JP4310528B2 - 自動車タイヤの空気圧変化をモニターし、無線送信するデバイスの操作方法 - Google Patents

Description

【０００１】
この発明は、請求項１の前提要件に規定された特徴をもつ方法に由来するものである。
【０００２】
この態様の方法は、ＷＯ ９７／００７８４ Ａ１により知られている。この文献は、自動車タイヤにおける空気圧（以下、タイヤ圧または圧力という）変化をモニターし、無線送信するデバイスの操作方法を開示しているもので、このデバイスは、バルブを含むモジュールとして自動車タイヤに配置され、電源、第１の時間間隔内でタイヤ圧力をモニターするようになっている圧力センサー、該圧力センサーから得られた圧力の信号をディジタル化するアナログ／ディジタルコンバーター、圧力信号を記憶するメモリー、測定されたタイヤ圧力情報を自動車内に搭載の受信ユニットへ送るトランスミッタ及び比較器、特にマイクロプロセッサ又は類似のマイクロエレクトロニック処理ユニットと一体化されたものを備えている。この比較器は、圧力センサーで測定され、送信されてくる各圧力信号をそれまでに記憶した基準圧力信号と比較するものである。直近の測定された圧力信号又は複数の、例えば測定された圧力信号の３つの信号の平均値を基準の圧力信号として使用する。前記比較器は、前記トランスミッタをコントロールして、このトランスミッタが、所定の時間間隔の間における基準空気圧信号に対する前記圧力信号の低下（この発明において、圧力信号ドリフト又は単にドリフトという）が、しきい値（スレショールド）を越えない限りにあっては、前記第１の時間間隔よりも長い第２の時間間隔において信号を伝えるが、前記ドリフトが前記圧力しきい値を越えるとき、そして、越えている限りにあっては、前記第２の時間間隔よりも短い第３の時間間隔で信号を伝えるようにされる。この操作モードは、圧力低下に伴うタイヤのパンクの断然大部分がゆっくりとした”徐々に進行する”圧力低下によるとの考察又は公表結果に基づくものである。タイヤ圧をモニターするデバイスの実用のものにおいては、
前記第１の時間間隔は、３ｓ（３秒）、
前記第２の時間間隔は、５４ｓ（５４秒）、
及び、ゆっくりとした伝達（トランスミッション）レート（時間間隔５４秒）から第３の時間間隔における素早い伝達（トランスミッション）レートへ移行する場合の前記ドリフトのしきい値は、０．２バール／分である。
【０００３】
前記の第３の時間間隔は、公知のデバイスで、僅かの０．８ｓ（０．８秒）である；これら間隔は、公知のデバイスでは、短い時間間隔で測定が行われ、前記ドリフトがしきい値を越えると、どのような場合でも早期に危険な圧力損失を検知でき、送信できるようになっている。記載したように、移行できる測定と送信レートについては、車輪における電子デバイスにあっては、蓄電池の耐用年数が７年から８年に達している。しかしながら、蓄電池の耐用年数をさらに延ばすことが要求されている。
【０００４】
タイヤ圧をモニターし、無線送信する別の市場で入手できるデバイスから、リードスイッチの形態になっている遠心スイッチを車輪組み込みの電子回路の一部として設けることが知られており、このスイッチは、それぞれの車輪が少なくとも約２５ｋｍ／時の速度で回転するとき閉成し、これによって車輪の電子回路は、自動車が動いており、前記のような速度に達したときのみに作動されるようになっている。したがって、前記の車輪の電子回路は、自動車が停車しているときには蓄電池の電力を消費しないものである。しかしながら、遠心スイッチは、電気機械部品であるから故障が生じ、多年にわたる信頼性ある使用に信頼性が保証できない欠点がある。さらに別な欠点としては、交通渋滞及び停車、発進の繰り返しのような状態における運行速度が遅い場合には、タイヤ圧のモニターが行われず、さらに、モニターされる速度しきい値が安定しないことである。さらにまた、動いている場合における電力消費がこれらその他の車輪の電子回路と共に激しい。
【０００５】
さて、この発明の目的は、前記した形式のタイヤ圧をモニターするデバイスにおいて、現行のタイヤ圧モニター操作の安全性と信頼性を損なわず、さらに、自動車が停車している状況においてタイヤ圧をモニターできるようにしたデバイスの蓄電池の耐用年数をさらに延ばすことにある。
【０００６】
この目的は、請求項１に規定の特徴をもつ方法により達成される。この発明のさらに有利な展開は、従属の請求項の主題である。
【０００７】
