JPS61278731A - タイヤ圧力測定装置 - 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、タイヤ圧力測定装置に関する。本発明による
装置は、例えば自動車におけるタイヤの空気圧力を検出
する装置として利用される。

〔従来の技術、および発明が解決しようとする問題点〕

いくつかの特許明細書においては、車両用タイヤの空気
圧力の検出および表示の際の問題点について言及されて
いる。これらの特許明細書においては、車両用車輪に取
り付けられた共振回路の少くとも１つのパラメータを修
正するためにタイヤ圧の変化を利用する方法が開示され
ている。これらのケースのほとんどにおいては、共振す
る一次。

二次および受信用の回路が用いられ、そのような回路の
少くとも２つは電気的に結合されている。

例えば、英国特許第２０６５８９８号、同第２０６９２
０９号。

米国特許第２２７４５５７号、同第３６６２３３５号お
よびヨーロッパ特許出願第４５４０１号においては、密
に結合された回路を有するシステムが開示されている。

このような密に結合された回路、すなわち相互に同調さ
れた回路、においては、該回路により生成される電気的
信号の特性、例えば信号の帯域幅および振幅、がこの結
合形態に依存し、さらにこの結合形態が回路間の距離に
依存するという問題がある。その結果、これらの電気的
信号のパラメータは回路間の距離の変動と共に変化し、
そのために正確でかつ信顛性の高いタイヤ圧力の測定値
を得ることがより一層困難になるという問題がある。

フランス国特許第２３４４００７号においては、車輪上
にＦＭ送信器を備えた装置が開示されている。

本発明は前述の問題点に鑑み、改良されたタイヤ圧力測
定装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段、および作用〕本発明に
よれば、タイヤに装着された電気的な受動的（ｐａｓｓ
ｉｖｅ）発振回路、タイヤ内に位置し、タイヤ圧力の変
化に応答して該受動的発振回路の固有発振周波数を調整
するように配置されたタイヤ圧力応答手段、車両に固定
され、かつタイヤに近接して位置し、前記受動的発振回
路を励振するコイル手段であって、パルス発生器を含み
、該パルス発生器が該受動的発振回路の固有周波数より
はるかに低い周波数で該コイル手段内に電気的パルスを
発生するように配置されているもの、および、車両に固
定され、タイヤに近接して位置するコイル手段を含む周
波数検出回路であって、前記受動的発振回路の発振周波
数を検出しタイヤ圧力に対応する出力信号を提供するも
の、を具備するタイヤ圧力測定装置が提供される。

タイヤ圧力は、受動的発振回路の容量性要素を調整する
ように設けられた装置により検出される。

受動的発振回路は該発振回路°に選択的に切換接続され
る分離した容量性装置を備えることができ、また圧力検
出装置はこの選択的な切換接続を制御するように配置さ
れている。

前記出力信号は、その値が予め決められた値と異なる時
すなわち予め決められた値の範囲からはずれた時に密番
；警告信号を発生するようになっており、この警告信号
は可視および／または可聴の信号である。

本発明によるタイヤ圧力測定装置においては、受動的発
振回路は、励振用エネルギーと該受動的発振回路の発振
の間に好ましくない干渉をひき起こすことなく励振され
る。これは、小さい結合係数を有する結合回路、すなわ
ち密に結合されていない結合回路、を用いることにより
達成される。

たとえこのような結合回路を用いたとしても、周波数検
出回路は、受動的発振回路によりひき起こされる磁束の
変化を検出しそれに応答することができ、そして必要と
される凌、動的発振回路の固有周波数を検出することが
できる。他方、励振用エネルギーは受動的発振回路の発
振周期よりはるかに大きい周期で発振される単一パルス
の形態を有して与えられる・。これは、固有周波数の検
出における誤差が除去され得ること、および、励振用エ
ネルギー源と周波数検出回路の間に直接的な干渉が発生
しないこと、を意味する。

従来技術においては、−次巻線、二次巻線および受信用
回路巻線が用いられ、これらのうち少くとも２つの＠線
は密に結合され、二次巻線は車輪と共に回動自在に固定
されている場合がある。密に結合された巻線間に相互イ
ンダクタンスが存在することは、いかなる時点において
も二次巻線における周波数が測定されるべきパラメータ
に関係するような場合には、密に結合されているが故に
測定値が干渉されることを意味する。これは、相互に同
調された回路においては結合の程度が巻線間の間隔に直
接比例しているからであめ、この間隔が使用中変動した
場合には、振幅および帯域幅において好ましくない変動
および予想し難い変動が生じる。例えばタイヤ圧力の指
示および警告装置等に応用された場合には、このことは
実際に発生し、重大な不利益を生ずる可能性がある。本
発明においてはこの問題が解決されることになる。

