JP2639856B2 - コード化されたタイヤ識別及び無線周波数送信を採用し且つタイヤ交替又は交換時の再校正を可能にした遠隔タイヤ圧力監視システム - Google Patents
コード化されたタイヤ識別及び無線周波数送信を採用し且つタイヤ交替又は交換時の再校正を可能にした遠隔タイヤ圧力監視システムInfo
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Description
テムに関する。特に、本発明は、各車輪にバッテリ作動
圧力センサを個別に設けることにより、独自にコード化
した情報を自動車に取り付けた受信機に送信してドライ
バに表示する、タイヤ圧力監視システムに関する。
ている。これらの方法は、温度補償されたタイヤ圧力の
情報を提供するタイヤ圧力センサを用いている。
温度と共に膨張し、自動車が長く作動するにつれてタイ
ヤは熱くなるので、温度補償ができなかった場合は、圧
力の示度が極端に高くなる。同様に、特に寒い気候のと
きは、タイヤ圧力の示度が低くなる。これらの実際より
も高い或いは低い示度は、一定温度に標準化する必要が
ある。
サ出力の電子変動を利用していた。その例は、米国特許
第4567459号、第4703650号、及び第4966034号に開示さ
れている。
情報を連絡するための、種々の公知の方法を有してい
る。これらの方法としては、同調回路及び無線送信機が
ある。前者の例は、上述した米国特許に開示されてい
る。無線送信機を用いた方法の例は、米国特許4510484
号、第4554527号、及び第5061917号に開示されている。
に係るディジタル値をコード化したものもある。かかる
方法の例は、米国特許第5001457号及び上述した米国特
許第5061917号に開示されている。
より小型の集積回路に供電し得るまでに進歩した。自動
車の車輪にバッテリ作動送信機を取り付けたシステムの
例は、米国特許第4978941号に開示されている。従来の
遠隔タイヤ圧力監視システムは、幾つかの欠点を有す
る。第一に、これらのシステムの中には例えば計器盤に
正しい表示を行うために自動車組み立て時に一応校正さ
れているものもあるが、これらのシステムでは、自動車
のタイヤ交替等の標準的な整備を受ける際にシステムを
再校正しなければならないことに起因する問題が考慮さ
れていない。また、損傷した送信機の交換の問題、及び
交換に伴う校正の問題も考慮されているとは思われな
い。更に、このようなシステムの組み立てコストが低下
するにつれて、システムが普及することになる。その結
果、異なるシステム間でコードが重複した場合、一方の
自動車のタイヤから圧力示度が、近くにいる別の自動車
の受信機により誤って受信されて、別の自動車のコンソ
ール上に報告されることになる。
めに、適当な送信周波数の選定に意が払われてきたが、
益々広範に実施されてきたキーレスエントリシステム等
の遠隔制御装置には特有の問題が生じている。
の問題は、設置前の送信機のバッテリ消耗、及び低圧力
示度の無い動作時における過渡のバッテリ消耗の回避に
関わるものである。
タイヤ位置を簡単に学習或いは再学習できる、タイヤ圧
力監視システムを提供することが望まれる。また、他の
自動車上の同様のシステムにより、或いはキーレスエン
トリシステム等の自動車内の他の無線周波数生成システ
ムにより影響されない、システムを提供することが望ま
れる。更に、より新しい長寿命電源を利用すると共に、
電力を保存すべく通常動作では電力に頼らない温度補償
圧力センサ技術を利用した、タイヤ圧力監視システムを
提供することが望まれる。
係する送信機に固有のコードを採用した、遠隔タイヤ圧
力監視システムを提供することである。
か否かを問わず付近の無線信号生成源からの干渉を回避
した、遠隔タイヤ圧力監視システムを提供することであ
る。
再校正を可能とする、遠隔タイヤ圧力監視システムを提
供することである。
する、遠隔タイヤ圧力監視システムを提供することであ
る。
ステムは、自動車内で使用される各送信機に対して独自
の2進コードを採用している。このコードは、自動車上
(例えば、キーレスエントリシステム又は自動車警告作
