JP3412258B2 - 増幅率可変装置及び移動体の内圧検出装置及び電磁誘導式変位検出装置及びタイヤ空気圧センサ - Google Patents
増幅率可変装置及び移動体の内圧検出装置及び電磁誘導式変位検出装置及びタイヤ空気圧センサInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、増幅率を周波数に応じ
て変化可能な増幅率可変装置と、移動体の内圧検出装置
と、電磁誘導原理を用いて非接触に変位を検出する電磁
誘導式変位検出装置と、この電磁誘導式変位検出装置を
用いたタイヤ空気圧センサに関する。
て変化可能な増幅率可変装置と、移動体の内圧検出装置
と、電磁誘導原理を用いて非接触に変位を検出する電磁
誘導式変位検出装置と、この電磁誘導式変位検出装置を
用いたタイヤ空気圧センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】変位が検出されるべき可動体と連動して
変位するとともに、変位に応じてピックアップコイルと
鎖交する磁束量を変化させる磁束変化発生手段を備える
電磁誘導式変位検出装置は、可動体に接触することなく
その変位を検出できる利点を有している。
変位するとともに、変位に応じてピックアップコイルと
鎖交する磁束量を変化させる磁束変化発生手段を備える
電磁誘導式変位検出装置は、可動体に接触することなく
その変位を検出できる利点を有している。
【０００３】また、この電磁誘導式変位検出装置の応用
例として、上記磁束変化発生手段としてタイヤに内蔵し
た永久磁石がタイヤ空気圧により変位することを車両側
のピックアップコイルで検出するタイヤ空気圧センサも
知られている。
例として、上記磁束変化発生手段としてタイヤに内蔵し
た永久磁石がタイヤ空気圧により変位することを車両側
のピックアップコイルで検出するタイヤ空気圧センサも
知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の電磁誘導式変位検出装置やそれを用いたタイヤ
空気圧センサは、次の問題を有している。すなわち、こ
の電磁誘導式変位検出装置などが、可変周波数の搬送信
号の振幅変調（ＡＭ）により上記変位を検出する場合、
搬送信号（キャリヤ）の周波数の変動に応じてピックア
ップコイルに電磁誘導される検出電圧の振幅が変化し、
この搬送信号の周波数変化に伴う振幅変化が、本来の可
動体の変位に応じた振幅変化に重畳してしまい、その結
果、ピックアップコイルに電磁誘導された信号電圧の振
幅により可動体の振幅を決定するのが困難であった。
た従来の電磁誘導式変位検出装置やそれを用いたタイヤ
空気圧センサは、次の問題を有している。すなわち、こ
の電磁誘導式変位検出装置などが、可変周波数の搬送信
号の振幅変調（ＡＭ）により上記変位を検出する場合、
搬送信号（キャリヤ）の周波数の変動に応じてピックア
ップコイルに電磁誘導される検出電圧の振幅が変化し、
この搬送信号の周波数変化に伴う振幅変化が、本来の可
動体の変位に応じた振幅変化に重畳してしまい、その結
果、ピックアップコイルに電磁誘導された信号電圧の振
幅により可動体の振幅を決定するのが困難であった。
【０００５】このため、上記した従来のタイヤ空気圧セ
ンサでは、可動体の変位の所定位置（所定のタイヤ空気
圧値）において例えば永久磁石を回動させてピックアッ
プコイルの鎖交磁束量を急変させる工夫をしている。し
かしながら、このような二値的なタイヤ空気圧の検出は
タイヤ空気圧の所定限界レベルへの接近を前もって知る
などの動作ができないという欠点を有している。
ンサでは、可動体の変位の所定位置（所定のタイヤ空気
圧値）において例えば永久磁石を回動させてピックアッ
プコイルの鎖交磁束量を急変させる工夫をしている。し
かしながら、このような二値的なタイヤ空気圧の検出は
タイヤ空気圧の所定限界レベルへの接近を前もって知る
などの動作ができないという欠点を有している。
【０００６】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、搬送信号の周波数変動にもかかわらず変位を正確
に検出可能な増幅率可変装置及び電磁誘導式変位検出装
置を提供することをその目的としている。また、本発明
は、車速の変化にもかかわらずタイヤ空気圧及びその変
化の正確な検出が可能な移動体の内圧検出装置及び電磁
誘導式のタイヤ空気圧センサを提供することを他の目的
としている。
あり、搬送信号の周波数変動にもかかわらず変位を正確
に検出可能な増幅率可変装置及び電磁誘導式変位検出装
置を提供することをその目的としている。また、本発明
は、車速の変化にもかかわらずタイヤ空気圧及びその変
化の正確な検出が可能な移動体の内圧検出装置及び電磁
誘導式のタイヤ空気圧センサを提供することを他の目的
としている。
【０００７】また、本発明は、簡素な回路構成で上記目
的を達成することを他の目的としている。更に、本発明
は、後述する作用効果を達成することを他の目的として
いる。
的を達成することを他の目的としている。更に、本発明
は、後述する作用効果を達成することを他の目的として
いる。
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の構成は、
移動体の内圧の変化を磁束の変化として検出する圧力検
出手段と、該手段からの信号をその周波数に応じて増幅
率を変化させるよう調整する増幅率可変手段と、該可変
手段により調整されて出力された出力信号を処理して前
記移動体の内圧を判定する信号処理手段とから構成さ
れ、前記信号処理手段は、調整された前記出力信号の大
きさにより前記移動体の内圧の大きさを信号として出力
するものであり、前記圧力検出手段は、前記移動体の内
圧の変化に応じて位置が変化する磁石と、該磁石の磁力
により磁極の位置が変化する磁石とからなる圧力センサ
部を包含していることを特徴とする移動体の内圧検出装
置である。
移動体の内圧の変化を磁束の変化として検出する圧力検
出手段と、該手段からの信号をその周波数に応じて増幅
