JPH03501471A - 自動車のタイヤ圧力センサー - 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】 自動車のタイヤ圧力センサー 技術分野 本発明は、特許請求の範囲の主請求項に記載の形式の自動車のタイヤ圧力センサ ーに関する。

前景技術 自動車の１６０に１７１以上の高速度に対して安全走行を保証するために、タイ ヤ及び車両製造業者はタイヤ圧力を高めることを規定している。これを考慮しよ うとする場合、圧力室のｆＩ！続限界値を必要な裏い圧力に調節しなければなら ない、これは、低速度において快適性を損なう結果となる（西独国特許出願公開 第３２４３８４５号明細書）、これ、を考慮せずに、タイヤ圧力センサーを、全 荷重時の低い速度領域において規定されたタイヤ圧力に設定すると、高速度に際 して必要な比較的高いタイヤ圧力が監視されずに、それどころかタイヤ圧力ー監 視装置によって、実際にはない見せかけの安全性が示されることになる。

西独国特許出願公開第２６２６４７５号明細書によれば、タイヤ圧力センサーの 基準圧力室のダイアフラムに重いピストンを備えたものが公知である。前記ピス トンの前端面には監視すべきタイヤのチューブが当接しており、同ピストンは、 タイヤ内の空気圧が十分な場合には、基準圧力室内において電気的接点が閉じら れるまで、基準圧力室内の圧力に抗して前記ダイアフラムを押し込んでいる。さ らに前記明細書では、ダイアフラムのピストンに作用する遠心力が、タイヤ圧力 によって同ダイアフラムに及ぼされる力を速度上昇時に有利にも低減し、その結 果比較的高い速度において接続接点を閉じ続けるためには、タイヤ圧力を高めな ければならなくなると記載している。しかしながらこの場合、ダイアフラムの付 加質量体として使用されたピストンはタイヤのチューブによって覆われており、 その結果同ピストンにおいて有効な遠心力は、基準圧力室においては接続限界値 の上昇に単に部分的かつ完全に不確定的に寄与するという欠点がある。それゆえ 前記解決策によっては、その公知の精成の場合接続限界値の上昇を速度の関数と ・して事前に確定することができないので、所定の速度における接続限界値を、 停止状態のそれと比べて再現可能な値だけ現実に上昇させることは不可能である 。

本発明の解決策によれば、高い速度領域における接ｉ＠界値が停止状態と比べて 所定の再現可能な値だけ上昇せしめられるように、付加質量体が基準圧力室のダ イアフラムに配置されかつ設定されているところのタイヤ圧力センサーを開発す ることを意図している。

発明の開示 主請求項の特徴事項を備える本発明の多イヤ圧力センサーは、車両の高速走行時 にもタイヤ内の最低圧力に関するしきい値を、同タイヤ圧力センサーがタイヤの 安全性に必要な値だけ速度の関数として上昇させるという利点を有する。これに よって、車両が現在のタイヤ圧力に対して許される最大速度を上回った時には常 に、タイヤ圧力ー監視装置によって信号がトリガされることが保証される。その 他の利点は、付加質量体がダイアフラムにほぼ点状に固着されているために、同 付加質量体が接続限界値を速度の増大と共に累進的に上昇せしめ、その結果タイ ヤ圧力センサーの速度の関数として上昇す、るしきい値の特性曲線は、低い速度 領域においては緩やかに推移し、そして高い速度領域においては次第に急激に上 昇するということにある。

これによって、しきい値を、速度領域全体にわたって、全荷重状層においてタイ ヤ・が使用不可能になるであろうところの圧力値以上に維持することが可能であ る。

その上ダイアフラムに付加質量体をなるべく点状に固着することによって、ダイ アフラムの硬直化が十分に回避される。ダイアフラムの感度は維持され、そして それに関係なく接続限界値が速度の関数として希望通り上昇するなめに、付加質 量を厳密に算出することができる。

従属請求項に記載の措置によって、主請求項に記載の特徴事項が有利に改良及び 改善される。この場合ダイアフラムの付加質量を正確に特定するには、同付加に したがって決定されるべきである。この場合ダイアフラムは半径ｒ、回転半径Ｒ １そして回転周速度Ｖを有しており、接続限界値は圧力差Δｐだけ高められてお り、そして付加質量体の固着によるダイアプラムの硬直化は係数Ｋによって考慮 されている。前記係数は、タイヤ圧力センサーのすべてのモデルについて測定に よつて確かめることができるもので、１，１〜１．５の間にある。特に有利な係 数には、付加質量体がダイアフラム及び／又は同付加質量体の中心の突起を介し て点溶接によって同ダイアフラムに固着されていることに基づいて得られる。し かしながらそれに対して、比較的大きな応力に耐え得る環状溶接をダイアフラム の中心部に適用することもできる。

