JPS61141098A - タイヤ・リム組立体の状態変化検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は車輌のタイヤ・リム組立体の状態変化を電気信
号に変換して検知する装置に関するものである。

（従来の技術） 従来、例えば車輌に装着されたタイヤの空気圧を検知し
、運転者に警報を与えるようにしたシステムが開発され
ている。このようなタイヤ空気圧検知システムではタイ
ヤ・リム組立体で検知した情報をいかにして車体側の信
号処理回路へ伝達するのかが問題となる。この情報伝達
方式には共振コイル式や電磁誘導式のような電磁結合コ
イル方式、リミットスイッチを用いる機械的方式、発光
素子と受光素子を用いる光学的方式、スリップリングと
ブラシを用いる電気的方式、電磁波の発信受信を利用す
る電磁的方式などがあるが、動作の安定性、信頼性、構
成の簡易性、メンテナンスなどの点から電磁結合方式が
有利であると思われる。

本願人は特開昭５８−７４０７８号公報に開示されてい
るような電磁結合コイル方式に基くタイヤ内圧警報装置
を既に開発しているが、この装置はタイヤ・リム組立体
側にオンオフ感圧スイッチを含む共振回路を構成する１
個のコイルを配置するとともに車体側に発振器および検
波器に接続された１個のコイルを配置し、タイヤ空気圧
が異常となり、オンオフ感圧スイッチがオフとなること
によりタイヤ・リム組立体側の共振回路が開放され１共
振回路による電磁エネルギーの吸収が減少するのを検波
器により検出してタイヤ圧力の低下を検出するものであ
る。このような検出方式は共振コイル方式と呼ばれてい
るものであるが、電磁結合コイル方式にはこの他に電磁
誘導方式というものが提案されている。この方式はタイ
ヤ・リム組立体側にはタイヤ内圧に感応するオンオフ感
圧スイッチを接続した結合コイルを設け、車体側にこの
結合フィルに対して電磁波を放射する発信コイルと、結
合コイルから放射される電磁波を受信する受信コイルと
を設け、発信フィルから受信コイルへ伝達される電磁波
の強度変化を受信コイルに接続した信号処理回路で検出
することによりタイヤ内圧の変化を検出するものである
。

（発明が解決しようとする問題点） 上述した従来の共振コイル方式の検知装置では、タイヤ
・リム組立体側に設けたコイルと車体側に設けたコイル
とはタイヤ１回転につき１回しか対向しないので、例え
ば車輌の停車中にはタイヤ・リム組立体の状態をまった
く検出することができなくなる欠点がある・また、共振
回路に設けた感圧スイッチのオン・オフ動作による共振
回路の変化を電磁エネルギーの吸収程度の変化としてと
らえているので、タイヤ内圧が限界値以下となっている
か否かといったオンオフ状態しか安定に検出することが
できず、例えばタイヤ内圧自体の正確な検出はできず、
得られる情報が限られてしまうという欠点もある。

また、従来の電磁結合方式による検知装置においては、
発信コイルおよび受信コイルは常時結合コイルと対向し
ているので、車輌の停車中にもタイヤ・リム組立体の状
態を検出することができるが、結合コイルに接続された
感圧スイッチのオンオフ動作に応じたオンオフ状態しか
安定に検出できないので、タイヤ内圧自体の正確な検出
はできず、得られる情報が少ないという欠点がある。

また、従来のタイヤ内圧検出装置では、装置に異常が発
生した場合、例えばいずれかのコイルが断線した場合、
タイヤ内圧減少と判断する７エイルセー７となっており
安全性は確保されるが、タイヤ内圧減少と装置の異常と
の区別がつかず、メンテナンスが面倒となるとともに使
用者に不安感を抱かせる恐れがある。

さらに、従来のタイヤ内圧検出装置では１一般に常閉形
のオンオフ感圧スイッチを用い、所定の設定圧力以下と
なったときにオフとなるようにしている。一方、タイヤ
温度は走行状況によって大きく変化し、高速走行時には
相当高温となる。したがって所望の設定圧力は温度に応
じて変える方が望ましいが従来のタイヤ内圧検出装置で
は感応スイッチの設定圧力は一定であるため、タイヤの
状態を正確に検出することができない欠点があった。

すなわち、感圧スイッチの設定動作圧力を通常走行時の
タイヤ圧力を基準として決める場合には、高速走行時に
は所望のタイヤ圧力よりも低下してもこれを検出するこ
とができなくなる。

