JPS63501066A - タイヤで測定された２つの変数の値をコーデイングする回路 - 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】 タイヤ内で測定された２つの大きさの値のコーディング回路ならびにかかる回路 を用いたタイヤ監視装置 本発明はタイヤの監視装置に関するものである。さらに限定的に言うと、本発明 は、電気接続無しでのタイヤの圧力及び温度の車両のシャシへの伝達に関するも のである。

当該技術分野の現状としては車両運転者に対しそのタイヤの１つの内部圧の降下 を知らせる目的をもつ数えきれないほどの試みがなされてきている。特許Ｕ　Ｓ ４，３８９，８８４は圧力に従ってそのインダクタンスの値を変えるようコイル 内部でフェライトを移動させるふいごにより検知を行なうことを提案している。

伝達は回転運動しない車両の一部及びリムにそれぞれ固定されている２つのコイ ル間の電磁結合により行なわれる。特許ＥＰ４５４０１ではタイヤの中に配置さ れた能動回路に給電し、圧力に応じて電気信号を周波数変調し、この信号を電磁 結合によりシャシの方へ伝達し、異なるバラメークに応じてこの信号を解析する ことが規定されている。タイヤ内の２つ以上の大きさを個別に監視するいくつか の装置のうち圧力限界又は温度限界を超えると警報を発する装置を記述している 特許Ｕ　Ｓ　４０５２６９６を挙げることができる。

既知の装置はタイヤの状態の正確かつ信頬性の高い監視を行なうことができない ということがわかっている。実際タイヤの挙動はきわめて複雑であり、その監視 を単なる闇値の検知に要約することはできない。チューブ内を支配する圧力及び 温度をつねに知っていることが望ましい。すでに記されているように考慮中のパ ラメーターの闇値の超過信号を伝達するだけでは不充分である：監視装置は上述 のパラメータの測定値を伝達することができなくてはならない。そして伝達され た測定値は直接読みとりで用いられるか、又は、インパネに据えつけられた警報 ステーションを支配する解析システムにより活用されることができる。

本発明の目的はタイヤの内部で測定された２つの大きさの値を伝達することので きる、タイヤの状態の監視装置を製作できるようにすることにある。

又本発明の目的はタイヤの内部で測定された２つの大きさの値のコーディング回 路を作り、かかる値を電気接続無く車両のシャシに伝達できるようにすることに ある。

本発明のもう一つの目的は、できるかぎりかさが低く、機械的部品の無い、単純 かつ信φＩ性の高い、かかる回路を備えた監視装置を作り上げることにある。

本発明に従うと、タイヤについて測定された２つの大きさの値を、かかるタイヤ を支えるシャシへ電気接続無く伝達させることのできる、かかる値のコーディン グ回路は、以下のものを含んでいることをその特徴としている： ｉａｌ　その伝達関数は測定された大きさのうち最初のものの関数であるような 第一のアセンブリ。

（ｂ）　上述の第１のアセンブリの入力端に、基準電圧、又は測定された大きさ のうち第２のものの関数である電圧、を接続する機構。

（Ｃ１上述の第１のアセンブリの出力信号により制御され、上述の測定された大 きさの値をもつパラメータを有するインパルス信号を送り出す、第２のアセンブ リ。

「インパルス信号」というのは、その「パラメータ」が、その間この信号が高い 状態にある周期の幅、ならびにその間この信号が低い状態にある周期の輻或いは これら２つの幅の１つ及びこの信号のサイクル比であるような、矩形波である。

添付の図面はチューブ内を支配する圧力及び温度の測定に適用された本発明の実 施形態の、制限的意味をもたない２つの例を図示することにより、本発明をより 良く理解し、そのあらゆる利点を把握することを可能にするものである。

図面の簡単な説明 第１図は本発明に従ったコーディング回路の概略図である。

第２図は第１の派生型に従った回路の図である。

第２ａ図から第２ｆ図までは第２同に示されたコーディング回路の機能を説明す る主要な信号のクロノグラムを表わしている。

第３図はもう１つの実施形態派生型の回路図である。

第３ａ図から第３ｆ図までは第３図に示されている回路の主要な信号を視覚化し たものである。

第１図に示されているコーディング回路の機能原理は、考慮中の大きさの測定値 をインパルス信号■。を送り出す無安定マルチかかるインパルス信号のインパル ス幅は測定された大きさの最初のものすなわち当該例においては温度、の関数で あり、そのサイクル比は、測定された第２の大きさ、すなわち当該例においては 圧力、の関数である。

