JP2005075134A - タイヤ状態量センサ、センサ搭載タイヤおよびタイヤ状態判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両のタイヤの状態量をセンサによって検出する技術において、タイヤにおいてタイヤ状態量が１個のセンサによって検出可能な領域を拡大することを容易にする。
【解決手段】タイヤ１２の周面に沿って複数本のスチールワイヤ４４がスチールベルト４０を構成するために分散して配置されるとともに、そのスチールベルトがタイヤの周方向に沿って複数の領域６０に分割される。各領域に属する複数本のスチールワイヤが１本の熱伝導体６２に共通に接続されており、その熱伝導体に、タイヤゴムの温度を検出するタイヤ温度センサ１０が接続される。これにより、複数本のスチールワイヤと熱伝導体との接続体によりカバーされる広い領域内においてタイヤ温度がタイヤ温度センサによって検出される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車両のタイヤの状態量をセンサによって検出する技術に関するものであり、特に、タイヤにおいてタイヤ状態量が１個のセンサによって検出可能な領域を拡大する技術に関するものである。

車両のタイヤに装着されたセンサによってそのタイヤの状態量を検出する技術が既に知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１においては、タイヤ状態量としてのタイヤゴム温度を検出する温度センサがタイヤのゴム層に配置される。その温度センサは、具体的には、タイヤのショルダ部のゴム層に配置される。
特開２００３−１２７６２８号公報

タイヤ内の空気室に封入された空気の圧力であるタイヤ空気圧は、その空気室内において一様であるため、センサによるタイヤ空気圧の検出値がそのセンサの位置に依存せずに済む。

これに対し、タイヤゴムの温度、タイヤゴムの歪み等のタイヤ状態量は、タイヤ全体において一様であるとは限らず、むしろ位置に応じて異なる。そのため、この種のタイヤ状態量をセンサによって検出するためには、タイヤにおいてタイヤ状態量がセンサによって検出可能な領域をできる限り広くすることが望ましい。

この要望を実現するために、タイヤ状態量を狭い領域において検出するセンサを複数個、タイヤの周方向に沿って配置することを提案し得る。

しかし、この提案では、１個のタイヤに装着しなければならないセンサの数が増加することを避け得ず、そのため、センサの設置がタイヤの構造上困難であるとともに、タイヤの全重量が増加する傾向がある。

このような事情を背景とし、本発明は、車両のタイヤの状態量をセンサによって検出する技術において、タイヤにおいてタイヤ状態量が１個のセンサによって検出可能な領域を拡大することを容易にすることを課題としてなされたものである。

本発明によって下記の各態様が得られる。各態様は、項に区分し、各項には番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、本発明が採用し得る技術的特徴の一部およびそれの組合せの理解を容易にするためであり、本発明が採用し得る技術的特徴およびそれの組合せが以下の態様に限定されると解釈されるべきではない。すなわち、下記の態様には記載されていないが本明細書には記載されている技術的特徴を本発明の技術的特徴として適宜抽出して採用することは妨げられないと解釈すべきである。

さらに、各項を他の項の番号を引用する形式で記載することが必ずしも、各項に記載の技術的特徴を他の項に記載の技術的特徴から分離させて独立させることを妨げることを意味するわけではなく、各項に記載の技術的特徴をその性質に応じて適宜独立させることが可能であると解釈されるべきである。
（１） タイヤに搭載されてそのタイヤの状態量を検出するタイヤ状態量センサであって、
前記タイヤの周面に沿って複数本の線状体が分散して配置されるとともに、それら複数本の線状体のうちの少なくとも一部として選択された複数本の選択線状体が接続部材に共通に接続されており、その接続部材に当該タイヤ状態量センサが接続されることにより、前記複数本の選択線状体と接続部材との接続体によりカバーされる領域内において前記状態量を検出するタイヤ状態量センサ。

