JP2005212696A

JP2005212696A - タイヤ異常検出装置

Info

Publication number: JP2005212696A
Application number: JP2004024674A
Authority: JP
Inventors: Hiroyoshi Kojima; 弘義小島
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-01-30
Filing date: 2004-01-30
Publication date: 2005-08-11

Abstract

【課題】車両用タイヤに生じた異常を検出する。
【解決手段】車輪のホイール１０のタイヤ空気室に対向する位置に、タイヤ２０の幅方向断面上にビード部、サイドウォール部、ショルダー部及びトレッド部のタイヤ内周面温度を測定する非接触式の温度センサ３２を設置する。ＥＣＵ４４内の異常判定部４６は、タイヤ内周面温度の極大値と極小値を検出し、極大値と極小値との差が予め定められたしきい値以上のとき、タイヤ２０に異常が発生したと判定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両用タイヤに発生した異常を検出可能なタイヤ異常検出装置に関する。

車両を安全に走行させるためには、タイヤに異常が発生したときにそれを速やかに検知し、ドライバーに警報を行えることが望ましい。そのため、車両用タイヤには、タイヤゴムの摩耗を検知するために、トレッド部とサイドウォール部の接合部付近に摩耗インジケータが設けられており、ユーザが目視で摩耗の度合いを確認できるようになっている。また、タイヤの異常な温度上昇を検知する技術も知られており、例えば特許文献１には、タイヤのインナーライナ内部に感温導線を設け、インナーライナの温度を測定する技術が開示されている。
特開２００３−２１１９２６号公報実開平４−４１６３９号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された技術は、感温導線の両端の抵抗を測定して温度を推定しているので、タイヤ幅方向の異なる部位で温度に差があってもその差を検出することができない。したがって、温度に基づいてタイヤ異常の判定を実行したとしても、高速走行時のようにタイヤ全体の温度が上昇しているときには適切な判定ができない場合がある。また、タイヤの摩耗を検知するための摩耗インジケータは、トレッド面の偏摩耗を特定するには必ずしも適していない。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、タイヤ異常の検出精度の高いタイヤ異常検出装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の一態様は、タイヤの幅方向断面上の複数部位のタイヤ状態量を測定するセンサと、測定された前記タイヤ状態量に基づいて、前記タイヤに異常が生じたか否かを判定する異常判定部と、を備えるタイヤ異常検出装置を提供する。

ここで「タイヤ状態量」とは、タイヤゴムについて測定される物理量のことであり、タイヤゴム内部の温度やタイヤ内周面の温度、トレッド部の摩耗量などが含まれる。異常判定部は、実施形態ではＥＣＵの一機能として実現されている。この態様によると、タイヤの幅方向断面上の複数部位で測定されたタイヤ状態量に基づいてタイヤの異常判定を行うので、タイヤ内の一部分に設けた単一のセンサで測定されるタイヤ状態量を用いて判定を行う場合に比べ、より正確なタイヤの異常判定を行うことができる。

前記異常判定部は、前記タイヤ状態量の極大値と極小値との差が予め定められたしきい値以上のとき前記タイヤに異常が生じたと判定するようにしてもよい。これによると、タイヤが装着された車両の走行状態や周囲環境などの影響を受けにくい正確なタイヤ異常判定が可能となる。

前記複数部位には前記タイヤのショルダー部とビード部付近が含まれてもよい。これによって、特に損傷が生じやすい部位であるショルダー部とビード部に生じる異常を検出することができる。

前記センサは、前記タイヤの幅方向断面の中心より片側の部位のタイヤ状態量を測定するようにしてもよい。このようにタイヤの対称性を考慮することで、センサ数を減らすことができる。

前記センサはタイヤ状態量として温度を測定してもよい。この場合前記センサは、非接触式の温度センサであっても接触式の温度センサであってもよい。単一の非接触式温度センサの受光部をタイヤ幅方向に横切るように動作させて、タイヤ内周面の連続的な温度情報を取得するようにしてもよい。

本発明のタイヤ異常検出装置によると、タイヤの幅方向断面上の複数部位で測定されたタイヤ状態量に基づいてタイヤの異常判定を行うので、正確な判定を行うことができる。

本発明の一実施形態は、タイヤの幅方向断面上の複数部位の温度を測定する温度センサを設け、測定された温度データの分布に基づいてタイヤに異常が発生したか否かを判定する。

