JP4050610B2 - タイヤブローアウト検出器 - Google Patents

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、タイヤのパンクまたはブローアウトの場合におけるような、実質的に突然的で大きい圧力損失に付随する潜在的な危険状況を非常に迅速に識別することを可能にするタイヤブローアウト検出器に関する。
【０００２】
（背景技術）
自動車およびタイヤの製造業者は、安全性、快適性および利便性に対する現代の道路ユーザの常時増大する要望に注意を払うことを熱心に試みている。この現象は、例えばエアバッグ、ＡＢＳブレーキ、ＥＳＰ装置等のように、つい数年前には事実上存在しなかった種々の形式の装置の当たり前の性質からも明白である。
【０００３】
しかしながら、このような装置は、走行する車両に装着されている１つ以上のタイヤに生じる実質的に突然的で大きい圧力損失のような真にデリケートな状況では依然として不充分である。このような状況は、車両制御の全体的または部分的喪失をもたらし、事故を引起す虞れがある。車両が高速走行する場合には、このような状況は危険であり、１台以上の車両並びに車両に乗っている人を危険にさらすこともある。このような状況を防止できるようにすること、または少なくともこのような状況に固有の危険性を最小にすることが明らかに望まれている。
【０００４】
例えば、所与の時点でタイヤの圧力を測定できる或る形式の圧力センサは知られている。一般にこのようなセンサは、測定を行ないかつ収集した情報を伝送するための電気的供給を必要とする。ホイールに電池を設けることも知られている。圧力測定を頻繁にまたは連続的に行なうこと（このことは、タイヤのパンクの検出を望む場合には不可避である）を望む場合には、電池を容易に交換できなくてはならない。なぜならば、センサは電池に大きい負荷を課し、電池が早急に放電されてしまうからである。したがって、簡単、迅速かつ安価な態様で交換できなくてはならない。
このような状況では、最も苛酷な環境に耐えなくてはならない電池の接点のため、定常的に信頼性の問題に遭遇する。接点は劣化するため、電気エネルギの供給が途切れまたは不安定になり、或いは完全に遮断されてしまう危険がある。
【０００５】
この種の状況を改善するため、交換不可能な電池が使用されており、この電池は例えば溶接により最終的な態様で電気回路内に組込まれている。これにより、一層信頼できるエネルギ供給が達成される。他方で、電池の寿命があまり短くならないようにすると、エネルギ消費を制限しなければならないが、そうするとセンサへの永久的電力供給ができなくなる。圧力測定は、例えば、所与の時間間隔でサンプリングすることにより行なわれる。例えば電池の寿命をタイヤの寿命に一致させるか、更には車両の寿命に一致させることを望む場合には、これらの時間間隔はできる限り大きくしなければならない。このような状況は、圧力センサを、パンクまたはタイヤからの突然的で大きい圧力損失を含む他のあらゆる同様な状況を検出するのに使用したい場合には不適当である。例えば３０〜６０秒毎にサンプリングを行なうことにより、起こり得るパンクは、次の反復時すなわち測定時、すなわちパンク後の或る時点で単独で検出されるであろう。しかしながら、ブローアウトの検出は、これが有効であるためには、非常に短時間に、実際には事実上瞬間的に行なわれなくてはならない。さもなくば、運転者は、パンクを知らされる前に、パンクの結果生じる損害を受けてしまうであろう。これらの結果は次に警告として機能し、特に車両が高速走行する場合には、しばしば応答が遅くなり過ぎる。
米国特許ＵＳ−Ａ−５ １１９ ０６６号には、本願の特許請求の範囲の請求項１の前段部に記載の圧力検出器が開示されている。
【０００６】
（発明の開示）
本発明の目的は、上記問題を改善できるタイヤ圧力の実質的に突然的で大きい圧力損失を検出する装置を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明によれば、
圧力変化検出器を有し、該圧力変化検出器は、一方ではタイヤのキャビティ内の実質的に大きい急激な圧力変化に安全時間間隔内に応答でき、他方では前記検出器と（電気的または機械的に）協働する他の要素に作用でき、
前記検出器と協働する管理モジュールを有し、該管理モジュールは、所与の圧力変化閾値に到達すると、前記検出器により供給される情報に基いて信号を検出できる構成の、実質的に突然的で大きいタイヤの圧力損失を検出する装置が提供される。
