JPH0781341A - 超音波によるタイヤ歪み警報装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、タイヤに空気量不足や車両重量の
増加による変形などで発生するタイヤ歪みを超音波を用
いて検知する歪み警報装置に関し、車両重量の変動に関
わらず検知できるタイヤ歪み警報装置を提供することを
目的とする。 【構成】 タイヤのリム部の空気室側１６に配置し、ト
ラッド部の空気室側１７へ送信する超音波送信手段１１
と、該手段１１を制御し送信同期信号１８を出力する送
信制御手段１０と、タイヤのリム部空気室側１６に配置
し、トラッド部の内側１７で反射した超音波を受信し、
受信同期信号１９を出力する超音波受信手段１２と、該
送信同期信号１８および該受信同期信号１９を入力し
て、該超音波送信から該反射波受信までの時間を設定値
と比較し、前記タイヤの歪みの有無を出力する距離比較
手段１３と、前記距離比較手段１３の出力に対応して、
音声または可視情報で運転者に警報を発する警報手段１
４と、を備えて構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両のタイヤに、空気
量不足や車両重量の増加に応じて、生じる潰れや変形な
どにより、発生するタイヤ歪みを超音波を利用して検知
する歪み警報装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】タイヤ歪みが起こると、ころがり抵抗の
増加、高速耐久性の低下、車両の操縦性が低下する。高
速道路の普及した現在では、タイヤ歪みは大事故につな
がる危険が大きいため、タイヤ歪み検査の技術が発展し
てきた。

【０００３】従来、タイヤ歪みの検査手段としては、タ
イヤ内の空気圧を測定して、その空気圧から空気量不足
を判断し、タイヤ歪みの程度を知る検査が行われてい
る。例えば、始業点検時に手でタイヤの硬さを調べ、空
気圧を経験によって推測する検査手段があった。また空
気圧測定器（タイヤゲージ）をタイヤバルブに装着して
空気圧を測定する検査手段があった。

【０００４】また、図６に示すように、実開平３−１０
０５０２号公報記載のタイヤ減圧警報装置も、従来提案
されていた。以下、図６に基づいて説明する。この従来
装置は、走行中においても、タイヤ空気圧が設定値以下
となったときに、運転者に対して警報を与えることを目
的とする。

【０００５】この従来装置の構成は、次のようになる。
タイヤバルブに取り付けて、気密に連結する気圧室６１
を形成する。その気圧室と大気を仕切り、気圧に応動す
るダイヤフラム６２を設ける。そのダイヤフラム６２の
大気側にバネ６３を配置し、タイヤ空気圧に抗する向き
にバネ圧力をかける。そのダイヤフラムには電気接点６
４を取り付け、タイヤ空気圧が適正値以上ならばダイヤ
フラムがバネを押して移動して、その電気接点を開放
し、タイヤ空気圧が適正値未満ならばダイヤフラムがバ
ネに押されて逆に移動し、その電気接点を接触させるよ
うに、スイッチ６５を形成する。そのスイッチは電波送
信回路６６に電源６７を供給して、警報信号を送信する
ように、回路構成されている。以上を一体のハウジング
として、感知ユニット６０とする。その感知ユニットと
は別体として、その警報信号を受信する電波受信回路６
８と、その受信信号の指令により、音声を発する音声発
生回路６９とを運転席に備え、感知ユニット６０からの
警報信号が送信されたときに、運転者に警報を与える。
尚、前記バネ６３がタイヤ空気圧の適正値と対応する弾
力に選択、設定可能にすると、好ましい。

【０００６】この従来装置の作用は、次のようになる。
感知ユニット６０のハウジングをタイヤバルブに取り付
ける。通常状態では、タイヤから気圧室６１に空気が流
入して高圧力になり、ダイヤフラム６２を大気室側に向
かって膨張させる。そして電気接点６４を付勢バネに抗
して押し、スイッチ６５は開放状態にされる。すると、
電源６７からの電流が、電波送信回路６６へ供給され
ず、電波送信回路から警報信号が発生しない。しかし、
タイヤ空気圧が減少して、付勢バネの弾力に対応した適
正値の範囲より低下すると、ダイヤフラムが後退して、
電気接点６４は付勢バネに押されて後退し、スイッチ６
５は閉状態にされる。すると、電源６７からの電流が、
電波送信回路６６に供給され、警報信号が送信される。
電波受信回路６８は、この警報信号を受信し、音声発生
回路６９へ出力を指令することにより、タイヤの異常減
圧の警報を発生する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の従来技
術による空気圧検出のみでは、以下の理由により、一律
にタイヤ歪みの状態は、検知できなかった。一般に、車
両重量が重いほど空気圧は上昇する。（つまり車両重量
の増加分は、車体と地面の間にあるタイヤの空気圧上昇
分で支えていることになる。）そのため空気圧の変動を
検出したとしても、車両重量の変動に起因するものか、
あるいは空気量不足によるタイヤ歪みに起因するもの
か、判別できない。例えば、空気量不足のタイヤで、且
つ車両重量が重い場合、タイヤは大きく歪み、危険な状
態となるが、車両重量の増加分だけ空気圧は上昇するの
で、空気圧減少を検知できない。

