JPH0530747U - タイヤ空気圧監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ディテクタのサイズを小型化し、かつ優れた
耐環境性を持たせる。 【構成】 タイヤ空気圧の状態に応じて異なる周波数で
共振するLC共振回路をもつセンサをタイヤ内に配設し、
該センサと磁界結合されるよう対向してディテクタ2が
設けられる。ディテクタは励磁パルスP_Oの印加により磁
界を発生させる１次コイルL1、センサとの共振時の信号
を検出する２次コイルL2およびP₀を生成する回路25を備
えている。コントローラ3は検出信号からタイヤ空気圧
を判断すると共に、所定周期の電圧V_X-Yをディテクタ2
に供給する。V_X-Yを利用してD₁のツェナー電圧V_D1でTr1
をバイアスする。V_X-Y＞V_D1のときTr1を導通させてTr2
をONし、V_X-Yから得られるP_Oとしての電圧V₄(=V₃）をL1
に印加し、磁界を発生させる。V_X-Y＜V_D1のときTr1を非
導通させてTr1をOFFさせる。センサと磁気結合している
ときは、L2にはタイヤ空気圧の状態信号が検出される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、タイヤの空気圧を検出し、表示等により報知するタイヤ空気圧監視 装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

タイヤの空気圧を監視するために各種の監視装置が提案されている。従来のタ イヤ空気圧監視装置は、ブレーキのキャリパーにディテクタを取り付け、このデ ィテクタに対向したタイヤのアルミホイールにセンサを配設し、ディテクタとセ ンサの磁気結合によりタイヤの空気圧情報を得ていた。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、ディテクタはタイヤのホイール内側に配設されるので、その取付け 場所の厳しい環境から耐環境性に優れ、しかも構造的に小型のものが要求されて いる。したがって、１次コイルを駆動する励磁パルスを生成するための発振回路 をディテクタ内に設けた場合、正確な発振動作を保証するためには厳しい環境に 耐える半導体等の電子部品により構成しなければならない。また各ディテクタに 発振回路を設けることは、上記の理由からコスト高となるばかりでなく、サイズ が大型になり、設置スペースの面からも不利である。 本考案の目的は、ディテクタのサイズを小型化し、かつ優れた耐環境性を持た せたタイヤ空気圧監視装置を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

上記の目的を達成するため、本考案のタイヤ空気圧監視装置はタイヤ内に配設 され、タイヤ空気圧の状態に応じて異なる周波数で共振するＬＣ共振回路をもつ センサと、該センサと磁界結合されるよう対向して配設され、励磁パルスの印加 により磁界を発生させる１次コイル、前記センサの共振時の信号を検出する２次 コイルおよび前記励磁パルスの生成手段とから成るディテクタと、前記信号から タイヤ空気圧の状態を判断する手段を有するコントローラとを備え、前記コント ローラは前記励磁パルスを生成するための所定周期の電圧を発生させる発振手段 が設けられていることを構成とする。

【０００５】

【作用】

コントローラ側に設けられた発振手段からディテクタに所定周期をもつ電圧が 供給されると、ディテクタは該電圧から励磁パルスを発生させ、１次コイルに印 加して磁界を発生させる。センサと磁気結合していないときは、２次コイルには 無信号時の信号ａ_０が検出される。また磁気結合しているときは、タイヤ空気圧 の状態信号ａ_１および状態信号ａ_２が検出される。これらの信号ａ₀，ａ₁，ａ₂ はコントローラに送られ、タイヤ空気圧の状態の判断処理が行われる。 発振手段がコントローラ側に設けられているため、厳しい環境条件にさらされ るディテクタ内に設けた場合に比べて設計が容易となると共に、４つのタイヤの ディテクタに対して共通に使用することができることにより、ディテクタを小型 にすることができる。

【０００６】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。図１は、本考案のタイヤ空 気圧監視装置を構成するセンサとディテクタの配置を示している。センサ１およ びディテクタ２は、図２に示す自動車の右前輪ＦＲ，左前輪ＦＬ，右後輪ＲＲお よび左後輪ＲＬに配設され、各タイヤの空気圧を検出し、その信号をコントロー ラ３に出力する。コントローラ３は、タイヤ空気圧の所定値以上または所定値未 満を表すタイヤ空気圧信号を判別し、予め設定されたタイヤの空気圧と検出され た空気圧との比較によりタイヤ空気圧の状態を判断して必要に応じて表示等の報 知を行う。