【０００７】
このような装置は、例えばタイヤのブローアウトの場合におけるような実質的に突然的で大きいタイヤのあらゆる圧力損失を実質的に直ちにすなわち実質的に瞬間的に検出できる。このような種類の状況における危険性を低減させるには、できる限り０秒に近い非常に短時間に情報を得ることが不可欠である。これは運転者側でまたは運転者の助手席側でまたは実際には両方で適当な時点で応答できるようにする真に有効な方法でのみ行うことができる。かくして、例えば圧力損失によって車両の制御が喪失される前に応答できる。かくして、これが車両の１つ以上のタイヤのブローアウトによるものか、または実質的に突然的で大きい他の種類の圧力損失によるものかにかかわらず、問題とする車両の乗客およびその周囲の領域での他の車両の乗客の安全性も改善される。
【０００８】
設定される最小閾値は、モニタリングされるタイヤのブローアウト時に生じるような突然的で大きい圧力損失により引起される変形に実質的に一致する。例えば、非制限的態様で、実質的に突然的で大きい圧力変化として考えるべき最小閾値は、約０．１バール／秒、好ましくは約１または２バール／秒にすることができる。応答時間は１００ｍｓ以下であることが好ましい。
【０００９】
圧力変化検出器は、該検出器と電気的または機械的に協働する他の要素に作用できることが有利である。
【００１０】
装置が応答することが望まれる安全な時間間隔は、例えば０秒に近い時間内の非常に短い時間間隔に一致するのが有利である。この時間が短いほど、装置は安全性の改善に一層寄与できる。車両およびその乗客の安全性の改善に寄与できる応答を可能にするには時間間隔が長過ぎるときは、この時間間隔は、もはや本発明で理解される安全な時間間隔とはいえない。
管理モジュールにより伝送される信号は電気信号または無線信号が有利である。
【００１１】
本発明の実施形態の有利な例によれば、管理モジュールは、車両の運転者のための警告手段を作動できる信号（例えば電気信号または無線信号等）を発生する。この場合、この警告手段は、車両をできる限り安全な路面上に維持するか、最悪でも車両が車道から出ることを防止する運転者のチャンスを増大させるために行なうべき矯正により良い応答および／または予測を行なうことができる。
【００１２】
本発明の実施形態の他の有利な例によれば、管理モジュールは、車両の運転者補助装置のためのパラメータとして機能できる信号を発生する。このような補助装置は、ＥＳＰ形式の装置、アンチロック・ブレーキシステム（ＡＢＳ）形式の装置、およびアンチスキッド形式の装置で構成できる。これらの装置は、運転安全性の確保および維持に良く寄与できる。
【００１３】
本発明の圧力変化検出器は圧電形が有利である。圧電形検出器は、それ自体試行錯誤および試験された、信頼性がありかつ正確な技術であり、例えば１００ｍｓ以下の非常に短い応答時間が可能である。また、圧電形センサの主な特徴の１つは、電力の供給なくして作動できることである。より詳しくは、圧電形材料からなる膜が変形すると、微小電流を発生できる。次に、この電流は信号の読取り、処理または分析を行なう回路により使用される。電子モジュールだけは電力の供給を必要とするが非常に弱いものである。かくして長寿命電池を提供できる。
【００１４】
例えば、圧力変化検出器はケーシングを有し、該ケーシングには、互いに実質的に絶縁されかつ圧電形の変形可能膜により分離された２つのチャンバが設けられ、第一チャンバは基準圧力を受け、第二チャンバはモニタリングを行なうことを望む媒体の環境と流体連通でき、前記膜は前記環境の圧力変化の作用を受けて変形でき、この変形により電気信号を発生でき、該電気信号の強度は変形の度合いに関係している。
【００１５】
基準チャンバの基準圧力は実質的に一定であり、モニタリングされる環境の圧力変化時には変化しない。これにより、両チャンバ間の圧力差が変化でき、この変化により、圧電形信号が発生される。
有利なことは、膜が、圧力変化のレベルおよび／または速度に関係する変形の大きさおよび／または速度に応答できることである。
また、有利なことは基準圧力が真空に一致することである。
【００１６】
センサは、モニタリングが行なわれる媒体の環境がタイヤキャビティ内の圧力に一致する態様で配置するのが有利である。例えば、センサは前記キャビティ内に直接配置できる。一方、例えばパイプを使用して、環境を、ホイール内に配置されたセンサに向けることができる。