本発明の実施形態におていは、結合係数は計画的に小さ
くしてあり、それ故該結合係数は重要な因子になってい
ない。事実、車輪と共に回転する受動的発振回路は、独
立した１つの回路として取り扱うことができる。いかな
る時でも受動的発振回路の固有周波数は、それはタイヤ
圧力に依存するものであるが、相互に結合された巻線の
間の安定した関係または予想し得る関係を維持するため
の物理的かつ電気的な必要条件に通常関連する振幅、結
合またはフィードバック係数および他のいかなる変数に
も無関係な方法で検出することができる。

また、本発明の実施形態においては、励振用パルスは受
動的発振回路を駆動するために用いられる。このパルス
は受動的発振回路の固有周波数よりはるかに低い周波数
で励振される。例えば実施形態の好適な一例においては
、パルスの周波数は受動的発振回路の固有周波数の１６
分の１である。

事実、パルスは比較的大きな周期で提供され、また該パ
ルスは受動的発振回路の発振信号と「同相」に生成され
る必要はない。

しかしながら、相互に結合された回路すなわち密状態に
結合された回路においては、付勢用信号の周波数は、時
には受動的発振回路の固有周波数と同じであり、実質的
には該発振回路の発振信号と同相である。

本発明による装置においては、周波数検出回路は通常、
付勢用回路と周波数検出回路の間の結合がタイヤ内の受
動的発振回路に対して最小間隔となるように配置され、
この場合にはもちろん、タイヤはいかなる時でも静止側
のコイルに接触することなく回転自在でなければならな
い。コイル間の間隔は、車両が道路上を駆動されるに従
いある程度は変動するであろうが、前述した間隔の変動
が装置の充分な動作に影響を与えない程度に変動する。

また、留意されるべきことは、周波数検出回路が付勢用
パルスにより直接かつ偶然に付勢されたとしても、この
ような比較的まれな事態の発生は、受動的発振回路にお
いて該パルスの周波数を決定するためにピックアップさ
れた固有周波数の発振信号から電気的に容易に識別する
ことができることである。

〔実施例〕

本発明によるタイヤ圧力測定装置が添付の図面を参照し
つつ、例示的に、以下に記述される。

第１図において、車両用タイヤ１０がリム１２に装着さ
れており、該タイヤの内側に空気圧検出装置１４が取り
付けられており、該空気圧検出装置は、弾性の誘電材料
からなる＃１４Ｃを介在させた２枚の金属板１４Ａおよ
び１４Ｂの形態を有している。空気圧検出装置、すなわ
ちキャパシタ装置１４は誘導コイル１６に電気的に結合
され、該コイルはタイヤ１０の内壁上を環状に延びてい
る。

コイル１６は、タイヤＩＯのリム１２とトレンドのほぼ
中間であってタイヤ１０の幅が最大の位置に配設されて
いる。発信用すなわち付勢用の誘導コイル１８および受
信用誘導コイル２０は車両の固定（非回動）形構造部材
（図示せず）に取り付けられている。コイル１６．１８
および２０は低い結合度で結合されるように配置されて
いる。

第２図において、キャパシタ装置１４およびコイル１６
を有する受動的発振回路が示される。誘導コイル１８は
パルス発生器２６により増幅器２８を介して駆動され、
該パルス発生器のパルスの周波数は受動的発振回路の固
有発信周波数よりはるかに低いものである。誘導コイル
２０は、増幅器３０、分周回路３２、周波数・直流電圧
交換器３４および比較・指示回路３６を有する直列回路
に接続されている。

使用中、車両用タイヤが静止しているか回転しているか
に拘らず、受動的発振回路は、パルス発生器２６により
発生されそしてコイル１８により発信きれるパルスによ
り誘導的に付勢されている。