【０００８】トラック・バスの積載量や、乗用車の搭載
人数によって、一般に車両重量は大きく変動する。した
がって、従来技術の検査手段による場合、車両重量にあ
わせて空気圧適正値を変更しなければならず、また、図
６に示すタイヤ減圧警報装置では、異なる弾性のバネに
適宜交換しなければならなかった。しかし、バネの選定
が面倒であり、取り替える手間が大変であった。若し積
載重量が大きく変化するときには、感知ユニット６０を
全体的に取り替える不便があった。

【０００９】また、従来技術では機械的に動作するスイ
ッチ６５を有するので、タイヤのように常に浸水およ
び、振動の影響を受ける場合には、寿命が短くなり、日
常の保守も大変であった。

【００１０】また、経年変化として、バネの弾性変化、
電気接触部の磨耗や化学変化が生じるため、タイヤ歪み
検知のように、長期間の継続的に使用される用途では、
定期的な保守を必要とし、大変であった。

【００１１】以上のような事情を背景に、本発明は上述
の欠点を改善し、車両重量の変動に関わらず、タイヤ歪
みを超音波により、検知できるタイヤ歪み警報装置を提
供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】図１は、請求項１記載の
発明の原理ブロック図である。前述の目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、車両のタイヤの、リム部の
空気室側１６に配置され、トラッド部の空気室側１７に
向けて超音波を送信する超音波送信手段１１と、該超音
波送信手段１１の送信を制御し、送信同期信号１８を出
力する送信制御手段１０と、車両のタイヤのリム部空気
室側１６に配置され、トラッド部の内側１７において反
射した超音波を受信し、受信同期信号１９を出力する超
音波受信手段１２と、該送信同期信号１８、および該受
信同期信号１９を入力して、該超音波送信から該反射波
受信までの時間を設定値と比較して、前記タイヤの歪み
の有無を出力する距離比較手段１３と、前記距離比較手
段１３の出力に対応して、音声、または可視情報で運転
者に警報を発する警報手段１４と、を備えて構成する。

【００１３】図２は、請求項２記載の発明の原理ブロッ
ク図である。前述の目的を達成するため、請求項２記載
の発明は、車両のタイヤの、リム部の空気室側２７に配
置され、対向するトラッド部の空気室側に向けて、超音
波の送信および、受信をする送受信端末２５と、該送受
信端末２５を駆動する送信信号２８を時間間隔を空けて
出力する送信駆動手段２１と、該送受信端末２５が反射
超音波を受信して出力した受信信号２９および、該送信
信号２８を検波して、送信の同期信号および、受信の同
期信号が多重した、送受信同期信号２６を出力する超音
波検波手段２２と、該送受信同期信号２６を入力し、該
超音波送信から該反射波受信までの時間を設定値と比較
し、前記タイヤの歪みの有無を、出力する距離比較手段
２３と、前記距離比較手段２３の出力に対応して、音
声、または可視情報で運転者に警報を発する警報手段２
４と、を備える構成する。

【００１４】

【作用】請求項１記載の発明は以下に記載する作用を有
する。即ち、送信制御手段は、次段の超音波送信手段の
送信を制御し、送信に同期した送信同期信号を出力す
る。超音波送信手段は、リム部の空気室側に配置され、
対向するタイヤトラッド部の空気室側へ向けて、超音波
を送信する。超音波はタイヤトラッド部の空気室側に到
達し、反射して戻ってくる。この反射波を超音波受信手
段は受信し、受信に同期した受信同期信号を出力する。

