JP2005225297A - Temperature detection device for tire - Google Patents

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Atsushi Ogawa
敦司 小川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To output a detection signal accurately representing the temperature of a tire in a temperature detection device for the tire. <P>SOLUTION: The temperature detection device 30 is buried in a rubber layer of the tire 10 and is constituted such that a temperature sensor unit comprising an electric circuit element installed onto a substrate is covered with a housing comprising a thermoset resin. The temperature sensor unit includes a temperature sensor for detecting a peripheral temperature; and an information processing circuit constituted by a computer or the like. The information processing circuit applies correction operation taking into consideration delay of transmission by the housing to the temperature detected by the temperature sensor, and outputs it. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、タイヤの温度を検出するタイヤの温度検出装置に関する。   The present invention relates to a tire temperature detection device that detects the temperature of a tire.

従来から、例えば下記特許文献１に示すように、タイヤのゴムの中に温度センサを埋め込んでおき、タイヤの温度を検出することは知られている。
特開２００３−１２７６２８号公報 Conventionally, for example, as shown in Patent Document 1 below, it is known to embed a temperature sensor in tire rubber and detect the temperature of the tire.
JP 2003-127628 A

上記従来装置のように、タイヤのゴムの中に温度センサを埋め込む際には、温度センサの損傷を避けるためにハウジング内に温度センサを収容する必要がある。しかし、タイヤの温度はハウジングを介して温度センサに伝播するために、温度センサによって検出される温度は実際のタイヤの温度の変化に比べて温度上昇初期時に遅れが生じ、温度センサから出力されるタイヤの温度を表す検出信号はタイヤの温度を正確に表していない。   When the temperature sensor is embedded in the rubber of the tire as in the conventional device, it is necessary to accommodate the temperature sensor in the housing in order to avoid damage to the temperature sensor. However, since the temperature of the tire propagates to the temperature sensor through the housing, the temperature detected by the temperature sensor is delayed at the initial stage of the temperature rise compared to the actual change in the temperature of the tire, and is output from the temperature sensor. The detection signal representing the tire temperature does not accurately represent the tire temperature.

本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、その目的は、タイヤの温度を正確に表す検出信号を出力するタイヤの温度検出装置を提供することにある。   The present invention has been made to cope with the above problem, and an object of the present invention is to provide a tire temperature detection device that outputs a detection signal that accurately represents the temperature of the tire.

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、タイヤのゴム内に埋め込まれたハウジング内に収容されて検出温度を表す検出信号を出力する温度センサと、温度センサから出力された検出信号を入力し、同入力した検出信号によって表された温度に補正演算を施して同補正された温度を表す信号を出力する情報処理回路とを備えたことにある。   In order to achieve the above object, the present invention is characterized by a temperature sensor that is housed in a housing embedded in tire rubber and that outputs a detection signal representing a detection temperature, and a detection signal output from the temperature sensor. And an information processing circuit for performing a correction operation on the temperature indicated by the input detection signal and outputting a signal representing the corrected temperature.

この場合、情報処理回路における温度の補正演算は、例えば、温度センサから入力した検出信号の時間推移に基づいて検出信号によって表された温度を補正するものである。また、ハウジングのためにタイヤの温度の変化に対する温度センサによる検出温度の遅れを補正するものである。   In this case, the temperature correction calculation in the information processing circuit, for example, corrects the temperature represented by the detection signal based on the time transition of the detection signal input from the temperature sensor. Moreover, the delay of the detected temperature by the temperature sensor with respect to the change of the temperature of a tire for a housing is correct | amended.

このように構成したタイヤの温度検出装置においては、ハウジングによる温度の伝播遅れがあっても、情報処理回路が前記伝播遅れを考慮したタイヤの温度を表す検出信号が出力する。したがって、この温度検出装置からは、タイヤの温度を常に正確に表す検出信号が出力されることになる。   In the tire temperature detection device configured as described above, even if there is a temperature propagation delay due to the housing, the information processing circuit outputs a detection signal indicating the tire temperature in consideration of the propagation delay. Therefore, the temperature detection device always outputs a detection signal that accurately represents the tire temperature.

