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【発明の名称】 タイヤ空気圧検知システム、タイヤ及びタイヤ空気圧検知装置
【発明者】 【氏名】中島 芳夫
【住所又は居所】大阪府大阪市此花区島屋一丁目１番３号 住友電気工業株式会社大阪製作所内

【氏名】清水 修
【住所又は居所】大阪府大阪市此花区島屋一丁目１番３号 住友電気工業株式会社大阪製作所内
【要約】 【課題】車体に装着されたタイヤの空気圧を、走行中又は停車中に関わらず高精度で検知する。

【解決手段】車体１１に装着されたタイヤ１２にＩＣチップ１３を取り付けると共に、車体１１にはタイヤ空気圧検知装置１４を設ける。タイヤ空気圧検知装置１４は、送信機１６及び送信アンテナ１６ａでＩＣチップ１３へ向けて電磁波を送り出し、ＩＣチップ１３からの応答電磁波を受信アンテナ１７ａ及び受信機１７で受け入れる。受け入れた応答電磁波の強度はＣＰＵ１５で検知判断し、空気圧低下か否かを決定する。空気圧低下の場合は、警告灯１８のランプ１８ａ〜１８ｄのうち、空気圧低下のタイヤ１２と対応するものを点灯し、運転者等に警告する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 車体に装着されたタイヤの空気圧の状態を検知するタイヤ空気圧検知システムにおいて、タイヤに取り付けてあり、外部からの入力に対して応答を返す反応体と、車体に取り付けてあり、前記反応体への出力を行い前記反応体からの応答を検出する検出手段と、前記検出手段に接続されており、前記反応体と検出手段との間の距離の変動に伴う前記応答の強度を検知する検知手段とを備えることを特徴とするタイヤ空気圧検知システム。
【請求項２】 前記反応体は、前記応答として応答電磁波を返す手段を備え、前記検出手段は、前記反応体への出力として電磁波を送り出す送信部と、前記応答電磁波を受け入れる受信部とを備える請求項１に記載のタイヤ空気圧検知システム。
【請求項３】 前記反応体は、タイヤの幅方向に間隔を隔てて複数取り付けてあり、各反応体は夫々相異する識別情報を含む前記応答電磁波を返す手段を備え、前記検知手段は、前記識別情報により各反応体毎に区別して応答電磁波の強度を検知する手段を備える請求項２に記載のタイヤ空気圧検知システム。
【請求項４】 前記反応体は、タイヤの周方向に間隔を隔てて複数取り付けてあり、各反応体は夫々相異する識別情報を含む前記応答電磁波を返す手段を備え、前記検知手段は、前記識別情報により各反応体毎に区別して応答電磁波の強度を検知する手段を備える請求項２又は請求項３に記載のタイヤ空気圧検知システム。
【請求項５】 反応体が取り付けてあるタイヤにおいて、前記反応体は、外部から電磁波を受けた場合に、応答電磁波を出力する手段を備えることを特徴とするタイヤ。
【請求項６】 前記反応体は、タイヤの幅方向に間隔を隔てて複数取り付けてあり、各反応体は夫々相異する識別情報を含む前記応答電磁波を出力することを特徴とする請求項５に記載のタイヤ。
【請求項７】 前記反応体は、タイヤの周方向に間隔を隔てて複数取り付けてあり、各反応体は夫々相異する識別情報を含む前記応答電磁波を出力することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のタイヤ。
【請求項８】 タイヤの空気圧の状態を検知するタイヤ空気圧検知装置において、電磁波を送り出す送信部と、前記電磁波に対する応答電磁波を受け入れる受信部と、前記応答電磁波の強度の検知をする検知手段とを備えるタイヤ空気圧検知装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車体に装着されたタイヤの空気圧の状態を検知するものであり、特に、全てのタイヤの空気圧が同時に低下した場合でも検知可能とするタイヤ空気圧検知システム、タイヤ及びタイヤ空気圧検知装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近時、タイヤの空気圧状態を検知するシステムには種々のものが存在している。これらシステムは、タイヤを嵌め込むホイール又はタイヤ自体に空気圧状態を検出するセンサを取り付け、このセンサで検出した信号を車両側に設けた処理装置へ有線又は無線で送信することにより、車両側でタイヤの空気圧状態を把握できるようにしているものが多い。
【０００３】図８は、従来のシステム例の一つとして特公平５−５５３２２号に係る車両の減圧タイヤの検出法における減圧警報装置１の概略図を示している。減圧警報装置１は、各タイヤ２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄの角速度を検出する検出器３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄを設けると共に、これら検出器３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄを中央演算装置４に接続している。中央演算装置４は、各検出器３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄからの検出信号を基に空気圧低下を判断し、異常がある場合は中央演算装置４に接続された警告ランプ５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄのうちの異常のタイヤに該当するものを点灯するように制御している。