本発明の目的は上述した従来の検知装置の欠点を除去し
、タイヤ・リム組立体の状態の変化を正確かつ安定に検
出することができるタイヤ・リム組立体の状態変化検知
装置を提供しようとするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明のタイヤ・リム組立体の状態変化検知装置は、車
輌のタイヤ・リム組立体側には、タイヤ・リム組立体の
状態変化に応じて抵抗値が変化する感応素子と、リム上
にほぼ周回固定されたループと、前記感応素子およびル
ープに接続され、Ｑ特性が感応素子の抵抗値に応じて変
化する共振回路とを有する結合回路部を設け、車輌の車
体側には、特定周波数で発振する発振器と、前記リム上
に固定されたループと対向するように配置され、前記発
振器からの発振電磁波をループに向け放射する送信コイ
ルとを有する送信部と、前記リムに固定されたループと
対向するように配置され、ループから放射される電磁波
を受信する受信コイルと、こ゛の受信コイルの出力を処
理する信号処理回路とを具える受信部とを設け、タイヤ
・リム組立体の状態変化に応じた感応素子の抵抗値変化
によって前記共振回路のＱ特性が変化し、これによる送
信コイルと受信コイルとの間の伝達特性の変化に基く受
信コイルの出力の変化を前記信号処理回路で検出するよ
う構成したことを特徴とするものである。

（作用） 第１図は本発明のタイヤ・リム組立体の状態変化検知装
置の原理的構成を示す線図である。タイヤ・リム組立体
には、リムの周囲に沿って巻回したループ１と、共振コ
イル２および共振コンデンサ８を有する共振回路４と、
共振回路４に接続された感応素子５とを有する結合回路
部６とを設ける。感応゛素子５は、その抵抗値がタイヤ
・リム組立体の状態、例えばタイヤ内圧やタイヤ温度等
に応じて変化するものであり、この抵抗値変化に応じて
共振回路４のＱ特性が変化することになる。

本発明ではこのようにタイヤ・リム組立体の状態変化を
共振回路４のＱ特性の変化に変換する点に特長がある。

また、ループ１は共振回路４中に接続されており、共振
回路のインダクタンスを構成するものであるが、一般に
ループ１の巻回数は少なくした方が製作上有利であるの
で、共振回路４のインダクタンスは殆んど共振コイル２
によって決まる。ただしループ１の巻回数を多くすれば
、ループのインダクタンスは共振周波数に影響するよう
になり、場合によっては共振コイル２を省くこともでき
る。

車輌の車体側には、ループ１と対向するように配置した
発信コイル７と、これに接続した発振器８とを具える発
信部９と、ループ１と対向するように配置した受信コイ
ル１０と、これに接続した信号処理回路に接続した表示
装置１２とを具える受信部１８を設ける。発振器８は、
例えば１５０ｋＨｚの周波数で発振するよう構成し、こ
の発振出力を発信コイル７に供給して１５０　ｋＨｚの
電磁波をループ１に向け発射する。この場合、結合回路
部６の共振回路４は１５０　ｋＨｚに同調させておく。

今感応素子５を、タイヤ内圧にほぼ比例して抵抗値が変
化する温度特性の良好な半導体感圧素子を以って構成す
ると、タイヤ内圧が高いときは抵抗値が高くなり、した
がって共振回路４のＱ値は小さくなるが、タイヤ内圧が
低くなると抵抗値は低くなり、したがって共振回路４の
Ｑ値は大きくなる。このように結合回路部６の共振回路
４に誘起される共振電流の振幅はタイヤ内圧に応じて変
化することになり１したがって共振回路に接続されたル
ープ１：から、受信コイル１０へ放射される電磁波の強
度がタイヤ内圧に応じて変化することになる。

第２図は横軸にタイヤ内圧Ｐをとり、縦軸に受信コイル
１０で受信される信号の利得Ｇをとって示すものである
。上述したように感応素子６の抵抗値はタイヤ内圧Ｐに
ほぼ反比例して変化するものであるから、受信コイル１
０の出力信号の利得Ｇもタイヤ内圧にほぼ反比例して変
化することになる。