率を変化させるよう調整する増幅率可変手段と、該可変
手段により調整されて出力された出力信号を処理して前
記移動体の内圧を判定する信号処理手段とから構成さ
れ、前記信号処理手段は、調整された前記出力信号の大
きさにより前記移動体の内圧の大きさを信号として出力
するものであり、前記圧力検出手段は、前記移動体の内
圧の変化に応じて位置が変化する磁石と、該磁石の磁力
により磁極の位置が変化する磁石とからなる圧力センサ
部を包含していることを特徴とする移動体の内圧検出装
置である。
【００１２】
【００１３】
【００１４】本発明の第２の構成は、ピックアップコイ
ルと、変位が検出されるべき可動体と連動して変位する
とともに前記変位に応じて前記ピックアップコイルと鎖
交する交番磁束を振幅変調する磁束変化発生手段と、周
波数に略比例する減衰率で前記ピックアップコイルの電
磁誘導電圧の振幅を減衰させる振幅補正手段とを備え、
前記磁束変化発生手段は、タイヤに固定される固定磁石
と、前記固定磁石に対面して前記タイヤに変位自在に保
持されるとともに前記タイヤの空気圧に応じて前記固定
磁石との間の距離が変化する可動磁石と、前記両磁石間
に位置して回転自在に保持されるとともに前記可動磁石
及び前記固定磁石の磁気力により前記可動磁石の変位に
より回動する回動磁石とからなり、車速に連動する搬送
信号と前記車速及び前記変位に応じた振幅を有する電磁
誘導電圧を前記ピックアップコイルに発生させるタイヤ
空気圧センサからなるものであることを特徴としてい
る。
ルと、変位が検出されるべき可動体と連動して変位する
とともに前記変位に応じて前記ピックアップコイルと鎖
交する交番磁束を振幅変調する磁束変化発生手段と、周
波数に略比例する減衰率で前記ピックアップコイルの電
磁誘導電圧の振幅を減衰させる振幅補正手段とを備え、
前記磁束変化発生手段は、タイヤに固定される固定磁石
と、前記固定磁石に対面して前記タイヤに変位自在に保
持されるとともに前記タイヤの空気圧に応じて前記固定
磁石との間の距離が変化する可動磁石と、前記両磁石間
に位置して回転自在に保持されるとともに前記可動磁石
及び前記固定磁石の磁気力により前記可動磁石の変位に
より回動する回動磁石とからなり、車速に連動する搬送
信号と前記車速及び前記変位に応じた振幅を有する電磁
誘導電圧を前記ピックアップコイルに発生させるタイヤ
空気圧センサからなるものであることを特徴としてい
る。
【００１５】好適には、上記第２の構成において更に、
前記振幅補正手段がローパスフィルタからなり、前記交
番磁束の搬送周波数が、出力信号振幅が周波数に略比例
する前記減衰率で減衰する前記ローパスフィルタの減衰
帯域内に設定される。 好適には、上記第２の構成におい
て更に、減衰率を所定の比例定数値をＫとする時、０．
５Ｋ〜２Ｋの範囲に設定される。
前記振幅補正手段がローパスフィルタからなり、前記交
番磁束の搬送周波数が、出力信号振幅が周波数に略比例
する前記減衰率で減衰する前記ローパスフィルタの減衰
帯域内に設定される。 好適には、上記第２の構成におい
て更に、減衰率を所定の比例定数値をＫとする時、０．
５Ｋ〜２Ｋの範囲に設定される。
【００１６】好適には、上記第２の構成において更に、
前記振幅補正手段が、シャント抵抗Ｒｓと帰還容量Ｃと
の並列帰還回路を通じて出力電圧を負帰還する積分回路
からなり、前記搬送周波数ｆはｆｃ＝１／（２πＲｓ
Ｃ）より大きい値に設定される。
前記振幅補正手段が、シャント抵抗Ｒｓと帰還容量Ｃと
の並列帰還回路を通じて出力電圧を負帰還する積分回路
からなり、前記搬送周波数ｆはｆｃ＝１／（２πＲｓ
Ｃ）より大きい値に設定される。
【００１７】本発明の第３の構成は、上記第２の構成に
おいて更に、前記振幅補正手段の出力信号の振幅に対応
するタイヤ空気圧信号を出力することを特徴としてい
る。本発明の第４の構成は、上記第３の構成において更
に、前記振幅補正手段の出力信号の振幅に対応するタイ
ヤ空気圧信号を多段階信号に変換する比較手段と、前記
比較結果を表示する表示手段とを有することを特徴とし
ている。
おいて更に、前記振幅補正手段の出力信号の振幅に対応
するタイヤ空気圧信号を出力することを特徴としてい
る。本発明の第４の構成は、上記第３の構成において更
に、前記振幅補正手段の出力信号の振幅に対応するタイ
ヤ空気圧信号を多段階信号に変換する比較手段と、前記
比較結果を表示する表示手段とを有することを特徴とし
ている。
【００１８】
【作用及び発明の効果】本発明の第１の構成において
は、増幅率可変装置に入力される信号が周波数によりそ
の大きさが変わる様な性質をもっている場合において
も、本発明の増幅率可変装置により一定レベルの大きさ
の信号にすることができ、周波数にかかわらず安定な出
力を得ることができる。又、逆に入力信号が周波数によ
らず一定の大きさであるものを本発明の増幅率可変装置
により周波数に応じた信号を得ることが可能になる。
は、増幅率可変装置に入力される信号が周波数によりそ
の大きさが変わる様な性質をもっている場合において
も、本発明の増幅率可変装置により一定レベルの大きさ
の信号にすることができ、周波数にかかわらず安定な出
力を得ることができる。又、逆に入力信号が周波数によ
らず一定の大きさであるものを本発明の増幅率可変装置
により周波数に応じた信号を得ることが可能になる。
【００１９】また、入力信号が周波数と共にその大きさ
が大きくなる性質のものに対し、一定のレベルの大きさ
にすることが出来、周波数にかかわらず安定した出力を
得ることが出来る。又逆に周波数によって大きさが変わ
らない信号を本発明の増幅率可変装置により周波数が大
きくなるに従い大きさが小さくなる信号に変換すること
ができる。
が大きくなる性質のものに対し、一定のレベルの大きさ
にすることが出来、周波数にかかわらず安定した出力を
得ることが出来る。又逆に周波数によって大きさが変わ
らない信号を本発明の増幅率可変装置により周波数が大
きくなるに従い大きさが小さくなる信号に変換すること
