JP2017095064A - 空気圧監視システム及びタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】メンテナンス性を向上させることができる空気圧監視システム及びタイヤの提供。【解決手段】車両に設けられたタイヤと路面との間の周方向の接地長に基づき、タイヤの空気圧の状態を監視する空気圧監視システムであって、タイヤに埋設してあり、タイヤの変形に伴う伸長又は圧縮により電圧を発生させる圧電素子と、通電により磁界を発生させるコイルと、ゴム弾性を有し、圧電素子とコイルとを電気的に接続する導電性の接続部材と、車両に設けられ、接続部材を介した圧電素子からの通電によりコイルから発せられる磁界を検出する磁界検出部と、車両の車輪速を検出する車輪速検出部と、磁界検出部が検出した磁界の変化に基づいて、タイヤが路面に接地してから離れるまでの時間長を算出し、算出した時間長と車速検出部が検出した車輪速とを用いて、タイヤと路面との間の周方向の接地長を算出する算出部とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤの空気圧を監視する空気圧監視システム及びタイヤに関する。

近年、車両が備えるタイヤの空気圧を監視してユーザに警告などを発するＴＰＭＳ（Tire Pressure Monitoring System）が存在する。

タイヤの空気圧に係る情報を取得する手法の１つとして、例えば特許文献１には、タイヤのバルブ内に圧力センサを配置し、ＲＦ無線機（RF : Radio Frequency）による無線通信を利用して、圧力センサにより計測されるタイヤの空気圧に係る情報を車載装置側へ通知する手法が開示されている。

また、特許文献２には、圧電素子及び圧電素子に接続された導線をタイヤ内に埋設し、圧電素子から発せられる電流によって導線部にて磁界を発生させ、この磁界を車載側の検出コイルにより検出する手法が開示されている。

特開２００３−７２３３０号公報 特開２００７−６８５８７１号公報

しかしながら、特許文献１では、圧力センサ及びＲＦ無線機に対して電力を供給するために、例えばタイヤのバルブ内に電池を設ける必要がある。一般的にタイヤの寿命と電池の寿命とは異なり、タイヤの交換時期と電池の交換時期とが一致しないため、メンテナンス性が低下するという問題点を有している。

一方、特許文献２では、圧電素子からの通電により磁界を発生させることができるため、タイヤのバルブ内に電池を設ける必要はない。しかしながら、導電線がタイヤ内に埋設されているため、タイヤの変形に伴って導電線が断線する虞があり、導電線が断線した場合にはタイヤごと交換しなければならないという問題点を有している。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、メンテナンス性を向上させた空気圧監視システム及びタイヤを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る空気圧監視システムは、車両に設けられたタイヤと路面との間の周方向の接地長に基づき、前記タイヤの空気圧の状態を監視する空気圧監視システムであって、前記タイヤに埋設してあり、該タイヤの変形に伴う伸長又は圧縮により電圧を発生させる圧電素子と、通電により磁界を発生させるコイルと、ゴム弾性を有し、前記圧電素子と前記コイルとを電気的に接続する導電性の接続部材と、前記車両に設けられ、前記接続部材を介した前記圧電素子からの通電により前記コイルから発せられる磁界を検出する磁界検出部と、前記車両の車輪速を検出する車輪速検出部と、前記磁界検出部が検出した磁界の変化に基づいて、前記タイヤが路面に接地してから離れるまでの時間長を算出し、算出した時間長と前記車輪速検出部が検出した車輪速とを用いて、前記タイヤと路面との間の周方向の接地長を算出する算出部とを備える。

本発明の一態様に係るタイヤは、伸長又は圧縮により電圧を発生させる圧電素子と、通電により磁界を発生させるコイルと、ゴム弾性を有し、前記圧電素子と前記コイルとを電気的に接続する導電性の接続部材とを備える。

本願によれば、システムのメンテナンス性を向上させることができる。

本実施の形態に係る空気圧監視システムの概略構成を示す模式図である。 判定部の構成を説明するブロック図である。 圧電素子、磁界コイル及び磁界検出部の位置関係を説明する説明図である。 タイヤと路面との接触状態を説明する模式図である。 圧電素子が受ける力の時間変化、及び圧電素子から出力される電圧の時間変化を示すグラフである。 判定部が実行する処理の手順を説明するフローチャートである。 実施の形態２に係る空気圧監視システムのタイヤ側の構成を示す模式図である。 実施の形態３に係る空気圧監視システムのタイヤ側の構成を示す模式的側面図である。 実施の形態３に係る空気圧監視システムのタイヤ側の構成を示す模式的正面図である。

