JP2015202723A

JP2015202723A - tire structure

Info

Publication number: JP2015202723A
Application number: JP2014081892A
Authority: JP
Inventors: 智之原田; Tomoyuki Harada; 牧野　泰明; Yasuaki Makino; 牧野　　泰明; 英二杉立; Eiji Sugitachi; 陽介近藤; Yosuke Kondo; 悟町田; Satoru Machida; 友美齊藤; Tomomi Saito
Original assignee: Denso Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Denso Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2014-04-11
Filing date: 2014-04-11
Publication date: 2015-11-16
Anticipated expiration: 2034-04-11
Also published as: JP6206307B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a tire structure which has a simple structure and on which a sensor is hardly broken.SOLUTION: A power generation type sensor 3 comprises a pair of electrode structures 31, 32 in which the first electrode structure 31 having a first electrode 31a and the second electrode structure 32 having a second electrode 32a are overlapped and disposed so as to face each other. The power generation type sensor 3 has charged bodies 31b, 32b formed of a material softer than that of a tire 2, and has a fixing part 33 for fixing the first and second electrode structures 31, 32. Facing distance of the first and second electrode structures 31, 32 is varied according to deformation of the tire 2, so that, voltage is generated between the first and second electrodes 31a, 32a. The pair of electrode structures 31, 32 are configured so that, the facing distance between the first and second electrode structures 31, 32 on the power generation type sensor 3 is varied, according to deformation of a ground boundary part on the tire 2. With the simple structure, ground length of the tire can be detected, and stress crack of the power generation type sensor 3 hardly occurs.

Description

本発明は、中空構造のタイヤの接地長を検出するセンサを備えたタイヤ構造体に関する。 The present invention relates to a tire structure including a sensor that detects a contact length of a tire having a hollow structure.

従来、中空構造のタイヤのうち地面と接している部分の長さを検出するセンサを備えたタイヤ構造体が知られている（以下、タイヤのうち、地面と接している部分を「接地部分」、接していない部分を「非接地部分」、接地部分のうちのタイヤ回転方向の長さを「接地長」という）。この種のタイヤ構造体としては、特許文献１に記載のタイヤ構造体が提案されている。このタイヤ構造体には、タイヤの接地長を検出するセンサとして、複数の圧電素子がマトリクス状に配置されたシート状の面圧センサが設けられている。この面圧センサは、タイヤのトレッド部の全周、全幅に亘ってトレッド部内に埋め込まれている。このような構成とされることで、このタイヤ構造体では、トレッド部の全周、全幅に亘って、外部から車輪中心に向かってトレッド部の外周面に作用する力（面圧）を検出可能とされている。そして、このタイヤ構造体では、圧力がかけられたときの圧電素子の電圧変化を利用して、タイヤの接地部分が変形させられたときの各圧電素子の電圧変化から、タイヤの接地部分に位置する複数の圧電素子を特定する。そして、この複数の圧電素子のうち両端に配置された圧電素子間の間隔を算出することでタイヤの接地長を検出する。 2. Description of the Related Art Conventionally, a tire structure including a sensor that detects a length of a portion of a hollow tire that is in contact with the ground is known (hereinafter, a portion of a tire that is in contact with the ground is referred to as a “grounding portion”. The part that is not in contact is called the “non-grounding part”, and the length of the grounding part in the tire rotating direction is called the “grounding length”). As this type of tire structure, a tire structure described in Patent Document 1 has been proposed. This tire structure is provided with a sheet-like surface pressure sensor in which a plurality of piezoelectric elements are arranged in a matrix as a sensor for detecting the contact length of the tire. The surface pressure sensor is embedded in the tread portion over the entire circumference and width of the tread portion of the tire. With this structure, this tire structure can detect the force (surface pressure) acting on the outer circumferential surface of the tread portion from the outside toward the wheel center from the outside over the entire circumference and width of the tread portion. It is said that. In this tire structure, the voltage change of each piezoelectric element when the tire ground contact portion is deformed by utilizing the voltage change of the piezoelectric element when pressure is applied, and the tire structure is positioned at the tire ground contact portion. A plurality of piezoelectric elements are identified. And the contact length of a tire is detected by calculating the space | interval between the piezoelectric elements arrange | positioned at both ends among these several piezoelectric elements.

特開２００４−３５９２０３号公報JP 2004-359203 A

特許文献１に記載のタイヤ構造体では、上記したように、タイヤの接地長を検出するためのセンサが圧電素子で構成されている。圧電素子は一般にシリコンやセラミックなどの無機系素子で構成され、これら無機系素子などは割れ易い。しかも、このため、特許文献１に記載のタイヤ構造体では、センサが壊れ易いという欠点がある。 In the tire structure described in Patent Document 1, as described above, the sensor for detecting the contact length of the tire is constituted by a piezoelectric element. Piezoelectric elements are generally composed of inorganic elements such as silicon and ceramic, and these inorganic elements are easily broken. In addition, for this reason, the tire structure described in Patent Document 1 has a drawback that the sensor is easily broken.

また、特許文献１に記載のタイヤ構造体では、上記したように、複数の圧電素子がマトリクス状に配置されたシート状の面圧センサを、タイヤのトレッド部の全周、全幅に亘って、タイヤに埋め込んだ構成とされている。このため、特許文献１に記載のタイヤ構造体では、複雑な構成となり、多くの部材が必要となると共に製造が困難となるという欠点があった。また、圧電素子を用いる場合、剛性の高い圧電素子の伸縮を発電に利用するため、経年劣化等により圧電素子が応力割れを生ずるおそれがあった。 Moreover, in the tire structure described in Patent Document 1, as described above, a sheet-like surface pressure sensor in which a plurality of piezoelectric elements are arranged in a matrix is arranged over the entire circumference and width of the tread portion of the tire. The structure is embedded in the tire. For this reason, the tire structure described in Patent Document 1 has a complicated configuration, which requires a large number of members and is difficult to manufacture. In addition, when a piezoelectric element is used, since the expansion and contraction of a highly rigid piezoelectric element is used for power generation, the piezoelectric element may be stress cracked due to deterioration over time.

本発明は上記点に鑑みて、中空構造のタイヤの接地長を検出するセンサを備えたタイヤ構造体において、センサが壊れ難く、簡素な構成のタイヤ構造体を提供することを目的とする。 In view of the above points, an object of the present invention is to provide a tire structure having a simple structure in which a sensor is difficult to break in a tire structure including a sensor for detecting a contact length of a tire having a hollow structure.

上記目的を達成するため、請求項１〜３に記載の発明では、車輪の外周に組み付けられる中空構造のタイヤ（２）と、タイヤのうち地面と接している部分の長さである接地長（Ｌ）を検出するためにタイヤの内側に備えられ、タイヤの変形によって電圧の変化を生じる発電型センサ（３）と、発電型センサの出力に基づいて接地長を算出するための演算処理を行って電気信号を出力する処理回路（６）と、処理回路が出力した電気信号を外部に送信するための送信手段（６１）と、を有するタイヤ構造体であって、以下の特徴を有する。 In order to achieve the above object, according to the first to third aspects of the present invention, the tire (2) having a hollow structure assembled to the outer periphery of the wheel, and the ground contact length (the length of the portion in contact with the ground of the tire) L), a power generation type sensor (3) that is provided inside the tire to detect L and generates a change in voltage due to deformation of the tire, and a calculation process for calculating the contact length based on the output of the power generation type sensor. A tire structure having a processing circuit (6) for outputting an electrical signal and a transmission means (61) for transmitting the electrical signal output by the processing circuit to the outside, and has the following characteristics.