動システム)か付近(例えば隣の自動車上の別の遠隔タ
イヤ圧力監視システム)の他のRF(無線周波数)生成シ
ステムにより影響されない周波数で、表面弾性波(SA
W)に基づいた装置を用いて、振幅変調RF搬送波信号に
重ね合わせることにより、送信される。タイヤの交替
後、交換された車輪(従って交換された送信機)の位置
に応じて自動車の受信機を再校正するためには、ドライ
バ情報コンソール上のボタンを押せばよい。
費しない機械的な温度補償圧力センサを採用している。
圧力が所定値以下に下がるとスイッチ接点が開き、信号
がドライバ情報コンソールに送出される。
明の前記及びその他の目的及び特徴を詳細に説明する。
図1は、本発明の好適な実施例に係る受信及び送信装置
のブロック図である。
理的配置を示す図である。
す図である。
ットの送信タイミングを示すタイムチャートである。
面弾性波(SAW)に基づいた受信機の性能を示す比較図
である。
置例である。
に受信機に送信されるかを示すタイミング図である。
ック図であり、ここでは、自動車の各タイヤ毎に設けら
れたシステムセンサ/送信機100がシステム受信機200と
共に示されている。各センサ/送信機は、従来のねじ式
タイヤ弁の背部に取り付けられて、図2に示すように組
立体20の全体を構成する。後述するように、弁は、符号
化されたタイヤ識別・圧力情報を受信機200に送信する
ためのアンテナとして機能する。
の説明を若干行う。センサ/送信機の電子回路は、ガラ
スを充填したナイロンハウジング内に収容され、機械的
振動、汚損等から更に保護するために絶縁材と共に嵌め
込まれている。係る構成により、設置し易く製造コスト
の低いタイヤ内ユニットが得られる。装置の全重量は、
当該装置を取り付ける車輪内に平衡錘を付ける必要をな
くすために、できるだけ小さくする。また、装置の寸法
をできるだけ小さくすることにより、装置を車輪のドロ
ップセンタ空洞内に容易に取り付けることができ、タイ
ヤ取り外し装置から保護するようにしている。図3は、
このように車輪30のドロップセンタに組立体20を取り付
けた一例を示す。
ができるリチウム電源を内蔵している。電源の寿命が長
いので恒久的に取り付けることが可能となり、電源を消
耗して交替することがない。
り、スペースを維持するように設計されている。電子回
路用のプリント基板(PCB)は、好適な実施例では耐炎
性繊維ガラスFR−4材料から形成するが、必要に応じて
他の材料を使用してもよい。基板外素子は、歪解放貫通
孔接続を用いて、主PCBに接続される。
口部を介して低圧報告を発する機械的装置である。以下
のことから分かるように、センサは電力を消費しない
が、これは、装置の長寿命化に重要な特徴である。図4
において、センサ400は、ベリリウム一銅合金から成る
圧力隔膜410を有する。本体420は、黄銅から形成されて
いる。ガラス/金属間シール430は支柱440を取り囲み、
隔膜410と本体420とにより形成された室450を封止す
る。室450には、空気と同じ温度膨張特性を有する乾燥
窒素が、低タイヤ圧力報告を生じさせるに必要な圧力を
僅かに下回る圧力まで、充填されている。例えば、この
圧力は、自動車のタイヤの場合、摂氏20度で25psi(1.7
6kg/cm2)、トランクに搭載した予備タイヤの場合は、6
0psi(4.22kg/cm2)とする。圧力は、トラックその他の
種類のタイヤの場合、異なってもよい。従って、隔膜41
0の遠い方の側は窒素に晒され、近い方の側はタイヤ内
の空気に晒される。
有する。タイヤ内の空気圧が所定値以下に減ると、室45
0内の窒素は、隔膜を接点445から離れる方向に付勢して
スイッチを開く。このスイッチは、不活性素子であるの
で、上述したように電力を消費しない。
所定値以下に降下すると、警告を発する。更に、システ
ムは、自己監視しており、システムの誤動作を使用者に
報告する。更にまた、受信機のデータ出力は、自動車内
のドライバ情報コンソール用コンピュータと適合するよ
うに行うことができるので、タイヤ圧力情報を、他の操
作情報と共に、計器盤に直接表示することができる。加
えて、以下に説明するように、ドライバ情報コンソール