【０００４】中央演算装置４による空気圧低下の判断は、空気圧低下によるタイヤ径縮小に伴う回転時の角速度の変化に基づいており、中央演算装置４は、回転中の各タイヤ２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄの角速度を各検出信号により相対比較し、角速度が他より早いタイヤを空気圧低下と判断し、警告ランプの点灯により空気圧低下を運転者等に伝達するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のシステムは、各タイヤに対する検出信号を相対比較するため１本のみのタイヤに空気圧低下が生じた場合には対応できるが、複数本のタイヤの空気圧が同時に低下した場合に、異常を検知できない問題がある。例えば、車両を長期間放置していた場合等は、４本のタイヤの空気圧が均等に低下することが多いため、各タイヤに対する検出信号も同等に変化し、相対比較では各タイヤの相異が生じず空気圧低下を把握できない問題がある。
【０００６】また、車体に装着されたタイヤのうちで空気圧が過多のものが存在する場合、空気圧過多のタイヤは、正常な空気圧のタイヤに比べてタイヤ径が増大するので、角速度に関する検出信号も他のタイヤと相異する。この場合、正常な空気圧のタイヤのタイヤ径は、空気圧過多のタイヤに比べて小さいため、従来のシステムのような相対比較では、正常な空気圧のタイヤを、空気圧低下と誤判断するおそれもある。
【０００７】さらに、タイヤの角速度からタイヤの空気圧変化を検知する従来のシステムでは、車両が走行中、即ち、タイヤが回転している状態でなければ検知できない問題がある。よって、空気圧が低下したタイヤに気付くことなく車両の走行を開始する危険性を排除できない問題がある。
【０００８】本発明は、斯かる問題に鑑みてなされたものであり、他のタイヤとの比較ではなく各タイヤの空気圧を個別に判断することにより、確実にタイヤの空気圧状態を検知するタイヤ空気圧検知システム、タイヤ及びタイヤ空気圧検知装置を提供することを目的とする。また、車体に装着された全てのタイヤの空気圧が同時に低下した場合等でも、空気圧の適否を判断できるタイヤ空気圧検知システム、タイヤ及びタイヤ空気圧検知装置を提供することを目的とする。さらに、車両が走行中又は停車中であるにも関わらず、どのような状態でもタイヤの空気圧状態を検知できるタイヤ空気圧検知システム及びタイヤを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】第１発明に係るタイヤ空気圧検知システムは、車体に装着されたタイヤの空気圧の状態を検知するタイヤ空気圧検知システムにおいて、タイヤに取り付けてあり、外部からの入力に対して応答を返す反応体と、車体に取り付けてあり、前記反応体への出力を行い前記反応体からの応答を検出する検出手段と、前記検出手段に接続されており、前記反応体と検出手段との間の距離の変動に伴う前記応答の強度を検知する検知手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】第１発明にあっては、各タイヤの相対比較ではなく、反応体と検出手段との間の距離の変動からタイヤの空気圧の状態をタイヤ毎に判断しているので、他のタイヤの状態に関係なくタイヤの空気圧の適否を判断できる。また、本発明では、タイヤの回転に伴う角速度をタイヤの空気圧状態の検知に利用していないので、車両の状態に関係なく空気圧の検知を行うことができる。
【００１１】また、前記タイヤ空気圧検知システムには、前記検知に応じてタイヤの空気圧警告を出力する警告手段を前記検知手段に接続して設けることが好ましい。このように警告手段を設ければ、車両の運転者等は警告手段によりタイヤの空気圧の状態を把握でき、空気圧が低下した場合、空気圧低下に伴う不具合発生を未然に防止して適切な処置を行うことができる。
【００１２】さらに、前記反応体を、車体に装着された全てのタイヤに取り付ける一方、前記検出手段は、車体に装着された全てのタイヤに対応して取り付けてあることが好適である。このようにすることで、車両の各タイヤの空気圧状態を、車体に装着された全タイヤの空気圧が均等に低下した場合でも検知できる。なお、本発明のシステムは、４本のタイヤを有する車両に限定されるものではなく、２本のタイヤを装着する自動二輪から４本以上のタイヤを装着するトラック、特殊自動車等まで種々の車両に適用できる。
【００１３】第２発明に係るタイヤ空気圧検知システムは、前記反応体が、前記応答として応答電磁波を返す手段を備え、前記検出手段は、前記反応体への出力として電磁波を送り出す送信部と、前記応答電磁波を受け入れる受信部とを備えることを特徴とする。第２発明にあっては、タイヤ空気圧検知システムが、電磁波に反応して応答電磁波を返すタイプの反応体を適用しているので、検出手段に電磁波を送り出す送信部と、応答電磁波を受け入れる受信部を設けることで、非接触式の無線で確実に応答電磁波を受け入れることができ、回転するタイヤに対しても本システムを容易に適用できる。
