JP2007296907A

JP2007296907A - タイヤ情報検出装置

Info

Publication number: JP2007296907A
Application number: JP2006124992A
Authority: JP
Inventors: Hideki Masudaya; 秀樹桝田屋
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2006-04-28
Filing date: 2006-04-28
Publication date: 2007-11-15
Also published as: US20080042819A1; EP1849629A2

Abstract

【課題】タイヤの空気圧及び温度を含む複数の測定値を正確に検出すること。
【解決手段】車両のタイヤに装着されるトランスポンダ１０と、車両本体に設けられるコントローラと、を備えるタイヤ情報検出装置であって、トランスポンダ１０は、コントローラとの間で送受信される信号の変復調を行うダイオード１２と、タイヤの空気圧を測定する圧力測定部２０と、ダイオード１２と圧力測定部２０との間に接続されコントローラからの信号に応じて共振する検出用共振回路１７とを備え、コントローラからの信号に応じて共振する共振回路３０を有し当該共振回路３０が共振することで圧力測定部２０と検出用共振回路１７との接続を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤ情報検出装置に関し、特に、自動車等に用いられるタイヤの空気圧を含むタイヤ情報を検出するためのタイヤ情報検出装置に関する。

従来、自動車等に用いられるタイヤの空気圧などの測定値を、車両本体側に設置されたコントローラに無線伝送し、例えば、ドライバに対する警報メッセージのために評価する無線伝送装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。かかる無線伝送装置においては、図５に示すようなコントローラを車両本体側に備えると共に、図６に示すような測定値送信器（トランスポンダ）をタイヤ内に備えている。

コントローラは、図５に示すように、約２．４ＧＨｚの搬送波（ｆ１）を発生する搬送波発振器Ｇ１と、変調器ＭＯ１と、変調用の発振信号を出力する発振器Ｇ２とを含む。発振器Ｇ２は、後述するトランスポンダの共振器の共振周波数の近傍の周波数（ｆ２）の発振信号を変調器ＭＯ１に出力する。搬送波発振器Ｇ１からの搬送波が発振器Ｇ２からの発振信号により振幅変調され、振幅変調された２．４ＧＨｚの高周波信号が不図示のアンプにより増幅された後、タイヤの近傍のアンテナＡ１から放射される。

また、コントローラは、変調器ＭＯ１による振幅変調の有無を切り替えるスイッチＳ１と、トランスポンダから放射される高周波信号を受信し、タイヤの空気圧などの測定値（Ｓ１）を算出する受信機Ｅ１と、スイッチＳ１における切替タイミング及び受信機Ｅ１における状態を制御するタイマＴ１とを含む。タイマＴ１により搬送波の振幅変調の有無が切り替えられ、一定期間、振幅変調された高周波信号が送信された後、時点ｔ１にて振幅変調が停止されて無変調の搬送波が送信される。受信機Ｅ１は、時点ｔ１から約１μ秒以下である時点ｔ２にてアクティブ状態とされ、トランスポンダからの高周波信号をアンテナＡ４を介して受信する。

トランスポンダは、図６に示すように、低域通過フィルタＬ１／Ｃ１と、変復調器として機能するバラクターダイオード（以下、単に「ダイオード」という）Ｄ１と、タイヤの空気圧によって容量が変化する容量性圧力センサＳＣ１と、コントローラからの高周波信号に含まれる周波数成分によって励振される水晶共振子Ｑ１を有する共振器とを含む。コントローラからの高周波信号は、低域通過フィルタＬ１／Ｃ１によって２．４ＧＨｚの搬送波が除去されると共に、ダイオードＤ１によって復調される。これにより、発振器Ｇ２の発振信号と同じ周波数の信号が抽出される。共振器は、その共振周波数が発振器Ｇ２の発振信号の周波数と近いので、ここで生成される信号により励振される。かかる励振により共振周波数の信号が発生する。なお、共振器の共振周波数は、容量性圧力センサＳＣ１の容量がタイヤの空気圧に応じて変化することによって変化するため、ここで発生する共振周波数の信号もその影響を受けることとなる。

上述のように、コントローラは、振幅変調された高周波信号を送信した後、振幅変調を停止して無変調の搬送波を送信する。共振器は、振幅変調が停止された場合においても約１ｍ秒以上振動し続ける。このため、コントローラからの無変調の搬送波は、共振器の共振周波数の信号に応じてダイオードＤ１により振幅変調されてアンテナＡ３から放射される。受信機Ｅ１では、振幅変調された高周波信号をアンテナＡ４を介して受信し、不図示の復調器などを介して共振周波数の信号を抽出することで、タイヤの空気圧などの測定値（Ｓ１）を算出可能とされている。

