JP2003065871A - 車輪タイヤの接地長検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車輪側に充電などの面倒なメインテナンスが
必要な電源を設けることなく、また、車輪側に設ける部
品点数が少ない構成で、車輪タイヤの接地長を検出し得
るようになす。 【解決手段】 車輪タイヤ６の接地によって変形する箇
所に、変形によって電圧を発生する圧電素子１１を埋設
し、圧電素子１１からの給電により磁界を発生する導電
線１２を車輪タイヤ６の全周に亘って延在するよう埋設
し、導電線１２の磁界を検出して電流を発生する磁界セ
ンサ１３を車体側に取り付ける。コントローラ１６は車
輪ごとに磁界センサ１３からの電流値を基に、これがタ
イヤ６の接地開始に伴う変化を生じてから接地終了に伴
う変化を生じるまでの間における時間隔を計測し、この
時間隔と、対応車輪の車輪速より求まるタイヤが１回転
する時間との比、およびタイヤ半径とからタイヤ接地長
を求める。タイヤ接地長が空気圧低下判定値以上か否か
によりタイヤ空気圧が異常低下しているか否かをチェッ
クする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車輪タイヤの周方
向における接地長を検出する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】タイヤの接地長を検出する装置としては
従来、例えば特開平９−１８８１１３号公報に記載され
たごときものが知られている。これは、タイヤ接地長に
係わる信号を出力するセンサと、この信号を無線で送信
する送信機と、その駆動用電源とをタイヤの内側に設
け、一方で車体側には上記送信機からの信号を受信する
受信機を設け、該受信機で受信した信号をもとにタイヤ
接地時間とタイヤ回転時間とからタイヤの状態をモニタ
するよう構成したものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のように
タイヤ接地長検出用のセンサだけでなく、信号を送信す
る送信機やその駆動用電源までをもタイヤの内側に設け
るのでは、これらの設置スペースを確保するのが困難で
あると共に回転している車輪側の構造が複雑になったり
検出動作の信頼性に疑問が残って実際的でない。

【０００４】加えて、タイヤ側に送信機を設けるという
ことは、その電源として車載バッテリを使用することが
できず専用の電源をタイヤ側に設ける必要があることを
意味し、当該電源の寿命が尽きたときに充電作業が必要
になるし、この充電作業もタイヤをホイールから外して
行うという非効率な作業に頼らざるを得ず、いずれにし
ても面倒なメインテナンスが不可欠になるという問題が
懸念される。

【０００５】本発明は、回転している車輪タイヤ側に設
けるべき部品点数が少なくて簡単な構成でありながら、
そして車輪側に何らの電源も必要としないで、車輪タイ
ヤの周方向における接地長を検出し得るような装置を提
案し、もって上述の問題をことごとく解消することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的のため請求項１
に記載の発明による車輪タイヤの接地長検出装置は、車
輪の速度を検出する車輪速検出手段と、車輪タイヤの接
地によって変形する箇所に埋設され、変形によって電圧
を発生する圧電素子と、車輪タイヤの全周に亘って埋設
され、該圧電素子からの給電により磁界を発生する導電
線と、車体側に取着され、前記磁界を検出する磁界セン
サとを備える。すなわち、回転している車輪側には上記
の圧電素子および導電線を設けるのみとし、車体側に
は、上記の磁界を検出する磁界センサを取り付けて設け
る。そして上記の磁界センサで検出した磁界が接地開始
に伴う変化を生じてから接地終了に伴う変化を生ずるま
での間における時間隔と、車輪速とからタイヤの周方向
における接地長を求めるよう構成する。なお車輪速と
は、車輪の周速度であっても移動速度であっても、どち
らでも構わない。

【０００７】請求項２に記載の発明による車輪タイヤの
接地長検出装置は、請求項１において、請求項１の発明
において検出したタイヤの周方向における接地長が設定
長以上である時、タイヤ空気圧が不足しているとの判断
を行うよう構成する。

【０００８】請求項３に記載の発明による車輪タイヤの
接地長検出装置は、請求項１または２において、車両の
前後加減速度を検出する加減速度検出手段を備え、加速
度検出時は後輪タイヤに係わる前記接地長を加速度に応
じて減算補正し、減速度検出時は前輪タイヤに係わる前
記接地長を減速度に応じて減算補正するよう構成したも
のである。

【０００９】請求項４に記載の発明による車輪タイヤの
接地長検出装置は、請求項１乃至３のいずれか１項にお
いて、前記磁界センサは車輪速検出手段の車輪速センサ
を構成し、この磁界センサで前記磁界および車輪速の双
方を検出するよう構成したものである。