以下、本発明の一実施形態に係るタイヤの温度検出装置について図面を用いて説明する。図１は、路面ＲＤに接した状態における車両のタイヤ１０の下部分を径方向に沿って切った断面図である。タイヤ１０は、ゴムによって形成されて内側部分（図示上部）にてリム２０に固定されている。タイヤ１０とリム２０との間に形成された空間には空気が封入されている。   Hereinafter, a tire temperature detection device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of a lower portion of a vehicle tire 10 in a state of being in contact with a road surface RD along a radial direction. The tire 10 is formed of rubber and is fixed to the rim 20 at an inner portion (upper part in the drawing). Air is enclosed in a space formed between the tire 10 and the rim 20.

タイヤ１０のゴム層内には、図１および図２に示すように、温度検出装置３０が埋め込まれている。温度検出装置３０は、基板３１上に組付けた電気回路素子からなる温度センサユニット３２を熱硬化性樹脂からなるハウジング３３で被覆して構成されている。言い換えれば、温度検出装置３０は、熱硬化性樹脂内に基板３１および温度センサユニット３２を埋め込んで、すなわちポッティングして構成されている。   A temperature detection device 30 is embedded in the rubber layer of the tire 10 as shown in FIGS. 1 and 2. The temperature detection device 30 is configured by covering a temperature sensor unit 32 made of an electric circuit element assembled on a substrate 31 with a housing 33 made of a thermosetting resin. In other words, the temperature detection device 30 is configured by embedding the substrate 31 and the temperature sensor unit 32 in a thermosetting resin, that is, potting.

温度センサユニット３２は、図３に示すように、温度センサ４１、情報処理回路４２、送信器４３、および各回路に電力を供給する小型電池（図示省略）からなる。温度センサ４１は、例えば、温度によって抵抗値の変化する抵抗器を含む電気回路により構成され、周囲の温度すなわちハウジング３３を介して伝達されるタイヤ１０の温度を表す電圧信号（すなわち検出温度Ｔｒ）を出力する。なお、温度センサ４１としては、抵抗値の変化を利用したもの以外の種々のセンサを利用できる。情報処理回路４２は、入力した検出温度ＴｒをＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器、前記Ａ／Ｄ変換された検出温度Ｔｒを補正するためにディジタル信号処理するマイクロコンピュータ（またはディジタル信号プロセッサ）などにより構成されている。送信器４３は、情報処理回路４２によってディジタル信号処理されたタイヤ温度Ｔｇを表す信号をアンテナ４３ａを介して無線送信する。   As shown in FIG. 3, the temperature sensor unit 32 includes a temperature sensor 41, an information processing circuit 42, a transmitter 43, and a small battery (not shown) that supplies power to each circuit. The temperature sensor 41 is constituted by, for example, an electric circuit including a resistor whose resistance value changes with temperature, and a voltage signal (that is, a detected temperature Tr) representing the ambient temperature, that is, the temperature of the tire 10 transmitted via the housing 33. Is output. In addition, as the temperature sensor 41, various sensors other than the sensor using the change in resistance value can be used. The information processing circuit 42 is an A / D converter that performs A / D conversion on the input detected temperature Tr, and a microcomputer (or digital signal processor) that performs digital signal processing to correct the A / D converted detected temperature Tr. Etc. The transmitter 43 wirelessly transmits a signal representing the tire temperature Tg subjected to digital signal processing by the information processing circuit 42 via the antenna 43a.

情報処理回路４２は、図４に示すように、温度センサ４１から出力されＡ／Ｄ変換された検出温度Ｔｒをラプラス変換処理して（Ｓ１）、同ラプラス変換処理した検出温度Ｔｒ(ｓ)をローパスフィルタ処理する（Ｓ２）。なお、「ｓ」はラプラス演算子である。このローパスフィルタ処理は、実使用上必要な帯域（低周波数帯域）のみに絞って高周波成分を除去しておくことにより、後述する伝達関数Ｇ-1(ｓ)による演算処理に関係して系が不安定になることを回避するためである。 As shown in FIG. 4, the information processing circuit 42 performs Laplace conversion processing on the detected temperature Tr output from the temperature sensor 41 and subjected to A / D conversion (S1), and uses the detected temperature Tr (s) subjected to the Laplace conversion processing. Low-pass filter processing is performed (S2). “S” is a Laplace operator. In this low-pass filter process, the high-frequency component is removed only in a band (low frequency band) necessary for actual use, so that the system is related to the calculation process using the transfer function G −1 (s) described later. This is to avoid instability.