この発明によれば、前記圧力信号のドリフトがしきい値（閾値）を越えていないときでも、圧力信号が車輪の電子回路により自動車内の受信器へ送られる前記第２の時間間隔は、一定に保たれるものではなく、タイヤ内で測定され、走行中に変化する物理的条件に応じて変化するようになっている。これによって、危険性が薄らぐ点が特徴である状況のもとで前記第２の時間間隔を延ばすことができ、これによって、前記トランスミッタを動作させる頻度が減り、かくして電力を節減できる。このような手段で蓄電池の耐用年数を１０年以上に延ばすことが可能になることが判明した。
【０００８】
安全に関して重要な点は、自動車の速度である。自動車タイヤにおける圧力損失は、低速度におけるよりも高速度における方がはるかに危険である。しかしながら、殆どの自動車は、低速度での走行が圧倒的に多いものである（市街地走行）。したがって、前記第２の時間間隔を自動車の速度が速くなれば短くなり、速度が遅くなるにつれ長くされるようにして前記方法を行うことが好ましい。自動車の速度計は、車輪の電子回路に接続するとができないから、速度に依存する信号は、車輪における電子回路自体から得なければならない。これは、電子遠心センサーを用いて得ることができる。遠心力は、車輪の回転速度に比例し、したがって、運転速度に比例する。遠心センサーは、遠心加速度に応答するものである。比較的低コストで車輪の電子回路に集積化できる半導体をベースとする小型化された加速度センサーは、市場から入手できる。特に適しているものは、圧電抵抗加速度センサーであり、これは、例えば接着により膜状体に固着した質量体をもつ膜状体からなり、遠心力作用のもと前記質量体が前記膜状体を歪ませると、圧電作用により電圧が発生し、この電圧のマグニチュードで遠心力が測定できる。電圧と走行速度との関係は、必ずしも直線である必要はないが、直線関係になっている。このような圧電抵抗遠心力センサーは、非常に信頼性に富む。しきい値を越えるタイヤ圧ドリフトが一切測定されない場合に前記センサーが作動される時間間隔は、増加する速度に対して直線的に短縮されるようになる。しかしながら、直線的関係は、必ずしも不可欠なものではない。実際面においては、第２の時間間隔は、非直線的特性により変化し、速度増加に伴い超比例的に短縮されるようになることが好ましい。
【０００９】
車輪の電子回路が自動車の停車状態において完全にスイッチオフされてはいないが、第２の時間間隔は、自動車の停車状態においては、最も長いものであることが好ましい。むしろ、自動車の停車状態において発生の危険な圧力損失は、自動車を動かす前に運転者に信号が送られる。
【００１０】
自動車の停車状態において前記トランスミッタを駆動させる第２の時間間隔として特に適しているものは、５分から３０分であり、１０分から１５分の第２の時間間隔が特に好ましい。自動車の走行状態における第２の時間間隔と較べて自動車の停車状態における第２の時間間隔が長くなっていることが好ましい。
【００１１】
この発明によれば、危険度が低い走行状態（遅い動きと停車状態）にあっては、前記トランスミッタが信号を送信する第２の時間間隔は、既知のデバイスにより使用されている５４ｓ（５４秒）の第２の時間間隔を越えてかなり長く延ばすことができる。他方、危険度が高い走行状態にあっては、この発明によれば、従来技術から知られている厳密な５４ｓよりも短い時間間隔で信号を送信でき、これによって安全性が確保できる。すべての場合に対応して、この発明により危険度にぴったり適した送信レートが可能となり、これによって、さもなければ困難さが加わる二つの点で利点、即ち、高い安全性と蓄電池耐用年数の延命とが得られる。
【００１２】
圧力信号ドリフトがしきい値を越えたとき、前記第２の時間間隔が短くなれば、該間隔は、具合良く前記第１の時間間隔にまで短縮され、その間隔で圧力センサーがタイヤ圧を測定し、危険な状態への展開を速やかに検知できることになる。しかしながら、ドリフトしきい値を越えたとき、前記第１の時間間隔が同時に短くなり−ＷＯ ９７／００７８４によるタイヤ圧モニターデバイスの実施例の場合のように−前記第１の時間間隔よりも短い第４の時間間隔内で前記圧力が測定され、送信され、受信器で評価されることが好ましい。
【００１３】