すなわち、発電型センサは、導電性金属で構成された第１電極（３１ａ）を有する第１電極構造体（３１）および導電性金属で構成された第２電極（３２ａ）を有する第２電極構造体（３２）が互いに対向するように重ね合わされて配置された一対の電極構造体（３１、３２）と、第１電極における第２電極との対向面側に静電気を生じるために第１電極構造体および第２電極構造体の少なくとも一方に設けられ、タイヤよりも柔らかい材料で構成された帯電体（３１ｂ、３２ｂ）と、第１電極構造体および第２電極構造体の互いの対向距離が可変となるように、第１電極構造体および第２電極構造体を固定する固定部（３３）と、を有し、第１電極構造体は、タイヤに固定されると共に、第２電極構造体は、第１電極構造体に対して可動するようにされ、タイヤの変形に応じて、帯電体が、帯電体に対向する電極構造体と接触することにより静電気を生じると共に、タイヤの変形に応じて、第１電極構造体と第２電極構造体との間の対向距離が変化することにより、第１電極および第２電極の間に電圧を生じる構成とされており、一対の電極構造体は、少なくともタイヤのうち地面と接している部分と地面と接していない部分との境界の部分の変形によって、発電型センサにおける第１電極構造体と第２電極構造体との間の対向距離が変化する構成とされていることを特徴とする。 That is, the power generation type sensor includes a first electrode structure (31) having a first electrode (31a) made of a conductive metal and a second electrode structure having a second electrode (32a) made of a conductive metal. The first electrode structure for generating static electricity on the side of the first electrode facing the second electrode and the pair of electrode structures (31, 32) arranged so that the bodies (32) face each other. The distance between the charged body (31b, 32b) made of a material softer than the tire and the first electrode structure and the second electrode structure provided on at least one of the body and the second electrode structure is variable. And a fixing portion (33) for fixing the first electrode structure and the second electrode structure so that the first electrode structure is fixed to the tire, and the second electrode structure is Movable relative to the first electrode structure In accordance with the deformation of the tire, the charged body is brought into contact with the electrode structure facing the charged body to generate static electricity, and the first electrode structure and the second electrode structure are formed according to the deformation of the tire. The opposite distance between the body and the body is configured to generate a voltage between the first electrode and the second electrode, and the pair of electrode structures includes at least a portion of the tire in contact with the ground. The facing distance between the first electrode structure and the second electrode structure in the power generation sensor is changed by deformation of the boundary portion with the portion not in contact with the ground.

このため、簡素な構成によって、タイヤの接地境界部分に対応する位置に配置された発電型センサの電圧の変化を利用することで、タイヤの接地長を検出することができる。また、この発電型センサでは、第１電極構造体に対して相対的に可変の第２電極構造体を有する構成であるため、応力割れ等が生じ難い。このため、発電型センサの耐久性を向上させることができる。 For this reason, the contact length of the tire can be detected by using a change in the voltage of the power generation sensor disposed at a position corresponding to the contact boundary portion of the tire with a simple configuration. In addition, since this power generation sensor has a configuration in which the second electrode structure is relatively variable with respect to the first electrode structure, stress cracking or the like hardly occurs. For this reason, durability of a power generation type sensor can be improved.

本発明の第１実施形態におけるタイヤ構造体の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the tire structure in 1st Embodiment of this invention. 図１におけるII領域を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows the II area | region in FIG. 図２におけるIII-III断面（タイヤが変形して空隙を生じた状態）を示す図である。It is a figure which shows the III-III cross section (state which the tire deform | transformed and produced the space | gap) in FIG. 図２におけるIII-III断面（空隙が消失した状態）を示す図である。It is a figure which shows the III-III cross section (state which the space | gap disappeared) in FIG. 発電型センサおよび自律発電システムの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of a power generation type sensor and an autonomous power generation system. 図１に示すタイヤ構造体において、タイヤ回転中の各所での発電型センサの状態を示す図である。In the tire structure shown in FIG. 1, it is a figure which shows the state of the electric power generation type sensor in various places during tire rotation. タイヤの回転したときの発電型センサの出力信号の推移を示した図である。It is the figure which showed transition of the output signal of a power generation type sensor when a tire rotates. 発電型センサおよび処理回路の出入力関係を示す図である。It is a figure which shows the input / output relationship of a power generation type sensor and a processing circuit. 本発明の第２実施形態におけるタイヤ構造体の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the tire structure in 2nd Embodiment of this invention. 図９におけるX領域を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows the X area | region in FIG. 図１０におけるXI領域（タイヤが変形して空隙を生じた状態）を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows the XI area | region (state which the tire deform | transformed and produced the space | gap) in FIG. 図１０におけるXI領域（空隙が消失した状態）を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows the XI area | region (state which the space | gap disappeared) in FIG. 図９に示すタイヤ構造体において、タイヤ回転中の各所での発電型センサの状態を示す図である。In the tire structure shown in FIG. 9, it is a figure which shows the state of the electric power generation type sensor in various places during tire rotation. 図９に示すタイヤ構造体（タイヤの接地長が図１３の場合よりも長い場合）において、タイヤ回転中の各所での発電型センサの状態を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing the state of the power generation type sensor at various points during tire rotation in the tire structure shown in FIG.

以下、本発明の実施形態について図１〜図１４に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other will be described with the same reference numerals.

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係るタイヤ構造体１について図１〜図８を参照して説明する。図１に示すように、第１実施形態に係るタイヤ構造体１は、タイヤ２と、タイヤ２の接地長（図６の符号Ｌを参照）を検出するため発電型センサ３とを有する構成とされている。このタイヤ構造体１は、例えば、自動車などの車両の車輪の外周に組みつけられるタイヤとして機能するものである。 (First embodiment)
A tire structure 1 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the tire structure 1 according to the first embodiment includes a tire 2 and a power generation type sensor 3 for detecting the contact length of the tire 2 (see the symbol L in FIG. 6). Has been. This tire structure 1 functions as a tire assembled on the outer periphery of a wheel of a vehicle such as an automobile.

タイヤ２は、車輪の外周に組み付けられる中空構造の一般的に用いられるものである。図１に示すように、タイヤ２は、車輪のホイールリム４を丸く囲い込むようにホイールリム４に固定されている。図２に示すように、タイヤ２は、トレッド部２ａ、ショルダ部２ｂ、サイドウォール部２ｃ、およびビード部２ｄを有する構成とされている。トレッド部２ａは、路面と接触する部分であり、後述するタイヤ樹脂体２１の厚さが最も厚くなっている。ショルダ部２ｂは、トレッド部２ａに隣接する部分であり、車両が旋回運動を行う際に路面と接触する。サイドウォール部２ｃは、ショルダ部２ｂに隣接する部分であり、路面には接触しないが、路面から受ける衝撃を緩和する目的で屈曲する部分である。ビード部２ｄは、サイドウォール部２ｃに隣接する部分であり、タイヤ２をホイールリム４に固定する部分である。 The tire 2 is generally used as a hollow structure assembled to the outer periphery of a wheel. As shown in FIG. 1, the tire 2 is fixed to the wheel rim 4 so as to surround the wheel rim 4 of the wheel. As shown in FIG. 2, the tire 2 has a tread portion 2a, a shoulder portion 2b, a sidewall portion 2c, and a bead portion 2d. The tread portion 2a is a portion in contact with the road surface, and the tire resin body 21 described later has the largest thickness. The shoulder portion 2b is a portion adjacent to the tread portion 2a, and comes into contact with the road surface when the vehicle performs a turning motion. The sidewall portion 2c is a portion adjacent to the shoulder portion 2b and is a portion that does not contact the road surface but bends for the purpose of mitigating the impact received from the road surface. The bead portion 2 d is a portion adjacent to the sidewall portion 2 c and is a portion that fixes the tire 2 to the wheel rim 4.

図２に示すように、タイヤ２は、弾性変形可能なタイヤ樹脂体２１と、タイヤ樹脂体２１を補強して剛性を向上させるベルト２２と、タイヤ樹脂体２１を保持すると共に、タイヤ２が受ける荷重や衝撃に対する耐久性を向上させるカーカス２３とを有する。 As shown in FIG. 2, the tire 2 includes an elastically deformable tire resin body 21, a belt 22 that reinforces the tire resin body 21 to improve rigidity, and holds the tire resin body 21 and is received by the tire 2. And a carcass 23 for improving durability against load and impact.