用コンピュータの制御は、タイヤ交替の場合にシステム
を再校正するために利用することができる。
は、各センサ/送信機100内の一次オシレータとして機
能し、振幅変調RF(無線周波数)搬送波信号を発する。
特定用途向け集積回路(ASIC)130は、装置の符号化回
路の出力データ速度を設定するように構成されている
(後述)。
あり、且つ広範な温度範囲に亘り周波数補償されるた
め、採用された。この補償特性は、タイヤが極めて冷た
いか或いは熱いかに拘らず、装置が正確な無線送信周波
数を付与する必要があるとき、特に重要である。表面弾
性波装置110は、他の周波数源に対する干渉が最小とな
るように選定された低出力RF信号を発信する。またこの
選定は、自動車の小径端部特性を介して安定した通信経
路を構成する必要にも基づいている。従って、好適な実
施例では、約418.0MHzの周波数が選定された。
開放に応じて、送信すべきデータを直列データ信号とし
て生成する。図5に示すように、直列データ信号は、多
重ビットの送信機識別(ID)コードと、1ビットの圧力
コードと、1ビットの学習コードとを含む。送信機識別
コードのビット数は、各送信機を正確に識別するために
必要な独自のコードの数に応じて決まる。一実施例にお
いて、識別コードの長さは、12ビットであるが、必要に
応じて、20ビット或いは24ビットとしてもよい。開始ビ
ットは、各送信機識別コードに先行する。特定用途向け
集積回路130は、発振器120を駆動するのに必要なTTL
(トランジスタトランジスタ論理回路)レベル信号を生
成する。特定用途向け集積回路130の入力部には、磁気
的に作動する学習モードスイッチ160と、上述した圧力
スイッチ170と、製造時に各送信機にプログラムされる
個々の送信機コードを設定するのに必要な多重プリント
基板トレーススイッチと、が含まれる。送信機自体は、
FCC(米国通信委員会)の要求事項に従って設計されて
いる。
の別の特徴は、送信タイミングに関連したものである。
図8のタイミング図に示したように、連続したデータパ
ケット間にドエル期間即ちオフ期間が任意に設けられて
いる。このオフ期間は、製造時に各送信機100にプログ
ラムされた特定の送信機コードに指標付けされている。
その結果、二つの送信機が全く同時に送信することはな
く、送信機どうしの干渉又は無線周波数の衝突を起こり
難くしている。この特徴は、本システムが例えば一定の
自動車群全体で実現される場合に、特に重要である。か
くして、当該自動車群内のある自動車の送信機が別の自
動車に誤った低圧報告を発信する可能性は低下する。
が当該システムの送信機から送られた信号と他の自動車
に取り付けられた送信機からの信号とを識別する、こと
を可能にする。
特定用途向け集積回路供給コードと共に、後段の増幅器
140で増幅されて緩衝記憶される。増幅器140は、自動車
の乗客室内で作動する受信機に効果的な通信を供するの
に適した振幅を有するRF信号を生成することができる、
単純で効率の良い低コスト共通エミッタ増幅器である。
送信機の符号器特定用途向け集積回路からのデータ信号
は、この増幅器段をオンオフする。その結果、振幅変調
RF搬送波に重ね合わされた、ディジタル情報を伝送する
パルス幅変調信号が得られる。
する。この弁棒150は、車輪から露出して理想的な無線
信号送信アンテナを形成するので、特に適したアンテナ
である。アンテナ整合回路180は、最大RF電力移動量に
配慮している。タイヤ内に完全に収容れるアンテナを使
用した場合、受信機のエネルギ量が減少し、一層強力な
送信機か一層感度の高い受信機が必要となる。弁棒の長
さは、送信機の動作周波数を考慮して、短くしている。
従って、全ての無線周波数がアンテナに案内されるよう
に、適切なインピーダンス整合回路180を設ける。ま
た、弁棒を水汚損から隔絶し或いは装着される導電性車
輪から絶縁するために、弁の外側に特殊な非導電性コー
ティングを施している。
能は、装置内の各車輪から(即ち各送信機100から)情
報を受領して当該情報を復号し、更にドライバ情報コン
ソールに送って自動車運転者に表示することである。各
受信機200は、対応する送信機100の周波数で作動する超
