JPH029964B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は異常タイヤ状態警告システムに関し、
さらに詳しくは、それに使用する空気タイヤの異
常状態を検出するための装置に関する。しかしな
がら、この技術分野の当業者によつて認められる
ように、本発明はかなり広い応用範囲を有してい
る。

空気タイヤの過剰および不足の空気充填状態
は、いずれも過度にタイヤを摩耗し早期にタイヤ
を破損させる原因になる。さらに、このような不
足および過剰の充填タイヤ状態は、車両用ガソリ
ンの走行距離の他に車両の性質および操縦の両方
に関する車両の操作能率に悪影響を与える。この
ような状態および結果は一時期広く知られていた
ので、これらを自動的に検出し伝達する装置を開
発し配備することが試みられた。最近、実用的で
安価な装置を求める開発熱は、一般的な車両経常
費の外に燃料およびタイヤのコストの上昇のた
め、ますます高くなつている。

今までに多数の先行装置がタイヤ充填状態を検
知するために開発され利用されてきたけれども、
これら先行装置のすべてが構造上の、あるいは操
作上の欠点を有し、広範囲に使用する場合、これ
ら先行装置は不適当、あるいは非実用的なもので
あつた。特殊な変形状の先行装置も多数あつた
が、殆んどのものは車輌部材から車両シヤシへ延
び、また車両本体を経て計器板に延びる特殊な配
線等を必要としていた。このような配線はシステ
ムのコストを増加させるという望ましくない事態
を招来し、さらにそのような配線操作は極端に難
し、また時間を浪費させる。上記先行装置を最初
の車両部材の一部として車両の組み立ての際に取
り付けることを考える時、そのような配線の時期
が特に重要になつてくる。さらに、車輪とシヤシ
との間に延びている必要な特別の配線およびこれ
と一体の装置は、正常に車両を利用している間に
遭遇する通路上の物体、気象条件等により損傷あ
るいは破損を受け易い。

また、車輪とシヤシとの間の配線等を取り除い
た自蔵検出装置の開発が試みられたが、これら試
みの結果および効果はまだ充分に判明していな
い。特にこれら先行自蔵装置は、各車輪に配置さ
れた無線送信機のような小型の信号エミツタを利
用している。これらエミツタは、検出手段によつ
て検出されたタイヤの所定の充填状態に応答して
無線信号のような信号を送り出す。次に、この信
号は車両内で受信され、警告指示器あるいは警告
灯にエネルギを与え、車両運転者にタイヤ充填状
態が過剰あるいは不足であることを知らせる。

一般的に配線の問題を解決することはできるけ
れども、エミツタに電力を与える手段は、実際に
車両において広範囲に利用する場合、かなり不満
足なものであることがわかつた。通常、これら電
力手段は各車輪等に連結した小型のバツテーから
成り、かなり風変わりで複雑な回路構造になつて
いる。もちろんバツテリーは有効寿命の満了時に
周期的に取り替えられなければならず、しかもバ
ツテリーの寿命は個々において、および製造業者
において異なるため、この有効寿命を正確に定め
ることは不可能である。さらに、一般的に多くの
車所有者は周期的な車の保全について大変無頓着
であることがわかつている。この結果、車所有者
はこれら小型のバツテリーを適切にチエツクし、
保全し且つ交換することを簡単に忘れ、あるいは
怠つてしまう。従つて、この種の自蔵検出装置は
作動しないことがしばしばあり、そね故実用性が
なく且つ有用性もない。もう１つのかなり風変わ
りで複雑な回路構造であるという点は、高価であ
り且つ正常の車両使用中に損傷あるいは破損し易
いという欠点を有する。

さらに、異常タイヤを検出し伝達する先行装置
の他の欠点は、これら装置の効果が車輪それ自体
の回転速度に大いに左右されるということであ
る。この事実は、これら装置が高速度においての
み実際有効であり、通常の市街での運転速度では
適切に作動しないように設計され且つ構成されて
いるためである。さらに多くの先行装置は一方向
にのみ有効であり、従つて一方向の回転に対して
のみ作動するにすぎない。そのため、このような
装置は車両の一方の側面あるいは他方の側面に限
定的に取り付けられる。

この種の先行装置のさらに他の問題は、固定成
分と回転成分との間に作動伝達部材を設ける必要
性のあることである。これら装置は一般的に電気
的に作動するので、種々の成分を作動可能に相互
に接続させるために集電環構造体を搭載すること
が必要となり、またこのような集電環構造体は損
傷等を受け易く、修理および（または）交換する
必要性のあることがわかつている。