【００１４】また、この応答電磁波の強度からタイヤの空気圧の状態を確実に検知できる。即ち、応答電磁波の強度は、出力された箇所から受信される箇所までの距離の２乗に反比例する特性が知られており、この特性を利用することでタイヤの空気圧変化を検知できる。よって、タイヤの空気圧が低下すると少なくとも接地箇所付近のタイヤ径は、空気圧が正常な場合に比べて縮小するため、この縮小に伴う応答電磁波の出力箇所から受信箇所までの距離の変動による応答電磁波の強度変化を判断することにより、他のタイヤと比較することなしにタイヤ毎の空気圧状態を検知できる。
【００１５】なお、タイヤは回転するので、タイヤへ取り付けられる反応体への電磁波の送受や電源の供給が非常に困難になることから、反応体には電源を供給しなくても電磁波を受けた場合に、応答電磁波を返す非接触式のＩＣチップを用いることが好適である。さらに、このようなＩＣチップには最近、０．４ミリメートル角の非常に小型のタイプも提供されているため、上記のような小型ＩＣチップを用いれば、トレッド部の内部への埋設、内面側への貼り付け等、状況に応じて種々の取付形態を適用できる。
【００１６】前記送信部及び前記受信部は、車体に装着されたタイヤの頂部からタイヤの接地箇所へ向けて車体に取り付けることが好適である。このような取付形態にすることで、タイヤの空気圧が低下した際に、最もタイヤ径の縮小する割合が大きくなるタイヤの接地箇所付近で、反応体への電磁波の送り出し及び反応体からの応答電磁波の受入を行うことができるので一段と高精度に検知を行うことができる。
【００１７】また、前記タイヤ空気圧検知システムには、前記検知手段が、タイヤの規定空気圧に応じて前記応答電磁波の強度に対する閾値を設定する手段と、前記応答電磁波の強度と前記閾値との比較をする手段と、前記比較により前記応答電磁波の強度が前記閾値以上である場合に、タイヤの空気圧低下を決定する手段とを備えることが好ましい。
【００１８】上述したように前記検知手段が応答電磁波の強度に対する閾値を設定するようにすれば、この閾値を基準にしてタイヤの空気圧の低下を確実に検知できる。例えば、タイヤのトレッド部に反応体を取り付ける一方、タイヤの頂部に検出手段の送信部及び受信部に取り付けた場合、受信部が検出する応答電磁波の強度は、反応体がタイヤの接地箇所に位置する時が最弱となる。この後は、タイヤの回転に伴い応答電磁波の強度が増加し、反応体がタイヤの頂部に位置する際、応答電磁波の強度は最強となった後、更なるタイヤの回転に伴い徐々に低下して接地箇所で最弱となり、以降、タイヤが回転する限り上記サイクルを繰り返す。
【００１９】よって、タイヤが規定空気圧状態で、閾値を応答電磁波の強度が最弱となる値より少し上に設定しておくと、応答電磁波の強度は、反応体が接地箇所の近傍に位置する場合に、閾値より低いレベルとなる。これをタイヤが連続して回転する状態で判断すると、応答電磁波の強度がタイヤの回転に伴い、閾値を上回る場合と閾値を下回る場合とが交互に生じる。一方、タイヤの空気圧が低下した場合は、タイヤ径の短縮により応答電磁波の強度が増加し、応答電磁波の強度が最弱となる箇所でも、閾値を上回るようになり、タイヤが回転しても応答電磁波は常に閾値を上回ることになる。その結果、空気圧が正常な場合と異常な場合の閾値に対する差が明確となり、確実に空気圧の変化を検出することができる。
【００２０】また、前記検知手段が、前記応答電磁波の受入の有無を検出する手段と、前記応答電磁波の受入が有る場合、タイヤの空気圧低下を決定する手段とを備えるようにしてもよい。タイヤに取り付ける反応体の応答電磁波の出力強度が小さく、反応体から受信部までの距離が長くなれば応答電磁波の強度がゼロ、即ち、応答電磁波自体の受入ができない場合等は、前記のような閾値の設定により空気圧の状態を検知することは不適なので、応答電磁波の受入の有無で空気圧状態の検知が可能となる。
【００２１】例えば、タイヤのトレッド部に取り付けた反応体がタイヤの接地箇所に位置する場合に、タイヤが規定空気圧状態で反応体からの応答電磁波の受入ができない限界距離となる箇所に検知手段の受信部を取り付ける。このような位置関係にすることでタイヤが規定空気圧であれば、タイヤの回転により反応体が接地箇所に位置する状態で、受信部へ応答電磁波が届かなくなり、タイヤの１回転中１回、応答電磁波の受入が無くなる。一方、空気圧が低下すればタイヤ径の縮小により反応体が接地箇所でも応答電磁波が受信部へ届き、応答電磁波の受入が無くなる時が解消される。
【００２２】よって、検知手段はタイヤが１回転しても常に応答電磁波の受入が有れば、タイヤの空気圧低下であると決定でき、検知手段の処理も、閾値を設ける場合に比べて低減できる。
【００２３】第３発明に係るタイヤ空気圧検知システムは、前記反応体が、タイヤの幅方向に間隔を隔てて複数取り付けてあり、各反応体は夫々相異する識別情報を含む前記応答電磁波を返す手段を備え、前記検知手段は、前記識別情報により各反応体毎に区別して応答電磁波の強度を検知する手段を備えることを特徴とする。
【００２４】第３発明にあっては、複数の反応体がタイヤの幅方向に取り付けられるため、反応体毎に応答電磁波の強度を比較することで、一段とタイヤの空気圧変化の検知精度を向上できる。即ち、タイヤは空気圧が低下した場合、幅方向における側部付近と中央付近では、タイヤ径が縮小する割合が異なり、中央付近の方がタイヤ径の縮小割合が大きい。よって、反応体を幅方向の側部付近、中央付近と夫々異なる箇所に取り付けることで、相互に検知の度合いを補正して、より正確なタイヤの空気圧の状態を検知できる。