本発明の実施態様を列記して説明する。また、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。

本発明の一態様に係る空気圧監視システムは、車両に設けられたタイヤと路面との間の周方向の接地長に基づき、前記タイヤの空気圧の状態を監視する空気圧監視システムであって、前記タイヤに埋設してあり、該タイヤの変形に伴う伸長又は圧縮により電圧を発生させる圧電素子と、通電により磁界を発生させるコイルと、ゴム弾性を有し、前記圧電素子と前記コイルとを電気的に接続する導電性の接続部材と、前記車両に設けられ、前記接続部材を介した前記圧電素子からの通電により前記コイルから発せられる磁界を検出する磁界検出部と、前記車両の車輪速を検出する車輪速検出部と、前記磁界検出部が検出した磁界の変化に基づいて、前記タイヤが路面に接地してから離れるまでの時間長を算出し、算出した時間長と前記車速検出部が検出した車輪速とを用いて、前記タイヤと路面との間の周方向の接地長を算出する算出部とを備える。

上記一態様にあっては、圧電素子を用いて空気圧監視システムを構築することができるので、低コストでタイヤの空気圧を監視することができる。また、圧電素子を用いているため、電池等による電力供給が不要であり、タイヤ交換時期と電池交換時期との不一致に伴うメンテナンス性の低下を回避できる。

また、圧電素子とコイルとをゴム弾性を有する導電性の接続部材により電気的に接続しているので、タイヤの変形に伴う断線の発生を抑えることができ、メンテナンス性の低下を回避することができる。

更に、無線通信を用いることなく磁界検出部の検出結果を算出部へ出力することができるので、タイヤ毎に送信周波数を設定したり、チャンネルを設定したりする手間を省くことができる。

本発明の一態様に係る空気圧監視システムは、前記タイヤの回転軸を間にして前記圧電素子と対向する前記タイヤの位置に前記コイルを埋設してある。

上記一態様にあっては、タイヤが回転して圧電素子の周囲のトレッドゴム部分が路面に接触したとき、コイルは車体の近傍に位置することになるので、例えばタイヤハウスなどの車体部分に磁界検出部を設けることができる。

本発明の一態様に係る空気圧監視システムは、前記圧電素子、前記コイル及び前記接続部材を１つのタイヤにつき複数組設けてある。

上記一態様にあっては、１つのタイヤにつき、圧電素子、コイル及び接続部材を複数組備えるので、一のコイルから磁界を検出できない場合であっても、他のコイルから発せられる磁界を検出できる可能性があるため、システムの信頼性が向上する。

本発明の一態様に係る空気圧監視システムは、前記圧電素子を前記タイヤの周方向に間隔を隔てて設けてある。

上記一態様にあっては、一のコイルから磁界を検出できない場合であっても、他のコイルから発せられる磁界を検出できる可能性があるため、システムの信頼性が向上する。

本発明の一態様に係る空気圧監視システムは、各タイヤを収容するタイヤハウスの夫々に前記磁界検出部を設けてある。

上記一態様にあっては、磁界検出部が検出する磁界は、タイヤハウスの下方に存在するタイヤに埋設されたコイルから発せられる磁界のみであり、他のタイヤに埋設されたコイルからの磁界を検出しないので、判定結果と監視対象のタイヤとの対応付けが容易となる。

本発明の一態様に係る空気圧監視システムは、前記接続部材は、前記タイヤを構成する一のゴム材と同じ材料により形成されたゴム基材と、導電性物質とを含む。

上記一態様にあっては、接続部材は、タイヤを構成する一のゴム材と同じ材料により形成された基材を含むので、タイヤの変形と共に接続部材が伸長又は短縮することとなり、タイヤの変形に伴う断線の発生を抑えることができる。

本発明の一態様に係るタイヤは、伸長又は圧縮により電圧を発生させる圧電素子と、通電により磁界を発生させるコイルと、ゴム弾性を有し、前記圧電素子と前記コイルとを電気的に接続する導電性の接続部材とを備える。

