(57)【要約】【課題】本発明は、自動車のタイヤ空気圧についての情報を、正確かつ他の自動車の情報と混同を生じないようにドライバに伝達する改善されたタイヤ圧モニタを提供することである。【解決手段】タイヤ圧モニタシステム（１０）はタイヤ内部空気圧に比例する信号を発生させるための空気圧変換器を有する磁気アクチュエータ（１１）を有する。アクチュエータ（１１）は速度感度を緩和するために車軸に平行に作用する。磁気アクチュエータ（１１）は磁気アクチュエータ（１１）の直ぐ近くで自動車に永続的に取り付けられた静止磁界センサ（１２）と連通する。磁気アクチュエータ (Ａ（１１）はホイール（１５）の近くを回転し、かつホイール（１５）の回転毎に少なくとも一度センサ（１２）に近づき、かつドライバにタイヤ内部空気圧についての情報を伝達する。
2006518307.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の各車軸の個々のホイール上に取り付けられた各タイヤのタイヤ内部空気圧水準について自動車ドライバに情報を中継するために自動車の運転に使用されるタイヤ圧モニタ又は情報伝達器において、
少なくとも１つの回転磁気アクチュエータと、
空気圧変換器と、
少なくとも１つの静止磁界センサと、
信号発生器とから成り、
回転磁気アクチュエータは、自動車のタイヤのタイヤ内部空気圧と連通しており、この磁気アクチュエータはタイヤ内部空気圧に対する磁界アクチュエータのアクセスを図るためにホイールに対して取り付けられており、この取り付けはホイールリム、ホイール弁、ホイール側面、ホイール弁軸及びタイヤ自体から成る群から選択された位置にホイールに対して行われ、
空気圧変換器はホイールに対して取り付けられた少なくとも１つの回転磁気アクチュエータ内にあって車軸と平行になっており、その結果変換器は速度に敏感でなくかついかなる速度でも信頼性を有し、自動車ドライバに対するタイヤ圧力情報を伝達するための検出可能な出力信号に、略１．０ｐｓｉ．から略１００ｐｓｉ．のタイヤ内部空気圧の入力信号を変換することによって前記タイヤ内部空気圧に比例する信号を発生させるための前記空気圧変換器が使用され、
静止磁界センサは回転磁気アクチュエータに対面して永続的に取り付けられており、このセンサは回転磁気アクチュエータと磁界センサとの間に略０．０１ｍｍから略５０ｍｍの間の物理的隙間をおいて回転するときに回転磁気アクチュエータと対面するように自動車の静止部分に永続的に取り付けられており、それによって磁界センサはホイールが回転して磁界センサを通り過ぎる毎に回転磁気アクチュエータによって発生される信号を検出し、
前記信号発生器はタイヤ圧力が自動車の運転のための所定の安全な水準から外れるときはいつでもタイヤ空気圧を中継するために自動車ドライバに信号情報を伝達するために静止磁界センサと連通していることを特徴とする前記タイヤ圧モニタ又は情報伝達器。
【請求項２】
少なくとも１つの回転磁気アクチュエータが永久強磁性磁石、永久希土類超磁石、電磁石、充電可能な電磁石、コンデンサによって充電される電磁石、電子的に制御される電磁石、運転用かつ必要な場合には組み合わされることができる電磁石の組み合わせから成る群から選択された少なくとも１つの磁石を使用することを特徴とする、請求項１に記載のタイヤ圧モニタ。
【請求項３】
磁気アクチュエータの空気圧変換器が磁石に接着されたピストンを係留する弾性部材を有しかつタイヤ空気圧を付勢されるダイヤフラムに取り付けられたばねーピストン結合を有する機械的感知装置であり、弾性部材はコイルばね、圧縮ばね、引張ばね、ゴムプラグ、エラストマー材料、及びダイヤフラムを支持するために好適な耐久（ｄｕｒａｍｅｔｅｒ）強度を有する材料から成る弾性バーから成る群から選択されることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ圧モニタ。
【請求項４】
磁気アクチュエータの空気圧変換器が，付勢されているタイヤ空気圧に比例する電圧を発生するようにされた電源、圧力変換器及び電磁コイルであることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ圧モニタ。
【請求項５】
磁気アクチュエータが略０．００１から略５０テスラの磁気を表す、略１ｍｋｓから１０ｍｋｓの磁気密度を発生させる磁石を有することを特徴とする請求項１に記載のタイヤ圧モニタ。
【請求項６】
少なくとも１つの静止磁界センサがホール効果センサ、ピエゾ電気センサ、電子センサ、近接センサ、磁界効果誘導センサ、ストレーンゲージ、磁気作動センサ及びこれらの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ圧モニタ。
【請求項７】
少なくとも１つの静止磁界センサが回転磁気アクチュエータ中のバッテリーの充電のためのバックアップ電圧を生成するための追加の電流を有することを特徴とする請求項１に記載のタイヤ圧モニタ。
【請求項８】
磁気アクチュエータの空気圧センサ中に組み込まれた磁石が、信号をカットするために静止のセンサから略 5ｍｍから略１５ｍｍのみ移動させることが必要であり、それによって自動車ドライバに情報の伝達を行うことを特徴とする請求項１に記載にタイヤ圧モニタ。
【請求項９】
静止磁界センサが、さらに送信される信号を増加させるために増幅器を有することを特徴とする請求項１に記載のタイヤ圧モニタ。
【請求項１０】
静止磁界が信号送信器によって自動車ドライバに伝達されるべき相異なる情報信号を発生させるスマートなセンサであることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ圧モニタ。