このセンサによれば、タイヤの周面に沿って分散して配置された複数本の線状体のうちの少なくとも一部として選択された複数本の選択線状体と、それら複数本の選択線状体に共通に接続された接続部材との接続体が利用されることにより、その接続体によりカバーされる領域内においてタイヤの状態量が検出される。

したがって、このセンサによれば、タイヤにおいてタイヤ状態量が１個のセンサにより検出可能な領域を拡大することが容易となり、その結果、タイヤにおけるセンサの数の割に広い領域においてタイヤ状態量を検出することが容易となる。

このセンサは、同じタイヤに１個のみ装着される態様で実施することが可能であるが、同じタイヤに複数個装着される態様で実施することも可能である。後者の態様においては、それら複数個のセンサは、例えば、タイヤの周方向に並んで配置することが可能である。

本項における「タイヤの周面」には、例えば、実在する周面として、トレッド部の外面または内面やサイドウォール部の外面または内面があり、一方、実在しない周面として、トレッド部内においてそれの外面または内面に沿って仮想される周面やサイドウォール部内においてそれの外面または内面に沿って仮想される周面がある。

本項における「複数本の線状体」は、例えば、タイヤにそれの周方向に対して平行であるかまたは傾斜する方向に延びるように配置したり、タイヤの回転軸線に対して平行であるかまたは傾斜する方向に延びるように配置することが可能である。

本項における「線状体」は、長さを有するものであれば足り、例えば、狭義の線状体としてのワイヤ、幅を有して延びる帯状体としてのベルト、ストリップ等を含んでいる。「線状体」は、長さを有するものであることに着目し、例えば、長手状体に言換えることが可能である。

本項における「タイヤの状態量」には、例えば、タイヤのゴムの内部または表面の温度や、タイヤのたわみまたはひずみがある。
（２） 前記複数本の線状体が、前記タイヤのトレッド部内にそれに沿って配置された、線状を成して熱伝導性を有する複数本の熱伝導体であり、
前記複数本の選択線状体が、それら複数本の熱伝導体のうちの少なくとも一部として選択された複数本の選択熱伝導体であり、
前記接続部材が、熱伝導性を有しており、
当該タイヤ状態量センサが、前記タイヤのうち前記検出領域内における温度を前記状態量として検出するタイヤ温度センサである（１）項に記載のタイヤ状態量センサ。

このセンサによれば、複数本の選択線状体と接続部材とがいずれも熱伝導性を有する場合に、その熱伝導性を利用することにより、タイヤのうち広い領域においてタイヤの温度（例えば、タイヤゴムの温度）を検出することが可能となる。
（３） 前記複数本の熱伝導体が、前記タイヤのトレッド部を補強するスチールベルトを構成する複数本のスチールワイヤである（２）項に記載のタイヤ状態量センサ。

このセンサによれば、スチールベルトを構成する複数本のスチールワイヤの熱伝導性と、接続部材の熱伝導性とを利用することにより、タイヤのうち広い領域においてタイヤの温度（例えば、タイヤゴムの温度）を検出することが可能となる。
（４） 前記複数本の熱伝導体が、前記温度を検出するために前記タイヤに装着された複数本の温度検出用線状体である（２）項に記載のタイヤ状態量センサ。
（５） 前記複数本の選択熱伝導体がそれぞれ、前記タイヤのトレッド部の両サイドのうちの少なくとも一方に延びている（２）ないし（４）項のいずれかに記載のタイヤ状態量センサ。

タイヤのトレッド部の両サイドは、車両走行中に、タイヤ回転軸線を含む垂直面内において曲げを繰返し受け、発熱し易い。一方、タイヤゴムの発熱はそれ自体の劣化を助長し、究極的にはタイヤバーストを招来するおそれがある。

例えば、トレッド部内にスチールベルトが埋め込まれたタイヤにおいては、トレッド部のうち、そのスチールベルトの両サイドに対応する部位において、タイヤ回転軸線を含む垂直面内において曲げを繰返し受け、発熱し易い。一方、その発熱により、タイヤゴムとスチールベルトとの接合強度が低下し、両者が互いに剥離し易くなる。また、車両走行中には、トレッド部に遠心力、すなわち、タイヤの外周部をスチールベルトから剥離させる向きの力が作用する。