上記一態様にあっては、圧電素子とコイルとを接続部材により電気的に接続しているので、タイヤの変形に伴う断線の発生を抑えることができ、メンテナンス性の低下を回避することができる。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
（実施の形態１）
図１は本実施の形態に係る空気圧監視システムの概略構成を示す模式図である。本実施の形態に係る空気圧監視システムは、車両Ｃが備えるタイヤ１の空気圧の状態を判定するためのシステムであり、タイヤ側の構成として、それぞれのタイヤ１に設けられた圧電素子１１、圧電素子１１からの通電により磁界を発生させる磁界コイル１２、及び圧電素子１１と磁界コイル１２とを電気的に接続する導電性ゴム１３を備える。また、空気圧監視システムは、車両側の構成として、磁界コイル１２から発せられる磁界を検出する磁界検出部２１、車両Ｃの車輪速を検出する車輪速検出部２２、磁界検出部２１及び車輪速検出部２２からの検出結果を受けてタイヤの空気圧の状態を判定する判定部２３、並びに、判定結果を表示する表示部２４を備える。

タイヤ１は、バイアスタイヤ、ラジアルタイヤ等のチューブレスタイヤであり、例えば、インナーライナ、ビードフィラー、カーカス、ベルトゴム、周方向補強層、トレッドゴムなどを備えた積層構造を有する。タイヤ１は、車両側の車軸に固定するためのフランジ５１、及びフランジ５１の外周部に連結されたリム５２を備えたホイール５０によって保持され、外周面に設けられたトレッドゴムで路面と接触するように構成されている（図３を参照）。

圧電素子１１は、ユニモルフ型、バイモルフ型などのピエゾ素子であり、タイヤの周方向の適宜箇所において、例えばトレッドゴムとベルトゴムとの間の層間に埋設されている。車両Ｃが走行すべくタイヤ及びホイールが一体となって回転したとき、圧電素子１１が埋設されているトレッドゴムの部分は、反復的に路面に接触することになる。タイヤ１は弾性体であるため、トレッドゴムはタイヤ１の回転により路面と接触する都度、車体重量による荷重を受けて変形し、その後変形状態から復元する。したがって、圧電素子１１は、周囲のトレッドゴムが路面と接触したときには圧縮方向の荷重を受けて、正極性の電圧を発生させ、路面から離れるときには荷重が開放されることにより伸長して、負極性の電圧を発生させる。

磁界コイル１２は、例えば電線を適宜の巻き数だけ環状に巻回したコイルであり、導電性ゴム１３を介した圧電素子１１からの通電によって磁界を発生させるように構成されている。

導電性ゴム１３は、室温においてゴム弾性を有し、圧電素子１１と磁界コイル１２とを電気的に接続する導電性の接続部材である。ここで、ゴム弾性とは、破断伸長比以下の長さに導電性ゴム１３を伸ばした後、外力を取り除いた場合に元の長さに戻る性質をいう。導電性ゴム１３としては、例えば、ＢＲ（ブタジエンゴム）、ＩＩＲ（イソブチエン・イソプレンゴム）、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）、ＣＲ（クロロプレンゴム）、シリコンゴム、ウレタンゴムなどのゴム基材に対し、導電性カーボンブラック、導電性フィラーなどの導電性物質を添加したものが用いられる。なお、導電性ゴム１３のゴム基材は、圧電素子１１の周囲に存在するトレッドゴム、ベルトゴムなどの材料と同じ材料又は同程度の引張弾性率を有する材料により形成されていることが好ましい。また、導電性ゴム１３の体積抵抗率は、ゴム基材に添加する導電性物質の添加量により調整され、例えば１０⁴ Ω・ｃｍ〜１０⁸ Ω・ｃｍ程度の体積抵抗率を有する。

磁界検出部２１は、磁界（又は磁界の変化）を検出する検出コイル、ホール素子などの磁界センサを備え、タイヤ側の磁界コイル１２にて発生した磁界を適宜の時間間隔で検出し、検出した磁界に応じた電気信号（以下磁界信号ともいう）を判定部２３へ出力するように構成されている。

