JPH0415514B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、自動車用のホイール支持タイヤの状
態、たとえばタイヤ内の圧力や温度を監視するシ
ステムに使われるコンバータに関するものであ
る。

従来、空気タイヤの空気圧の監視には関心が払
われてきた。正しい空気圧を保つことは、空気タ
イヤの有効使用寿命を支配する重要な因子なの
で、トラツク用タイヤには特に関心が払われてき
た。これらのタイヤの更新コストは比較的高いか
らである。しかしながら、現在では、乗用車のタ
イヤ圧の監視にも大きな関心が集まつている。正
しいタイヤ圧の保持は、タイヤの転がり抵抗を減
少させることにより燃料経済性を、かなり向上さ
せるからである。

自動車のタイヤ圧を連続監視するシステムは多
く提案されてきたが、広く用いられているものは
ない。コスト、複雑性、信頼性のいずれかに問題
があるが、これらの因子に同時に問題があるから
である。

従来のシステムは、機械的なものか、電気的な
ものであつた。電気的システムは、電気駆動のホ
イール監視用無線送信機、あるいは、エネルギー
吸収型、誘導型、または、変圧機型の受動回路を
含んでいた。このシステムでは、圧力、あるい
は、温度が下つた場合にのみ、送信機を動かすた
めに電池からの電力が使われる。

これらのシステムは広く受けいられていない
が、それは、システムに機能欠陥が生じても指示
がでない、すなわち対欠陥安全機構がないからで
ある。対欠陥安全システムでは、モニターは能動
的で、欠陥、たとえば、タイヤ圧の規定圧以下の
降下などが検知されるまで、自動チエツクしてい
なければならない。このようなシステムに電池を
使う場合は、電池は常に充電されていなければな
らない。このシステムでは、欠陥が検知された場
合をのぞいて、常に信号を出しているからであ
る。

タイヤの状態の監視には受動回路が用いられて
きた。

この場合、受動コンバータ回路が、無線周波、
または、磁場などのエネルギ場に応答し、信号を
変換し、エネルギ場に送り、これを検知、また
は、受信する。

タイヤ圧を検知するのに使われてきた受動回路
は、しかし、必要な感度がなく、結合（カツプリ
ング）の問題を免れなかつた。さらに、検知器、
あるいは、アンテナに対する結合は、このシステ
ムでは、ホイールの回転位置の関数として把握さ
れる。

本発明に関連する具体的な従来技術には次のも
のがある。

米口特許第3723966号は、圧力スイツチを回路
中に含む受動コンバータ回路を有する受動回路型
のタイヤモニターを示している。発信機より受動
回路に発信された信号を回路が変換し、受けた信
号と同じ周波数で、共振する。受信された信号
は、同じ周波数の発信機の信号に応答して、受信
器に変換、返信される。

このシステムでの問題は、送信信号と変換信号
の分類で、システムが機能するためには、送信機
と受動回路は、互いに適当な方向になければなら
ない。これはホイールの回転位置の関数となる。
本発明のコンバータは、これらの問題を克服する
ものである。

本発明は、タイヤ内に組み込む受動回路コンバ
ータに関するもので、従来のシステムに関する多
くの問題を克服するものである。

本発明は自動車用ホイールリムに取りつける円
形取付具を含むタイヤ状態監視用コンバータ装置
であり、複数のワイヤーが、取付具に達し、端子
により、ワイヤーはリムの回り、および取付具に
対して、引張り状態で張られた構造になつてい
る。

すなわち、本発明のタイヤ状態監視用コンバー
タ装置は外周面上に連続する溝が形成されたホイ
ールリムと、該ホイールリムに組付けられて前記
ホイールリムと共に空間を画成するタイヤと、前
記ホイールリム上に固定されて前記空間内に収容
される変形材料と、該変形材料に嵌合してその外
周上に連続する複数の溝を有する取り付けリング
と、該取り付けリングに形成された各溝内に配設
されるワイヤ、および該ワイヤに接続されて前記
空間内の状態変化を検出するスイツチとを有する
ことを特徴とするものである。