ができる。
【００２０】
【００２１】更に、想定した入力信号の周波数帯域より
大きいか又は小さい周波数の信号に対しては、それ以上
の増幅を行わない様にすることができ、後段に用いられ
る回路の過大出力を防止できる。
大きいか又は小さい周波数の信号に対しては、それ以上
の増幅を行わない様にすることができ、後段に用いられ
る回路の過大出力を防止できる。
【００２２】また、移動体にとりつけられた空気圧セン
サの出力を移動速度によらず空気圧のみにより変化する
出力が得られる空気圧検出装置を得ることができる。
サの出力を移動速度によらず空気圧のみにより変化する
出力が得られる空気圧検出装置を得ることができる。
【００２３】更に、空気圧信号を多段階、またはその絶
対値を出力できるため、空気圧の様子をより正確に認知
できる。本発明の第２の構成では、磁束変化発生手段が
可動体の変位に応じて交番磁束を振幅変調させ、振幅補
正手段は、ピックアップコイルの電磁誘導電圧の振幅を
周波数に略比例する減衰率で減衰させる。
対値を出力できるため、空気圧の様子をより正確に認知
できる。本発明の第２の構成では、磁束変化発生手段が
可動体の変位に応じて交番磁束を振幅変調させ、振幅補
正手段は、ピックアップコイルの電磁誘導電圧の振幅を
周波数に略比例する減衰率で減衰させる。
【００２４】交番磁束の周波数（搬送周波数ともいう）
が変動すると、上記電磁誘導電圧の振幅は上記周波数に
比例して変動するが、本構成では、電磁誘導電圧の振幅
を周波数に略比例する減衰率で減衰させるので、交番磁
束の周波数（電磁誘導電圧の搬送周波数）の変化にかか
わらず、電磁誘導電圧の振幅はほとんど変化せず、この
振幅変化により正確に変位を検出することができる。
が変動すると、上記電磁誘導電圧の振幅は上記周波数に
比例して変動するが、本構成では、電磁誘導電圧の振幅
を周波数に略比例する減衰率で減衰させるので、交番磁
束の周波数（電磁誘導電圧の搬送周波数）の変化にかか
わらず、電磁誘導電圧の振幅はほとんど変化せず、この
振幅変化により正確に変位を検出することができる。
【００２５】好適には、上記第２の構成において更に、
出力信号振幅が周波数に略比例して減衰するローパスフ
ィルタの減衰帯域内に交番磁束の搬送周波数を設定して
いるので、簡単なローパスフィルタにより上記振幅補正
手段を構成することができる。好適には、上記第２の構
成において更に、検出すべき搬送信号帯域において所定
の比例定数値をＫとする時、減衰率を０．５Ｋ〜２Ｋの
範囲に設定するので、この検出すべき搬送信号帯域にお
いて搬送信号周波数の変動に対して電磁誘導電圧の振幅
をほぼ一定とすることができ、その結果、電磁誘導電圧
の振幅により変位を正確に検出することができる。
出力信号振幅が周波数に略比例して減衰するローパスフ
ィルタの減衰帯域内に交番磁束の搬送周波数を設定して
いるので、簡単なローパスフィルタにより上記振幅補正
手段を構成することができる。好適には、上記第２の構
成において更に、検出すべき搬送信号帯域において所定
の比例定数値をＫとする時、減衰率を０．５Ｋ〜２Ｋの
範囲に設定するので、この検出すべき搬送信号帯域にお
いて搬送信号周波数の変動に対して電磁誘導電圧の振幅
をほぼ一定とすることができ、その結果、電磁誘導電圧
の振幅により変位を正確に検出することができる。
【００２６】好適には、上記第２の構成において更に、
シャント抵抗Ｒｓと帰還容量Ｃとの並列帰還回路を通じ
て出力電圧を負帰還する積分回路により振幅補正手段を
構成し、搬送周波数ｆをｆｃ＝１／（２πＲｓＣ）より
大きい値に設定しているので、ｆｃより小さい電磁誘導
電圧の低周波数成分又は直流成分（上記可動体の変位に
よる鎖交磁束量の変化周波数を含む）に対しては飽和を
防止してリニア増幅を行うことができ、一方、ｆｃより
大きい周波数成分（交番磁束の周波数すなわち搬送周波
数を含む）に対しては積分動作により搬送周波数の大き
さに略比例してその振幅を減衰することができる。
シャント抵抗Ｒｓと帰還容量Ｃとの並列帰還回路を通じ
て出力電圧を負帰還する積分回路により振幅補正手段を
構成し、搬送周波数ｆをｆｃ＝１／（２πＲｓＣ）より
大きい値に設定しているので、ｆｃより小さい電磁誘導
電圧の低周波数成分又は直流成分（上記可動体の変位に
よる鎖交磁束量の変化周波数を含む）に対しては飽和を
防止してリニア増幅を行うことができ、一方、ｆｃより
大きい周波数成分（交番磁束の周波数すなわち搬送周波
数を含む）に対しては積分動作により搬送周波数の大き
さに略比例してその振幅を減衰することができる。
【００２７】本発明の第２又は第３の構成では更に、回
動磁石はタイヤ空気圧の変化により変位する可動磁石と
固定磁石との合成磁界により回動して鎖交磁束量を変化
させるとともに、上記回動時点以前においても上記可動
磁石の変位やそれに影響される回動磁石の小回動などに
より鎖交磁束量を変化させる。したがって、振幅補正手
段から出力される補正済の信号の振幅は、回動磁石の大
回動による信号電圧変化以前に可動磁石の変位に連動し
て変化するものの、車速変化（搬送周波数変化）により
ほとんど変化せず、その結果、回動磁石の大回動前に正
確に可動磁石の変位を検出することができる。
動磁石はタイヤ空気圧の変化により変位する可動磁石と
固定磁石との合成磁界により回動して鎖交磁束量を変化
させるとともに、上記回動時点以前においても上記可動
磁石の変位やそれに影響される回動磁石の小回動などに
より鎖交磁束量を変化させる。したがって、振幅補正手
段から出力される補正済の信号の振幅は、回動磁石の大
回動による信号電圧変化以前に可動磁石の変位に連動し
て変化するものの、車速変化（搬送周波数変化）により
ほとんど変化せず、その結果、回動磁石の大回動前に正
確に可動磁石の変位を検出することができる。
【００２８】本発明の第４の構成では、上記第３の構成
において更に、振幅補正手段の出力信号の振幅に対応す
るタイヤ空気圧信号を多段階表示するので、運転者は容
易にタイヤ空気圧の低下状態を認知することができ、か