【００１７】
本発明の一例によれば、圧電形の膜は金属化された両面を有している。
本発明の他の有利な例によれば、圧力変化検出器はアネロイド形検出器である。
この技術は簡単で、信頼性を有しかつ安価であり、作動のための大きい電力供給は不要である。より詳しくは、アネロイドカプセルは電力供給が全く不要であり、電子モジュールのみがこのような電力供給を必要とするが、非常に小さい電力で済む。かくして、長寿命電池が得られる。
かくして、例えば、検出を行なうことを望む媒体の環境と流体連通する較正形オリフィスが設けられたアネロイドカプセルを有する場合には、該カプセルは、前記環境の圧力変化の作用を受けて変形できる。
【００１８】
有利なことは、電子測定デバイスまたは検出デバイスを設けて、該デバイスを、このようにして生じた変形によって電子デバイスの作動を可能にする態様で前記カプセルと協働させることである。前記電子は例えば閾値検出器で構成でき、該検出器は、膜の変形についての予め確立した最小閾値に到達したときに電気信号を伝送するように較正される。本発明の実施形態の一例によれば、前記電子デバイスは、強度が変形度合いに関連して変化する電気信号を発生できる変換器である。
【００１９】
本発明の実施形態の他の有利な例によれば、機械的測定部材または検出部材が設けられ、該部材は、このようにして生じた変形が機械的部材を作動できるように前記カプセルと協働する。前記機械的部材は例えば閾値検出器で構成でき、該閾値検出器は、膜の変形のために予め確立した最小に到達したときに電気信号を伝送できるデバイスを作動できるように較正される。本発明の実施形態の一例によれば、前記機械的部材は、強度が変形の度合いに関係している電気信号を発生できるレオスタットと協働する。
【００２０】
較正形オリフィスは、毛細管が有利である。この毛細管は、モニタリングされた圧力が変化する時点で、アネロイドカプセル内の圧力が、カプセルの周囲の圧力圧力より実質的にかなりゆっくりと変化できるようにし、これにより、カプセルの変形を引起すことができる圧力差が発生される。
【００２１】
本発明による装置はホイールに取付けるのが有利である。この場合には、信号がホイールから車両に確実に導かれるように、データを伝送するための少なくとも１つの手段を車両の非回転部分に設けるのが有利である。車両は少なくとも１つのデータ受信手段を呈する。
本発明はまた、上記のようなブローアウト検出装置を備えたタイヤを提供する。
本発明はまた、上記のようなブローアウト検出装置を備えたリムを提供する。
本発明はまた、
タイヤのキャビティ内の圧力の実質的に突然的で大きい圧力変化時に、安全な時間間隔内で応答して圧力損失信号を発生させることからなる、実質的に突然的で大きい圧力損失を検出する方法を提供する。
【００２２】
（発明を実施するための最良の形態）
本発明の他の特徴および長所は、添付図面を参照して述べる本発明によるブローアウト検出装置についての以下の非制限的説明を読むことにより明らかになるであろう。
【００２３】
図４ｂには、本発明によるブローアウト検出装置１の機能図が示されている。ブローアウト検出装置１は圧力変化センサ２を有し、該センサ２は後述のような種々の形式のものを使用できる。センサ２と電気的および機械的に協働する管理モジュール３が設けられている。電池４は、モジュール３に電力を供給できるが、センサ２に電力を供給することも任意である。しかしながら、本発明による幾つかの有利な形式のセンサはいかなる電力の供給も必要とせず、従って電池４に関する節約が可能である。データを車両のホイール１０から車両に伝送できるようにするために、伝送モジュール５を設けるのが好ましくかつ有利である。伝送モジュール５は、例えばエミッタ（好ましくはＨＦエミッタ）、トランスポンダ等で構成できる。任意であるが、アンテナ６を設けることにより図４ｂの装置が完成される。
【００２４】
この装置は、ホイール、すなわちリムまたはタイヤのいずれかに取付けるためのものである。装置はまた、例えばタイヤの壁に成形されたようなこれらの要素一方または他方に組込むこともできる。この理由から、圧力変化検出器２は電力供給を必要としないものを使用するのが好ましく、これにより、電池４が、タイヤ、ホイールまたは車両の寿命にできる限り一致する寿命を呈するようにすることができる。この場合には、電池４は、例えば溶接により装置１内に組込むことができる。この態様により、交換可能な電池に特有の接点の問題が回避される。