本装置にはワイヤの周囲長を一定に保ちなが
ら、ホイールリムの径方向の変化を許容するため
の変形手段を用いるのが望ましい。また上記取付
具は電気絶縁材料製のとりつけリングと、該リン
グとリム間で変形し上記変形手段を構成する変形
材料とで構成するとよい。また取付具は、その底
部に変形材料を受けるための凹部を円周上にもつ
ものがよい。従つて、取付具を構成する上記とり
つけリングにワイヤを受けるための多くのみぞを
円周上に形成するのが良い。

上記とりつけリングは間隔をおいて両端部が形
成され、上記端子部分が該とりつけリングの両端
部を保持する構成とするのが良い。このため、該
端子部分は該両端部を保持する電気絶縁材料から
成る接続用ブロツクとし、このブロツクにワイヤ
の両端に接続するためのコネクターを組付けるの
が好ましい。さらに、このブロツクには各ワイヤ
の端部を電気的に接続するための回路を組付ける
のもよい。

本装置には予め定めたタイヤ状態を検知すると
作動するスイツチを設ける。このスイツチは本装
置の回路に接続されるが、上記ブロツクで回路に
接続するのが好ましい。また回路には回路接続さ
れたコンデンサを設けるとよい。さらに本発明の
タイヤ状態監視用コンバータ装置を構成するワイ
ヤの内、二本がブロツクを介して電気的に接続さ
れ、第一コイルを形成し、第一コイルと第一コン
デンサを接続し、第一LC回路を形成し、別のワ
イヤがブロツクを介して電気的に接続され、第二
コイルを形成し、第二コイルに、第二コンデンサ
を接続し、第二LC回路を形成するようにするの
が好ましい。第一、第二コンデンサは可変コンデ
ンサとし、これにより第一、第二、LC回路を調
整できるようにするのが好ましい。また第一と第
二のコイルを接続する逓倍器を設け、第一LC回
路が第一周波数で共振し、第二LC回路が、第一
周波数とは別の周波数で共振するようにする。こ
の周波数逓倍器はダイオードで構成するとよい。

上記タイヤ状態を検知する作動スイツチは、こ
のスイツチの周囲の圧力が規定圧力より下がつた
場合、第一と第二のLC回路間の接続を開いたり、
閉じたりする圧力スイツチでもよい。

本発明のコンバータは、第１図に図示したシス
テムで使用される。このシステムでは、符号１０
に示した様に、コンデンサと並列なコイルから成
る励起コイル装置が、予め決めた周波数で、磁場
１２を生成する。本発明のコンバータは磁場１２
に共振し異なる周波数の、もう一つのエネルギー
場１４を作る。この周波数は符号１６に示したコ
イルとコンデンサの回路により検知される。

本発明のコンバータはとりつけリング１８と自
動車のホイールリム２２と連結する変形材料２０
から成る円形の取り付け装置を含んでいる。ワイ
ヤー２４，２６，２８がとりつけリング１８の回
りに張りめぐらされてリム２２にまで達してい
る。ワイヤ２４，２６，２８をリムの回りで、と
りつけリング１８と変形材料２０に対して引張り
状態にするための、符号３０に示した接続用ブロ
ツクなどの端子固定部も含まれる。とりつけリン
グ１８は、デルリンなどのプラスチツクで作ら
れ、変形材料２０は、シリコーンゴムでできてい
る。変形材料２０は、ホイールリム２２の径が変
化できる用にするが、ワイヤ２４，２６，２８の
径や周囲長さは、一定である。したがつて、とり
つけリング１８は、変形材料２０と同様、電気絶
縁材料から出来ている。変形材料２０は、リング
の形状を取るが、いくつかの部分に分かれる。第
２図に示す様に、とりつけリング１８の底には、
円周部分が伸びて、変形材料２０を受け入れる凹
部を有する。変形材料２０は、リング１８の底の
凹部を満たす。とりつけリング１８は、外周面に
そつて複数のみぞを有し、この中にワイヤ２４，
２６，２８が配置される。