【００１０】請求項５に記載の発明による車輪タイヤの
接地長検出装置は、請求項４の発明において前記磁界セ
ンサが検出した信号を周波数によってフィルタリング処
理することにより前記磁界に係わる信号と、前記車輪速
に係わる信号とに区分して使い分けるよう構成したもの
である。

【００１１】

【発明の効果】請求項１に記載の発明においては、圧電
素子を埋設した車輪タイヤの箇所が接地によって変形す
る時、圧電素子も変形して電圧を発生する。車輪タイヤ
の全周に亘って埋設した導電線は、圧電素子からの給電
により磁界を発生する。車体側では磁界センサがこの磁
界を検出し、当該検出した磁界が接地開始に伴う変化を
生じてから接地終了に伴う変化を生ずるまでの間におけ
る時間隔と、車輪タイヤの車輪周速とからタイヤの周方
向における接地長を求める。

【００１２】ところで請求項１の発明によれば、車輪側
には上記の圧電素子および導電線を設けるのみであるか
ら、回転している車輪側に設けるべき部品点数が少なく
て簡単な構成でありながら、そして車輪側に何らの電源
も必要としないで、車輪タイヤの周方向における接地長
を検出することができるため、車輪側に設けるべき部品
の設置スペースを確保するのが容易である共に、回転し
ている車輪側の構造が複雑になったり、接地長検出動作
の信頼性が低下したりすることもなく、従来の構成より
も軽量であり、タイヤのアンバランス重量も少なくなり
一層実際的である。

【００１３】加えて、車輪側に電源を設ける必要が全く
ないから、当該電源の寿命が尽きたときの面倒な充電作
業、つまり、タイヤをホイールから外して行う非効率な
充電作業も不要であって、面倒な電源管理のメインテナ
ンスも一切必要でなくなるといった優れた特長を有す
る。

【００１４】請求項２に記載の発明によれば、上記のご
とくに検出したタイヤの周方向における接地長が設定長
以上である時タイヤ空気圧が不足しているとの判断を行
うため、上記タイヤ接地長の検出結果から確実且つ容易
にタイヤ空気圧のチェックを行うことができる。

【００１５】請求項３に記載の発明によれば、車両の加
速度検出時は後輪タイヤに係わる上記接地長を加速度に
応じて減算補正し、車両の減速度検出時は前輪タイヤに
係わる上記接地長を減速度に応じて減算補正するため、
車両の加減速度に伴って発生した荷重移動による接地長
増大分を上記検出した接地長から排除することができる
こととなり、車両の前後加減速度により後輪荷重または
前輪荷重が増大して接地長が増えたのを誤って空気圧の
不足と判定するような弊害を回避することができる。

【００１６】請求項４に記載の発明によれば、前記磁界
センサをアンチスキッド制御装置などの車輪速センサの
代わりに設置し、この磁界センサで前記磁界および車輪
速の双方を検出するため、磁界センサをタイヤ接地長検
出装置とアンチスキッド制御装置など他のシステムとに
兼用することができてコスト低減に寄与する。

【００１７】ところで磁界センサを上記のようにタイヤ
接地長検出装置とアンチスキッド制御装置とに兼用する
場合、請求項５に記載の発明におけるように磁界センサ
の検出信号を周波数によってフィルタリング処理するこ
とにより前記磁界に係わる信号と、前記車輪速に係わる
信号とに区分して使い分けるのがよく、この場合、上記
の兼用によっても磁界センサの検出信号を別手段の付加
なしに、従って安価に、ソフト的な処理のみによりタイ
ヤ接地長の検出およびアンチスキッド制御などに供する
ことができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき詳細に説明する。図１乃至図４は、本発明一実
施の形態になる車輪タイヤ接地長検出装置を、ストラッ
ト式サスペンション装置により懸架された車輪１に対し
適用して示す。

【００１９】この車輪１は図１に示すように、ストラッ
ト２の下端に固着したアクスル３に回転自在に支持し
て、ストラット２をサスペンションメンバの１つとする
サスペンション装置により車体に懸架する。車輪１は、
その中心部を成すホイールディスク４およびホイールデ
ィスク４の外周に結着したホイールリム５で構成される
ホイールと、ホイールリム５に装着したタイヤ６とから
なり、ホイールディスク４をアクスル軸と共に回転する
ディスクブレーキロータ７に取着して車輪１をアクスル
３に回転自在に支持する。

