JP2005186658A - タイヤ空気圧検知手段を備えたタイヤバルブ及び該バルブを備えたタイヤ空気圧検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤの脱着作業時等に損傷することがなく、かつ、常時適正な空気圧を検知でき得るタイヤ空気圧検知手段を備えたタイヤバルブ及び該タイヤバルブを用いたタイヤ空気圧検知装置を提案する。
【解決手段】円管状バルブステム４の周囲に樹脂外皮部５をモールド成形してなる同軸構造をなし,リム５５に貫通して固定されるタイヤバルブ１であって、リムの側方へ突出する樹脂外皮部５の外側部位７に、コイルアンテナ３を、バルブステム４の周囲で巻回するようにして埋設し、さらに、リム５５からタイヤ内部に突出する樹脂外皮部５の内側部位６に、センサ装置２を埋設した。このためタイヤバルブ１は、従来のバルブと同じく同軸構造であり、リム５５に形成したバルブ孔５８に対して、通常の固定手段で容易に取り付けられる。しかも、ウエイト調整が容易である。
【選択図】図３

Description

本発明は、タイヤの空気圧を検知するタイヤ空気圧検知手段を備えたタイヤバルブ及び該バルブを備えたタイヤ空気圧検知装置に関するものである。

自動車やオートバイ等の車両にあって、その走行性能、安全性、耐久性、燃費等の各性能を所望のレベルに維持するためには、タイヤの空気圧が適正な圧力に保持されている必要がある。そのため、タイヤの空気圧を適切に検知するタイヤ空気圧検知装置が種々提案されている。かかるタイヤ空気圧検知装置としては、タイヤの内側に配設される圧力センサを備えたセンサ装置により空気圧を検知し、該空気圧のデータを車両に設けられた制御装置に伝達し、該制御装置により空気圧を運転者に伝えるようにした構成のものが良く知られている。

このようなタイヤの空気圧を検知するタイヤ空気圧検知装置として、タイヤにエアを供給するためのエアバルブと、上記のセンサ装置とを一体型としてなるものが提案されている（例えば、特許文献１）。これは、エアバルブをホイールに取り付けることにより、センサ装置をタイヤ内側に配置して、タイヤの空気圧を直接検知するものである。そして、検知した空気圧の信号を、車両側の制御装置に送信するようにしている。

一方、タイヤ空気圧検知装置として、センサ装置に、車両側の制御装置から受信した交流電波を直流に変換する整流回路を設け、この直流電流により、該センサの電力を賄うようにした構成も提案されている（例えば、特許文献２）これは、車両側に配した制御装置が、タイヤ内側に配設したセンサ装置に電波を発信することにより起動させ、空気圧の検知と該空気圧の送信とを行うようにしたものであり、センサ装置に電池等を備える必要がないという利点がある。
特開２００３−１１２５０６号公報 特開平１０−１９７１０号公報

ところで、上述したエアバルブと一体型としたセンサ装置（例えば、特許文献１）は、エアバルブにセンサや回路を収納するケーシングを一体的に設けてなるものであって、このケーシングをドロップ部に配設してタイヤ内に位置するようにしている。
このため、バルブ形状が、センサ装置を具備しない通常の整一な同軸構造のものとは異なって、エアバルブからケーシングが突出する偏倚形状となり、ホイールにタイヤを脱着する作業時に、タイヤのビードがケーシングに接触して、該ケーシングの破損を生じ易く、かつタイヤの組付けが面倒なものとなっていた。また、エアバルブの円管状バルブステムに対するケーシングの位置がばらついて取りつけられる結果、該エアバルブの重心位置が一定とならず、この結果、ホイールの重量バランスが崩れ易くなる。したがって、適切な走行安定性を発揮させるために、別途バランスウエイトをホイールに取り付ける必要があり、作業の繁雑化を招来することともなっている。

一方、上述した整流回路を備えたセンサ装置（例えば、特許文献２）にあっては、起電力を電波により得ることから、電池を配する必要が無く、装置重量の軽量化や小型化も可能である。しかしながら、このセンサ装置は、送受信用のアンテナを内蔵するものであり、タイヤ内に位置するように、リムの外表面に固着するようにして、該アンテナをリム壁面を介して、制御処理装置に接続される外部アンテナに対向配置するようにしている。ところが、この取り付け状態では、センサ装置はタイヤ内に隠蔽され、外部アンテナとセンサ装置との対向配置が面倒となる。また、リム壁を介して送受信することとなり、電波強度が弱くなる傾向があった。

本発明は、かかる問題点を解決し、タイヤ脱着時の破損がなく、しかも取付作業を容易に行うことができ、かつ、常時適正にタイヤの空気圧を検知できるタイヤ空気圧検知装置を提案し得るタイヤ空気圧検知手段を備えたタイヤバルブ及び該バルブを備えたタイヤ空気圧検知装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、円管状バルブステムの周囲に樹脂外皮部をモールド成形してなる同軸構造をなし、ホイールのリムに貫通して固定されるタイヤバルブにあって、
タイヤ空気圧を演算するための演算制御回路に接続された外部アンテナと交信するコイルアンテナと、
コイルアンテナと接続され、タイヤ内側の空気圧に従って圧力電気信号を測定する圧力センサと、該圧力センサからの各電気信号を、無線送信用のデジタル信号に夫々に変換する変換回路と、前記コイルアンテナから受信した電波を変換し、各センサ及び変換回路への駆動電流を生成する整流回路とを備えたセンサ装置とを備え、
リムの側方へ突出する樹脂外皮部の外側部位に、電波を送受信するコイルアンテナを、バルブステムの周囲で巻回するようにして埋設するようにし、さらにリムからタイヤ内部に突出する樹脂外皮部の内側部位に、センサ装置を埋設するようにしたことを特徴とするタイヤ空気圧検知手段を備えたタイヤバルブである。
ここで、センサ装置は、整流回路により、コイルアンテナから受信する電波を変換して、センサ装置の駆動電流を賄うようにしたものである。このため、電池等の搭載を要しないため、小型化が可能であり、樹脂外皮部内に埋設することが可能となっている。

本発明のタイヤバルブは、リムの側方に突出する樹脂外皮部の外側部位にコイルアンテナを、バルブステムの周囲で巻回するようにして一体的に内蔵するようにしたから、樹脂外皮部は、バルブステムに対して、周囲形状が均一となる。また、タイヤ内部に突出する樹脂外皮部の内側部位に埋設したセンサ装置は微細形状であるから、該樹脂外皮部もその同軸構造を損なうことがない。このため、その全体構造を同軸状とすることができる。

而して、本発明のタイヤバルブは、従来のバルブと同じく同軸構造であり、リムに形成したバルブ孔に対して、通常の固定手段により容易に取り付けることができる。しかも、その重心はほぼ軸心にあり、バルブ孔に対して取り付け角度位置が異なっても重量バランスに影響を与えることもない。また、このセンサ装置は、ホイール重量に比して極めて軽量である。このため、ホイールの重量バランスを崩すこともない。而して、ウエイト調整が容易である。特に本発明にあっては、外部アンテナと送受信するコイルアンテナは、ホイールのタイヤが装着されない外部（ホイールの内方）に位置するため、リムの壁を介して送受信するものではないから、電波強度を高く維持でき、検出誤差が少なく、かつ高い駆動電流を生成できる。また、リムのタイヤ内側に位置する樹脂外皮部の内側部位にあっても、偏倚状の突起部がないから、タイヤの脱着作業を阻害したり、該脱着の際にタイヤにより損壊することもない。

