JP4192853B2 - タイヤ状態監視システムのセンサ装置 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤ空気圧等のタイヤ状態を監視するタイヤ状態監視システムに用いられるセンサ装置に関する。

従来、タイヤ状態監視システムとして直接式のものが知られている。この直接式タイヤ状態監視システムでは、タイヤが取り付けられた車輪側に、圧力センサ等のセンシング部が備えられたセンサ装置（送信機）が直接取り付けられている。また、車体側には、アンテナを有する受信機が備えられており、センサからの検出信号を示す電波がセンサ装置から送信されると、アンテナを介して受信機にその電波が受信され、タイヤ空気圧の検出が行われるようになっている。

上記従来の直接式タイヤ状態監視システムでは、センサ装置が有する各種情報（ＩＤ、検出圧力値、検出温度値、各種ステータス情報、故障情報など）を確認するためには、これらの情報を無線にて車体側の受信機に送信し、これを表示器にて表示する必要がある。このため、車体側の受信機や表示器を用いなければセンサ装置が有する各種情報を確認することができない。

しかしながら、異常発生時のメンテナンス性等を考慮すると、上記受信機や表示器を用いずにセンサ装置側で、これらの各種情報を確認する手段が望まれる。

本発明は上記点に鑑み、車輪に配置されるセンサ装置側で、センサ装置が有するセンサ検出情報等の情報を確認することができるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、車体側に設けられた送信機（１０）から受信した電波のエネルギーを電気エネルギーに変換して駆動電力を得る、車輪側に設けられたタイヤ状態監視システムのセンサ装置であって、送信機（１０）からの電波を受信する受信手段（２１、２２）と、車輪に設けられたタイヤの状態を検出するタイヤ状態検出手段（２５）と、タイヤ状態検出手段（２５）の検出信号を信号処理するとともに、信号処理された検出信号を送信する制御手段（２５）と、タイヤ状態を含む情報に基づいて発光する電気的発光手段（２６）と、一端側が電気的発光手段（２６）の近傍に位置し、他端側が前記車輪の外部に露出している光ファイバ（２８）とを備えることを特徴としている。

このように、センサ装置において、タイヤ状態を含む情報に基づいて発光する電気的発光手段（２６）を設けることで、センサ装置側でセンサ装置の有する各種情報を視覚的に確認することが可能となる。これにより、異常発生時のメンテナンス性等を向上させることができる。また、外部からの電波より動作電力を得るバッテリレスタイプのセンサ装置（２０）の場合には、電気的発光手段（２６）を発光させても、電池内蔵タイプのような電池消耗の心配がない。
さらに、一端側が電気的発光手段（２６）の近傍に位置し、他端側が車輪の外部に露出している光ファイバ（２８）を設けることで、電気的発光手段（２６）が車輪内部に存在する状態でも、電気的発光手段（２６）の点灯状況が外部から視認可能となる。

また、請求項２に記載の発明では、電波には、情報のうち特定の情報を指定するコマンドが含まれており、制御部（２５）は、電波から取り出されたコマンドに基づいて、特定の情報を表すように電気的発光手段（２６）の発光を制御することを特徴としている。

このように、チャージ用の電波にコマンドを含めることで、電気的発光手段（２６）により、センサ装置の有する情報のうち特定の情報を表示させることができる。

また、請求項３に記載の発明のように、制御部（２５）は、所定の数値を表すように電気的発光手段（２６）を点滅させることで、ユーザは電気的発光手段（２６）の点滅から容易に数値を認識することができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

以下、本発明の一実施形態について図１〜図４に基づいて説明する。

図１は、本実施形態のタイヤ状態監視システムの概略構成を示すブロック図である。図１に示すように、タイヤ状態監視システムは、車体側の送信機１０と車輪側のセンサ装置２０とを備えている。

車体側送信機１０は車両の車体側に取り付けられるもので、センサ装置２０に所定の電波を送信するものである。また、センサ装置２０は、車両の各車輪に取り付けられるもので、車輪に取り付けられたタイヤの空気圧や温度を検出すると共に、その検出結果を示す検出信号のデータを送信フレーム内に格納して送信するものである。さらに車体側には図示を省略しているが、センサ装置２０から送信される送信フレームを受信する受信機と、受信した送信フレーム中に格納された検出信号に基づいて各種処理や演算等を行うことでタイヤ空気圧を求める制御装置が設けられている。

センサ装置２０は、電池レス駆動タイプとして構成されている。具体的には、センサ装置２０は、車体側送信機２０から送信されたチャージ電波（電磁波）を受信し、受信したチャージ電波を電気エネルギーに変換し、これを駆動電源として作動するように構成されている。

センサ装置２０は、コイル２１、第１コンデンサ２２、ダイオード２３、第２コンデンサ２４、制御部２５を備えている。さらに本実施形態のセンサ装置２０は、電気的発光手段としてのＬＥＤ２６、スイッチングのためのトランジスタ２７を備えている。これらの構成要素は、図示しないプリント基板上に設けられ、さらに樹脂モールドによりパッケージングされている。