また、特許文献１記載の無線伝送装置においては、トランスポンダに、更に複数の共振器を収容し、例えば、タイヤの温度などの測定値の信号を伝送し、コントローラにおいて、この測定値を算出することも可能とされている。
特許第３４９４４４０号公報、図５及び図６

しかしながら、上述の従来の無線伝送装置のように、トランスポンダに複数の共振器を収容し、タイヤの空気圧及び温度などの複数の測定値を検出する場合においては、それぞれの共振器の温度特性や経時劣化特性が相違するため、測定値に誤差が発生し、正確に測定値を検出できないという問題がある。
特に、タイヤの空気圧を測定する場合には、空気圧測定用の共振器の共振周波数は空気圧と温度の双方から影響を受けるので、他方の温度測定用共振器の共振周波数から温度を求め、その温度の値を用い温度の影響を差し引いて空気圧を求めているが、双方の共振器の温度特性や径時劣化特性が異なるとこの補正が正確にはできないという問題がある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、タイヤの空気圧及び温度を含む複数の測定値を正確に検出することができるタイヤ情報検出装置を提供することを目的とする。

本発明のタイヤ情報検出装置は、車両のタイヤに装着される測定値送信機と、車両本体に設けられ前記測定値送信機との間で信号の送受信を行うコントローラと、を備えるタイヤ情報検出装置であって、前記測定値送信機は、アンテナと、前記コントローラとの間で送受信される信号のための変調器及び復調器と、タイヤの空気圧を測定するための圧力測定部と、前記変調器と圧力測定部との間に接続され前記コントローラからの信号に応じて共振する検出用共振回路と、前記コントローラからの信号に応じて共振する接続用共振回路を有し当該接続用共振回路が共振することで前記圧力測定部と前記検出用共振回路との接続を制御する制御回路と、を具備することを特徴とする。

この構成によれば、制御回路によりコントローラからの信号に応じて圧力測定部と検出用共振回路との接続が制御される。これにより、検出用共振回路と圧力測定部との接続が切り替えられることから、コントローラでそれぞれの場合の検出用共振回路の共振周波数を判断することにより、複数の共振回路、例えば水晶共振子を必要とすることなく、単一の検出用共振回路でタイヤの温度及び空気圧の双方を算出することができるので、タイヤの空気圧及び温度を正確に検出することが可能となる。しかも、制御回路における接続用共振回路が共振することで圧力測定部と検出用共振回路との接続が制御されることから、コントローラで当該接続用共振回路の共振の有無を制御することで、圧力測定部と検出用共振回路との接続を制御することが可能となる。

上記タイヤ情報検出装置において、前記制御回路は、前記検出用共振回路及び圧力測定部が接続される第１の信号線上であって前記圧力測定部の入出力端に接続されるスイッチング素子を有し、前記接続用共振回路の共振時に前記スイッチング素子をオン状態とすることで前記圧力測定部と前記検出用共振回路とを接続する一方、前記接続用共振回路の非共振時に前記スイッチング素子をオフ状態とすることで前記圧力測定部と前記検出用共振回路とを切断することが好ましい。この場合には、コントローラで接続用共振回路の共振の有無を制御することでスイッチング素子のオン／オフを切り替え、圧力測定部と検出用共振回路との接続を簡単に制御することが可能となる。

上記タイヤ情報検出装置において、前記測定値送信機は、前記スイッチング素子がオフ状態とされた場合に前記検出用共振回路の共振周波数号の信号を前記コントローラに送出する一方、前記スイッチング素子がオン状態とされた場合に圧力測定部の測定結果に応じた前記検出用共振回路の共振周波数の信号を前記コントローラに送出することが可能である。この場合には、スイッチング素子のオン／オフに応じてコントローラに送出される共振周波数が変化するので、かかる共振周波数を判断することで、単一の検出用共振回路でタイヤの温度及び空気圧の双方を算出することが可能となる。

なお、上記タイヤ情報検出装置において、前記測定値送信機は、前記第１の信号線上における前記変調器の前記圧力測定部側の入出力端と前記スイッチング素子の前記検出用共振回路側の入出力端との間で前記第１の信号線をバイパスする第２の信号線を有し、当該第２の信号線上に前記接続用共振回路の一端を接続することが好ましい。この場合には、第２の信号線上に一端が接続された接続用共振回路でスイッチング素子のオン／オフを切り替えることができるので、第１の信号線で通信される信号に影響を与えることなく、圧力測定部と検出用共振回路との接続を制御することが可能となる。