車輪速検出部２２は、例えば車輪と共に回転する被検出体であるロータの回転による磁界変動を検出する回転検出センサを備え、適宜の時間間隔で車輪の角速度を検出し、角速度に応じた電気信号（以下車輪速信号ともいう）を判定部２３へ出力するように構成されている。

判定部２３は、磁界検出部２１及び車輪速検出部２２からの検出結果を受けて、タイヤ１の空気圧の状態を判定する。図２は判定部２３の構成を説明するブロック図である。判定部２３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２３１、ＲＯＭ（Read Only Memory）２３２、入出力インタフェース２３３等を備えたマイコンである。判定部２３のＣＰＵ２３１は、入出力インタフェース２３３を介して、磁界検出部２１、車輪速検出部２２、及び表示部２４に接続されている。なお、ＣＰＵ２３１は、図に示していないタイマを備えていてもよい。判定部２３のＲＯＭ２３２には、磁界検出部２１により検出される磁界と、車輪速検出部２２により検出される車輪速とに基づき、タイヤの空気圧の状態を判定するための判定プログラムが予め記憶されている。ＣＰＵ２３１は、入出力インタフェース２３３を通じて磁界検出部２１及び車輪速検出部２２からの電気信号を取得した場合、ＲＯＭ２３２に記憶された判定プログラムに従ってタイヤ１の空気圧の状態を判定し、判定結果を入出力インタフェース２３３に接続された表示部２４に表示させる。

表示部２４は、例えば、ＬＥＤランプ（LED : Light Emitting Diode）、液晶表示パネル、有機ＥＬパネル（Electro Luminescence）などの表示装置を備え、入出力インタフェース２３３を通じてＣＰＵ２３１から出力される判定結果を表示する。

図３は圧電素子１１、磁界コイル１２及び磁界検出部２１の位置関係を説明する説明図である。図３では、説明のために、タイヤ１が変形していない状態を示している。圧電素子１１は、タイヤ１の周方向の適宜箇所にて、タイヤ１が備える積層構造の層間に埋設されている。一方、磁界コイル１２は、例えば車軸を間にして圧電素子１１と対向する位置で、タイヤ１が備える積層構造の層間に埋設されている。圧電素子１１及び磁界コイル１２は、導電性ゴム１３を介して電気的に接続されている。このような圧電素子１１と磁界コイル１２との位置関係では、タイヤ１が回転して圧電素子１１の周囲のトレッドゴム部分が路面と接触し、路面から最も近い位置に圧電素子１１が存在する場合（路面からの高さが最も低い場合）、磁界コイル１２は路面から最も遠い位置（路面からの高さが最も高い位置）に存在することになる。

車両側の磁界検出部２１は、タイヤ１が回転して、路面からの高さが最も高い位置に磁界コイル１２が存在するとき、例えばタイヤハウス内で磁界コイル１２との距離が最も短くなるような位置に設けられる。

圧電素子１１は、タイヤ１の変形に伴う力を受けた場合、高くても１０ｋＨｚ以下の周波数成分しか持たない直流信号に近い電圧信号を出力する。このため、導電性ゴム１３を介した圧電素子１１からの通電により磁界コイル１２にて発生する磁界は近傍界磁界となり、距離の３乗で減衰する。よって、磁界検出部２１が検出する磁界は、下方に位置するタイヤ１に埋設された磁界コイル１２から発せられる磁界のみであり、当該磁界検出部２１によって他のタイヤ１に埋設された磁界コイル１２からの磁界を検出することはない。

なお、図３に示す圧電素子１１、磁界コイル１２、及び磁界検出部２１の位置関係は例示に過ぎず、タイヤ１の変形に伴う力を圧電素子１１が受けた場合に磁界コイル１２から発せられる磁界を検出できる範囲内で、圧電素子１１、磁界コイル１２、及び磁界検出部２１の配置を適宜変更してもよい。