タイヤ樹脂体２１は、合成ゴムや天然ゴムを主成分とし、カーボンや硫黄などの配合剤が混合された混合物で構成され、弾性変形可能とされている。タイヤ樹脂体２１は、ホイールリム４との間に空気を充填するための中空部５が形成されるように、ビード部２ｄにおいてホイールリム４に固定されている。 The tire resin body 21 is composed of a mixture containing synthetic rubber or natural rubber as a main component and a compounding agent such as carbon or sulfur mixed therein, and is elastically deformable. The tire resin body 21 is fixed to the wheel rim 4 at the bead portion 2 d so that a hollow portion 5 for filling air is formed between the tire resin body 21 and the wheel rim 4.

ベルト２２は、金属のワイヤー、例えば鋼のワイヤーを編んで帯状に形成され、タイヤ樹脂体２１の内部に埋設されている。ベルト２２は、トレッド部２ａからショルダ部２ｂを経てサイドウォール部２ｃの一部に至る部分に、タイヤ２の回転方向（周方向）に張られている。 The belt 22 is formed in a belt shape by knitting a metal wire, for example, a steel wire, and is embedded in the tire resin body 21. The belt 22 is stretched in the rotation direction (circumferential direction) of the tire 2 on a portion from the tread portion 2a through the shoulder portion 2b to a part of the sidewall portion 2c.

カーカス２３は、例えばポリアミド系やポリエステル系の繊維で構成され、タイヤ樹脂体２１の内部のうち、ベルト２２と中空部５の間に埋設されている。図２に示すように、カーカス２３は、車両の進行方向に対して左側のビード部２ｄから、図示しない右側のビード部まで延びて形成されて、タイヤ２の骨格として機能している。 The carcass 23 is made of, for example, a polyamide-based or polyester-based fiber, and is embedded between the belt 22 and the hollow portion 5 in the tire resin body 21. As shown in FIG. 2, the carcass 23 is formed to extend from the left bead portion 2 d to the right bead portion (not shown) in the traveling direction of the vehicle, and functions as a skeleton of the tire 2.

また、図２に示すように、タイヤ２は、ビード部２ｄにビード２１ｄを有している。ビード２１ｄは、高炭素鋼を束ねた構造とされている。このビード２１ｄは、タイヤ樹脂体２１をホイールリム４に固定すると共に、カーカス２３の両端を固定している。 As shown in FIG. 2, the tire 2 has a bead 21d in the bead portion 2d. The bead 21d has a structure in which high carbon steel is bundled. The bead 21 d fixes the tire resin body 21 to the wheel rim 4 and fixes both ends of the carcass 23.

発電型センサ３は、車両が走行してタイヤ２が回転運動を行う際のタイヤ２の変形による機械的エネルギーを電力に変換し、また、タイヤ２の接地長を検出するために、タイヤ２の変形によって電圧を生じるものである。 The power generation sensor 3 converts mechanical energy due to deformation of the tire 2 when the vehicle travels and the tire 2 performs a rotational motion into electric power, and detects the contact length of the tire 2 to detect the contact length of the tire 2. A voltage is generated by deformation.

図１に示すように、発電型センサ３は、タイヤ２の内側、すなわちタイヤ２のうちタイヤ２とホイールリム４とに囲まれて形成される中空部５に面した部分において、タイヤ２の回転方向に複数備えられている。本実施形態では、発電型センサ３が、タイヤ２におけるトレッド部２ａに固定されている。 As shown in FIG. 1, the power generation sensor 3 rotates the tire 2 at the inside of the tire 2, i.e., the portion of the tire 2 facing the hollow portion 5 formed by being surrounded by the tire 2 and the wheel rim 4. There are several in the direction. In the present embodiment, the power generation type sensor 3 is fixed to the tread portion 2 a of the tire 2.

図３に示すように、発電型センサ３は、平板状の第１電極３１ａと、第１電極３１ａと対向する第２電極３２ａとを有する。第１電極３１ａおよび第２電極３２ａは、導電性金属で構成されている。第１電極３１ａにおける第２電極３２ａとの対向面には、該対向面側に静電気を生じさせるための第１帯電体３１ｂが形成されている。また、第２電極３２ａにおける第１電極３１ａとの対向面には、対向面側に静電気を生じさせるための第２帯電体３２ｂが形成されている。すなわち、第１帯電体３１ｂと第２帯電体３２ｂは互いに対向して配置されている。この第１帯電体３１ｂと第２帯電体３２ｂは、それぞれ、タイヤ２よりも柔らかい材料で構成されている。 As shown in FIG. 3, the power generation type sensor 3 includes a flat plate-like first electrode 31a and a second electrode 32a facing the first electrode 31a. The first electrode 31a and the second electrode 32a are made of a conductive metal. On the surface of the first electrode 31a facing the second electrode 32a, a first charged body 31b for generating static electricity is formed on the surface facing the first electrode 31a. A second charged body 32b for generating static electricity is formed on the surface of the second electrode 32a facing the first electrode 31a. That is, the first charged body 31b and the second charged body 32b are arranged to face each other. The first charged body 31b and the second charged body 32b are each made of a material softer than the tire 2.

第１電極３１ａと第１帯電体３１ｂは接合されて一体の第１電極構造体３１を構成している。同様に、第２電極３２ａと第２帯電体３２ｂは接合されて一体の第２電極構造体３２を構成している。第１電極構造体３１と第２電極構造体３２は、互いの端部同士が固定部３３によって固定されている。第１電極構造体３１は、固定部３３と共にタイヤ２に固定されている。より具体的には、第１電極構造体３１の第１電極３１ａが図示しない接着剤を介してタイヤ樹脂体２１に固定されている。第２電極構造体３２は、固定部３３により固定された部分を固定端として、自由に変形可能な膜状となっている。このため、第２電極構造体３２は、固定部３３により固定された部分を除いて、第１電極構造体３１に対する対向距離がタイヤ２の変形に応じて可変となっている。 The first electrode 31 a and the first charged body 31 b are joined to form an integrated first electrode structure 31. Similarly, the second electrode 32a and the second charged body 32b are joined to form an integrated second electrode structure 32. The end portions of the first electrode structure 31 and the second electrode structure 32 are fixed by a fixing portion 33. The first electrode structure 31 is fixed to the tire 2 together with the fixing portion 33. More specifically, the first electrode 31a of the first electrode structure 31 is fixed to the tire resin body 21 via an adhesive (not shown). The second electrode structure 32 has a film shape that can be freely deformed with a portion fixed by the fixing portion 33 as a fixed end. For this reason, the distance between the second electrode structure 32 and the first electrode structure 31 is variable according to the deformation of the tire 2 except for the portion fixed by the fixing portion 33.

第１電極構造体３１は、例えば、第１帯電体３１ｂとしてのポリエチレン膜上に、第１電極３１ａとしてＡｕ（金）もしくはＡｌ（アルミニウム）が蒸着されて形成されている。一方、第２電極構造体３２は、第２帯電体３２ｂとしてのナイロン膜上に、第２電極３２ａとしてＡｕもしくはＡｌが蒸着されて形成されている。本実施形態では、第１電極構造体３１および第２電極構造体３２は、互いに合同な平板形状の膜である。 The first electrode structure 31 is formed, for example, by vapor-depositing Au (gold) or Al (aluminum) as the first electrode 31a on a polyethylene film as the first charged body 31b. On the other hand, the second electrode structure 32 is formed by vapor-depositing Au or Al as the second electrode 32a on the nylon film as the second charged body 32b. In the present embodiment, the first electrode structure 31 and the second electrode structure 32 are congruent flat plate-like films.

固定部３３は、例えば、シリコン系の接着剤である。固定部３３は、第１電極構造体３１および第２電極構造体３２の縁部同士を互いに接着しつつ、発電型センサ３をタイヤ２に固定している。本実施形態では、第１電極構造体３１および第２電極構造体３２それぞれのうち、タイヤ２の回転方向における一端側の部分および該一端側とは反対側の他端側の部分が、固定部３３によって、互いに接着されつつ、タイヤ２に固定されている。なお、第１電極構造体３１および第２電極構造体３２それぞれのうち、上記一端側の部分および他端側の部分以外の部分は、互いに接着されていない。このため、本実施形態では、第２電極構造体３２が第１電極構造体３１に対して可動となる。 The fixing part 33 is, for example, a silicon-based adhesive. The fixing part 33 fixes the power generation sensor 3 to the tire 2 while adhering edges of the first electrode structure 31 and the second electrode structure 32 to each other. In the present embodiment, of each of the first electrode structure 31 and the second electrode structure 32, a portion on one end side in the rotation direction of the tire 2 and a portion on the other end side opposite to the one end side are fixed portions. By 33, it is fixed to the tire 2 while being bonded to each other. Of the first electrode structure 31 and the second electrode structure 32, portions other than the one end side portion and the other end side portion are not bonded to each other. For this reason, in this embodiment, the second electrode structure 32 is movable with respect to the first electrode structure 31.