【請求項１１】
信号送信器がホイールの回転毎に信号を送信し、その信号がタイヤ空気圧に比例することを特徴とする請求項１に記載のタイヤ圧モニタ。
【請求項１２】
信号送信器がタイヤ圧力が自動車用の許容できる最低値の上略１ｐｓｉ．から略５ｐｓｉ．よりも低い場合に危険信号を発することを特徴とする請求項１に記載のタイヤ圧モニタ。
【請求項１３】
信号送信器がタイヤ圧力が許容できるタイヤ圧力の最低値の上略１ｐｓｉ．から略２ｐｓｉ．より低い場合に危険信号を発することを特徴とする請求項１に記載のタイヤ圧モニタ。
【請求項１４】
信号送信器が自動車の搭載コンピュ−タに組み込まれることによって信号を送信し、コンピュ−タは使用のための所定の形式及びフォーマットで情報を中継することを特徴とする請求項１に記載のタイヤ圧モニタ。
【請求項１５】
信号送信器が計器盤照明ディスプレー、ホログラフ風防ガラスディスプレー、電子警報音システム、ＬＣＤバックミラー表示及びこれらの組み合わせから成る群から選択された方法によって自動車ドライバに伝達することを特徴とする請求項２に記載のタイヤ圧モニタ。
【請求項１６】
自動車の各車軸の個々のホイール上に取り付けられた各タイヤのタイヤ内部空気圧水準について自動車ドライバに情報を中継するために自動車の運転に使用されるタイヤ圧モニタ又は情報伝達器において、
回転磁気アクチュエータと、
空気圧変換器と、
静止磁界センサと、
信号発生器とからなり、
回転磁気アクチュエータは、自動車のタイヤのタイヤ内部空気圧と常に連通し、この磁気アクチュエータはタイヤ内部空気圧にアクチュエータを接近させるためにホイールに対して取り付けられており，この取り付けはホイールリム、ホイール弁、ホイール側面、ホイール弁軸から成る群から選択された位置にホイールに対して行われ、
空気圧変換器は回転磁界アクチュエータ内にあって、略１．０ｐｓｉ．から略１００ｐｓｉ．のタイヤ内部空気圧の入力信号を略１ｍｋｓから略１０００００００ｍｋｓの磁束密度の出力信号に変換することによってタイヤ内部空気圧に比例する磁束密度を発生し、
静止磁界センサは、運転中回転磁界アクチュエータが取り付けられているホイールが自動車の車軸の回りを回転する時に回転磁気アクチュエータから略０．０１ｍｍから略５０ｍｍの物理的隙間をもって自動車に永続的に取り付けられており、それによって磁界センサはホイールと共に回転する毎に回転磁気アクチュエータによって発生する磁界密度を検出し、
信号送信器は静止磁界センサと連通していて、タイヤ圧力が自動車運転に安全なタイヤ空気圧よりも略１ｐｓｉ．から略５ｐｓｉ．高い値よりも低い水準に低下した場合に低タイヤ空気圧情報を中継するために自動車ドライバに情報を伝達するために信号を送信することを特徴とする前記タイヤ圧モニタ又は情報伝達器。
【請求項１７】
タイヤ内部空気圧と連通するために自動車のホイールに対して少なくとも１つの磁気アクチュエータを取り付け、その結果少なくとも１つのアクチュエータは自動車のセンタに面しかつ磁気アクチュエータのアクティブ部分は速度感度を最少にするためにホイールの車軸に対して実質的に平行に位置し、
自動車に少なくとも１つの静止磁界センサを永続的に取り付け、それによって磁界センサはアクチュエータとセンサとの間に略０．０１ｍｍから略５０ｍｍの物理的隙間で対面し、その結果磁界センサは磁気アクチュエータの磁界の磁力線内に位置づけられ、それによって信号が発生し、
自動車の安全運転に関してタイヤ内部空気圧に比例する信号を伝達することを特徴とする請求項１に記載にタイヤ圧モニタの使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤ圧力を遠隔モニタするためのタイヤセンサ、タイヤセンサの製造方法及びタイヤセンサの使用方法に関するものである。更に、特に本発明は機械的、電気・ 機械的及び電子的バージョンのホール効果タイヤセンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
米国内の最近のスポーツカー転覆及び転覆事故のために、低圧タイヤ及び低いタイヤ圧力に多くの注意が注がれている。スポーツカーの重心は他の自動車の場合よりも高いので、固有のタイヤ圧力はより臨界的である。我々は、転覆事故を防ぐ必要がある。米国文化では普通のことであるが、タイヤ圧力を無視して自動車運転中の最適に安全のための固有の膨らみを維持することなしに低い水準を保つことは許される。しかし、低いタイヤ圧力は自動車走行の不良、タイヤの磨耗及びタイヤを全く駄目にするタイヤ温度の上昇等の多くの問題を生じさせる。
【０００３】
自動車が乗客及び荷物を負荷された場合に重心が特に高い有名なスポーツカーに使用されるタイヤにとっては、低圧のタイヤは転覆の特別なリスクを有する。リコールされる場合、ブリジストンのタイヤを使用するフォードモータカンパニーの自動車であるフォードエクスプローラは、結果として極端に多くの数の転覆及び高速道死を経験した。静的方法によれば、このような状況の是正のために新たな観点によればフォードモータドライバマニュアルが安全走行を提供するためにタイヤは過剰に膨らませられるべきことが示唆された。しかし、消費者はガススタンド型のコイン操作空気圧縮機でタイヤ圧力低下に直面した場合、タイヤリムの側面に表示された限度までタイヤを充填する。原告代理人は、タイヤ圧力がタイヤの側面に明らかに表示されている場合に通常のドライバがオーナーマニュアルの内容を知ることは期待できないと主張する。
【０００４】