かかる構成にあって、センサ装置を、プリント基板上に各回路部品を実装してなる基板型センサ装置とすることができる。この場合に、プリント基板上に半導体集積回路チップを実装し、さらにそのチップ上に、圧力センサ、温度センサ等の回路部品を搭載するようにしても良い。これにより、センサ装置が小型かつ薄肉化して、可及的に汎用形態の同軸状タイヤバルブを実現し得ることとなる。

さらにセンサ装置を、半導体集積回路チップ上に圧力センサ、温度センサ、変換回路、増幅器、コンデンサ、整流回路等の回路部品等を配設してなるチップ型センサ装置としても良い。この場合には、さらに小型化が可能となる。これらの半導体集積回路チップに形成された各実装部品は、それぞれ既存技術により超小型とすることができるから、その起動に必要とする電力も小さくでき、整流回路が生成する駆動電流により、各実装部品の起電力を充分に賄うことが可能であり、さらに該整流回路を小型化することも可能としている。

また、前記センサ装置は、コイルアンテナと接続され、タイヤ内側の空気圧に従って圧力電気信号を測定する圧力センサと、タイヤ内側の温度に従って温度電気信号を測定する温度センサと、該圧力センサ及び温度センサからの各電気信号を、無線送信用のデジタル信号に夫々に変換する変換回路と、前記コイルアンテナから受信した電波を変換し、各センサ及び変換回路への駆動電流を生成する整流回路とを備えたものとすることができる。

ここで、センサ装置は、上記のように、基板型センサ装置やチップ型のセンサとして極めて小型のものとすることにより、温度依存性が高くなり易く、走行中に比較的大きく温度変化するタイヤ内側で空気圧を適正に測定することが難しくなる。このため、温度センサを配して、該温度センサの測定した温度に応じて、圧力センサが測定した値を補正する、温度補償を行うようにする。これにより、タイヤの空気圧を、温度変化にかかわらず、適正に検出することができるようになる。すなわち、圧力センサと温度センサとを併設することにより、これらを極めて小型化かつ薄肉化することが可能となる。
尚、一般的に、圧力センサは、大型化するに従って、温度依存性が鈍くなる傾向にあること、また、歪みゲージ等と同様にセンサ自体が所定の温度範囲内で温度補償されていること等から、温度センサを特に必要としない。したがって、従来の、温度センサを必要としない構成は、大型の圧力センサを用いているものであって、小型化かつ薄肉化に限界があり、本発明のように小型かつ薄肉のセンサ装置を形成することは極めて難しいものである。

上述のように、基板型センサ装置又はチップ型センサ装置に形成された各実装部品は、それぞれ超小型であることから、その起動に必要とする電力も小さくできる。そのため、整流回路が生成する駆動電流により、各実装部品の起電力を充分に賄うことが可能であり、さらに該整流回路を小型化することも可能としている。また、上述したように、このような整流回路を備えることによって、該センサ装置に電池等の電力供給源を配設する必要がないため、本発明のセンサ装置は一層小型かつ薄肉なものとなる。

一方、本発明は、上述のタイヤ空気圧検知手段を備えたタイヤバルブと、該タイヤバルブのコイルアンテナと電波の送受信を行う外部アンテナと、該外部アンテナから発信する電波を制御すると共に、コイルアンテナから受信したデジタル信号を演算処理し、圧力電気信号を温度電気信号により温度補償してタイヤ空気圧値を算出する演算制御回路とを具備する制御処理装置とを備えたことを特徴とするタイヤ空気圧検知装置である。

かかるタイヤ空気圧検出装置にあっては、上記した圧力センサ及び温度センサが測定した各電気信号をコイルアンテナから発信し、車体に配設された外部アンテナにより該電気信号を受信した制御処理装置によって、タイヤ空気圧を算出するようにしたものである。ここで、演算制御回路によるタイヤ空気圧の算出としては、温度雰囲気に従って変化する圧力センサの電気信号と温度センサの電気信号とから設定した圧力温度関係式に、各電気信号をあてはめることにより算出するようにして算出処理することができる。この圧力温度関係式は、圧力センサの温度依存性を表すものであり、圧力センサの種類やセンサ形状等により異なることとなり得る。このように演算制御回路は、予め設定した圧力温度関係式を記憶し算出処理することを要すること、また、アンテナから発信する電波を制御することから、各制御処理を行う中央制御装置や記憶装置等から構成されてなるものが好適に用いられ得る。

また、このように、本発明のタイヤ空気圧検出装置は、車両側に設置した制御処理装置により、空気圧値を適正に算出処理するようにし、タイヤ内側で樹脂外皮内に埋設したセンサ装置により、タイヤの圧力と温度とを電気的な信号として測定するようにしている。このため、センサ装置には、圧力センサ及び温度センサが測定した電気信号を空気圧値に算出処理する中央制御装置ＣＰＵや記憶装置等を配設していないことから、該センサ装置を小型かつ薄型とでき、タイヤバルブを小型化とすることに大きく寄与している。また、センサ装置の回路構成は比較的シンプルであることから、各実装部品間の電気信号の入出力が単純化でき、走行中の振動等によって誤作動を起こす可能性を低減できる。

ここで、上述の圧力センサ及び温度センサとしては、半導体素子を基材として回路状に形成されたチップ型のセンサが好適に用いられる。この半導体素子として、ダイオードやトランジスタ等が好ましく用い得る。例えば、圧力センサとしてはダイヤフラム型のものが好ましい。このような圧力センサ及び温度センサは、その形状が極めて小型かつ薄肉のものとなり得る。また、これら圧力センサや温度センサが測定した各電気信号をデジタル信号に変換する変換回路にあっても、ダイオードやトランジスタ等の半導体素子を基材として形成される回路であり、極めて小型の回路となる。尚、ここで、変換回路としては、電気信号をデジタル信号に変換する、いわゆるＡ／Ｄコンバータと、該デジタル信号を無線送信用にデジタル変調する変調回路とから構成されるものが好適に用いられる。同様に、整流回路にあっても、例えば、ダイオードによりブリッジ回路を形成してなるものとして、極めて小型の回路とする。ここで、この整流回路としては、交流電波を直流電流に変換して駆動電流とするものが好適である。このように極小の各実装部品を備えた半導体集積回路チップを形成することにより、基板型センサ装置を小型かつ薄肉形状とすることを可能としている。また、この小型かつ薄肉形状の基板型センサ装置は、極めて軽量なものとなる。

上述した圧力センサが、シリコンダイヤフラムから形成されている構成が提案される。ここで、シリコンダイヤフラムは、内部に空洞を形成してなる構成を有してなる。ここで、このシリコンダイヤフラムの圧力センサとしては、空洞の一側部に圧力が作用するように配し、該一側部の両端縁に夫々に電極を接続してなるものが好適に用い得る。そして、圧力により一側部が変形することにより、該一側部の抵抗が変化し、電極間で変化する電圧を測定する、いわゆる、抵抗変化型圧力センサとすることができる。尚、圧力センサを、空洞の、互いに対向する両側に圧力が作用する構成とすることも可能である。このように、圧力センサをシリコンダイヤフラムから形成することにより、該圧力センサを極めて小型かつ薄肉のものとすることが可能である。