【０００７】 センサ１は、タイヤのアルミホイール４に穿設された孔４ａに取り付けられ、 タイヤの内圧が所定値以上の圧力であることを検出するための第１のＬＣ共振回 路および前記内圧が所定値未満の圧力であることを検出するための第２のＬＣ共 振回路により構成されている。ホイールカバー５の内側には、ディスクブレーキ 装置が設けられており、ディテクタ２はブレーキ装置のディスク６の外周上に配 置され、その取付部２ａをブレーキキャリパー７にネジ止めされる。ディテクタ ２の検出部２ｂは、センサ１とは非接触で磁気的に結合されるように対向させて 配設される。

【０００８】 図３により、作動原理を説明する。センサ１は、タイヤの空気圧により作動す る圧力スイッチ１０と、コイルＬにそれぞれが並列接続されたコンデンサＣ１， Ｃ２から成るＬＣ共振回路を備え、コンデンサＣ２には圧力スイッチ１０の接点 が挿入されている。ここで、第１の共振回路はコイルＬとコンデンサＣ１,Ｃ２ により構成され、また第２の共振回路はコイルＬとコンデンサＣ１により構成さ れる。ディテクタ２は、パルスにより励磁される１次コイルＬ１をもつ送信部２ １およびこの送信部２１が形成する磁界によりセンサ１のＬＣ共振回路を共振さ せ、このときの共振エネルギーを検出する２次コイルＬ２をもつ受信部２２から 構成されている。

【０００９】 タイヤの空気圧が所定値以上の場合は、圧力スイッチ１０がＯＮになっている ので、センサはＬとＣ１，Ｃ２により第１の共振回路を形成している。この状態 で送信部２１を動作させて所定の周期のパルス電流（以下「励磁パルス」という ）を１次コイルＬ１に供給して磁界を発生させると、タイヤが１回転する毎にセ ンサ１のコイルＬが１次コイルＬ１に磁気的に結合され、第１の共振回路が周波 数ｆ１で共振する。このときの周波数ｆ１による共振エネルギーから第１のタイ ヤ空気圧状態信号（以下「タイヤ空気圧信号ａ₁」という）を受信部２２の２次 コイルＬ２で検出する。

【００１０】 タイヤの空気圧が所定値未満の場合は、圧力スイッチ１０がＯＦＦになるので 、センサはＬ，Ｃ１により第２の共振回路が形成される。上記同様に、１次コイ ルＬ１に所定の周期のパルスを供給して磁界を発生させていると、センサ１のコ イルＬと１次コイルＬ１の磁気的な結合時に、第２の共振回路が周波数ｆ２で共 振する。このときの周波数ｆ２による共振エネルギーからタイヤ空気圧状態信号 （以下「タイヤ空気圧信号ａ₂」という）を受信部２２の２次コイルＬ２で検出 する。

【００１１】 図４は、ディテクタ２の回路構成の一実施例を示している。図において、ディ テクタ２は、Ｘ端子の電源線２３，Ｙ端子の接地（ＧＮＤ）２８によりコントロ ーラ３と接続される。電源線２３は送信部２１へのＤＣ電源Ｖ₂を供給し、また 検出された特定の周波数ｆ１，ｆ２の交流信号をコントローラ３へ送信するため の共通線になっている。送信部２１は、Ｘ端子と１次コイルＬ１との間にＤＣ成 分のみを通過させるためにＬ１とＣ１から成るローパスフィルタ２４を介してス イッチングトランジスタＴｒ２を挿入し、このトランジスタＴｒ２にてＤＣ電圧 をスイッチングして得られる励磁パルスを１次コイルＬ１に流して磁界を発生さ せる。

【００１２】 Ｘ−Ｙ端子には、コントローラ３から送られてくるＶ₁レベルからＶ₂に変化す る周期ｔ（ｔ₃−ｔ₁）の電圧Ｖ_X-Y（図５ａ）が通電されると、電圧Ｖ_X-Yはロー パスフィルタ２４にてＤＣ成分のみが通過した後、抵抗Ｒ５とツェナーダイオー ドＤ２からなる定電圧回路で定電圧化されて電圧Ｖ₃（図５ｂ）になる。この電 圧Ｖ₃はトランジスタＴｒ２にてスイッチングされて得られた電圧Ｖ₄の励磁パル ス（図５ｃ）を１次コイルＬ１に流して磁界を発生させる。Ｔｒ２のベースには 、Ｖ_X-Yの周期でＴｒ２をスイッチング動作させるためのトランジスタ駆動回路 ２５が接続されており、このトランジスタ駆動回路２５はツェナーダイオードＤ ₁ のツェナー電圧を利用してＴｒ１をＯＮーＯＦＦ動作させる。すなわち、Ｔｒ ２のベースにはエミッタ接地のＴｒ１のコレクタが接続され、そのＴｒ１のベー スにはＲ３とＲ４の分圧回路が接続されている。そして、Ｒ３とＸ端子間にはツ ェナーダイオードＤ₁が接続されている。