なお、上記タイヤ情報検出装置において、前記接続用共振回路を、ＬＣ共振回路で構成することが好ましい。この場合には、コストの上昇を抑えることが可能となる。なお、前記共振回路に、圧電共振子を備えるようにしても良い。

また、上記タイヤ情報検出装置において、前記スイッチング素子を、ダイオードで構成することが好ましい。この場合には、スイッチング素子に要するコストを低減することができる。なお、前記スイッチング素子を、ＦＥＴで構成することも可能である。

なお、上記タイヤ情報検出装置において、前記コントローラは、前記測定値送信機に対して前記検出用共振回路及び接続用共振回路を共振させるための信号を送信する一方、前記検出用共振回路の共振周波数の信号並びに圧力測定部の測定結果に応じた前記検出用共振回路の共振周波数の信号を前記測定値送信機から受信し、当該受信信号から抽出される前記検出用共振回路の共振周波数に応じてタイヤの温度及び空気圧を算出することが好ましい。この場合には、単一の検出用共振回路でタイヤの温度及び空気圧の双方を算出することができるので、タイヤの空気圧及び温度を正確に検出することが可能となる。

また、上記タイヤ情報検出装置において、前記コントローラは、前記検出用共振回路を共振させるための信号の周波数と、当該信号に応じた受信信号から抽出される共振周波数との周波数差に応じてタイヤの温度を算出することが可能である。

さらに、上記タイヤ情報検出装置において、前記コントローラは、前記検出用共振回路を共振させるための信号に応じた受信信号から抽出される共振周波数と、圧力測定部の測定結果に応じた前記検出用共振回路を共振させるための信号に応じた受信信号から抽出される共振周波数との周波数差に応じてタイヤの空気圧を算出することが可能である。このことにより、単一の検出用共振回路を利用して適切に温度の影響を除いたタイヤの空気圧を算出することが可能となるので、より正確な空気圧の検出が可能となる。
さらに、上記タイヤ情報検出装置において、前記検出用共振回路は、水晶共振子を含むことが好ましい。この場合には、共振の信号の発振が安定し、タイヤの温度及び空気圧の検出が安定的に行える。

本発明によれば、タイヤの空気圧及び温度を含む複数の測定値をより正確に検出することが可能となる。

以下、本発明の一実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施の形態に係るタイヤ情報検出装置は、従来技術で説明したタイヤ情報検出装置（無線伝送装置）と同様に、車両本体側に配設されたコントローラと、タイヤ内に配設された測定値送信器（以下、「トランスポンダ」という）とから構成される。

本実施の形態に係るタイヤ情報検出装置においては、特に、トランスポンダの構成において従来のタイヤ情報検出装置と相違するものである。このため、以下においては、本実施の形態に係るタイヤ情報検出装置を構成するトランスポンダの回路構成について具体的に説明するものとする。なお、コントローラの構成については、適宜、図４に示す構成要素を引用しつつ、その差異について説明するものとする。

図１は、本実施の形態に係るタイヤ情報検出装置を構成するトランスポンダの回路構成例を示す図である。

図１に示すように、本実施の形態に係るトランスポンダ１０は、送受信用のアンテナ１１を有し、このアンテナ１１にダイオード１２が接続されている。ダイオード１２は、アノードがアンテナ１１の入出力端に接続される一方、カソードがグラウンドに接続されている。一方、インダクタ１３の一端がダイオード１２のアノードに接続され、その他端がコンデンサ１４を介してグラウンドに接続されている。なお、これらのインダクタ１３及びコンデンサ１４は、低域通過フィルタを構成する。この低域通過フィルタは、２．４ＧＨｚの搬送波を除去できるようにその周波数特性が設定されている。ダイオード１２と低域通過フィルタにより復調器が構成される。また、ダイオード１２は変調器として機能する。

インダクタ１３の一端に、コンデンサ１５を介して、タイヤの温度及び空気圧を測定するための水晶共振子１６が接続されている。水晶共振子１６は、一端がコンデンサ１５の一方の電極に接続される一方、他端がグラウンドに接続されている。なお、本実施の形態においては、水晶共振子１６の自己共振周波数に、９．８００ＭＨｚが設定されているものとする。この水晶共振子１６に、水晶共振子１６の共振周波数を調整するための可変コンデンサ１８の一方の電極が接続され、該可変コンデンサ１８の他方の電極がグラウンドに接続されている。なお、水晶共振子１６と可変コンデンサ１８で検出用共振回路１７を構成している。

