JP2003320827A - 空気タイヤおよびセンサネット - Google Patents
空気タイヤおよびセンサネットInfo
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Abstract
関する機能状態を評価することが可能な技術を提供す
る。 【解決手段】 車輪のリムに設けられる空気タイヤで
あって、当該空気タイヤを車輪に回転可能に取付けるべ
く、この車輪のリムに受承させるための一対のビード部
と、空気タイヤの径方向の最外部に設けられたトレッド
部とを有する環状構造部と、空気タイヤに配されて、当
該空気タイヤの少なくとも一つの運用情報を検知する複
数のセンサ部38を有し、当該センサ部38は、その少
なくとも一部がトレッド部に対する検出構造を形成する
とともに、検出された運用情報に関するデータの読み出
しを許容する構成とされていることを特徴とする空気タ
イヤ。
Description
られる空気タイヤの構成技術に関する。本発明は、更に
当該空気タイヤに加硫されるセンサ部、空気タイヤに取
り付けられる回転数測定ユニットおよび車両モニタリン
グシステムに関する。
両と走行面との間の接触を緩和するものであり広範な機
能を奏する。空気タイヤは走行時の快適性、車両走行に
際しての転がり抵抗、車両の走行安定性等に広く影響を
及ぼし、車両の機能特性に関する決定的な要素となる。
空気タイヤは運用上の諸要件の影響を受ける。ガス、
光、流体ならびに機械的負荷といった外的影響因子、な
らびに突然の車両停止等の車両負荷状態に加え充填タイ
ヤ圧(空気タイヤ内部における空気の圧力)が、タイヤ
の耐用期間や機能条件に関して重要な意味を有する。
動抵抗が過大となり、特にタイヤの肩部領域の温度が上
昇し易くなる。かかるタイヤの高温状態は、タイヤのゴ
ムを劣化させるのみならず、タイヤゴムとカーカス間の
結合および帯部(ブレーカ)等といったタイヤ構造を劣
化させる可能性がある。
に設けられた空気タイヤに関する機能状態を評価するこ
とが可能な技術を提供することを課題としている。
く、本発明は、複数のセンサ部が設けられた空気タイヤ
によって特徴付けられ、温度、圧力、応力等といったタ
イヤの運用情報が検出され保持可能とされる。かかる運
用情報値は、単にタイヤ自体に関する評価要素のみなら
ず、車両の運用情報に関する評価要素として利用するこ
とが可能である。
ムに搭載される空気タイヤに適用される。例えば航空機
の車輪などにも適用可能である。また空気タイヤとして
は、文字通り空気が充填されるタイヤのみならず、窒素
等の特定のガスが主体的に充填されたタイプのタイヤも
公的に包含するものとする。本発明は、以下の記載なら
びに図面において例示的に詳説される。
の上半分の径方向断面を示す。このタイヤは、例えば、
レーヨン繊維で形成され、径方向へ延在するとともにビ
ード部(縁部)6よりも径方向内側部まで続く二つの層
状部を有するカーカス4を有する。ビード6の径方向内
側領域には、当該ビード6を安定化するためのビードワ
イヤ8が配置されている。鋼線で形成された二つの交差
状またはバイアス状の層状部と、ナイロン繊維で形成さ
れ、環状に延在する二つの層状部とを有する帯部10
が、カーカス4の径方向外側領域に設けられている。帯
部10は、ベルトないしブレーカとも称呼される。カー
カス4ないし帯部10の上方にはゴム層12が加硫され
る。当該ゴム層12は、タイヤの径方向の最外側領域に
トレッド部14を形成するとともに、当該タイヤの側方
領域に比較的薄い側壁部16を形成する。ビード部6
は、特に図示しない車輪と一体状に形成されるリム20
の肩部18の軸方向内側に受承される。タイヤはエアが
シール状に充填された構造とされ、リム20を通じて延
在するバルブ22を通じて圧縮空気がタイヤ内部に充填
される。
り、更なる詳細な説明は省略する。もっとも上記タイヤ
の周知の構成は例示的な説明として理解されるべきであ
る。本発明は上記と異なる構成を有するタイヤへも好適
に適用可能である。
しセンサネット24が、タイヤへと貼付ないし加硫する
ことで、帯部10とカーカス4との間に配置される。特
に図1では示されないが、センサネット24はセンサユ
ニットを有する。センサユニットは、車両に取付けられ
たアンテナ26を介して呼び出し可能に構成されるとと
もに、車両の各センサ、入力部30、出力部32、ある
いはバスシステムに接続されたデータコネクタ34とと
もに設置可能な制御装置28へと接続される。