【００１５】超音波送信から反射超音波受信までの時間
は、タイヤ内面間の距離に比例するので、タイヤ歪みを
起こし、タイヤ内面間の距離が縮むと、前記の時間は小
さくなる。（ここでタイヤ内面間の距離とは、リム部の
空気室側からトラッド部の空気室側までの距離のことで
ある。）そこで距離比較手段は、前記送信同期信号から
前記受信同期信号までの時間と、タイヤ歪みの閾値に対
応して予め設定した設定値と、の大小を比較する。前記
時間が設定値以下のときに、前記タイヤの歪み有りを示
す出力を出す。次段の警報手段は、前記距離比較手段か
らの出力に対応して、音声または、可視情報で運転者に
警報を発する。

【００１６】請求項２記載の発明は以下に記載する作用
を有する。即ち、送信駆動手段は、送信信号を時間間隔
を空けて出力する。この送信信号は超音波検波手段に入
力され、超音波検波手段は送信に同期した送信同期信号
を出力する。前記送信信号は送受信端末へも入力され、
送受信端末を駆動して超音波を送信する。送信した超音
波はタイヤリム部からトラッド部の空気室側へ到達し、
反射して戻って来る。前記送受信端末は、反射して戻っ
てくる反射超音波を受信し、受信信号を出力する。この
受信信号は前記送信信号と同様に、超音波検波手段に入
力される。超音波検波手段は受信に同期した受信同期信
号を出力する。従って、超音波検波手段は送信同期信号
を出力した後、超音波の伝搬時間を経過して、受信同期
信号を出力する。この多重した送受信同期信号を距離比
較手段へ出力する。

【００１７】超音波送信から反射超音波受信までの時間
は、タイヤ内面間の距離に比例するので、タイヤ歪みを
起こし、タイヤ内面間の距離が縮むと、前記の時間は小
さくなる。

【００１８】そこで距離比較手段は、前記送信同期信号
から前記受信同期信号までの時間と、タイヤ歪みの閾値
に対応して予め設定した設定値と、の大小を比較する。
前記時間が設定値以下のときに、前記タイヤの歪み有り
を示す出力を出す。次段の警報手段は、前記距離比較手
段からの出力に対応して、音声または、可視情報で運転
者に警報を発する。

【００１９】

【実施例】以下、図３に基づき、請求項１記載の発明に
ついて、その実施例を詳細に説明する。図３において、
３０は送信タイミング用発振回路、３１は超音波用発振
回路、３２はゲ−ト回路、３３は送信用セラミックマイ
クロホン、３４は受信用セラミックマイクロホン、３５
はフィルタ−回路、３６は検波回路、３７は距離検出回
路、３８は比較回路、３９は警報回路である。

【００２０】なお、図１の原理ブロック図との対応を示
すと、前記送信タイミング用発振回路３０および、前記
ゲ−ト回路３２は送信制御手段１０と、前記超音波用発
振回路３１および、前記送信用セラミックマイクロホン
３３は超音波送信手段１１と、前記受信用セラミックマ
イクロホン３４および、前記フィルタ−回路３５、前記
検波回路３６は超音波受信手段１２と、前記距離検出回
路３７および、前記比較回路３８は距離比較手段１３
と、前記警報回路３９は警報手段１４と、それぞれ対応
している。

【００２１】動作は以下のようになる。超音波用発振回
路３１は、例えば４０ＫＨｚの超音波帯の発振をし、ゲ
−ト回路３２に出力している。送信タイミング用発振回
路３０は発振出力を、ゲ−ト回路３２と、距離検出回路
３７に出力している。ゲ−ト回路３２は送信タイミング
用発振回路３０からの信号で、超音波用発振回路３１の
出力をゲ−トする。送信用セラミックマイクロホン３３
はゲ−ト出力によって駆動され、超音波を間けつ的に送
信する。超音波はリム部の空気室からタイヤトラッド部
の空気室側に到達し、反射して戻ってくる。受信用セラ
ミックマイクロホン３４は、この反射超音波を受信す
る。フィルタ−回路３５で前記受信出力の超音波周波数
成分以外を帯域制限する。検波回路３６はフィルタ−回
路３５の出力を、検波し、受信同期信号を出力する。距
離検出回路３７は、送信タイミング用発振回路３０から
の送信同期信号と、検波回路３６からの受信同期信号と
を入力し、両同期信号間の時間を検出する。前記時間は
タイヤ内面間の距離に比例する。したがって、タイヤ空
気量不足または、車両重量過多のため、タイヤが歪ん
で、タイヤ内面間距離が縮むと、前記時間は減少する。
比較回路３８は、前記時間の検出値と、タイヤ歪みの閾
値として、予め設定された設定値とを比較する。タイヤ
歪みが閾値以上となり、すなわち、前記時間が設定値以
下になると、タイヤ歪み有りの出力を出す。次段の警報
回路３９は、前記のタイヤ歪み有りの出力に対応して、
音声或いは、可視情報で運転者にタイヤ歪みを警報す
る。