水晶共振子１６の一方の電極に、スイッチング素子として機能するダイオード１９を介して圧力測定部２０が接続されている。圧力測定部２０は、圧力センサ２２、並びに、圧力センサ２２の検知結果のばらつきを吸収する２つのトリマコンデンサ２３、２４から構成される。圧力センサ２２は、検知される圧力に応じて容量が変化する可変コンデンサで構成される。ダイオード１９は、アノードが可変コンデンサ１８の一方の電極に接続される一方、カソードが抵抗２１の一端、トリマコンデンサ２３及び２４の一方の電極に接続されている。抵抗２１の他端、並びに、トリマコンデンサ２３の他方の電極はグラウンドに接続される一方、トリマコンデンサ２４の他方の電極は、圧力センサ２２を介してグラウンドに接続されている。なお、抵抗２１は、ダイオード１９をオンするための素子である。

一方、ダイオード１９のアノードに、当該ダイオード１９をオン／オフさせるための駆動回路２５が接続されている。駆動回路２５は、インダクタ１３の一端とダイオード１９のアノードとの間に、水晶共振子１６と並列に接続されている。駆動回路２５においては、インダクタ１３の一端に、コンデンサ２６を介してダイオード２７が接続されている。ダイオード２７は、アノードがコンデンサ２６の一方の電極に接続される一方、カソードがインダクタ２８の一端に接続されている。インダクンタ２８の他端は、コンデンサ２９を介してグラウンドに接続されている。なお、これらのインダクタ２８及びコンデンサ２９は、低域通過フィルタを構成する。この低域通過フィルタは、後述する共振回路３０で得られる共振波形を直流に変換するためのものである。

また、駆動回路２５において、コンデンサ２６とダイオード２７との中間点に接続用共振回路としての共振回路３０が接続されている。共振回路３０は、インダクタ３１及びコンデンサ２６を有する、所謂、ＬＣ共振回路で構成される。上記中間点に、インダクタ３１の一端及びコンデンサ３２の一方の電極が並列に接続される一方、インダクタ３１の他端及びコンデンサ３２の他方の電極がグラウンドに接続されている。なお、本実施の形態においては、共振回路３０の並列共振周波数Ｚに、１０．８００ＭＨｚが設定されているものとする。共振回路３０の共振周波数は、水晶共振子１６が共振する際に共振しないことを条件として適宜変更が可能である。この共振回路３０が共振すると、共振周波数の信号がダイオード２７で検波され、インダクタ２８を介してコンデンサ２９に電荷が蓄積される。なお、このような駆動回路２５及びダイオード１９で、圧力測定部２０と水晶共振子１６との接続を制御する制御回路が構成される。

本実施の形態に係るトランスポンダ１０においては、駆動回路２５によりダイオード１９のオン／オフを切り替えることにより、水晶共振子１６の共振周波数を変化させる。具体的には、駆動回路２５でダイオード１９をオフ状態とすることで、水晶共振子１６は可変コンデンサ１８とから共振回路を構成して共振する一方、ダイオード１９をオン状態とすることで、当該共振回路に圧力測定部２０を接続した状態で水晶共振子１６が共振する。前者の場合には、水晶共振子１６の共振周波数がタイヤの温度のみの影響を受けるのに対し、後者の場合には、水晶共振子１６の共振周波数がタイヤの温度のみならず、タイヤの空気圧の影響を受けることとなる。本実施の形態に係るタイヤ情報検出装置のコントローラにおいては、搬送波に対する振幅変調を行う発振信号を切り替えることにより共振回路３０の共振を制御することでダイオード１９のオン／オフを切り替え、タイヤの温度のみを測定するか、タイヤの温度を含む空気圧を測定するかを切り替える。

具体的には、本実施の形態に係るコントローラにおいては、従来のタイヤ情報検出装置（図４参照）と異なり、発振器Ｇ２により水晶共振子１６の共振周波数の近傍の周波数（ｆ２）の発振信号と、共振回路３０の共振周波数の近傍の周波数（ｆ３）の発振信号とを生成する。具体的には、９．８００ＭＨｚを中心周波数とする発振信号、並びに、１０．８００ＭＨｚを中心周波数とする発振信号が生成され、これらの発振信号により搬送波（ｆ１）が振幅変調される。なお、前者の発振信号により搬送波（ｆ１）が振幅変調された信号が水晶共振子１６を共振させるための信号を構成し、後者の発振信号により搬送波（ｆ１）が振幅変調された信号が共振回路３０を共振させるための信号を構成する。