このように、本実施形態に係るタイヤ構造体１は、第１電極構造体３１および第２電極構造体３２が互いに対向するように重ね合わされて配置された構成の一対の電極構造体３１、３２を有する。 As described above, the tire structure 1 according to the present embodiment has a pair of electrode structures 31 and 32 having a configuration in which the first electrode structure 31 and the second electrode structure 32 are arranged so as to face each other. Have

図５に示すように、本実施形態に係るタイヤ構造体１には、処理回路６が設けられている。処理回路６は、発電型センサ３の出力に基づいて接地長Ｌを算出するための演算処理・増幅処理などを行い、その結果である電気信号を外部へ出力する等の機能を有する制御回路などである。本実施形態における処理回路６は、タイヤ２の変形によって生じる発電型センサ３における電圧の変化に基づいて接地長Ｌを算出するための演算処理・増幅処理などを行う。処理回路６は、発電型センサ３および後述する送信手段６１と電気的に接続されている。 As shown in FIG. 5, the tire structure 1 according to the present embodiment is provided with a processing circuit 6. The processing circuit 6 performs a calculation process / amplification process for calculating the grounding length L based on the output of the power generation sensor 3, and has a function of outputting an electric signal as a result to the outside. It is. The processing circuit 6 in the present embodiment performs arithmetic processing / amplification processing for calculating the contact length L based on a change in voltage in the power generation sensor 3 caused by deformation of the tire 2. The processing circuit 6 is electrically connected to the power generation sensor 3 and a transmission means 61 described later.

送信手段６１は、処理回路６が出力した電気信号を外部に送信するためのものであり、例えば、信号送信用アンテナを有する無線機によって構成される。本実施形態に係るタイヤ構造体１では、この送信手段６１によって、タイヤの空気圧を検出するためのデータなどとしてタイヤ２の接地長についての情報が車体側に送信される。 The transmission means 61 is for transmitting the electric signal output from the processing circuit 6 to the outside, and is constituted by, for example, a radio having a signal transmission antenna. In the tire structure 1 according to the present embodiment, the transmission unit 61 transmits information about the contact length of the tire 2 to the vehicle body side as data for detecting the tire air pressure.

以上、本実施形態に係るタイヤ構造体１の構成について説明した。次に、本実施形態における発電型センサ３の動作について図３〜図６を参照して説明する。なお、図６中の発電型センサ３の状態を示す複数の断面図は全て、発電型センサ３を、図中のタイヤ２を紙面に対する法線方向に見たときの断面図である。 The configuration of the tire structure 1 according to the present embodiment has been described above. Next, the operation of the power generation sensor 3 in this embodiment will be described with reference to FIGS. In addition, all of the plurality of cross-sectional views showing the state of the power generation type sensor 3 in FIG. 6 are cross-sectional views of the power generation type sensor 3 when the tire 2 in the drawing is viewed in the direction normal to the paper surface.

図３に示すように、タイヤ２に対してタイヤ２の回転方向における接線の方向（図中の矢印Ａを参照）に外力が加えられると、タイヤ２が潰れるように変形する。このようにタイヤ２が変形した状態では、トレッド部２ａがタイヤ２の回転軸に垂直な方向に凸になるように変形する。これにより、第２電極構造体３２が撓むように変形し、第１電極構造体３１との間に空隙ＡＧが形成される。 As shown in FIG. 3, when an external force is applied to the tire 2 in a tangential direction in the rotation direction of the tire 2 (see arrow A in the figure), the tire 2 is deformed so as to be crushed. When the tire 2 is deformed as described above, the tread portion 2a is deformed so as to protrude in a direction perpendicular to the rotation axis of the tire 2. Thereby, the second electrode structure 32 is deformed so as to be bent, and a gap AG is formed between the first electrode structure 31 and the first electrode structure 31.

一方、タイヤ２が受けていた外力が減少すると、トレッド部２ａは伸びるように変形する。このため、図４に示すように、撓んでいた第２電極構造体３２が張るように変形する。これにより、空隙ＡＧは消失する。言い換えれば、第１電極構造体３１と第２電極構造体３２が接触する。より詳しくは、第１帯電体３１ｂと第２帯電体３２ｂとが接触する。 On the other hand, when the external force received by the tire 2 decreases, the tread portion 2a is deformed so as to extend. For this reason, as shown in FIG. 4, it deform | transforms so that the bent 2nd electrode structure 32 may be stretched. Thereby, the gap AG disappears. In other words, the first electrode structure 31 and the second electrode structure 32 are in contact with each other. In more detail, the 1st charged body 31b and the 2nd charged body 32b contact.

図６に示すように、トレッド部２ａにおいては、タイヤ２のうち接地部分と非接地部分との境界の部分（以下、この部分を接地境界部分という）はタイヤ２の回転方向における接線の方向の外力を受けて変形し、接地境界部分以外の部分は変形しない。このため、本実施形態のように発電型センサ３がトレッド部２ａに固定されている場合には、複数の発電型センサ３のうちタイヤ２の接地境界部分に対応する位置に配置された発電型センサ３において、第１電極構造体３１と第２電極構造体３２との間の対向距離が広がる。また、接地境界部分以外の部分に対応する位置に配置された発電型センサ３においては、第１電極構造体３１と第２電極構造体３２が接触する。このように、本実施形態に係るタイヤ構造体１では、走行中の車両におけるタイヤ２の回転に伴い、トレッド部が伸縮を繰り返し、これにより、第１帯電体３１ｂおよび第２帯電体３２ｂは、周期的に接触と離間を繰り返す。 As shown in FIG. 6, in the tread portion 2 a, a boundary portion between the grounded portion and the non-grounded portion of the tire 2 (hereinafter, this portion is referred to as a grounded boundary portion) is a tangential direction in the rotation direction of the tire 2. Deforms in response to external force, and does not deform other than the contact boundary. For this reason, when the power generation type sensor 3 is fixed to the tread portion 2a as in the present embodiment, the power generation type disposed at a position corresponding to the grounding boundary portion of the tire 2 among the plurality of power generation type sensors 3. In the sensor 3, the facing distance between the first electrode structure 31 and the second electrode structure 32 is increased. Further, in the power generation sensor 3 arranged at a position corresponding to a portion other than the ground boundary portion, the first electrode structure 31 and the second electrode structure 32 are in contact with each other. As described above, in the tire structure 1 according to the present embodiment, the tread portion repeatedly expands and contracts with the rotation of the tire 2 in the running vehicle, whereby the first charged body 31b and the second charged body 32b are Repeat contact and separation periodically.

次に、発電型センサ３における発電原理について図５を参照して説明する。なお、以下の説明では、説明の簡便性を考慮し、第１電極３１ａおよび第２電極３２ａが、互いに平行を維持する平行平板であると仮定する。 Next, the principle of power generation in the power generation type sensor 3 will be described with reference to FIG. In the following description, it is assumed that the first electrode 31a and the second electrode 32a are parallel plates that maintain parallel to each other in consideration of the simplicity of the description.

