JPS5926079B2 - タイヤ空気圧の異常圧検出警報装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、自動車等のタイヤ空気圧の圧力値を検出し
、異常圧力値の状態をその車輌内の運転者に警報として
知らしめる目的のタイヤ空気圧の異常検出警報装置に関
するものである。

上述する目的において開発された従来の装置の一例とし
ては、個々のタイヤホイールについて、それぞれ電波を
送出する発信器と、電池等の電源およびタイヤ内圧に感
応して作動する圧力検知スイッチとを設け、異常時に前
記スイッチがＯＮとなって発信器が働くように構成され
た送信器を備え、これらの送信器からの電波を受けて警
報を発するようにした受信−警報器とで構成されている
装置がある。

さらにまた、他の例としては、タイヤホイール裏面にお
いて車軸と同軸的に配した導線のリングと、タイヤ内圧
が異常圧の際にＯＦＦとなる内圧検知スイッチとを直列
に接続して、前記リングの一部線分を交流励磁する励磁
コイルと、これによりリング導線中に流れる電流で誘起
する磁束変化を受けて信号をとり出す感応コイルとを車
軸支持部等の静止系に設けた構成の装置である。

上述する従来装置については、次に記述するような欠点
あるいは問題点が指運されている。

まず、前者の装置については、タイヤホイールに設ける
発信器に電源を必要とし、通常これを電池によって形成
している点である。

したがって、この発信器をして、いわゆる′ｆａｉｌ
−５ａｆｅ ”に設定するには常時発信状態にする必要
がある。

このため発信器の電源、すなわち電池の電圧消耗が著し
く犬であり、電池の寿命の点から前記ｆａｉｌ−ｓａｆ
ｅ設定は不可能である。

また、この装置における供給電源としてタイヤホイール
の回転を利用した発電方式とするには機構の複雑化のた
め高価となり、これを克服して発電方式としたとしても
停止中のｆａｉｌ−ｓａｆｅについては保証されない。

次に、後者の装置は、走行中および停止中にかかわりな
く、ｆａｉｌ−ｓａｆｅは保証されるが、励磁コイルと
感応コイルとを保持する機構にきわめて高い精度と、設
計強度とが要求され、またその装着が容易でない等の問
題点がある。

この発明は、上述する従来装置の諸欠点および問題点を
解決する装置を提供するものであって、具体的には、車
輌における各車輪に対してそれぞれ装着される複数個の
応答器と、前記車輌における車体に対して装着される送
受回路と、前記車輌の車体側に搭載される励振信号源と
の組み合せによって構成され、前記各応答器は、前記各
車輪のタイヤホイールリム部に沿って平行する面内に対
向位置し、かつ車軸に対し同軸的に装着され、前記タイ
ヤホイールリム部と車軸方向（ζ電界双極子を形成する
環状導体の応答アンテナと、前記タイヤホイールリム部
と応答アンテナ間に電気的に接続されている応答器側共
振回路と、該共振回路の形成、非形成を切換えるように
前記応答器側共振回路中に接続されたスイッチ接点と、
あらかじめ設定されたタイヤ内空気圧力値を検知して、
その検知圧力値に応じて前記スイッチ接点を開閉する圧
力検知機構とを備え、前記送受回路は、前記応答アンテ
ナに対して同心円弧状をなし、前記応答アンテナとの間
に電磁波の授受を可能ならしめるように前記各応答アン
テナにそれぞれ対向して車軸方向に電界双極子を形成す
る一対の平行導体によって形成される送受アンテナと、
該送受アンテナおよび前記励振信号源との間に電気的に
接続される送受側共振回路と、該送受側共振回路中であ
って、この共振回路の励振時に該送受側共振回路内の送
信電流と前記応答器からの再輻射電磁波の受信電流との
合成ベクトルを出力するよう接続された結合器とを備え
ているタイヤ空気圧の異常圧検出警報装置である。