云うまでもないことであるが、上記の基準において、自動車の安全運転の臨界ファクタはタイヤ内の固有の空気圧保持することである。実際、自動車ドライバはタイヤ圧力が低下してタイヤが平らに見えるほど低くなっていることが明らかになるまでタイヤ圧力に気づかない。多くの場合、この低圧状態は時には同時に何ヶ月もの間続くことがある。
【０００５】
時間の経過にともなって、膨らみが固有の水準に復元されるまでタイヤはこの危険な状態に留まる。従って、これらの認識に従って、米国議会は、輸送、リコール促進、責任及び証拠文書法（略称「トレッド法」）を２００２年１０月に通過させた。トレッド法においては、タイヤが著しく低圧となった場合に全ての新しい自動車は、ドライバに知らせる警報システムを有するべきであるという要件がある。トレッド法を補完するタイヤ圧モニタシステムを提供するために、多くの会社が高い信頼性を有するそのようなタイヤ圧力システムが混乱した信号を受けず、かつ危険な状況が存在する場合に常に自動車ドライバに警報を知らせるようなタイヤ圧力システム提供する研究プロジェクトを立ち上げた。一般に有線又は無線による自動車上の計器盤に警報ランプが自動車の個々のタイヤと通じているタイヤ圧モニタシステムに接続される。
【０００６】
最近、従来のＲＦ送信機タイヤ圧モニタ及びＳＡＷ装置センサは、最も普通の型のタイヤセンサの１つを含むものとして信号を送るためのＲＦ送信機を含むタイヤセンサが技術分野で知られるようになった。
【０００７】
しかし、本発明の実施者は従来技術によって提供されたいくつかの問題に気づいた。使用者を苦しめる１つの特別な問題は２つの自動車が互いに接近し過ぎる場合にＲＦ送信器が混同を生ずることである。他の複雑性は信頼性の欠落のきっかけを与えることである。
【０００８】
種々の従来技術の構成が、トレッド法の要件を充足するタイヤ圧モニタシステムを提供するために提案された。しかし、公知の装置の殆どは自動車においてバッテリーで駆動される中央ラジオ受信器を備えたラジオ通信装置を含む従来技術の方法及び装置の各々に固有の問題がある。本発明はバッテリー駆動される装置がバッテリーが消耗した場合に、装置の信頼性をなくし、又はドライバによっては感知されない間欠性に基づく信頼性の欠落を生じさせる機能不全を生じ易い傾向がある。加えて、ＳＡＷ装置及び／又はピエゾ電気パルス及び古い型のリードスイッチを使用する装置の多くは、タイヤが動き、圧力が変わりかつ問題が生じることにより信頼性を失う傾向にある。
【０００９】
従来技術は全て原理的には技術的に実施できるが、それらはいくつかの深刻な欠点を有する。それらの１つは、信頼性に影響を与える装置の複雑性である。タイヤ圧モニタシステムの全体の目的は、安全性の増加であるから、システム自体は非常に安全性が高くなければならない。そして、自動車技術者が認識しているように、信頼性は通常システムの複雑性に反比例する。
【００１０】
従来技術の複雑性のほか、ソリッド圧力読取を与えるために、多くの従来技術のシステムがタイヤ内に装着することが必要とされる事実を含む信頼性に関する他の結果がある。システムにとって、システムがタイヤと共に交換され、自動車で回転され又は交換される等の場合に弁軸上に取り付けらることができることは非常に有利である。このような所望の特徴はトレッド法の下で必要とされるので、タイヤ圧モニタシステムの信頼性を劇的に増加させる。
【００１１】
ラジオ信号を使用する従来技術によって経験される問題は、自動車及びそのラジオ周波数発生システムが同一のシステムを備えた他の自動車と接近しすぎる場合に信号の混同を生ずる問題である。例えば、貴方の自動車が高速道路で速度を落としたときに、貴方と次のレーンの他の自動車との間が数フィート以内になり、かつ貴方の受信機は貴方の隣人の自動車から発せられる信号を拾う。計器盤上に警告光が現れ、貴方は完全に適正なタイヤを充填するために最寄のガススタンドに駆けつける。逆に低圧のタイヤ圧力の自動車が適正ではないのに完全にタイヤが適正であることを示す信号を貴方は自動車から拾う。ドライバは莫大な数の送信機及び受信機（各自動車には４つの送信機と１つの受信機とがある）それらが全て高速道路上にありかつ互いに非常に接近している場合に混同を生じ得る。莫大な数の干渉及び誤表示状態が発生する。また、このシステムの高いレベルの複雑性のために、コストは、簡単で信頼性の高いシステム以上に非常に高騰化する。
【００１２】
最終的に、現在の利用可能なタイヤ圧モニタシステムの高コストと複雑性は、非常に大きく、その結果自動車製造業者はその利用に躊躇し、かつコスト効果と関連する共に高い水準の信頼性を提供する代替品を積極的に探している。従って、簡単で、信頼できかつコストが高くないタイヤ圧モニタシステムを提供することは非常な有益である。
【００１３】
さらに、タイヤ内よりも弁軸上にシステムを容易に組み込むことは大きな利点であり、それによって磨耗したタイヤを容易に交換し、簡単なシステムでタイヤを容易に回転させることになる。
【００１４】
バッテリー又はラジオに依存しないタイヤ圧モニタシステム及びタイヤ圧モニタシステムの製造方法及びタイヤセンサの使用方法が提供されれば、自動車工業会にとって大きな利益になる。
【特許文献１】２００３年２月１５日に出願された米国仮（ｐｒｏｖｉｓｉｏｎａｌ）出願６０／４４８，０８５明細書
【特許文献２】２００３年２月１５日に出願された米国仮出願６０／４４８，０８８明細書
【特許文献３】２００３年５月１６日に出願された米国仮出願６０／４７０，６１２明細書
【特許文献４】２００３年８月８日に出願された米国仮出願６０／４９４，０６５明細書