つ、回動磁石の回動によりタイヤ空気圧が所定の（例え
ば圧力補充要の）値となったことを正確に認知すること
ができる。
において更に、振幅補正手段の出力信号の振幅に対応す
るタイヤ空気圧信号を多段階表示するので、運転者は容
易にタイヤ空気圧の低下状態を認知することができ、か
つ、回動磁石の回動によりタイヤ空気圧が所定の（例え
ば圧力補充要の）値となったことを正確に認知すること
ができる。
【００２９】
＜実施例＞以下，本発明の電磁誘導式変位検出装置の応
用例でもある自動車のタイヤ空気圧センサの一実施例を
図面に基づいて説明する。図１はこのタイヤ空気圧セン
サの斜視図を示す。
用例でもある自動車のタイヤ空気圧センサの一実施例を
図面に基づいて説明する。図１はこのタイヤ空気圧セン
サの斜視図を示す。
【００３０】タイヤ１のリム１１は車軸（図示せず）に
固定されており、車軸を保持するハブ１３はショックア
ブソーバ（図示せず）を通じて車体（図示せず）に支承
されている。リム１１には上記タイヤ空気圧センサの磁
石部（本発明でいう磁束変化発生手段）２が固定されて
おり、ハブ１３には磁石部２に近接可能にピックアップ
コイル３が固定されている。
固定されており、車軸を保持するハブ１３はショックア
ブソーバ（図示せず）を通じて車体（図示せず）に支承
されている。リム１１には上記タイヤ空気圧センサの磁
石部（本発明でいう磁束変化発生手段）２が固定されて
おり、ハブ１３には磁石部２に近接可能にピックアップ
コイル３が固定されている。
【００３１】ピックアップコイル３の出力電圧（電磁誘
導電圧）Ｖｐは、後述する補償アンプ４及び信号処理回
路５で処理されて、タイヤ空気圧として表示器６に多段
階レベル表示される。磁石部２を図２を参照して説明す
る。円筒ケース２０の両端開口は蓋部２１、２２により
閉鎖されており、蓋部２１、２２は、それぞれ軸心に沿
って内側に突出する軸部２１ａ、２２ａを有している。
軸部２２ａにはベローズ２３が嵌着され、ベローズ２３
の基端部が軸部２２ａの基部に固定されている。ベロー
ズ２３の先端部にはホルダ２４が固定されており、ホル
ダ２４は円筒ケース２０の内周面を摺動自在にガイドさ
れている。軸部２２ａにはタイヤ空気圧が導入される孔
部が形成されており、これによりベローズ２３はタイヤ
空気圧により図中、左方へ伸長するよう付勢されてい
る。ホルダ２４には可動磁石２５が固定されている。ま
た、基端が軸部２１ａに支持されたスプリング２６がホ
ルダ２４を図中、右方へ付勢しており、ホルダ２４は上
記両力の拮抗点で静止する。
導電圧）Ｖｐは、後述する補償アンプ４及び信号処理回
路５で処理されて、タイヤ空気圧として表示器６に多段
階レベル表示される。磁石部２を図２を参照して説明す
る。円筒ケース２０の両端開口は蓋部２１、２２により
閉鎖されており、蓋部２１、２２は、それぞれ軸心に沿
って内側に突出する軸部２１ａ、２２ａを有している。
軸部２２ａにはベローズ２３が嵌着され、ベローズ２３
の基端部が軸部２２ａの基部に固定されている。ベロー
ズ２３の先端部にはホルダ２４が固定されており、ホル
ダ２４は円筒ケース２０の内周面を摺動自在にガイドさ
れている。軸部２２ａにはタイヤ空気圧が導入される孔
部が形成されており、これによりベローズ２３はタイヤ
空気圧により図中、左方へ伸長するよう付勢されてい
る。ホルダ２４には可動磁石２５が固定されている。ま
た、基端が軸部２１ａに支持されたスプリング２６がホ
ルダ２４を図中、右方へ付勢しており、ホルダ２４は上
記両力の拮抗点で静止する。
【００３２】一方、軸部２１ａの基端部には固定磁石２
７が嵌着、固定され、更に、軸部２１ａの中央部には回
動磁石２８が回転自在、軸方向変位不能に保持されてい
る。可動磁石２５、固定磁石２７及び回動磁石２８はそ
れぞれ厚肉の輪板形状を有しており、可動磁石２５は図
中、上方がＮ極、下方がＳ極となるように磁化されてお
り、固定磁石２７は図中、上方がＳ極、下方がＮ極とな
るように磁化されている。回動磁石２８は固定磁石２７
から軸方向に所定距離離れて配置されている。
７が嵌着、固定され、更に、軸部２１ａの中央部には回
動磁石２８が回転自在、軸方向変位不能に保持されてい
る。可動磁石２５、固定磁石２７及び回動磁石２８はそ
れぞれ厚肉の輪板形状を有しており、可動磁石２５は図
中、上方がＮ極、下方がＳ極となるように磁化されてお
り、固定磁石２７は図中、上方がＳ極、下方がＮ極とな
るように磁化されている。回動磁石２８は固定磁石２７
から軸方向に所定距離離れて配置されている。
【００３３】可動磁石２５が回動磁石２８から離れてい
る場合、回動磁石２８は固定磁石２７の磁界により図２
に図示するように、図中、上方がＮ極、下方がＳ極とな
る姿勢で保持される。一方、可動磁石２５が回動磁石２
８に近接すると、固定磁石２７の磁界より可動磁石２５
の磁界の方が回動磁石２８により強く作用するようにな
り、その結果、回動磁石２８は半回転して、図中、下方
がＮ極、上方がＳ極となる姿勢で保持される。
る場合、回動磁石２８は固定磁石２７の磁界により図２
に図示するように、図中、上方がＮ極、下方がＳ極とな
る姿勢で保持される。一方、可動磁石２５が回動磁石２
８に近接すると、固定磁石２７の磁界より可動磁石２５
の磁界の方が回動磁石２８により強く作用するようにな
り、その結果、回動磁石２８は半回転して、図中、下方
がＮ極、上方がＳ極となる姿勢で保持される。
【００３４】磁石部２はタイヤ１とともに回転するの
で、磁石部２から漏洩する磁束の一部はタイヤ１の１回
転毎にピックアップコイル３と鎖交し、ピックアップコ
イル３が１サイクルの交流電圧波形を出力することにな
る。そして、回動磁石２８の上記回動により、この１サ
イクルの交流電圧波形の形状が１８０度合位相が異なる
ことになる。すなわち、１サイクルの交流電圧波形の正
の半波と負の半波との順序が逆となる。このタイヤ空気
圧センサは上記原理を用いてタイヤ空気圧が所定値以下
となったかどうかを検出している。
で、磁石部２から漏洩する磁束の一部はタイヤ１の１回
