力検出の基準を提供する。タイヤを膨らませる間ソレノイド作動のハンマ装置によって一定レベルの衝撃を繰り返すことによって顕著なピークと、従って膨らませ圧力とをモニタすることが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】 タイヤの圧力を検出する方法と装置 本発明はタイヤの圧力を検出する方法と装置に関する。 タイヤ圧検出分野における従来技術による提案は、超音波の波形を使用し、そ のような波形の減衰のモニタを基準にタイヤを評価することを含むタイヤ評価の 技術を開示している、本発明者自身による、欧州特許公報第ＥＰ０７５６ １６ ７Ａ号（本発明者の参照番号はＰ５２７４０ＥＰ）を含む。 １９９３年８月２３日に出願されたらしい、（特許が許可された日であるかも しれないが、明らかでない）１９９４年３月１日という別の日付けを有する（ナ サ−Ｎａｓａ）米国特許第８ １１１ ３２１Ａ号に、遠隔でタイヤ圧を検出する 技術が開示されている。開示された実施例においては、両面テープによってタイ ヤの踏み面に固定されている加速度計の形態の振動検出手段が装着されているタ イヤに対して衝撃を発生させるためにハンマの形態の振動誘発手段が使用されて いる。振動測定手段は加速度計に接続されており、（図面から想定して明らかに パソコンである）コンピュータによる振動数分析装置の形態である。タイヤ圧は 振動数分析装置によって検出される。そのような分析は加速度計が半径方向加速 度を測定し、それも「踏み面領域」である「最良の位置」において測定するとい う事実に基づいている。振動数分析装置は振動数のピークをタイヤ圧に相関させ ている。 もしも前述の米国特許出願が本特願の優先日以前に公告されていた場合、本特 願の出願人はそのことを知らなかったのであり、いずれにしても、本発明は、タ イヤおよび（または）リムに対するエネルギ入力から信号および波形を発生する ためにある長さの圧電ケーブルを採用している変換器を使用することにより簡単 で、容易に分析される基準によりタイヤの圧力を容易に検出し得るということを 本発明者は発見したことを根拠にして本発明の技術の始点として前記米国特許８ １１１３２１号の明細書の開示を採択することが出来る。このように、本願の発 明者は、タイヤ圧の検出のために比較的簡単な分析を可能にする顕著なピークを 含む波形を極めて簡単で安価な変換器が発生しうることを発見した。対照的に、 米国特許第８１１１３２１号の明細書に記載の装置はタイヤ圧を検出する信号を 発生させる変換器として加速度計を使用しているため、タイヤ圧の数値を達成す るために比較的複雑なスペクトル分析装置を必要としている。 従って本発明の目的は米国特許第８１１１３２１号に関して前述した一つ以上 の事項に関して、あるいは実際に全体的に改良を提供するタイヤ圧を検出する方 法と装置を提供することである。本発明の実施例の更に別の代案および特定の目 的はタイヤを膨らませる時に都合よく適用可能であるタイヤ圧を直接検出する手 段の提供を含み、例えばタイヤを膨らませる間タイヤがタイヤ交換装置に設置さ れている間にタイヤ膨らませ工程を止めることなく測定を都合よく実行出来るよ うに車両から外した状態のタイヤに対するタイヤ圧測定に特に適用可能な方法と 装置を提供することである。 本発明によれば、請求の範囲に記載のタイヤ圧検出方法および装置が提供され る。 本発明の一実施例において、タイヤにはエネルギが入力され、対応するエネル ギ波形出力を発生させ、タイヤ圧を検出するために波形が分析される。この目的 に対して、タイヤに対するエネルギ入力は振動あるいは音響入力によって行われ 、タイヤからの対応するエネルギ波形出力の発生は圧電ケーブル変換器によって 実行され、タイヤ圧の分析は圧電ケーブルによって発生した波形を参照して実行 される。電気波形形態でタイヤ圧を提供することにより、本発明の実施例は便利 な形態で数値タイヤ圧出力の数字を発生させることが可能なコスト一時間効果型 データ分析装置を有利に使用可能である。 前記実施例はタイヤに対するエネルギ入力のための機械的な衝撃装置を採用し ており、これはタイヤに対するエネルギ入力の程度を制御する手段と関連した凹 凸型の衝撃装置を利用することにより達成され、入力の一貫性がタイヤ圧に対す る出力波形の相関および較正のための系統的な方法の基礎として達成可能である 。 