かかるマルチバイブレーク１には、その伝達関数が積分器の関数であり入力とし て基準又は測定された第２の大きさのイメージ信号を受けとる第１のアセンブリ ２、ならびに第１のアセンブリ２の出力をインパルス信号に変える第２のアセン ブリ４が備わっている。従って、このコーディング回路は、インパルス信号のサ イクル比によりコーディングされたものそしてインパルス幅によりコーディング されたものの２つの値を同時に伝達することができる。しかしながら、この使用 分野は制限的なものではない：同じ回路を用いて時間的に連続した形でまず測定 された２つの太きさの値を、次に測定された２つの他の大きさの値を伝達するこ とも充分可能である。

ここで第２図を見ると、コーディング回路には主として積分器２０で構成されて いる第１のアセンブリ２が備わっており、かかるアセンブリ２の時定数は測定さ れた第１の大きさくこの例では第１の大きさは温度である）の関数であることが わかる。この積分器は少なくとも１つの演算増幅器（ＡＯ３）を含む実装で構成 され、転流入力端に抵抗器（Ｒｏ）が接続され、逆フィードバック回路内にコン デンサＣ０が挿入されている。これは積分器として演算増幅器を用いる古典的な 方法である。電流は、測定された第２の大きさに応じてのその検定の役割が以下 に説明されている、抵抗器Ｒ３及びＲ２で構成された抵抗分圧ブリフジにより演 算増幅器（ＡＯ３）の非転流入力端に加えられる。この応用分野の要求に充分一 致する特性（内部抵抗、感度、線形性、信鯨性）をもつシリコン温度センサ（Ｒ ｏ）を用いる。このセンサ（Ｒｏ）は増幅器の形でとりつけられた補足的演算増 幅器（ＡＯ２）の逆フィードバックループ内にマウントされ、その出力端は、抵 抗器（Ｒｏ）を通って積分器の形でマウントされた演算増幅器（ＡＯ３）を攻撃 する。抵抗器Ｒ８及びＲ２から成る抵抗分圧ブリッジが送り出す電圧は演算増幅 器（ＡＯ２）の非転流入力端にも加えられる。

積分器（従って第１のアセンブリ２）は電圧Ｖ、を送り出す。

この電圧Ｖ、はここでは２つの比較器４１及び４２、限界電圧を送り出すよう直 列に接続された３つの抵抗器から成る抵抗分圧ブリッジ及び１つのバランス回路 ４３を用いて、２つの限界値のマーキングを可能にするアセンブリ４の入力信号 である。［２つの限界値のマーキング」というのは信号■、がかかる限界値の１ つに達したと考えられる瞬間の位置づけのことである：このアセンブリは測定さ れた大きさの値を搬送するインパルス信号を送り出す。

コーディング回路にはさらに、共通のエミッタ（送信機）の形でマウントされた トランジスタ３がついている。このトランジスタのベースはバランス回路４３の 出力信号により制御され、そのコレクタ（集電子）は第１のアセンブリ２の入力 端に接続されている。演算増幅器（ＡＯＩ）は抵抗器（Ｒ）を通して第１のアセ ンブリ２の入力端に同様に通用される信号Ｖ、を送り出す。この抵抗器（Ｒ）の 役割は、トランジスタ３が通過状態の時・演算増幅器（ＡＯＩ）の出力端を短絡 状態におくことを避けることにある。演算増幅器（ＡＯＩ）は差動増幅器の形で マウントされる。

これは入力として測定された第２の大きさ、つまりコーディング回路の当該実施 例においては圧力、に対し感応するセンサによって送られた電圧を受けとる。選 定されたセンサは電気的にみて、ホイートストンブリッジと同等のものであるこ と、さらに一般的に言うと、測定された大きさに正比例する電圧を送り出すもの であることが重要である。できれば、圧力センサ５としてゲージ係数が従来の金 属タイプのゲージに対するものよりもはるかに高い、圧電抵抗ゲージを用いるの がよい。

ここで回路内に存在する主要な信号のクロノグラムを与える第２ａ図から第２ｆ 図までをとくに参照しながら、コーディング回路の機能を説明していきたい。

絶対圧力に対し感応する、選定された圧力センサによると、送り出される電圧Ｖ は、監視装置の設計基準である最大圧力に相当する値とゼロの間で正比例して変 化する。この最大圧力は第２ａ図中にパラメータ「Ｐ、□」を有する破線によっ て表わされている。パラメータｒ　Ｐ＋＋ｔ＊＊ｕｒｅｅ　Ｊを有する水平実線 で示されている信号■の値をみてみよう（当該時限の間圧力は一定であると仮定 する）、第２ｂ図は「ＰいａＸＪ及びｒＰ＝ＯＪとパラメータの付されたレベル の間で変化する信号Ｖを示している。演算増幅器（ＡＯＩ）の機能範囲の寸法決 定に従って、■、の限界値は■。