以下、本実施の形態に係る空気圧監視システムの動作について説明する。
図４はタイヤ１と路面との接触状態を説明する模式図である。車両Ｃのタイヤ１は、弾性体であるため、路面と接触する際に車両Ｃの荷重を受けて変形する。その結果、タイヤ１は、有限の接触面積をもって路面と接触する。タイヤ１と路面との間の周方向の接触幅を接地長Ｌとしたとき、タイヤ１の空気圧が高い場合には、路面との接触に伴うタイヤ１の変形が小さくなるため、タイヤ１と路面との間の接地長Ｌは短くなる。逆にタイヤ１の空気圧が低い場合には、路面との接触に伴うタイヤ１の変形が大きくなるため、タイヤ１と路面との間の接地長Ｌは長くなる。本実施の形態に係る空気圧監視システムでは、時間検出部３１及び車輪速検出部２２による検出結果に基づき、タイヤ１と路面との間の接地長Ｌを判定部２３にて算出し、上記のようなタイヤ１の空気圧と接地長Ｌとの関係を利用してタイヤ１の空気圧の状態を判定する。

タイヤ１と路面との間の接地長Ｌは、タイヤ１に埋設された圧電素子１１の周囲のトレッドゴム部分が、図４に示す接触開始点ａ（前記トレッドゴム部分が路面と接触し始める点）と接触終了点ｂ（前記トレッドゴム部分が路面から離れ始める点）との間を通過する時間Ｔａｂと、車輪速検出部２２により検出される角速度ωとを用いて算出することができる。

図５は圧電素子１１が受ける力の時間変化、及び圧電素子１１から出力される電圧の時間変化を示すグラフである。図５Ａは、圧電素子１１が受ける力の時間変化の一例を示したグラフであり、横軸は時間、縦軸は圧電素子１１が受ける力の大きさを表している。車両Ｃが走行すべくタイヤ１及びホイール５０が一体となって回転したとき、圧電素子１１が埋設されているトレッドゴムの部分は、反復的に路面に接触することになる。圧電素子１１が埋設されているトレッドゴム部分が時刻Ｔ１で路面に接触し始める際、タイヤ１の変形に伴い、圧電素子１１は圧縮する方向の力を受ける。時刻Ｔ１以降、圧電素子１１が受ける力は徐々に上昇する。タイヤ１が更に回転し、タイヤ１の変形量が最大となった時刻Ｔ２で圧電素子１１が受ける力は最大となる。時刻Ｔ２から圧電素子１１が埋設されているトレッドゴムの部分が路面から離れ始める時刻Ｔ３までの間は、タイヤ１の変形量は少ないため、圧電素子１１が受ける力は略一定となる。

圧電素子１１が埋設されているトレッドゴムの部分が路面から離れ始める時刻Ｔ３以降、タイヤ形状の復元に伴い、圧電素子１１が受ける力は減少し、時刻Ｔ４で路面から完全に離れた場合、圧電素子１１が受ける力は略ゼロとなる。

図５Ｂは、圧電素子１１から出力される電圧の時間変化の一例を示したグラフであり、横軸は時刻、縦軸は圧電素子１１の出力電圧を示している。圧電素子１１は、時刻Ｔ１からＴ２の間に圧縮する方向の力を受けるので、正極性の電圧を出力する。圧電素子１１の出力電圧は、時刻Ｔ２で電圧Ｖ２に達する。時刻Ｔ２からＴ３の間は、圧電素子１１が受ける力は略一定であるので、圧電素子１１の出力電圧はＶ２からＶ１（Ｖ１＜Ｖ２）まで低下する。時刻Ｔ３からＴ４の間、圧電素子１１は伸長する方向の力を受けるので、出力電圧は更に低下し、時刻Ｔ４には圧電素子１１の出力電圧は負極性の電圧（例えば、−（Ｖ２−Ｖ１））となる。時刻Ｔ４以降、圧電素子１１の出力電圧はゼロに漸近する。

本実施の形態では、圧電素子１１及び磁界コイル１２が導電性ゴム１３を介して電気的に接続されているので、磁界コイル１２は、圧電素子１１からの通電により磁界を発生させる。また、磁界コイル１２で発生する磁界（又は磁界の変化）を車両側の磁界検出部２１において検出し、磁界コイル１２での磁界の時間変化を調べることにより、判定部２３は、圧電素子１１の周囲のトレッドゴム部分が接触開始点ａと接触終了点ｂとの間を通過する時間Ｔａｂ（＝Ｔ４−Ｔ２）を算出する。