【００２５】
図１には、圧電形の圧力変化検出器２の第一形式が示されている。この検出器２はケーシング２５を有し、該ケーシング２５には圧電形の膜２３により互いに分離されかつ実質的に絶縁された２つのチャンバ２１、２２が設けられている。開口２４は、検出器の第一チャンバ２１と、モニタリングを望む媒体すなわち環境との間の流体連通の確立を可能にする。チャンバ２２は基準圧力を受けるか、無圧すなわち真空であってもよい。電気出力２８は、膜２３の任意の変形の間に発生される弱い電流信号の伝送を可能にする。
【００２６】
チャンバ２２が真空であるならば、膜２３は一般に凹状を呈する。すなわち、膜２３は真空によりチャンバ２２に向かって押される。オリフィス２４から生じるあらゆる付加圧力は膜２３の変形に寄与し、膜２３は、例えば参照番号２６で示すような安定位置を占めるであろう。制御チャンバ２１内のあらゆる圧力降下により必然的に膜２３が新しく変形し、これにより、膜２３は元の（実質的に平らな）形状すなわちプロファイル２７になろうとする傾向を有する。膜２３の曲率が変化すると、変形の大きさおよび／または速度に関係して弱い電流が発生する。かくして、オリフィス２１を介してチャンバ２１に連結されたタイヤのブローアウトにより、必然的に、チャンバ２１内に大きくて急激な圧力降下が生じる。第一安定プロファイルから第二安定プロファイルへの膜２３の変形により、電気出力２８により電流が発生される。この電流は、その後、管理モジュール３に入力されかつ適当に処理される。
【００２７】
図２には、本発明による圧力変化検出器２により発生される信号の例を示す。この図面は、検出器２が呈する物理的現象と検出器の対応する信号との関係を示すものである。例えば膨張モードＡでは、圧力が変化すなわち増大する。これにより信号が発生され、この信号は、例えば正でかつ一定であり、かつ僅かな連続的かつ規則的な圧力変化に関連している。
【００２８】
符号Ｂ、Ｄで示す一定圧力では信号は全く発生されない。なぜならば、膜は固定された状態を維持し、プロファイルが変化しないからである。
符号Ｃで示す圧力降下の場合には、例えば負で一定の信号が、僅かで一定かつ規則的な圧力降下に関連して発生する。
符号Ｆで示す部分ではタイヤが破裂し、従って非常に大きくかつ急激な圧力損失を受け、短時間の「スパイク」の形態の信号が発生される。なぜならば、センサの膜が非常に短時間（時間とは、実質的な第一安定プロファイルから他の実質的な安定プロファイルに至るのに要する時間である）に大きく変形されるからである。
符号Ｅで示す部分では、圧力が安定しており、車両は移動を続けている。センサは、その感度に基いて走行ノイズをピックアップし、この場合にはマイクロフォンとして機能する。圧力変化検出器および走行ノイズ検出器としてのこの二重機能は特に有利である。例えばこの二重機能は、警告信号を走行モードまたは停止モードにリンクさせることができる。この場合、信号は別々に処理され、これらの２つの場合のうちの第一の場合はより重要である。
【００２９】
図５ａおよび図５ｂには、アネロイドカプセル３０を備えた他の形式の圧力変化検出器２が示されている。カプセル３０は帆立貝の形状を有する２つの面３３で構成でき、これらの面３３はそれぞれの縁部が結合され、実質的な気密性を有する閉ケーシングを形成している。面３３の結合部またはカプセル３０には、例えば毛細管のような較正形開口３１が設けられている。カプセル３０の形状は、本発明の範囲を逸脱することなく変更できる。
【００３０】
カプセル３０は、該カプセルの変形に関連する情報が、例えば危険レベルの圧力損失すなわちブローアウト等に関する情報に変換できるように装置を作動させるような態様に構成されている。この目的のため、カプセル３０は、レバーまたはアーム等の機械的部材３４、または可変抵抗器またはスイッチのような電磁デバイス等の電気的または電子的デバイス３５を作動させることができる。このデバイスは、信号を受けかつ適当に処理する管理モジュール３に有利に接続される。
【００３１】