そのため、トレッド部内にスチールベルトが埋め込まれたタイヤにおいては、いわゆるトレッド・セパレーションという現象により、タイヤバーストが発生するおそれがある。

いずれにしても、タイヤのトレッド部の両サイドの温度を検出することは、タイヤバーストの予見精度を向上させるために有効である。

以上説明した知見に基づき、本項に係るセンサにおいては、前記（２）ないし（４）項のいずれかにおける「複数本の選択熱伝導体」がそれぞれ、タイヤのトレッド部の両サイドのうちの少なくとも一方に延びるものとされている。

したがって、このセンサによれば、タイヤのトレッド部の両サイドのうちの少なくとも一方に発生した熱が複数本の選択熱伝導体と接続部材とを経て当該センサに伝達され、その結果、タイヤのうち肝心な部位における温度を広い領域において検出することが容易となる。

本項における「サイド」は、例えば、タイヤのトレッド部にスチールベルトが埋設されている場合にそのスチールベルトのサイドを意味するように解釈したり、タイヤのショルダ部を意味するように解釈することが可能である。
（６） （１）ないし（５）項のいずれかに記載のタイヤ状態量センサが搭載されたセンサ搭載タイヤ。
（７） 空気が封入されたタイヤがホイールに装着されて構成された車輪が車体に支持されて構成された車両に設けられるタイヤ状態判定装置であって、
前記タイヤに装着された、（６）項に記載のタイヤ状態量センサと、
前記車輪に装着され、前記タイヤ状態量センサの検出結果を表す信号を送信する車輪側通信機と、
前記車体に装着され、前記車輪側通信機から信号を受信する車体側通信機と、
前記車体に装着され、前記車体側通信機により受信された信号に基づいて前記タイヤの状態を判定する判定器と
を含むタイヤ状態判定装置。

この装置によれば、タイヤの状態を車体側において遠隔的に判定することが可能となる。ここに、タイヤの状態の判定は、種々の目的のために行うことが可能であり、例えば、タイヤの温度が上限基準値より高いかまたは下限基準値より低いか否かを判定することにより、タイヤがその使用限界を超える可能性があるか否かを判定したり、タイヤの状態が路面の状態を反映し得るという事実に着目し、間接に路面の状態を判定することが可能である。

以下、本発明のさらに具体的な実施の形態の一つを図面に基づいて詳細に説明する。

図１には、本発明の一側面の一実施形態に従うタイヤ温度センサ１０と、別の側面の一実施形態に従うタイヤ１２と、さらに別の側面の一実施形態に従うタイヤ状態判定装置１４とが示されている。

タイヤ温度センサ１０は、タイヤ１２のゴム層に埋め込まれて使用される。タイヤ１２は、車両における複数の車輪２０にそれぞれ装着されて使用される。タイヤ状態判定装置１４は、その車両のうちの車体２２に装着されて使用される。

タイヤ１２は、ホイール２４と共同して車輪２０を構成している。各車輪２０においては、それらタイヤ１２とホイール２４とが互いに気密に装着されてそれらの間に空気室２６が形成されている。この空気室２６に空気が圧力下に封入されることにより、タイヤ１２の弾性が実現される。

タイヤ１２は、概してＣ字状を成す断面でタイヤ１２の周方向に延びている。タイヤ１２は、それの断面が延びる方向に沿って、トレッド部３０と、１対のショルダ部３２と、１対のサイドウォール部３４と、１対のビード部３６とに分類される。

トレッド部３０は、タイヤ１２のうち、車両走行中に路面に接する部分であり、本実施形態においては、共にタイヤ１２の周方向に延びる２枚のスチールベルト４０，４０が埋め込まれている。各スチールベルト４０は、図２および図３に示すように、互いに分離した複数本のスチールワイヤ４４がタイヤ１２の周方向に対しても回転軸線方向に対しても傾斜する姿勢で配置されることにより、構成されている。２枚のスチールベルト４０，４０は、各スチールワイヤ４４の延びる方向が互いに交差するように重ね合わせられている。

