JP2009161053A - タイヤ温度監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車輌に装着されたタイヤの温度を非接触で精度よく測定することができるタイヤ温度監視装置を提供する。
【解決手段】無線式のタイヤ温度監視装置１にサーモパイルセンサ２を用いると共に、そのサーモパイルセンサ２の赤外線入射孔２０を、タイヤ４のトレッド部５などの内周面に対向させて、リム６のウェル部７などのタイヤ空洞部内の非変動部分に取り付ける。
【選択図】図１

Description

本発明はタイヤ温度監視装置に関し、更に詳しくは、リム組みされて車輌に装着されたタイヤの内周面の温度を測定するタイヤの温度を非接触で精度よく測定することができるタイヤ温度監視装置に関する。

車輌に装着されたタイヤの空気圧が低下すると、大きな変形を繰り返しながら走行を行うため、タイヤの寿命が短くなったり、あるいは事故の原因となる危険性がある。また、ブレーキ時の制動距離が延びたり、コーナリング特性が低下したりするという車輌の性能低下をもたらすおそれもある。そのため近年では、タイヤの空気圧を管理することを目的として、走行中のタイヤの空気圧を監視する装置（Tire Pressure Monitoring System：以下、単に「ＴＰＭＳ」という。）が開発されている。

このＴＰＭＳにおいては、タイヤの空気圧低下に伴うタイヤの損傷の程度を把握するために、タイヤの空気圧と共にタイヤの温度を測定することが行われている。タイヤの温度を測定する方法としては、タイヤ空洞内の空気温度を測定する方法が先行していた。しかし、空気温度は、タイヤの温度との間にずれがあることが分かるようになってからは、タイヤ温度を直接測定する手段が開発され、例えばタイヤに熱電対やサーミスタを埋め込む測定方法や、特許文献１のように、タイヤ内周面に可撓性磁石を貼り付けて、温度による磁力の変化をホイールに取り付けた磁気センサで検出して温度を推定する間接的な測定方法などが提案されている。

しかし、前者のセンサ埋め込みによる測定方法では、配線が切断したりタイヤの強度に影響を及ぼしたりするという問題があり、後者の可撓性磁石を用いた間接的な測定方法では、走行中のタイヤに加わる遠心力、振動及び変形やタイヤ外部の磁界などにより誤差が発生するという問題があった。
特開２００４−１３２８６４号公報

本発明の目的は、車輌に装着されたタイヤの温度を非接触で精度よく測定することができるタイヤ温度監視装置を提供することにある。

上記の目的を達成する本発明のタイヤ温度監視装置は、リム組みされたタイヤの空洞部に該タイヤの内周面の温度を検知する温度センサを設置し、該温度センサの検知信号を前記タイヤの外側に設置された受信部に無線で送信するようにしたタイヤ温度監視装置において、前記温度センサが、入力する赤外線の強度に応じた電気信号を出力するサーモパイルセンサからなり、該サーモパイルセンサを、その赤外線入射孔を前記タイヤの内周面に対向させて前記タイヤ空洞部内の非変動部分に取り付けたことを特徴とするものである。

サーモパイルセンサを信号処理用回路と共にモジュールに組み立て、このモジュールを、タイヤ空洞部内の非変動部分であるリムのウェル部又はタイヤのビード部の内周面に取り付けることが望ましく、その取り付けは接着剤による固定が望ましい。あるいは、モジュールは、リムのウェル部にそのウェル部に巻き付けたバンドにより固定してもよい。

サーモパイルセンサの赤外線入射孔は、タイヤのトレッド部の内周面、又はタイヤのサイドウォール部の内周面に対向させることが望ましい。

本発明のタイヤ温度監視装置によれば、タイヤ温度監視装置の温度センサに赤外線センサであるサーモパイルセンサを用いると共に、そのサーモパイルセンサをタイヤ空洞内における非変動部分に取り付けるようにしたので、タイヤに加わる遠心力、振動及び変形などの影響が小さい状態で、タイヤ内周面の温度を赤外線を介して直接測定することができるので、車輌に装着されたタイヤの温度を非接触で精度よく測定することができる。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態からなるタイヤ温度監視装置を示す。