前記実施例においては、タイヤからのエネルギ波形を発生させる変換器は圧電 ケーブルである。ケーブルは、例えば機械的な保持装置によってタイヤの側壁と 物理的に接触した状態で取り付けられる。圧電ケーブルは、対応するタイヤ圧の 計算のために振動数シフトベースあるいは時間ベースのシフトベースによって分 析可能な特に満足のいく特徴的な電圧波形出力を発生させる。 本発明の実施例を添付図面を参照して例を通して以下説明する。 図１はハンマあるいはボール装置によってタイヤおよび（または）リム組立体 に入力されたエネルギと、タイヤまたはリムにテープで止められ、顕著なピーク に関して、本装置がタイヤ圧で数値的に較正される振動数および（または）時間 領域シフトを参照して分析される電圧を発生していることを示すフローチャート 、 図２はある範囲の識別された自動車用タイヤについての圧力に対する振動数を プロットしたもので、プロットされた振動数はタイヤに接続された変換器から得 られた顕著なピークの振動数であるプロットを示す図、 図３は特定の範囲のタイヤについての圧力に対する振動数の別の同様なプロッ トを示す図、 図４は更に別の範囲のタイヤについての圧力に対する振動数の更に別のプロッ トを示す図である。 図１に示すように、タイヤ圧検出方法１０はタイヤあるいは関連のホイールお よび（または）リムに機械的な衝撃を与える衝撃装置によってタイヤにエネルギ を入力する段階を含む。この段階は制御可能なエネルギ入力装置１２によって提 供され、該エネルギ入力装置１２は一定の高さあるいは角度のハンマ装置１４あ るいは一定高さの球軸受装置１６の形態でよく、双方共使用時衝撃物（ハンマあ るいは球軸受）がタイヤあるいはホイール／リム組立体１８上に落下するように 配置される。 前記方法１０の次の段階によれば、タイヤからの対応するエネルギの波形出力 がある長さの圧電ケーブル２０によって構成される電気変換手段によって提供さ れる。 圧電ケーブル２０は該圧電ケーブルによって発生した波形を参照してタイヤ圧 を検出するようにされた電圧分析手段２２に接続されている。 電圧分析手段２２は圧電ケーブルによって発生した電磁力（ｅｍｆ）の顕著な ピークの振動数および（または）時間領域シフトを識別する段階２４を実行する 。本装置は段階２６で示すようにタイヤ圧に関して数値的に較正される。これは 既 知のタイヤ圧のデータに対する振動数較正を基準にして達成される。 従って図１に関して要約すれば、前記方法１０は圧電ケーブル２０がテープで 止められているタイヤあるいはホイール／リム組立体１８に接触して、該タイヤ あるいはホイール／リム組立体にエネルギ入力を与えるためにハンマ装置１４あ るいは球軸受装置１６を使用して制御可能なエネルギ入力１２を含み、前記圧電 ケーブル２０がタイヤ圧に関して振動数あるいは時間領域シフトを識別し、例え ばインチ平方当たりポンドあるいはバールのような適当な単位で較正される分析 手段２２によって処理される信号電圧を発生させることを含むことが判る。 実施例において、ホイールとタイヤの組立体１８はホイールバランサ（図示せ ず）に取り付けられ、ある長さの圧電ケーブル２０が接着テープでタイヤのリム に取り付けられた。次に、圧電ケーブルはストレージオシロスコープに電気的に 接続され、所定の高さから枢着した落下物を落下させることによりタイヤに衝撃 を加える小さい球のピーンハンマ（１４）による衝撃によりエネルギを入力させ た。図１に示す制御可能なエネルギ入力装置１２を参照されたい。ハンマは米国 特許８１１１３２１号の図１に示すようなものでよいが、凸型のハンマヘッドを 備えたものが好ましい。 タイヤ／ホイールリム組立体１８に対するハンマ装置１４による各衝撃に対し て、顕著な電圧ピークがオシロスコープで確認され、分析のために記録された。 検査はエネルギ入力を含む、さもなければ一定である検査条件を使用して一連 の等級別の種々のタイヤ圧に対して繰返された。これらの検査の結果が図２、図 ３および図４に示されている。 タイヤの踏み面、タイヤの側壁およびホイール／リム組立体に対する衝撃を利 用して数種の一連の検査を行なった。