／３及び２ＶＡ／３であると考えよう（なおＶＡは、コーディング回路の供給電 圧である）。こうすることによってこの証明の一般性が損なわれることはない。

直ちに次の関係式を立てる。

第２Ｃ図は第１のアセンブリ２の入口に配置された抵抗器Ｒの中を電流が通る状 態の、信号１１のクロノグラムを示している。

時間Ｔｅ３間、トランジスタ３はブロッキングされ、この電流は演算増幅器（Ａ Ｏ２）の転流入力端における電圧とＶ、の間の電位差の関数である。時間Ｔ０の 間、トランジスタ３が通過状態であり、ここで基準はアースであるため、電流１ １は、演算増幅器（ＡＯ２）の転流入力端における電圧の関数である。演算増幅 器の機能規則を適用して、絶対圧力がゼロの場合、電流１１がゼロとなるよう、 演算増幅器ＡＯ２（ならびに演算増幅器Ａ０３）の入力端の電圧を調節によって 定める。派生型として、絶対圧力ゼロに相当する電流Ｉｌをあらゆる適切な値に 調整することができる。第２ｂ図及び以下の説明を参照すると、かかる電圧がＶ Ａ／３であることがわかる。こうしてコーディング回路は圧力との関係において 検定された状態となる。７３０式を考慮に入れて、ここで直ちに時間Ｔ２の間■ １はＩ、＝　＝Ｒ であると推論することができる。

第２ｄ図は、抵抗器Ｒ６の中を通る電流■２を表わしている。

増幅器の形でマウントされた演算増幅器ＡＯ２の機能基本規則を単純に適用する ことにより、選定された極性を尊重しつつすると、以下の結果が得られる。

第２Ｃ図は積分器２０の出力端における電圧■１の変化の法則を表わしている。

演算増幅器（ＡＯ３）は積分器の形で作動しコンデンサ（Ｃ０）の端子における 電圧はこの法則に従う：こうして、時間Ｔ、の間、時間に応じてのｖｌの変化は 上り勾配で表わされるのに対し、時間Ｔ０の間は下り勾配である。上り勾配の傾 度が圧力（等式１におけるＰ）及び温度（等式１におけるＲｏ）の２つ共に同時 に依存しているのに対し、下り勾配の傾きは温度（等式２におけるＲθ）にしか 依存していないことに留意されたい。

Ｖｌの限界値は比較器４１及び４２によりマーキングされた開時間ＴＰの間の信 号ＶＩを考慮してみよう。

回路４３の入力＠Ｓ（セット）にインパルスを送り、このバランス回路は、トラ ンジスタ３に与えられるとこれを通過状態にするような高い信号を送り出す。従 って、第１のアセンブリ２０入力端は接地され、その結果、時間Ｔ。について記 された機能モードが開始させられることになる。信号Ｖ、がＶＡ／３より小さく なるや否や、比較器４２はバランス回路４３の入力端Ｒ（リセット）にインパル スを送り、従って、このバランス回路４３はトランジスタ３をブロッキングする 低い信号（ゼロボルト）を送り出す。

時間Ｔｐについて記された機能モードが開始させられる。

る。

が得られる： （等式３） 上述の等式は、時間Ｔ０及びＴ、が給電様式が電池（漸進的放電）によるもの或 いは特許ＥＰ４５４０１に示されているような電磁結合により充電されるコンデ ンサ（急速放電）によるもののいずれであっても、ホイール上に据えつけられる 回路についてつねに変動しやすい供給電圧（ＶＡ）とは、無関係である、という ことを示している。

等式４からセンサの抵抗一温度特性Ｒθを用いて、測定された温度がつねに時間 Ｔｏの関数であると推論することができる。等式３に、等式４から導き出された 値Ｒθを導入することにより、い（つか基本的な計算を行なった後、以下のよう な圧力の式が得従って、２つの大きさの測定値を回路の供給電圧により依存して いる時間の測定値と置換したことがわかり、このことは、ホイールと車両のシャ シの間で測定された大きさの信頼性の高い伝達にとってきわめて役に立つ。

第２ｆ図は第２図に従ったコーディング回路の出力信号Ｖ０を示している。実際 には、大気圧より低い圧力は測定しないので電流Ｉｔは決してゼロとならないた め、出力信号は、まさに無安定マルチバイブレークの出力信号である。こうして 温度は信号Ｖ０のインパルスの幅の関数であり、圧力は、かかる信号ｖ０のサイ クル比の関数である。できれば、回路の消費を最小限におさえるためＣＭＯ３技 術の電子コンポーネントを用いることが望ましい。