以下、この発明の装置について、図面に示す実施例にも
とづいて詳細に説明する。

第１図は、個々の回転系タイヤホイール面に設けられる
応答器の一実施例を示すものであり、これを第１図２よ
び第３図Ａに基づいて説明する。

前記応答器１は、タイヤホイール２の面に平行する面内
に対向位置し、かつ車軸３と同軸的に装置された環状導
体の応答アンテナ４を備え、前記タイヤホイール面２と
応答アンテナ４との間をタイヤ空気圧の圧力値を検出す
る機構５に接続されているところの圧力検知スイッチ６
を介して共振回路７によって接続する。

前記圧力検知スイッチ６は、タイヤ空気圧の正常圧力時
に接点を閉じ、異常圧力時に接点を開くように設定され
ている。

前記共振回路７は、コイル８および前記応答アンテナ４
の静電容量を含むコンデンサ９で成り、ホイール面接地
点１０と応答アンテナ４に対して定周波数ｆｏなる共振
回路を形成する。

この場合、タイヤ空気圧の圧力値を検出する機構に接続
されている圧力検知スイッチ６は、圧力正常時に接点を
閉じていて、圧力異常時に接点を開＜０Ｎ−ＯＦＦ接点
機構で形成されているため、共振回路閉成時には、あら
かじめ設定された定共振周波数ｆｏ信号を発する。

一方、共振周波数をして、あらかじめ定めた上限と下限
の範囲内で連続的に変化させる応答器を提供することも
できる。

すなわち、前記圧力検出機構５をして、該圧力検知機構
の駆動出力端５ａと共振コイル素子のコアとを機械的に
連動してインダクタンスの値を変えることによって、コ
ンデンサ９との間に形成される共振回路の共振周波数を
前記あらかじめ定めた上限および下限の範囲内で連続的
に変えることができ、タイヤ空気圧の状態に応じた共振
信号を得ることができる。

第２図は、静止系車体側に設けられる送受回路の一実施
例の原理を示すもので、該回路１１は、各タイヤホイー
ルに対応して１個づつ設けられる。

この図において、１２は送受アンテナである。

前記送受アンテナ１２の車体に対する静電容量を含むコ
ンデンサ１３と結合器１４の一次コイル１５とは、端子
１７からみて周波数ｆｏなる共振回路を形成し、二次コ
イル１６は、一次コイル１５の電流に比例する電圧を端
子１８より取り出すものである。

端子１７は、周波数ｆｏの正弦波信号を発する低インピ
ーダンスの励振信号源１９により、車体接地点２０を基
準として駆動される構成をとる。

第３図Ａは、前記静止系車体側の送受アンテナ１２と、
回転系応答器の応答アンテナ４との関係の一実施例を示
すものであって、応答アンテナ４は、タイヤホイール２
の面に沿って平行な面内に対向位置していて、かつ、車
軸３に対して同軸的に装着されている。

このように装着することによって、前記応答アンテナ４
と、前記タイヤホイール２のリム外周部２ａ間には、車
軸方向の電界双極子が形成されることになる。

一方、送受アンテナ１２は、はぼ半円弧状のアンテナで
あって、タイヤホイール２に近接し、かつタイヤホイー
ル面とほぼ平行な面をなす車体側板２１に対して平行に
取射けられる。

このように取付けることによって、前記送受アンテナ１
２と車体側板２１間には、車軸方向の電界双極子が形成
されることになる。

ここで、送受アンテナ１２は、第３図Ｂに示すように、
導体線条１２Ａ、１２Ｂとしたものにおきかえ、それぞ
れの端子３０．３１を結合器３２を介して端子３３を第
１図に示す接点Ａに接続することによって平衡双極子を
構成することができ、第３図Ａと同様のインピーダンス
効果を得ることができる。

これらの応答アンテナ４と送受アンテナ１〜２との関係
は、電波工学上のヘルツ双極子における電磁伝播原理に
いう静電界ないしは誘導電界にしたがうところの静電界
結合ないしは静電誘導結合の結合状態を形成するもので
ある。