また、上述したセンサ装置が、整流回路により整流した駆動電流を蓄積する電流貯留回路を備えている構成が提案される。ここで、電流貯留回路としては、充電及び放電可能なコンデンサからなるものを好適に用いることができる。かかる電流貯留回路を備えることにより、基板型センサ装置の各実装部品を夫々に起動するに必要となる起電力を貯蓄することができると共に、必要に応じて各実装部品に駆動電流を流すことも可能である。これにより、コイルアンテナから受けた電波から整流回路が生成した駆動電流を、基板型センサ装置で効率良く利用することができる。この電流貯留回路は、上述したように半導体集積回路チップの各実装部品が比較的小さな電流により作動することから、充電容量が比較的少量である小型のコンデンサにより構成することが可能である。したがって、このような電流貯留回路を配設した場合でも、基板型センサ装置を小型かつ薄肉形状とすることが可能である。尚、この電流貯留回路は、基板型センサ装置に、上述した半導体集積回路チップと併設するように配設した構成とすることができる。又は、半導体片上に配して半導体集積回路チップを構成するものとしても良い。

また、上述したセンサ装置が、コイルアンテナから受信した電波の、整流回路への送流量を制御する送流量制限回路を備えている構成が提案される。ここで、送流量演算制御回路としては所定量以上の電流が流れないダイオードからなるものを好適に用いることができる。かかる送流量演算制御回路にあっては、一度に大きな電流が整流回路に流れないようにすることにより、該整流回路が過大な電流によって破壊されることを防止するものである。さらに、整流回路に流れる電流を制限することにより、比較的小さな電流で起動する半導体集積回路チップの各実装部品に過大な電流が流れることを防ぎ、これらの破壊も防止できる。この送流量制限回路は、前記のようにダイオードから回路構成できるものであるから、小型形状に形成することが可能である。したがって、このような送流量制限回路を配設した場合でも、基板型センサ装置を小型かつ薄肉形状とすることが可能である。尚、この送流量演算制御回路にあっても、上記の電流貯留回路と同様、基板型センサ装置に、上述した半導体集積回路チップと併設するように配する構成や、半導体片上に配して該半導体集積回路チップを構成することのいずれとすることもできる。

さらにまた、上述のセンサ装置が、変換回路から得たデジタル信号を増幅してコイルアンテナから発信する増幅回路を備えている構成が提案される。ここで、増幅回路としては、コイルアンテナから所定の電波を常時発信しており、変調回路からデジタル信号を入力すると、該デジタル信号を増幅して該電波に乗せて発信するようにしたものとすることができる。又は、変調回路からデジタル信号を入力した場合に、該デジタル信号の入力に従って、当該デジタル信号を増幅してコイルアンテナのコイル両端を短絡制御する、いわゆる負荷変調するものとしても良い。かかる増幅回路は、圧力電気信号と温度電気信号とを無線送信用に変換した各デジタル信号を、車両に配したアンテナが正確かつ充分に受信可能となるように、伝送するものである。これにより、基板型センサ装置が測定した圧力電気信号と温度電気信号とを、適正に演算制御回路装置に伝達することが可能である。

上述した半導体集積回路チップが、該チップに配設された各実装部品の作動を制御するコントロール回路を備えている構成が提案される。ここでコントロール回路としては、トランジスタ等の半導体素子から形成されてなり、所定の電気的な信号を受けるとＯＮ信号を発し、該信号が停止した場合又は新たな信号を受けた場合にＯＦＦ信号を発するようにしたものとすることができる。すなわち、電気信号によりＯＮ／ＯＦＦを切り替える、シンプルな構成かつ小型形状の回路として形成でき、半導体片上に形成することを可能としている。かかる構成にあっては、コントロール回路を半導体集積回路チップに配設された各実装部品と電気的に接続し、所定の作動状態となった場合に各実装部品にＯＮ信号を発信して各実装部品を作動させ、該作動状態が止んだ場合にはＯＦＦ信号を発信して各実装部品の作動を停止させるようにすることができる。また、このように、比較的単純な制御を行うコントロール回路は、例えば中央制御装置ＣＰＵのように複雑な制御をしないことから、走行中に生じる振動等によって誤作動する可能性も低い。ここで、所定の作動状態としては、例えば、整流回路が駆動電流を生成している状態や、電流貯留回路に所定量の駆動電流が蓄積された状態等に設定することができる。このように作動状態を設定することにより、各実装部品を適正かつ効率的に作動させることが可能となる。

上述した温度センサが、バンドギャップ回路を備えてなる構成であるものが提案される。ここで、バンドギャップ回路は、温度に依存しない基準電圧を得ることができる回路である。かかる温度センサとしては、このバンドギャップ回路に、温度によってリニアに変化するトランジスタやダイオード等の半導体素子を接続した回路からなり、例えばこのトランジスタのベース・エミッタ間の電圧を測定するようにしたものである。したがって、この温度センサは、バンドギャップ回路から得た基準電圧に対して、該回路に接続されたトランジスタによる電圧変化を測定することによって、タイヤ内の温度を適正に測定することができる。

ここで、コイルアンテナはホイールのタイヤバルブに配設され、制御処理装置の外部アンテナは車体のタイヤハウスの、タイヤのトレッド（走行面）に対向する位置に配設される。これにより、走行中にあって、タイヤと共に回転するコイルアンテナが、１回転毎に、制御処理装置のアンテナとの間に、タイヤのトレッドのみが存在する状態とすることができる。したがって、コイルアンテナが、制御処理装置の外部アンテナとの間にタイヤのみが存在する回転域を通過する場合に、各アンテナ相互で電波及びデジタル信号を正確に伝達できることとなる。ここで、コイルアンテナとアンテナとの間にタイヤのみが存在する回転域は、タイヤが一回転毎に定期的に到来することから、かかる構成にあっては、各アンテナ間で電波及び信号のやり取りを充分かつ適切に行うことが可能である。

また、制御処理装置が、演算制御回路の算出したタイヤ空気圧値に従って、該タイヤ空気圧値の正常又は異常を報知する報知装置を備えている構成が提案される。かかる構成にあっては、報知装置により運転者等にタイヤの空気圧状態を知らせるようにしたものであるから、タイヤ空気圧に異常が生じた場合には、これを迅速かつ正確に運転者に知らせることができ、運転者に適正な対応処置を促すことができる。而して、車両の安全性を一層高めることが可能となる。ここで、制御処理装置としては、演算制御回路が、基板型センサ装置から送信されたデジタル信号に従って算出処理したタイヤ空気圧値を、予め定められた基準となる空気圧値の範囲に在るか否かを調べ、当該タイヤ空気圧値が正常か異常かを判定し、この結果を報知装置が運転者等に知らせるようにする構成が好適である。また、報知装置としては、タイヤの空気圧値を、デジタル表示画面等により表現するものや、異常時のみ警報を発するようにするもの等が好適に用いられる。

本発明のタイヤ空気圧検知手段を備えたタイヤバルブは、円管状バルブステムの周囲に樹脂外皮部をモールド成形してなる同軸構造をなした従来形態を維持しながら、リムの側方へ突出する樹脂外皮部の外側部位に、電波を送受信するコイルアンテナを、バルブステムの周囲で巻回するようにして埋設するようにし、さらにリムからタイヤ内部に突出する樹脂外皮部の内側部位に、基板型センサ装置を埋設するようにしたものである。このため、次の効果がある。
イ）従来のバルブと同じく同軸構造であり、リムに形成したバルブ孔に対して、通常の固定手段により容易に取り付けることができる。
ロ）その重心はほぼ軸心にあり、バルブ孔に対して取り付け角度位置が異なっても重量バランスに影響を与えることもない。また、このセンサ装置は、タイヤバルブに比して極めて小型かつ軽量であり、タイヤバルブを肥大化したり、大重量化することがなく、汎用のタイヤバルブとほぼ同様となり、ホイールの重量バランスを崩すこともない。而して、ウエイト調整が容易である。
ハ） 外部アンテナと送受信するコイルアンテナは、タイヤが装着されないホイールの側方に位置し、リムの壁を介して送受信するものではないから、電波強度を高く維持でき、検出誤差が少なく、かつ高い駆動電流を生成できる。
また、リムのタイヤ内側に位置する樹脂外皮部の内側部位にあっても、偏倚した突起部がないから、タイヤの脱着作業を阻害したり、該脱着の際にタイヤにより損壊することもない。
ニ）センサ装置は、整流回路により、コイルアンテナから受信する電波を変換して、センサ装置の駆動電流を賄うようにしたものである。このため、電池等の搭載を要せず、タイヤバルブの肥大化を阻止でき、しかも電池交換が不要となって、保守管理が容易である。