ＤＥ １９６ ０８ ４７８に開示の方法から、各発車の事前に受信器へ送られた圧力データのみならず各車輪位置の確認をも含む信号から各確認器と関連の車輪位置を測定するための自動車タイヤにおける圧力変化をモニターし、無線発信するデバイスに関するものが知られている。かくして、受信器は、車輪が例えば冬車輪を夏車輪に交換するように、又は、予備車輪を取り付けるように交換されても、これとは関係なしに測定できるようになっている。車輪の電子回路に組み込まれたトランスミッタが固定の第２の時間間隔で作動されるＷＯ ９７／００７８４から知られる方法を用いるとき、前記受信器が発信された信号と共に受ける確認事項を別の車輪位置と関連させるまでに１５分から３０分の時間を必要とする。これがなされない限り、最後に記憶された配置が維持される。この発明により、前記第２の時間間隔が一定ではなく、走行状況に対応して短縮または延長されるとき、受信器の学習時間を数分短くすることができる。受信器の学習時間を短縮するためには、発車の際の限られた位相の間、前記第２の時間間隔を極めて短くし、好ましくは、走行速度に関係無しにそれらを短縮し、個々の車輪の位置の確認を数分以内に完了するようにすることができる。
したがって、前記第２の時間間隔は、発車する時に特に短く保たれ、各各確認器と関連の車輪位置を受信器へ送信された前記信号から前記の間測定し、空気圧データに加えて各車輪の位置が確認され、その車輪の位置が前記受信器に記憶されるように構成することができる。
【００１４】
有利なことに、加速度センサーを使用すれば、別々の車輪からの信号を受けるために必要なアンテナの数を減らすことができる。個々の車輪から測定された半径（ラジアル）方向及び横（タンジェンシャル）方向の加速度の相違に基づいて操舵車輪と非操舵車輪及び左右の車輪を区別することができ、各車輪を識別することができるようにするためのアンテナを各車輪に付与する必要がなくなる。この点に関しての詳細は、ＤＥ １９７ ３５ ６８６及び”複数の車輪にトランスミッタを装着しているタイヤ圧モニターシステムにおけるトランスミッタから発信された信号においての確認を行う方法”と題する並行出願のＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＥＰ９９／０９６４８号を参照されたい。
【００１５】
このように、タイヤ圧及びそのドリフトは、安全に関して重要な条件でもある。
【００１６】
したがって、この発明の有利なさらなる展開は、前記第２の時間間隔が測定された圧力に対応しても変化する点であり、これは、送信レートが遅いものから速いものへと変更された時点で前記圧力信号のドリフトしきい値が一定の値でプリセットされず、前記圧力又は圧力ドリフトに対応して設定され、前記しきい値は、前記圧力の低下又は前記ドリフトの増加に応じて低下されるようになっている。これによって、前記送信レートは、タイヤ圧の低下に伴い上昇するという利点が与えられる。これはまた、前記送信レートが実際の危険に柔軟に対応でき、前記送信レートが危険度が低い場合よりも危険度が高い場合に早まるという効果を奏する。
【００１７】
圧力依存ドリフトしきい値とタイヤ圧又は圧力ドリフトとの関係が直線的である必要はない。むしろ、圧力低下又はドリフトが上昇するにつれ、前記圧力しきい値を超比例的に下げる。速度に応じて第２の時間間隔を選択するように、これは、また、二つの利点、即ち、安全性の検知及び蓄電池の耐用年数の延命の二つを同時に達成できるもので、これは、他の手段では、まとめて行うことはできないものである。
【００１８】
空気圧信号ドリフトのしきい値を空気圧に依存して選択することを実現することによって、第２の時間間隔の速度依存選択との組み合わせする利点を有すると共に、独立的に実現することができる。前記第２の時間間隔の速度依存選択との組み合わせが実現できれば、車輪の電子回路にマイクロプロセッサ又は類似のマイクロエレクトロニック処理ユニットを組み込むことが好ましく、速度に依存しての第２の時間間隔を個々に反映し、個々のものが異なるタイヤ空気圧又は異なるドリフトに適用できる一連の特徴をもつ。一群の特徴に呼応してのコントロールは、例えば、内燃機関のコントロールについての自動車技術に精通している人にとっては周知のことである。

Claims (15)

1. 自動車タイヤの空気圧変化をモニターし、無線送信するデバイスの操作方法であって、
   電源、
   第１の時間間隔でタイヤの空気圧を測定するように配置された圧力センサー、
   該圧力センサーから得られた圧力の信号（以下、空気圧信号という）をディジタル化するアナログ／ディジタルコンバータ、
   前記空気圧信号を記憶するメモリー、
   測定されたタイヤ空気圧情報として前記空気圧信号を自動車内に搭載の受信ユニットへ送信するトランスミッタ、