向に離間状に配置された三つのアンテナ26を模式的に
示す。アンテナ26は、センサネットに収容された少な
くとも一つのトランスポンダ36と交信可能とされ、あ
るいは当該センサネットの結節部へと接続可能とされ
る。当該トランスポンダ36の構成に対応して車両に取
付けられるアンテナの総数を増減することが好ましい。
るセンサネット24の構成が、その下部に配置された帯
部10とともに示されている。なおセンサネット24お
よび帯部10は巻き込まれない平坦な状態として模式的
に図示されている。
24に収容された各センサ部38は対応するコネクタ4
0を介して、トランスポンダ36を有する結節部42に
それぞれ連接される。
互いに角をなしつつ連続状に配置された複数のセンサ部
38は、トランスポンダ36へと接続された単一の共同
コネクタ40に連接される。
状のネット41を形成するとともに当該ネット41は結
節部42およびトランスポンダ36に接続される。
ブル、カーボン、導電性樹脂、あるいは所要の絶縁性を
有するとともに応力ないし張力を緩和することを目的と
した車両構成分野における周知の構成を有する他の導電
性コネクタにつき、例えばカーボン、アラミド、スチー
ルコード配合材料、導電性樹脂セラミック繊維などを組
み合わせて構成するのが好ましい。かくして接続材料コ
ード、あるいは各コネクタは、かかる配合成分がタイヤ
加硫の際に損傷を受けず、タイヤの運用条件で劣化しに
くい機械的特性を有する必要がある。もしセンサユニッ
トが、例えば、それぞれプロセッサを有し、マルチプレ
ックまたはバス技術を介し、トランスポンダ36によっ
て個別に読み出されることが可能な場合、データ処理技
術に基づき、各センサ部38は、互いに電気的に絶縁さ
れた一または複数のコネクタのうちの一つを通じて中央
結節部42に接続され、あるいは個々のセンサユニット
はコネクタを介してネットに接続される。コネクタ、コ
ードネット41において、スイッチ構成は図2ないし図
3に示すように具現化される。
センサ、あるいはタイヤへのセンサユニットの取付けの
作用として、センサユニット38とともに、ベルト10
とカーカスの間に配置されるとともに、タイヤの製造時
にタイヤに加硫されるセンサネット24を形成するコネ
クタネット41を集合的に構築する。図1におけるセン
サネット24の幅は、側壁部16へと延在するセンサユ
ニット38に応じ、帯部10の幅より若干広く構成され
ることが可能であり、あるいは帯部10よりも幅狭に構
成することも可能である。同様の趣旨により、センサネ
ット24は、タイヤの全周(タイヤの転動方向へと見た
場合)に渡って延在する必要はない。センサネット24
の個々のコードは複数撚り状に構成することが可能であ
る。センサ部38とトランスポンダ36の連接手段は、
各センサ部38およびトランスポンダ36が接続される
帯部10の金属部によって構成することも可能である。
図示された実施形態では、結節部42は、例えば一方に
おいてコネクタ40を接続するとともに、他方において
トランスポンダ36のベース基板へと設定されるメモ
リ、アンテナあるいは選択的に設けられる電源部といっ
た要素を接続するための接続パスを有するベース基板を
構成する。モニタリング構造の構成に従い、機械的に安
定したコードにつき、基板全体に延在させ、あるいは基
板に一体化されて作用する応力を測定可能な延長要素へ
と連接させることが可能である。
物理的状態値あるいは運用情報をモニタすることが可能
である。センサ部としては、例えば温度測定、空気圧測
定、帯部10により作用する圧力や応力測定のための複
数のセンサ、さらにはコードにより作用する圧力測定の
ための測定セル、タイヤ構造の特定の領域部での関連情
報であるコード群の伸延(タイヤの伸延状態)を測定す
るためのセンサを包含することができる。
って路面へのタイヤ接触面に各センサ部を配置すること
により、測定箇所における測定値の図示が可能な形態で
運用情報が得られることとなる。この図示は種々の手法
で実施可能である。
サが配置された感圧性ホイールないしマイクロセルによ
って構成することができる。タイヤ構造の伸延状態は、
ピエゾ素子あるいはコンデンサが配置された伸延感知性
のホイールないしマイクロセルによって構成することが
できる。温度測定についても、同様にピエゾ素等を用い
て電気抵抗の変化を測定することで検出することができ
る。測定のための検出手段自体の構造は周知であり、詳
細な説明を省略する。