【００２５】このように複数の反応体を用いる場合は、応答電磁波に各反応体を区別する識別情報を含ませることで、複数の応答電磁波がいずれの反応体から出力されたか検知手段で区別できる。また、反応体をタイヤの内部に埋設状態で取り付ければ、反応体をタイヤのトレッド部に取り付けることができ、タイヤ消耗等に対しても反応体が露出することなく長期にわたりタイヤの空気圧の検知が可能となる。
【００２６】第４発明に係るタイヤ空気圧検知システムは、前記反応体が、タイヤの周方向に間隔を隔てて複数取り付けてあり、各反応体は夫々相異する識別情報を含む前記応答電磁波を返す手段を備え、前記検知手段は、前記識別情報により各反応体毎に区別して応答電磁波の強度を検知する手段を備えることを特徴とする。第４発明にあっては、複数の反応体を周方向に取り付けるので、個々の反応体毎に応答電磁波を検出し、その検出結果を平均化することにより、誤差等が均等化され、車両が走行中等の種々の場合でも、一段と信頼性の高い検知を行うことができる。
【００２７】さらに、上記のように複数の反応体を取り付けることで、車両が停止中でもタイヤの空気圧変化を高精度で検知できる。例えば、検知手段の送信部及び受信部をタイヤの頂部から接地箇所へ向けて取り付けた場合、接地箇所付近からの応答電磁波の強度が最弱になるので、上記のような閾値の設定又は応答電磁波の受入の有無で、空気圧の状態を検知できる。
【００２８】第５発明に係るタイヤは、反応体が取り付けてあるタイヤにおいて、前記反応体は、外部から電磁波を受けた場合に、応答電磁波を出力する手段を備えることを特徴とする。第５発明にあっては、タイヤが電磁波を受けて応答電磁波を出力する反応体を有するので、電磁波の出力手段や応答電磁波の受入手段を備える車両に前記タイヤを装着すれば、車両側でタイヤの空気圧状態を検知できるシステムを構成することができる。
【００２９】第６発明に係るタイヤは、前記反応体が、タイヤの幅方向に間隔を隔てて複数取り付けてあり、各反応体は夫々相異する識別情報を含む前記応答電磁波を出力することを特徴とする。第６発明にあっては、タイヤが複数の反応体を幅方向に取り付けているため、空気圧の変化に対して一段と精度の高い検知ができる。
【００３０】第７発明に係るタイヤは、前記反応体が、タイヤの周方向に間隔を隔てて複数取り付けてあり、各反応体は夫々相異する識別情報を含む前記応答電磁波を出力することを特徴とする。第７発明にあっては、複数の反応体をタイヤの周方向に埋設しているため、車両が走行状態、停止状態等に関わらず安定した空気圧の検知ができる。
【００３１】第８発明に係るタイヤ空気圧検知装置は、タイヤの空気圧の状態を検知するタイヤ空気圧検知装置において、電磁波を送り出す送信部と、前記電磁波に対する応答電磁波を受け入れる受信部と、前記応答電磁波の強度の検知をする検知手段とを備えることを特徴とする。第８発明にあっては、送信部、受信部及び検知手段を備えるタイヤ空気圧検知装置を車体に取り付けると共に、電磁波に応じて応答電磁波を出力する反応体を取り付けたタイヤを車体に装着するだけで、装着したタイヤの空気圧を上記タイヤ空気圧検知装置で検知することができる。
【００３２】また、前記タイヤ空気圧検知装置は、前記検知に応じてタイヤの空気圧警告を出力する警告手段を更に備えるようにしてもよい。このように、警告手段を備えれば、検知手段によりタイヤの空気圧が異常と検知された結果を警告という形態で出力できるので、車両の運転者等にタイヤの空気圧が異常である旨を確実に伝達できる。
【００３３】さらに、前記タイヤ空気圧検知装置は、前記検知手段が、タイヤの規定空気圧に応じて前記応答電磁波の強度に対する閾値の設定をする手段と、前記応答電磁波の強度と前記閾値との比較をする手段と、前記応答電磁波の強度が前記閾値以上である場合に、タイヤの空気圧低下を決定する手段とを備えることが好ましい。前記のように検知手段が一定の閾値を設定すると、応答電磁波に対する比較が明確となり、また、前記閾値はタイヤの規定空気圧に対応して設定するので、空気圧の正常又は異常に対する判断の精度も向上し、警告に対する信頼性も高めることができる。
【００３４】さらに、また、前記タイヤ空気圧検知装置は、前記検知手段が、前記応答電磁波の受入の有無を検出する手段と、前記応答電磁波の受入が有る場合に、タイヤの空気圧低下を決定する手段とを備えることが好適である。応答電磁波の受入の有無で検知手段が空気圧低下を決定すれば、確実に空気圧状態を判断でき、判断に係る処理負担も軽減でき迅速な処理を実現できる。
【００３５】
【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るタイヤ空気圧検知システム１０の全体構成図である。タイヤ空気圧検知システム１０は、車体１１に装着されたタイヤ１２に反応体としてＩＣチップ１３をタイヤ１２の外周に埋設状態で取り付ける一方、車体１１にはタイヤ１２の空気圧状態を検知するタイヤ空気圧検知装置１４を取り付けている。
【００３６】タイヤ空気圧検知装置１４は、ＩＣチップ１３への出力を行いＩＣチップ１３からの応答を検出する検出手段１４ａと、前記応答の強度からタイヤ１２の空気圧の状態を検知する検知手段としてＣＰＵ１５と、ＣＰＵ１５に接続されて空気圧低下と判断された場合に空気圧警告を出力する警告手段として警告灯１８とを備えている。