上記したように、第１帯電体３１ｂと第２帯電体３２ｂは、接触と離間を繰り返す。第１帯電体３１ｂと第２帯電体３２ｂが接触すると静電気を生じる。これにより生じた電荷の面密度（以下、電荷密度という）をσとすると、第１電極３１ａと第２電極３２ａとの間に生じる電場ＥはＥ＝σ／εである。ここでεは第１帯電体３１ｂ、第２帯電体３２ｂおよび空隙ＡＧの各誘電率を考慮に入れた全体としての誘電率である。 As described above, the first charged body 31b and the second charged body 32b repeat contact and separation. When the first charged body 31b and the second charged body 32b come into contact with each other, static electricity is generated. If the surface density (hereinafter referred to as charge density) of the charges generated thereby is σ, the electric field E generated between the first electrode 31a and the second electrode 32a is E = σ / ε. Here, ε is a dielectric constant as a whole in consideration of the dielectric constants of the first charged body 31b, the second charged body 32b, and the air gap AG.

一方、第１電極３１ａと第２電極３２ａとの間の電位差Ｖは、電場Ｅが一定であるから、Ｖ＝Ｅｄである。ここで、図５に示すように、ｄは、第１帯電体３１ｂと第２帯電体３２ｂとが離間したときの対向距離である。したがって、この対向距離が変化することにより、第１電極３１ａおよび第２電極３２ａの間に電圧を生じる。また、第１帯電体３１ｂと第２帯電体３２ｂとが互いに接触して電荷密度σをもって帯電した状態から、互いの対向距離がｄになるまで離間した際に各帯電体３１ｂ、３２ｂに蓄積されるエネルギーＵは、数式１により表される。 On the other hand, the potential difference V between the first electrode 31a and the second electrode 32a is V = Ed because the electric field E is constant. Here, as shown in FIG. 5, d is a facing distance when the first charged body 31b and the second charged body 32b are separated from each other. Therefore, a voltage is generated between the first electrode 31a and the second electrode 32a by changing the facing distance. Further, when the first charged body 31b and the second charged body 32b are in contact with each other and charged with a charge density σ until the distance between the first charged body 31b and the second charged body 32b becomes d, the charged bodies 31b and 32b are accumulated. The energy U is expressed by Equation 1.

なお、Ｃは、第１電極３１ａと第２電極３２ａとを電極とみなしたときのコンデンサの静電容量であり、Ｓは第１電極３１ａおよび第２電極３２ａの面積である。

C is the capacitance of the capacitor when the first electrode 31a and the second electrode 32a are regarded as electrodes, and S is the area of the first electrode 31a and the second electrode 32a.

図２〜図４においては、電子装置およびバッテリの図示を省略したが、本来、発電型センサ３には、図５に示すように、処理回路６が接続されている。処理回路６は、電子装置としての圧力センサ６２、圧力センサ６２から出力される出力信号を外部に送信する送信手段６１としての無線機、バッテリ６３、および全波整流用のダイオード６４を有している。各帯電体３１ｂ、３２ｂに蓄積されるエネルギーＵは、バッテリ６３に蓄積される、もしくは、圧力センサ６２に供給される電力となる。このように、本実施形態では、発電型センサ３と処理回路６とによって、自律発電システムが構築されている。 2 to 4, the electronic device and the battery are not shown, but the processing circuit 6 is originally connected to the power generation sensor 3 as shown in FIG. 5. The processing circuit 6 includes a pressure sensor 62 as an electronic device, a radio as a transmission unit 61 that transmits an output signal output from the pressure sensor 62, a battery 63, and a full-wave rectifying diode 64. Yes. The energy U accumulated in each of the charged bodies 31 b and 32 b becomes electric power accumulated in the battery 63 or supplied to the pressure sensor 62. Thus, in the present embodiment, an autonomous power generation system is constructed by the power generation sensor 3 and the processing circuit 6.

数式１によれば、エネルギーＵは、第１帯電体３１ｂと第２帯電体３２ｂの対向距離に比例する。よって、この発電型センサ３は、タイヤ２の変形に起因する第１帯電体３１ｂと第２帯電体３２ｂとの接触と離間の繰り返しによって発電を行うことができる。この発電型センサ３は、一対の電極構造体３１、３２を重ね合わせただけの簡素な構成であって、高コストの主な原因である圧電素子を用いる必要がないため、製造コストを抑制することができる。また、従来のように圧電素子を用いる場合、剛性の高い圧電素子の伸縮を発電に利用するため、経年劣化等により圧電素子が応力割れを生ずるおそれがあった。一方、この発電型センサ３では、第１電極構造体３１に対して相対的に可変の第２電極構造体３２を有する構成であるため、応力割れ等が生じ難い。このため、本実施形態では、発電型センサ３の耐久性を向上させることができる。 According to Equation 1, the energy U is proportional to the facing distance between the first charged body 31b and the second charged body 32b. Therefore, the power generation type sensor 3 can generate power by repeatedly contacting and separating the first charged body 31b and the second charged body 32b due to the deformation of the tire 2. The power generation sensor 3 has a simple configuration in which a pair of electrode structures 31 and 32 are overlapped with each other, and it is not necessary to use a piezoelectric element that is a main cause of high cost. be able to. In addition, when a piezoelectric element is used as in the prior art, since the expansion and contraction of a highly rigid piezoelectric element is used for power generation, the piezoelectric element may be stress cracked due to deterioration over time. On the other hand, the power generation sensor 3 has a configuration in which the second electrode structure 32 that is relatively variable with respect to the first electrode structure 31 is provided, and therefore, stress cracking and the like are unlikely to occur. For this reason, in this embodiment, durability of the power generation type sensor 3 can be improved.

また、数式１によれば、エネルギーＵは、第１電極３１ａおよび第２電極３２ａの面積Ｓに比例する。従来でも、圧電素子の大きさを大きくすることで発電量を大きくすることは可能であったが、コストが増大する等の問題があった。これに対して、本実施形態に係るタイヤ構造体１では、高コストの主な原因である圧電素子を用いないため、コストを抑制しつつ、各電極３１ａ、３２ａ、ひいては、各電極構造体３１、３２の面積の増大を容易に行うことができる。 Further, according to Equation 1, the energy U is proportional to the area S of the first electrode 31a and the second electrode 32a. Conventionally, it was possible to increase the amount of power generation by increasing the size of the piezoelectric element, but there was a problem that the cost increased. On the other hand, in the tire structure 1 according to the present embodiment, since the piezoelectric element which is a main cause of high cost is not used, the electrodes 31a and 32a and thus the electrode structures 31 are suppressed while suppressing the cost. , 32 can be easily increased.

次に、本実施形態に係るタイヤ構造体１におけるタイヤの接地長の検出について図７、図８を参照して説明する。 Next, detection of the contact length of the tire in the tire structure 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

上記で説明したように、各発電型センサ３のうち、タイヤ２の接地境界部分に対応する位置に配置された発電型センサ３には、第１電極構造体３１と第２電極構造体３２との間の対向距離が広がることにより、電圧の変化が生じる。回転方向に複数備えられた複数の発電型センサ３それぞれを識別するために、各発電型センサ３には例えばＩＤが割り振られ、本実施形態では、図７に示すように、発電型センサ３に生じた電圧の変化に基づいた電気信号が用いられる。図７では、ＩＤが「Ｎ」の発電型センサ３およびＩＤが「Ｎ＋４」の発電型センサ３において電圧の変化が生じており、この２つの発電型センサ３がタイヤ２の接地境界部分に対応する位置に配置された発電型センサ３として認識された例を示している。このとき、図８に示すように、まず、処理回路６によって、上記した発電型センサ３の電圧の変化に基づいて演算処理・増幅処理などが行なわれた後に、タイヤ２の接地長を示す電気信号が図示しない送信手段６１に出力される。このとき、タイヤ２の接地境界部分に対応する位置に配置された２つの発電型センサ３の固定位置に基づいて、タイヤの接地長が算出される。そして、処理回路６が出力した電気信号が送信手段６１によって外部（車両内のＣＰＵなど）に送信される。こうして、本実施形態に係るタイヤ構造体１におけるタイヤの接地長の検出が完了する。 As described above, among the power generation sensors 3, the power generation sensors 3 disposed at positions corresponding to the ground boundary portions of the tires 2 include the first electrode structure 31, the second electrode structure 32, and the like. As the facing distance increases, the voltage changes. In order to identify each of the plurality of power generation sensors 3 provided in the rotation direction, for example, an ID is assigned to each power generation sensor 3, and in this embodiment, as shown in FIG. An electrical signal based on the resulting voltage change is used. In FIG. 7, a voltage change occurs in the power generation sensor 3 with ID “N” and the power generation sensor 3 with ID “N + 4”, and these two power generation sensors 3 correspond to the grounding boundary portion of the tire 2. The example recognized as the power generation type sensor 3 arrange | positioned in the position to perform is shown. At this time, as shown in FIG. 8, first, after the arithmetic processing / amplification processing and the like are performed by the processing circuit 6 based on the change in the voltage of the power generation type sensor 3 described above, The signal is output to transmission means 61 (not shown). At this time, the ground contact length of the tire is calculated on the basis of the fixed positions of the two power generation sensors 3 arranged at positions corresponding to the ground contact boundary portions of the tire 2. Then, the electrical signal output from the processing circuit 6 is transmitted to the outside (CPU in the vehicle) by the transmission means 61. Thus, the detection of the contact length of the tire in the tire structure 1 according to the present embodiment is completed.