定エレメント46、および互いに直交状に配置された二
つの伸延感知エレメント48,50を有するセンサ部3
8の構成を模式的に示す。
データの移送は各種の手法によって遂行可能である。一
つの有力な手法として、センサ部38を結合する結節部
42に関連付けられたトランスポンダ36を介してデー
タを移送する手法が掲げられる。トランスポンダ36
は、当該トランスポンダ36がアンテナ26上を移動す
ることにより駆動力を付与される。トランスポンダ36
は、帯部10の直下部ではなく側方に隣接状に配置し、
これによってトランスポンダ36が当該帯部10によっ
てアンテナ26から遮蔽されるのを防止するのが好まし
い。トランスポンダ36から制御装置28への単一ない
し複数のアンテナ26を通じたデータ転送は、各センサ
部が個々に呼び出し可能とされたオンラインとして遂行
してもよく、あるいはトランスポンダ36のプロセッサ
によって制御されたメモリが、個々のセンサ部のデータ
を順次に呼び出して読み込んで保持するとともに、周知
のデータサンプル収集手段により当該メモリ内に保持さ
れたデータを読み込ませる構成としてもよい。センサ部
の呼び出しおよび読み込みは、設定時間に基づいて、あ
るいはタイヤの回転に基づいて遂行するのが好ましい。
トランスポンダ36の構成およびデータ転送技術自体は
周知ゆえ、詳細な説明を省略する。
に、温度、圧力、タイヤの伸延あるいは膨張度等の値が
センサ部によって検出されるとともに読み出され、さら
に車輪の回転数測定に続いてタイヤの図形が描画され
る。データ処理能力に応じて、いくつかの測定値が同時
的に呼び出されて読み込まれる。これによりタイヤの完
全な描画図(軌跡)が得られる。この点につき、例えば
温度といった比較的変動の度合いが急激ではない測定パ
ラメータに関しては、例えばタイヤの圧力や膨張量とい
った比較的急激に変化しやすい測定パラメータに比べ
て、読み出し間隔を相対的に長めに設定してもよい。温
度測定のためのセンサ部の設置については、タイヤの肩
部において帯部10の縁部領域に配置するのが効果的で
ある。これはタイヤの空気圧が過少状態となった場合、
あるいはタイヤへの負荷が比較的高い場合に、タイヤを
損傷する可能性のある高温状態が当該領域で生じ易いこ
とに基づく。
出しおよび読み込みは、データ処理能力を決定する電子
機器(メモリ、CPU)を通じて行うことが効果的であ
るものの不可欠というものではない。個々のセンサ部
は、例えばセンサ固有の共振周波数を有する直列回路を
有することが可能である。これにより、測定信号は、共
振周波数を適宜に振り分け調整(detuning)することで
得られ、あるいは共振周波数を適宜に変調することで得
られる。この場合には、トランスポンダ36と連接され
る結節部42は不要とされる。
明の実現にとって必ずしも不可欠の要素とはいえない。
トランスポンダ36の省スペース化、低コスト化の見地
より、当該トランスポンダ36がその形状全体において
曲折可能、あるいは可撓とされ、またタイヤにおける機
能的適所において、複数のセンサ部、あるいは好適な場
合には電源供給部をトランスポンダ36と一体状に設
け、非接触状にデータを呼び出し読む込む構成が可能で
ある。このような熱的に安定した可撓状の合成チップ
は、例えばF.ミラー氏の「“Polytronic: Chips vo
n der Rolle”、Fraunhofer Magazin 4, 2001」の
第8頁から12頁の記事に記載されている。このような
チップはタイヤにそれぞれ配設され、あるいは予めアッ
センブリ化してタイヤに組み込むことが可能である。
テリジェントタイヤ」に配置されたセンサ部によって得
られたデータは、種々の手法によって評価される。この
点につき、制御装置28は、マイクロプロセッサーとデ
ータ保持ユニットを有し、これにより当該制御装置28
内に収容された呼び出し・読み込みユニットが制御さ
れ、その結果がディスプレイユニットに示される。タイ
ヤの使用期間、あるいはタイヤの損傷との関連で当該タ
イヤの温度変化が記憶される。タイヤの損傷の度合い
は、どの程度の期間、タイヤの肩部領域が所定の温度値
を超えた状態に置かれたかと密接に関連する。許容され
ない高温状態が現れることで、タイヤが不適切な空気圧
であると判断される。タイヤへの機械的な負荷との組み
合わせにより、例えば路面への当接面における伸延ない
し変形によって、突然の停止等といった誤情報検出され
る場合があり、このような場合には当該誤情報に対応し