なお、本実施の形態に係るコントローラにおいて、スイッチＳ１により振幅変調の有無が切り替えられるのは従来のコントローラと同様である。但し、本実施の形態に係るコントローラにおいては、従来のタイヤ情報検出装置と異なり、周波数（ｆ２）の発振信号による振幅変調と、周波数（ｆ３）の発振信号による振幅変調とのタイミングを適宜切り替えて行う。具体的には、周波数（ｆ２）の発振信号のみによる搬送波の振幅変調を行った後、図４に示す時点ｔ１にてその振幅変調を停止する（これにより、無変調の搬送波が放射される）。その後、周波数（ｆ２）及び周波数（ｆ３）の双方の発振信号による搬送波の振幅変調を行った後、図４に不図示の時点ｔ３（時点ｔ１から一定時間経過した時点）にて周波数（ｆ２）の発振信号による振幅変調のみを停止する（これにより、周波数（ｆ３）の発振信号により振幅変調が行われた高周波信号が放射される）。なお、無変調の搬送波ではなく、周波数（ｆ３）の発振信号により振幅変調が行われた高周波信号を放射するのは、タイヤの空気圧を測定する場合には共振回路３０を共振させてダイオード１９のオン状態を維持する必要があるためである。

次に、上記構成を有するタイヤ情報検出装置でタイヤの温度及び空気圧を測定する場合の動作について説明する。本実施の形態に係るタイヤ情報検出装置においては、まず、タイヤの温度を測定した後、タイヤの空気圧を測定する。

タイヤの温度を測定する場合、コントローラにおいて、発振器Ｇ２により生成される周波数（ｆ２）の発振信号（９．８００ＭＨｚを中心周波数とする発振信号）により２．４ＧＨｚの搬送波（ｆ１）が振幅変調された後、振幅変調された高周波信号がアンテナＡ１より放射される。そして、図３に示す時点ｔ１において、振幅変調が停止された後、時点ｔ２において、受信器Ｅ１がアクティブ状態とされる。なお、振幅変調が停止された時点において、無変調の搬送波がアンテナＡ１より放射されている。

トランスポンダ１０において、コントローラによる振幅変調後の２．４ＧＨｚの高周波信号は、ダイオード１２によって検波されると共に、低域通過フィルタ（コイル１３及びコンデンサ１４）によって２．４ＧＨｚの搬送波が除去される。これにより、周波数（ｆ２）の発振信号と同じ周波数の信号が抽出される。水晶共振子１６は、その共振周波数が周波数（ｆ２）の発振信号の周波数と近いので、ここで生成される信号により励振される。これにより、水晶共振子１６の共振周波数の信号が発生する。このとき、コントローラからの高周波信号により共振回路３０が共振することはないため、ダイオード１９はオフ状態とされている。このため、水晶共振子１６の共振周波数は、タイヤの温度の影響のみを受けることとなる。

コントローラにおいて振幅変調が停止され、無変調の搬送波が放射された場合、トランスポンダ１０において、水晶共振子１６は、振幅変調が停止された時点から約１ｍ秒以下振動し続ける。このため、コントローラからの無変調の搬送波は、水晶共振子１６の共振周波数の信号に応じてダイオード１２により振幅変調されてアンテナ１１から放射される。コントローラの受信機Ｅ１では、振幅変調された高周波信号をアンテナＡ４を介して受信し、不図示の復調器などを介して共振周波数の信号を抽出することでタイヤの温度の算出を行う。ここで、タイヤの温度を算出する場合の処理について説明する。

タイヤの温度を算出する場合には、受信器Ｅ１において、コントローラの発振器Ｇ２で生成した発振信号の周波数（ｆ２）と、トランスポンダ１０からの受信信号から抽出される共振周波数（ｆ２´）とのずれ（周波数差）を判断する。すなわち、タイヤの温度が変化すると、水晶共振子１６の共振周波数が変化することから、図２に示すように、共振周波数（ｆ２´）が、本来検出されるべき周波数（ｆ２）からどれだけずれているか（図２に示すΔｆａ）を判断することで、単一の水晶共振子１６を利用して適切にタイヤの温度を算出することが可能となる。

なお、タイヤの温度を算出する場合においては、例えば、共振周波数のずれとタイヤの温度の変化量との関係を示すテーブル等を予め保持しておき、これを参照することが望ましい。水晶共振子の共振周波数は温度によって変化するので、発振信号との差が大きくなると受信信号の強度が弱くなる場合があり、そのときは発振信号の周波数をずらして再度測定をする。