図１において符号１は、図２に例示するようなサーモパイルセンサ２と、図３に例示するような信号処理用回路３とから組み立てられたモジュールである。このモジュール１は、サーモパイルセンサ２の赤外線入射孔２０をタイヤ４のトレッド部５の内周面に向くようにして、タイヤ４の空洞部における非変動部分であるリム６のウェル部７の表面に接着剤により固定されている。トレッド部５はタイヤ４の中でも最も故障を起こしやすい箇所のひとつであり、そのトレッド部５の温度をサーモパイルセンサ２が非接触で検知するようになっている。モジュール１の取付手段としては、接着剤によるほか、ウェル部７に環状に巻き付けた鋼製又は樹脂製のバンドにより固定するようにしてもよい。

サーモパイルセンサ２は、小型の熱電対を複数段に接続した赤外線センサの一種であり、図２に示すように、視野角α内に位置する物体から発せられた赤外線を赤外線入射孔２０から取り入れ、レンズ２１によりサーモパイル素子２２上に集光させて、赤外線の強度に応じた電気信号を電極２３から出力するものである。

タイヤ６は変形を繰り返すことにより、内部摩擦により発熱し、その発熱量に対応する赤外線を発生するため、この赤外線の強度をサーモパイルセンサ２に入射させることにより、タイヤ内面温度を測定することができる。

図３は、モジュール１の中にサーモパイルセンサ２と共に組み立てられた信号処理用回路３の一例である。この信号処理用回路３は、サーモパイルセンサ２の検知信号を増幅する増幅回路３０と、増幅された検知信号からノイズを除去するフィルタ回路３１と、ノイズを除去された検知信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器３２と、デジタル変換された検知信号を処理する制御回路３３と、検知信号をタイヤの外側に設置された受信部（図示せず）へ向けて送信するＲＦ回路３４及び送信アンテナ３５から主に構成される。制御回路３３はマイクロプロセッサからなり、データを格納する記憶回路３６を備えている。これらの電気回路は、制御回路３３に接続された電源３７（電池）により駆動される。

図３に示すモジュール１による動作の一例を、図３及び図４に基づいて説明する。

サーモパイルセンサ２が検知したタイヤ４のトレッド部５の内面温度に関する検知信号Ｔを、増幅回路３０、フィルタ回路３１及びＡ／Ｄ変換器３２を経由して入力し（Ｓ１０）、ＲＦ回路３４と送信アンテナ３５を通じてタイヤ４の外側に設置された受信部へ向けて送信する（Ｓ１１）。次に、記憶回路３６にあらかじめ格納されている所定の値Ｘを入力する（Ｓ１２）。この所定の値Ｘとしては、タイヤ４の強度を担保できる上限温度などが例示される。そして、検知信号Ｔと所定の値Ｘとを比較して（Ｓ１３）、検知信号Ｔが所定の値Ｘよりも大きい場合には、アラームを受信部へ向けて送信する（Ｓ１４）。検知信号Ｔが所定の値Ｘ以下の場合には、一定の時間を経過した後に、再び検知信号Ｔを入力する（Ｓ１０）。なお、タイヤ４の外側に設置された受信部で受信された検知信号Ｔ及びアラームは、運転手に視覚的又は聴覚的な手段を通じて伝達される。

上述した実施形態は、サーモパイルセンサ２を組み込んだモジュール１を、非変動部分であるリム６のウェル部７に取り付けた状態にして、タイヤ４のトレッド部５を監視するようにしたものである。しかし、モジュール１の取付場所やタイヤ４に対する監視箇所は、これに限定されるものではなく、図５や図６に示す例のようにすることもできる。

図５の実施形態では、モジュール１をリム６のウェル部７における左右両側の傾斜面８に取り付けるようにし、モジュール１内のサーモパイルセンサ２がタイヤ４のサイドウォール９を監視するようになっている。モジュール１は左右両側に取り付けられることにより、両サイドウォール９の温度を同時に測定するようにしている。サイドウォール９は、トレッド部５と同様に激しい屈曲変形を受ける箇所であるので、タイヤ４において故障を起こしやすい箇所であるため、監視対象として有効である。