た誤った表示が表示装置にてなされる。あるいは、タイ
ヤにおける不均等な温度分布により、不適切な走行条件
に関するフィードバック、すなわち排気ガスが不適切に
作用する領域や、車軸の配置との関係で不適切な箇所と
いったように、局所的に過熱された箇所に関して適宜に
フィードバックを行ってもよい。タイヤの路面への当接
面における伸延および/または圧力分布の推移(足跡)
により、過度の摩擦力(縦方向および横方向)、車軸配
置位置、摩滅度、転動抵抗、ハイドロプレーニング特性
等に関する評価が可能となる。またタイヤの診断(車軸
配置位置やプライの不良)の可能性が付与されることに
加え、評価された空気圧の変動により、機械的あるいは
構造的なタイヤの欠陥が評価可能とされる。
ンジンないしモータ出力に関する情報を考慮しつつ、評
価値を車両のコントローラや警告システム(例えば車両
姿勢制御システム、快適性維持システム)へと送ること
もできる。そして、これらのシステムが車両のサスペン
ションの特性を路面や走行条件に対応して適宜に調整す
るといった構成が可能となる。
を検出保持することで、エネルギー効率に対する影響を
判断し、タイヤの装着性能をモニタするとともに、当該
タイヤの耐用期間の想定を行うことができるのみなら
ず、検出されたタイヤの詳細なデータを評価することで
車両の欠陥を判断し、車両の走行状態をモニタすること
が可能とされる。
いは加硫によってタイヤに個別に取付けられることが可
能な自働式ないし自給式のタイヤ回転数測定エレメント
52の構造を示す。回転数測定エレメント52は、タイ
ヤが回転される際に信号を発するセンサエレメント54
を有する。センサエレメント54は、例えばタイヤの回
転時に入力される変動状の力によって押圧されるピエゾ
素子を有する。かかる変動入力に応じて電圧信号がセン
サエレメント54によって発せられる。センサエレメン
ト54の出力信号により、電源ユニット部56から供給
されるべき所要の駆動力がセンサ部にどのように供給さ
れているかの評価が可能とされ、さらにタイヤの回転に
対応した信号の生成が可能とされる。タイヤの回転によ
って生じる出力信号の変動の結果、かかる変動状の出力
信号をカウントすることでメモリ部58に保持されたカ
ウント数情報が増加される。
エレメント52を介し、タイヤ自体は、タイヤの回転数
につき、車両によって生成される信号とは別個に信号が
発せられる。保守点検時には、メモリ部58のカウント
情報が呼び出されて読み込まれる。実際のタイヤ回転数
の不正操作を防止するべく、メモリ部58のリセットが
規制されるよう構成してもよい。
図1に示すように車輪のリム20に固定状に取付けられ
たバルブ22に一体状に配置してもよい。
て、各センサ部38および/またはトランスポンダ36
につき、タイヤの回転によって駆動力が付与される構成
としてもよい。さらにメモリ要素に関し、タイヤの臨界
値に関する設定値をプリセットしておき、タイヤの状態
検出に際してこれらの臨界値をメモリ要素から呼び出し
て読み込み、タイヤのダメージ、あるいは過度の負荷状
態といったタイヤ状態モニタリング情報を構築させるこ
とも可能である。
願第10218781.9号の記載が全体として本明細
書に引用される。
た空気タイヤに関する機能状態を評価することが可能な
技術が提供されることとなった。
面とともに、本発明に係る車両モニタリングシステムの
一形態の構成を示す。
タイヤに関するデータを呼び出して読み込む一構成態様
を模式的に示す。
ヤに取り付け配置された状態とされた本発明に係るタイ
ヤモニタリングシステムにおけるセンサ部の一構成態様
を示す。
当該タイヤに取り付け配置された状態とされた本発明に
係るタイヤモニタリングシステムにおけるセンサ部の一
構成態様を示す。
当該タイヤに取り付け配置された状態とされた本発明に
係るタイヤモニタリングシステムにおけるセンサ部の一
構成態様を示す。
けるセンサ部の一構成態様を模式的に示す。
ける、自働式あるいは自給式のセンサ部の一構成態様を
模式的に示す。
Claims (14)
- 【請求項1】車輪のリムに設けられる空気タイヤであっ
て、 当該空気タイヤを前記車輪に回転可能に取付けるべく、
前記車輪のリムに受承させるための一対のビード部と、
前記空気タイヤの径方向の最外部に設けられたトレッド
部とを有する環状構造部と、 前記空気タイヤに配されて、当該空気タイヤの少なくと
も一つの運用情報を検知する複数のセンサ部を有し、 当該センサ部は、その少なくとも一部が前記トレッド部