転毎にピックアップコイル３と鎖交し、ピックアップコ
イル３が１サイクルの交流電圧波形を出力することにな
る。そして、回動磁石２８の上記回動により、この１サ
イクルの交流電圧波形の形状が１８０度合位相が異なる
ことになる。すなわち、１サイクルの交流電圧波形の正
の半波と負の半波との順序が逆となる。このタイヤ空気
圧センサは上記原理を用いてタイヤ空気圧が所定値以下
となったかどうかを検出している。
【００３５】次に、ピックアップコイル３の電磁誘導電
圧について更に説明する。回動磁石２８の上記回動前後
において、回動磁石２８の表面からピックアップコイル
３の方向へ漏洩する磁束量が減少することを原因とし
て、ピックアップコイル３の鎖交磁束量はタイヤ空気圧
の減少とともにすこしづつ減少していき、回動が９０度
になった時点での鎖交磁束量が最小となり、それ以後、
鎖交磁束量は再び増加する。その結果、一定車速でのピ
ックアップコイル３の電磁誘導電圧のピーク値（又は半
波整流値でもよい、更に言えば絶対値）は、空気圧変化
に追従して変化する。
圧について更に説明する。回動磁石２８の上記回動前後
において、回動磁石２８の表面からピックアップコイル
３の方向へ漏洩する磁束量が減少することを原因とし
て、ピックアップコイル３の鎖交磁束量はタイヤ空気圧
の減少とともにすこしづつ減少していき、回動が９０度
になった時点での鎖交磁束量が最小となり、それ以後、
鎖交磁束量は再び増加する。その結果、一定車速でのピ
ックアップコイル３の電磁誘導電圧のピーク値（又は半
波整流値でもよい、更に言えば絶対値）は、空気圧変化
に追従して変化する。
【００３６】ただし、ピックアップコイル３の電磁誘導
電圧のピーク値は車速にほぼ比例して変化する。図４に
車速１０ｋｍ／ｈにおける電磁誘導電圧Ｖの波形を示
し、図５に車速２００ｋｍ／ｈにおける電磁誘導電圧Ｖ
の波形を示す。理論的には両車速に於ける電磁誘導電圧
の比は２０倍となるが、各種損失のために実際には０．
２Ｖ対３．０Ｖと、１５倍になっている。
電圧のピーク値は車速にほぼ比例して変化する。図４に
車速１０ｋｍ／ｈにおける電磁誘導電圧Ｖの波形を示
し、図５に車速２００ｋｍ／ｈにおける電磁誘導電圧Ｖ
の波形を示す。理論的には両車速に於ける電磁誘導電圧
の比は２０倍となるが、各種損失のために実際には０．
２Ｖ対３．０Ｖと、１５倍になっている。
【００３７】このタイヤ空気圧モニタを１０ｋｍ／ｈか
ら２００ｋｍ／ｈの範囲で動作させる時、タイヤ回転数
は１．５ｒｐｓから３０ｒｐｓとなる。測定によればこ
の時、ピックアップコイル３の電磁誘導電圧の１サイク
ル時間（周期）は４ｍｓから６０ｍｓであるとみなすこ
とができた。ここで１サイクル時間（周期）は電磁誘導
電圧がそのピーク値の１／２０となる両端の時点間の時
間とする。この明細書では、この１サイクル時間の逆数
をこの電磁誘導電圧の周波数（本発明でいう搬送周波
数）とみなす。よって、搬送周波数は１７Ｈｚから２５
０Ｈｚとなる。
ら２００ｋｍ／ｈの範囲で動作させる時、タイヤ回転数
は１．５ｒｐｓから３０ｒｐｓとなる。測定によればこ
の時、ピックアップコイル３の電磁誘導電圧の１サイク
ル時間（周期）は４ｍｓから６０ｍｓであるとみなすこ
とができた。ここで１サイクル時間（周期）は電磁誘導
電圧がそのピーク値の１／２０となる両端の時点間の時
間とする。この明細書では、この１サイクル時間の逆数
をこの電磁誘導電圧の周波数（本発明でいう搬送周波
数）とみなす。よって、搬送周波数は１７Ｈｚから２５
０Ｈｚとなる。
【００３８】図６に、車速、搬送周波数と電磁誘導電圧
のピーク値との実測結果を示す。両者は上述したように
略正比例関係を有する。図７に、ピックアップコイル３
の出力電圧の周波数特性を改善する補償アンプ４の一例
を示す。補償アンプ４は、オペアンプ４０と、シャント
抵抗Ｒｓと帰還容量Ｃとの並列回路からなる帰還回路
と、オペアンプ４０の＋入力端と接地間とを接続するオ
フセット補償抵抗Ｒ２と、オペアンプ４０の−入力端と
ピックアップコイル３の一端とを接続する入力抵抗Ｒ１
とからなる。ピックアップコイル３の他端は接地されて
いる。なお、この実施例では、Ｒ１を９３ＫΩ，Ｒｓを
６．３ＫΩ，Ｃを０．１μＦと設定した。
のピーク値との実測結果を示す。両者は上述したように
略正比例関係を有する。図７に、ピックアップコイル３
の出力電圧の周波数特性を改善する補償アンプ４の一例
を示す。補償アンプ４は、オペアンプ４０と、シャント
抵抗Ｒｓと帰還容量Ｃとの並列回路からなる帰還回路
と、オペアンプ４０の＋入力端と接地間とを接続するオ
フセット補償抵抗Ｒ２と、オペアンプ４０の−入力端と
ピックアップコイル３の一端とを接続する入力抵抗Ｒ１
とからなる。ピックアップコイル３の他端は接地されて
いる。なお、この実施例では、Ｒ１を９３ＫΩ，Ｒｓを
６．３ＫΩ，Ｃを０．１μＦと設定した。
【００３９】補償アンプ４は、通常の積分回路（ローパ
スフィルタ）であって、その直流増幅率は−Ｒｓ／Ｒ１
である。よく知られているように、この積分回路では、
入力信号電圧の周波数ｆがｆｃ＝１／（２πＲｓＣ）よ
り小さい場合に単なる反転増幅器となり、周波数ｆがｆ
ｃを超えると積分器となる。この実施例では、図８に示
すようにｆｃを１０Ｈｚに設定し、車速にかかわらず補
償アンプ４の出力電圧のピーク値をほぼ２Ｖとしてい
る。
スフィルタ）であって、その直流増幅率は−Ｒｓ／Ｒ１
である。よく知られているように、この積分回路では、
入力信号電圧の周波数ｆがｆｃ＝１／（２πＲｓＣ）よ
り小さい場合に単なる反転増幅器となり、周波数ｆがｆ
ｃを超えると積分器となる。この実施例では、図８に示
すようにｆｃを１０Ｈｚに設定し、車速にかかわらず補
償アンプ４の出力電圧のピーク値をほぼ２Ｖとしてい
る。
【００４０】すなわち、補償アンプ４の積分器としての
帯域（以下、遮断帯域ともいう）を搬送信号帯域と重
ね、信号帯域（空気圧信号の帯域、０．１Ｈｚ以下）を
補償アンプ４の線形増幅器としての帯域（以下、線形増
幅帯域又は通過帯域ともいう）を搬送信号帯域と重ねた