上述する原理構成の動作を述べると、まず、励振信号源
１９により端子１７に信号がもたらされると、コンデン
サ１３とコイル１５は前述のように周波数ｆｏで共振し
、それによって送受アンテナ１２が電位励振するため電
磁波を送出する。

仮りに、いま検知スイッチ６が閉じていると、応答アン
テナ４で捕捉された電磁エネルギーにより、共振回路７
は、前述するように周波数ｆｏで共振すると同時に、応
答アンテナ４からそのエネルギーの一部を電磁波として
輻射し、この輻射波が送受アンテナ１２に受信される。

すなわち、コイル１５には、送受アンテナ１２への送信
電流ｉｓと、送受アンテナ１２が応答アンテナ４から受
けとる電磁波による遅相の受信電流旨との和ｉＡが流れ
ており、コイル１６すなわち端子１８には電流ｉＡに比
例する電圧ｅＮを生じさせることになる。

第４図は、結合器１４の出力端子１８に生じる出力電圧
ｅＡを前起送信篭流ｉｓにもとすく電圧成分ｅｓと、前
記受信電流ｉｒにもとづく電圧成分ｅｒと各ベクトル量
を合成してベクトル表示したものである。

この図からも明らかなように、たとえば励振信号源１９
の位相を基準とすれば、電圧ｅｓはΦｓ１電圧ｅ、はΦ
、の位相角を生じ、合成ベクトルｅＡはΦＡなる位相角
を有する。

Ｇ）ま検知スイッチ６が開いたとすると、共振回路７は
コイル８の接続が開路されるため、応答アンチ４からの
共振による輻射信号が生じないことになる。

したがって、送受回路１１のコイル１５の電流は、送信
電流ｉｓのみとなり、端子１８の電圧はｅｓで出力する
。

一般に、前記検知スイッチ６のとり得る０Ｎ−ＯＦＦ２
つの状態゛Ａ”あるいはＢ”に対応して送受回路１１の
出力端子１８には、ベクトルｅＡ＝ １ｅＡ１ｅｘｐ（
ＪΦＡ）。

ｉ＝ 、＝ ｌｅ Ｂｌｅｘｐ（ｊΦＢ）とから成る適
当な振幅比較器でＩｅＡＩ ＩｅＢＩ＝１Δｅ１を、
また位相弁別器でｌΦＡ１−１ΦＢ ｌ＝ｌΔΦ１を検
出すれば目的とする警報信号を得ることができる。

さらにまた、＠ｃ＝ｅ 、ｅｘｐ（ｊΦｒ）であること
から、ベクトル差ＭＡ−δＢ ＝ ＠ ｃを求め、これ
によって、振幅比較器で１ｅｒｌを、または位相比較器
によりΦｒを検出し、これを警報信号とすることもでき
る。

第５図は、四輪車における第２図の送受回路の基本構成
を用いた送受回路である。

この図において、回路１４ａ、１４ｂ、１４ｃおよび１
４ｄは、端子１７より共通に並列励振されるように接続
されている。

したがって、回路１４ａ、１４ｂ。１４ｃおよび１４ｄ
の出力電圧ｅａ、ｅｂ、ｅｃ。

ｅｄは、互いに加算され、和の電圧ｅｏを得るものであ
る。

もちろん、回路１４ａ〜１４ｄに対応して、応答器１ａ
、１ｂ、ｌｃおよび１ｄがタイヤホイールに設けられて
いる。

図において、２２は、和の電圧ｅｏの正常時に生じる振
幅の数分の−のレベルでｅｏを常にカットする振幅制御
器であり、２３は、前記振幅制御器２２の出力２２ａの
位相と基準位相人力１７ａとを位相比較する位相弁別器
である。