同様に、第１にタイヤのホイール／リム組 立体に、第２にタイヤの側壁自体に固定された圧電ケーブル変換装置を用いて検 査を行なった。各一連の検査から満足のいく結果が達成された。衝撃時に変換装 置によって発生した顕著な電圧ピークに対して時間および振動数双方の領域シフ トが見られた。 ハンマの代わりに一定の高さから鋼球を落下させることによりタイヤに対する 更に正確な制御可能なエネルギ入力を可能にする別の検査が行われた。双方のエ ネルギ入力装置共タイヤ圧に関して容易に判断可能な結果を提供した。５ｐｓｉ の段階で０ｐｓｉから４５ｐｓｉまでの範囲のタイヤ圧の検査手順を実行した。 全ての可能なタイヤ面に対する衝撃を用いて実行した検査から、タイヤの壁は例 えばタイヤの踏み面のようなその他の部分と比較してタイヤのこの部分は極めて 補強が少ないので（米国特許第８１１１３２１号とは対照的に）最良の結果を提 供することが判明した。オシロスコープはタイヤ圧が増加するにつれて振動数の 目盛りが上がっていく容易に識別可能な単一のピークを示した。 繰返し性および一貫性を評価するために検査を繰返したところオシロスコープ の振動数のピークは２または３ｐｓｉ内でタイヤ圧を検出可能なことを示した。 図２に示すように、種々サイズおよびメーカの２８種類のタイヤに対して検査 プログラムを実行し、極めて直線的で２０ヘルツのコリドー内に入る結果を示し ている。 図３において、単に一タイヤメーカのタイヤを検査した。より直線的でないプ ロットは転がり抵抗を低下させるためにシリコン添加物を含入した特定タイプの タイヤに関するものである。 図４に示す結果は振動数と圧力との間で可成り均一な直線関係を示しているが 、これらは指示したように別の単一のタイヤメーカのタイヤに関するものである 。 図１に示す方法１０は（タイヤあるいはホイール／リム組立体に制御可能な、 すなわち全体的に一定レベルのエネルギ入力を付与するようにされた一定高さ／ 角度のハンマのような適当な実用的な形態の）エネルギ入力装置１２によって商 業的に実用として実施される。例えば、例えば磁石あるいは接着剤によって車両 のホイールあるいはリムあるいはタイヤに対して容易に装着可能な（例えばベル 音響機構で使用されるような）連続して繰返されるハンマストロークを発生させ るようにされたソレノイド作動のハンマのような動力操作衝撃装置を設けること が可能である。ソレノイド装置に対してバッテリあるいはケーブル給電機構が設 けられる。当該技術分野の専門家によればその他の機械的な均等物および関連の 機構を容易に考案される。 ある長さの圧電ケーブル２０にはホイールおよび（または）リムおよび（また は）タイヤに取り付けるための機械的あるいは接着性の手段が設けられ、同様に 電圧分析手段２２に接続されている。この後者の装置は圧電ケーブル２０のｅｍ ｆ出力における振動数および（または）時間領域シフトを識別するためにアルゴ リズム分析を採用しているＰＣベースのソフトウエア装置を含みうる。使用時、 全体的に一定のエネルギレベルで、かつ全体的に一定の間隔で繰返し衝撃を与え ることにより顕著なピークを容易にモニタすることが可能で、次にこれは上昇す る圧力をモニタするためにタイヤ膨らませ工程の間も容易に実行可能である。 当該技術分野の専門家には振動数および（または）時間領域シフトに対する数 値タイヤ圧に関して較正した装置における顕著なピークを識別することの前述の 要件に基いて前述した装置の修正および技術的特徴の補完を構成することが可能 である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スミス、ポール イギリス国、ノーフォーク、キングス リ ン、ホースリイズ フィールズ、ユニット 12、サン エレクトリック ユーケイ リミテッド内 (72)発明者 ストラリイ、デビッド イギリス国、ノーフォーク、キングス リ ン、ホースリイズ フィールズ、ユニット 12、サン エレクトリック ユーケイ リミテッド内 (72)発明者 クリフトン、ジェイソン、マーク イギリス国、ノーフォーク、キングス リ ン、ホースリイズ フィールズ、ユニット 12、サン エレクトリック ユーケイ リミテッド内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. タイヤ圧を検出する方法において、 ａ）タイヤあるいは関連のホイールおよび（または）リムに機械的衝撃を与え る衝撃装置によってタイヤにエネルギを入力する段階と、 ｂ）電気変換手段によって前記タイヤから対応するエネルギ波形の出力を発生 させる段階と、 ｃ）前記変換器によって発生した波形を参照してタイヤ圧を検出するように前 記波形出力を分析する段階とを含み、 ｄ）前記電気変換器としてある長さの圧電ケーブルを採用することを特徴とす るタイヤ圧を検出する方法。 