ものである。積分器としての帯域（遮断帯域）では、補
償アンプ４の出力電圧は周波数にほぼ反比例するので、
上記した車速の変動による電磁誘導電圧Ｖのピーク値の
変動を補償してほぼ周波数に依存しないようにすること
ができる。一方、空気圧に対応する鎖交磁束量に対して
は上記通過帯域のアンプ特性によりリニア増幅を行うこ
とができる。更に、この実施例では、補償アンプ４とし
て非常に遮断周波数が低いローパスフィルタを採用して
いるので、各種の交流ノイズ電圧成分（例えばピックア
ップコイル３に誘導される電磁ノイズをほとんど全てカ
ットすることができ、極めてＳＮ比が高くかつ車速によ
り振幅が変動しないタイヤ空気圧信号を得ることができ
る。
帯域（以下、遮断帯域ともいう）を搬送信号帯域と重
ね、信号帯域（空気圧信号の帯域、０．１Ｈｚ以下）を
補償アンプ４の線形増幅器としての帯域（以下、線形増
幅帯域又は通過帯域ともいう）を搬送信号帯域と重ねた
ものである。積分器としての帯域（遮断帯域）では、補
償アンプ４の出力電圧は周波数にほぼ反比例するので、
上記した車速の変動による電磁誘導電圧Ｖのピーク値の
変動を補償してほぼ周波数に依存しないようにすること
ができる。一方、空気圧に対応する鎖交磁束量に対して
は上記通過帯域のアンプ特性によりリニア増幅を行うこ
とができる。更に、この実施例では、補償アンプ４とし
て非常に遮断周波数が低いローパスフィルタを採用して
いるので、各種の交流ノイズ電圧成分（例えばピックア
ップコイル３に誘導される電磁ノイズをほとんど全てカ
ットすることができ、極めてＳＮ比が高くかつ車速によ
り振幅が変動しないタイヤ空気圧信号を得ることができ
る。
【００４１】図９に、補償アンプ４から出力された補償
済の信号電圧Ｖｃを処理して表示器６に出力する信号処
理回路５を示す。信号電圧Ｖｃは、コンパレータ５１〜
５５に入力され、その出力信号Ｓ１〜Ｓ５は論理回路部
５６に入力される。コンパレータ５４、５５は、回動磁
石２８の回動前か回動後かを判別するためのものであっ
て、回動前と回動後では電磁誘導電圧の１サイクル波形
の＋半波と−半波との順序が逆転するので、これを判別
して、回動前後を判定する。
済の信号電圧Ｖｃを処理して表示器６に出力する信号処
理回路５を示す。信号電圧Ｖｃは、コンパレータ５１〜
５５に入力され、その出力信号Ｓ１〜Ｓ５は論理回路部
５６に入力される。コンパレータ５４、５５は、回動磁
石２８の回動前か回動後かを判別するためのものであっ
て、回動前と回動後では電磁誘導電圧の１サイクル波形
の＋半波と−半波との順序が逆転するので、これを判別
して、回動前後を判定する。
【００４２】コンパレータ５４は＋半波をしきい値電圧
Ｖｒｅｆａで二値化するものであって、コンパレータ５
５は−半波をしきい値電圧Ｖｒｅｆｂで二値化するもの
であって、論理回路部５６は、出力電圧Ｓ４が出力電圧
Ｓ５より先に出現する場合に回動判定信号としてハイレ
ベル（回動完了前）を出力し、出力電圧Ｓ５が出力電圧
Ｓ４より先に出現する場合に回動判定信号としてローレ
ベル（回動完了後）を出力する。
Ｖｒｅｆａで二値化するものであって、コンパレータ５
５は−半波をしきい値電圧Ｖｒｅｆｂで二値化するもの
であって、論理回路部５６は、出力電圧Ｓ４が出力電圧
Ｓ５より先に出現する場合に回動判定信号としてハイレ
ベル（回動完了前）を出力し、出力電圧Ｓ５が出力電圧
Ｓ４より先に出現する場合に回動判定信号としてローレ
ベル（回動完了後）を出力する。
【００４３】一方、コンパレータ５１〜５３は、それぞ
れ＋半波のピークがこれを超えるかどうかを判定するも
のであって、これにより鎖交磁束量の変化すなわち可動
磁石２５の変位すなわちタイヤ空気圧の変化を判定する
ものである（図３参照）。図３に示すように、論理回路
部５６は、上記回動判定信号とコンパレータ５１〜５３
の比較結果Ｓ１〜Ｓ３により、６つのタイヤ空気値ａ〜
ｆを決定することができ、これらの６つのレベルをそれ
ぞれ異なる色で表示する発光表示器６に出力する。 （変形態様）磁束変化発生手段としては、タイヤ空気圧
の変化に応じてピックアップコイル３と鎖交する磁束量
を変化させるものであれば、どんなものでもよい。
れ＋半波のピークがこれを超えるかどうかを判定するも
のであって、これにより鎖交磁束量の変化すなわち可動
磁石２５の変位すなわちタイヤ空気圧の変化を判定する
ものである（図３参照）。図３に示すように、論理回路
部５６は、上記回動判定信号とコンパレータ５１〜５３
の比較結果Ｓ１〜Ｓ３により、６つのタイヤ空気値ａ〜
ｆを決定することができ、これらの６つのレベルをそれ
ぞれ異なる色で表示する発光表示器６に出力する。 （変形態様）磁束変化発生手段としては、タイヤ空気圧
の変化に応じてピックアップコイル３と鎖交する磁束量
を変化させるものであれば、どんなものでもよい。
【００４４】補償アンプ４としては、上記ローパスフィ
ルタの他、搬送周波数帯域で略１／ｆ特性を有し、タイ
ヤ空気圧の変化周波数帯域（ほぼ直流）では一定の伝送
効率を有する回路であれば、他の回路でもよい。例え
ば、電磁誘導電圧の周波数を抽出し、この周波数に反比
例する増幅率に制御される可変利得増幅器を採用するこ
ともできる。ただし、この場合には回路構成は複雑とな
り、消費電力は増大する。
ルタの他、搬送周波数帯域で略１／ｆ特性を有し、タイ
ヤ空気圧の変化周波数帯域（ほぼ直流）では一定の伝送
効率を有する回路であれば、他の回路でもよい。例え
ば、電磁誘導電圧の周波数を抽出し、この周波数に反比
例する増幅率に制御される可変利得増幅器を採用するこ
ともできる。ただし、この場合には回路構成は複雑とな
り、消費電力は増大する。
【００４５】また、上記実施例では移動体として自動車
のタイヤを例に説明を行ったが、タイヤに限らず他の移
動物体の内圧を同じ方法で非接触に検出することができ
る。更に、検出すべき移動体は回転運動体だけでなく直
線運動体や非直線運動体とすることも当然可能である。
のタイヤを例に説明を行ったが、タイヤに限らず他の移