また、判定部２３の入出力インタフェース２３３には車輪速検出部２２が接続されているので、車輪速検出部２２が検出した角速度ωの情報を取得することにより、判定部２３は、接触開始点ａ及び接触終了点ｂを通過する時間Ｔａｂと、角速度ωとを用いて、タイヤ１と路面との間の接地長Ｌを算出することができる。なお、接地長Ｌを算出するときに用いる角速度ωは、時刻Ｔ２又は時刻Ｔ４における角速度であってもよく、時刻Ｔ２から時刻Ｔ４までに得られる角速度の平均値又は中央値であってもよい。

判定部２３は、算出した接地長Ｌを予め設定した上限閾値Ｌ１及び下限閾値Ｌ２と比較し、算出した接地長Ｌが上限閾値Ｌ１より長い場合、空気圧が設定範囲より低い旨の警告情報を表示部２４に表示させ、算出した接地長Ｌが下限閾値Ｌ２より短い場合、空気圧が設定範囲より高い旨の警告情報を表示部２４に表示させる。

以下、判定部２３が実行する処理の手順について説明する。
図６は判定部２３が実行する処理の手順を説明するフローチャートである。判定部２３が備えるＣＰＵ２３１は、入出力インタフェース２３３を通じて、磁界検出部２１から出力される磁界信号を取得し（ステップＳ１０１）、取得した磁界信号に基づき、磁界コイル１２での磁界の時間変化を調べることにより、圧電素子１１の周囲のトレッドゴム部分が接触開始点ａと接触終了点ｂとの間を通過する時間Ｔａｂを算出する（ステップＳ１０２）。

次いで、ＣＰＵ２３１は、入出力インタフェース２３３を通じて、車輪速検出部２２から出力される車輪速信号を取得し（ステップＳ１０３）、ステップＳ１０２で算出した時間Ｔａｂと、取得した車輪速信号から得られる角速度ωとに基づき、タイヤ１の接地長Ｌを算出する（ステップＳ１０４）。

次いで、ＣＰＵ２３１は、算出した接地長Ｌと上限閾値Ｌ１との大小関係を比較し、Ｌ＞Ｌ１であるか否かを判断する（ステップＳ１０５）。Ｌ＞Ｌ１である場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２３１は、タイヤ１の空気圧が設定範囲より低い旨の警告情報を入出力インタフェース２３３を通じて表示部２４へ出力し、表示部２４に警告情報を表示させる（ステップＳ１０６）。

Ｌ≦Ｌ１である場合（Ｓ１０５：ＮＯ）、ＣＰＵ２３１は、算出した接地長Ｌと下限閾値Ｌ２との大小関係を比較し、Ｌ＜Ｌ２であるか否かを判断する（ステップＳ１０７）。Ｌ＜Ｌ２である場合（Ｓ１０７：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２３１は、タイヤ１の空気圧が設定範囲より高い旨の警告情報を入出力インタフェース２３３を通じて表示部２４へ出力し、表示部２４に警告情報を表示させる（ステップＳ１０８）。

なお、ステップＳ１０６又はステップＳ１０８で実行する警告情報の表示は、表示部２４が液晶表示パネル等を備える場合、タイヤ１の空気圧が設定範囲より高い（又は低い）旨の文字情報を表示させることによって実現してもよく、表示部２４がＬＥＤランプを備える場合、所定の方法でＬＥＤランプを点灯又は点滅させることによって実現してもよい。

Ｌ≧Ｌ２である場合（Ｓ１０７：ＮＯ）、ＣＰＵ２３１は、警告情報を出力することなく本フローチャートによる処理を終了する。

以上のように、本実施の形態では、圧電素子１１を用いて空気圧監視システムを構築することができるので、低コストでタイヤ１の空気圧を監視することができる。また、圧電素子１１を用いているため、電池等による電力供給が不要であり、タイヤ交換時期と電池交換時期との不一致に伴うメンテナンス性の低下を回避できる。

また、本実施の形態では、圧電素子１１と磁界コイル１２とを導電性ゴム１３により電気的に接続しているので、タイヤ１の変形に伴う断線の発生を抑えることができ、メンテナンス性の低下を回避することができる。

更に、本実施の形態では、無線通信を用いることなく磁界検出部２１の検出結果を判定部２３へ出力する構成であるため、タイヤ１毎に送信周波数を設定したり、チャンネルを設定したりする手間を省くことができる。