【００３７】検出手段１４ａは、ＩＣチップ１３への出力として電磁波を送り出す送信部である送信機１６及び送信アンテナ１６ａを有し、ＩＣチップ１３からの応答である応答電磁波を受け入れる受信部として受信機１７及び受信アンテナ１７ａを有している。送信アンテナ１６ａ及び受信アンテナ１７ａは、タイヤ１２が車体１１に装着された状態で、タイヤ１２の頂部よりタイヤ１２の接地箇所１２ａへ向けた状態で取り付けられている。なお、検出手段１４ａは、車体１１に装着されるタイヤ毎に対応して、車体１１全体で計４個取り付けられている。
【００３８】ＣＰＵ１５は受信機１７と接続されて、受信機１７で受け入れられた応答電磁波の強度変化からタイヤ１２の空気圧が低下しているか否かを判断している。なお、ＣＰＵ１５には、図１で図示されていない残りの３個の受信機１７とも接続されて、車両１１に装着される全てのタイヤの空気圧の低下を判断できるようにしている。
【００３９】また、ＣＰＵ１５は車両１１のインストルメントパネル等に取り付けられる警告灯１８と接続されており、警告灯１８に設けられた４本のタイヤ１２に対応する４個のランプ１８ａ〜１８ｄの点灯を空気圧の低下に応じて制御している。即ち、右前のタイヤ１２の空気圧が異常であれば、空気圧警告の出力としてランプ１８ａを点灯し、以下同様に、左前のタイヤ１２の空気圧が異常であればランプ１８ｂを、右後のタイヤ１２の空気圧が異常であればランプ１８ｃを、左後のタイヤ１２の空気圧が異常であればランプ１８ｄを夫々点灯するようにしている。なお、警告灯１８に設けるランプ数は最小限１個でもよく、ランプ１個の場合は、いずれかのタイヤの空気圧が異常であればランプを点灯するように制御する。
【００４０】一方、タイヤ１２に取り付けたＩＣチップ１３は非接触タイプであり給電の必要がなく、外部からの入力として電磁波を受けた場合、応答として応答電磁波を返すものである。本実施形態ではタイヤ１２に埋設するため、ＩＣチップ１３には２．４５ＧＨｚの高周波アナログ回路と１２８ビットのＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）を０．４ミリメートル角の寸法に集積したものを適用している。なお、ＩＣチップ１３も、車体１１に装着される全てのタイヤ１２に取り付けられている。
【００４１】ＩＣチップ１３から出力される応答電磁波の強度は、ＩＣチップ１３と受信アンテナ１７ａとの距離の２乗に反比例している。具体的には、図２（ａ）に示すように、計算を簡略化するためタイヤ１２を円として規定すると共に、受信アンテナ１７ａ及びＩＣチップ１３も点として円周上に夫々位置すると規定した場合、受信アンテナ１７ａとＩＣチップ１３がタイヤ１２の中心１２ｂで形成する中心角をθとすることで、受信アンテナ１７ａとＩＣチップ１３との間の距離Ｌの２乗は、以下の式で示される。
【００４２】
Ｌ2＝Ｒ2×（２−２ｃｏｓθ）・・・（１）
（但し、Ｒはタイヤ１２の半径）
【００４３】よって、応答電磁波の強度は、距離Ｌの２乗に反比例することから、図２（ｂ）のようなグラフで示すことができる。なお、横軸は中心角θ、縦軸を応答電磁波の強度を意味する。
【００４４】図２（ｂ）において、実線のグラフ１９ａはタイヤ１２が規定空気圧の場合でＩＣチップ１３がタイヤ頂部に位置する状態から、タイヤ１２が１回転した場合の応答電磁波の強度変化を示している。即ち、タイヤ１２の回転に伴いＩＣチップ１３が接地箇所に位置する際（中心角θ＝π）、ＩＣチップ１３と受信アンテナ１７ａとの間の距離Ｌが最長となることから、応答電磁波の強度は距離Ｌの２乗に反比例して最小になっている。
【００４５】一方、波線のグラフ１９ｂはタイヤ１２の空気圧が低下した場合でのタイヤ１２が前記と同様に１回転した際の応答電磁波の強度変化を示している。この場合、空気圧の低下に伴いタイヤ１２のサイドウォール部が幅方向に広がって撓むことによりタイヤ１２のタイヤ径（半径Ｒ）が縮むので、ＩＣチップ１３が接地箇所に位置する際（中心角θ＝π）でも、ＩＣチップ１３と受信アンテナ１７ａとの間の距離Ｌは、規定空気圧の場合に比べて短くなる。
【００４６】よって、応答電磁波の強度の最小値も、短くなった距離Ｌの２乗に反比例して、規定空気圧の場合に比べて増大するので、ＩＣチップ１３が接地箇所付近に位置する場合に応答電磁波の強度を比べることで、ＣＰＵ１５はタイヤ１２の空気圧が正常であるか否かを判断できる。
【００４７】上記空気圧の判断は、本実施形態では、ＣＰＵ１５により一定の閾値を設けて、応答電磁波の強度の最小値が前記閾値以上となるか否かで行っている。即ち、図２（ｂ）に示すように、グラフ１９ａの最小値１９ｃとグラフ１９ｂの最小値１９ｄとの間の中間値となる一定の閾値２０をＣＰＵ１５で設定している。
【００４８】このような閾値２０を設定することで、タイヤ１２が規定空気圧の場合、タイヤ１２の１回転中、応答電磁波の強度は閾値２０を下回る期間が生じるが、タイヤ１２の空気圧が低下している場合は１回転中、応答電磁波の強度は常に閾値２０以上となる。よって、ＣＰＵ１５は、１回転中の応答電磁波の強度が閾値２０以上となるか否かを比較判断し、１回転中に連続して応答電磁波の強度が閾値２０以上であれば空気圧低下と決定している。この決定に基づき、ＣＰＵ１５は警告灯１８の対応するランプ１８ａ〜１８ｄのいずれかを点灯している。なお、警告灯１８に設けられているランプ数が１個の場合は、単一のランプを点灯するようにしている。