回路は個別コンポーネントでも作ることができるが、できればその主要なエレメ ントについて、ハイブリッド回路又は集積回路の形をとることが望ましい。

本発明に従ったコーディング回路のもう一つの実施派生型が第３図に提案されて いる。その伝達関数が、測定された第１の大きさの関数である第１のアセンブリ ２には積分器（Ａ２）の形でマウントされた唯一の演算増幅器と、この増幅器の 出力端の温度に感応する抵抗器Ｒθしかない。次に唯一つの比較器４０を用いて ２つの闇値をマーキングすることのできる第２のアセンブリが見られる。このた め比較器は、一方では供給電圧の１分数つまりＫ　ｔ　Ｖ　Ａから成る基１！電 圧を、そして他方では、積分供給（Ａ２）の出力、従って第１のアセンブリ２の 出力及び第２のアセンブリ４自体の両方の関数である信号を、抵抗器Ｒθをもつ 岐路から構成されているフィードバックループを介して受けとっている。

この第２の例は第１のものと同じ原理で進められる。従って全ての機能をここで 再度くり返す必要はない。以下の説明は回路の主要な信号に関する第３ａ図から ３ｆ図と平行して参照すべきである。

信号ｖｓは第１の派生型におけると同じ方法で処理される。

抵抗器Ｒ２からＲ１を含む岐路は供給電圧ＶＡの抵抗分圧器を構成する。第３図 において電＠Ｉのために選ばれた符号の約束を考慮に入れ積分器Ａ２の出力端で の電圧（ｖＪ）を考えると直ち時間Ｔｅ３間（トランジスタ３はブロッキングさ れた状態）：時間Ｔ０の間（トランジスタ３は通過状態にある）：第３Ｃ図はに 、ＶＡ−Ｖ、が負であるようにに、を選ばなくてはならないということを考慮に 入れた上でのｈの変化の法則を示している。

第２のアセンブリ４は、非転流入力端に加えられたとき電圧（つまりＶや）かに ２ＶＡより小さいとき（演算増幅器ＡＯ２の出力が上昇している時間Ｔ０の間、 そうである）その出力が低い状態（つまりｖ０＝ゼロボルト）にあり、■。かに 、ＶＡより大きいときその出力は高い状態にあるような比較器４０を備えている 。第３図において電流■、について採用されている符号の約束事を考慮に入れて 、比較器４０の揺動点を計算しよう（第３ｄ図のＡ及びＢを参照）。

・　■。−０から発してＢにおいて Ｒ＠ ・　■。＝ＶＡから発してＡにおいて 従って、■、を関数とする信号ｖ０は抵抗Ｒ８を有するフィードバックループに より導入されたヒステリシスを有する。このことにより唯一の比較器４０で２つ の闇値をマーキングすることが可能になる。

２つの閾値Ａ及びＢの間の変化Δ■３を計算してみよう：オームの法則を単純に 適用し、連続置換を行なうことにより次の計算を行なう： ・　時間Ｔ、： ＩｓＲθ−ｖ、−に、ＶＡ ΔＩｓ　Ｉ　Ｖｓ　ｋ＋ＶＡ Δｔ　Ｒθ　２ＲＣＩ 第１の例の説明において計算されたＶ、の式を一般することによ・　時間Ｔ０　 ： Ｉ２Ｒθ＝Ｖ；　ｋｉＶＡ ｄ　Ｉｓ　１　ｋ＋Ｖ＊ ｄｔ　Ｒθ　ＲＣＩ 等式５及び６は時間Ｔ０及びＴ、が今度も供給電圧と無関係であることを示して いる。等式６より、温度（センサの抵抗一温度特性Ｒθがわかっている場合）が Ｔｏにより測定されると推論することができる。等式６から導き出されたＲθの 値を導入することにより、いくつか基本的な計算を行なった後、圧力がサイクル 比Ｔ　ｏ　／　Ｔ　Ｐにより測定されるということがわかる。

第３ｆ図は第３図に記されたコーディング回路の出力信号を表わしている。この 信号は、論理レベルが問題であるため時間Ｔ。

の間■。が高い状態にあっても低い状態にあっても無関係であることから、第一 の実、施例（第２ｆ図）により送り出される信号と同等である。第３図において 、さらに適切な方法でトランジスタ３を制御することのできるインバータ３０が みられる。