各ショルダ部３２は、タイヤ１２のうち、トレッド部３０とサイドウォール部３４との境界に当たる部分であり、車両走行中、タイヤ１２の回転軸線を含む垂直面内において曲げを繰返し受ける部分でもある。本実施形態においては、図１に示すように、ショルダ部３２に、各スチールベルト４０の両サイド４８，４８が位置させられている。それらトレッド部３０とショルダ部３２とサイドウォール部３４とにカーカス５０が埋め込まれている。

ビード部３６は、タイヤ１２のうち、ホイール２４に装着される部分であり、本実施形態においては、タイヤ１２と同軸な一円周に沿ってビードワイヤ５２が埋め込まれるとともに、そのビードワイヤ５２を内側に見て折り返すようにカーカス５０が埋め込まれている。

図２に示すように、２枚のスチールベルト４０，４０のうちの少なくとも一方（本実施形態においては、上側のスチールベルト４０のみ）が、タイヤ１２の周方向に並んだ複数の領域６０に分割されている。各領域６０には、図３に示すように、複数本のスチールワイヤ４４が属している。それら複数本のスチールワイヤ４４は、それらに共通の熱伝導体６２に接続されている。熱伝導体６２は、例えば、スチール製のワイヤとしたり、スチール製のベルト４０とすることが可能である。

その熱伝導体６２にタイヤ温度センサ１０が設置されている。タイヤ温度センサ１０は、例えば、熱電対、サーミスタ、白金線、感熱式コンデンサまたは感熱式インダクタンスを主体として構成することが可能である。

さらに、タイヤ温度センサ１０は、タイヤ温度を連続値として検出する形式としたり、複数個の離散値として検出する形式とすることができる。後者の形式を採用する場合、タイヤ温度センサ１０は、タイヤ温度がしきい値を超えない場合と超えた場合とで互いに異なる信号を出力するタイヤ温度スイッチとして構成することが可能である。

いずれにしても、本実施形態においては、図２に示すように、タイヤ温度センサ１０が、スチールベルト４０の各領域６０ごとに設置され、結局、スチールベルト４０の領域６０の数と同数、トレッド部３０に埋め込まれている。

タイヤ温度センサ１０の検出部（例えば、熱電対の端子）には、それが設置される領域６０におけるタイヤゴムの温度が、その領域６０における複数本のスチールワイヤ４４と１本の熱伝導体６２とを媒介として伝達される。これにより、タイヤ温度センサ１０は、それが設置される領域６０の全体を検出領域として、タイヤゴムの温度を検出することが可能となる。

したがって、本実施形態によれば、１個のタイヤ温度センサ１０がタイヤ温度を検出可能な領域が、複数本のスチールワイヤ４４と１本の熱伝導体６２との接続体を利用しない場合に比較して拡大するため、タイヤ温度を広範囲に検出することが可能となる。

このタイヤにおいては、車両走行中、トレッド部３０のうちスチールベルト４０の両サイド４８において曲げが繰り返されて発熱量が多いため、それら両サイド４８において他の位置より高温になり易い。それら両サイド４８には、図３に示すように、複数本のスチールワイヤ４４の両端部が存在するため、それら両サイド４８とタイヤ温度センサ１０とは、複数本のスチールワイヤ４４と１本の熱伝導体６２との接続体によって互いに熱的に接続されている。

したがって、本実施形態によれば、タイヤ１２の回転軸線方向において互いに隔たった両サイド４８の温度を１個のタイヤ温度センサ１０によって検出することが可能となる。

さらに、本実施形態によれば、複数個のタイヤ温度センサ１０によってタイヤ１２のトレッド部３０全体の温度（特に、スチールベルト４０の両サイド４８全体の温度）が検出される。タイヤ温度センサ１０の数は、複数本のスチールワイヤ４４と１本の熱伝導体６２との接続体を利用しない場合に比較して少数で足りる。すなわち、タイヤ１２において温度を検出すべき領域の大きさの割にタイヤ温度センサ１０の数を少なくすることが容易となるのである。