コイル２１と第１コンデンサ２２は、車体側送信機２０から送信される電波を受信する受信手段を構成している。車体側送信機２０からの電波は、コイル２１と第１コンデンサ２２からなる受信手段で受信された後、ダイオード２３で整流され、第２コンデンサ２４にて蓄電される。

制御部２５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏなどを備えた周知のマイクロコンピュータを用いることができ、ＲＯＭ内に記憶されたプログラムに従って、所定の処理を実行するようになっている。また、制御部２５は、タイヤ空気圧を検出する圧力センサやタイヤ温度を検出する温度センサ等からなるタイヤ状態を検出するセンサ部を備えている。さらに、制御部２５は、送信アンテナを有する送信回路を備えており、センサ検出結果を車体側に設けられた車体側受信機（図示せず）に送信する、なお、制御部２５が本発明のタイヤ状態検出手段と制御手段に相当している。

制御部２５は、センサ部の検出結果（圧力検出値、温度検出値）を信号処理したのち、これを検出結果を示すデータとして、いずれの車輪に取り付けられたセンサ装置２０であるかを示すＩＤ情報と共に、１つの送信フレーム内に格納する。送信フレーム内には、さらにセンサ装置２０の内部状態を示すステータス情報が格納される。そして、制御部２５は、送信フレームを車体側受信機に向けて送信するようになっている。

また、制御部２５は、コイル２１と第１コンデンサ２２からなる受信手段で受信したチャージ電波の受信強度を検出するとともに、センサ部などが故障しているか否かを判定するように構成されている。さらに制御部２５は、ＬＥＤ２６の発光制御を行う。

図２（ａ）はセンサ装置２０が内蔵されたエア注入バルブ３０の平面図であり、図２（ｂ）はエア注入バルブ３０の正面図である。

図２（ａ）に示すように、センサ装置２０は、樹脂モールド等によりエア注入バルブ３０と一体的に成形される。エア注入バルブ３０は、センサ装置２０がタイヤホイール内部に位置し、エア注入口がタイヤホイール外部に位置するようにタイヤホイール１００に取り付けられる。

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、センサ装置２０には光ファイバ２８が設けられている。光ファイバ２８は、一端側がＬＥＤ２６の近傍、すなわち図示しないプリント基板上のＬＥＤ２６が設けられた部位に位置し、他端側がタイヤホイール外部においてエア注入バルブ３０から露出するようにモールド成形されている。光ファイバ２８の一端側でＬＥＤ２６が点灯した場合、このＬＥＤ２６の点灯は光ファイバ２８の他端側に伝達される。これにより、センサ装置２０のＬＥＤ２６がタイヤホイール内部に存在する状態でも、光ファイバ２８を介してＬＥＤ２６の点灯状況を外部から視認可能となっている。

図３は、車体側送信機１０から送信されるコマンドと、それに応じて動作するセンサ装置２０の機能の関係を示している。図３に示すように、コマンドは、センサ装置２０が保持している各種情報（ＩＤ情報、検出圧力値、検出温度値、各種ステータス情報、故障情報、チャージ電波受信強度など）のうち特定の情報を指定するものであり、各種情報の中から読み出したいデータ（要求データ）の内容に対応して設定されたものである。センサ装置２０は車体側送信機１０から受信したコマンドの内容に基づいて、ＬＥＤ２６を発光させるように構成されている。

例えば、コンマド「０」の場合は、センサ装置２０は車体側受信機に送信フレームを送信する通常動作を行う。このときＬＥＤ２６の点灯は行わない。コマンド「１」〜「６」の場合は、センサ装置２０は車体側受信機にデータ送信せず、ＬＥＤ２６の点灯により要求データの内容を表示する。センサ装置２０は、コマンド「１」の場合は圧力センサによる圧力検出値を表示し、コマンド「２」の場合は温度センサによる温度検出値を表示し、コマンド「３」の場合はセンサ装置２０の状態を示す各種ステータス情報を表示し、コマンド「４」の場合は故障コード（故障の内容）を表示し、コマンド「５」の場合はＩＤ情報を表示し、コマンド「６」の場合はチャージ電波強度を表示する。

図４（ａ）は車体側送信機１０から送信されるチャージ電波の波形を示し、図４（ｂ）はＬＥＤ２６の点灯パターンを示している。

図４（ａ）に示すように、車体側送信機１０は、チャージ電波を送信する際において、センサ装置２０の電力チャージに充分な期間が経過した後に、上記コマンドをＡＭ変調によりシリアルデータとしてチャージ電波に含め、センサ装置２０に送信する。なお、ＡＭ変調に代えてＦＭ変調を用いることもできる。

センサ装置２０は、チャージ電波に含まれるコマンドデータを取り出し、このコマンドに基づいて処理を行う。センサ装置２０は、コマンド「１」〜「６」の場合は、コマンドに対応するデータの数値をＬＥＤ２６の点灯パターンで表示する。