以上のように、本実施形態に係るタイヤ構造体１は、以下の構成とされた発電型センサ３を有する構成とされている。すなわち、発電型センサ３は、導電性金属で構成された第１電極３１ａを有する第１電極構造体３１および導電性金属で構成された第２電極３２ａを有する第２電極構造体３２が互いに対向するように重ね合わされて配置された一対の電極構造体３１、３２を有する。また、発電型センサ３は、対向面側に静電気を生じるために第１電極構造体３１および第２電極構造体３２の少なくとも一方に設けられ、タイヤ２よりも柔らかい材料で構成された帯電体３１ｂ、３２ｂを有する。また、発電型センサ３は、第１電極構造体３１および第２電極構造体３２の互いの対向距離が可変となるように、第１電極構造体３１および第２電極構造体３２を固定する固定部３３を有する。そして、第１電極構造体３１は、タイヤ２に固定されると共に、第２電極構造体３２は、第１電極構造体３１に対して可動するようにされ、タイヤ２の変形に応じて、帯電体３１ｂ、３２ｂが、帯電体３１ｂ、３２ｂに対向する電極構造体３１、３２と接触することにより静電気を生じる。また、タイヤ２の変形に応じて、第１電極構造体３１と第２電極構造体３２との間の対向距離が変化することにより、第１電極３１ａおよび第２電極３２ａの間に電圧を生じる。一対の電極構造体３１、３２は、タイヤ２のうち接地境界部分の変形によって、発電型センサ３における第１電極構造体３１と第２電極構造体３２との間の対向距離が変化する構成とされている。 As described above, the tire structure 1 according to this embodiment is configured to include the power generation sensor 3 having the following configuration. That is, in the power generation sensor 3, the first electrode structure 31 having the first electrode 31a made of conductive metal and the second electrode structure 32 having the second electrode 32a made of conductive metal are opposed to each other. It has a pair of electrode structure 31 and 32 arrange | positioned so that it may overlap. The power generation sensor 3 is provided on at least one of the first electrode structure 31 and the second electrode structure 32 to generate static electricity on the opposite surface side, and is a charged body 31b made of a material softer than the tire 2. , 32b. Further, the power generation sensor 3 fixes the first electrode structure 31 and the second electrode structure 32 so that the distance between the first electrode structure 31 and the second electrode structure 32 can be changed. Part 33. The first electrode structure 31 is fixed to the tire 2, and the second electrode structure 32 is movable with respect to the first electrode structure 31, and charged according to deformation of the tire 2. When the bodies 31b and 32b come into contact with the electrode structures 31 and 32 facing the charged bodies 31b and 32b, static electricity is generated. Moreover, a voltage is generated between the first electrode 31a and the second electrode 32a by changing the facing distance between the first electrode structure 31 and the second electrode structure 32 according to the deformation of the tire 2. . The pair of electrode structures 31 and 32 has a configuration in which the facing distance between the first electrode structure 31 and the second electrode structure 32 in the power generation sensor 3 is changed by deformation of the ground boundary portion of the tire 2. Has been.

このため、本実施形態に係るタイヤ構造体１では、簡素な構成によって、タイヤ２の接地境界部分に対応する位置に配置された発電型センサ３の電圧の変化を利用することで、タイヤの接地長を検出することができる。また、この発電型センサ３では、第１電極構造体３１に対して相対的に可変の第２電極構造体３２を有する構成であるため、応力割れ等が生じ難い。このため、本実施形態では、発電型センサ３の耐久性を向上させることができる。 For this reason, in the tire structure 1 according to the present embodiment, by using a change in the voltage of the power generation sensor 3 disposed at a position corresponding to the ground boundary portion of the tire 2 with a simple configuration, The length can be detected. Further, since the power generation sensor 3 has the second electrode structure 32 that is relatively variable with respect to the first electrode structure 31, stress cracking and the like are unlikely to occur. For this reason, in this embodiment, durability of the power generation type sensor 3 can be improved.

特に、本実施形態に係るタイヤ構造体１では、発電型センサ３が、タイヤ２のトレッド部２ａにおいて、タイヤ２の回転方向に複数備えられている。また、第１電極構造体３１および第２電極構造体３２それぞれのうち、タイヤ２の回転方向における一端側の部分および一端側とは反対側の他端側の部分が、固定部３３によって、互いに接着されつつタイヤ２に固定されている。また、一対の電極構造体３１、３２が、タイヤ２のうち接地境界部分の変形によって、タイヤ２のうち接地境界部分に対応する位置に配置された発電型センサ３における第１電極構造体３１と第２電極構造体３２との間の対向距離が広がる構成とされている
このため、本実施形態では、タイヤ２のうち２つの接地境界部分それぞれに対応する位置に配置された発電型センサ３の両方についての電圧の変化を同時に検知することができる。よって、本実施形態では、車両の走行時間や車輪の回転数などに基づいてタイヤ２の接地長を検出する場合に比べて、検出精度が高く、処理回路６への負担も小さくなる。 In particular, in the tire structure 1 according to this embodiment, a plurality of power generation sensors 3 are provided in the tread portion 2 a of the tire 2 in the rotation direction of the tire 2. Further, in each of the first electrode structure 31 and the second electrode structure 32, a portion on one end side in the rotation direction of the tire 2 and a portion on the other end side opposite to the one end side are mutually fixed by the fixing portion 33. It is fixed to the tire 2 while being bonded. In addition, the pair of electrode structures 31, 32 are arranged in a position corresponding to the ground boundary portion of the tire 2 by deformation of the ground boundary portion of the tire 2. For this reason, in the present embodiment, the power generation type sensor 3 disposed at a position corresponding to each of the two ground boundary portions of the tire 2 is configured to increase the facing distance between the second electrode structure 32 and the second electrode structure 32. Changes in voltage for both can be detected simultaneously. Therefore, in the present embodiment, the detection accuracy is high and the burden on the processing circuit 6 is reduced as compared with the case where the contact length of the tire 2 is detected based on the travel time of the vehicle, the rotational speed of the wheels, and the like.

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について図９〜図１４を参照して説明する。本実施形態に係るタイヤ構造体１は、第１実施形態のタイヤ構造体１に対して、発電型センサ３の構成などを変更したものであり、その他に関しては基本的には第１実施形態と同様である。したがって、ここでは第１実施形態と異なる部分のみについて説明する。 (Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The tire structure 1 according to the present embodiment is obtained by changing the configuration of the power generation type sensor 3 and the like with respect to the tire structure 1 of the first embodiment. It is the same. Therefore, only the parts different from the first embodiment will be described here.

第１実施形態では、発電型センサ３は、トレッド部２ａに固定されており、タイヤ２の回転方向に複数備えられていた構成とされていた。しかしながら、図９〜図１３に示すように、本実施形態では、発電型センサ３は、サイドウォール部２ｃに固定されると共に、タイヤ２の回転方向の全周に亘って繋がった構成とされている。 In the first embodiment, the power generation type sensor 3 is fixed to the tread portion 2 a and is configured to be provided in a plurality in the rotation direction of the tire 2. However, as shown in FIGS. 9 to 13, in the present embodiment, the power generation sensor 3 is fixed to the sidewall portion 2 c and connected to the entire circumference in the rotation direction of the tire 2. Yes.