図面の簡単な説明 本発明の１つの実施例が図面に示されるとともに、以下の記載においてより詳細 に説明される。

第１１２は、本発明のタイヤ圧力センサーがリムに装着されているところの車輪 の断面図、 第２図は１本発明のタイヤ圧力センサーの拡大横断面図、 第３ａ図は、第１の実施例の付加質量体を備えるダイアフラムの更に拡大された 部分図、 第３ｂ図は、別の実施例のダイアフラムの同一の部分図、 第４図は、タイヤ圧力を管理するところの、速度の関数としての種々の特性曲線 図である。

発明を実施するための最良の形態 第１図には車輪の１部が縮小スケールの横断面として符号１０で示されている。

ここでは、リム１２に取り付けられたタイヤ１１が示されている。リム１２の内 側に面した部分のｂじ穴１４内には車輪軸線に対して半径方向にタイヤ圧力セン サ−１３が取り付けられている。これに近接して、車両の図示されない車輪懸架 装置の前記タイヤ圧力センサ−１３に対応する領域には、信号受信器１５が、そ の正面をタイヤ圧力センサ−１３に向けて取り付けられており、そして同タイヤ 圧力センサーが車輪１０の回転に際して通過する時に、信号受信器１５が高周波 振動を同タイヤ圧力センサ−１３内に誘起せしめて１．いる、この信号受信器１ ５は、その他の車輪の受信器と共通的に、ある１つのタイヤの空気圧が低すぎる 場合に警報信号を発信する警報器１７が接続されているところの判別回路１６に 接続されている。

このタイヤ圧力センサ−１３の構造は第２図に示されている。同センサーは絶縁 材料のセンサーケーシング１８から成り、同り−シングはねじ部１９をもってリ ム１２のねじ穴１４内に螺入され得る。センサーケーシング１８はタイヤ１１に 向かって前方に開口している。センサーケーシング１８内には鋼製の基準圧力室 ２０が一体形状的に嵌め込まれており、同基準圧力室は、高級鋼製の導電性のダ イアフラム２１によってタイヤに対して密閉されている。基準圧力室２０の中央 においては、接触ピン２２が、ガラス貫通部２３をもって同基準圧力室２０の底 部に気密的かつ電気絶縁的に固定されている。ｔｉｔ触ピン２２は、その前端部 において、好ましくは金製の溶着された接触球２４を担持している。ダイアフラ ム２１の外部領域は、レーザー光線によって気密的かつ応力を加えずに基μ圧力 室２０に溶接されている。基準圧力室２０によって構成された圧力空間２５内に は、充填通路２６を介して空気又は窒素が必要な基準圧力をもって注入されてお り、したがって外側からダイアフラム２１に作用する空気圧力が、車両のタイヤ 内の監視すべき最低圧力、即ちいわゆるしきい値に達した°°時に初めて、ダイ アフラム２１が接触球２４に接触することになる。基準圧力室２０を充填した後 、充填通路２６は、その中に圧入又は溶接された！１！２７によって気密的に閉 じられる。センサーケーシング１８内の基準圧力室２０の下方には、更に環状コ イル２８並びにコンデンサー２９が配設されている。これらは互いに直列に接続 されて、ダイアフラム２１及び接触ピン２２に基づいて開閉されるところの振動 回路を構成している。この目的のために。

環状コイル２８の自由端は基準圧力室２０を介してダイアフラム２１に接続され ており、そしてコンデンサー２９の図示されない自由端は接触ピン２２の下端部 に接続されている。

組立状態においてチューブレスタイヤの転勤面に対して平行に位置するダイアフ ラム２１の外側面には、付加質量体３０が独立的に配設されており、同付加質量 体３０はダイアフラムの中心に点溶接によって固着されている。第３ａ図及び第 ３ｂ図は、ダイアフラム２１に付加質量体３０を固着する場合の２つの択一的な 方策を示している。第３ａ（ｇによれば、円形の平板としての付加質量体３０に は、ダイアフラム側の下面に中心的な突起３１が設けられている。この突起３１ はダイアフラムの中心に載置されて、そこに点溶接部３２をもって固着されてい る。第３ｂ図によれば、ダイアフラムの中心に例えばダイアフラム２１ａのフリ ーエツチングによって突起・３１ａが形成されており、同突起上には、平らな円 板として成形された付加質量体３０ａが同心的に載置されて、抵抗溶接によって 同ダイアフラムに接合される。この２つの択一的な方策は、ダイアフラム中心に 付加質量体３０．３０ａをほぼ点状に固着しているために、ダイアフラム２１． ２１ａの硬直化が実際にまったく発生ぜず２それでもってダイアフラムに作用す る圧力差に依存する同ダイアフラムの湾曲が完全に維持されるという利点を有し ている。これによって、しきい値ないし接続限界値を予定通り上昇させる場合に 、付加質量体３０．３１の大きさを正確に算出することができる。何故なら付加 質量体は遠心力に自由にさらされており、従来のようにタイヤのチューブによっ て覆われないからである。