低電力再生型受信機である。受信機200は、同一自動車
内で作動している他の無線周波数受信機と互換性がある
ように設計されている。このような受信機としては、例
えば自動車に搭載したキーレスエントリシステム(キー
を用いることなくドアロックを開閉する装置)に係る受
信機がある。
する、再生設計を採り入れている。送信機100のよう
に、受信機200は、表面弾性波に基づいた周波数制御装
置を使用しており、温度及び機械的振動の両方を考慮し
て、動作周波数を効果的に安定させている。また、表面
弾性波(SAW)に基づいた設計は、所望の動作周波数の
周りで再生受信機により本来的に生成される、特徴的な
スペクトルノイズの閉じ込めを確実に行い得るので有利
である。この結果を、図6のグラフに示す。
受信機に対する当該受信機の互換性を高める。この表面
弾性波(SAW)に基づいた受信機の設計方法はまた、良
好な選択性も呈する。
50から信号を受信する。受信機200の閉鎖容器内に取り
付けられるアンテナ210は、システム送信機と受信機と
の間の偏波不整合の影響を減少させるために垂直及び水
平の両偏波モードの感度が高い。
数制御装置と共働して作動する、再生受信機220に送出
される。データ調整部240は、外部ノイズにより生じる
ことがある信号劣化を減少させるために、受信機220の
出力側に設けられている。データ調整部240の出力は、
マイクロコントローラ250に供給される。好適な実施例
では、このマイクロコントローラは、8ビットである
が、プロセッサをより強力且つ低コストにするため、他
の一層強力なマイクロコントローラの使用を考えてもよ
い。
グ信号を受信して信号内の情報を復号し、更にそれをバ
スインタフェース270に送る。バスインタフェース270
は、復号された情報を、自動車内の特定のドライバ情報
コンソールに応じて解釈する。自動車の製造業者が違え
ばコンソールの設計もそれぞれ異なることがあるよう
に、バスインタフェースも各製造業者に独自のものとな
る。インタフェースは、別個に入手可能な部品であるの
で、ここで詳述する必要はない。しかしながら、インタ
フェースは、通常、1個の集積回路と、おそらく4個又
は5個の低コスト外部受動素子から成る。
したドライバ情報コンソール700自体は、複数のランプ
即ち発光ダイオード(LED)から構成されている場合も
あるし、液晶表示装置(LCD)から構成されている場合
もある。
車輪交替再校正スイッチインタフェースを有する。既に
述べたように、システムの再校正は、タイヤの交替に起
因する新しい車輪位置をシステムに「教授」するために
必要である。実際上、製造時に初期の車輪位置(例え
ば、4輪自動車の場合、左側の前部及び後部、右側の前
部及び後部の車輪位置)をシステムに「教授」するため
に、同様の構造を使用してもよい。
示されている。この回路は、自動車の電気系統により印
加される標準電圧(例えば、13.8V)を、無線周波数マ
イクロコントローラ回路及びドライバ情報コンソールイ
ンタフェース回路により使用される安定した5.0Vまで減
少して調節する、電圧調整器を構成する。本発明の別の
特徴に従って、各システム受信機は、それぞれの送信機
に関係したコードを「学習」することができる。この特
徴は、先に説明した無線周波数の衝突防止機能に更に寄
与する。また、各受信機は、製造時に必要なコードを
「教授」される。図7を参照すると、ドライバ情報コン
ソール700は、タイヤ圧力警告表示ランプ730乃至760の
近傍に位置する、二つの超小型ボタン710及び720を有す
る。好適な実施例においては、システムを約60秒間「学
習」モードにするために、二つのボタンを3秒間同時に
押す。この間、受信機は、そのタイヤに取り付けられた
送信機の一つからの特徴的な学習モード信号の受信に対
して感心する。学習モード信号を送るために、各送信機
近傍の各自動車タイヤの外側で、強い磁石を掃引する。
各送信機は、その結果生じる磁気信号を受領すると、そ
の学習信号を、新しい送信機コード群を学習するように
統合されたシステム受信機に戻す。
輪を通過する順次)は、自動車上の各ワイヤの現在位