【００４９】また、実際の走行ではタイヤ１２が連続して回転するが、この場合の応答電磁波の強度は、図３に示すように、タイヤの空気圧に応じて図２（ｂ）のグラフ１９ａ、１９ｂが連続したサイクルで表れ、ＣＰＵ１５は車体１１が走行中、上記比較判断を連続して行うことで、タイヤ１２の空気圧変化を終始検知している。なお、ＣＰＵ１５はタイヤ１２が１回転したか否かの判断は、ＣＰＵ１５へタイヤ１２の車軸に取り付けられているパルス発信器等を接続して、検知されるパルス信号数を基に判断することが可能であり、適用される車体１１にＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）が装備されている場合は、ＡＢＳ用のパルス発信器等を利用してもよい。
【００５０】上記説明は１本のタイヤ１２で説明したが、ＣＰＵ１５は車体１１の他のタイヤ１２に対しても、上記同様の処理を同時並行して行っている。よって、タイヤ１２の空気圧は、従来のように各タイヤ同士の相対比較ではなく、個別で行っているため複数のタイヤ１２に空気圧の低下が同時に生じても、確実に検知することができる。なお、いずれか１本のタイヤ１２の空気圧が低下しても検知できるのは言うまでもない。
【００５１】さらに、第１実施形態のタイヤ空気圧検知システム１０は、上記以外にも種々の形態が可能であり、４本以上のタイヤ１２を装着するトラック等の車体１１にも各タイヤ毎に検出手段１４ａを設けると共に全タイヤにＩＣチップ１３を取り付けることで上記と同様に、空気圧の低下を検知することができる。また、４本より少ないタイヤ１２を装着する二輪車等にも同様に適用することができる。さらに、空気圧の低下を運転者等に伝達する手段としては、警告灯１８以外には、警告音、又は、車載モニタ等で視覚的にタイヤの空気圧低下を警告表示するようにしてもよい。
【００５２】その上、ＣＰＵ１５による空気圧低下の検知は、図２（ｂ）のように閾値２０を設ける以外に、ＩＣチップ１３からの応答電磁波の受入自体の有無で判断するようにしてもよい。具体的には、ＩＣチップ１３と受信アンテナ１７ａとの間の距離を、タイヤ１２が規定空気圧である場合に接地箇所１２ａに位置するＩＣチップ１３からの応答電磁波の受入が可能な限界距離より少しだけ長くなるように、受信アンテナ１７ａを車体１１に取り付ける。
【００５３】上記のようにすることで、タイヤ１２が規定空気圧の場合、接地箇所１２ａに位置するＩＣチップ１３から出力された応答電磁波の強度は受信アンテナ１７ａでゼロ、即ち、応答電磁波自体の受入が無くなる。一方、タイヤ１２の空気圧が低下した場合、タイヤ径が縮小されることから、ＩＣチップ１３が接地箇所１２ａに位置しても応答電磁波の受信アンテナ１７ａでの受入は有ることになる。よって、ＣＰＵ１５はタイヤ１２が１回転する間、応答電磁波の受入が無くなる時があれば規定空気圧と判断し、１回転中に応答電磁波の受入が常に有る場合を空気圧低下と判断できる。このように閾値２０を設定せずに空気圧の検知を行うのは、ＩＣチップ１３の応答電磁波の出力強度が弱く、閾値２０を設定するのが困難な場合等に好適である。
【００５４】一方、タイヤ１２は、一般に車体１１へ懸架装置を介在させて装着されるので、この懸架装置によりタイヤ１２が上下動し、ＩＣチップ１３と受信アンテナ１７ａとの距離が変動してタイヤ１２の空気圧の検知を妨げることも想定される。このような場合は、図４に示すように、タイヤ１２と共に上下動する懸架装置のサスペンションアームＳにタイヤ１２の上方へ延出するブラケットＢを設け、このブラケットＢに受信アンテナ１７ａを取り付けることで、タイヤ１２の上下動に受信アンテナ１７ａを追従させている。このような取り付けによりタイヤ１２が上下動しても、ＩＣチップ１３と受信アンテナ１７ａは設定した位置関係が維持され、タイヤ１２の空気圧変化を正確に検知することができる。
【００５５】図５は、本発明の第２実施形態に係るタイヤ空気圧検知システム２０におけるタイヤ２２への反応体の取り付け状態を示している。第２実施形態においても反応体には第１実施形態と同様のＩＣチップを使用しているが、第２実施形態では複数のＩＣチップ２３Ａ〜２３Ｆを、タイヤ２２の幅方向に間隔を隔てて埋設した状態で取り付けている。これらＩＣチップ２３Ａ〜２３Ｆは、電磁波を受けた際に応答する応答電磁波に自己を識別する識別情報を含ませており、タイヤ２２の頂部上方に取り付けた受信アンテナ２７ａで受け入れた識別情報により、ＣＰＵ２５は受け入れた応答電磁波がいずれのＩＣチップ２３Ａ〜２３Ｆから発せられたかを区別できるようにしている。
【００５６】なお、上述した箇所以外は、第１実施形態に係るタイヤ空気圧検知システム１０と同様の構成にしており、送信機から送信アンテナを介して電磁波を送り出すと共に、受信アンテナ２７ａ及び受信機２７を通じて受け入れた応答電磁波の強度をＣＰＵ２５が比較判断して空気圧低下を決定し、警告灯の所要のランプを点灯するように制御している。また、ＣＰＵ２５による各ＩＣチップ毎の処理も第１実施形態と基本的に同様である。
【００５７】上記のように計６個のＩＣチップ２３Ａ〜２３Ｆを取り付けることで、一段と正確なタイヤ２２の空気圧の検知を行うことができる。即ち、タイヤ２２が空気圧の低下により撓んだ場合、タイヤ２２の幅方向における側部付近の方が中央部分に比べて撓む割合が小さくなるため、ＩＣチップ２３Ａ（又は２３Ｆ）と受信アンテナ２７ａとの距離が縮む割合も、ＩＣチップ２３Ｃ（又は２３Ｄ）と受信アンテナ２７ａとの距離が縮む割合より小さくなる。
【００５８】よって、ＣＰＵ２５は、第１実施形態の図３と同様に各ＩＣチップ２３Ａ〜２３Ｆからの応答電磁波を検知しているが、側部付近に位置するＩＣチップ２３Ａ（又は２３Ｆ）、中央付近に位置するＩＣチップ２３Ｃ（又は２３Ｄ）、その中間に位置するＩＣチップ２３Ｂ（又は２３Ｅ）では、閾値の数値を夫々相異させて設定している。