したがって受信フィル１０の出力を信号処理回路１１で
処理することにより表示装置１２でタイヤ内圧Ｐ自体を
表示させたり、また受信コイ゛ル１０の出力を基準タイ
ヤ内圧ＰＲに対応する基準値ＧＲと比較することにより
タイヤ内圧の異常警報を発生させたりすることができる
。また、例えば結合回路部６のループ１と共振回路４と
の間で断線が生じた場合には結合回路としての機能を果
さなくなるので発信部９から受信部１３への信号の伝達
は殆んど行なわれなくなり、受信コイルｌＯの出力は極
端に小さくなる。したがって受信フィル１０の出力を十
分小さな基準値Ｇｓと比較し、出力がこの基準値Ｇｓよ
りも小さくなれば回路の異常と判断することができる。

また、本発明によれば発信コイル７および受信コイル１
０は常時ループ１と対向しているので、車輌の停車中で
あっても上述した情報を得ることができ、装置の信頼度
が向上する０さらに、感応素子として温度特性に優れた
半導体感圧素子を用いると、温度変化に影響され、ない
正確な検知を行なうことができる。

上述したように本発明によればタイヤリム組立体の状態
変化を抵抗値がこの状態変化に応じて変化する感応素子
５により共振回路鳴のＱ特性の変化に変換し、発振部９
と受信部１８との間の伝達特性を変化させ、これに基く
受信フィル１０の出力変化を検出することによりタイヤ
・リム組立体の状態変化を常時正確かつ安定に検知する
ことができる。

（実施例） 第８ＦＡは本発明の検知装置の一実施例の構成を示す断
面図であり、第４図は同じくその全体の構成を示す線図
である。タイヤ２１およびリム２２の組立体の状態を検
出するためにリム２２の内周、面にはループ２８を周回
固定し、このループ２８を共振回路および感応素子を組
込んだ結合回路ユニット２４に接続する。このユニット
２４はリム２２の、タイヤ２１の内部に露出する表面に
取付ける。第４図に示すように結合回路ユニット２４に
は共振コイル２５、共振コンデンサ２６および感応素子
２７を設ける。本例では感応素子２フは圧力に応じて抵
抗値が変化する半導体感圧素子を以って構成し、これを
共振フィル２５と並列に接続する。

車輌の車体側には、ループ２８と対向する位置に発信フ
ィルユニット２８を設けるとともに発信フィルユニット
２８に対して対称的な位置に同じくループｇ８と対向す
るように受信フイルユニツ）２９を設ける。これら発振
フィルユニットおよび受信フィルユニットとループ２８
との間隔は数鴎〜十数−とする。発信フィルユニット２
８に設ケた発信コイルを発振器８０に接続する。また、
受信コイルユニット２９においては受信コイルとコンデ
ンサとで同調回路を構成し、これを増幅器ａｌおよび検
波器３２に接続する。検波器８２の出力は第１比較器３
３に供給し、タイヤ内圧の低下を検出し、所定圧力以下
になったときに警告灯３４へ信号を送り、運転者に警報
する。また検波器８２の出力は第２比較器８５にも供給
し、回路の断線を検出したときに警告灯３６を点灯させ
て運転者に警報する。検波器８２の出力はさらに圧力変
換回路８７にも供給し、ここでタイヤ内圧の絶対値を求
め、これをデジタル表示器３８で表示する。このように
して本例ではタイヤ内圧の異常低下、検知装置の異常お
よびタイヤ内圧の実測値を同時に表示することができる
。

本実施例では発振器８０の発振周波数を１５０ｋＨｚと
し、結合回路ユニット２４の共振回路の共振周波数およ
び受信フィルユニット２９の同調回路の同調周波数も１
５０　ＫＨｚとする。すなわち、共振コイル２５のイン
ダクタンスを４７０μＨとし、共振コンデンサ２６の容
量を０．００２５μＦとする。

また、半導体感圧素子２７は圧力Ｐが高くなると抵抗値
Ｒが低くなり、圧力が低くなると抵抗値が高くなるよう
な特性を有するものであるが、本例では第５図Ａに示す
ような非線形特性を有するものである。すなわち、成る
圧力以下のときは抵抗値はほぼ一定の高い値を有し、そ
れよりも圧力が高くなるとほぼ直線的に抵抗値が減少す
るが、成る圧力以上になるとほぼ一定の低い値を有する
ものである。このような感圧素子２７を用いると、受信
コイルユニット２９で受信され、増幅器３１で増幅され
た後検波器８２で検波して得られる出力の利得は第５図
Ｂに示すようなものとなる。したがって、脊圧力ＰＲを
基準圧力に設定し、タイヤ内圧がこの基準圧力よりも低
下したときに警告を発生させる場合には、第１比較器８
８の基準値を第５図Ｂの基準値へに選定すればよい。ま
た、第２比較器８５における基準値を第５図Ｂに示す相
当低い基準値Ｇｓに設定すれば、断線等による装置の異
常が発生した場合には検波出力は殆んど零となるので装
置異常の警報を発生させることができる。