第３図に示す様に、とりつけリング１８の両端
部の間には、間隔があり、接続用ブロツク３０が
その間に入る。この接続用ブロツクは、プラスチ
ツクなどの電気絶縁材料で出来ている。変形材料
２０と接続用ブロツク３０は、シリコーンゴム接
着剤などでリムに接合される。

ブロツク３０にはワイヤ２４，２６，２８の両
端と接続するコネクター３２，３６，３８，４
０，４２を含んでいる。ブロツク３０は、また、
各ワイヤー２４，２６，２８の端部を互いに電気
的に結合する。回路部は、ブロツク３０により支
持されるコンデンサ４４，４６，４８，５０から
なるコンデンサ部を含む。

二本のワイヤ２６と２８は、ブロツク３０を介
して電気的に結合され、第一コイルを形成する。
さらに、第一コイルは、端子３２をコンデンサ４
４と４８を介して、端子４０に接続し、それか
ら、端子３４を端子３８と接続することにより、
二つのループを含むことになり、こうしてワイヤ
２８と２６により形成される二つのループを有す
るコイルを形成する。これにより、受動回路であ
る第一LC回路ができる。第二LC回路は、端子３
６をコンデンサ４６と５０を介して、端子４２に
接続した状態でワイヤ２４により形成される。

スイツチ５２は、ブロツク３０により支持さ
れ、ブロツク３０に支持されている電気回路に接
続されており、二つのLC回路を電気的にむすび
つけている。スイツチ５２は、圧力、温度などの
予め設定したタイヤの状態を検知する。このスイ
ツチは、ブロツク３０に接着してもよい。

ダイオード５４の形をした逓倍器はワイヤ２４
と２６を結合することにより、第一コイルと第二
コイルを結合する。その結果、二つのワイヤ２６
と２８を含む第一LC回路は、磁場１２の発生す
る第一周波数に共振し、一つのループワイヤ２４
を形成する第二LC回路は、第一周波数とは異な
る第二周波数に共振する。

タイヤ内で、圧力スイツチ５２の周囲の圧力が
規定圧力より下ると、圧力スイツチ５２が開き、
第一LC回路と第二LC回路の結合を破る。圧力が
規定圧力まで上ると、圧力スイツチ５２は閉じ
る。

第１図には上述したように、一つのコンデンサ
しか示していないが、各LC回路には二つのコン
デンサが用いられている。コンデンサ４８は一定
値であるが、コンデンサ４４は、これより小さい
値の可変、調整コンデンサである。コンデンサ５
０，４６についても同様で、コンデンサ５０は一
定値であるが、コンデンサ４６は可変、調整可能
で、コンデンサ４４と４６を調整することによ
り、LC回路の微調整をする。

LC回路のコイルが所要周波数で共振するには、
各コイルの周囲長さは一定でなければならない。
したがつて、各コイルの周囲長さを一定に保ちな
がら、変形材料２０によりリム径は変化すること
ができる。

二つのコンバータは、第二LC回路からエネル
ギ場を伝播するのが望ましい。これは、第二LC
回路は設置しないで、第一LC回路を自動車のリ
ムに設置することにより実現できる。第二LC回
路のコイルは、発振子、またはアンテナとして機
能し、鋼製ホイールは対地線（アース）として機
能する。

第５図〜第７図は、第一LC回路が共振する周
波数を有する信号を発生するのに使われる励起コ
イル装置１０を示している。励起コイル装置１０
は、ワイヤループ２４の形成する第二LC回路が
アンテナへの無線送信と同様にインタロゲータに
より捕えられるエネルギ場を生成するシステムに
用いるのに特に適している。