一方、タイヤの空気圧を測定する場合、コントローラにおいて、発振器Ｇ２により生成される周波数（ｆ２）の発振信号（９．８００ＭＨｚを中心周波数とする発振信号）、並びに、周波数（ｆ３）の発振信号（１０．８００ＭＨｚを中心周波数とする発振信号）により２．４ＧＨｚの搬送波（ｆ１）が振幅変調された後、振幅変調された高周波信号がアンテナＡ１より放射される。そして、図３の時点ｔ３において、周波数（ｆ２）の発振信号による振幅変調が停止された後、時点ｔ４において、受信器Ｅ１がアクティブ状態とされる。なお、周波数（ｆ２）の発振信号による振幅変調が停止された時点において、周波数（ｆ３）の発振信号により振幅変調された２．４ＧＨｚの高周波信号がアンテナＡ１より放射されている。

タイヤの温度を測定する場合と同様に、トランスポンダ１０において、コントローラによる振幅変調後の２．４ＧＨｚの高周波信号は、ダイオード１２によって検波されると共に、低域通過フィルタ（コイル１３及びコンデンサ１４）によって２．４ＧＨｚの搬送波が除去される。これにより、周波数（ｆ２）の発振信号、並びに、周波数（ｆ３）の発振信号と同じ周波数の信号が抽出される。

一方、共振回路３０は、その共振周波数が周波数（ｆ３）の発振信号の周波数と近いので、ここで抽出される周波数（ｆ３）の信号により励振される。これにより、共振回路３０の共振周波数の信号が発生する。発生した共振回路３０の共振周波数の信号は、ダイオード２７で検波された後、低域通過フィルタ（コイル２８及びコンデンサ２９）にて直流に変換される。これにより、コンデンサ２９に電荷が蓄積されていく。そして、コンデンサ２９に一定量の電荷が蓄積されると、ダイオード１９がオン状態に切り替えられる。このため、水晶共振子１６と圧力測定部２０が接続され、上記で抽出された周波数（ｆ２）の発振信号と同じ周波数の信号で共振する水晶共振子１６の共振周波数は、タイヤの温度のみならず、圧力測定部２０により検出されるタイヤの空気圧の影響も受けることとなる。

コントローラにおいて周波数（ｆ２）の発振信号による振幅変調が停止され、周波数（ｆ３）の発振信号により振幅変調された高周波信号がアンテナＡ１より放射された場合、トランスポンダ１０において、水晶共振子１６は、周波数（ｆ２）の発振信号による振幅変調が停止された時点から約１ｍ秒以下振動し続ける。このため、コントローラからの周波数（ｆ３）の発振信号により振幅変調された高周波信号は、水晶共振子１６の共振周波数の信号に応じてダイオード１２により振幅変調されてアンテナ１１から放射される。コントローラの受信機Ｅ１では、振幅変調された高周波信号をアンテナＡ４を介して受信し、不図示の復調器などを介して共振周波数の信号を抽出することでタイヤの空気圧の算出を行う。ここで、タイヤの空気圧を算出する場合の処理について説明する。

タイヤの空気圧を算出する場合には、受信器Ｅ１において、タイヤの温度を算出する際にトランスポンダ１０から受信した受信信号から抽出される共振周波数（ｆ２´）と、今回、トランスポンダ１０から受信した受信信号から抽出される共振周波数（ｆ２´´）とのずれ（周波数差）を判断する。すなわち、ダイオード１９がオン状態とされ、圧力測定部２０が水晶共振子１６と導通状態とされた場合には、タイヤの空気圧が変化すると、水晶共振子１６の共振周波数が変化する。これにより、図２に示すように、共振周波数（ｆ２´´）が、タイヤの温度を算出した際に検出された共振周波数（ｆ２´）からどれだけずれているか（図２に示すΔｆｂ）を判断することで、単一の水晶共振子１６を利用して適切にタイヤの空気圧を算出することが可能となる。

特に、このように共振周波数（ｆ２´）と共振周波数（ｆ２´´）とを比較検討するので、従来のように、タイヤの温度と空気圧用の異なる水晶共振子を使用して空気圧を含む測定値から温度分だけ補正するような処理をなくすことができるので、それぞれの水晶共振子の温度特性や径時劣化特性の相違の影響を受けることが無いので、単一の水晶共振子１６を用いて迅速且つ正確にタイヤの温度及び空気圧の双方を算出することが可能となる。

なお、タイヤの空気圧を算出する場合においては、例えば、共振周波数のずれとタイヤの空気圧の変化量との関係を示すテーブル等を予め保持しておき、これを参照することが望ましい。水晶共振子の共振周波数は温度、空気圧によって変化するので、発振信号との差が大きくなると受信信号の強度が弱くなる場合があり、そのときは発振信号の周波数をずらして再度測定をする。