【００２０】ディスクブレーキロータ７は、アクスル３
に取り付けたブレーキキャリパ８およびディスクブレー
キロータ７の両側に配置した一対のブレーキパッド９と
共にディスクブレーキを構成し、このディスクブレーキ
は、ブレーキキャリパ８のブレーキシリンダに供給され
たブレーキ液圧によりディスクブレーキロータ７をその
両側におけるブレーキパッド９で挟圧する時に車輪１を
回転制動するよう機能するものとする。

【００２１】本実施の形態においては、タイヤ接地長を
検出し得るようにするために図２に明示するごとく、車
輪タイヤ６の接地によって変形する箇所、例えばタイヤ
トレッドの円周方向における一部に、変形によって電圧
を発生する圧電素子１１を埋設、またはタイヤ内側に貼
り付けする。ここで圧電素子１１は、タイヤ６の接地開
始によって自由状態から変形する時と、タイヤ６の接地
終了によって自由状態に向けて変形する時の双方で電圧
を発生するものとする。

【００２２】車輪タイヤ６には更に、圧電素子１１から
の給電により磁界を発生する導電線１２を車輪タイヤ６
の全周に亘って延在するよう埋設、またはタイヤ内側に
貼り付けする。そして、上記のごとく導電線１２が発生
した磁界を検出して電流を発生する磁界センサ１３を、
図１に示すごとく例えばブレーキキャリパ８に取着して
車体側に取り付ける。

【００２３】図３に示すように、車両の各車輪１に係わ
る磁界センサ１３からの信号は、各車輪１の車輪速Ｖｗ
を個々に検出する車輪速センサ群１４からの信号、およ
び車両の前後加速度Ｇ（負値が減速度）を検出する前後
加速度センサ１５からの信号と共にコントローラ１６に
入力し、コントローラ１６はこれら入力情報をもとに車
輪ごとに図４に示す制御プログラムを実行して、タイヤ
６の周方向における接地長を検出すると共にこれに基づ
きタイヤ空気圧のチェックを行い、これら検出結果およ
びチェック結果を車輪ごとに表示器１７に表示して運転
者がこれを確認し得るようにするものである。

【００２４】図４のステップＳ１においては、磁界セン
サ１３からの信号である電流値を読み込み、次いでステ
ップＳ２において、この電流値（導電線１２の磁界）を
基にこれがタイヤ６の接地開始に伴う変化を生じてから
接地終了に伴う変化を生じるまでの間における時間隔Ｔ
を計測する。

【００２５】次のステップＳ３において、対応する車輪
１の車輪速Ｖｗを読み込み、ステップＳ４で時間隔Ｔと
対応車輪の車輪速Ｖｗより求まるタイヤが１回転する時
間との比、およびタイヤ半径とからタイヤ接地長Ｌを求
める。ステップＳ５においては、タイヤ接地長Ｌが空気
圧低下判定値Ｌｓ以上か否かによりタイヤ空気圧が異常
低下しているか否かをチェックし、Ｌ≧Ｌｓならタイヤ
空気圧が異常低下していると判定し、ステップＳ６で該
当車輪の空気圧が異常低下していることを表示器１７に
表示して運転者に空気圧の補充を促す。

【００２６】ステップＳ５でタイヤ接地長Ｌが空気圧低
下判定値Ｌｓ未満と判定する時はタイヤ空気圧が異常低
下していないことから、ステップＳ６をスキップして制
御をそのまま終了させる。なお所定条件毎に１回、図４
の処理をしてもよいし、システム起動後に常時図４の処
理をしてもよい。ここで所定条件毎に１回とは、例えば
イグニッションＯＮ毎に１回や、１０分毎に１回などの
ことを言う。

【００２７】ところで本実施の形態になるタイヤ接地長
検出装置によれば、車輪（１）側には圧電素子１１およ
び導電線１２を設けるのみであるから、回転している車
輪側に設けるべき部品点数が少なくて簡単な構成であり
ながら、そして車輪側に何らの電源も必要としないで、
車輪タイヤの周方向における接地長Ｌを検出することが
できるため、車輪側に設けるべき部品の設置スペースを
確保するのが容易である共に、回転している車輪側の構
造が複雑になったり、接地長検出動作の信頼性が低下し
たりすることもなく実際的である。

【００２８】加えて、車輪側に電源を設ける必要が全く
ないから、当該電源の寿命が尽きたときの面倒な充電作
業、つまり、タイヤ６をホイール４，５から外して行う
非効率な充電作業も不要であって、面倒な電源管理のメ
インテナンスも一切必要でなくなるといった優れた特長
を有する。

【００２９】また、検出したタイヤ６の周方向における
接地長Ｌが設定長Ｌｓ以上である時タイヤ空気圧が不足
しているとの判断を行うため、タイヤ接地長の検出結果
から簡単且つ容易にタイヤ空気圧のチェックを行うこと
ができる。