【特許文献５】２００３年８月８日に出願された米国仮出願６０／４９４，０６６明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
工業上の上記の利点及び要請に従って、本発明は、少なくとも２つの磁石を利用して、即ち、自動車のフレームに取り付けられる固定のセンサ磁石と、ホイールのリムであれ又は弁軸であれ、ホイールに取り付けられた回転磁石アクチュエータを使用する磁石ベースのタイヤ圧モニタの多くの実施形態を提供する。磁石は、以下により詳細に記載するように永久磁石か電磁石である。磁石は自動車ドライバに、即ち、自動車の計器盤の照明平面上に伝達される信号を提供するために好ましくはホール効果を利用する。ホイールに取り付けられた回転磁石は、アクチュエータとして作用し、一方自動車のフレームに取り付けられた永久磁石はセンサとして作用する。アクチュエータはリム又は弁軸のねじ孔を使用することによって内部の空気圧と連通する。実施形態によれば、そのタイヤ空気圧は、ばね又は電子的圧力センサに対して付勢されるピストンに連通している。ピストンの位置は、タイヤ空気圧の関数であり、かつ自動車に取り付けられたホール効果センサによって送られる。センサは圧力が所要の値よりも高い時に投入されかつ低いときに遮断される。ホイールが回転すると、回転しない自動車フレームに取り付けられたセンサは、タイヤ圧力が所定の設定された低圧以上の場合にホイールの回転毎にアクチュエータからの信号を受信する。
【００１６】
装着後、最初の装着時にスペーサーバー又はフィーラゲージを使用して設定され得るアクチュエータとセンサとの間の隙間は略０．０１ｍｍから略５０ｍｍである。任意の隙間調整器は、好ましくはセンサ側面に設けられる。一度設定されると、タイヤを回転させ又はスペヤのタイヤを装着する場合に、隙間は再設定される必要はない。第１の機械的実施形態において、ホイールリム又は弁軸に取り付けられた回転磁石アクチュエータは、接着によってピストンに取り付けられた永久磁石を有する。ダイヤフラムはピストンに取り付けられかつダイヤフラムとピストンの組み合わせは装置に非常に信頼性を与える非常に低いヒステリシスを有するタイヤ空気圧の瞬時の変化に対してもアセンブリを非常に敏感にする。
【００１７】
磁気アクチュエータは、ホイールの回転と共に回転しかつ自動車車体に永続的に取り付けられたシリコンチップ又は半導体を含むセンサに至近距離に至り、電圧、即ち、ホール電圧を誘起し、それによって磁石の存在又は不存在を表示する使用されることができる電圧を発生させる。
【００１８】
本発明の特に好適な実施形態は、計器盤表示として通過／不通過又はオン／オフシステムを提供するために自動車のリム上に取り付けられる強磁性磁石又は希土類磁石を利用する。他の好適な実施形態は、電磁石及び又はタイヤ圧力を測定するための電子装置の使用を含む他の特徴を有する。
【００１９】
本発明は、タイヤリム及び弁軸に取り付けものとして特に有用であり、かつタイヤ内に装着されるものがないので、従来からタイヤショップやメカニックショップで見られた標準装備品を使用する通常の方法でタイヤは取り外されかつ交換されることができる。
【００２０】
本発明は以下何らかの特徴を有する特別な実施例について例示する方法で記載されるが、実施者の側で取り立てた試験を行う必要のない僅かな変更は本発明の範囲及び幅内に含まれることと認識されねばならない。本発明の追加的な利点及び他の新規な特徴を次に説明し、かつ試験で当業者には明らかであろうし又は本発明の実施において教示される。従って、本発明は多くの他の実施例が可能でありかつその詳細は本発明の精神から越脱することなしに、全て本発明の技術分野の通常の技巧に基づいて明らかである種々の観点の変形バリエーションが可能である。従って、以下の記載によって本発明が限定されるものではない。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、自動車の空気タイヤの圧力状態の検出及びドライバへの伝達を常に混同なく的確に行うことが保証される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の想定される範囲の性質及び利点及び実施例の一層の理解のために、次の詳細な説明が参照されるべきでありかつ同一部分は同一の符号を付した添付図と関連して、説明する。
【実施例】
【００２３】
本発明の最適な実施形態によれば、図１に概念的に示されたホール効果センサが開示されており、図１では、アクチュエータ１はセンサ３に電圧５を誘起する磁界を有する磁石４を有する。センサ３は、好ましくは半導体又はシリコンチップ８を有し、しかし、他の型の磁気センサでもよい。本質的にタイヤ圧力６は、ばね力７によって戻り付勢されている磁石４に対抗している。タイヤ圧力６が低すぎるとばね力７が磁石４をホール効果センサから引き離し、かつ磁界２によって発生する電圧５はタイヤ圧力が安全な運転にとって低いと認められる点まで減少する。
【００２４】
本発明の最も基本的な形態において、本発明には２つの構成要素、即ち、アクチュエータとセンサとがある。アクチュエータはホイールに取り付けられかつホイールと共に回転する。センサは、回転するタイヤのアクチュエータの経路に近接して位置するので、自動車の静止部分、通常は車軸アセンブリに永続的に取り付けられている。アクチュエータはタイヤ圧力に比例した磁気信号を発し、センサは情報を拾いこれを有用な信号に変換しかつその情報をドライバに伝える。
【００２５】