本発明の目的は空気タイヤの状態を表示する新
規な装置を提供することである。

本発明の他の目的は設計、構造および組み立て
が簡単な、空気タイヤの状態を表示する装置を提
供することである。

本発明の他の目的は空気タイヤの状態を表示す
る完全な自蔵装置を提供することである。

本発明のさらに他の目的は自然の固有振動を有
するシステムにおいて使用可能な電源を提供する
ことである。

本発明によれば、自動車に使用する空気タイヤ
の所定の状態を表示する自蔵装置が提供される。
この装置は次の構成から成る電源供給手段を含
む。即ちこの電源供給手段はタイヤリムに取り付
けられたハウジングと、適当なブラケツトを介し
てハウジングに取り付けられているアームと、該
アームの自由端の少くとも１つに重りが取り付け
られており、該重りが通常の車輪の振動によつて
振動しそれにより該アームが振動するため、該ア
ームに接合されている圧電素子からなる変換手段
を屈曲させそれにより電気エネルギを発生するよ
うに構成されている。この電源は、装置が自動車
内の監視装置に電気信号を送ることができるよう
に、装置の残部にエネルギを供給するものであ
る。

本発明の他の特徴によれば、上記電源からの電
気エネルギを受ける電子回路が設けられており、
この電子回路はセンサーからの異常状態信号を電
子的に処理するものである。

本発明のさらに他の特徴によれば、異常状態を
伝える電子信号を監視装置に送信するアンテナが
設けられている。

次に図面に従つて本発明を説明する。ただし各
図面において同じ参照番号は同じ構造部材を指
す。

図面において、第１図および第２図は、ボルト
６およびナツト８のような取り付け手段によつて
車輪リム４の内側に取り付けられたハウジング２
を示している。ボルト６はハウジング２の一体的
な一部分であり、そのためナツト８を締め付ける
ことによりハウジング２がリム４に固着する。ゴ
ムパツド１０はハウジング２とリム４とを密着さ
せるために設けられている。また、ハウジング２
の面１２はリム４の面に一致するように湾曲し且
つ形成するのが好ましい。このことはハウジング
２とリム４とを密着させるのに役立つ。当業者に
とつて明らかなように、第４図に示す如く他の方
法によつてハウジング２を車輪リム４に取り付け
ることもできる。ここではハウジング２がバンド
９によつて固着されている。バンド９は調節可能
な構造をしており、この構造は次の出願に述べら
れている。即ち、トーマス・ジー・サスコ
（Thomas G.Susko）によつて1978年３月１日に
出願され、本願と同じ譲受人に譲渡された同時継
続米国特許出願第822478号である。第１図および
第４図の両方の場合、ハウジング２は空気タイヤ
１４のキヤビテイ内に位置するようにリム４に固
着されている。

センサー１６はタイヤ１４内の異常状態を検知
するために設けられている。センサー１６はタイ
ヤ１４内の状態を検知することができるようにハ
ウジング２の外側に設けられている。ハウジング
２内に配置された電子回路１８は、ワイヤ２０に
よつてセンサー１６に電気的に接続されている。
電子回路１８はセンサー１６からの信号を処理
し、次に検知した状態を伝える信号をアンテナか
ら監視装置に送信する。この監視装置は図示され
ていない。電子回路は次の出願に具体的に述べら
れているタイプのものを適宜変更していることが
好ましい。即ちダビツト・ベツツ（David
Betts）によつて1979年４月30日に出願され、本
願と同じ譲受人に譲渡された同時継続米国特許出
願第034900号である。該米国出願は圧電素子が直
接タイヤの空気圧の状態を検出しコンデンサーを
介して送信するものであるが、本願は、前述した
センサー１６でタイヤに関する状態を検知させそ
の結果を監視装置に伝達させる手段として圧電素
子からなる変換手段のパルスを一例として前記米
国出願に記載された処理回路を使用して実施する
ことが出来る。即ち、タイヤの状態が許容限度内
にある時、センサー１６は振動変換による電源供
給手段２４によつて生じた電圧を使用しない状態
になつている。タイヤの状態が許容限界を越える
時、適宜の回路により発生させるイネーブル信号
により該手段２４によつて生じた電圧が電子回路
１８に送られる。