【００３０】なお車両の加減速が行われている間は荷重
移動が発生し、これにより加速時は後方への荷重移動に
より後輪加重が増大して接地長Ｌが増え、逆に減速時は
前方への荷重移動により前輪加重が増大してタイヤ接地
長Ｌが増え、かかる加減速に伴うタイヤ接地長Ｌの増大
によりＬ≧Ｌｓになったのをタイヤ空気圧が異常低下し
たと誤判定する虞がある。図５は、かかる誤判定をなく
すようにした他の実施の形態になるタイヤ接地長検出用
の制御プログラムを示す。

【００３１】図５のステップＳ１１〜ステップＳ１４
は、図４のステップＳ１〜ステップＳ４と同じ処理で、
ステップＳ１１において磁界センサ１３からの電流値を
読み込み、ステップＳ１２においてこの電流値（導電線
１２の磁界）を基にこれがタイヤ６の接地開始に伴う変
化を生じてから接地終了に伴う変化を生じるまでの間に
おける時間隔Ｔを計測し、ステップＳ１３において車輪
速Ｖｗを読み込み、ステップＳ１４で時間隔Ｔと、車輪
速Ｖｗより求まるタイヤが１回転する時間との比および
タイヤ半径とからタイヤ接地長Ｌを求める。

【００３２】次いでステップＳ１５において、図１の加
速度センサ１５で検出した車両の前後加速度Ｇ（負値が
減速度）を読み込み、更にステップＳ１６において、前
後加速度Ｇの絶対値から上記の荷重移動によるタイヤ接
地長の増大量に相当したタイヤ接地長補正量ΔＬを所定
のマップまたは演算により求める。次のステップＳ１７
では、加速度検出時なら後輪タイヤに係わる上記接地長
Ｌを、逆に減速度検出時なら前輪タイヤに係わる上記接
地長Ｌを選択的に、上記の加減速度Ｇに応じたタイヤ接
地長補正量ΔＬだけ差し引いて減算補正する。

【００３３】図５のステップＳ１９およびステップＳ１
９は、図４におけるステップＳ５およびステップＳ６と
同じ処理で、ステップＳ１８において上記補正済みのタ
イヤ接地長Ｌが空気圧低下判定値Ｌｓ以上か否かにより
タイヤ空気圧が異常低下しているか否かをチェックし、
Ｌ≧Ｌｓならタイヤ空気圧が異常低下していると判定
し、ステップＳ１９で該当車輪の空気圧が異常低下して
いることを表示器１７に表示して運転者に空気圧の補充
を促す。

【００３４】ステップＳ１８で上記補正済みのタイヤ接
地長Ｌが空気圧低下判定値Ｌｓ未満と判定する時はタイ
ヤ空気圧が異常低下していないことから、ステップＳ１
９をスキップして制御をそのまま終了させる。なお所定
条件毎に１回、図５の処理をしてもよいし、システム起
動後に常時図５の処理をしてもよい。ここで所定条件毎
に１回とは、例えばイグニッションＯＮ毎に１回や、１
０分毎に１回などのことを言う。

【００３５】ところで本実施の形態においては上記の通
り、車両の前後加速度検出時は後輪タイヤに係わる接地
長Ｌを加速度に応じた上記の補正量ΔＬだけ減算補正
し、車両の減速度検出時は前輪タイヤに係わる上記の接
地長Ｌを減速度に応じた補正量ΔＬだけ減算補正するた
め、車両の加減速度Ｇに伴って発生した荷重移動による
接地長増大分を前記検出した接地長Ｌから排除すること
ができることとなり、車両の加減速度Ｇにより後輪荷重
または前輪荷重が増大して接地長が増えたのを誤って空
気圧の不足と判定するような弊害を回避することができ
る。

【００３６】図６は、アンチスキッド制御装置が搭載さ
れた車両に対する本発明の適用例で、アンチスキッド制
御装置において車輪速を検出するために設けられている
車輪速ロータ１８の回転を磁気的にピックアップし得る
よう前記の磁気センサ１３をアクスル３に設ける。ここ
で磁気センサ１３は、車輪速ロータ１８と共にアンチス
キッド制御装置の車輪速検出手段を構成する車輪速セン
サの取り付け箇所に当該車輪速センサの代わりに取着す
る。

【００３７】かかる箇所にあっても磁気センサ１３は、
図１の場合の取り付け箇所に対し導電線１２からの距離
はほぼ同じであることから、前記のごとく導電線１２
（図２および図３参照）が発生した磁界を検出すること
ができる。かように磁界センサ１３を、アンチスキッド
制御装置の車輪速センサが取り付けられていた箇所へそ
の代わりに設置し、この磁界センサ１３で導電線１２
（図２および図３参照）の磁界および車輪速ロータ１８
の回転を検出する場合、磁界センサ１３をタイヤ接地長
検出装置とアンチスキッド制御装置とに兼用することが
できてコスト低減に寄与する。