図３は、既知の形式の圧力センサを用いた第一のモニタリングモードと、本発明による圧力変化検出器を用いた他のモニタリングモードとの２つの形式のモニタリングモードを比較した作動図である。第一モニタリングモードの場合には、測定は、所与の時間間隔で反復して行なわれる。この作動形式は、特に、電池の節約を可能にする。ブローアウトまたはタイヤ内の他の種類の急激な圧力損失の場合に、この反復プロセスが続けられる。
【００３２】
低圧の測定は、反復の間に与えられる時間間隔に基いて、数秒後または数分後に行なわれるに過ぎない。実際には、運転者は、一般に、低圧情報が運転者に知らせられる前にこの問題の結果に気付いてしまっているであろう。
【００３３】
本発明によるモニタリングモードの場合には、検出器はタイヤのあらゆる圧力変動を連続的にモニタリングする。かくして、突然的な圧力降下の場合には、検出は殆ど瞬間的に行なわれかつ伝送される。例えば警告の伝送は０．１秒以内に行なわれる。この場合には、運転者は、まだ、危険な状況の発生に応答しかつこれを防止する時間を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による圧力変化センサを示す概略断面図である。
【図２】 車両のタイヤに生じ易い或る形式の圧力変化に関連する信号の例を示すグラフである。
【図３】 タイヤを、一方では従来の圧力センサでモニタリングした場合と、他方では本発明による圧力変化検出器でモニタリングした場合とを比較して示すフローチャートである。
【図４ａ】 本発明によるブローアウト検出装置の機能を示す図面である。
【図４ｂ】 本発明によるブローアウト検出装置の機能を示す図面である。
【図５ａ】 本発明によるブローアウト検出器を備えた圧力測定および／またはモニタリング装置の機能を示す図面である。
【図５ｂ】 本発明によるブローアウト検出器を備えた圧力測定および／またはモニタリング装置の機能を示す図面である。
【図６】 圧力センサおよび圧力変化検出器を備えた車両のタイヤの圧力測定および／またはモニタリングシステムの機能を示す図面である。

Claims (7)

1. 実質的に突然的で大きいタイヤの圧力損失を検出する装置であって、該実質的に突然的で大きいタイヤの圧力損失を検出する装置は、
   圧力変化検出器を有し、該圧力変化検出器は、
   基準圧力を受ける第一チャンバと、
   モニタリングを行うことを望む媒体の環境と流体連通することができる第二チャンバと、
   前記第一チャンバと第二チャンバを実質的に互いに絶縁させ、前記第一チャンバと第二チャンバの圧力差の変化がない場合には所与の実質的に安定したプロファイルを呈する変形可能な圧電形の膜と、を有し、該圧電形の膜は、前記環境の圧力変化の作用の下で第一プロファイルから第二プロファイルに移動するように変形でき、
   前記圧電形の膜の変形中に発生する弱い電流信号の伝送を可能にする電気出力をさらに有し、
   前記電気出力に電気的に接続され、所与の圧力変化閾値に到達すると、前記圧力変化検出器によって供給される情報に基づいて信号を検出することができる管理モジュールと、
   前記管理モジュールに電力を供給する電池と、
   伝送モジュールと、をさらに有することを特徴とする実質的に突然的で大きいタイヤの圧力損失を検出する装置。
2. 前記圧電形の膜は金属化された両面を有していることを特徴とする請求項１に記載の実質的に突然的で大きいタイヤの圧力損失を検出する装置。
3. 前記管理モジュールは、車両運転者のための警告手段を作動させることができる信号を発することを特徴とする請求項１または２に記載の実質的に突然的で大きいタイヤの圧力損失を検出する装置。
4. 前記管理モジュールは、車両運転者補助装置のパラメータとして機能できる信号を発することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の実質的に突然的で大きいタイヤの圧力損失を検出する装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の実質的に突然的で大きいタイヤの圧力損失を検出する装置を有するタイヤ。
6. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の実質的に突然的で大きいタイヤの圧力損失を検出する装置を有するリム。
7. 圧力センサと、請求項１〜４のいずれか１項に記載の実質的に突然的で大きいタイヤの圧力損失を検出する装置とを有することを特徴とする少なくとも１つのタイヤの圧力をモニタリングする装置。

Images