【００５９】即ち、中央付近のＩＣチップ２３Ｃ（又は２３Ｄ）は、空気圧の正常時と低下時の差が大きいので、閾値の数値も最も高く設定し、ＩＣチップ２３Ｂ（又は２３Ｅ）に対しては閾値を上記設定された値より少し低く設定し、側部付近のＩＣチップ２３Ａ（又は２３Ｆ）に対しては閾値を最も低く設定している。このように閾値を適切に設定することで、タイヤ２２の１回転中、ＩＣチップ２３Ａ〜２３Ｆからの全ての応答電磁波の強度が、タイヤ２２の回転に伴い各閾値を下回る期間があれば、タイヤ２２は規定空気圧と判断できる。
【００６０】一方、ＩＣチップ２３Ａ〜２３Ｆの全ての応答電磁波の強度が、常に閾値以上であれば、タイヤ２２の空気圧が低下していると判断できる。また、各ＩＣチップ２３Ａ〜２３Ｆのうち、幅方向のいずれか一方側は、応答電磁波の強度が閾値を下回っているが、他方側は閾値を上回っている場合等は、タイヤ２２の幅方向の一方側のみに荷重がかかりタイヤ径が縮小したと判断でき、ＣＰＵ２５はタイヤの空気圧が低下していないと判断する。このような状態は、カーブ等を走行中に生じることが多く、空気圧自体は規定値なので複数のＩＣチップ２３Ａ〜２３Ｆをタイヤ２２に取り付けることで空気圧検知の誤認を防止して、信頼性の高いシステムを構築できる。
【００６１】なお、ＩＣチップ２３Ａ〜２３Ｆの個数は、６個に限定されるものではなく、タイヤ２２の装着対象の車両の種類や、タイヤ２２自体の寸法等に応じて、適宜増減することが可能である。また、閾値を設定して受け入れた応答電磁波の強度を比較判断する代わりに、応答電磁波の受入の有無で空気圧の適否を判断できるのも第１実施形態と同様である。
【００６２】図６は、本発明の第３実施形態に係るタイヤ空気圧検知システム３０におけるタイヤ３２への反応体の取り付け状態を示している。第３実施形態においても反応体には第１実施形態と同様のＩＣチップを使用しているが、第３実施形態では複数のＩＣチップ３３Ａ〜３３Ｈを、タイヤ３２の周方向に等間隔で埋設している。各ＩＣチップ３３Ａ〜３３Ｈは、第２実施形態と同様、応答電磁波に自己を識別する識別情報を含ませて、タイヤ３２の頂部上方に取り付けた受信アンテナ３７ａ及び受信機３７を通じてＣＰＵ３５が、いずれのＩＣチップ３３Ａ〜３３Ｈから出力された応答電磁波かを区別可能にしている。
【００６３】なお、上述した箇所以外は、第１実施形態に係るタイヤ空気圧検知システム１０と同様の構成にしており、送信機３６から送信アンテナ３６ａを介して電磁波を送り出すと共に、受信アンテナ３７ａ及び受信機３７により受け入れられた応答電磁波の強度をＣＰＵ３５が比較判断することで空気圧の低下を決定し、警告灯の点灯を制御している。また、ＣＰＵ３５による各ＩＣチップ毎の処理も第１実施形態と同様である。
【００６４】上記のように計８個のＩＣチップ３３Ａ〜３３Ｈを取り付けることで、車両３１が停車中でも空気圧変化を確実に検知することができる。即ち、送信アンテナ３６ａから電磁波を全てのＩＣチップ３３Ａ〜３３Ｈへ向かって出力することで、ＩＣチップ３３Ａ〜３３Ｈは応答電磁波を返すが、タイヤ３２の接地箇所３２ａ付近に位置するＩＣチップ３３Ｅからの応答電磁波の強度だけが、タイヤ３２が規定空気圧であれば、ＣＰＵ３５で設定した閾値を超えられない。
【００６５】よって、ＣＰＵ３５は、全てのＩＣチップ３３Ａ〜３３Ｈからの応答電磁波の強度と閾値とを比較判断し、閾値を越えない強度の応答電磁波がある場合は、タイヤ３２の空気圧は規定値であると判断している。一方、ＣＰＵ３５の比較判断により全てのＩＣチップ３３Ａ〜３３Ｈからの応答電磁波の強度が閾値以上である場合は、タイヤ３２の空気圧は低下と決定されて、ＣＰＵ３５は警告の処理を行っている。なお、第３実施形態でも応答電磁波の受入の有無で空気圧の状態を検知できるのは第２実施形態と同様である。
【００６６】また、第３実施形態のタイヤ空気圧検知システム３０は、タイヤ３２が回転している場合の空気圧の検知の精度を更に向上させることもできる。この場合、送信アンテナ３６ａはタイヤ３２の接地箇所３２ａ付近に向かって電磁波を出力し、ＣＰＵ３５には車速センサやパルス発信器等からタイヤ３２が１回転したか否かを判断可能にしている。また、ＣＰＵ３５は、内部カウンタを備えると共にタイヤ３２に取り付けられたＩＣチップ３３Ａ〜３３Ｈの個数を設定記憶できるようにしている（本実施形態では８個）。
【００６７】回転するタイヤ３２の空気圧検知に対するＣＰＵ３５の一連の処理は、図７に示すフローチャートのようになり、このフローチャートに従って周方向の複数のＩＣチップ３３Ａ〜３３Ｈに対する処理を説明する。なお、上記フローチャートでは、ＣＰＵ３５が閾値を設けて空気圧変化を比較判断するのではなく、応答電磁波の受入の有無で空気圧変化を判断する場合で説明している。また、タイヤ３２は、接地箇所３２ａに１番目のＩＣチップ３３Ａが位置する状態から回転していくものとする。
【００６８】先ず、第１実施形態等と同様に送信アンテナ３６ａから電磁波を継続して出力する（Ｓ１）。次に、ＣＰＵ３５は、受信アンテナ３７ａを介して１番目のＩＣチップ３３Ａから応答電磁波の受入の有無を識別情報から判断する（Ｓ２）。この場合、タイヤ３２の空気圧が規定値であれば、応答電磁波の受入は無しとなり、一方、タイヤ３２の空気圧が低下していれば、応答電磁波の受入は有りとなる。応答電磁波の受入は有りの場合、ＣＰＵ３５は、内部カウンタをカウントアップして「１」をカウントする（Ｓ３）。なお、応答電磁波の受入が無い場合は、上記カウントは行わない。