更に、本実施の形態では、各磁界検出部２１が検出する磁界は、各磁界検出部２１の下方に存在するタイヤ１に埋設された磁界コイル１２から発せられる磁界のみであり、他のタイヤ１に埋設された磁界コイル１２からの磁界を検出しないので、タイヤ１のローテーションを行ったとしても、監視対象となっているタイヤ１の特定が容易である。

（実施の形態２）
実施の形態２では、タイヤ１の周方向に、圧電素子１１、磁界コイル１２、及び導電性ゴム１３を複数組備えた構成について説明する。
なお、空気圧監視システムの全体構成、判定部２３が実行する処理の手順等は実施の形態１と同様であるため、その説明を省略することとする。

図７は実施の形態２に係る空気圧監視システムのタイヤ側の構成を示す模式図である。実施の形態２に係る空気圧監視システムは、それぞれのタイヤ１に設けられた圧電素子１１Ａ，１１Ｂ、圧電素子１１Ａ，１１Ｂからの通電により磁界を発生させる磁界コイル１２Ａ，１２Ｂ、及び圧電素子１１Ａ，１１Ｂと磁界コイル１２Ａ，１２Ｂとをそれぞれ個別に接続する導電性ゴム１３Ａ，１３Ｂを備える。

圧電素子１１Ａは、タイヤ１の周方向の適宜箇所にて、タイヤ１が備える積層構造の層間に埋設されている。また、磁界コイル１２Ａは、例えば車軸を間にして圧電素子１１Ａと対向する位置で、タイヤ１が備える積層構造の層間に埋設されている。圧電素子１１Ａ及び磁界コイル１２Ａは、導電性ゴム１３Ａを介して電気的に接続されている。

一方、圧電素子１１Ｂは、圧電素子１１Ａからタイヤ１の周方向に適宜の間隔（例えば半周程度）を隔てて、タイヤ１が備える積層構造の層間に埋設されている。また、磁界コイル１２Ｂは、例えば車軸を間にして圧電素子１１Ｂと対向する位置で、タイヤ１が備える積層構造の層間に埋設されている。圧電素子１１Ｂ及び磁界コイル１２Ｂは、導電性ゴム１３Ｂを介して電気的に接続されている。

よって、実施の形態２に係る空気圧監視システムでは、タイヤ１が一回転する間に、磁界コイル１２Ａ，１２Ｂからそれぞれ発せられる磁界を車両側の磁界検出部２１にて検出することができる。

以上のように、実施の形態２に係る空気圧監視システムでは、１つのタイヤ１につき、圧電素子１１、磁界コイル１２、及び導電性ゴム１３を複数組備えるので、一方の組の磁界コイル１２Ａ（１２Ｂ）から磁界を検出できない場合であっても、他方の組の磁界コイル１２Ｂ（１２Ａ）から発せられる磁界を検出できる可能性があるため、システムの信頼性が向上する。

（実施の形態３）
実施の形態３では、タイヤ１の幅方向に、圧電素子１１、磁界コイル１２、及び導電性ゴム１３を複数組備えた構成について説明する。
なお、空気圧監視システムの全体構成、判定部２３が実行する処理の手順等は実施の形態１と同様であるため、その説明を省略することとする。

図８は実施の形態３に係る空気圧監視システムのタイヤ側の構成を示す模式的側面図であり、図９はその模式的正面図である。実施の形態３に係る空気圧監視システムは、それぞれのタイヤ１に設けられた圧電素子１１Ａ〜１１Ｄ、圧電素子１１Ａ〜１１Ｄからの通電により磁界を発生させる磁界コイル１２Ａ〜１２Ｄ、及び圧電素子１１Ａ〜１１Ｄと磁界コイル１２Ａ〜１２Ｄとをそれぞれ個別に接続する導電性ゴム１３Ａ〜１３Ｄを備える。

圧電素子１１Ａは、タイヤ１の周方向の適宜箇所にて、タイヤ１が備える積層構造の層間に埋設されている。また、磁界コイル１２Ａは、例えば車軸を間にして圧電素子１１Ａと対向する位置で、タイヤ１が備える積層構造の層間に埋設されている。圧電素子１１Ａ及び磁界コイル１２Ａは、導電性ゴム１３Ａを介して電気的に接続されている。