かかる手段は本発明における電源供給手段を活
用するための異常状態信号に応答する手段であ
る。このように送られた電圧はコンデンサーを充
電するために用いられる。コンデンサーの充電が
特定水準に達した時、計数器が電源供給手段のパ
ルスを数え始める。計数器が所定の総数に達した
時、信号が監視装置に送信される。この監視装置
は車両の内部に配置されたレシーバであり、この
装置には警告灯、警告ブザあるいはアナログ指示
器が設けられている。アンテナ２２は信頼性を高
めるためハウジング自体を形成し、あるいは電子
回路板（図示せず）に取り付けられたワイヤの形
をとるのが好ましい。第２図に関し、電子回路１
８電力を供給する電気エネルギは電源供給手段２
４によつて作られる。この電源供給手段は、ブラ
ケツト２８によつてハウジング２に一端を固着し
たアーム２６と自由端をアーム２６に取り付けた
重り３０とから成り、変換器３２はアーム２６に
固着されている。車両の通常の運行の場合、タイ
ヤは道路状態に加えて車輪のバウンド等のような
自然の振動を受ける。車輪のパウンドはあらゆる
自動車両に生じる固有振動である。車輪システム
はスプリングおよび上下揺れ止めを利用して車両
の乗りごごちをスムースにするよう設計されてい
るので、車輪はなめらかな導路でさえパウンドす
る傾向がある。通常の乗用自動車の場合、およそ
10Hzの車輪のバウンドを生じることがわかつた。
これらの振動はアームを振動させ、これにより変
換器を屈曲させる。この変換器３２は圧電素子で
あるのが好ましい。この種の変換器は本発明の技
術分野において周知である。圧電変換器は機械エ
ネルギを電気エネルギに変換するものである。本
発明の圧電素子のタイプは、反対方向に分極され
且つ直列で電気的に接続された二重層圧電素子で
あるのが好ましい。圧電素子により生じた電圧は
各層の出力の合計である。これは電子回路に１８
に電力を与えるために利用される上記発生電圧で
ある。電源供給手段２４から生じたエネルギはワ
イヤ３４を経て電子回路１８に送られる。

この技術分野における当業者によつて認められ
るように、電子回路１８はセンサー１６からの状
態信号を多くの異なつた態様で処理することがで
きる。例えば、この電子回路１８はキヤビテイ内
の状態が或る所定水準を越える時にのみ信号を送
信するものである。他の実施例において、回路１
８はキヤビテイ状態を伝える連続信号を送信す
る。送信される信号のタイプも全く異なつてい
る。例えば、電子回路１８は符号デジタル信号を
送ることもでき、あるいは基本FMまたはAM信
号を送ることもできる。異常状態信号を送信する
種々の方法は次の出願に具体的に述べられてい
る。即ち、デイー・ベツツ（D.Betts）、アール・
ソベツクス（R.Sobecks）およびアール・グリー
ン（R.Green）にによつて1979年４月30日に出願
された同時継続米国特許出願第034899号およびデ
イーベツツ（D.Betts）によつて1979年４月30日
に出願された同時継続米国特許出願第034900号で
あり、これら両出願は本発明の譲受人に譲渡され
ている。

第３図は本発明の他の具体例を示しており、こ
こではハウジング２がタイヤ１４のキヤビテイに
外部から取り付けられている。この場合、センサ
ー１６はキヤビテイ状態を検知することができる
ように配置されている。

第５図および第６図は電源供給手段２４を取り
付ける２つの方法を示している。

第５図において、適宜の材料からなる細幅片状
のアーム２６は両端部がハウジングに固設された
ブラケツト２８ａによつて固着されている。一方
２個の細幅状の圧電素子３２はブラケツト２８ａ
間に固着されているアーム２６の表面にエポキシ
系接着剤により該アーム２６をはさむようにして
接着され取り付けられている。重り３０ａは、車
輪の振動がアーム２６を振動させ、それにより圧
電素子３２を屈曲させるように、ブラケツト２８
ａ間のほぼ中央で圧電素子３２に接着情等により
取り付けられている。第６図においては、圧電素
子３２は第５図と同じ構成でアーム２６に取り付
けられているが、この場合、圧電素子３２のほぼ
中央部がブラケツト２８ｂで支持されていてこの
素子３２とアーム２６との両端部がブラケツト２
８ｂの上下面から突出するようになつている。そ
してこの突出したアームの両端に重り３０ａ，３
０a′とがそれぞれに取り付けられている。

本発明においては上記したように、細幅状のア
ーム２６に薄膜状の圧電素子が接合されたものを
使用するので、重りの作用によつてアーム２６が
車輌の振動をうけて屈曲する時、それに応じて圧
電素子も容易に屈曲変形しうるので、圧電変換が
容易に行われるのである。この技術分野における
当業者にとつて明らかなように、電源供給手段を
取り付ける方法は他にもある。ここに述べた３つ
の方法は単に実施例として提示されているのすぎ
ず、本発明の範囲を限定するものではない。