かかる構成にあって、センサ装置を、プリント基板上に各回路部品を実装してなる基板型センサ装置とした場合に、センサ装置が小型かつ薄肉化して、小型のタイヤバルブを実現し得ることとなる。

さらにセンサ装置を、半導体集積回路チップ上に圧力センサ、温度センサ、変換回路、増幅器、コンデンサ、整流回路等の回路部品や、回路を配設してなるチップ型センサ装置とした場合には、さらに小型化が可能となる。また、かかる構成にあっては、半導体集積回路チップに設けられた各実装部品は、それぞれ超小型であることから、その起動に必要とする電力も小さくでき、整流回路が生成する駆動電流により、各実装部品の起電力を充分に賄うことが可能であり、さらに全体の小型化、微細化が可能となる。

また、前記センサ装置は、圧力センサの他に、タイヤ内側の温度に従って温度電気信号を測定する温度センサを設けると共に、該圧力センサ及び温度センサからの各電気信号を、無線送信用のデジタル信号に夫々に変換する変換回路と、前記コイルアンテナから受信した電波を変換し、各センサ及び変換回路への駆動電流を生成する整流回路とを備えるようにした構成にあっては、温度センサで測定した温度に応じて、圧力センサが測定した値を補正する、温度補償が行なわれ、タイヤの空気圧を、温度変化にかかわらず、適正に検出することができるようになる。

一方、本発明は、上述のタイヤ空気圧検知手段を備えたタイヤバルブと、該タイヤバルブのコイルアンテナと電波の送受信を行う外部アンテナと、該外部アンテナから発信する電波を制御すると共に、コイルアンテナから受信したデジタル信号を演算処理し、圧力電気信号を温度電気信号により温度補償してタイヤ空気圧値を算出する演算制御回路とを具備する制御処理装置とを備えたことを特徴とするタイヤ空気圧検知装置であり、演算制御回路によるタイヤ空気圧の算出としては、温度雰囲気に従って変化する圧力センサの電気信号と温度センサの電気信号とから設定した圧力温度関係式に、各電気信号をあてはめることにより算出するようにして算出処理することができる。

また、センサ装置には、圧力センサ及び温度センサが測定した電気信号を空気圧値に算出処理する中央制御装置ＣＰＵや記憶装置等を配設していないことから、該センサ装置を小型かつ薄型とでき、タイヤバルブを小型化とすることに大きく寄与している。また、センサ装置の回路構成は比較的シンプルであることから、各実装部品間の電気信号の入出力が単純化でき、走行中の振動等によって誤作動を起こす可能性を低減できる。

また、制御処理装置が、演算制御回路の算出したタイヤ空気圧値に従って、該タイヤ空気圧値の正常又は異常を報知する報知装置を備えてなる構成にあっては、運転者等にタイヤの空気圧状態を知らせるようにしたものであり、タイヤ空気圧に異常が生じた場合には、これに対して適切な対応処置を行うことを運転者に促すことができ、車両の安全性を一層高めることが可能となる。

本発明にかかる、自動車用のタイヤ空気圧検知装置Ｓを添付図面に従って説明する。
このタイヤ空気圧検知装置Ｓは、図１のように、自動車５１の各タイヤ５２毎の、リム５５とディスク５９とからなる各ホイール５４に固定されたコイルアンテナ３及びセンサ装置２とを内蔵するタイヤバルブ１と、車体の各タイヤハウス５３毎に配設された外部アンテナ３６と、該外部アンテナ３６に夫々電気的に接続してなる制御処理装置３０とから構成されている。尚、外部アンテナ３６は、タイヤ５２の一回転毎に、前記タイヤバルブ１と対向可能となる位置に配設されている。

ここで、タイヤバルブ１は、図２のように、ホイール５４のリム５５のドロップ部５６側傍のウエル部５７に、貫通して固定される。これにより、後で詳述するように、センサ装置２によってタイヤ内の空気圧を測定できるようになっている。また、このタイヤバルブ１は、自動車５１の走行中、タイヤ５２と共に回転することとなり、内蔵されるコイルアンテナ３は、この回転周方向の所定回転域を回転通過する毎に、タイヤハウス５３に配置した外部アンテナ３６と対向し、該外部アンテナ３６と、定期的かつ断続的に、電波の送受信を行うこととなる。而して、後述するように、コイルアンテナ３は、制御処理装置３０の外部アンテナ３６からの、駆動電流用の電波を適正に受信できると共に、空気圧及びタイヤ内温度の信号を該外部アンテナ３６に適正に送信できる。

次に本発明のタイヤバルブ１の構成を、図３に従って説明する。
ここで、タイヤバルブ１は、リム５５のウエル部５７に形成されたバルブ孔５８に嵌着される。このタイヤバルブ１は、円管状バルブステム４の周囲に樹脂外皮部５をモールド成形してなる同軸構造をなすものであり、タイヤ内に位置する樹脂外皮部５の内側部位６をバルブ孔５８よりも径大としている。また、リム５５の側方へ突出する樹脂外皮部５の外側部位７はほぼ截頭円錐形をなし、内側部位６と外側部位７との間にバルブ孔５８が嵌着する連結溝８を形成している。さらに、バルブステム４の雄螺子が形成された外端にはキャップ９が螺着される。

ここで、前記樹脂外皮部５の内側部位６には、センサ装置２が埋設される。また、外側部位７には、該バルブステム４の周囲を巻回して、コイルアンテナ３が埋設される。

このコイルアンテナ３はセンサ装置２に接続されることとなる。このタイヤバルブ１は、リム５５のタイヤ側から外側部位７をバルブ孔５８に圧入して、樹脂外皮部５の弾縮作用により、バルブ孔５８に連結溝８を内嵌させることによりリム５５に固定されるものであり、バルブステム４を介してリム５５の内外が連通することとなる。

ここで、センサ装置２は、微小化されており、内側部位６内部にモールド成形により埋設されても、タイヤバルブ１の基本形状を異ならせるものではなく、バルブステム４を軸心とする同軸形状を保持している。

ここで図４は、内側部位６に埋入されてタイヤの内部に位置することとなる基板型センサ装置２ａを示す。このセンサ装置２ａはプリント基板１４上に各実装部品を配置して形成されてなるものであり、その構成を説明する。