図４に示すように、本実施形態においては、タイヤ温度センサ１０が車輪側通信機としてのトランスポンダ７０と共同してタイヤ温度検出ユニット７２を構成している。タイヤ温度センサ１０の出力信号がトランスポンダ７０に供給される。本実施形態においては、タイヤ温度センサ１０ごとにトランスポンダ７０が用いられてタイヤ温度検出ユニット７２が構成されているが、複数個のタイヤ温度センサ１０に共通に１個のトランスポンダ７０を設ける態様で本発明を実施することが可能である。

トランスポンダ７０は、自ら電源を使用することなく、外部からの無線信号に応答して信号を送信する形式の通信機である。そのため、図１に示すように、車体２２には、車両走行中にトランスポンダ７０が描く軌跡に近接する位置において、車体側通信機７４が設置されている。この車体側通信機７４は、少なくとも、トランスポンダ７０にそれを駆動するためのエネルギー（例えば、電磁エネルギー）を非接触状態で供給する機能と、そのトランスポンダ７０が発した信号を受信する機能とを備えている。

図４に示すように、車体側通信機７４には電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ(Electronic Control Unit）」という。）８０が接続されている。このＥＣＵ８０は、ＣＰＵ８２，ＲＯＭ８４およびＲＡＭ８６を含むコンピュータ９０を主体として構成されている。ＲＯＭ８４には、図５にフローチャートで概念的に表されているタイヤ状態判定プログラムを始めとして各種プログラムが予め記憶されている。ＣＰＵ８２は、ＲＯＭ８４から必要なプログラムを読み出し、ＲＡＭ８６を適宜利用しつつ、その読み出されたプログラムを実行する。

図４に示すように、ＥＣＵ８０には警報器１００が接続されている。この警報器１００は、タイヤ１２の状態が異常である場合に、そのことを車両の運転者に告知するために作動させられる。警報器１００は、必要な情報を視覚的に表示したり、聴覚的に表示することが可能である。

図５のタイヤ状態判定プログラムは、各タイヤ１２が温度に関して異常であるか否かを判定するためにコンピュータ９０によって繰返し実行される。このタイヤ状態判定プログラムの実行により、タイヤ１２がその使用限界を超える可能性があるか否かが予測されてその結果が車両の運転者に告知される。

各回の実行時には、まず、ステップＳ１（以下、単に「Ｓ１」で表す。他のステップについても同じとする。）において、トランスポンダ７０に送信を要求するための送信要求信号が車体側通信機７４からトランスポンダ７０に送信される。次に、Ｓ２において、トランスポンダ７０から信号を車体側通信機７４が受信するのが待たれる。受信したならば、このＳ２の判定がＹＥＳとなり、Ｓ３において、その受信された信号がタイヤ温度θに復調される。

続いて、Ｓ４において、その復調されたタイヤ温度θがしきい温度θｔｈより高いか否かが判定される。今回は、しきい温度θｔｈより高くはないと仮定すれば、判定がＮＯとなり、Ｓ５において、タイヤ温度θが正常であるため、警報器１００がＯＦＦ状態にされる。以上で、このタイヤ状態判定プログラムの一回の実行が終了する。

これに対し、今回は、復調されたタイヤ温度θがしきい温度θｔｈより高いと仮定すれば、Ｓ４の判定がＹＥＳとなり、Ｓ６において、タイヤ温度θが異常であるため、警報器１００がＯＮ状態にされる。以上で、このタイヤ状態判定プログラムの一回の実行が終了する。