【００１３】 ツェナーダイオードＤ₁のツェナー電圧Ｖ_D1は、図５ａに示すように、ｔ₁−ｔ ₂ 間でＶ₁とＶ₂の間にある。したがって、Ｖ_X-Yがｔ₁でＶ₁からＶ₂およびｔ₂でＶ ₂ からＶ₁に変化するまでの間、Ｔｒ１のベース電位Ｖ_Bはツェナ電圧Ｖ_D1をＲ₃と Ｒ₄で分圧したものとなり、Ｔｒ１はｔ₁−ｔ₂間でＯＮ状態になる。すると、Ｔ ｒ２もＯＮし、ｔ₁−ｔ₂間で図５ｃに示す励磁パルスが１次コイルＬ１に印加さ れる。同様に、ｔ₃ーｔ₄，ｔ₅−ｔ₆，・・・間でも同じ励磁パルスが印加される 。 受信部２２は、２次コイルＬ２で検出されるタイヤ空気圧信号を所定のレベル に増幅する差動アンプ２６と、増幅後の信号からＡＣ成分のみを通過させるハイ パスフィルタ２７とを備え、検出される特定の周波数の信号を電源線２３を介し てコントローラ３に送出する。 タイヤ空気圧を検出するための励磁パルスは、タイヤ空気圧の判断に必要な検 出パルス数、例えば３個が確保できる周期が選択される。図７に示すタイヤ空気 圧信号ａ₁を４パルス、タイヤ空気圧信号ａ₂を８パルスで判断する場合、励磁パ ルスの周期Ｔ_０は、例えば75μｓに設定される。この例では、タイヤ空気圧信号 ａ₁の周波数ｆ１は75KH_Z，タイヤ空気圧信号ａ₂の周波数ｆ２は170KH_Zとしてい る。

【００１４】 次にディテクタの動作を説明する。周期Ｔ_０の励磁パルスを１次コイルＬ１に 印加して磁界を発生させると、２次コイルＬ２には磁気誘導作用により電流が流 れ、センサ１と磁気結合していないときは、図７の波形（５）に示す無信号時の 信号ａ_０が検出される。また磁気結合しているときは、タイヤ空気圧の状態信号 が検出される。すなわち、タイヤ空気圧が第１の状態（内圧ｐ１）のときは、波 形（１）に示す周波数ｆ１のタイヤ空気圧信号ａ_１が検出され、また第２の状態 （内圧ｐ２）のときは、波形（３）に示す周波数ｆ２のタイヤ空気圧信号ａ_２が 検出される。これらの状態信号ａ₁，ａ₂は、差動アンプ２６で増幅され、ハイパ スフィルタ２７でＡＣ成分のみを通過させ、電源線２３を通してコントローラ３ に送られる。

【００１５】 本実施例によれば、送信部の入力端にローパスフィルタ２４を、また受信部の 出力端にハイパスフィルタ２７を設けることにより、ＤＣ電源と検出信号を共通 線を使ってディテクタ２とコントローラ３間を接続することができ、配線を簡単 にすることができる。 図６は、コントローラ３の回路構成の一実施例を示している。コントローラ３ は、４つのタイヤのディテクタ２を制御し、各タイヤからの検出信号を処理して メータやＣＲＴ等の出力装置を動作させる。各タイヤの回路構成は同一なので、 以下ではＦＲ輪についてのみ説明し、他の車輪の説明を省略する。