そして、情報処理回路４２は、前記ローパスフィルタ処理された検出温度Ｔｒ’(ｓ)に伝達関数Ｇ-1(ｓ)を乗算して、下記式１に示されたタイヤ温度Ｔｇ(ｓ)を計算する（Ｓ３）。
Ｔｇ(ｓ)＝Ｇ-1(ｓ)・Ｔｒ’(ｓ) …式１
この伝達関数Ｇ-1(ｓ)について説明すると、伝達関数Ｇ-1(ｓ)は伝達関数Ｇ(ｓ)の逆関数である。温度センサ４１による検出温度Ｔｒは、図５のグラフに示すように実際のタイヤ温度Ｔｇの上昇に対して初期に遅れをもって上昇し、時間が経過するとともにタイヤ温度Ｔｇが高くなると、タイヤ温度Ｔｇに追いつく。伝達関数Ｇ(ｓ)は、この検出温度Ｔｒとタイヤ温度Ｔｇの関係をシミュレートするもので、例えば下記式２に示すように、ハウジング３３を介して温度センサ４１によって検出される温度Ｔｒのタイヤの温度Ｔｇに対する伝達特性を表している。
Ｔｒ(ｓ)＝Ｇ(ｓ)・Ｔｇ(ｓ) …式２ Then, the information processing circuit 42 multiplies the detected temperature Tr ′ (s) subjected to the low-pass filter processing by the transfer function G −1 (s) to calculate the tire temperature Tg (s) expressed by the following equation 1. (S3).
Tg (s) = G −1 (s) · Tr ′ (s) Equation 1
The transfer function G −1 (s) will be described. The transfer function G −1 (s) is an inverse function of the transfer function G (s). As shown in the graph of FIG. 5, the detected temperature Tr by the temperature sensor 41 rises with a delay from the initial rise in the actual tire temperature Tg, and when the tire temperature Tg increases with time, the tire temperature Tg catch up. The transfer function G (s) simulates the relationship between the detected temperature Tr and the tire temperature Tg. For example, as shown in the following equation 2, the tire having the temperature Tr detected by the temperature sensor 41 via the housing 33 is used. The transfer characteristic with respect to temperature Tg is expressed.
Tr (s) = G (s) · Tg (s) Equation 2

この伝達関数Ｇ(ｓ)としては、例えば１次遅れの下記式３に示す伝達関数を利用できる。
Ｇ(ｓ)＝Ｋ／(１＋ｓ・Ｔ) …式３
なお、前記式３中のＴ，Ｋはそれぞれ時定数および定常ゲインであり、これらの時定数Ｔおよび定常ゲインＫはハウジング３３、温度センサ４１などの特性によって決まるもので、実験により予め定められる。なお、本実施形態では、伝達関数Ｇ(ｓ)として１次遅れ伝達関数を利用したが、２次遅れ伝達関数、その他の高次遅れ伝達関数を利用することもできる。 As this transfer function G (s), for example, a transfer function represented by the following equation 3 having a first-order lag can be used.
G (s) = K / (1 + s · T) Equation 3
Note that T and K in Equation 3 are a time constant and a steady gain, respectively. These time constant T and steady gain K are determined by characteristics of the housing 33, the temperature sensor 41, and the like, and are determined in advance by experiments. In the present embodiment, the first-order lag transfer function is used as the transfer function G (s), but a second-order lag transfer function or other higher-order lag transfer functions can also be used.

次に、情報処理回路４２は、前記式１の演算により得られたタイヤ温度Ｔｇ(ｓ)を逆ラプラス変換し、この逆ラプラス変換したタイヤ温度Ｔｇを表す信号を送信器４３に出力する。送信器４３は、このタイヤ温度Ｔｇを表す信号をアンテナ４３ａを介して無線送信する。無線送信されたタイヤ温度Ｔｇは、車体側に設けた警報装置などにより受信され、タイヤ１０の温度の異常検出に利用される。タイヤ１０の温度の異常が検出された場合には、運転者に対して警報が発せられる。   Next, the information processing circuit 42 performs inverse Laplace transform on the tire temperature Tg (s) obtained by the calculation of Equation 1, and outputs a signal representing the tire temperature Tg subjected to the inverse Laplace transform to the transmitter 43. The transmitter 43 wirelessly transmits a signal representing the tire temperature Tg via the antenna 43a. The tire temperature Tg transmitted wirelessly is received by an alarm device or the like provided on the vehicle body side, and is used for detecting an abnormality in the temperature of the tire 10. When an abnormality in the temperature of the tire 10 is detected, an alarm is issued to the driver.