プリント基板１４上には、後述するコイルアンテナ３から受けた電波を所定量に制限する送電量制限回路１０が配置されている。この送電量制限回路１０はダイオードから構成されてなる。また、この送電量制限回路１０は、コイルアンテナ３から入力した電波を、整流回路１５に出力するように該整流回路１５と接続されている。すなわち、送電量制限回路１０は、入力した電波を、ダイオードによって送流する量を制限して、整流回路１５に出力するようにしている。一方、整流回路１５は半導体片１３上に形成されており、図９のように、四個のダイオード４０とコンデンサ４１とによりブリッジ回路を形成してなるものである。このブリッジ回路によって、送流量制限回路１０から入力した交流電波を、一側の直流電流に整流して、駆動電流を生成する。この整流回路１５は、プリント基板１４上に配置された電流貯留回路１１に接続されており、生成した駆動電流を該電流貯留回路１１に順次出力するようになっている。この電流貯留回路１１は、整流回路１５から入力した駆動電流を充電するコンデンサから構成されている。

そして、電流貯留回路１１は、圧力センサ１６、温度センサ１７、Ａ／Ｄコンバータ１８、変調回路１９にそれぞれ接続されており、蓄積した駆動電流を出力できるようになっている。また、この電流貯留回路１１は、プリント基板１４上に配置した増幅回路１２にも接続されており、駆動電流を出力可能となっている。さらに、この電流貯留回路１１は、半導体片１３上に形成されたコントロール回路２８とも接続されており、該電流貯留回路１１に蓄積された駆動電流量が、前記各実装部品の作動電力に達したか否かを認識できるようにしている。そして、電流貯留回路１１が、作動電力に必要な駆動電流量を蓄積した場合に、圧力センサ１６、温度センサ１７、Ａ／Ｄコンバータ１８、変調回路１９に夫々に駆動電流を確保して作動開始するように指示する信号を発信する。

ここで、上記したように、整流回路１５、圧力センサ１６、温度センサ１７、Ａ／Ｄコンバータ１８、変調回路１９、コントロール回路２８は、図４（イ）のように、半導体片１３上に形成され、半導体集積回路チップ２０を構成している。この半導体集積回路チップ２０は、プリント基板１４上に配置されており、該半導体集積回路チップに形成した各実装部品と、上述した送電量制限回路１０、電流貯留回路１１，増幅回路１２と、チップ上の各実装部品とをワイヤーボンディング２１により接続している。そして、このワイヤーボンディング２１以外ではプリント基板１４と半導体集積回路チップ２０とを絶縁している。これは、比較的大きい電流が流れるプリント基板１４と、微弱電流が流れる半導体集積回路チップ２０とを絶縁することにより、短絡によって該半導体集積回路チップ２０が破損することを防止している。

一方、半導体集積回路チップ２０に形成された圧力センサ１６は、図１０のように、内部に空洞２５が形成されたシリコンダイヤフラム２２からなるチップ型であり、該空洞２５の上側部２４の両端縁から連成され、該上側部２４と夫々に電気的に導通してなる電極２６ａ，２６ｂが夫々に接続されている。尚、各電極２６ａ，２６ｂは、相互に絶縁するように、絶縁部２７，２７を介して、下側部２３に接続されている。そして、この上側部２４をタイヤ５２の空気圧雰囲気中に露出させることにより、該上側部２４が空気圧に応じて下方向に変形するようになっている。すなわち、この上側部２４が圧力検知部である。このシリコンダイヤフラム２２にあっては、上側部（圧力検知部）２４に圧力が作用すると、該上側部２４が下方に変形することにより、該上側部２４の抵抗値が変化する。この変形量の大きさに従って、抵抗値が異なることから、圧力に応じて電極間の電圧も異なることとなる。すなわち、この圧力センサ１６は、上述した電流貯留回路１１から一定量の電流を電極間に流し、各電極間の電圧を測定することにより、タイヤの空気圧を測定するものである。そして、この測定した電圧値を、圧力電気信号として出力するようになっている。このような圧力センサ１６は、シリコンダイヤフラム２２を圧力に従って変化する可変抵抗として用いたものであり、いわゆる抵抗変化型圧力センサである。

また、半導体集積回路チップ２０に形成された温度センサ１７は、図１１のように、ＣＭＯＳ回路により構成されたバンドギャップ回路４５と、該バンドギャップ回路４５によって温度依存しない基準電圧（リファレンス電圧）を生じる出力端子４２ａ，４２ｂに接続されたトランジスタ４７とから構成されている。ここで、出力端子４２ｂがトランジスタ４７のベース４３に接続されている。このトランジスタ４７のベース４３とエミッタ４４間に電極が接続されており、この間の電圧変化を測定するようになっている。ここで、バンドギャップ回路４５に接続されたトランジスタ４７としては、温度変化に従ってリニアに電圧変化するものを用いている。かかる温度センサ１７は、上述した電流貯留回路１１から一定量の電流がバンドギャップ回路４５に流れると、出力端子４２ａ，４２ｂに温度に依存しない基準電圧が生じ、該基準電圧に対し、トランジスタ４７により変化する電圧値Ｖを、該トランジスタ４７のベース４３とエミッタ４４との間で測定する。そして、この測定した電圧値Ｖを、温度電気信号として出力するようになっている。ここで、本実施形態例の温度センサ１７にあっては、トランジスタ４７が温度変化に対してリニアな電圧変化を生じる約−３０℃〜１２０℃の範囲で適正に温度を検出することができるものである。したがって、この温度センサ１７により、かかる温度範囲における、上記した圧力センサ１６の温度補償を行うようにしている。尚、温度センサ１７は、上記の圧力センサ１６とほぼ同期して測定するようになっている。

このような圧力センサ１６及び温度センサ１７は、上記したＡ／Ｄコンバータ１８に夫々に接続されており、測定した各電気信号を出力する。Ａ／Ｄコンバータ１８は、上述した電流貯留回路１１からの電流により駆動して、入力した各電気信号を夫々にデジタル信号に変換し、圧力デジタル信号と温度デジタル信号とする。そして、各デジタル信号を変調回路１９に出力する。このＡ／Ｄコンバータ１８と接続されている変調回路１９は、上述した電流貯留回路１１からの電流により駆動して、入力した各デジタル信号を、無線送信用のデジタル信号に変調する。ここで、変調回路１９は、予め設定されている無線送信用の電波に、変調したデジタル信号を乗せて、上述した増幅回路１２に出力するようにしている。すなわち、変調回路１９は、発振回路としての働きも行うようになっている。尚、Ａ／Ｄコンバータ１８及び変調回路１９が、本発明にかかる変換回路を構成している。

ここで、上記の変調回路１９は、ワイヤーボンディング２１を介して、プリント基板１４上に配設された増幅回路１２に接続されている。この変調回路１９から出力された圧力デジタル信号及び温度デジタル信号は、増幅回路１２に入力することとなる。この増幅回路１２は、上述した電流貯留回路１１から得た駆動電流により、入力した各デジタル信号を増幅してコイルアンテナ３から発信するものである。