好適な実施形態において、タイヤ圧モニタ及び情報伝達器は、自動車の各車軸上の個々のホイールに取り付けられた各タイヤの内部空気圧水準について自動車ドライバに情報を中継する自動車の運転への使用が開示されている。タイヤ圧モニタは自動車のタイヤの内部空気圧に連通する少なくとも１つの回転磁石アクチュエータを有する。この磁気アクチュエータは、内部空気圧に対する磁気アクチュエータのアクセスを図るために、ホイールに対して取り付けられている。取り付けは、ホイールリム、ホイール弁、ホイール側面、ホイール弁軸及びタイヤ自体から成る群から選択された位置にホイールに対して行われる。
【００２６】
空気圧変換器は、車軸と平行に少なくとも１つの回転磁気アクチュエータ内に設けられ、その結果変換器は速度に敏感でなくかつ如何なる速度にも信頼性を有する。空気圧変換器は自動車ドライバにタイヤ圧力情報を伝えるために略１．０ｐｓｉ．から略１００ｐｉｓ．の前記内部タイヤ空気圧を検出可能な出力信号に変換することによって、内部タイヤ空気圧に比例する磁束密度を発生する。
【００２７】
少なくとも１つの静止磁界センサが回転磁気アクチュエータと対面する関係で永続的に取り付けられており、そこで回転磁気アクチュエータは略０．０１ｍｍから略５０ｍｍ、好ましくは略１ｍｍから２ｍｍ回転磁気アクチュエータと磁界センサとの間の物理的距離間隙をおいて回転する。磁界センサは、ホイールが回転をするときには磁界センサの周りを回転して通過する時はいつでも回転磁気アクチュエータによって発生される信号を検出し、かつこの情報をタイヤ圧についての情報を伝達するために発せられる信号に変換する。タイヤ圧力が１（１）以下又は予め設定された安全基準以上のｐｓｉ．、好ましくは２（２）以上になった場合にはいつでもタイヤ圧は自動車を運転するための所定の安全基準から越脱する。例えば、タイヤが安全運転のために少なくとも３２ｐｉｓ．に高められることが必要であり、通常の高さが３６ｐｓｉ．である場合に、タイヤ圧が３４ｐｓｉ．以下に低下した場合に、ドライバに警報が送られる。
【００２８】
このことは、従来多くの自動車用としてのホール効果センサが知られているが、以下に更に詳細に記載するように、タイヤ圧モニタに関連して種々の実施形態が開示されるようなホール効果センサを利用することは本発明の発明者には知られていなかった。次の実施例は種々のカテゴリーで具体的にされるが、これに限定されない。Ｉ．リムマウントメカニカル；ＩＩ．リムマウント電子圧力センサ；ＩＩＩ．弁マウントメカニック及びエレクトロニック；及びＩＶ．弁マウント電子圧力センサ。
【００２９】
これらの実施形態は、全てホール効果センサを使用するものを順に又は交互に、実用的に利用可能な近接センサ又は磁界誘導センサが開示される。次の実施形態は、互いに対面し、速度に敏感でなくかつ一般的に互いに近接して感知システムが利用され得る限り、これらのセンサのいずれも使用することができる。アクチュエータ内の磁石は、永久強磁性磁石、希土類永久超磁石、電磁石、充電可能な電磁石、コンデンサによって充電可能な電磁石、電子制御可能な電磁石、運転用及び必要な場合に充電する電磁石の組み合わせ及び以上述べた磁石の組み合わせから成る群から選択された少なくとも１つの磁石を利用する。
【００３０】
周知のように、２つの磁石が相対的に移動する場合に、電流が発生し、この電流はバッテリーが使用される場合にアクチュエータにおけるバッテリーを充電するために使用されることができる。好ましくはこの電流は自動車に使用される場合に好適なコンデンサに電荷を蓄積するために使用されることができる。バッテリーは、結局消耗するので不適当でありかつ信頼性はこの装置の眼目である。
【００３１】
実施形態は、レーザ、音波（ソナー）、レーダ、光電池、又はホール効果センサ以外の公知のセンサを含む。少なくとも１つの静止磁界センサはホール効果センサ、ピエゾ電気センサ、電子センサ及びこれらの組み合わせから成る群から選択される。
Ｉ．リムマウントメカニカル実施形態
リムマウントメカニカル実施形態は、本発明によれば、ホイールのリムを介してアクチュエータを配置して構成され、かつ機械的感知装置を有し、その際小さいピストンがばねによってダイヤフラムに付勢され、かつタイヤの圧力によって反対方向に付勢される。ピストンは、これに接着された磁石を有する。一般的に、タイヤ内からタイヤ内部圧力がある大きさでダイヤフラムを押圧する限り、ばねは自動車ドライバに伝達されることができる信号を供給するために、ホールセンサから所定の空間的関係の下に、ピストンと磁石とを保持する。図２を参照すれば、アクチュエータとセンサの組み合わせは、全体として符号１０をつけられ、２つの構成要素を有し、即ち、ホイールに取り付けられてタイヤの回転毎に回転するアクチュエータ１１と、自動車、この例では車軸アセンブリ１３の回転しない部分に取り付けられるセンサ１２とを有する。
【００３２】
磁気アクチュエータの空気圧変換器は、機械的に感知する装置であり、好ましくは磁石に接着されたピストンを係留する弾性部材を有する。この弾性部材は、タイヤ空気圧下に置かれダイヤフラムに取り付けられたばね−ピストンアセンブリである。この弾性部材はコイルばね、圧縮ばね、引張ばね、ゴムプラグ、エラストマー材料、及びダイヤフラムを支持するために適する耐久性（ｄｕｒａｍｅｔｅｒ）のある材料の弾性バーから成る群から選択されてもよい。その圧縮強度の理由から選択される発泡ゴム部材は、タイヤ圧力によって付勢されるダイヤフラムに対する設定された抵抗を付与するための最も容易な方法である。
【００３３】