また、第１実施形態では、第１電極構造体３１および第２電極構造体３２それぞれのうち、タイヤ２の回転方向における一端側の部分および他端側の部分が、固定部３３によって、互いに接着されつつ、タイヤ２に固定されていた。しかしながら、図１０〜図１２に示すように、本実施形態では、第１電極構造体３１および第２電極構造体３２それぞれのうち、タイヤ２の回転軸に垂直な方向における一端側の部分および他端側の部分が、固定部３３によって、互いに接着されつつ、タイヤ２に固定されている。なお、第１電極構造体３１および第２電極構造体３２それぞれのうち、上記一端側の部分および他端側の部分以外の部分は、互いに接着されていない。このため、本実施形態においても、第２電極構造体３２が第１電極構造体３１に対して可動となる。 Moreover, in 1st Embodiment, the part of the one end side in the rotation direction of the tire 2 and the part of the other end side are mutually adhere | attached by the fixing | fixed part 33 among the 1st electrode structure 31 and the 2nd electrode structure 32 respectively. However, it was fixed to the tire 2. However, as shown in FIGS. 10 to 12, in the present embodiment, the first electrode structure 31 and the second electrode structure 32, each of one end side in the direction perpendicular to the rotation axis of the tire 2, and the like. The end portion is fixed to the tire 2 while being bonded to each other by the fixing portion 33. Of the first electrode structure 31 and the second electrode structure 32, portions other than the one end side portion and the other end side portion are not bonded to each other. For this reason, also in the present embodiment, the second electrode structure 32 is movable with respect to the first electrode structure 31.

図１３に示すように、サイドウォール部２ｃにおいては、タイヤ２のうち接地部分がタイヤ２の回転軸に垂直な直線の方向（図１１の矢印Ｂを参照）の外力を受けて変形し、非接地部分は変形しない。このため、本実施形態のように発電型センサ３がサイドウォール部２ｃに固定されている場合には、タイヤ２の回転方向の全周に亘って繋がった構成の発電型センサ３のうちタイヤ２の接地部分に対応する位置における部分において、第１電極構造体３１と第２電極構造体３２との間の対向距離が広がる。また、非接地部分に対応する位置における部分においては、第１電極構造体３１と第２電極構造体３２が接触する。このように、本実施形態に係るタイヤ構造体１では、走行中の車両におけるタイヤ２の回転に伴い、サイドウォール部２ｃが伸縮を繰り返し、これにより、第１帯電体３１ｂおよび第２帯電体３２ｂは、周期的に接触と離間を繰り返す。 As shown in FIG. 13, in the sidewall portion 2 c, the ground contact portion of the tire 2 is deformed by receiving an external force in a linear direction perpendicular to the rotation axis of the tire 2 (see arrow B in FIG. 11). The ground part does not deform. For this reason, when the power generation type sensor 3 is fixed to the sidewall portion 2c as in the present embodiment, the tire 2 of the power generation type sensor 3 configured to be connected over the entire circumference in the rotation direction of the tire 2. The facing distance between the first electrode structure 31 and the second electrode structure 32 is increased at a portion corresponding to the grounding portion. The first electrode structure 31 and the second electrode structure 32 are in contact with each other at a position corresponding to the non-grounded portion. As described above, in the tire structure 1 according to the present embodiment, the sidewall portion 2c repeatedly expands and contracts with the rotation of the tire 2 in the traveling vehicle, whereby the first charged body 31b and the second charged body 32b. Periodically repeats contact and separation.

ここで、本実施形態に係るタイヤ構造体１におけるタイヤの接地長の検出について図１３、図１４を参照して説明する。なお、図１３、図１４中の発電型センサ３の状態を示す３つの断面図は、紙面の左右に位置する２つの図については、発電型センサ３を、図中のタイヤ２を紙面における上から下に見たときの断面図である。また、紙面の下に位置する図については、発電型センサ３を、図中のタイヤ２を紙面における右から左に見たときの断面図である。 Here, detection of the contact length of the tire in the tire structure 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 13 and 14. 13 and 14, the three sectional views showing the state of the power generation type sensor 3 are shown in the two figures located on the left and right sides of the paper. The power generation type sensor 3 is shown in FIG. It is sectional drawing when it sees below from. Moreover, about the figure located under a paper surface, it is sectional drawing when the power generation type sensor 3 sees the tire 2 in a figure from the right in the paper surface to the left.

上記で説明したように、発電型センサ３のうち、タイヤ２の接地部分に対応する位置における部分においては、第１電極構造体３１と第２電極構造体３２との間の対向距離が広がる。また、非接地部分に対応する位置における部分においては、第１電極構造体３１と第２電極構造体３２が接触する。よって、本実施形態では、タイヤ２の非接地部分が長くて接地部分が短い、すなわちタイヤの接地長が短いほど、タイヤ２における第１電極構造体３１と第２電極構造体３２が接触する部分が長くなる。このため、タイヤの接地長が短いほど、第１帯電体３１ｂと第２帯電体３２ｂとが互いに接触して帯電した後に離間した際に各帯電体３１ｂ、３２ｂに蓄積されるエネルギーＵが大きくなる。例えば、図１４に示す場合よりも図１３に示す場合の方が、各帯電体３１ｂ、３２ｂに蓄積されるエネルギーＵが大きくなる。よって、本実施形態に係るタイヤ構造体１では、このことを利用し、発電型センサ３に蓄積されたエネルギーＵを電気信号として用いる。具体的には、まず、処理回路６によって、上記した発電型センサ３のエネルギーＵの大きさに基づいて演算処理・増幅処理などが行なわれた後に、タイヤ２の接地長を示す電気信号が図示しない送信手段６１に出力される。このとき、エネルギーＵ、車両の走行時間や車輪の回転数などに基づいて、タイヤの接地長が算出される。そして、処理回路６が出力した電気信号が送信手段６１によって外部（車両内のＣＰＵなど）に送信される。こうして、本実施形態に係るタイヤ構造体１におけるタイヤの接地長の検出が完了する。 As described above, the facing distance between the first electrode structure 31 and the second electrode structure 32 increases in the portion of the power generation sensor 3 at the position corresponding to the ground contact portion of the tire 2. The first electrode structure 31 and the second electrode structure 32 are in contact with each other at a position corresponding to the non-grounded portion. Therefore, in the present embodiment, the portion where the first electrode structure 31 and the second electrode structure 32 in the tire 2 are in contact with each other as the non-grounding portion of the tire 2 is long and the grounding portion is short, that is, as the tire grounding length is short. Becomes longer. For this reason, the shorter the ground contact length of the tire, the larger the energy U accumulated in each of the charging bodies 31b and 32b when the first charging body 31b and the second charging body 32b come into contact with each other and are separated after charging. . For example, the energy U stored in each of the charged bodies 31b and 32b is larger in the case shown in FIG. 13 than in the case shown in FIG. Therefore, the tire structure 1 according to the present embodiment uses this fact and uses the energy U stored in the power generation type sensor 3 as an electric signal. Specifically, first, after the processing circuit 6 performs arithmetic processing / amplification processing based on the magnitude of the energy U of the power generation sensor 3 described above, an electrical signal indicating the contact length of the tire 2 is illustrated. Is not output to the transmission means 61. At this time, the contact length of the tire is calculated based on the energy U, the running time of the vehicle, the rotational speed of the wheel, and the like. Then, the electrical signal output from the processing circuit 6 is transmitted to the outside (CPU in the vehicle) by the transmission means 61. Thus, the detection of the contact length of the tire in the tire structure 1 according to the present embodiment is completed.

このため、本実施形態に係るタイヤ構造体１では、簡素な構成によって、発電型センサ３に蓄積されたエネルギーＵの変化を利用することで、タイヤの接地長を検出することができる。 For this reason, in the tire structure 1 according to the present embodiment, the ground contact length of the tire can be detected by using the change in the energy U accumulated in the power generation sensor 3 with a simple configuration.

（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。 (Other embodiments)
The present invention is not limited to the embodiment described above, and can be appropriately changed within the scope described in the claims.