一方、上述したように、半導体集積回路チップ２０にはコントロール回路２８も配設されており、電流貯留回路１１，圧力センサ１６、温度センサ１７、Ａ／Ｄコンバータ１８、変調回路１９とそれぞれ接続されている。ここで、コントロール回路２８は、上述したように、電流貯留回路１１に蓄積される駆動電流量が、前記各実装部品の作動電力に達したか否かを認識するものである。すなわち、電流貯留回路１１は、コンデンサに充電された駆動電流が所定充電量になると、コントロール回路２８に電気信号を出力する。この電気信号を入力したコントロール回路２８は、該電気信号の入力が停止するまで、電流貯留回路１１が所定充電量を有していると認識し、圧力センサ１６、温度センサ１７、Ａ／Ｄコンバータ１８、変調回路１９に夫々に、各作動の実行を指示するＯＮ信号を出力するようにした回路構成となっている。また、電流貯留回路１１の電流量が前記充電量より低下すると、前記電気信号が停止し、コントロール回路２８は電流貯留回路１１が所定充電量を有していないと認識し、前記各実装部品に作動停止を指示するＯＦＦ信号を出力する。このように、コントロール回路２８は、電流貯留回路１１のコンデンサが、整流回路１５により生成された駆動電流を、半導体集積回路チップ２０の各実装部品を作動させるに必要な作動電力まで充電している否かにより、該各実装部品にＯＮ信号又はＯＦＦ信号を出力し、夫々に作動の実行又は停止を指示するようにしたものである。ここで、コントロール回路２８からＯＮ信号を入力した、圧力センサ１６、温度センサ１７、Ａ／Ｄコンバータ１８、変調回路１９はぞれぞれ電流貯留回路１１から駆動電流を得て、上述した各作動を実行するようになっている。そして、ＯＦＦ信号を入力するまで、所定時間間隔で各作動が繰り返されることとなる。すなわち、この所定時間間隔毎に、圧力センサ１６及び温度センサ１７に基づいて生成された信号が制御処理装置３０に送信されることとなり、タイヤ空気圧検知装置Ｓは、ほぼ常時タイヤ５２の空気圧を検知していることとなっている。尚、コントロール回路２８のＯＮ信号出力からＯＦＦ信号出力のまでの間は、電流貯留回路１１のコンデンサには、上述した整流回路１５からの充電と、前記各実装部品への放電とが行われている。

このような基板型センサ装置２は、図４（ロ）のように、所定の封止樹脂２９によって、全体的に被覆されている。この封止樹脂２９は、基板型センサ装置２の各部材の絶縁性を確保し、各回路部品を保護するものである。但し、基板型センサ装置２の圧力センサ１６及び温度センサ１７にあっては、タイヤの空気圧及びタイヤ内の温度を正確に測定できるように、圧力を検知する部分及び温度を検知する部分には封止樹脂２９が被覆されていない。

ここで、上述した本実施形態例の基板型センサ装置２ａにあっては、その形状寸法を、約８ｍｍ×１０ｍｍ、厚み約１ｍｍに形成している。さらに、この基板型センサ装置２ａに配設された半導体集積回路チップ２０は、約３ｍｍ×３ｍｍ、厚み約２００μｍとしている。ここで、この半導体集積回路チップ２０に配設された圧力センサ１６は、直径約５０μｍ、厚み約１００μｍの円柱形状に形成されてなるものである。このように、基板型センサ装置２ａは、小型かつ薄肉の形状であると共に、それ故に重量も極めて軽いものである。このため、基板型センサ装置２ａを樹脂外皮部５の内側部位６で、偏心した位置に埋設した場合にも、該ホイール５４の重量バランスにほとんど影響しない。

図５（イ）、（ロ）は、チップ型センサ装置２ｂを示すものである。このセンサ装置２ｂは、半導体集積回路チップ２０上に、送電量制限回路１０、電流貯留回路１１、増幅回路１２、整流回路１５、圧力センサ１６、温度センサ１７、Ａ／Ｄコンバータ１８、コントロール回路２８等（一部図示省略）が搭載されている。これにより、さらに小型化を可能としているものである。また封止樹脂２９により、圧力センサ１６、温度センサ１７以外が覆われている。

一方、コイルアンテナ３は、バルブステム４の周囲に巻回されて樹脂外皮部５内に同心状に埋設されるものであり、このため、樹脂外皮部５を従来構成と同様に、整一な同心状形態に維持することが可能となっている。また、このコイルアンテナ３はリム５５の外部に位置するものであり、このため、後述する外部アンテナ３６と、リム５５の壁部を介することなく対向することが可能となるものである。

次に、制御処理装置３０について説明する。この制御処理装置３０は、図７のように、電波を発信する外部アンテナ３６と、該外部アンテナ３６から発信する電波を形成する発振回路３１と、外部アンテナ３６から受信したデジタル信号を電気信号に復調する復調回路３２と、該電気信号に従って、タイヤの空気圧を算出し、該空気圧が適正範囲にあるか否かを判定する演算制御回路３３と、タイヤの空気圧をデジタル表示すると共に、該空気圧が異常である場合には警報を発する報知装置３４とから構成されている。また、演算制御回路３３は、発振回路３１による、電波の発振制御も行っている。復調回路３２は、外部アンテナ３６が受信したデジタル信号を、バンドパスフィルタ３５を介して受け取るようになっている。ここで、演算制御回路３３は、中央制御装置ＣＰＵ（図示省略）と記憶装置ＲＯＭ（図示省略）と記憶装置ＲＡＭ（図示省略）とを備えてなる。この記憶装置ＲＯＭには、復調回路３２から入力した圧力電気信号及び温度電気信号から空気圧値を算出するための圧力温度関係式等の各種データや、タイヤ空気圧の基準範囲を表す基準空気圧データや、発振回路３１を制御して電波を発信させるための発振データ等の固定データが格納されている。ここで、圧力温度関係式にあっては、上述の圧力センサ１６の、温度雰囲気に従って変化する電気信号を、温度センサ１７の電気信号により補正して、適正な圧力値を算出するために予め設定されている。この圧力温度関係式は、本発明の圧力センサ１６と温度センサ１７とから出力される各電気信号に応じて設定されており、該圧力センサ１６の温度依存性を表している。そして、各電気信号を受信すると、記憶装置ＲＯＭから圧力温度関係式を読み込み、該関係式に各電気信号をあてはめることにより、圧力値を算出することができることとなる。一方、中央制御装置ＣＰＵは、復調回路３２から入力した圧力電気信号及び温度電気信号から、記憶装置ＲＯＭに記憶されている算出データを用いてタイヤ空気圧値を算出する処理と、この算出した空気圧値を前記基準空気圧データと比較して、正常か異常かを判定する処理と、該正常又は異常の判定結果に従って報知装置３４により報知させる処理とを行う。また、前記のように、発振回路３１に電波を発振させる処理等も行っている。

また、上記の報知装置３４は、自動車５１の運転者が容易に視認できる位置にデジタル表示器（図示省略）が設けられていると共に、該運転車が警報を充分に認識できる位置に警報機（図示省略）が配設されている。例えば、デジタル表示器は、スピードメータ等の配されているパネル内に配されているものとすることができる。また、警報機は、ラジオ等の音を流すスピーカーとすることもできる。但し、このスピーカーは、ラジオ等の切断中であっても、警報を発することのできる構成とする。

次に、上述したセンサ装置２（２ａ，２ｂ）及び制御処理装置３０から構成されるタイヤ空気圧検知装置Ｓにより、自動車５１のタイヤ５２の空気圧を検知する過程を、図８に従って説明する。
自動車５１のエンジン始動等により、制御処理装置３０の演算制御回路３３は、発振回路３１にセンサ装置２の電源用の電波発振の指示を出力する。この指示に従って発振回路３１は、タイヤハウス５３に配設された外部アンテナ３６から所定の交流電波を発信する。尚、この交流電波は、四箇所のタイヤハウス５３の、全ての外部アンテナ３６で同期して行われる。

このように制御処理装置３０の外部アンテナ３６から発信された電波を、タイヤバルブ１のリム５５の側方へ突出した外側部位７内に配設されたコイルアンテナ３が受信すると、該電波は送流量制限回路１０に流れていく。そして、この電波は、送流量制限回路１０により所定量に制限されて整流回路１５に流れていく。尚、送流量制限回路１０は、コイルアンテナ３から電波を入力している間、整流回路１５に電流を流し続けている。