以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、タイヤ温度センサ１０が前記（１）項に係る「タイヤ状態量センサ」の一例を構成し、スチールベルト４０のうち各タイヤ温度センサ１０がカバーする領域６０に属する複数本のスチールワイヤ４４が同項における「複数本の選択線状体」の一例を構成し、１本の熱伝導体６２が同項における「接続部材」の一例を構成しているのである。

さらに、本実施形態においては、タイヤ１２が前記（６）項に係る「センサ搭載タイヤ」の一例を構成し、タイヤ温度センサ１０と、トランスポンダ７０と、車体側通信機７４と、ＥＣＵ８０とが互いに共同して前記（７）項に係る「タイヤ状態判定装置」の一例を構成し、ここに、ＥＣＵ８０が同項における「判定器」の一例を構成しているのである。

以上、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明したが、これは例示であり、前記［課題を解決するための手段］の欄に記載の態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。

本発明の一実施形態に従うタイヤ温度センサ１０が搭載されたタイヤ１２を部分的に示す断面図であるとともに、そのタイヤ温度センサ１０を含むタイヤ状態判定装置１４を示す系統図である。 図１におけるタイヤ温度センサ１０と共にタイヤ１２のトレッド部３０におけるスチールベルト４０を部分的に示す斜視図である。 図１におけるタイヤ温度センサ１０と共にタイヤ１２のトレッド部３０におけるスチールベルト４０を部分的に示す展開図である。 図１におけるタイヤ状態判定装置１４を示す系統図である。 図４におけるＲＯＭ８４に記憶されているタイヤ状態判定プログラムの内容を概念的に表すフローチャートである。

符号の説明

１０ タイヤ温度センサ
１２ タイヤ
１４ タイヤ状態判定装置
３０ トレッド部
４０ スチールベルト
４４ スチールワイヤ
６２ 熱伝導体
７０ トランスポンダ
７４ 車体側通信機
８０ 電子制御ユニット

Claims (6)

1. タイヤに搭載されてそのタイヤの状態量を検出するタイヤ状態量センサであって、
   前記タイヤの周面に沿って複数本の線状体が分散して配置されるとともに、それら複数本の線状体のうちの少なくとも一部として選択された複数本の選択線状体が接続部材に共通に接続されており、その接続部材に当該タイヤ状態量センサが接続されることにより、前記複数本の選択線状体と接続部材との接続体によりカバーされる領域内において前記状態量を検出するタイヤ状態量センサ。
2. 前記複数本の線状体が、前記タイヤのトレッド部内にそれに沿って配置された、線状を成して熱伝導性を有する複数本の熱伝導体であり、
   前記複数本の選択線状体が、それら複数本の熱伝導体のうちの少なくとも一部として選択された複数本の選択熱伝導体であり、
   前記接続部材が、熱伝導性を有しており、
   当該タイヤ状態量センサが、前記タイヤのうち前記検出領域内における温度を前記状態量として検出するタイヤ温度センサである請求項１に記載のタイヤ状態量センサ。
3. 前記複数本の熱伝導体が、前記タイヤのトレッド部を補強するスチールベルトを構成する複数本のスチールワイヤである請求項２に記載のタイヤ状態量センサ。
4. 前記複数本の選択熱伝導体がそれぞれ、前記タイヤのトレッド部の両サイドのうちの少なくとも一方に延びている請求項２または３に記載のタイヤ状態量センサ。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載のタイヤ状態量センサが搭載されたセンサ搭載タイヤ。
6. 空気が封入されたタイヤがホイールに装着されて構成された車輪が車体に支持されて構成された車両に設けられるタイヤ状態判定装置であって、
   前記タイヤに装着された、請求項５に記載のタイヤ状態量センサと、
   前記車輪に装着され、前記タイヤ状態量センサの検出結果を表す信号を送信する車輪側通信機と、
   前記車体に装着され、前記車輪側通信機から信号を受信する車体側通信機と、
   前記車体に装着され、前記車体側通信機により受信された信号に基づいて前記タイヤの状態を判定する判定器と
   を含むタイヤ状態判定装置。
   

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