基本的には、アクチュエータ１１は、自動車のホイールと共に回転し、センサ２はタイヤ圧力について送られてくる信号を拾う。アクチュエータからの信号がない場合、センサ１２は、その事実を拾いかつ自動車の計器盤に低圧の信号を中継する。他方、アクチュエータ１１がタイヤがフルの圧力又は安全であるとされる圧力を示す信号を出す場合、アクチュエータはタイヤがセンサ１２の回りを通過する毎にその信号を中継し、センサ１２は計器盤の指示器の光に対して反応しない。磁気アクチュエータの空気圧変換器中に装着される磁石は、信号をカットするために静止のセンサから、略５ｍｍから略１５ｍｍ，１２．７ｍｍのオーダで移動することのみが必要であり、それによって自動車のドライバにその情報の伝達を行う。実際に、ホイールの製造の実用的な公差は、隙間距離に対して±０．０１０ｍｍである。この公差によってタイヤが回転し又はスペアが装着される場合の低圧設定点における最大の差は±０．４ｐｓｉ．である。
【００３４】
充分な理解のために図２と図３とを参照すれば、図２はホイールとタイヤが取り付けられた自動車に関連したアクチュエータ１１とセンサ１２の相対的な配置を示す。図３は本発明により構成されたホール効果アクチュエータの拡大横断面図を表す。本発明の第１実施形態において、構成要素の全ては機械的性質を有するが、以下電気・機械及び電子的実施形態を有する実施形態を示す。
【００３５】
図２を参照すれば、アクチュエータ１１が自動車ホイール１５のリム１６にねじ止めされている。タイヤ１４はリムに嵌められている。ホイール１５は取り付け面１７上の自動車車軸（図示しない）上に取り付けられている。ホイールの製造に使用される自動車の実用上の公差は、非常に狭く、アクチュエータ１１のセンターライン１８と取り付け面１７の後側との間の距離１９について、±０．０１０インチのオーダである。この公差が製造上狭くされかつ工業界において標準とされるので、本発明は、センサ１２とアクチュエータ１１の間の隙間２０の特定のための公差に依存する。タイヤにおける１ｐｓｉ．の圧力変化に対して、ピストンは略０．０２５インチ（０．６２５ｍｍ）移動する。
【００３６】
ホール効果センサに普通に使用される場合、隙間２０は所定の値に維持され、タイヤホイール１５が後側で洗浄されかつ自動車の車軸と適当に組み合わされる場合にホイールとしての実用的公差を保持する。
【００３７】
図２と図３とを参照すれば、標準的なホール効果センサが認められることができ、これは通常スイス国チューリッヒのマイクロナスセミコンダクタ、オハイオ州のウエスタービレッジのレークショアクライオトロニック会社、及びフロリダ州のオーランドのサイプライス会社から利用可能であり、車軸アセンブリ１３は、略０．０１ｍｍから略５０ｍｍまでの所定の距離、好ましくは１ｍｍから１０ｍｍのオーダで、最も好ましくは１ｍｍから略３ｍｍだけ離れて位置する。
【００３８】
図３は本発明のタイヤ圧力センサ１０の拡大図であり、かつホイールに永続的に取り付けられるアクチュエータ１１と車軸アセンブリ１３のような自動車に永続的に取り付けられる静止磁界センサ１２とを示す。アクチュエータ１１は例えば、ホイールリムを通って延びるパイプニップルねじ２２によってホイールに取り付けられ、かつタイヤの内部空気圧がハウジング２１によって特定されるキャビテー内に開口する。ダイヤフラム２３はタイヤ内部からの空気圧を受けかつピストン２６に押圧する。
【００３９】
ピストン２６は磁石２７に接着され、かつ両者はその位置にハウジング端２５によって保持される。リテーナ２４、道路破片、グリース及び埃がばね中の磁石との接触を阻止するために、その一体的な非常に薄い端部材２８によって所定に位置に端部ハウジングを保持する。部材２８は好ましくは略０．５ｍｍから略５ｍｍまでの厚さを有する。
【００４０】
従って、タイヤ内からの空気圧はダイヤフラムを押し、ダイヤフラムはピストン２６を押し、その結果磁石２７を非常に薄い端部材２８に対抗する位置に付勢する。タイヤからの空気圧が低すぎると、ばね２９はピストン２６をハウジング２１によって形成されたキャビテー中に押し込み、それによって磁石２７は非常に薄い端部材２８から押し離され、それによって磁界センサ１２によって感知され得る磁界密度を減少させる。磁界センサ１２は車軸アセンブリ１３に永続的に取り付けられ、かつブラケット又はキー３２によって所定の位置に保持されかつピン３３によって回転安定に保持される。ジャムナット３４は、センサ１２を所定に位置に保持し、一方コネクター３１は電気的であれ、どうであれ情報を自動車ドライバに中継するために使用される。
【００４１】
始めに自動車ドライバが安全ではない道路タイヤ圧力状態を表示する計器盤表示器を有することが想定されるが、本発明によれば、タイヤ圧力が低い、又は多分ハンドルの振動又は自動車の注意を引く他の信号を自動車ドライバに知らせる音響装置を含む何らかの中継方法が利用されることが想定される。新しい自動車はウインドガラスにホログラフによる像を形成するので、そのような情報部分がそのような方法で自動車ドライバに送られることができるか、又はバックミラーに表示される。どのようにして情報が送られるにしても、コネクタ３１は直接自動車のＥＣＵに接続し、又は搭載コンピュ−タから分離して計器盤表示器に電子信号を伝達する別個のケーブルである。これら全ての方法は本発明によって想定されるが、自動車ドライバにタイヤセンサについての情報を伝達するための最も適切な手段を決定するのは当業者に委ねられている。
【００４２】