整流回路１５は、上述したように、送流量制限回路１０を通じて入力した交流電波を、ダイオードからなる、例えばブリッジ回路により直流電流に整流し、駆動電流を生成する。そして、この駆動電流を電流貯留回路１１に出力する。尚、整流回路１５は、送流量制限回路１０から電流を入力している間、駆動電流を生成し、電流貯留回路１１に出力し続ける。この駆動電流は、電流貯留回路１１に流れ込むに従ってコンデンサに充電されていく。そして、電流貯留回路１１のコンデンサに、圧力センサ１６、温度センサ１７、Ａ／Ｄコンバータ１８、変調回路１９を作動させる作動電力となる所定充電量まで、駆動電流が充電されると、該電流貯留回路１１からコントロール回路２８に電気信号を出力する。この電気信号を入力したコントロール回路２８は、半導体集積回路チップ２０にＯＮ信号を出力する。そして、このＯＮ信号を入力した、圧力センサ１６、温度センサ１７、Ａ／Ｄコンバータ１８、変調回路１９はそれぞれ必要量の駆動電流を、電流貯留回路１１から得て、各作動を実行することとなる。ここで、電流貯留回路１１のコンデンサは、引き続き駆動電流を充電すると共に、各実装部品に駆動電流を放電することとなっており、充放電が繰り返し行われている状態となる。

ここで、コントロール回路２８からのＯＮ信号を入力した圧力センサ１６は、電流貯留回路１１から一定量の駆動電流を得て、該駆動電流をシリコンダイヤフラム２２の上側部（圧力検知部）２４の両端縁と夫々に接続された電極２６ａ，２６ｂ間に流す。そして、この電極間の電圧を測定する。すなわち、上述したように、タイヤ空気圧によって押圧された上側部２４が下方に変形して、該上側部２４の抵抗の変化によって変化する、各電極２６ａ，２６ｂ間の電圧を測定することにより、該タイヤ空気圧を測定している。このように電圧を測定すると、圧力センサ１６は、該電圧値を圧力電気信号としてＡ／Ｄコンバータ１８に出力する。

また、コントロール回路２８からのＯＮ信号を入力した温度センサ１７は、上記した圧力センサ１６の電圧測定と同期して、電流貯留回路１１から駆動電流を得て、バンドギャップ回路４５の出力端子４２ａ，４２ｂに生じる基準電圧によってトランジスタ４７のベース４３・エミッタ４４間に発生する電圧変化を測定する。すなわち、この変化した電圧値Ｖを測定することにより、タイヤ内の温度を測定している。このように電圧を測定すると、温度センサ１７は、該電圧値を温度電気信号としてＡ／Ｄコンバータ１８に出力する。

そして、Ａ／Ｄコンバータ１８は、上述の圧力電気信号を圧力センサ１６から受信し、温度電気信号を温度センサ１７から受信すると、コントロール回路２８からのＯＮ信号により電流貯留回路１１から得た駆動電流によって、各電気信号をそれぞれ圧力デジタル信号と温度デジタル信号とに変換する。そして、このＡ／Ｄコンバータ１８は、圧力デジタル信号と温度デジタル信号とを変調回路１９に出力する。尚、このＡ／Ｄコンバータ１８以降は、圧力センサ１６からの一個のデータと、温度センサ１７から一個のデータを一組として扱い、圧力センサ１６の温度補償が適正に行われるようにする。

このように、変調回路１９は、Ａ／Ｄコンバータ１８から圧力デジタル信号と温度デジタル信号とを入力すると、コントロール回路２８からのＯＮ信号により電流貯留回路１１から得た駆動電流によって、各デジタル信号を、無線通信用の出力波形にのるようにデジタル変調する。そして、変調した圧力デジタル信号及び温度デジタル信号を、増幅回路１２に出力する。これらデジタル信号を入力した増幅回路１２は、電流貯留回路１１から得た駆動電力により、該デジタル信号をコイルアンテナ３から発信する。

このような、コントロール回路２８から発したＯＮ信号によって開始した、圧力センサ１６及び温度センサ１７の測定から、コイルアンテナ３の発信に至る一連の流れは、電流貯留回路１１に蓄積された駆動電流が所定量以下となることによって、該コントロール回路２８がＯＦＦ信号を発する（図示省略）まで、断続的に実行されることとなる。このため、各実装部品の作動時間の間隔に従って、圧力センサ１６と温度センサ１７の測定した信号がタイヤバルブ１のコイルアンテナ３から発信される。

上述のようにコイルアンテナ３から発信されたデジタル信号を、タイヤハウス５３に配設された外部アンテナ３６が受信すると、該デジタル信号はバンドパスフィルタ３５を介して復調回路３２に入力される。そして、この復調回路３２は、このデジタル信号を復調して、圧力電気信号と温度電気信号とを演算制御回路３３に出力する。これら電気信号を受信した演算制御回路３３は、各電気信号から、上述の圧力センサ１６が測定した圧力電圧値と、温度センサ１７が測定した温度電圧値とを読み取る。そして、圧力センサ１６の有する温度依存性に従って予め設定されている圧力温度関係式により、この圧力電圧値を、温度電圧値により温度補償して、タイヤ空気圧を算出する。さらに、温度電圧値からタイヤ内温度も算出する。このように算出したタイヤ空気圧とタイヤ内温度とを、予め設定した空気圧基準範囲、温度基準範囲とそれぞれ比較し、該基準範囲内に収まっているか否かを判定する。

ここで、タイヤ空気圧とタイヤ内温度とが基準範囲内であった場合には、演算制御回路３３は、報知装置３４のデジタル表示器（図示省略）に、このタイヤ空気圧と温度との各値をグリーン色により表示する。一方、基準範囲外であった場合には、演算制御回路３３は報知装置３４のデジタル表示器に各値をレッド色により表示して強調すると共に、警報機（図示省略）から所定の警報音を発する。このように、デジタル表示器と警報機により、タイヤ空気圧の異常を報知することにより、タイヤ５２の異常を運転者に確実かつ迅速に知らせることが可能である。

このようなタイヤ空気圧とタイヤ内温度とは、演算制御回路３３に従って発振回路３１が電波を発信し、基板型センサ装置２が該電波から生成した駆動電流を電流貯留回路１１に所定充填量蓄積している間、所定時間間隔で断続的に検出されることとなる。本実施形態例にあって、この演算制御回路３３は、自動車５１のエンジンスタートから停止までの間で電波を発信し続けるようにしている。ここで、エンジンが停止した場合には、電波の発信が停止し、電流貯留回路１１から駆動電流が放電するだけとなるから、蓄積された駆動電流量が所定充填量以下となると、上述したようにコントロール回路２８は各実装部品にＯＦＦ信号を発し、各作動を停止させる。これにより、タイヤ空気圧及び温度を検知する上述した一連の過程が停止することとなる。このように、本タイヤ空気圧検知装置Ｓは、タイヤ５２のタイヤ空気圧とタイヤ内温度とを、自動車５１のエンジンスタートからエンジン停止まで、ほとんど常時検知していることとなっている。而して、運転者は、タイヤ５２に異常が発生し、空気圧や温度異常となると、直ちにこれを知得することができ、点検や所定の処置を行うことが可能となるから、自動車５１の安全性を一層高めることができる。

