JPH0560160B2

JPH0560160B2 -

Info

Publication number: JPH0560160B2
Application number: JP59262685A
Authority: JP
Inventors: Makoto Kitamura; Yasuhiro Matsumura; Naomi Sato; Makoto Nakao
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1984-12-14
Filing date: 1984-12-14
Publication date: 1993-09-01
Also published as: JPS61141098A

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、リミツトスイツ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、スリツプリ
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53−74078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ツチを含
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、オンオフ感圧スイツ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、
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
ツチを接続した結合コイルを設け、車体側にこの
結合コイ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、発信コイルから受信コイル
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つ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
た感圧スイツチのオン・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
つているか否かといつ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ツチのオン
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フエイ
ルセーフとなつ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、一般
に常閉形のオンオフ感圧スイツチを用い、所定の
設定圧力以下となつ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つて大
きく変化し、高速走行時には相当高温となる。し
たがつ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
スイツ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つ
た。すなわち、感圧スイツ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、車両のタイヤ・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、リムの周囲に沿つて巻回し
たループ１と、共振コイル２および共振コンデン
サ３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によつて
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、場合によつては共振コイル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１３を設ける。発振器８は、例えば１５０
ｋHz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150kHz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150kHz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
つて構成すると、タイヤ内圧が高いときは抵抗値
が高くなり、したがつて共振回路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、したがつて共振回路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、したがつて共振回路に接続され
たループ１０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をとつて
示すものである。上述したように感応素子５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１０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。したがつて受信コイル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P_Rに対応する基
準値G_R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
果た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１０の出力は極端に小さくなる。したがつて受
信コイル１０の出力を十分小さな基準値G_Sと比
較し、出力がこの基準値G_S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１０は常時ループ１と対向しているので、
車輌の停車中であつ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。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４のＱ特性の変
化に変換し、発振部９と受信部１３との間の伝達
特性を変化させ、これに基く受信コイル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２３を周回固定し、このループ２３
を共振回路および感応素子を組込んだ結合回路ユ
ニツト２４に接続する。このユニツト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ツト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２７は
圧力に応じて抵抗値が変化する半導体感圧素子を
以つて構成し、これを共振コイル２５と並列に接
続する。

車輌の車体側には、ループ２３と対向する位置
に発信コイルユニツト２８を設けるとともに発信
コイルユニツト２８に対して対称的な位置に同じ
くループ２３と対向するように受信コイルユニツ
ト２９を設ける。これら発振コイルユニツトおよ
び受信コイルユニツトとループ２３との間隔は数
mm〜十数mmとする。発信コイルユニツト２８に設
けた発信コイルを発振器３０に接続する。また、
受信コイルユニツト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
３１および検波器３２に接続する。検波器３２の
出力は第１比較器３３に供給し、タイヤ内圧の低
下を検出し、所定圧力以下になつたときに警告灯
３４へ信号を送り、運転者に警報する。また検波
器３２の出力は第２比較器３５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３２の出力はさらに圧
力変換回路３７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３０の発振周波数を150k
Hzとし、結合回路ユニツト２４の共振回路の共振
周波数および受信コイルユニツト２９の同調回路
の同調周波数も150kHz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、或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、或る圧力
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
イルユニツト２９で受信され、増幅器３１で増幅
された後検波器３２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。したがつ
て、今圧力P_R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３３の基準値を第５
図Ｂの基準値G_Rに選定すればよい。また、第２
比較器３５における基準値を第５図Ｂに示す相当
低い基準値G_S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。

第６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３２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２
７の抵抗値は6KΩで出力は−88db、低いときの
抵抗値は50KΩ以上で、出力は−78dBである。し
たがつ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150KHz
を中心としてほぼ±15KHzの範囲内にあることも
わかる。したがつて、例えば50KHz、150KHz、
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、３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
ニツトの他の例を示す回路図である。本例ではル
ープ２３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２６と並列に固定抵抗４１お
よびオンオフ感圧スイツチ４２の直列回路より成
る感応素子を接続する。固定抵抗４１は数KΩの
抵抗値を有するものとし、オンオフ感圧スイツチ
４２は常閉形の感圧スイツチを以つて構成する。
したがつ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KΩ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３２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ツチ４
２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
くなつてしまう。

タイヤ内圧が基準値よりも低下するとスイツチ
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値は高くなり、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
素子の抵抗値によつ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
例では、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KΩ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に示す例では共振コイル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ツチ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
感応素子によつて変化させ、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。また発信コイルおよび受信コ
イルは常時ループと対向しているため、車両の走
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
補償を行なつ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〜Ｃ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ツ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。１，２３，５１……ループ、２，２５，５２…
…共振コイル、３，２６，５３……共振コンデン
サ、４……共振回路、５，２７……感応素子、７
……発信コイル、８，３０……発信器、９……受
信部、１０……受信コイル、１１……信号処理回
路、１２……表示装置、１３……受信部、２４…
…結合回路ユニツト、２８……発信コイルユニツ
ト、２９……受信コイルユニツト、４１，５５…
…固定抵抗、４２，５６……オンオフ感圧スイツ
チ、５４……半導体感圧素子。

Claims

【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
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・オフスイツチと、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。