【００３８】ところで磁界センサ１３を上記のようにタ
イヤ接地長検出装置とアンチスキッド制御装置とに兼用
する場合、図７に示すように磁界センサ１３からの信号
をコントローラ１６内のフィルタリング処理部１６ａに
より車輪速用のパルス周波数とタイヤ接地長検出用のパ
ルス周波数とでフィルタリング処理し、これにより車輪
速に係わるパルス信号とタイヤ接地長に代わるパルス信
号とに区分して使い分け、前者の車輪速に係わるパルス
信号をコントローラ１６内のアンチスキッド制御部１６
ｂに供し、後者のタイヤ接地長に代わるパルス信号をコ
ントローラ１６内におけるタイヤ接地長検出部１６ｃに
供することとする。この場合、上記の兼用によっても磁
界センサ１３の検出信号を別手段の付加なしに、従って
安価に、ソフト的な処理のみによりタイヤ接地長の検出
およびアンチスキッド制御に供することができる。

【００３９】なお上記した実施の形態においては何れ
も、検出したタイヤ接地長Ｌをタイヤ空気圧のチェック
に用いる場合についてのみ説明したが、用途はこれに限
られるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明一実施の形態になる車輪タイヤの接地
長検出装置を示す車輪懸架部の概略正面図である。

【図２】 同実施の形態になるタイヤ接地長検出装置の
要部を成す圧電素子および導電線の配置要領を示すタイ
ヤの斜視図である。

【図３】 同実施の形態におけるタイヤ接地長算出シス
テムを示す系統図である。

【図４】 同システムにおけるコントローラが実行する
タイヤ接地長検出およびタイヤ空気圧チェックプログラ
ムを示すフローチャートである。

【図５】 本発明の他の実施の形態を示す、図４と同様
なタイヤ接地長検出およびタイヤ空気圧チェックプログ
ラムを示すフローチャートである。

【図６】 本発明の更に他の実施の形態になるタイヤ接
地長検出装置を示す、図１と同様な車輪懸架部の概略正
面図である。

【図７】 同実施の形態におけるコントローラの好適な
構成を示す機能別ブロック線図である。

【符号の説明】

１ 車輪 ２ ストラット ３ アクスル ４ ホイールディスク ５ ホイールリム ６ タイヤ ７ ディスクブレーキロータ ８ ブレーキキャリパ ９ ブレーキパッド 11 圧電素子 12 導電線 13 磁界センサ 14 車輪速センサ群 15 前後加速度センサ 16 コントローラ 17 表示器 18 車輪速ロータ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車輪の速度を検出する車輪速検出手段
   と、 車輪タイヤの接地によって変形する箇所に埋設され、変
   形によって電圧を発生する圧電素子と、 車輪タイヤの全周に亘って埋設され、該圧電素子からの
   給電により磁界を発生する導電線と、 車体側に取着され、前記磁界を検出する磁界センサとを
   備え、 この磁界センサで検出した磁界が接地開始に伴う変化を
   生じてから接地終了に伴う変化を生ずるまでの間におけ
   る時間隔と、前記車輪速検出手段で検出する車輪タイヤ
   の車輪速とからタイヤの周方向における接地長を求める
   よう構成したことを特徴とする車輪タイヤの接地長検出
   装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記タイヤの周方向
   における接地長が設定長以上である時、タイヤ空気圧が
   不足しているとの判断を行うよう構成したことを特徴と
   する車輪タイヤの接地長検出装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、車両の前後
   加減速度を検出する加減速度検出手段を備え、 加速度検出時は後輪タイヤに係わる前記接地長を加速度
   に応じて減算補正し、 減速度検出時は前輪タイヤに係わる前記接地長を減速度
   に応じて減算補正することを特徴とする車輪タイヤの接
   地長検出装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか１項におい
   て、前記磁界センサは前記車輪速検出手段の車輪速セン
   サを構成し、該磁界センサで前記磁界および車輪速の双
   方を検出するよう構成したことを特徴とする車輪タイヤ
   の接地長検出装置。
5. 【請求項５】 請求項４において、前記磁界センサの検
   出信号を周波数によってフィルタリング処理することに
   より前記磁界に係わる信号と、前記車輪速に係わる信号
   とに区分するよう構成したことを特徴とする車輪タイヤ
   の接地長検出装置。