図１は、本実施形態に係るタイヤ異常検出装置による異常検出の対象となる車輪の構成を示す。図１には、車輪を構成する部品のうちホイール１０とタイヤ２０について、その断面が模式的に示されている。タイヤ２０は、ビード部２２と、サイドウォール部２４と、ショルダー部２６と、トレッド部２８に大別される。タイヤゴムの内部には、ゴムで被覆された繊維やスチールでできたコード層であるカーカス２１が含まれている。カーカス２１は、空気圧を保ち、荷重や衝撃に耐えてタイヤ構造を保持する役割を持つ。

ホイール１０のリムと接するビード部２２は、カーカス２１の両端を支持し、タイヤ２０をホイール１０に固定する部分であり、タイヤ２０の全周にわたるリング状の構造をしている。タイヤ２０内に空気が注入されると、ビード部２２はホイール１０のリムと接してタイヤ２０内を気密にする。このビード部２２にはタイヤ内の空気の圧力やホイール１０の回転などにより大きな力がかかるため、その力に耐え得るよう、ビード部２２の中心には鋼線の束であるビードワイヤー（図示せず）が収められている。ビードワイヤーの廻りには、ビードフィラー（図示せず）と呼ばれる熱に強く硬いゴムが配置されており、これによってビード部２２の剛性を高めている。

サイドウォール部２４はタイヤ２０の側面部分であり、タイヤの走行中に最も屈曲する部分である。ショルダー部２６はタイヤ２０の両肩に相当する部分であり、タイヤ内部のカーカス２１を保護するとともに、走行中に発生するタイヤ内部の熱を放散するように設計されている。トレッド部２８は厚いゴム層でできており、タイヤ２０が路面に接する部分である。トレッド部２８の表面には、排水、制動力の発揮、操作性の向上などを目的としてトレッドパターン（図示せず）が刻まれている。タイヤ２０の内周面にはインナーライナ２９が貼り付けられており、タイヤ損傷時の急激な空気漏れを防止する。

ホイール１０の外周面上でタイヤ２０の空気室に対向する位置には、タイヤ内周面の表面温度を測定する一組の非接触式の温度センサ３２が設置されている。温度センサ３２は、例えば放射温度計である。温度センサ３２の受光部は、タイヤ内周面の所望の測定部位から放射される赤外線を受光できるように、タイヤの幅方向断面に平行に配置されたアーチ状の固定台３０の上に設けられる。これによって、タイヤ内周面の温度を横断的に検出することができる。

タイヤ周方向における内周面温度はほぼ一様であると考えられるので、温度センサ３２によるタイヤ内周面の測定部位は、タイヤ幅方向断面上の一組があれば十分であるが、当然、測定部位が複数組あってもよい。

単一の温度センサを設けその温度に基づいてタイヤの異常を判定しようとしても、例えば、車両が高速走行している場合や、タイヤの使用環境が高温または低温だったりした場合には、タイヤ全体の平均温度が大きく異なるために正確な異常判定をすることができない。そこで本発明では、タイヤ幅方向断面上の複数部位の温度を測定し、その温度データの分布に基づいてタイヤに異常が生じたか否かを判定することで、正確なタイヤ異常検出を可能にする。

図２は、本実施形態に係るタイヤ異常検出装置１００の全体構成を示す図である。図２には、温度センサ３２によりタイヤ内周面の７カ所の温度を測定する場合を示している。図２中、測定部位Ａ及びＧはビード部２２に、Ｂ及びＦはサイドウォール部２４に、Ｃ及びＥはショルダー部２６に、Ｄはトレッド部２８に対応する。温度センサ３２により測定されたタイヤ内周面の複数部位の温度データは、ホイール１０に設置されている送信機３４に送られる。送信機３４は、受け取った温度データをアンテナ３６を介して車体側の受信機４２へ送信する。なお、温度センサ３２及び送信機３４は、図示しない電池で駆動される。

車体側に設置される受信機４２は、アンテナ４０を介して送信機３４から温度データを受信し、受信した温度データを電子制御装置４４（以下、電子制御装置４４を「ＥＣＵ４４」と表記する）へ送る。ＥＣＵ４４には、温度センサ３２以外にも車体の各所に設けられたセンサから種々の情報が入力されて、車両を統括的に制御するように構成されている。ＥＣＵ４４には、タイヤ内周面の複数部位における温度データに基づいて、タイヤ２０に異常が生じたか否かを判定する異常判定部４６が含まれる。異常判定部４６の動作の詳細については後述する。異常判定部４６によりタイヤに異常が生じたと判定されると、警報器４８は警告ランプを点灯したり、ブザーで警告音を鳴らすなどして、タイヤの異常が生じたことをドライバーに警報する。