以上のように、上記実施形態においては、温度センサ４１によって検出される検出温度Ｔｒが、タイヤ１０の温度変化に対してハウジング３３による伝播遅れを含んでいても、情報処理回路４２が、検出温度Ｔｒの時間推移に基づいた補正演算により前記伝播遅れを考慮したタイヤ温度Ｔｇを計算して出力する。したがって、この温度検出装置からは、タイヤ１０の温度を常に正確に表す検出信号が出力されることになる。   As described above, in the above embodiment, even if the detected temperature Tr detected by the temperature sensor 41 includes a propagation delay due to the housing 33 with respect to the temperature change of the tire 10, the information processing circuit 42 detects the detected temperature. The tire temperature Tg considering the propagation delay is calculated and output by a correction calculation based on the time transition of Tr. Therefore, a detection signal that always accurately represents the temperature of the tire 10 is output from the temperature detection device.

さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態及びその変形例に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。   Furthermore, in carrying out the present invention, the present invention is not limited to the above embodiment and its modifications, and various modifications can be made without departing from the object of the present invention.

本発明の一実施形態に係るタイヤの下部分を径方向に沿って切った断面図である。It is sectional drawing which cut the lower part of the tire which concerns on one Embodiment of this invention along radial direction. タイヤのゴム層に埋め込まれた温度検出装置を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows the temperature detection apparatus embedded in the rubber layer of the tire. 温度センサユニットの全体ブロック図である。It is a whole block diagram of a temperature sensor unit. 図3の情報処理回路の処理内容を示す機能ブロック図である。FIG. 4 is a functional block diagram showing processing contents of the information processing circuit of FIG. タイヤ温度Ｔｇおよび温度センサによる検出温度Ｔｒの時間変化特性を示すグラフである。It is a graph which shows the time change characteristic of tire temperature Tg and the detection temperature Tr by a temperature sensor.

符号の説明Explanation of symbols

１０…タイヤ、２０…リム、３０…温度検出装置、３１…基板、３２…温度センサユニット、３３…ハウジング、４１…温度センサ、４２…情報処理回路、４３…送信器。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Tire, 20 ... Rim, 30 ... Temperature detection apparatus, 31 ... Board | substrate, 32 ... Temperature sensor unit, 33 ... Housing, 41 ... Temperature sensor, 42 ... Information processing circuit, 43 ... Transmitter.

Claims (3)

タイヤのゴム内に埋め込まれたハウジング内に収容されて検出温度を表す検出信号を出力する温度センサと、
前記温度センサから出力された検出信号を入力し、同入力した検出信号によって表された温度に補正演算を施して同補正された温度を表す信号を出力する情報処理回路と
を備えたことを特徴とするタイヤの温度検出装置。 A temperature sensor that is housed in a housing embedded in the rubber of the tire and outputs a detection signal representing the detected temperature; and
And an information processing circuit that inputs a detection signal output from the temperature sensor, performs a correction operation on the temperature represented by the input detection signal, and outputs a signal representing the corrected temperature. Tire temperature detection device. 前記温度の補正演算は、前記温度センサから入力した検出信号の推移に基づいて前記検出信号によって表された温度を補正するものである請求項１に記載したタイヤの温度検出装置。   The tire temperature detection device according to claim 1, wherein the temperature correction calculation corrects a temperature represented by the detection signal based on a transition of the detection signal input from the temperature sensor. 前記温度の補正演算は、前記ハウジングのためにタイヤの温度の変化に対する前記温度センサによる検出温度の遅れを補正するものである請求項１または２に記載したタイヤの温度検出装置。
The tire temperature detection device according to claim 1 or 2, wherein the temperature correction calculation corrects a delay in temperature detected by the temperature sensor with respect to a change in tire temperature for the housing.
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WO2015045997A1 (en) * 2013-09-24 2015-04-02 東レエンジニアリング株式会社 Mounting device and mounting method

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