コーディング回路、に給電する機構ならびにコーディングされた信号ｖ０を伝達 する機構は、当該分野の専門家にとって既知のものであり本発明の範囲には入ら ない。例を挙げると、当該出願者による特許出願明細書Ｆ　Ｒ８５／１０５１６ には、タイヤの監視装置の全体的性能をさらに向上させることのできる電磁結合 による信号の送信段及び給電段の記載がみられる。送信される信号のタイプはそ の伝達がホイールの角度的位置により左右されないことを必要とする、電磁結合 による伝達の場合には従って、ホイールに結びつけられたコイルは一ホイールに 対して同心でなくてはならない。

しかしながらコイルの位置づけの許容誤差（これらのコイルはそれぞれホイール と、回転運動しない車両の一部分に結びつけられている）はかなり大きいもので よい。電磁結合により伝達される周波数はあまりも減衰が大きくならないよう、 できるだけ１００ｋＨｚより小さいことが望ましい。

ｉｇｈｔ 国際調査報告 ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　’ｎ！Ｅ　ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣＨＲＥ ＰＯＲＴ　ＯＮ

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. １．以下のものを含むことを特徴とする、タイヤについて測定された２つの大き さの値を、電気接続無しに、かかるタイヤを支えるシャシヘと伝達することを可 能にする、かかる値のコーディング回路： （ａ）その伝達関数が測定された第１の大きさの関数であるような第１のアセン ブリ。 （ｂ）上述の第１のアセンブリの入力端に基準電圧又は、測定された第２の大き さの関数である電圧を接続させることのできる機構。 （ｃ）上述の第１のアセンブリの出力信号により制御され、上述の測定された大 きさの値をもつパラメータを有するインパルス信号を送り出す第２のアセンブリ 。
2. ２．請求の範囲第１項に記載の回路において、上述の第１のアセンブリには主と して積分器が含まれていること、そして上述の第１のアセンブリの時定数が上述 の測定された第１の大きさの関数であることを特徴とする回路。
3. ３．請求の範囲第１項又は第２項に記載の回路において、上述の第２のアセンブ リには主として２つの閾値をマーキングできるようにする機構が備わっているこ とを特徴とする回路。
4. ４．請求の範囲第３項に記載の回路において、マーキングを可能にする上述の機 構には、２つの比較器と１つのバランス回路が含まれていることを特徴とする回 路。
5. ５．請求の範囲第３項に記載の回路において、マーキングを可能にする上述の機 構には、フィードバフクループのついた唯一の比較器が備わっていることを特徴 とする回路。
6. ６．請求の範囲第１項から第５項に記載の回路において、測定された第２の大き さの関数である上述の電圧が、かかる第２の大きさに感応するセンサーが送り出 す電圧を受け取る演算増幅器を介して上述の第１のアセンブリの入力端に適用さ れることを特徴とする回路。
7. ７．請求の範囲第１項から第６項までのいずれかに記載の回路において、上述の 接続用機構が、上述の第２のアセンブリの出力によりベースが制御され、上述の 第１のアセンブリの入力端に接続されたコレクタを有する、共通のエミッタ（送 信機）の形でマウントされたトランジスタで構成されていることを特徴とする回 路。
8. ８．請求の範囲第２項に記載の回路において積分器が少なくとも１つの演算増幅 器を含む実装から成ること、抵抗器が転流入力端に接続されコンデンサが逆フィ ードバック回路内に挿入されていること、そして電圧は上述の測定された第２の 大きさとの関係で上述の回路を検定することのできる分圧ブリッジにより上述の 演算増幅器の非転流入力端に加えられることを特徴とする回路。
9. ９．請求の範囲第８項に記載の回路において、上述の第１の大きさがタイヤ内を 支配する温度であること、そして積分器の形でマウントされた演算増幅器を攻撃 する出力端を有し、かかる付加的な演算増幅器の逆フィードバックループ内にマ ウントされ、増幅器の形で用いられる、シリコン抵抗器の形をした温度センサを 用いること、を特徴とする回路。
10. １０．請求の範囲第８項に記載の回路において、上述の第２の大きさがタイヤ内 を支配する温度であること、そして積分演算増幅器の出力端にマウントされたシ リコン抵抗器の形をした温度センサを用いること、を特徴とする回路。
11. １１．請求の範囲第１項から第１０項に記載の回路において、上述の第２の大き さがタイヤ内を支配する圧力であること、そして、センサーが圧電抵抗ゲージで あることを特徴とする回路。
12. １２．請求の範囲第１項から第１１項までのいずれかに記載の回路において、主 としてハイブリッド回路又は集積回路の形で作られていることを特徴とする回路 。