前記基準位相人力１７ａは、励振信号源１９の出力信号
である。

前記弁別器２３の出力２３ａは、警報のための状態信号
”Ａ”または”Ｂ”なる直流電圧として出力する。

第５図の回路の動作について、さらに述べると、回転系
タイヤホイールに設けた応答器１ａ〜１ｄのすべての検
知スイッチ６ａ〜６ｄが閉じた状態にあるとすれば、回
路１４ａ〜１４ｄの出力電圧ｅａ〜ｅｄは、それぞれ第
４図のベクトルｅＡであられされ、第６図のようにσ↑
＝４ｅＡとなる。

一方、検知スイッチ６ａ〜６ｄがすべて開いた状態にあ
るときは、０Ｑ＝４ｅＢとなる。

４個の検知スイッチのいずれか１側聞いた状態の場合は
、ｅｏのベクトルは３ａＡ＋ｅＢすなわち、σＦとなり
、位相角がΦえからΦＡ／に移って、ΦＡ−ΦＡｌ＝Δ
Φがその変化量としてあられれる。

振幅制御器２２は、これらの位相値を弁別器２３に伝え
るから、基準信号１７ａによる基準位相をたとえばΦＢ
としておけばＯＦ Ｆ ”の検知スイッチの数に応じて
出力２３ａの電圧ｅｄはΔΦ、２ΔΦ・・・と対応する
電位となる。

したがって無差別にいずれか１個の異常を警報すればよ
い目的の場合には、ΔΦに応するより低いスレーショル
ド値と比較することにより容易に警報信号を得ることが
できる。

第１図は、第６図における差ベクトル関係上のｙ点の変
位量Ｐ−ｙについて検出するための回路の実施例を示す
ものである。

この図において、送受回路１４ａ、１４ｂ、１４ｃおよ
び１４ｄ１さらにはそれらの各出力電圧ｅａ＝ｅｄは、
第５図と同様に接続されている。

一方、端子１７と接地点間には、結合器２６の一次コイ
ル２４とインピーダンス回路２７とを直列接続し、二次
コイル２５の端子側には、それぞれの送受回路の二次コ
イル出力端子が直列に接続されていて、出力電圧ｅａ＝
ｅｄの和電圧ｅｏに対し逆相として、出力ｅｏｏを得る
ように形成されている。

第７図における出力和電圧ｅｏについては、第６図のベ
クトル関係を有する。

しかし、第６図のＯＱは各回路１４ａ〜１４ｄの送信電
流成分ｉ３の和であることから、励振信号源１９からの
分路電流ｉｏを一次側コイル２４およびインピーダンス
回路２７により、二次側コイル２５の出力Ｅのベクトル
をしてＩＥＢＩ／（ΦＢ十π）なるよう設定してｚくと
、ｅｏｏはベクトル蓋面、すなわちＥｃとして得られる
。

したがって、変位量Ｐ−Ｐ’の絶対値ＩＰ−Ｐ’ｌはｅ
ｏｏを単に整流した直流量において、Ｅｔｈ＜＋ｐ−Ｐ
’ｌに相当するスレーショルド値と比較することによっ
て警報信号を得ることができる。

また、他の実施例は、第７図の回路において、インピー
ダンス回路を調整することによって、ベクトルＥを第８
図に示すσｑに設定するものである。

この場合、出力ｅｏｏのベクトルはｑ子または（ｆｆと
してあられされる。

また位相変化は、Δσであって、第６図のΔΦを求める
場合より位相変化量が大きく、シたがって位相弁別器の
精度は、第５図に示す回路のものより低ぐてすむ。

一方、警報を個々のタイヤホイールについ・て識別する
目的のものでは、各送受回路の出力を個々に独立して、
第４図にも゛とづくベクトル検出を行うか、もしくは各
出力を繰返し走査して検出することによって識別する。

また、警報を個々のタイヤホイールについて識別する他
の方法は、第５図に示す回路において、送受アンテナと
応答器の各組合せの共振周波数を各タイヤホイールにつ
いて、あらかじめ互いに離調した同波数値ｆ ａ ＋
ｆ ｂ ＋ ｆ ｃおよびｆｄに設定しておき、これに
対して信号源ｆをして、前記周波数値ｆａ、ｆｂ、ｆｃ
、ｆｄの帯域を含んだものとして掃引する構成によって
提供される。