この電源供給手段の用途はタイヤ状態警告シス
テムにおいて使用することに限定されない。振動
を受けるシステムはすべてのこの種の電源を利用
することができる。また、システムはアームに機
械的振動を生じ、このアームが順次電力を生じる
ように設計することもできる。このようなシステ
ムはアームを振動させる機械スプリングあるいは
発振器を含んでいる。この種のシステムは、小型
で、コンパクトで、信頼性があり、この分野で多
目的に使用できるポータブル電源を提供する。

操作中の本発明のシステムは車両が駆動してい
る間、車両の電気タイヤの状態を連続的に監視す
る。車輪が駆動している時、道路状態および自然
の車輪のバウンドによつて車輪に振動が生じる。
これらの振動は車輪のリムに固着されたハウジン
グを振動させ、このハウジングの振動は重りのつ
いた変換器部材を順次屈曲させる。即ち、振動し
ている電源供給手段２４の重り吊設アーム２６は
変換器３２を屈曲させ、このため車輪の振動によ
り生じた機械的エネルギは電気エネルギに変換さ
れるのである。装置の残部に電力を供給するの
は、この電気エネルギである。好ましくは、振動
している電源供給手段２４によつて生じた電気エ
ネルギは異常状態が発生するまで使用されない。
異常状態が発生した時、生じたエネルギは電子回
路１８に送られ、ここで処理される。この場合、
信号は監視装置に送信され、この監視装置は乗用
車のコンバートメント内に配置され、検知された
異常状態を知らせる。

本発明を好ましい具体例について説明してき
た。本発明の自明の変更および変化はこの明細書
から理解され得る。このような変更はタイヤの圧
力、タイヤの温度等を検知することを含む。本発
明は添付の特許請求の範囲に入るすべての変更お
よび変形を含むものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置を取り付けた車両用車輪
の側面図であり、一部切欠してある。第２図は第
１図に示された装置の側面図であり、一部断面し
てある。第３図は本発明の装置の他の配列状態で
取り付けた車両用車輪の側面図であり、一部切欠
してある。第４図は本発明の装置をさらに他の配
列状態で取り付けた車両用車輪の側面図であり、
一部切欠してある。第５図は他の配列状態の振動
変換器システムの拡大側面図であり、一部断面し
てある。第６図はさらに他の配列状態の振動変換
器システムの拡大断面図であり、一部断面してあ
る。 ２……ハウジング、４……リム、１４……タイ
ヤ、１６……センサー、１８……電子回路、２０
……ワイヤ、２２……アンテナ、２４……振動変
換器システム、２６……アーム、３０……重り、
３２……圧電素子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 車輌において好ましく使用される、タイヤリ
   ムに取り付けられ、且つ正常な車輪振動を受ける
   タイプの空気タイヤの異常状態を検知する装置で
   あつて、 ハウジング； このハウジングを上記タイヤリムに固着する締
   付手段と； 上記ハウジングに固着され、且つタイヤ内の状
   態を連続的に監視すると共に異常状態を表示する
   信号を発生する検知手段と； 上記ハウジング内に配置され且つ上記検知手段
   からの信号を電子的に処理し且つ伝達信号を発生
   するために上記検知手段に作動的に接続された電
   子手段と； 上記ハウジング内に配置され且つタイヤの状態
   を表示する伝達信号を送るために上記電子手段に
   作動的に接続されたアンテナ手段と； 上記ハウジング内に配置されそして該電子手段
   と作動的に接続されている電源供給手段であつ
   て、該電源供給手段は更に該車輪が振動する時に
   アームが振動可能であるように該ハウジングに固
   定的に取りつけられているアームと、 該車輪が振動する時に該アームが屈曲しうるよ
   うに該アームに固定的に取り付けられている重り
   手段と屈曲状態において圧電的に応答し、それ故
   アームが屈曲した時に該電子手段のために電源を
   発生する該アームに接合された変換手段とを含ん
   でいる電源供給手段、と該電源供給手段を活用す
   るために該異常状態信号に応答する手段及び 伝達信号を受信しタイヤの状態を表示するため
   の受信手段 とを含んでいることを特徴とする空気タイヤの異
   常状態を検出するための装置。 ２ 上記変換器手段が直列に電気的に結線されて
   いる二重圧電層であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の装置。 ３ 上記ハウジングがタイヤ内に配置されている
   特許請求の範囲第１項記載の装置。 ４ 上記検知手段が圧力を検知する特許請求の範
   囲第１項記載の装置。 ５ 上記検知手段が温度を検知する特許請求の範
   囲第１項記載の装置。 ６ 上記アンテナ手段が成形によつてハウジング
   内に設けられていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の装置。