励起コイル装置１０は、車の前方ホイール近く
の、操縦中、ホイールとともに動くブレーキ機構
上と、後方ホイール近くの静止構造体上に取りつ
けられる。

励起コイル装置１０は、フエライトコア６０の
回りに、らせん状に銅テープ、または、リボンを
巻いたものを有している。

エネルギ場からの放射の伝播を防ぐために、コ
ア６０と巻線６２の回りにシールドを設ける。シ
ールドは黄銅製などの円筒状のスリーブ６４から
できている。スリーブ６４は、端部キヤツプ６６
と６８によりふさがれている両端部間にはまつて
いる。端部キヤツプ６６と６８も黄銅製が望まし
い。スリーブ６４には、端から端まで達する長手
方向の細長い穴７０を有している。すなわち、こ
の細長い穴は端から端まで完全につづいているの
でスリーブ６４は連続した円周を有していない。

端部キヤツプ６６と６８は、それぞれ細長い穴
７０の隣接端から伸びている端部穴７２と７４を
有している。これら端部穴７２，７４は端部キヤ
ツプ６６と６８を半径方向に伸びており、各端部
キヤツプの反対側の周辺で一定の間隔をへだてて
終つている。すなわち、端部穴７２と７４は各端
部キヤツプ上を完全には横切つていない。

スリーブ６４は、コイル６２に対して同心円状
の位置に配置される。ハウジング７６は、スリー
ブ６４と合さり、これを囲むが、プラスチツクで
作るのが望ましい。円状のワツシヤ状のスペーサ
７８と８０は、スリーブ６４内のコア６０の両端
を囲み、支える。入力コネクタ８２は端部キヤツ
プ６６とスペーサ７８を通り、コイル６２に電気
的に接続している。

コンデンサ８４は、スペーサ７８により支持さ
れており、コイル６２に電気的に接続されてい
る。スペーサ７８と８０は、デルリンなどのプラ
スチツクで作られるのが望ましい。コンデンサ８
４は、励起部の調整のために、端部キヤツプ６６
を通つて触れることができる。

キヤツプ６６と６８は、スリーブ６４とは離れ
ており、プラスチツクハウジング７６の端部と接
している。これらのキヤツプには突出部８６があ
り、これらは分離した指状をなしており、スリー
ブ６４の半径方向に伸び、スリーブ６４の内部と
かみあい、電気的に接続する。部品は互いに接着
してもよい。スペーサ８８は、ほそ長い孔７０の
中にあり、組立て時に部品の位置合せをするた
め、スペーサ７８のみぞに止まるようになつてい
る。

上述したように、励起コイル装置１０は自動車
のタイヤに入れたコンバータの生成するエネルギ
場によつてしらべたり、監視したりするシステム
に特に適している。励起コイル装置１０のシール
ドはタイヤ内のコンバータにより発生するＥ場の
監視を妨害する可能性のあるＥ場放射の伝播を抑
さえ、タイヤ内のコンバータに利用され、Ｅ場の
伝播に変換されるＨ場（たとえば磁場）を発生す
る。細長い穴７０，７２により得られる連続孔
は、シールドが変圧器の二次コイルとして働くの
を防ぐ。

10MHzでの実際の発信アンテナコイルは、大体
0.5インチ径、3.0インチ長さのＱ−２フエライト
コアに、幅0.1インチの銅テープを６〜８回巻き、
電源につないだものである。実際の場合には、こ
の様なコイルを各ホイールリムの近くに（１〜４
インチ離れたところに）、取りつけ、10MHzのＨ
場をコンバータ内に誘導する。Ｅ場の伝播による
電磁障害をおさえるために、各励起コイルは、コ
アを囲む特別の接地静電シールでシールドする。