2. タイヤに振動あるいは音響入力を与え、前記タイヤから対応する波形を発 生させるために圧電ケーブルを使用し、該波形を分析してタイヤ圧を検出するこ とを特徴とするタイヤ圧を検出する方法。 3. 前記圧電ケーブルによって発生した前記波形の顕著なピークを参照して前 記分析を実行することを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載の方法 。 4. 前記タイヤおよび（または）リムおよびホイールに繰返し衝撃を加えるよ うにされたハンマのような落下する、あるいは被動する物体によって前記機械的 衝撃を与えることを特徴とする請求の範囲第１項から第３項までのいずれか１項 に記載の方法。 5. 前記機械的衝撃が前記タイヤまたはホイールおよび（または）リムに対し 制御可能な、すなわち全体的に一定レベルのエネルギ入力を発生するようにする 手段を含むことを特徴とする請求の範囲第４項に記載の装置。 6. 圧力変化を伴う前記タイヤからの波形データの時間に基づくシフトを参照 して前記分析の段階を実行することを特徴とする請求の範囲第１項から第５項ま でのいずれか１項に記載の方法。 7. 圧力変化を伴う前記タイヤからの波形データの振動数に基づくシフトを参 照にして前記分析の段階を実行することを特徴とする請求の範囲第１項から第５ 項までのいずれか１項に記載の方法。 8. タイヤ圧を検出する装置において、 ａ）タイヤにエネルギ入力を与えるようにされたエネルギ入力手段であって、 タイヤあるいは関連のホイールおよび（または）リムに機械的衝撃を与えるよう にされた衝撃装置を含むエネルギ入力手段と、 ｂ）前記タイヤへのエネルギ入力から対応する電気波形出力を発生させるよう にされた電気変換器を含む波形発生手段と、 ｃ）前記エネルギ波形出力を分析することによってタイヤ圧を検出するように された分析手段とを含み、 ｄ）前記電気変換器として圧電ケーブルを採用していることを特徴とするタイ ヤ圧を検出する装置。 9. 振動音響エネルギ入力を行なうようにされたタイヤエネルギ入力手段と、 タイヤに対する前記エネルギ入力から波形を発生させるエネルギ波形発生手段と 、前記波形発生手段から発生した波形を分析するようにされた分析手段とを含み 、前記波形発生手段がある長さの圧電ケーブルからなることを特徴とするタイヤ 圧を検出する装置。 10．前記分析手段が顕著なピークを参照して前記波形を分析するようにされて いることを特徴とする請求の範囲第８項または第９項に記載の装置。 11．前記エネルギ入力手段が前記衝撃装置へのエネルギ入力を制御することに よって制御可能な、すなわち全体的に一定のエネルギ入力を提供するようにされ ていることを特徴とする請求の範囲第８項からま第１０項までのいずれか１項に 記載の装置。 12．前記エネルギ入力手段が前記タイヤおよび（または）ホイールおよび（ま たは）リム組立体に繰返し衝撃を加えるように物体を落下させるか駆動させるよ うにされた装置からなることを特徴とする請求の範囲第８項から第１０項までの いずれか１項に記載の装置。 13．前記分析手段が圧力に関して前記タイヤから得られたデータの時間ベース のシフトを参照にして前記分析を実行するようにされていることを特徴とずる請 求の範囲第８項から第１２項までのいずれか１項に記載の装置。 14．前記分析手段が圧力に関して前記タイヤから得られたデータの振動数ベー スのシフトを参照して前記分析を実行するようにされていることを特徴とする請 求の範囲第８項から第１２項までのいずれか１項に記載の装置。 15．前記圧電ケーブルが前記タイヤおよび（または）そのホイール／リム組立 体と接触して取り付けられるようにされていることを特徴とする請求の範囲第８ 項から第１４項までのいずれか１項に記載の装置。