動物体の内圧を同じ方法で非接触に検出することができ
る。更に、検出すべき移動体は回転運動体だけでなく直
線運動体や非直線運動体とすることも当然可能である。
【図１】本実施例のタイヤ空気圧センサの全体構成を示
す模式斜視図である。
す模式斜視図である。
【図２】図１の磁石部２の断面図である。
【図３】図１のピックアップコイル３の電磁誘導電圧の
ピーク値とタイヤ空気圧との関係を示す図である。
ピーク値とタイヤ空気圧との関係を示す図である。
【図４】電磁誘導電圧の波形図である。
【図５】電磁誘導電圧の波形図である。
【図６】車速及び搬送周波数と電磁誘導電圧のピーク値
との関係を示す図である。
との関係を示す図である。
【図７】補償アンプ４の回路図である。
【図８】補償アンプ４の周波数−利得関係を示す図であ
る。
る。
【図９】信号処理回路５のブロック図である。
【図１０】補償アンプ４の出力電圧波形と各しきい値電
圧との関係を示す波形図である。
圧との関係を示す波形図である。
１はタイヤ、２は磁石部（磁束変化発生手段）、３はピ
ックアップコイル、４は補償アンプ（振幅補正手段）、
５は信号処理回路、２５は可動磁石、２７は固定磁石、
２８は回動磁石。
ックアップコイル、４は補償アンプ（振幅補正手段）、
５は信号処理回路、２５は可動磁石、２７は固定磁石、
２８は回動磁石。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平３−90407（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−289525（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−22294（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−81338（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−293205（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−46808（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01L 17/00 301
B60C 23/00
B60C 23/02
Claims (4)
- 【請求項１】移動体の内圧の変化を磁束の変化として検
出する圧力検出手段と、該手段からの信号をその周波数
に応じて増幅率を変化させるよう調整する増幅率可変手
段と、該可変手段により調整されて出力された出力信号
を処理して前記移動体の内圧を判定する信号処理手段
と、から構成され、前記信号処理手段は、調整された前
記出力信号の大きさにより前記移動体の内圧の大きさを
信号として出力するものであり、 前記圧力検出手段は、前記移動体の内圧の変化に応じて
位置が変化する磁石と、該磁石の磁力により磁極の位置
が変化する磁石とからなる圧力センサ部を包含している
ことを特徴とする移動体の内圧検出装置。 - 【請求項２】ピックアップコイルと、 変位が検出されるべき可動体と連動して変位するととも
に前記変位に応じて前記ピックアップコイルと鎖交する
交番磁束を振幅変調する磁束変化発生手段と、周波数に
略比例する減衰率で前記ピックアップコイルの電磁誘導
電圧の振幅を減衰させる振幅補正手段とを備え、 前記磁束変化発生手段は、タイヤに固定される固定磁石
と、前記固定磁石に対面して前記タイヤに変位自在に保
持されるとともに前記タイヤの空気圧に応じて前記固定
磁石との間の距離が変化する可動磁石と、前記両磁石間
に位置して回転自在に保持されるとともに前記可動磁石
及び前記固定磁石の磁気力により前記可動磁石の変位に
より回動する回動磁石とからなり、車速に連動する搬送
信号と前記車速及び前記変位に応じた振幅を有する電磁
誘導電圧を前記ピックアップコイルに発生させるもので
あることを特徴とするタイヤ空気圧センサ。 - 【請求項３】前記振幅補正手段の出力信号の振幅に対応
するタイヤ空気圧信号を出力する請求項２記載のタイヤ
空気圧センサ。 - 【請求項４】前記振幅補正手段の出力信号の振幅に対応
するタイヤ空気圧信号を多段階信号に変換する比較手段
と、前記比較結果を表示する表示手段とを有する請求項
３記載のタイヤ空気圧センサ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12408094A JP3412258B2 (ja) | 1994-06-06 | 1994-06-06 | 増幅率可変装置及び移動体の内圧検出装置及び電磁誘導式変位検出装置及びタイヤ空気圧センサ |
| DE19519854A DE19519854B4 (de) | 1994-06-06 | 1995-05-31 | Druckluft-Erfassungsgerät für einen Reifen |
| US08/467,120 US5537867A (en) | 1994-06-06 | 1995-06-06 | Pneumatic detection apparatus for a tire which utilizes pressure-sensitive displacement of an internal magnet |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12408094A JP3412258B2 (ja) | 1994-06-06 | 1994-06-06 | 増幅率可変装置及び移動体の内圧検出装置及び電磁誘導式変位検出装置及びタイヤ空気圧センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07333092A JPH07333092A (ja) | 1995-12-22 |
| JP3412258B2 true JP3412258B2 (ja) | 2003-06-03 |
Family