したがって、出力ｅｏは、信号源ｆがｆａ−ｆｄのいず
れかに一致したとき、第４図に示すベクトルＩｅＡ１を
ピークとするパルス状出力を遂次発生する。

このパルス数が１掃引当り４個であれば”正常パを警報
し、それ以外の場合は”異常″を警報することになる。

後者の場合で、あらかじめその順序を設定しておけば“
異常″の番地が判明し、異常ホイールを識別することが
できる。

以上のように、この発明の装置は、特に、回転系タイヤ
ホイール側のタイヤ空気圧検知回路に電源を必要としな
い装置として効果的である。

すなわち、前記タイヤホイール側のタイヤ空気圧検知の
ための回路は、ＬＣ共振回路と環状の応答アンテナとに
よって形成され、静止系車体側の送受アンテナからの入
射電磁波エネルギーを再輻射させ応答させる方法のもの
であり、このため検知、応答系統の故障の際には、再輻
射が停止し、警報を発することにより、いわゆるｆａｉ
ｌ−８ａｆｅとして保安上大きな効果がある。

また、応答アンテナが環状構造であることにより、車輪
の回転停止に関係なく、一定の強度の電磁波の授受と応
答送波を行える。

また、送受アンテナが車体側フェンダ部に沿わせて設け
られていて、該送受アンテナと、前記応答アンテナとの
双極子関係が一致することにより電界結合度が大きく、
かつまた、両アンテナがともに共振型であることと相俟
って、送受アンテナからみた応答アンテナに対する往復
伝播途上の損失を補償し得る。

一方、送受回路は、その共振回路内の電流について、応
答器からの受信電流の有無によるベクトル変位を簡単な
結合コイルを用いて取出し検出するものであるから、特
に、ホイールの警報識別を必要としない場合は、個々の
ベクトルの和から直接前記応答の有無を検出することが
できる。

また特に、位相変化を検出するものでは、位相弁別器の
本質的な効果も加わり、雑音障害に乱されることが少な
い利点がある。

さらに応答器は、前述のように、電源を要せず、かつま
た、回路が簡単なこと、および応答アンテナについても
環状型であること等から、軽量構造とすることができ、
タイヤホイール面の外部から容易に装着し得る構造のも
のとして有効である。