次に図３のフローチャートを参照して、本発明によるタイヤ異常判定方法について説明する。まず、異常判定部４６は温度データを取得し（Ｓ１０）、そのなかから極大値と極小値を検出する（Ｓ１２）。取得した温度データが図４及び図５の点線で示すような連続データであった場合には、微分演算をすることで極大・極小値を検出する。取得した温度データが図４及び図５中の白丸で示すような離散データであった場合には、隣接する温度データと比較することで極大・極小値を検出する。そして、異常判定部４６は、極大値と極小値との差（図４中の「δ」）を計算し、その差δが予め定められたしきい値以上であるか否かを判定する（Ｓ１４）。差δが所定値未満であれば（Ｓ１４のＮＯ）、このルーチンを終了する。差δが所定値以上であれば（Ｓ１４のＹＥＳ）、異常判定部４６は、タイヤ２０に異常が生じたと判定する（Ｓ１６）。

本実施形態によるタイヤ異常検出装置は、タイヤに異常が生じたか否かだけでなく、異常が発生した部位をある程度推定することもできる。図４及び５は、タイヤ内周面の温度分布の一例である。図中のＡ〜Ｇは、図２に示した測定部位Ａ〜Ｇに対応する。図４では、Ｃ、Ｅで示されるショルダー部の温度がＡ、Ｇで示されるリム部の温度より高温となっているので、ショルダー部付近に異常が生じたと推定される。図５では、Ａ、Ｇで示されるリム部の温度がＣ、Ｅで示されるショルダー部の温度より高温となっているので、リム部付近に異常が生じたと推定される。このように、本実施形態によるタイヤ異常検出装置は、空気圧不足や過荷重、過度の高速走行などによりタイヤの特定部位が損傷した場合に、その部位を推定することができる。

以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。これらの実施形態は例示であり、各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、そのような変形例を述べる。

実施形態では、非接触式の温度センサを複数設置することを述べたが、単一の非接触式温度センサの受光部をタイヤ幅方向に横切るように動作させて、タイヤ内周面の連続的な温度情報を取得するようにしてもよい。非接触式温度センサを使用する代わりに、接触式の温度センサをタイヤ内周面に貼付したりタイヤゴム内部に埋め込んだりしてもよい。

実施形態では、タイヤ内周面の温度を測定する温度センサを設けることを述べたが、他のタイヤ状態量を測定するセンサを設けてもよい。例えば、トレッド面のショルダー部近傍とトレッド面中央に、タイヤゴムの摩耗量を測定可能な摩耗センサを設けることができる。摩耗センサの例としては、タイヤゴムと共に摩耗する磁性材をトレッド面に埋め込み、車体側に取り付けた電磁ピックアップセンサにより磁性材に誘導される起電力の大きさを検知することで摩耗量を検出するセンサがある。このようにしてトレッド面の複数の部位における摩耗量をタイヤ幅方向断面で比較することで、センター摩耗やショルダー摩耗などの偏摩耗を検出することができる。

本発明による異常検出の対象となる車輪の構造を示す図である。本発明の一実施形態によるタイヤ異常検出装置の構成を示す図である。タイヤ異常判定のフローチャートである。タイヤ内周面の温度分布の一例を示すグラフである。タイヤ内周面の温度分布の一例を示すグラフである。

符号の説明

１０ホイールリム、２０タイヤ、２２ビード部、２４サイドウォール部、２６ショルダー部、２８トレッド部、３２温度センサ、３４送信機、４２受信機、４４ＥＣＵ、４６異常判定部、１００タイヤ異常検出装置。

Claims

タイヤの幅方向断面上の複数部位のタイヤ状態量を測定するセンサと、
測定された前記タイヤ状態量に基づいて、前記タイヤに異常が生じたか否かを判定する異常判定部と、
を備えることを特徴とするタイヤ異常検出装置。
前記異常判定部は、前記タイヤ状態量の極大値と極小値との差が予め定められたしきい値以上のとき、前記タイヤに異常が生じたと判定することを特徴とする請求項１に記載のタイヤ異常検出装置。
前記複数部位には前記タイヤのショルダー部とビード部付近が含まれることを特徴とする請求項１または２に記載のタイヤ異常検出装置。
前記センサは前記タイヤの幅方向断面の中心より片側の部位のタイヤ状態量を測定することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のタイヤ異常検出装置。
前記センサはタイヤ状態量として温度を測定することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のタイヤ異常検出装置。