【００１６】 コントローラ３は、車速センサからの車速信号によりタイヤの回転を推定し、 その結果から検出されたタイヤ空気圧の状態信号に基づくデータ処理を実行する マイクロプロセッシングユニットＭＰＵ３０と、４つのタイヤに設置されている ディテクタ２（２Ａ〜２Ｄ）に供給するＤＣ電源と各ディテクタ２Ａ〜２Ｄから 送られてくる検出された状態信号である交流信号ＡＣを分離するＡＣ／ＤＣ分離 回路３１（３１Ａ〜３１Ｄ）と、各タイヤの状態信号をパルス波形に整形する波 形整形回路３２（３２Ａ〜３２Ｄ）と、各タイヤの整形後のパルスをカウントす るカウンタ３３（３３Ａ〜３３Ｄ）と、ＭＰＵおよび送信部のＤＣ電源を、バッ テリＢの直流ＤＣを安定化して供給するための安定化電源回路３４と、タイヤ空 気圧の監視動作を開始させるため、例えばイグニッションスイッチＩＧのＯＮ信 号を入力として安定化電源回路３４を動作させ、ＭＰＵ３０を起動する起動回路 ３５およびＶ_X-Yの発振回路３８から構成されている。

【００１７】 図７は、ＭＰＵのクロックを利用した発振回路３８の一例を示している。図に おいて、発振回路３８はＤＣ電源Ｖ₂をスイッチングトランジスタＴｒのスイッ チング動作によりＤＣ電源Ｖ₂から所定の周期かつ幅をもつＶ₁からＶ₂に変化す る矩形波発振電圧Ｖ_X-Yを出力する。すなわち、ＴｒのベースにはＭＰＵのＱ端 子から出されるクロックを分周した所定周期のベース電流が流される。またエミ ッターアース間にはＲ１，Ｒ２が直列的に挿入されており、このＲ１，Ｒ２の接 続点はＴｒのコレクタに接続され、Ｖ_Xー_Yが出力される。出力されるＶ_Xー_Yは各 ＡＣ／ＤＣ分離回路３１を通して各ディテクタに送られる。ベース電流の流入に より、ＴｒがＯＮすると、出力端に電源電圧Ｖ₂を発生し、一方ベース電流がカ ットされ、ＴｒがＯＦＦされると、出力端には電源電圧Ｖ₂をＲ１，Ｒ２で分圧 した電圧Ｖ₁（＝Ｖ₂＊Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２））が発生する。したがって、Ｔｒの ＯＮ−ＯＦＦ周期を変化させることにより、Ｖ_Xー_YはＶ₁とＶ₂の幅を任意に設定 することができる。上記実施例では、ＭＰＵのクロックを用いているが、その他 の実施態様として、ソフトウエアによる発振またはマルチバイブレータ等のハー ドによって構成することもできる。

【００１８】 次にカウンタ３３とＭＰＵ３０の機能を詳しく説明する。 カウンタ３３は、２²，２³，カウンタリセツトＲの入出力があり、２²，２³は 各タイヤの波形整形されたパルスをカウントした後の出力ポートで、４〜７，１ ２〜１５個のパルスがあれば２²ポートが“１”に、８〜１５個のパルスが入れ ば２³ポートが“１”になる。 ＭＰＵ３０は、予め励磁パルスの周期Ｔ₀が分かっているので、車速センサの 出力値および前記周期に基づいてカウンタ３３から出力される２²，２³値を処理 することによりタイヤ空気圧の状態信号を識別することができる。すなわち、Ｍ ＰＵ３０ではＴ₀毎にカウンタ３３の２²，２³をそれぞれ読み込み、Ｒ（リセッ ト）信号を出してカウンタをクリアし、再カウントする。読み取った２²，２³の 値により、ＭＰＵ内部のソフトカウンタによりカウントする。磁気結合している 場合で２³が“１”になるのは第２の状態のタイヤ空気圧時、また２²が“１”に なるのは第１の状態のタイヤ空気圧時である。一方磁気結合していない場合は２ ² ，２³が共に“０”である。図８の例では、タイヤ空気圧が所定値以上のとき４ パルス、所定値未満のとき８パルスを１カウントとしたカウンタ値によって判断 が行われている。