第４図の曲線ａは、タイヤ圧力センサ−１３が付加質量体３０を備える場合の走 行速度の増加に伴うしきい値の上昇過程を示している。停止時の値ｐｏと比較す ると、２６０　ｋｌ／ｈの車両速度においては、タイヤ圧力センサ−１３のしき い値は２Ｂａｒから０．５Ｂａｒだけ増えて２゜５Ｂａｒに上昇する。もし付加 質量体がなければ、しきい値はダイアフラムの質量に基づいて曲線すに沿って僅 かに約２．　Ｉ　Ｂａｒまでしか上昇しないであろう、曲！ｌｃは。

全荷重状態のタイヤが既に使用不可になるところのタイヤ圧力を示している。こ の曲線は、同様に回転数と共に累進的に上昇し、そして２６０　ｋｍ／ｈの最高 速度に達する前に既に曲ｍｂと交差°°シている。したがって付加質量体がない 場合には、高速時に約２．１Ｂａｒの圧力でもって、タイヤ圧力制御装置によっ て警報されることなく、タイヤは使用不可になってしまうであろう、ところで付 加質量体３０を用いれば、しきい値は曲ａｂから曲線ａに上昇せしめられ、その 結果もはや曲ｔｉｃとは交差しない、これは結局、現在のタイヤ圧力が例えば２ ．ＩＢａｒであるとすると、その圧力では１３０　ｋ■／ｈの速度までしか間に 合わないことになる。比較的高い速度において、タイヤ圧力センサ−１０のしき い値は、付加質量体３０のために曲１１ａに沿って、その時のタイヤ圧力を越え て上昇し、ダイアフラム２１がセンサー１３の接点２４から離れ、こうして警報 信号が発信される、この警報信号は運転者に、車両速度を減速するか又はタイヤ 圧力を高めるべきことを輯知する。

全荷重時の使用不可速度に対応する曲１１ｃから曲線ａを十分に安全な距離に保 つために、タイヤ圧力センサ−１０の基準圧力室２０内の基準圧力を製造中にタ イヤ圧力に合わせることができる。前記タイヤ圧力は、タイヤ及び車両製造業者 によって、低い速度領域での全荷重状態に合わせて事前に設定されている。この 場合しきい値は、例えば１３０　ｋ−／ｈの車両速度において、停止時のしきい 値と比べて少なくとも５ｘだけ高められるべきであろう。

タイヤ圧力センサ−１０における付加質量体３０の算出は次のように行われる・ 。

付加質量１に起因する微小質量のダイアフラムの中心部の最大変位ｗｌについて は、ダイアフラムないし質量体の回転周速度を　Ｖ、ダイアフラムないし質量体 の回転半径を　Ｒ、ダイアフラム半径を　ｒ、そしてダイアフラムの硬直化係数 を　にとすれば次の式が成立する。

ダイアフラムの硬直化係数　Ｋについては、が成り立つ。

このように硬直化係数　Ｋは、弾性係数Ｅ、ダイアフラムの厚みａ、そして横ひ ずみν（スチールの場合その値は〜０．３）に依存している。

最大変位Ｗ１は、ダイアプラムの逆方向の変位ｗ２によりて補償されなければな らない。この逆方向の変位は、タイヤ内の圧力上昇Δｐによって引き起こされ、 付加質量膳の遠心力に対抗して作用する。これについては次の式が成り立つ。

、条件式ｗｌ−ｖ２−０から付加質量１については次の式が成り立つ。

例として、回転半径を　Ｒ・２１０−、ダイアフラム半径を　ｒ−１０，５ｗａ 、回転周速度を　ｖ−４９ｍハ（走行速度２６０１ｔｉ／ｈ　、タイヤ半径０． ３＋ｍの時）、そしてしきい値の所望の上昇分をΔｐ＝ｏ、５Ｂａｒとすると、 付加質量体３０は１纏０．３７ｉ１ になる。

前記付加質量の算出に際して、ダイアフラムの質量及び同質量に起因する第４図 の曲線１コに沿ったしきい値の上昇は無視されている。しかしながらダイアフラ ムの材質及び厚さによつては、ダイアフラム質量の影響も無視できなくなろう。