このように本実施の形態に係るタイヤ情報検出装置によれば、トレンスポンダ１０において、駆動回路２５及びダイオード１９から構成される制御回路により、コントローラからの信号に応じて圧力測定部２０と水晶共振子１６との接続が制御される。これにより、水晶共振子１６及び圧力測定部２０との接続が切り替えられることから、コントローラで水晶共振子１６の共振周波数を判断することにより、複数の水晶共振子を必要とすることなく、単一の水晶共振子１６でタイヤの温度及び空気圧の双方を算出することができるので、タイヤの空気圧及び温度を正確に検出することが可能となる。

しかも、駆動回路２５における共振回路３０が共振することで圧力測定部２０と水晶共振子１６との接続が制御されることから、コントローラで当該共振回路３０の共振の有無を制御することで、圧力測定部２０と水晶共振子１６との接続を制御することが可能となる。

特に、本実施の形態に係るタイヤ情報検出装置において、制御回路は、水晶共振子１６及び圧力測定部２０が接続される第１の信号線上であって圧力測定部２０の入出力端に接続されるダイオード１９を有する。したがって、共振回路３０の共振の有無に応じてダイオード１９のオン／オフを切り替えることで、圧力測定部２０と水晶共振子１６との接続を簡単に制御することが可能となる。

また、本実施の形態に係るタイヤ情報検出装置において、トランスポンダ１０は、上記第１の信号線上におけるダイオード１２の圧力測定部２０側の入出力端と、ダイオード１９の入出力端との間で上記第１の信号線をバイパスする第２の信号線を有し、当該第２の信号線上に共振回路３０の一端を接続している。これにより、上記第２の信号線上に一端が接続された共振回路３０でダイオード１９のオン／オフを切り替えることができるので、上記第１の信号線で通信される信号に影響を与えることなく、圧力測定部２０と水晶共振子１６との接続を制御することが可能となる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている回路構成などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

例えば、上記実施の形態に係るタイヤ情報検出装置においては、トランスポンダが水晶共振子１６と並列に接続された共振回路３０としてＬＣ共振回路を備える場合について示しているが、水晶共振子１６と並列に接続される共振回路については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、ＬＣ共振回路に圧電共振子を備えるようにしても良い。但し、コストの上昇を低減するという観点からすれば、上記実施の形態のように、ＬＣ共振回路を用いることが好ましい。

また、上記実施の形態に係るタイヤ情報検出装置においては、水晶共振子１６と圧力測定部２０との接続関係を切り替えるスイッチング素子としてダイオード１９を用いている。これにより、スイッチング素子に要するコストの低減を図っている。しかし、スイッチング素子については、これに限定されるものではなく、適宜変更が可能である。例えば、ダイオード１９の代替要素としてＦＥＴなどを用いても良い。
また、上記実施の形態に係わるタイヤ情報検出装置においては、検出用共振回路として水晶共振子を含む場合を説明したが、検出用共振回路はこの場合に限定されず、例えば、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）、タンタル酸ニオブ（ＬｉＮｂＯ_３）、ホウ酸リチウム（Ｌｉ_２Ｂ_４Ｏ_７）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ_３）、ランガサイト（Ｌａ_３Ｇａ_５ＳｉＯ_１４）、ランガナイト（Ｌａ_３Ｎｂ_０．５Ｇａ_５．５Ｏ_１４）の圧電単結晶からなる圧電単結晶共振子や、セラミック共振子を含む共振回路であっても良く、また、ＬＣ共振回路であっても良い。水晶共振子は、共振が安定しており、検出の精度が確保できることで選択される。

図４は、本実施の形態に係るタイヤ情報検出装置を構成するトランスポンダ１０の回路構成の変形例を示す図である。図４においては、トランスポンダ１０がスイッチング素子として、ＭＯＳＦＥＴを備える場合について示している。なお、図４において、図１と同一の構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

図４に示すトランスポンダ１０の回路構成においては、図１に示すダイオード１０の代わりにＭＯＳＦＥＴ３３が接続されている点、並びに、図１に示す圧力測定部を構成する抵抗２１が省略されている点で、図１に示すトランスポンダ１０の回路構成と相違する。このようにダイオード１０の代わりにＭＯＳＦＥＴ３３を用いた場合においても、共振回路３０が共振することでコンデンサ２９に一定量の電荷が蓄積されると、ＭＯＳＦＥＴ３３がオン状態とされる。この結果、圧力測定部２０により検出されるタイヤの空気圧が水晶共振子１６の共振周波数に影響を与えることとなり、上記実施の形態と同様の作用、効果を得ることが可能となる。