【００１９】 コントローラ３には、タイヤ空気圧を常時または必要時にドライバ等に報知す るための出力装置が接続されている。出力装置はタイヤ空気圧が所定値未満であ る第２の状態をＬＥＤにより報知するメータ３６および４つのタイヤの絵柄によ りタイヤ空気圧の状態を表示するディスプレイＣＲＴ３７から構成されている。 ＭＰＵ３０は、第２の状態のタイヤ空気圧を検出すると、駆動信号をメータ３６ に出力してＬＥＤを点灯させ、またドライバのリクエストＲＳに応じてディスプ レイＣＲＴ３７に表示させる。すなわち、ディスプレイＣＲＴ３７には、リクエ スト信号ＲＳの入力を条件に４つのタイヤのタイヤ空気圧の状態信号をシリアル 通信でディスプレイＣＲＴに送って各タイヤのタイヤ空気圧の状態を表示する。 次にコントローラの状態信号の処理動作について説明する。図８は、各ディテ クタ２Ａ〜２Ｄが検出する状態信号の一つのディテクタの信号波形を示している 。

【００２０】 ディテクタから送られてくる信号ａ（ａ_０，ａ_１，ａ_２）は、ＡＣ／ＤＣ分離 回路３１で分離された後に、波形整形回路３２によりパルス波形ｂ（ｂ_０，ｂ_１ ，ｂ_２）に整形し、このパルスをカウンタ３３でカウントし、カウンタ値２²， ２³の出力に変換する。 センサ１とディテクタ２が磁気的に結合されていないときは、１次コイルＬ１ に励磁パルスＰ_０を印加してもセンサ１との共振が起こらないため、２次コイル Ｌ２には無信号時の信号ａ_０が誘起（検出）される。信号ａ_０は、ＡＣ／ＤＣ分 離回路３１を通して波形整形回路３２に送られる。波形整形回路で整形されたパ ルスｂ_０をカウンタ３３でカウントし、このカウンタ値をＭＰＵ３０で処理する 。 センサ１とディテクタ２が磁気的に結合されているときは、１次コイルに印加 された励磁パルスＰ_０によりセンサ１との間で、ｆ１またはｆ２のいずれかの共 振が起こるため、受信部２２には波形（１）に示すタイヤ空気圧信号ａ_１または 波形（３）に示すタイヤ空気圧信号ａ_２が検出される。この信号ａ_１，ａ_２は上 記同様に処理され、タイヤ空気圧の状態が判断される。

【００２１】

【考案の効果】

上述のように、本考案によれば、ディタクタは発振回路を備えていないので、 厳しい環境条件に設置されていても励磁パルスの周期が変化することがなく、高 い精度のタイヤ空気圧監視を可能にする。また発振回路は４輪のディテクタに共 通に設けられるため、各ディテクタは発振回路を設ける必要がなくなり、サイズ の小型化が図られ、コスト的にも有利になる。更に耐環境性に強いトランジスタ を選択することにより、ディテクタの耐熱等の設計が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案のタイヤ空気圧監視装置を構成するセ
ンサとディテクタの配置構成を説明する図である。

【図２】 車両に対するセンサとディテクタとコントロ
ーラの配置関係を示す図である。

【図３】 タイヤ空気圧の検出原理を説明する図であ
る。

【図４】 ディテクタの回路構成を示す図である。

【図５】 ディテクタの各部の電圧波形を説明する図で
ある。

【図６】 本考案のタイヤ空気圧監視装置の全体回路構
成を示す図である。

【図７】 発振回路の一例を示す回路図である。

【図８】 信号波形を説明する図である。

【符号の説明】

１ センサ、２ ディテクタ、３ コントローラ、４
タイヤホイール、５ホイールカバー、６ ディスクロー
タ、７ ブレーキキャリパ、１０ 圧力スイッチ、２１
送信部、２２ 受信部、２３ 共通線、２４ ローパ
スフィルタ、２７ハイパスフィルタ、３０ ＭＰＵ、３
１ ＡＣ／ＤＣ分離回路、３２ 波形整形回路、３３
カウンタ、３４ 安定化電源回路、３５ 起動回路、３
６メータ、３７ ディスプレイ、３８ 発振回路

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 タイヤ内に配設され、タイヤ空気圧の状
   態に応じて異なる周波数で共振するＬＣ共振回路をもつ
   センサと、該センサと磁界結合されるよう対向して配設
   され、励磁パルスの印加により磁界を発生させる１次コ
   イル、前記センサの共振時の信号を検出する２次コイル
   および前記励磁パルスの生成手段とから成るディテクタ
   と、前記信号からタイヤ空気圧の状態を判断する手段を
   有するコントローラとを備え、前記コントローラは前記
   励磁パルスを生成するための所定周期の電圧を発生させ
   る発振手段が設けられていることを特徴とするタイヤ空
   気圧監視装置。