本実施形態では、ＬＥＤ２６をパルス的に点滅（オン／オフ）させることで、特定の数値を表示する。例えば図４（ｂ）に示すように、１回のＬＥＤオンで“１”を表すようにする。コマンドに対応するデータの数値が“８”である場合には、ＬＥＤ２６を８回点灯させる。このＬＥＤ２６の点灯回数を数えることで、ユーザは視覚的に数値“８”を読み取ることができる。

また、ＬＥＤ２６の点灯時間の長さを複数設定し、点灯時間の長さにより異なる数字を表すように設定することもできる。例えば“１”を表す場合にＬＥＤ２６を０．５秒点灯し、“１”より大きい“５”や“１０”などを表示する場合にＬＥＤ２６を３秒点灯するようにすればよい。このように、“１”より大きな数字を１回のＬＥＤ２６の点灯で表示することで、表示する数値が大きい場合にＬＥＤ２６の点灯回数が少なくすることができので、ユーザがＬＥＤ２６の点灯回数を誤認することを抑制できる。

以上のように、センサ装置２０において、車体側送信機１０から受け取ったコマンドに応じて、要求データの内容をＬＥＤ２６を用いて表示することで、センサ装置２０側でセンサ装置２０の有する各種情報を視覚的に確認することが可能となる。これにより、異常発生時のメンテナンス性等を向上させることができる。

また、本実施形態のセンサ装置２０は、外部からの電磁波より動作電力を得るバッテリレスタイプであるので、ＬＥＤ２６を点灯させても、電池内蔵タイプのような電池消耗の心配がない。

また、外部の車両側送信機１０から送信するチャージ電波にコマンドを含めることにより、センサ装置２０がＬＥＤ２６で表示する情報を外部から指定することができる。さらに、ＬＥＤ２６の点灯パターンにより特定の数値を表示することで、ユーザは容易に数値を認識することができる。

（他の実施形態）
なお、上記実施形態では、車両側送信機１０からのチャージ電波にコマンドを含めたが、これに限らず、タイヤ状態監視システムから独立した故障診断装置を用いてもよい。この場合には、故障診断装置から車両側送信機１０と同様のチャージ電波をセンサ装置２０に送信するようにすればよい。

また、上記実施形態では、センサ装置２０に１個のＬＥＤ２６を設けたが、これに限らず、ＬＥＤ２６を複数個設けてもよい。この場合には、複数のＬＥＤ２６を同時に点灯させ、この点灯パターンで例えば２進数による数値表現をすることができる。

また、上記実施形態では、光ファイバ２８により、外部からＬＥＤ２６の点灯状態を確認可能に構成したが、光ファイバ２８を用いず、エア注入バルブ３０本体に覗き穴を設け、この覗き穴からＬＥＤ２６の点灯状態を確認できるように構成してもよい。

上記実施形態のタイヤ状態監視システムのブロック図である。 （ａ）はセンサ装置が内蔵されたエア注入バルブの平面図であり、（ｂ）はエア注入バルブの正面図である。 車体側送信機から送信されるコマンドと、それに応じて動作するセンサ装置の機能の関係を示す図表である。 （ａ）は車体側送信機から送信されるチャージ電波の波形を示す図であり、（ｂ）はＬＥＤの点灯パターンを示す図である。

符号の説明

１０…車体側送信機、２０…センサ装置、２１…コイル、２２…第１コンデンサ、２３…ダイオード、２４…第２コンデンサ、２５…制御部、２６…ＬＥＤ（発光手段）、２７…トランジスタ、２８…光ファイバ、３０…エア注入バルブ。

Claims (3)

1. 車体側に設けられた送信機（１０）から受信した電波のエネルギーを電気エネルギーに変換して駆動電力を得る、車輪側に設けられたタイヤ状態監視システムのセンサ装置であって、
   前記送信機（１０）からの電波を受信する受信手段（２１、２２）と、
   前記車輪に設けられたタイヤの状態を検出するタイヤ状態検出手段（２５）と、
   前記タイヤ状態検出手段（２５）の検出信号を信号処理するとともに、信号処理された前記検出信号を送信する制御手段（２５）と、
   前記タイヤ状態を含む情報に基づいて発光する電気的発光手段（２６）と、
   一端側が前記電気的発光手段（２６）の近傍に位置し、他端側が前記車輪の外部に露出している光ファイバ（２８）とを備えることを特徴とするタイヤ状態監視システムのセンサ装置。
2. 前記電波には、前記情報のうち特定の情報を指定するコマンドが含まれており、
   前記制御部（２５）は、前記電波から取り出された前記コマンドに基づいて、前記特定の情報を表すように前記電気的発光手段（２６）の発光を制御することを特徴とする請求項１に記載のタイヤ状態監視システムのセンサ装置。
3. 前記制御部（２５）は、所定の数値を表すように電気的発光手段（２６）を点滅させることを特徴とする請求項１または２に記載のタイヤ状態監視システムのセンサ装置。

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