【図面の簡単な説明】

図面は、この発明に成る装置の実施例を示すものであり
１．第１図は、回転系タイヤホイール側に設けられる応
答器の基本的回路図、第２図は、静止系車体側に設けら
れる送受回路の基本的回路図、第３図ＡおよびＢは、送
受アンテナの構成を示す略示図、第４図は、出力電圧ｅ
Ａについて送受アンテナへの送信電流ｉｓによる電圧成
分ｅｓ、応答アンテナからの輻射電磁波による遅相受信
電流ｉｒによる電圧成分ｅｒとをベクトル表示したベク
トル表示図、第５図は、第２図に示す送受回路を各タイ
ヤホイールに対し１個づつ配してなる回路図、第６図は
、第５図に示す回路において、前記各タイヤホイールに
対して１個づつ配した送受回路の出力電圧の様子をベク
トル表示した場合のベクトル表示図、第７図は、第６図
における差ベクトル検出上の点の変位差Ｐ−Ｐ’につい
て検出するための回路を示す回路図、第８図は、インピ
ーダンス回路を調整してベクトルＥを面によりベクトル
表示し得るようになしたベクトル表示図である。 １・・・・・・応答器、２・・・・・・タイヤホイール
、２ａ・・・・・・タイヤホイールリム部、３・・・・
・・車輪車軸、４・・・・・・応答アンテナ、５・・・
・・・圧力検知機構、６・・・・・・圧力検知スイッチ
接点、７・・・・・・応答器側共振回路、８・・・・・
・コイル、９・・・・・・コンデンサ、１０・・・・・
・タイヤホイール面接地点、１１・・・・・・送受回路
、１２・・・・・・送受アンテナ、１２Ａ、１２Ｂ・・
・・・・送受アンテす用導体線条、１３・・・・・・コ
ンデンサ、１４・・・・・・結合器、１５・・・・・・
一次コイル、１６・・・・・・二次コイル、１７・・・
・・・端子、１８・・・・・・出力端子、１９・・・・
・・励振信号源、２０・・・・・・車体接地点、２１・
・・・・・車体側板、２２・・・・・・振幅制御器、２
３・・・・・・位相弁別器、２４・・・・・・一次コイ
ル、２５・・・・・・二次コイル、２６・・・・・・結
合器、２７・・・・・・インピーダンス回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 車輌における各車輌に対してそれぞれ装着される複
   数個の応答器と、前記車輌における車体に対して装着さ
   れる送受回路と、前記車輌の車体側に搭載される励振信
   号源との組み合わせによって構成され、 前記各応答器は、前記各車輌のタイヤホイールリム部に
   沿って平行する面内に対向位置し、かつ車軸に対し同軸
   的に装着され、前記タイヤホイールリム部と車輌方向に
   電界双極子を形成する環状導体の応答アンテナと、前記
   タイヤホイールリム部と応答アンテナ間に電気的に接続
   されている応答器側共振回路と、該共振回路の形成、非
   形成を切換えるように前記応答器側共振回路中に接続さ
   れたスイッチ接点と、あらかじめ設定されたタイヤの空
   気圧力値を検知して、その検知圧力値に応じて前記スイ
   ッチ接点を開閉する圧力検知機構とを備え、 前記送受回路は、前記応答アンテナに対して同心円弧状
   をなし、前記応答アンテナとの間に電磁波の授受を可能
   ならしめるように前記各応答アンテナにそれぞれ対向し
   て車輌方向に電界双極子を形成する一対の平行導体によ
   って形成される送受アンテナと、該送受アンテナおよび
   前記励振信号源との間に電気的に接続される送受側共振
   回路と、該送受側共振回路中であって、この共振回路の
   励振時に該送受側共振回路内の送信電流と前記応答器か
   らの再輻射電磁波の受信電流との合成ベクトル量を出力
   するよう接続された結合器とを備えていることを特徴と
   するタイヤ空気圧の異常圧検出警報装置。 ２、特許請求の範囲第１項に記載のタイヤ空気の異常圧
   検出警報装置において、前記各結合器の出力を加算した
   加算ベクトル値に対し、送信電流の全加算値に相当する
   ベクトル値を励振信号源から独立して基準ベクトル信号
   として発生する独立の結合器を設け、前記独立の結合器
   に関連して、その位相を設定する一系統のインピーダン
   ス回路と、前記加算ベクトルと該基準位相信号との差に
   よる差ベクトルを得るための減算回路と、該差ベクトル
   の変化量の絶対値を得る整流回路と、該整流回路の出力
   を警報信号として得るベクトル比較器とを備えているこ
   とを特徴とするタイヤ空気圧の異常圧検出警報装置。 ３ 特許請求の範囲第１項に記載のタイヤ空気圧の異常
   圧検出警報装置に２いて、それぞれの応答器と、該それ
   ぞれの応答器に対応する送受回路との間の周波数をｆ
   ａ ＜ ｆ ｂ ＜ ｆ ｃ ＜ ｆ ｄなる互いに離
   調した値に設定し、ｆｌ＜ｆａ、ｆｄ＜ｆ２なる下限周
   波数ｆ１、上限周波数１２間を繰返し掃引する信号源を
   有し、掃引ごとに各結合器の直列出力に生じるピークベ
   クトルの絶体値の発生順位を掃引と同期して識別する計
   数サンプリング回路を併置して異常圧のホイールごとに
   識別して警報を得るようになしたことを特徴とするタイ
   ヤ空気圧の異常圧検出警報装置。