励起コイル装置１０の発生する基本周波数に共
振して、ホイールに取りつけた受動コンバータの
第一共振LC回路に無線周波数の電流が誘起され
ると、高調波エネルギが、ダイオード５４により
生成し、コンバータの第二共振LC回路が励起さ
れる。同調第二LC回路の励起により、Ｅ場は基
本周波数の高調波を有する様になる。アンテナに
よる第二高調波エネルギの受信は、再び、高Ｑフ
エライトを含むコイルと、希望する高調波に精密
に同調させた共振コンデンサを用いることによ
り、最適なものとなる。高いＱを保ち、エネルギ
伝送を最適にするためには、フエライトアンテナ
コイルを、受信信号を適当な同調受信器に導く低
インピーダンス伝送線に正しくつないでインピー
ダンスマツチングをとる。高調波発生器、あるい
は、コンバータとの電力伝送を最大にするために
は、fo回路、nfo回路の両方に、高いＱを用いる
ことが重要なことが経験的にわかつている。そし
て、高調波増幅器のダイオード５４と、LC回路
の両コイルとを、注意深くインピーダンスマツチ
ングさせ、ダイオード５４を、各コイル２４，２
６，２８にそつて最適結合することにより、これ
が可能となる。本発明の説明は例を上げて行なつ
てきたが、使用した技術用語は、説明するための
もので本発明を限定しようとするものではない。

上述の主旨から本発明には、多くの改変、変型
が可能であることは明らかである。それ故、便宜
上のためだけにつけ、何等制限的な意味を持たな
い参考数字である。本発明は、特に述べた方法以
外の方法でも実現できることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のコンバータを用いたシステ
ムの概略図、第２図は、ホイールリムに取りつけ
た本装置の部分断面図、第３図は、本装置をつけ
たホイールリムにつけた端子ブロツクの部分平面
図、第４図は、第３図の４−４線に沿つて切つた
断面図、第５図は、本発明のコンバータが検知す
る励起信号を発生するのに使われる励起コイル部
分の断面図、第６図は、第５図の６−６線に沿つ
ての断面図、第７図は、第５図の７−７線にそつ
ての断面図である。 １０……励起コイル装置、１８……とりつけリ
ング、２０……変形材料、２２……ホイールリ
ム、２４，２６，２８……ワイヤ、３０……接続
用ブロツク、４０……端子、４４，４６，４８，
５０……コンデンサ、５２……スイツチ、５４…
…ダイオード。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 外周面上に連続する溝が形成されたホイール
   リム； 該ホイールリムに組付けられて前記ホイールリ
   ムと共に空間を画成するタイヤ； 前記ホイールリム上に固定されて前記空間内に
   収容される変形材料； 該変形材料に嵌合してその外周上に連続する複
   数の溝を有する取り付けリング； 該取り付けリングに形成された各溝内に配設さ
   れるワイヤ； 該ワイヤの両端部を引張り状態に張る端子； 前記空間内の状態変化を検出するスイツチ；お
   よび 該スイツチおよび前記端子に接続され、スイツ
   チの状態に応じて前記ワイヤにより受けたエネル
   ギーを状態の異なるエネルギーに変換して前記ワ
   イヤから送出する回路部； とを有するタイヤ状態監視用コンバータ装置。 ２ 前記ワイヤは第１のワイヤおよび第２のワイ
   ヤからなり、 前記回路部はエネルギーの状態を変換する変換
   手段を備え、 前記回路部は第１のワイヤにより外部からのエ
   ネルギーを受け、前記スイツチの状態に応じて変
   換手段を作動させ、第２のワイヤから状態の異な
   るエネルギーを送出することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のタイヤ状態監視用コンバー
   タ装置。 ３ 前記回路部は第１および第２のコンデンサを
   備え、前記第１のワイヤおよび第１のコンデンサ
   により第１のLC回路を形成し、前記第２のワイ
   ヤおよび第２のコンデンサにより第２のLC回路
   を形成し、 前記変換手段は周波数逓倍器であり、前記第１
   と第２のワイヤ間には前記スイツチおよび該周波
   数逓倍器が直列に接続されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項記載のタイヤ状態監視用
   コンバータ装置。