本発明の一実施の形態に係るタイヤ情報検出装置を構成するトランスポンダの回路構成例を示す図である。上記トランスポンダからの受信信号から抽出される共振周波数と、コントローラからの発振信号の周波数との周波数差を説明するための図である。信号通信のタイミングを示すチャート図である。上記トランスポンダの回路構成の変形例を示す図である。従来のタイヤ情報検出装置を構成するコントローラの構成について説明するための概略回路構成図である。従来のタイヤ情報検出装置を構成するトランスポンダの構成について説明するための概略回路構成図である。

符号の説明

１０測定値送信機（トランスポンダ）
１１アンテナ
１２ダイオード
１６水晶共振子
１７検出用共振回路
１９ダイオード
２０圧力測定部
２２圧力センサ
２５駆動回路
３０共振回路（接続用共振回路）

Claims

車両のタイヤに装着される測定値送信機と、車両本体に設けられ前記測定値送信機との間で信号の送受信を行うコントローラと、を備えるタイヤ情報検出装置であって、前記測定値送信機は、アンテナと、前記コントローラとの間で送受信される信号のための変調器及び復調器と、タイヤの空気圧を測定するための圧力測定部と、前記変調器と圧力測定部との間に接続され前記コントローラからの信号に応じて共振する検出用共振回路と、前記コントローラからの信号に応じて共振する接続用共振回路を有し当該接続用共振回路が共振することで前記圧力測定部と前記検出用共振回路との接続を制御する制御回路と、を具備することを特徴とするタイヤ情報検出装置。
前記制御回路は、前記検出用共振回路及び圧力測定部が接続される第１の信号線上であって前記圧力測定部の入出力端に接続されるスイッチング素子を有し、前記接続用共振回路の共振時に前記スイッチング素子をオン状態とすることで前記圧力測定部と前記検出用共振回路とを接続する一方、前記接続用共振回路の非共振時に前記スイッチング素子をオフ状態とすることで前記圧力測定部と前記検出用共振回路とを切断することを特徴とする請求項１記載のタイヤ情報検出装置。
前記測定値送信機は、前記スイッチング素子がオフ状態とされた場合に前記検出用共振回路の共振周波数号の信号を前記コントローラに送出する一方、前記スイッチング素子がオン状態とされた場合に前記圧力測定部の測定結果に応じた前記検出用共振回路の共振周波数の信号を前記コントローラに送出することを特徴とする請求項２記載のタイヤ情報検出装置。
前記測定値送信機は、前記第１の信号線上における前記変調器の前記圧力測定部側の入出力端と前記スイッチング素子の前記検出用共振回路側の入出力端との間で前記第１の信号線をバイパスする第２の信号線を有し、当該第２の信号線上に前記接続用共振回路の一端を接続することを特徴とする請求項２又は請求項３記載のタイヤ情報検出装置。
前記接続用共振回路は、ＬＣ共振回路で構成されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のタイヤ情報検出装置。
前記接続用共振回路は、圧電共振子を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のタイヤ情報検出装置。
前記スイッチング素子は、ダイオードで構成されることを特徴とする請求項２から請求項６のいずれかに記載のタイヤ情報検出装置。
前記スイッチング素子は、ＦＥＴで構成されることを特徴とする請求項２から請求項６のいずれかに記載のタイヤ情報検出装置。
前記コントローラは、前記測定値送信機に対して前記検出用共振回路及び接続用共振回路を共振させるための信号を送信する一方、前記検出用共振回路の共振周波数の信号並びに前記圧力測定部の測定結果に応じた前記検出用共振回路の共振周波数の信号を前記測定値送信機から受信し、当該受信信号から抽出される前記検出用共振回路の共振周波数に応じてタイヤの温度及び空気圧を算出することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載のタイヤ情報検出装置。
前記コントローラは、前記検出用共振回路を共振させるための信号の周波数と、当該信号に応じた受信信号から抽出される共振周波数との周波数差に応じてタイヤの温度を算出することを特徴とする請求項９記載のタイヤ情報検出装置。
前記コントローラは、前記検出用共振回路を共振させるための信号に応じた受信信号から抽出される共振周波数と、圧力測定部の測定結果に応じた前記検出用共振回路を共振させるための信号に応じた受信信号から抽出される共振周波数との周波数差に応じてタイヤの空気圧を算出することを特徴とする請求項９又は請求項１０記載のタイヤ情報検出装置。
前記検出用共振回路は、水晶共振子を含むことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれかに記載のタイヤ情報検出装置。