図４を参照すれば、図２及び図３とは僅かに異なる本発明の実施形態が示されるが、ピストン２６の相異なる構成内に取り付けられたばね２９の間の円筒状磁石を有する音波溶接されたプラスチック構造物を含む。以上に開示したように、永久磁石はこの作業には適するが、センサに対して較正されかつアクチュエータとセンサとの間の適切な隙間距離が設定される場合、いかなる型の磁石も使用される。再び図３において、タイヤ内からの空気圧はアクチュエータのトップから下方に進みかつダイヤフラム２３に直接隣接した室に入る。好ましくは実施形態において、ハウジング２５は一体の部材であり、かつ別個の係留部材及び端部ハウジングから成るものではない。図３は、ドーナツ形の磁石を示し、そこには図４と同様にバー又は円筒状の磁石を示す。
ＩＩ．リムマウント電子圧力センサ
本発明の更に別の実施形態によれば、図５はリムマウント電子圧力センサを示し、図２〜４に示す永久磁石に代わるものを除いては、図２〜４に表すと同一の原理を有し、図５の実施形態は、電磁コイル２８をチャージするために使用されるバッテリー、充電可能なバッテリー又はコンデンサを含む電源２７によって駆動される電磁コイル２８を表す。再び図５は符号１１で表されるアクチュエータの間の伝達を示し、かつその個所にホイールリム１６を介して内部空気圧に接続される。アクチュエータ１２は車軸アセンブリ１３に永続的に取り付けられており、かつアクチュエータ１１とセンサ１２との間に物理的距離隙間２０を有する。アクチュエータ１１のセンターライン１８は、ホイール１５の後部取り付け板１７から距離１９に維持される。タイヤ１４はホイールリム１６とアクチュエータ１１を介して圧力を受け、かつ電磁コイル２８を介して供給される電気量によって磁界の特別な値を電磁石に持たせる。
【００４３】
拡大図である図６をも参照すれば、電子ボード２６は圧力センサとして作用し、かつピエゾ電気変換器のようなソリッドステート圧力センサであることが分かる。空気圧は、パイプニップル２２を介してホイールリムに取り付けられたハウジング２１を介して低下する。この実施形態において、圧力センサ２６は電子ボード、好ましくはピエゾ電気又はソリッドステートであり、かつ電磁コイル２８に供給される電気量を順次指示する電源２７に路線２９を介して信号を送るために増幅器を有する。
【００４４】
本発明の他の実施形態において、少なくとも１つの電磁コイル２８があり、そこでは第１コイル２８は隙間２２を横切るアクチュエータ１１によって送られる磁界を発生させるために使用され、かつ第２コイルは必要な場合にバッテリーを充電するか又はコンデンサ２７を充電するために使用される。アクチュエータに取り付けられた電気回路が周知であり、この電気回路は回転する磁石２８と接触する場合に、バッテリー２７を充電するか又はコンデンサ２７に電荷を蓄えるバックアップ電圧を生成するために、電気を発生する。上記の機械的な実施形態と同様に、アクチュエータ１２はピン３３によって保持されるキー３２によって自動車、例えば、車軸アセンブリ１３に永続的に取り付けられている。ジャムナット３４はアクチュエータをその位置に保持し、かつ上記のようにバックアップ電圧を誘導するために永久磁石又は電磁石の任意の磁石３０を含む。更に、電気コネクタ３１は上記の方法のいずれかで自動車ドライバに情報を伝達するために使用される。いかなる電力供給も経済的でありかつ信頼性がありかつ電磁コイル２８に常に電気を供給できるものはこの実施形態への使用に適する。
【００４５】
アクチュエータ１１は、好ましくはインジェクション成形されたプラスチックから作られるが、アルミニウムブロックから切削され又はゴム被覆モールドされてもよい。道路破片、汚れ及び塵埃を構成要素から除去するために、種々の構成要素が周囲から隔離されることが必要である。
【００４６】
更に、好ましくは実施形態においては、アクチュエータ１１が「スマート」なアクチュエータであり、センサ１２が「スマート」なセンサでる。電子技術分野の当業者は、この適用のために何が最も経済的にかつ信頼性をもって実施できるかを決定することができる。換言すれば、アクチュエータは、タイヤ圧モニタシステムの「スマート」な端末であり、情報の変化の程度は電磁コイル２８によって経験された電磁気の領域によって決定されることができる。他方では、半導体又はシリコンチップを使用するセンサ１２はタイヤ圧モニタの「スマート」な端末である。
ＩＩＩ．弁マウントメカニカル及びエレクトロ二カル
図７は、本発明による弁マウントバージョンを表し、その際弁にセンサが取り付けられ、かつ現在実用的に利用可能なホイールに既に使用されている弁軸孔を介してタイヤ圧力と通じている。アクチュエータ１１はタイヤ中に空気圧を再度充填するために使用される弁軸の延長部と一体である。アクチュエータは自動車のセンタから外方に移動されるので、センサ１２とアクチュエータ１１との間の隙間を有効な物理的距離だけ離すことを可能にするために、センサ１２はブラケット１４によって車軸アセンブリ１３から延ばされることが必要である。云うまでもないことであるが、これまでに記載した実施形態と同一の隙間がこの実施形態においても必要である。
【００４７】
ホイール１５を通って延びる弁軸孔１６によってホイール１５に取り付けられたタイヤ１４が示され、その結果弁軸１７はアクチュエータが取り付けられてもタイヤ圧力を再度充填するためにアクセスされ得る。ホイール１５は標準のホイールであり、本発明によるタイヤ圧モニタは弁軸孔１６を通って端に挿入されることができかつこの孔を通って延びる弁軸１７を有することによって作動を継続されることができる。ブラケット１４は、アクチュエータ１１の近くにセンサ１２を延ばすために必要な他の追加部材である。ブラケット１４はアクチュエータ１１の直ぐ近くの位置にセンサ１２を位置させるために適当な構成であればよい。図８を参照すれば、弁アクチュエータハウジング２１がその先端に弁プラグ２２を有する弁マウントメカニカル実施形態である。弁軸１７は、ハウジング２１を通して受けた空気圧と直接関連している。端部ハウジング２５は、磁石２７の周囲部分を形成する非常に薄い部分２８とピストン２６内に保持されたばね２９とを有する。この実施形態はこれまでに記載したものと非常に類似しているが、空気室２４を除いて、弁軸孔を介してタイヤの内部タイヤ空気圧と関連している。