【００２２】次に、図４に基づき、請求項２記載の発明
について、その実施例を詳細に説明する。図４におい
て、４０は送信タイミング用発振回路、４１は超音波送
信回路、４２はゲ−ト回路、４３は送受信兼用のセラミ
ックマイクロホン、４５はフィルタ−回路、４６は検波
回路、４７は単安定マルチバイブレ−タ、４８はＡＮＤ
回路、４９は警報回路である。

【００２３】なお、図２の原理ブロック図との対応を示
すと、前記送信タイミング用発振回路４０および、超音
波送信回路４１および、ゲ−ト回路４２は送信駆動手段
２１と、セラミックマイクロホン４３は送受信端末２５
と、フィルタ−回路４５および、検波回路４６は超音波
検波手段２２と、単安定マルチバイブレ−タ４７およ
び、ＡＮＤ回路４８は距離比較手段２３と、警報回路４
９は警報手段２４と、それぞれ対応している。

【００２４】動作は以下のようになる。超音波用発振回
路４１は、例えば４０ＫＨｚの超音波帯の発振をし、ゲ
−ト回路４２に出力している。送信タイミング用発振回
路４０は、発振出力をゲ−ト回路４２に出力している。
ゲ−ト回路４２は送信タイミング用発振回路４０からの
信号で、超音波用発振回路４１の出力をゲ−トする。ゲ
−ト出力はフィルタ−回路４５を通過し、検波回路４６
で検波して、送信に同期した信号を出力する。

【００２５】一方、セラミックマイクロホン４３はゲ−
ト出力によって駆動され、超音波を間けつ的に送信す
る。超音波はリム部の空気室からタイヤトラッド部の空
気室側に到達し、反射して戻ってくる。セラミックマイ
クロホン４３は、この反射超音波を受信する。この受信
信号をフィルタ−回路４５で超音波周波数成分以外を帯
域制限する。このフィルタ−回路４５の出力を、検波回
路４６は検波し、受信に同期した信号を出力する。

【００２６】従って、検波回路４６は送信同期信号を出
力した後、超音波の伝搬時間を経過して、受信同期信号
を出力する。この多重した送受信同期信号を単安定マル
チバイブレ−タ４７および、ＡＮＤ回路４８に出力す
る。単安定マルチバイブレ−タ４７は送信同期信号の入
力時から、タイヤ歪みの閾値に対応して、予め設定した
時間だけＨＩＧＨとなる。この単安定マルチバイブレ−
タ４７の出力をＡＮＤ回路４８に入力する。タイヤ歪み
を起こすと、タイヤ内面間の距離が短くなり、前記設定
時間内に検波回路４６から受信同期信号が、ＡＮＤ回路
４８に入力し、ＡＮＤ回路から、ＨＩＧＨ出力がでる。
なお、超音波受信から超音波送信までの時間は、設定時
間に比べて充分長くなるように、送信タイミング用発振
回路４０を調整しておく。

【００２７】次段の警報回路４９は、前記のＡＮＤ回路
の出力に対応して、音声或いは、可視情報で運転者にタ
イヤ歪みを警報する。次に、図５に基づき、請求項１，
２記載の発明について、別の実施例を詳細に説明する。
図５において、５６は光送信回路、５７は光受信回路、
５８は点滅表示回路を示す。但し、光送信回路５６に入
力する比較回路出力は、図３の比較回路出力もしくは、
図４のＡＮＤ回路出力と同一構成により得られる。

【００２８】なお、図１の原理ブロック図との対応を示
すと、前記比較回路および光送信回路５６は距離比較手
段１３と、光受信回路５７および点滅表示回路５８は警
報手段１４と、それぞれ対応している。

【００２９】動作は以下のようになる。前段の比較回路
では、タイヤ歪みが基準以上となると出力が発生し、光
送信回路５６を駆動し、タイヤ周辺に光を出力する。こ
の光の受信可能な位置に、光受信回路５７を配置する。
光受信回路５７がタイヤ歪み有りを示す光を受信する
と、次段の点滅表示回路５８を駆動する。例えば運転席
に配置した点滅表示回路５８が「タイヤ異常」の文字を
点滅して、可視情報で、運転者に警報する。