ｔＩＥ６図Ａ、ＢおよびＣはタイヤ内圧が基準設定圧力
より高い場合、低い場合およびループ２３が断線した場
合の検波器８２の出力の周波数特性を示すグラフである
。圧力が高いときの感圧素子２７の抵抗値は６にΩで出
力は−８８ｄＢ　、　　低いときの抵抗値は５０にΩ以
上で、出力は一７３ｄＢである。したがって圧力の変化
をきわめて高精度で検出することができることがわかる
。また、第５図Ｃに示すように断線の場合には信号は殆
んど零であり、高い圧力のときとの差異も十分明瞭に検
出することができる。また、周波数特性は共振点１５０
　ＫＨｚを中心としてほぼ±１５　ＫＨ２の範囲内にあ
ることもわかる。したがって、例えば５０ＫＨｚ１１５
０ＫＨｚ　、２００ＫＨｚの３つの周波数を同時に用い
てもクロストークはなく、８つの各別の情報、例えばタ
イヤ内圧、タイヤ内部温度、タイヤ外部温度など同時に
検知することができる。

第７図は本発明の検知装置に用いる結合回路ユニットの
他の例を示す回路図である。本例ではループ２８に接続
した共振回路の共振コイル２５および共振コンデンサ２
６と並列に固定抵抗４１およびオンオフ感圧スイッチ４
２の直列回路より成る感応素子を接続する。固定抵抗４
１は数にΩの抵抗値を有するものとし、オンオフ感圧ス
イッチ４２は常閉形の感圧スイッチを以って構成する。

したがってタイヤ圧力が正常な場合には共振コイル２５
と並列に抵抗値数にΩの固定抵抗４１が接続されること
になるので第５図Ａに示したのと同様に共振回路のＱ値
は小さくなり、検波器８２の出力の利得は小さくなる。

これに対し抵抗４１を省くと共振コイル２５はオンオフ
感圧スイッチ４２により短絡されることになるので検出
出力は殆んど零となり、装置異常の場合との区別ができ
な（なってしまう。

タイヤ内圧が基準値よりも低下するとスイッチ４２はオ
フとなり、抵抗４１は回路から切離されるので、共振回
路のＱ値は高（なり、大きな検波出力が得られる。この
ようにしてタイヤ内圧の異常および装置の異常を検出す
ることができる。

本発明は上述した実施例にのみ限定されるものではなく
、幾多の変更や変形を加えることができる。例えば結合
回路部の構成は上述した実施例に限られるものではなく
、共振回路のＱ特性が感応素子の抵抗値によって変化す
るものであればどのような構成とすることもでき−る。

第８図Ａに示す例Ｃは、ループ５１に接続した共振回路
の共振コイル５２および共振コンデンサ５３と並列に半
導体感圧素子５４および固定抵抗５５の直列回路より成
る感応素子を接続する。本例では半導体感圧素子５４と
して、その抵抗値が圧力の増大とともに著しく小さくな
るようなものを用いる場合にも数にΩの固定抵抗５５が
共振回路に接続されるので、受信コイルの出力が過度に
低下するのを防止することができ、装置の異常を検出す
ることができる。

第８図Ｂに示す例では共振フィル５２と並列に半導体感
応素子５４と固定抵抗５５との直列回路より成る感応素
子を接続したものであり、第８図Ｃに示す例では共振コ
イル５２と並列に固定抵抗５５とオンオフ感圧スイッチ
５６の直列回路より成る感応素子を接続したものである
。これらの実施例においても、装置の異常を検出するこ
とができる。

また、上述した実施例では感応素子としてタイヤ内圧に
応答して抵抗値が変化する半導体感圧素子としたが、タ
イヤ温度に応じて抵抗値が変化する素子を用いることも
でき、この場合にはタイヤ温度を検知することができる
。