ここで付加質量体がない場合のダイアフラム中心の変位Ｗ３については、比重を ρ、ダイアフラムの厚みをａとすると、次の式が成り立つ。

ダイアフラムの質量による前記変位ｗ３は、付加質量体３０のそれと同じ方向に 生ずるので、同変位もしきい値上昇Δｐによって同様に補償されなければならな い、したがって条件式ｗｌ＋ｖ３−ｖ２−０により、付加質量体３０については 次の式が得・ちれる。

前記係数にはここでは定数であり、同定数は、付加質量体３０の非点状の固着に よるダイアフラムの硬直化、一様でないダイアフラムの厚みａ、そして基準圧力 室２０の外縁部におけるダイアフラム２１の厳密に固定的でない張設をまず第１ に考慮している。前記定数の値は、タイヤ圧力センサーの構造に応じて１．１か ら１．５の間に存在する。ｇ４えばダイアフラムの厚みはａｍｏ、２１１１１６ 、密度ハｐ　−７，９１１７ｗ＋　３、ソして係数はに・１．４になるであろう 、これに基づいて付加質量体３０については式（６）からｉ−０゜３４４１が得 られる。

例えばタイヤ及び車両製造業者によって現時点で規定されているタイヤ充填圧力 の限界値は、第４図において全荷重については曲線ＶＬとして、部分荷重につい ては曲線Ｔ【として記載されている。全荷重時のタイヤ圧力は部分荷重時のそれ よりも高いので、本発明の付加質量体３０を備えるタイヤ圧力センサーにおいて は、使用不可速度−曲ｌｉｅから少なくとも０．３Ｂａｒの十分な間隔を保ちな がら、基準圧力室２０の圧力を製造時に相応して低下させることにより、曲線ａ ′のしきい値を、車両の停止状態において部分荷重時の限界値に、又は完全にそ れ以下に低下させること、そして高速時に同しきい値を付加質量体３０に基づい て、現時点で規定されているタイヤ圧力ー全荷重−限界値以上に上昇させること が推奨される。これによって、所定の全荷重時の値に基準圧力を設定する場合と 比べて低い速度領域においてより快適なりッション効果が達成され、そして公知 のタイヤ圧力センサーを備えた監視装置と比べて高い速度領域においてより高い 安全性が達成される。

国際調査報告 Ｐ：？／：Ｅ　已ミ／Ｃｏ乞ト

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．車輪のリムの周囲において車軸に対して半径方向に取り付けられかつタイヤ 圧力によって操作されるところの圧力スイッチを備えた自動車のタイヤ圧力セン サーであって、該タイヤ圧力センサーは基準圧力室を有しており、該基準圧力室 は、タイヤの転動面に対して平行に配置されかつ前記タイヤ圧力センサーの接続 限界値を速度の関数として上昇させるための付加質量体を備えるところの導電性 のダイアフラムによって、タイヤに対して閉塞されており、そして又該基準圧力 室は、タイヤ内の空気圧力が十分な時に前記ダイアフラムの中心領域の接触面が 電流回路を閉じるべく当接するところの接点を担持しており、この場合前記電流 回路の状態が、車両に取り付けられた受信器によって判別回路をもって無線で監 視され得るものにおいて、 前記ダイアフラムの中心部に取り付けられた前記付加質量体（３０，３０ａ）は 独立的であって、そして該ダイアフラムの半径ｒと回転半径Ｒと回転周速度ｖが 事前に与えられている場合に、前記接続限界値を停止状態のしきい値ｐｏに対し て所望の圧力差Δｐだけ上昇せしめるように、前記付加質量体は関係式ｍ＝ｆ（ Δｐ，ｒ２，Ｒ，ｖ２）に基づいてその大きさが定められていることを特徴とす る、自動車のタイヤ圧力センサー。 ２．前記付加質量体（３０，３０ａ）は、式（５）▲数式、化学式、表等があり ます▼によつて算出されており、この場合ρは前記ダイアフラム（２１）の材料 密度であり、ａは前記ダイアフラムの厚みであり、前記付加質量体（３０，３０ ａ）の固着に起因する前記ダイアフラム（２１）の硬直化に関するところの前記 係数（ｋ）は１．１〜１．５の間にある、請求項１記載のタイヤ圧力センサー。 ３．前記付加質量体（３０，３０ａ）は、前記ダイアフラム（２１）及び／又は 該付加質量体（３０，３０ａ）の中心の突起（３１，３１ａ）を介して点溶接部 （３２）をもって該ダイアフラム（２１）に固着されている請求項１又は２記載 のタイヤ圧力センサー。 ４．前記接続限界値は、１３０ｋｍ／ｈの走行速度の時に、停止状態の時の前記 しきい値ｐｏに対して少なくとも５％だけ上昇する、請求項１から３までのいず れか１項記載のタイヤ圧力センサー。