【００４８】
ＩＶ．弁マウント電子圧力センサ
図９は、タイヤ１４が取り付けられた後に弁軸孔１６におけるホイール１５の弁軸開口を通る電子センサの相対的位置を示す。弁軸１７はアクチュエータ１１とセンサ１２との間の物理的距離隙間２０を保持しつつタイヤを再度充填するために、自動車ドライバになお利用可能である。センサ１２は自動車の車軸アセンブリ１３に永続的に取り付けられているブラケット１４上に取り付けられる。
【００４９】
図１０を参照すれば、符号１１で示す弁マウント電子圧力センサの横断面図が示されている。さらに、電子バージョンのアクチュエータ１１は、被覆線２９を介して電子センサ２６からの情報を受ける電磁コイル２８と関連した電源２７を有する。ハウジング２１は、ホイール１５の孔１６を介してタイヤ内部圧力と関連した空気室２３のための凹部を有する。空気室３１はアクチュエータハウジング２１によって区画されており、かつホイールブラケット３０を介してジャムナット３２によって所定に位置に保持される。外部要素は、湾曲部、好ましくはＯリング３３によって保持され、Ｏリングは道路破片、埃及び汚れから空気圧室３４をクリーンにしかつ影響受けないように保持する。弁軸１７はタイヤ圧力が低下した場合に、タイヤを再度充填するために、ホイールの外部から自動車ドライバにアクセスできるように開いている。
【００５０】
本発明の使用方法は、次のように要約される；即ち、タイヤ内部空気圧と連通するために自動車のホイールを介して少なくとも１つの磁気アクチュエータを取り付け、その結果少なくとも１つのアクチュエータの磁石は自動車のセンタに面し、その結果磁気アクチュエータのアクチブ部分は、速度感度を最少にするためにホイールの車軸に実質的に平行に位置する。自動車に少なくとも１つの静止磁界センサが永続的に取り付けられ、それによって磁界センサはアクチュエータとセンサとの間の略０．０１ｍｍから略５０ｍｍの間の物理的距離隙間を有する少なくとも１つの磁気アクチュエータと対面しており、その結果磁界センサは磁気アクチュエータの磁界の磁力線内に位置決めされることができ、それによって信号が発生される。これは自動車の安全運転に関して自動車ドライバにタイヤ内部空気圧に比例する信号を伝達するように案内する。
【００５１】
要約すれば、上記の実施形態は全て、低いタイヤ圧力を検出するための自動車工業によって期待される利点と対象を提供する。本発明の好適な実施形態のこれまでの記載は、図示及び記載のために行われた。除外したり又は開示された形態に本発明を限定するものではない。特別な実施形態についての上記の教示の下に明らかな変形又はバリエーションが可能である。これらの実施形態は、本発明の原理及び種々の実施形態でかつ意図される使用目的に適する種々の変形によって当業者に本発明の利用を可能にする実際の適用を最適に表すために選択されかつ記載されている。特許請求の範囲によって特定された本発明の範囲が保護されることを意図している。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明によるタイヤ圧モニタは乗客及び荷物を搭載する全ての自動車に有利に利用されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】図１は、本発明の実施形態のいくつかに有用なホール効果センサの概念を図式的に示す図である。
【図２】図２は、本発明の機械的な実施形態のホイールリム内の状況を示す横断面側面図である。
【図３】図３は、本発明により構成されたアクチュエータ及びセンサの、本発明の作動部分を拡大して表す部分横断面側面図である。
【図４】図４は、タイヤ圧モニタの音波溶接されたプラスチック構造を有する他の実施形態の横断面図である。
【図５】図５は、本発明の電子的実施形態のホイールリムの周囲を見た横断面側面図である。
【図６】図６は本発明の電子的実施形態の部分側面拡大図である。
【図７】図７は本発明の弁マウントの実施形態のホイールリムを通る弁軸位置の側面断面図である。
【図８】図８は弁軸に取り付けられた機械的実施形態の横断面図である。
【図９】図９はホイールを介して取り付けられた弁の電子圧力センサの側面図である。
【図１０】図１０はホイールを介して相対的位置を表す弁マウント電子圧力アクチュエータの横断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１    アクチュエータ
２    磁界
３    ホール効果センサ
４    磁石
５    電圧
６    タイヤ圧力
７    ばね力
８    半導体又はシリコンチップ
１０  圧力センサ
１１  アクチュエータ
１２  センサ
１３  車軸アセンブリ  
１４  タイヤ
１５  ホイール
１６  リム
１７  取付面
１８  センターライン
１９  距離
２０  隙間
２１  ハウジング
２２  ねじ
２３  ダイヤフラム
２４  リテーナ
２６  ピストン
２７  磁石
２８  非常に薄い端部材
２９  ばね
３２  キー溝
３３  ピン
３４  ジャムナット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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