受動的発振回路はその固有周波数で発振し、その周波数
の値は、コイ／Ｌ／−１６と直列に接続されているキャ
パシタ装置１４のキャパシタンスに依存する。この周波
数は によって表わされ、また、励振用パルスにより受動的発
振回路において生成される信号の波形は一般的な形、す
なわちｆ　ｆｔ）　＝　−ｅ　−”　、　（ただしαは
回路の減衰定数）、を有している。

第５図および第６図において、ＡおよびＢはそれぞれ、
励振用パルス、受動的発振回路において生成される信号
の自然減衰している波形を示す。

発振周波数は、コイル１６および２０の誘導結合により
検出され、さらに回路３０　、３２　、３４および３６
により検出されて、その周波数に対応する出力を提供す
る。キャパシタ装置１４のキャパシタンスの範囲を選定
することにより、指示される圧力値をタイヤの空気圧に
直接対応するように設定することができる。Ｃはコイル
２０における受信信号を示し、一方、Ｄは信号Ｃが受信
用増幅器３０を通過した後の増幅された信号を示す。発
振周波数の情報が保持されていることは言うまでもない
。

Ｅは信号りが分周回路３２により処理された後の信号を
示す。元の発振周波数、例えば１．６　Ｍｌ（ｚ。

は１００　Ｋ　Ｈｚ以下の範囲の周波数に分割される必
要があり、この１００　Ｋ　Ｈｚの値は商業上あるいは
一般的に電圧変換器にとって利用可能な周波数の実際的
な上限値である。第５図において、Ｆは受信信号Ｃの周
波数に対応する直流電圧を示す。この電圧は第７図に示
されるような計器に供給され、該計器は圧力値を直読で
きるように目盛り決めされている。

タイヤ圧力が不充分な低水準に低下すると、低いタイヤ
圧力に対応して検出された周波数は回路３６において出
力信号を発生させる。この出力信号は、車両の運転者に
対して可視または可聴の警告信号を発生させるのに用い
ることができる。第９図においては、変形例として、一
定値のキャパシタを備えた装置が示され、このキャパシ
タは、タイヤ圧力が予め決められたレベル以下に低下し
た時または該レベルを越えた時に圧力検出切換装置によ
り短絡され、それにより警報動作をひき起こす。

他の実施例においては、単一の一定値または可変のキャ
パシタの代わりに２個またはそれ以上の一定値のキャパ
シタが用いられる。第１図に示される装置においては、
可変のキャパシタのキャパシタンスはタイヤ内の空気圧
に応じて変化し、それによりコイル１６を備えた回路の
固有共振周波数が変化する。一方、必要に応じてコイル
１６を備えた回路への一定値のキャパシタの挿入および
切り離しを行うためにタイヤ圧力応答切換装置が用いら
れ、このような切換接続されるキャパシタの回路が第８
図（ａｌ　、　（ｂ）　、　（Ｃ１に示される。

パルス発生器２６および増幅器２８の詳細な。回路が第
３図に示される。パルス発信回路２６はパルス発生器Ｉ
ＣＩを含み、該パルス発生器は１０マイクロ秒あたり１
マイクロ秒のパルスを生成する。パルス幅およびパルス
の周期は、回転する部材から測定される周波数の誤差が
無視し得る程度に選定される。増幅器２８は、発信用コ
イル１８を駆動するように配置された１段のトランジス
タＴＲＩ駆動増幅器からなっている。パルス発生器２６
および増幅器２８の回路は、車両の運転手台に取り付け
られた受信回路と同じハウジング内に設けられるが、別
のハウジング内に設けることも可能であり、また車両に
おいて至便な個所に取り付けることも可能である。発信
用コイル１８は同軸ケーブル（図示せず）によりトラン
ジスタＴＲＩに接続されている。コイル１８は車輪に近
接した車両のフレーム上に、タイヤ内のコイル１６に対
して斜めに装着される。コイル１８および１６は低い結
合度で結合されており、それにより小さい結合係数が保
証される。

増幅器３０、分周回路３２、周波数・直流電圧変換器３
４および比較・指示回路３６の詳細な回路が第４図に示
される。

増幅器３０は、トランジスタＴＲＩ、ＴＲ２，ＴＲ３，
ＴＲ４およびＴＲ５を組み込んだ高品質の広帯域トラン
ジスタ増幅器からなっている。分周回路３２は４ビツト
のバイナリカウンタＩＣＩであり、周波数・直流電圧変
換器３４は高精度の周波数・電圧変換器ＩＣ２である。