ID=14876437
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12408094A Expired - Fee Related JP3412258B2 (ja) | 1994-06-06 | 1994-06-06 | 増幅率可変装置及び移動体の内圧検出装置及び電磁誘導式変位検出装置及びタイヤ空気圧センサ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5537867A (ja) |
| JP (1) | JP3412258B2 (ja) |
| DE (1) | DE19519854B4 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6591671B2 (en) | 1999-08-16 | 2003-07-15 | The Goodyear Tire & Rubber Company | Monitoring pneumatic tire conditions |
| US7161476B2 (en) | 2000-07-26 | 2007-01-09 | Bridgestone Firestone North American Tire, Llc | Electronic tire management system |
| US8266465B2 (en) | 2000-07-26 | 2012-09-11 | Bridgestone Americas Tire Operation, LLC | System for conserving battery life in a battery operated device |
| DE60331432D1 (de) * | 2002-06-21 | 2010-04-08 | Bridgestone Corp | Verfahren zur messung einer auf den reifen wirkenden kraft und vorrichtung zur messung einer auf den reifen wirkenden kraft |
| US7804396B2 (en) * | 2007-09-21 | 2010-09-28 | Advanced Tire Pressure Systems, Inc. | Tire pressure monitoring system having a collapsible casing |
| US20150336435A1 (en) * | 2014-05-24 | 2015-11-26 | Rimex Supply Ltd. | Magnetic mount for tire pressure sensor |
Family Cites Families (17)
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|---|---|---|---|---|
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| US4300120A (en) * | 1978-11-13 | 1981-11-10 | Eaton Corporation | Tire pressure monitor |
| DE3209660A1 (de) * | 1982-03-17 | 1983-10-06 | Heinz Dieter Dipl Sonnleitner | Luftdruck-anzeigevorrichtung fuer fahrzeugreifen |
| JPH0238013B2 (ja) * | 1982-10-18 | 1990-08-28 | Meisei Electric Co Ltd | Saabofuirutaanpu |
| US4597286A (en) * | 1983-11-29 | 1986-07-01 | Gianluigi Aguglia | Mechanical-electromagnetic pressure sensor |
| US4588978A (en) * | 1984-06-21 | 1986-05-13 | Transensory Devices, Inc. | Remote switch-sensing system |
| DE3503347A1 (de) * | 1985-02-01 | 1986-08-14 | Dr.Ing.H.C. F. Porsche Ag, 7000 Stuttgart | Vorrichtung zur drahtlosen messsignaluebertragung |
| ATE65967T1 (de) * | 1986-10-08 | 1991-08-15 | Alligator Ventilfab Gmbh | Vorrichtung und verfahren zum ueberwachen des luftdruckes eines fahrzeugreifens. |
| US4866982A (en) * | 1988-08-22 | 1989-09-19 | Telemagnetics, Inc. | On-board tire pressure sensing system |
| US5301553A (en) * | 1989-12-20 | 1994-04-12 | Tjs Development Corporation | Apparatus for remote sensing and receiving |
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| JPH0481309A (ja) * | 1990-07-24 | 1992-03-16 | Nippondenso Co Ltd | タイヤ空気圧検出装置 |
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