【００３０】このように、光による通信手段を用いるこ
とにより、タイヤと離れて警報手段を運転席に配置する
ことが容易になる。また、図３に示す実施例では、超音
波送信の制御に間けつ駆動を用いたが、それに限定され
るものではなく、振幅変調、周波数変調などの制御を用
いても良いことは勿論である。

【００３１】さらに、図５に示す実施例では光による通
信を用いたが、それに限定されるものではなく、電波に
よる通信を用いても良いことは勿論である。また、通信
の際に送信回路側では、送信信号を変調して、タイヤ歪
みの程度、タイヤの識別コ−ドなど、多量のデ−タを送
信することができる。

【００３２】また、図３に示す実施例では、超音波の送
信端末と受信端末に、セラミックマイクロホンを別に設
けたが、それに限定されるものではなく、送信と受信を
一つのセラミックマイクロホンで兼用しても良いことは
勿論である。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、タイヤ空
気圧と車両重量による結果としての、タイヤの歪みを直
接検知することを特徴としている。したがって、車両重
量に関わらず、タイヤ歪みを確実に、かつ容易に検知で
きる。

【００３４】また、本発明は構成上、機械的接点による
スイッチ部を設けていないので、自動車走行中のタイヤ
のように、浸水、振動の影響の特に大きい場合にも、耐
久性、保守性の点で優れている。

【００３５】また、超音波送受信の機構は、セラミック
マイクロホン等を用いることで、小型化が容易である。
さらに、超音波による計測を用いているので、高精度の
タイヤ歪み検知が可能である。

【００３６】さらに、タイヤ歪み検知は、普通は長期間
かつ継続的に計測する。この用途において、超音波によ
る計測は、経年変化を起こさないので、定期的な保守や
点検を必要とせず、優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１記載の発明の原理ブロック図である。

【図２】請求項２記載の発明の原理ブロック図である。

【図３】実施例を示す図である。

【図４】実施例を示す図である。

【図５】実施例を示す図である。

【図６】従来技術を示す図である。

【符号の説明】

１０ 送信制御手段 １１ 超音波送信手段 １２ 超音波受信手段 １３ 距離比較手段 １４ 警報手段 １６，２７リム部の空気室側 １７ トレッド部の空気室側 １８ 送信同期信号 １９ 受信同期信号 ２１ 送信駆動手段 ２２ 超音波検波手段 ２３ 距離比較手段 ２４ 警報手段 ２５ 送受信端末 ２６ 送受信同期信号

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両のタイヤの、リム部の空気室側（１
   ６）に配置され、トラッド部の空気室側（１７）に向け
   て超音波を送信する超音波送信手段（１１）と、 該超音波送信手段（１１）の送信を制御し、送信同期信
   号（１８）を出力する送信制御手段（１０）と、 車両のタイヤのリム部空気室側（１６）に配置され、ト
   ラッド部の内側（１７）において反射した超音波を受信
   し、受信同期信号（１９）を出力する超音波受信手段
   （１２）と、 該送信同期信号（１８）、および該受信同期信号（１
   ９）を入力して、該超音波送信から該反射波受信までの
   時間を設定値と比較して、前記タイヤの歪みの有無を出
   力する距離比較手段（１３）と、 前記距離比較手段（１３）の出力に対応して、音声、ま
   たは可視情報で運転者に警報を発する警報手段（１４）
   と、 を備えることを特徴とする、超音波によるタイヤ歪み警
   報装置。
2. 【請求項２】 車両のタイヤの、リム部の空気室側（２
   ７）に配置され、対向するトラッド部の空気室側に向け
   て、超音波の送信および、受信をする送受信端末（２
   ５）と、 該送受信端末（２５）を駆動する送信信号（２８）を、
   時間間隔を空けて出力する送信駆動手段（２１）と、 該送受信端末（２５）が反射超音波を受信して出力した
   受信信号（２９）および、該送信信号（２８）を検波し
   て、受信の同期信号および、送信の同期信号が多重し
   た、送受信同期信号（２６）を出力する超音波検波手段
   （２２）と、 該送受信同期信号（２６）を入力して、該超音波送信か
   ら該反射波受信までの時間を設定値と比較して、前記タ
   イヤの歪みの有無を出力する距離比較手段（２３）と、 前記距離比較手段（２３）の出力に対応して、音声、ま
   たは可視情報で運転者に警報を発する警報手段（２４）
   と、 を備えることを特徴とする、超音波によるタイヤ歪み警
   報装置。