比較・指示回路３６は、警報のスレッショルド調整機能
をもつ電圧比較回路ＩＣ３、状態表示用ランプＩＬ１．
ＬＩ２およびＩＬ３、および、可聴警報信号のラッチお
よびリセット回路ＩＣ４を含む。コイル２０は、タイヤ
の内壁に近接した車両の部材に装着されており、またタ
イヤ内に装着されたコイル１６と低い結合度で結合され
ている。コイル２°０は、車両の運転手台に取り付けら
れた受信回路に同軸ケーブルを介して接続されている。

受動的発振回路に現れる信号は、コイル２０により検出
され、増幅器３０の入力端子に加えられ、そこで増幅さ
れ、かつ周波数情報のみを含むように制限される。受信
された信号の周波数は、タイヤ内の空気圧に依存する４
００　Ｋ　［２と１．６　ＭＨｚの間にある。タイヤ内
の空気圧に反比例する周波数情報は、分周回路３２すな
わち４ビツトのバイナリカウンタＩＣＩにより１６個に
分割され、２５　Ｋ　Ｈｚから１００　Ｋ　Ｈｚまでの
間の帯域の信号を発生させる。

周波数情報はＩＣ２により直流電圧レベルに交換される
。ＩＣ２からの直流出力は０−１０Ｖメータに加えられ
て、第７図に示されるようにアナログ的にタイヤ圧圧を
指示する。

ＩＣ２からの出力信号は電圧比較回路ＩＣ３にも加えら
れる。Ｒ２５は警報の中高位の電圧（低い圧力）スレッ
ショルドを設定するのに用いられ、Ｒ２６は警報の低位
の電圧（高い圧力）スレッショルドを設定するのに用い
られる。タイヤ圧力が規定のレベル以内にある時は、緑
色のＬＥＤからなるＩＬＩが点燈している。タイヤ圧力
が規定のレベルからはずれると、赤色のＬＥＤからなる
高圧用のＩＬ２または低圧用のＩＬ３が点燈し、また警
報回路ＩＬ４により可聴警報信号を発生させるようにす
ることができる。この可聴警報信号は図示されている押
しボタンの操作によりリセットすることができる。

このように構成された比較・指示回路の出力信号は、他
のいろいろな方法で所望により、タイヤ圧力が予め決め
られた圧力レベル以下に低下した場合または該圧力レベ
ルを越えた場合に可聴または可視の警報信号を発生させ
るのに用いることができる。

第１０図および第１１図においては、圧力感応スイッチ
の２つの形態が示される。薄膜５０がリミットスイッチ
５２を覆うように設けられており、該スイッチは通常時
、すなわちタイヤ内の空気圧が充分に高い時は閉じてい
る。空気圧が予め決められた安全なすなわち充分な圧力
以下に低下すると、リミットスイッチ５２は、偏倚され
たばね（図示せず）により開路され、第８図または第９
図に示されるケースと同様キャパシタを短路状態にする
か、またはキャパシタのコイル１６への接続を切り換え
る。第１１図においては、リミットスイッチ５２にねじ
調整手段が備えられており、従って、タイヤの壁に密閉
されて設けられた孔を通して挿入されるアレンキー（六
角レンチ）を用いることによりスイッチ５２の動作圧力
を調整することができる。

本発明による装置に対しては種々の変形が考えられる。

例えば、受動的発振回路が、切換接続され得る分離した
誘導コイル１６を備えるように、言い換えると、タイヤ
圧力に応じて変化するインダクタンスをもつ可変の誘導
コイルを含むように構成してもよい。さらに、受動的発
振回路が温度のような別の条件に応答するように構成す
ることも可能である。圧力装置および温度装置を組合せ
て構成し、コイル１６または他のコイルにおける発振信
号を別々に測定して圧力または温度を決定するように構
成することもできる。