例えば、第１、２実施形態のタイヤ構造体１において、発電型センサ３の一部を、タイヤ２の構成要素で兼用とする構成としてもよい。例えば、タイヤ２におけるベルト２２を、発電型センサ３における第１電極３１ａに兼用することができる。このような構成においては、発電型センサ３、ひいてはタイヤ構造体１の製造において省材料化を実現することができる。また、この場合において、第１帯電体３１ｂもしくは第２帯電体３２ｂとして、タイヤ２の構成要素であるタイヤ樹脂体２１を用いること等も可能である。 For example, in the tire structure 1 of the first and second embodiments, a part of the power generation type sensor 3 may be shared by the components of the tire 2. For example, the belt 22 in the tire 2 can also be used as the first electrode 31 a in the power generation type sensor 3. In such a configuration, material saving can be realized in the production of the power generation type sensor 3 and thus the tire structure 1. In this case, it is also possible to use the tire resin body 21 which is a constituent element of the tire 2 as the first charged body 31b or the second charged body 32b.

また、第１、２実施形態では、第２帯電体３２ｂを有する構成について示したが、第１電極構造体３１が第１帯電体３１ｂを有する構成であれば、必ずしも第２帯電体３２ｂが形成されている必要は無い。第２帯電体３２ｂが形成されない構成では、第１帯電体３１ｂと第２電極３２ａとが互いに接触と離間を繰り返すようにすればよい。また、第２電極構造体３２が第２帯電体３２ｂを有する構成であれば、第１帯電体３２ａが形成されない構成とされてもよい。 In the first and second embodiments, the configuration including the second charged body 32b is described. However, if the first electrode structure 31 includes the first charged body 31b, the second charged body 32b is not necessarily formed. There is no need to be. In the configuration in which the second charged body 32b is not formed, the first charged body 31b and the second electrode 32a may be repeatedly contacted and separated from each other. Further, as long as the second electrode structure 32 has the second charged body 32b, the first charged body 32a may not be formed.

また、第１実施形態では、発電型センサ３をトレッド部２ａに固定させた構成としていたが、この構成に限られない。すなわち、タイヤ２のうち接地境界部分に対応する位置に配置された発電型センサ３における第１電極構造体３１と第２電極構造体３２との間の対向距離が変化する構成であれば、発電型センサ３がトレッド部２ａ以外の部分に固定されてもよい。同様に、第２実施形態では、発電型センサ３をサイドウォール部２ｃに固定させた構成としていたが、この構成に限られない。すなわち、発電型センサ３のうちタイヤ２の接地部分に対応する位置の部分において第１電極構造体３１と第２電極構造体３２との間の対向距離が変化する構成であれば、発電型センサ３がサイドウォール部２ｃ以外の部分に固定されてもよい。 In the first embodiment, the power generation sensor 3 is fixed to the tread portion 2a. However, the configuration is not limited thereto. That is, if the opposing distance between the 1st electrode structure 31 and the 2nd electrode structure 32 in the power generation type sensor 3 arrange | positioned in the position corresponding to an earthing | grounding boundary part among the tires 2 will be set, power generation The mold sensor 3 may be fixed to a portion other than the tread portion 2a. Similarly, in 2nd Embodiment, although it was set as the structure which fixed the electric power generation type sensor 3 to the sidewall part 2c, it is not restricted to this structure. That is, if the opposing distance between the 1st electrode structure 31 and the 2nd electrode structure 32 changes in the part of the position corresponding to the grounding part of the tire 2 among the power generation sensors 3, the power generation sensor 3 may be fixed to a portion other than the sidewall portion 2c.

また、第１実施形態では、発電型センサ３が複数設けられた構成としていたが、発電型センサ３は一つであってもよい。例えば、第１実施形態において発電型センサ３を一つのみ設けた構成とし、タイヤ２の回転中において、該発電型センサ３がタイヤ２の接地部分に対応する位置にある場合に、第１電極構造体３１と第２電極構造体３２との間の対向距離が広がるようにしてもよい。この場合においても、第２実施形態の場合のように、エネルギーＵ、車両の走行時間や車輪の回転数などに基づいて、タイヤの接地長を算出することができる。 In the first embodiment, a plurality of power generation sensors 3 are provided. However, one power generation sensor 3 may be provided. For example, in the first embodiment, only one power generation sensor 3 is provided, and when the power generation sensor 3 is in a position corresponding to the ground contact portion of the tire 2 while the tire 2 is rotating, the first electrode You may make it the opposing distance between the structure 31 and the 2nd electrode structure 32 spread. Also in this case, as in the case of the second embodiment, the tire contact length can be calculated based on the energy U, the running time of the vehicle, the rotational speed of the wheels, and the like.

２タイヤ
２ａトレッド部
２ｃサイドウォール部
３発電型センサ
３１第１電極構造体
３１ａ第１電極
３１ｂ第１帯電体
３２第２電極構造体
３２ａ第２電極
３２ｂ第２帯電体
６処理回路
６１送信手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 Tire 2a Tread part 2c Side wall part 3 Electric power generation type sensor 31 1st electrode structure 31a 1st electrode 31b 1st charging body 32 2nd electrode structure 32a 2nd electrode 32b 2nd charging body 6 Processing circuit 61 Transmission means

Claims

A hollow tire (2) assembled to the outer periphery of the wheel;
A power generation sensor (3) that is provided inside the tire to detect a contact length (L) that is a length of a portion of the tire that is in contact with the ground, and that generates a change in voltage due to deformation of the tire; ,
A processing circuit (6) for performing an arithmetic process for calculating the ground contact length based on the output of the power generation sensor and outputting an electrical signal;
A tire structure having transmission means (61) for transmitting the electrical signal output by the processing circuit to the outside,
The power generation type sensor is:
A first electrode structure (31) having a first electrode (31a) made of a conductive metal and a second electrode structure (32) having a second electrode (32a) made of a conductive metal are opposed to each other. A pair of electrode structures (31, 32) arranged to overlap each other,
The first electrode is provided on at least one of the first electrode structure and the second electrode structure in order to generate static electricity on the surface facing the second electrode, and is made of a material softer than the tire. Charged bodies (31b, 32b);
A fixing portion (33) for fixing the first electrode structure and the second electrode structure so that a facing distance between the first electrode structure and the second electrode structure is variable; And
The first electrode structure is fixed to the tire,
The second electrode structure is movable relative to the first electrode structure;
According to the deformation of the tire, the charged body generates static electricity by contacting the electrode structure facing the charged body,
A configuration in which a voltage is generated between the first electrode and the second electrode by changing a facing distance between the first electrode structure and the second electrode structure in accordance with deformation of the tire. Has been
The pair of electrode structures are formed by deforming at least a boundary portion between a portion of the tire that is in contact with the ground and a portion that is not in contact with the ground. A tire structure characterized in that a facing distance between the electrode structure and the electrode structure is changed.

In the tread portion (2a) of the tire, a plurality of the power generation type sensors are provided in the rotation direction of the tire,
Of each of the first electrode structure and the second electrode structure, a portion on one end side in the rotation direction of the tire and a portion on the other end side opposite to the one end side are bonded to each other by the fixing portion. Being fixed to the tire while being
In the power generation type sensor, the pair of electrode structures are arranged at positions corresponding to the boundary portion of the tire among the plurality of power generation type sensors provided by deformation of the boundary portion of the tire. 2. The tire structure according to claim 1, wherein a facing distance between the first electrode structure and the second electrode structure is increased.

The power generation type sensor is fixed to the sidewall portion (2c) of the tire and connected to the entire circumference of the tire in the rotation direction.
Of each of the first electrode structure and the second electrode structure, a portion on one end side in the rotation axis direction of the tire and a portion on the other end side opposite to the one end side are mutually connected by the fixing portion. While being bonded, it is fixed to the tire,
When the pair of electrode structures is deformed in a portion of the tire that is in contact with the ground, the first electrode is provided at a portion of the power generation sensor that corresponds to a portion of the tire that is in contact with the ground. The tire structure according to claim 1, wherein a facing distance between the structure and the second electrode structure is widened.