置、例えば左側前輪、左側後輪、右側前輪、右側後輪等
を決定する。このプロセスにより、自動車の組み立て工
場でシステムを設置する場合の開始位置校正が容易にな
る。
製造時のスリープモードから各送信機を「覚醒」させる
ことにより、設置に先立つ著しいバッテリの消耗を減少
させて、送信機の貯蔵寿命を延ばすことである。
替を実施するために、共通交替コード等の別の送信機コ
ードに感応するように形成してもよい。
の日常的な整備、例えばタイヤの交替時にも重要であ
る。受信機200は、タイヤの交替時にその各送信機のコ
ードを自動車上の各送信機の位置(例えば、左側前輪、
左側後輪、右側前輪、右側後輪)に対応付けてプログラ
ムされているので、各位置の再学習が必要となる。この
再学習を行わないと、特定のタイヤのタイヤ圧力が過渡
に減少した場合に、ドライバ情報コンソール上の表示
が、間違った情報を与えることになる。
は、それぞれ「従前」及び「現在」とラベル付けされて
いる。タイヤ交替直後に、整備技術者は、ドライバ情報
コンソール700上に所望のタイヤ位置が点灯するまで反
復して「従前」ボタン710を押す。このようにして従前
の位置を割り出した後、技術者は、タイヤの現在位置が
コンソール700上に点灯するまで、「現在」ボタン720を
押す。「現在」ボタンを開放すると、任意のあるタイヤ
の従前及び現在の位置が連続的に点滅しした後、休止
(例えば、0.5秒)が続き、格納すべき再校正を表示す
る。この情報は、液晶表示装置(LCD)上に表示するこ
ともできる。この新しいタイヤ位置は、従前及び現在ボ
タンを3秒以内の短時間同時に押すことにより、システ
ム受信機内に再校正される。この手順は、システムの各
タイヤ毎に反復され、従前及び現在のボタンを同時に例
えば10秒間押して最後のタイヤを再校正すると、終了す
る。
ヤを後輪タイヤに、後輪タイヤを前輪タイヤに移し代え
る。第一の再校正ステップでは、ドライバ情報コンソー
ル700上の左側前輪ランプが点灯するまで、「従前」ボ
タン710を押す。次に、コンソール700上の左側後輪ラン
プが点灯するまで「現在」ボタン720を押す。更に、従
前と現在の両方のボタンを押すと、左側前輪から左側後
輪に移動した送信機の位置が、受信機200内に格納され
る。
てきたが、本発明の範囲及び精神から逸脱することな
く、種々の変更及び修正をなし得ることは、当業者には
明らかである。従って、本発明は、添付請求の範囲によ
ってのみ限定されると解されるべきである。
Claims (17)
- 【請求項1】それぞれ少なくとも1本のタイヤが取り付
けられた車輪を複数個有する自動車において、タイヤ圧
力監視システムが異常なタイヤ圧力を指示するための表
示インタフェースを前記自動車の内側に備えること、さ
らに、該システムが、前記タイヤ毎に、以下の各手段を
備える検知/送信手段を備えていること、 すなわち、該検知/送信手段は、 圧力を検知する手段と、 前記タイヤのそれぞれの温度補償圧力を示す信号を生成
する手段と、 前記信号を符号化して符号化信号を生成すると共に前記
タイヤのそれぞれと前記自動車上の位置を独自に識別す
る手段と、 前記符号化信号を送信する手段と、を備えていること、 更に、前記システムが、 前記符号化信号を受信する手段と、 前記符号化信号を復号してそれに応じた表示信号を生成
する手段と、 前記表示信号に従って、前記タイヤのそれぞれの低圧力
と位置とを示す表示を提供する手段と、を備えているこ
と、 から成る前記タイヤ圧力監視システムにおいて、 前記検知/送信手段が前記タイヤの内部に取り付けられ
ていること、 前記システムが、前記自動車のタイヤを交替する場合
に、前記タイヤのそれぞれの位置に関する情報を前記シ
ステムが再獲得するように前記システムを再校正する手
段を備えていること、 前記システムを再校正する手段が、 前記マイクロコントローラと、前記表示を提供する手段
に連係した押しボタンと、を備えており、この場合、前
期押しボタンを所定のやり方で押すことにより前記自動
車の前記タイヤの位置を格納するように前記マイクロコ
ントローラをプログラムすること、 かつ、前記タイヤの各々に対して、前記システムを再校