（発明の効果） 上述したように本発明のタイヤ・リム組立体の状態変化
検知装置によれば、リムに周回固定したループに接続し
た共振回路のＱ特性を、タイヤ・リム組立体の状態変化
に応じて抵抗値が変化する感応素子によって変化させ、
それに基く発信部と受信部との間の伝達特性の変化を受
信コイルの出力の変化として検出するようにしたため、
タイヤ・リム組立体の状態変化を正確かつ安定に検知す
ることができる。また発信フィルおよび受信フィルは常
時ループと対向しているため、車輌の走行中のみならず
停車中にもタイヤ・リム組立体の状態変化を検出するこ
とができ、信頼性が向上する効果が得られる。さらに、
装置の異常とタイヤ・リム組立体の状態変化の異常とを
区別して検出することができるので・より安全かつ完全
な管理が可能となるとともにメンテナンスも容易となる
。

さらに、例えばタイヤ内圧とタイヤ温度とを同時に検出
する場合にはタイヤの温度変化に対する補償を行なった
正確なタイヤ内圧の異常を警報することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のタイヤ・リム組立体の状態変化検知装
置の原理的構成を示す回路図、第２図は同じくその動作
を説明するためのグラフ、 第３図は本発明の検知装置の一実施例の構成を示す断面
図、 第４図は同じくその全体の構成を示す回路図、第５図Ａ
およびＢおよび第６図Ａ　−０は同じくその動作を説明
するためのグラフ、 第７図は同じくその結合回路ユニットの変形例を示す回
路図、 第８図Ａ−Ｃは結合回路部のさらに他の例を示す回路図
である。 １．２８＊５”・・・ループ　　ｚ、２５．！ｌ・・・
共振コイル８．２６，５８・・・共振コンデンサ ４・・・共振回路　　　　　６．２７・・・感応素子７
・・・発信コイル　　　　８．８０・・・発振器９・・
・受信部　　　　　　ｌＯ・・・受信コイル１１・・・
信号処理回路　　１２・・・表示装置１８・・・受信部
　　　　　２４・・・結合回路ユニット２８・・・発信
コイルユニット ２９・・・受信コイルユニット ４１．５５・・・固定抵抗 ＋２．ｒｔ６・・・オンオフ感圧スイッチ５４・・・半
導体感圧素子 第７図 第８図 の　ＯＯ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、車輌のタイヤ・リム組立体側には、タイヤ・リム組
   立体の状態変化に応じて抵抗値が変化する感応素子と、
   リム上にほぼ周回固定されたループと、前記感応素子お
   よびループに接続され、Ｑ特性が感応素子の抵抗値に応
   じて変化する共振回路とを有する結合回路部を設け、 車輌の車体側には、 特定周波数で発振する発振器と、前記リム 上に画定されたループと対向するように配置され、前記
   発振器からの発振電磁波をループに向け放射する送信コ
   イルとを有する送信部と、 前記リム上に固定されたループと対向する ように配置され、ループから放射される電磁波を受信す
   る受信コイルと、この受信コイルの出力を処理する信号
   処理回路とを具える受信部とを設け、 タイヤ・リム組立体の状態変化に応じた感 応素子の抵抗値変化によつて前記共振回路のＱ特性が変
   化し、これによる送信コイルと受信コイルとの間の伝達
   特性の変化に基く受信コイルの出力の変化を前記信号処
   理回路で検出するよう構成したことを特徴とするタイヤ
   ・リム組立体の状態変化検知装置。 ２、前記共振回路には、ループと直列に接続された共振
   コイルおよび共振コンデンサを設け、前記感応素子を共
   振コイルと並列に接続したことを特徴とする特許請求の
   範囲１記載のタイヤ・リム組立体の状態変化検知装置。 ３、前記感応素子を、状態変化に応じて数ＫΩ以上の値
   で連続的な抵抗変化を生ずる素子を以つて構成したこと
   を特徴とする特許請求の範囲１または２記載のタイヤ・
   リム組立体の状態変化検知装置。 ４、前記感応素子を、オン・オフスイッチと、数ＫΩの
   抵抗との直列接続を以つて構成したことを特徴とする特
   許請求の範囲１または２記載のタイヤ・リム組立体の状
   態変化検知装置。 ５、前記感応素子を、タイヤ内圧に応じて抵抗値が変化
   する感圧素子を以つて構成したことを特徴とする特許請
   求の範囲１、２、３または４記載のタイヤ・リム組立体
   の状態変化検知装置。 ６、前記共振回路のインダクタンスの少なくとも一部分
   を前記ループを以つて構成したことを特徴とする特許請
   求の範囲１、２、３、４または５記載のタイヤ・リム組
   立体の状態変化検知装置。