   および
   マイクロプロセッサ付きの比較器を備え、
   前記比較器は、既に記憶している基準空気圧信号と前記空気圧信号とを比較し、前記トランスミッタをコントロールして、所定の時間間隔の間における前記基準空気圧信号に対する前記空気圧信号の低下（以下、ドリフトという）が、しきい値を越えない限りにあっては、前記第１の時間間隔よりも長い第２の時間間隔で前記トランスミッタが前記送信を行うようにするが、前記ドリフトが前記しきい値を越えるとき、および、越えている限りにあっては、前記第２の時間間隔よりも短い第３の時間間隔で前記トランスミッタが前記送信を行うようにするものであり、
   ここで、前記操作方法は、圧力低下に伴うタイヤのパンクがゆっくりとした”徐々に進行する”圧力低下によるモードにおけるものであって、前記第２の時間間隔を前記タイヤにおいて測定された一つ又は複数の物理的条件に応じて変化させ、かつ、走行操作の間も変化させるものであり、
   さらに、前記第２の時間間隔は自動車が発車する時には短く保たれ、各車輪の確認信号と関連の車輪位置が、前記短く保たれる第２の時間間隔の間に決定され、前記各車輪の位置のための確認信号を前記送信に含ませ、前記車輪の位置は受信器に記憶されることを特徴とする方法。
2. 前記物理的条件は、自動車の速度であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記物理的条件は、タイヤの空気圧であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の方法。
4. 前記物理的条件は、前記ドリフトであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の方法。
5. 前記第２の時間間隔が前記マイクロプロセッサに記憶された所定の特性に基づいて計算され、前記第２の時間間隔が前記自動車の速度及び前記ドリフトに依存することを任意に特定することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の方法。
6. 前記第２の時間間隔は、自動車の速度が増すに連れて短縮することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の方法。
7. 前記第２の時間間隔は、自動車の停車状態において最も長くなることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の方法。
8. 前記第２の時間間隔は、自動車の停車状態において一定に保たれていることを特徴とする請求項６に記載の方法。
9. 前記第２の時間間隔は、自動車の走行状態における前記第２の時間間隔に較べて自動車の停車状態において最も長くな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方法。
10. 前記第２の時間間隔が、自動車が停車の状態では５分から３０分に設定されることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の方法。
11. 前記第２の時間間隔が、自動車が停車の状態では１０分から１５分に設定されることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の方法。
12. 前記第３の時間間隔が前記第１の時間間隔に対応し、測定された各前記空気圧信号が送信される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方法。
13. 前記ドリフトが前記しきい値を越える限り、前記第１の時間間隔よりも短い第４の時間間隔で前記タイヤの空気圧が測定され、前記送信がされることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれかに記載の方法。
14. 前記自動車の空気圧変化をモニターし、無線送信するデバイスが、タイヤバルブを含むモジュールの形態で前記タイヤに配置されていることを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれかに記載の方法。
15. 前記比較器が前記マイクロプロセッサと物理的に一体化された比較器であることを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれかに記載の方法。