上述したセンサ装置２（２ａ，２ｂ）は、駆動電力を生成する整流回路１５と、半導体素子による圧力センサ１６及び温度センサ１７と、コンデンサやダイオード等からなる他の各回路とから構成し、各実装部品をそれぞれ極めて小型かつ薄肉形状としたことにより、該センサ装置２の形状を小型とすることが可能となっている。特に、基板型センサ装置２を小型かつ薄肉形状とするに寄与した要因としては、半導体素子からなる、極めて小型かつ薄肉形状の圧力センサ１６を配設すると共に、温度センサ１７を併設することにより、該圧力センサ１６の温度補償を行い、温度変化するタイヤ内でも、適正に空気圧を検出できるようにしたことがある。これにより、単独で温度補償されている比較的大型の圧力センサを用いる必要が無く、基板型センサ装置２の小型薄肉化を大きく前進させることとなっている。さらには、整流回路１５により電池を設けない構成としたことや、中央制御装置ＣＰＵや記憶装置等を配置せず、各実装部品間は電流か信号の入出力のみとしたこと等がある。また、半導体集積回路チップ２０に配した各実装部品が半導体素子からなるものであるから消費電流も少なく、一層の小型化ができるようになったことも要因の一つである。このように、上述のセンサ装置２は、小型であることから、タイヤバルブ１の内側部位６に、センサ装置２をモールド成形により埋設することが可能となっている。このため、タイヤバルブ１をバルブステム４を中心とした同軸状とすることが可能となっている。
而して、リム５５にセンサ装置２、バルブステム４を配設する場合にあっても、通常のタイヤバルブ１の組み付け作業を介して行うことができる。さらにタイヤバルブ１は整一な同軸形状であるから、タイヤ５２の組み付け作業の作業性を低下させることがないと共に、該組み付け作業によって破損や脱落する可能性が極めて低い。また、このセンサ装置２は、極めて軽量であることから、タイヤバルブ１の重心を大きく変化させることもなく、この結果、該ホイール５４の重量バランスに影響しないため、タイヤ組み付け体のバランス調整が容易となる。

その他、上述した実施形態例の温度センサ１７を、サーマルダイオードを備えた構成とすることも可能である。このサーマルダイオードを用いても、上述した実施形態例と同じ作用効果を発揮することが可能である。一方、このような温度センサ１７にあっては、上述した実施形態例で設定した温度範囲−３０℃〜１２０℃程度の他、測定可能な温度範囲が異なるように設定したセンサを使用しても良い。例えば、さらに広い温度範囲を適正に検出できる温度センサを配設することにより、温度補償範囲を拡げ、タイヤ内の一層大きな温度変化に対応可能とすることも可能である。

また、上述した実施形態例にあっては、増幅回路１２が、変調回路１９から入力した信号を増幅し、この増幅した信号を常時発信している電波に乗せて発信するようにした構成としているが、その他の構成として、変調回路１９からデジタル信号を入力した場合に限って、該信号を増幅してコイルアンテナのコイル両端を短絡制御する、いわゆる負荷変調するようにしたものとしても良い。この負荷変調する回路としても、上述の実施形態例と同様、変調回路１９から入力した信号を適正に制御処理装置３０に送ることができる。

一方、上述した実施形態例にあっては、タイヤ空気圧検知装置Ｓが自動車５１のエンジン始動開始により起動するようにしたものであるが、その他の構成として、当該自動車５１のキーによるドア施錠操作によって起動する構成や、キーレスエントリーシステムによるドア施錠操作によって起動する構成等とすることも可能である。又は、タイヤ空気圧検知装置Ｓを起動するための特定のスイッチ等を配設するようにしても良い。

本発明に係るタイヤ空気圧検知装置Ｓの、自動車５１への配置を表す説明図である。 本発明に係る外部アンテナ３６と、タイヤバルブ１との配置を表す説明図である。 本発明に係るタイヤバルブ１の縦断側面図である。 基板型センサ装置２ａを表す（イ）平面図と、（ロ）側面図である。 チップ型センサ装置２ｂを表す（イ）平面図と、（ロ）側面図である。 基板型センサ装置２及びコイルアンテナ３の構成を表すブロック図である。 制御処理装置３０の構成を表すブロック図である。 タイヤ空気圧検知装置Ｓによる、タイヤ空気圧を検知する一連の過程を表すフロー図である。 半導体集積回路チップ２０に配した整流回路１５の回路図である。 半導体集積回路チップ２０に配した圧力センサ１６を表す説明図である。 半導体集積回路チップ２０に配した温度センサ１７の回路図である。

符号の説明

Ｓ タイヤ空気圧検知装置
１ タイヤバルブ
２ センサ装置
３ コイルアンテナ
４ バルブステム
５ 樹脂外皮部
６ 内側部位
７ 外側部位
１０ 送電量制限装置
１１ 電流貯留回路
１２ 増幅回路
１５ 整流回路
１６ 圧力センサ
１７ 温度センサ
２０ 半導体集積回路チップ
３０ 制御処理装置
３４ 報知装置
３６ 外部アンテナ

Claims (6)

1. 円管状バルブステムの周囲に樹脂外皮部をモールド成形してなる同軸構造をなし、ホイールのリムに貫通して固定されるタイヤバルブにあって、
   タイヤ空気圧を演算するための演算制御回路に接続された外部アンテナと交信するコイルアンテナと、
   コイルアンテナと接続され、タイヤ内側の空気圧に従って圧力電気信号を測定する圧力センサと、該圧力センサからの各電気信号を、無線送信用のデジタル信号に夫々に変換する変換回路と、前記コイルアンテナから受信した電波を変換し、各センサ及び変換回路への駆動電流を生成する整流回路とを備えたセンサ装置とを備え、
   リムの側方へ突出する樹脂外皮部の外側部位に、電波を送受信するコイルアンテナを、バルブステムの周囲で巻回するようにして埋設するようにし、さらにリムからタイヤ内部に突出する樹脂外皮部の内側部位に、センサ装置を埋設するようにしたことを特徴とするタイヤ空気圧検知手段を備えたタイヤバルブ。
2. 前記センサ装置は、プリント基板上に各回路部品を実装してなる基板型センサ装置である請求項１記載のタイヤ空気圧検知手段を備えたタイヤバルブ。
3. 前記センサ装置は、半導体集積回路チップ上に各回路部品を配設してなるチップ型センサ装置である請求項１記載のタイヤ空気圧検知手段を備えたタイヤバルブ。
4. 前記センサ装置は、コイルアンテナと接続され、タイヤ内側の空気圧に従って圧力電気信号を測定する圧力センサと、タイヤ内側の温度に従って温度電気信号を測定する温度センサと、該圧力センサ及び温度センサからの各電気信号を、無線送信用のデジタル信号に夫々に変換する変換回路と、前記コイルアンテナから受信した電波を変換し、各センサ及び変換回路への駆動電流を生成する整流回路とを備えたものであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のタイヤ空気圧検知手段を備えたタイヤバルブ。
5. 請求項４のタイヤ空気圧検知手段を備えたタイヤバルブと、
   該タイヤバルブのコイルアンテナと電波の送受信を行う外部アンテナと、該外部アンテナから発信する電波を制御すると共に、コイルアンテナから受信したデジタル信号を演算処理し、圧力電気信号を温度電気信号により温度補償してタイヤ空気圧値を算出する演算制御回路とを具備する制御処理装置と
   を備えたことを特徴とするタイヤ空気圧検知装置。
6. 前記制御処理装置が、演算制御回路の算出したタイヤ空気圧値に従って、該タイヤ空気圧値の正常又は異常を報知する報知装置を備えていることを特徴とする請求項５記載のタイヤ空気圧検知装置。
   

Images