に対する検出構造を形成するとともに、検出された前記
運用情報に関するデータの読み出しを許容する構成とさ
れていることを特徴とする空気タイヤ。 - 【請求項2】請求項1に記載の空気タイヤであって、前
記センサ部は、当該空気タイヤの製造過程において当該
空気タイヤに加硫されるコードネットに取付けられるこ
とを特徴とする。 - 【請求項3】請求項2に記載の空気タイヤであって、さ
らに中央ユニットを有し、前記コードネットは、前記セ
ンサ部を当該中央ユニットに接続することが可能な導電
性のコードを有することを特徴とする。 - 【請求項4】請求項3に記載の空気タイヤであって、当
該空気タイヤの周方向と交差状に延在する帯部を更に有
し、前記コードネットは当該帯部よりも径方向内側に配
置されるとともに、当該帯部は前記センサ部と中央ユニ
ット間の接続作用をなすことを特徴とする。 - 【請求項5】請求項3に記載の空気タイヤであって、前
記センサエレメントと中央ユニットは、当該センサエレ
メントが中央ユニットによって個別に呼び出されること
が可能に相互接続されていることを特徴とする。 - 【請求項6】請求項3に記載の空気タイヤであって、前
記中央ユニットは、検出された当該空気タイヤの運用情
報につき、前記センサ部から受承したデータを蓄積可能
なメモリ部を有することを特徴とする。 - 【請求項7】請求項3に記載の空気タイヤであって、前
記中央ユニットはトランスポンダを有することを特徴と
する。 - 【請求項8】請求項1に記載の空気タイヤであって、前
記センサ部の少なくとも一つは、前記トランスポンダと
接続されて一体状の機能ユニットを形成することを特徴
とする。 - 【請求項9】請求項1に記載の空気タイヤであって、前
記センサ部は、当該空気タイヤの温度、圧力および応力
を含む空気タイヤ運用情報群のうちの少なくとも一つを
検出することを特徴とする。 - 【請求項10】車輪のリムに設けられる空気タイヤであ
って、 当該空気タイヤを前記車輪に回転可能に取付けるべく、
前記車輪のリムに受承させるための一対のビード部と、
前記空気タイヤの径方向の最外部に設けられたトレッド
部とを有する環状構造部と、 当該空気タイヤの回転数を測定する測定ユニットと、 測定された当該空気タイヤの回転数のデータを蓄積する
メモリ部とを有する空気タイヤ。 - 【請求項11】請求項10に記載の空気タイヤであっ
て、当該空気タイヤの回転に基づき、前記タイヤ回転数
の測定ユニットを駆動するための電源となる電源ユニッ
ト部を有することを特徴とする。 - 【請求項12】車輪のリムに設けられる空気タイヤであ
って、当該空気タイヤを前記車輪に回転可能に取付ける
べく、前記車輪のリムに受承させるための一対のビード
部と、前記空気タイヤの径方向の最外部に設けられたト
レッド部とを有する環状構造部と、トレッド部よりも径
方向内側に配置されて当該空気タイヤの周方向と交差状
に延在する帯部とを有する空気タイヤにつき、その少な
くとも一つの運用情報を検出するセンサネットであっ
て、 前記空気タイヤに配されて、当該空気タイヤの少なくと
も一つの運用情報を検出し、少なくとも一部が前記トレ
ッド部に対する検出構造を形成するとともに、検出され
た前記運用情報に関するデータの読み出しを許容する構
成とされた複数のセンサ部と、 前記帯部に対し前記空気タイヤの径方向外側に配置され
るとともに、当該帯部を少なくとも部分的に覆うコード
ネットを有し、 前記センサ部は当該コードネットに取付けられるととも
に、当該コードネットとセンサ部は、加硫時に車両タイ
ヤに止着されるように、加硫前に当該車両タイヤに配設
されることを特徴とするセンサネット。 - 【請求項13】請求項1に記載の空気タイヤであって、
当該空気タイヤの回転数の測定ユニットと、当該空気タ
イヤの回転数測定値を蓄積するメモリ部と、当該空気タ
イヤの回転に基づき前記タイヤ回転数の測定ユニットを
駆動するための電源となる電源ユニット部とを更に有す
ることを特徴とする。 - 【請求項14】請求項1に記載の空気タイヤであって、
前記センサ部によって検出された当該空気タイヤの運用
情報に関するデータを当該センサ部から呼び出して読み
取る制御装置と、当該データを解析するアルゴリズムを
有するデータ解析ユニットと、解析結果を表示する表示
ユニットが設けられた車両モニターシステムを更に有す
ることを特徴とする。
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