単一のコイル２０の代わりに２個の類似したコイルを電
気的に並列接続して、該２個のコイルをタイヤの周囲で
半径方向にかつコイル１８の両側に配置してもよい。事
実、このように２個のコイルを配置することにより、コ
イルとの間の相対的なタイヤの移動は２個のコイルの各
個により検出される信号において補償される傾向にある
。もちろん、所望により３個またはそれ以上のコイルを
並列接続して設けることは可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としてのタイヤ圧力測定装置
をタイヤの断面と共に示した図、第２図は第１図に示さ
れる装置のブロック回路図、 第３図および第４図はいずれも第２図に示されるブロッ
ク回路図の一部の詳細な回路図、第５図は成る動作周波
数において動作中の装置の各部の信号波形を示す図、 第６図は比較的低い動作周波数において動作中の装置の
各部の信号波形を示す図、 第７図はタイヤ圧を指示するための目盛り決めが施され
た０−１０Ｖ電圧計を示す図、第８図および第９図はい
ずれも第２図に示される受動的発振回路の変形例を示す
図、 第１０図および第１１図はいずれも第１図に示されるタ
イヤ圧力応答手段の変形例を示す、図である。 １０・・・タイヤ、　　　　　１２・・・リム、１４・
・・空気圧検出装置、１４Ａ　、　１４Ｂ・・・金属板
、・１４Ｃ・・・弾性の誘電材料からなる層、１６　、
１８　、２０・・・誘導コイル、２６・・・パルス発生
器、　２８　、３０・・・増幅器、３２・・・分周回路
、 ３４・・・周波数・直流電圧変換器、 ３６・・・比較・指示回路、５０・・・薄膜、５２・・
・リミットスイッチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、タイヤに装着された電気的な受動的発振回路、 タイヤ内に位置し、タイヤ圧力の変化に応答して該受動
   的発振回路の固有発振周波数を調整するように配置され
   たタイヤ圧力応答手段、 車両に固定され、かつタイヤに近接して位置し、前記受
   動的発振回路を励振するコイル手段であって、パルス発
   生器を含み、該パルス発生器が該受動的発振回路の固有
   周波数よりはるかに低い周波数で該コイル手段内に電気
   的パルスを発生するように配置されているもの、および
   、 車両に固定され、タイヤに近接して位置するコイル手段
   を含む周波数検出回路であって、前記受動的発振回路の
   発振周波数を検出しタイヤ圧力に対応する出力信号を提
   供するもの、 を具備するタイヤ圧力測定装置。 ２、前記タイヤ圧力応答手段が前記受動的発振回路の容
   量性要素を調整するように配置されている特許請求の範
   囲第１項に記載の装置。 ３、前記出力信号はその値が予め決められた値の範囲か
   らはずれた時に常に警告信号を発生するようになってい
   る特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ４、前記受動的発振回路がコイルを有し、該コイルがタ
   イヤの内壁に固定されて該タイヤの周囲方向に延びる特
   許請求の範囲第１項に記載の装置。 ５、前記コイルがタイヤのリムとトレッドの間の中間で
   固定されている特許請求の範囲第４項に記載の装置。 ６、前記容量性要素が前記受動的発振回路のコイルに電
   気的に接続される少くとも２個の分離したキャパシタを
   有し、前記タイヤ圧力応答手段がスイッチを備え、該ス
   イッチは、タイヤ圧力が予め決められた値を越えて変化
   する時に該キャパシタの該コイルへの接続を切り換える
   ように操作される特許請求の範囲第２項に記載の装置。 ７、前記スイッチが、その動作特性の調整用手段、およ
   び、該調整用手段への接近を提供するためにタイヤの壁
   に密閉して設けられた孔を含む特許請求の範囲第６項に
   記載の装置。 ８、前記周波数検出回路が並列接続された２個のコイル
   手段を含み、該コイル手段はタイヤの周囲で半径方向に
   配置されている特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ９、タイヤの内部に装着された電気的な受動的発振回路
   であって、該タイヤの内壁に固定されて該タイヤの周囲
   方向に延びるコイルを含むもの、タイヤ内に装着され、
   タイヤ圧力の変化に応答して前記受動的発振回路の固有
   周波数を調整するように配置されたタイヤ圧力応答手段
   、 車両に装着され、かつ前記受動的発振回路のコイルと反
   対側のタイヤの外側に近接して位置し、該受動的発振回
   路を励振する電気的な付勢用コイル、 前記受動的発振回路の固有周波数よりはるかに低い周波
   数でパルスを提供するパルス発生器を含む、前記付勢用
   コイルのための駆動回路、および、車両に装着され、前
   記受動的発振回路のコイルと反対側のタイヤの外側に近
   接して位置する受信用コイルを有する周波数検出回路で
   あって、タイヤ圧力に対応するアナログ信号を生成する
   周波数・アナログ信号変換器を含むもの、 を具備するタイヤ圧力測定装置。