【００６９】以降、２番目のＩＣチップ３３Ｂから８番目のＩＣチップ３３Ｈまで、上記と同様の応答電磁波の受入の有無の判断（Ｓ２）と応答電磁波の受入が有った場合のカウント（Ｓ３）を順次行う（Ｓ４〜Ｓ１７）。この後、ＣＰＵ３５は、検知を開始してからタイヤ３２が一回転したか否かを判断する（Ｓ１８）。タイヤ３２が一回転していれば、ＣＰＵ３５は内部カウンタでカウントした数が設定記憶されたＩＣチップ数以上となっているか比較する（Ｓ１９）。
【００７０】上記比較により、内部カウンタでカウント数がＩＣチップ数の「８」以上の場合、タイヤ３２の空気圧は低下していると判断され、ＣＰＵ３５は警告の出力を行う（Ｓ２０）。一方、カウント数がＩＣチップ数の「８」より小さい場合、タイヤ３２の空気圧は正常であると判断され、タイヤ３２の１回転目の処理を終了する。なお、上記タイヤ３２が一回転したか否かの判断で（Ｓ１８）、タイヤ３２が一回転していないと判断された場合も、比較不能としてタイヤ３２の１回転目の処理を終了している。
【００７１】１回転目の処理が終了した場合、以降、１番目のＩＣチップ３３Ａから応答電磁波の受入の有無を判断する段階（Ｓ２）から終了までの段階を、タイヤの回転毎に順次繰り返し、タイヤの空気圧の検知を行っている。なお、上記フローチャートの処理でも、閾値を設定して空気圧の適否を判断することができ、この場合は、各ＩＣチップからの応答電磁波の受入の有無を判断する各段階（Ｓ２等）で、応答電磁波の強度が閾値以上か否かで判断する。
【００７２】このように、第３実施形態ではタイヤ１回転を基準に８個のＩＣチップ３３Ａ〜３３Ｈ毎に応答電磁波の強度を判断しているので、誤差等に左右されることなく非常に高精度な空気圧の検知を可能にしている。
【００７３】例えば、車両が走行中の場合、路面等の凹凸による衝撃を受けてタイヤ３２自体が瞬時撓むことがあり、このような時は、タイヤ３２が規定空気圧でも応答電磁波の受入が有りとなる可能性があり、１回のみの判断ではＣＰＵ３５が空気圧低下と誤判断するおそれがある。しかし、第３実施形態のタイヤ空気圧検知システム３０では、タイヤ１回転当たり８回、応答電磁波の受入の有無を判断し、これらの判断を総合して空気圧低下か否かを決定するので、上記のような瞬時のタイヤ３２の撓み等に影響を受けることなく、空気圧の状態を検知できる。
【００７４】なお、ＩＣチップ数は、８個に限定されるものではなく、タイヤ３２の寸法等に応じて適宜増減してもよく、より精度の高い検知を実現するためには、ＩＣチップ数を増加することが好ましい。さらに、あらゆる面から高精度の検知を実現するためには、第２実施形態のＩＣチップの取り付け方も組み合わせて、タイヤの幅方向に間隔を隔ててＩＣチップを取り付けると共にタイヤの周方向に間隔を隔ててＩＣチップを取り付けるようにしてもよい。また、上述した以外のＣＰＵ３５の処理等は第１実施形態の場合と同様である。
【００７５】
【発明の効果】以上に詳述した如く、第１発明にあっては、反応体であるＩＣチップと検出手段の受信アンテナとの間の距離の変動からタイヤの空気圧の変化を個別に判断しているので確実にタイヤの空気圧の状態を検知でき、複数のタイヤの空気圧が同時に低下した場合でも空気圧の状態を検知できる。
【００７６】第２発明にあっては、電磁波を受けた場合に応答電磁波を返すタイプのＩＣチップ等の反応体を適用するので、応答電磁波の強度から周囲の環境等に影響されることなく、確実にタイヤの空気圧の状態を検知することができる。
【００７７】第３発明にあっては、複数のＩＣチップをタイヤの幅方向に取り付けるため、タイヤの空気圧の変化に対する検知精度を向上できる。第４発明にあっては、複数のＩＣチップをタイヤの周方向に取り付けるので、車両が停車中の場合であっても、空気圧の状態を検知できる。
【００７８】第５発明にあっては、タイヤに電磁波に対する応答電磁波を返すＩＣチップを取り付けているので、タイヤ空気圧検知装置を具備した車両に装着すれば、タイヤの空気圧の低下を検知させることができる。第６発明にあっては、タイヤに複数のＩＣチップを幅方向に取り付けるので、空気圧の変化に対して精度の高い検知に対応できる。第７発明にあっては、タイヤに複数のＩＣチップを周方向に取り付けるので、車両が停車中、走行中に関係なく、安定して空気圧を検知できる。
【００７９】第８発明にあっては、車体への装備用のタイヤ空気圧検知装置が電磁波を送り出す送信部、応答電磁波を受け入れる受信部及び検知手段等を備えているので、ＩＣチップを取り付けたタイヤを車体に装着するだけで、タイヤの空気圧の低下を容易に検知できる。
【出願人】 【識別番号】０００００２１３０
【氏名又は名称】住友電気工業株式会社
【住所又は居所】大阪府大阪市中央区北浜四丁目５番３３号
【出願日】 平成１３年１２月１４日（２００１．１２．１４）
【代理人】 【識別番号】１０００７８８６８
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 登夫
【公開番号】 特開２００３−１８２３２３（Ｐ２００３−１８２３２３Ａ）
【公開日】 平成１５年７月３日（２００３．７．３）
【出願番号】 特願２００１−３８２３２２（Ｐ２００１−３８２３２２）