正する手段が、前記検知/送信手段の近くに取り付けら
れた磁気作動スイッチを有し、該磁気作動スイッチはそ
の近傍の磁界の存在に応じて作動させられ、しかもこの
場合、前記押しボタンを前記所定のやり方で押すことに
関連して前記スイッチが作動し、これにより、前記自動
車の前記タイヤの位置を格納するように前記マイクロコ
ントローラをプログラムすること、 を特徴とする前記システム。 - 【請求項2】前記表示を提供する手段が、ドライバ情報
コンソールと、前記押しボタンとから成り、 前記ドライバ情報コンソールが、前記自動車の動作に関
する別の情報も提供する、 ことを特徴とする請求の範囲第2項記載のシステム。 - 【請求項3】前記符号化する手段が、特定用途向け集積
回路(ASIC)から成り、 前記符号化信号が、多重ビットの識別コードを含む、こ
とを特徴とする請求の範囲第1項記載のシステム。 - 【請求項4】前記多重ビット識別コードが12ビットコー
ドである、 ことを特徴とする請求の範囲第5項記載のシステム。 - 【請求項5】前記多重ビット識別コードが20ビットコー
ドである、 ことを特徴とする請求の範囲第5項記載のシステム。 - 【請求項6】前記多重ビット識別コードが24ビットコー
ドである、 ことを特徴とする請求の範囲第5項記載のシステム。 - 【請求項7】前記符号化する手段が、特定用途向け集積
回路(ASIC)から成り、 前記符号化信号が、タイヤ圧力の状態を示す1ビットの
圧力コードを含む、 ことを特徴とする請求の範囲第1項記載のシステム。 - 【請求項8】前記符号化する手段が、特定用途向け集積
回路(ASIC)から成り、 前記タイヤのそれぞれの位置に関する情報をシステムに
再獲得させ得るように、前記検知/送信手段が前記再校
正する手段を教授する情報を提供しているかどうか、を
示す1ビットの学習コードを前記符号化信号が含む、こ
とを特徴とする請求の範囲第1項記載のシステム。 - 【請求項9】前記符号化する手段が、特定用途向け集積
回路(ASIC)から成り、 前記特定用途向け集積回路(ASIC)が、出力された符号
化信号の間にドエル時間を設ける手段、を有し、前記符
号化信号が、多重ビットの識別コードを含み、前記ドエ
ル時間が、前記多重ビットの識別コードに基づいて決定
される、 ことを特徴とする請求の範囲第1項記載のシステム。 - 【請求項10】前記多重ビット識別コードが、12ビット
コードである、 ことを特徴とする請求の範囲第11項記載のシステム。 - 【請求項11】前記多重ビット識別コードが、20ビット
コードである、 ことを特徴とする請求の範囲第11項記載のシステム。 - 【請求項12】前記多重ビット識別コードが、24ビット
コードである、 ことを特徴とする請求の範囲第11項記載のシステム。 - 【請求項13】前記圧力を検知する手段が、 隔壁により閉鎖されて室を画定する開放端部を持つハウ
ジングを有する交換器であって、前記室が乾燥窒素で充
填され、前記乾燥窒素に対向しない隔壁の側が前記タイ
ヤの内部に露出された、変換器と、 第一及び第二の接点を有する通常は閉じたスイッチであ
って、前記第二の接点が前記隔壁と連係し、前記タイヤ
のうちの一つの圧力が所定値以下に下がると、前記隔壁
が、前記通常は閉じたスイッチを開放するように、前記
第一の接点から離れる方向に移動する、スイッチと、を
備えたことを特徴とする請求の範囲第1項記載のシステ
ム。 - 【請求項14】前記信号を生成する手段が、表面弾性波
(SAW)装置から成る、ことを特徴とする請求の範囲第
1項記載のシステム。 - 【請求項15】前記符号化信号を受信する手段が、再生
受信機と表面弾性波(SAW)周波数制御装置とから成
る、 ことを特徴とする請求の範囲第3項記載のシステム。 - 【請求項16】前記符号化信号を復号する手段が、マイ
クロコントローラから成る、 ことを特徴とする請求の範囲第1項記載のシステム。 - 【請求項17】更に、前記検知/送信手段のそれぞれに
電力を供給するための複数のバッテリ手段、を備えたこ
とを特徴とする請求の範囲第1項記載のシステム。
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