図６の実施形態は、モジュール１の取付場所を、タイヤ４のビード部１０の内周面にし、サーモパイルセンサ２がサイドウォール９の内周面を監視するようにしている。ビード部１０はタイヤ４の構成部であるが、リム６のフランジ部１１に固定された部分であるため、リム組みされたタイヤ４の空洞部内において非変動部分に相当する。ビード部１０を非変動部分としてモジュール１の取付箇所に選択するときは、建設車輌用（ＯＲタイヤ）のようにビード部１０の剛性が非常に大きい大型タイヤの場合に有効である。ビード部１０の内周面に対するモジュール１の固定手段としては、接着剤による固定が好ましい。

上述した本発明によれば、タイヤ温度監視装置に非接触で測定可能な赤外線センサであるサーモパイルセンサ２を用いると共に、サーモパイルセンサ２をリム６のウェル部７やタイヤ４のビード部１０の内周面のようなタイヤ空洞内における非変動部分に固定するようにしたので、タイヤに加わる遠心力、振動及び変形などの影響を小さくした状態で、タイヤ４の内周面の温度を赤外線を介して直接測定することができるので、車輌に装着されたタイヤ４の温度を非接触で精度よく測定することができる。

本発明の実施形態からなるタイヤ温度監視装置を示すタイヤの一部断面図である。 サーモパイルセンサの構成を示す概念図である。 サーモパイルセンサの信号処理用回路の例を示すブロック図である。 モジュールの動作の一例を示すフロー図である。 本発明の別の実施形態からなるタイヤ温度監視装置を示すタイヤの一部断面図である。 本発明の更に別の実施形態からなるタイヤ温度監視装置を示すタイヤの一部断面図である。

符号の説明

１ モジュール
２ サーモパイルセンサ
３ 信号処理用回路
４ タイヤ
５ トレッド部
６ リム
７ ウェル部
８ 傾斜面
９ サイドウォール部
１０ ビード部
１１ フランジ部
２０ 入射孔
２１ レンズ
２２ サーモパイル素子
２３ 電極
３０ 増幅回路
３１ フィルタ回路
３２ Ａ／Ｄ変換器
３３ 制御回路
３４ ＲＦ回路
３５ 送信アンテナ
３６ 記憶回路
３７ 電源

Claims (7)

1. リム組みされたタイヤの空洞部に該タイヤの内周面の温度を検知する温度センサを設置し、該温度センサの検知信号を前記タイヤの外側に設置された受信部に無線で送信するようにしたタイヤ温度監視装置において、
   前記温度センサが、入力する赤外線の強度に応じた電気信号を出力するサーモパイルセンサからなり、該サーモパイルセンサを、その赤外線入射孔を前記タイヤの内周面に対向させて前記タイヤ空洞部内の非変動部分に取り付けたタイヤ温度監視装置。
2. 前記サーモパイルセンサを信号処理用回路と共にモジュールに組み立て、このモジュールを、前記タイヤ空洞部内の非変動部分である前記リムのウェル部に取り付けた請求項１に記載のタイヤ温度監視装置。
3. 前記サーモパイルセンサを信号処理用回路と共にモジュールに組み立て、このモジュールを、前記タイヤ空洞部内の非変動部分である前記タイヤのビード部の内周面に取り付けた請求項１に記載のタイヤ温度監視装置。
4. 前記モジュールを、前記リムのウェル部又は前記タイヤのビード部の内周面に接着剤により固定した請求項２又は３に記載のタイヤ温度監視装置。
5. 前記モジュールを、前記リムのウェル部に該ウェル部に巻き付けたバンドにより固定した請求項２に記載のタイヤ温度監視装置。
6. 前記サーモパイルセンサの赤外線入射孔を、前記タイヤのトレッド部の内周面に対向させた請求項１〜５のいずれかに記載のタイヤ温度監視装置。
7. 前記サーモパイルセンサの赤外線入射孔を、前記タイヤのサイドウォール部の内周面に対向させた請求項１〜５のいずれかに記載のタイヤ温度監視装置。

Images