圧電素子１１Ｂは、圧電素子１１Ａからタイヤ１の周方向及び幅方向に適宜の間隔（例えば周方向に半周程度、幅方向にタイヤ幅の１／５程度）を隔てて、タイヤ１が備える積層構造の層間に埋設されている。また、磁界コイル１２Ｂは、例えば車軸を間にして圧電素子１１Ｂと対向する位置で、タイヤ１が備える積層構造の層間に埋設されている。圧電素子１１Ｂ及び磁界コイル１２Ｂは、導電性ゴム１３Ｂを介して電気的に接続されている。

圧電素子１１Ｃは、圧電素子１１Ｂからタイヤ１の周方向及び幅方向に適宜の間隔（例えば周方向に１／４周程度、幅方向にタイヤ幅の１／５程度）を隔てて、タイヤ１が備える積層構造の層間に埋設されている。また、磁界コイル１２Ｃは、例えば車軸を間にして圧電素子１１Ｃと対向する位置で、タイヤ１が備える積層構造の層間に埋設されている。圧電素子１１Ｃ及び磁界コイル１２Ｃは、導電性ゴム１３Ｃを介して電気的に接続されている。

圧電素子１１Ｄは、圧電素子１１Ｃからタイヤ１の周方向及び幅方向に適宜の間隔（例えば周方向に半周程度、幅方向にタイヤ幅の１／５程度）を隔てて、タイヤ１が備える積層構造の層間に埋設されている。また、磁界コイル１２Ｄは、例えば車軸を間にして圧電素子１１Ｄと対向する位置で、タイヤ１が備える積層構造の層間に埋設されている。圧電素子１１Ｄ及び磁界コイル１２Ｄは、導電性ゴム１３Ｄを介して電気的に接続されている。

よって、実施の形態３に係る空気圧監視システムでは、タイヤ１が一回転する間に、磁界コイル１２Ａ〜１２Ｄのそれぞれから発せられる磁界を車両側の磁界検出部２１にて検出することができる。

以上のように、実施の形態３に係る空気圧監視システムでは、１つのタイヤ１につき、圧電素子１１、磁界コイル１２、及び導電性ゴム１３を複数組備えるので、一の磁界コイル１２（例えば磁界コイル１２Ａ）から磁界を検出できない場合であっても、他の磁界コイル１２（例えば磁界コイル１２Ｂ〜１２Ｄ）から発せられる磁界を検出できる可能性が高いため、システムの信頼性が向上する。なお、１組当たりの故障率をλ（λ＜１）とし、信頼度Ｒを１−λとした場合、実施の形態３に係る空気圧監視システムの信頼度は、Ｒ＝１−λ⁴ となるので、圧電素子１１、磁界コイル１２、及び導電性ゴム１３を１組のみ備えた構成と比較して、システムの信頼性を更に向上させることができる。

今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

Ｃ 車両
１ タイヤ
１１ 圧電素子
１２ 磁界コイル
１３ 導電性ゴム
２１ 磁界検出部
２２ 車輪速検出部
２３ 判定部
２４ 表示部
２３１ ＣＰＵ
２３２ ＲＯＭ
２３３ 入出力インタフェース

Claims (7)

1. 車両に設けられたタイヤと路面との間の周方向の接地長に基づき、前記タイヤの空気圧の状態を監視する空気圧監視システムであって、
   前記タイヤに埋設してあり、該タイヤの変形に伴う伸長又は圧縮により電圧を発生させる圧電素子と、
   通電により磁界を発生させるコイルと、
   ゴム弾性を有し、前記圧電素子と前記コイルとを電気的に接続する導電性の接続部材と、
   前記車両に設けられ、前記接続部材を介した前記圧電素子からの通電により前記コイルから発せられる磁界を検出する磁界検出部と、
   前記車両の車輪速を検出する車輪速検出部と、
   前記磁界検出部が検出した磁界の変化に基づいて、前記タイヤが路面に接地してから離れるまでの時間長を算出し、算出した時間長と前記車輪速検出部が検出した車輪速とを用いて、前記タイヤと路面との間の周方向の接地長を算出する算出部と
   を備える空気圧監視システム。
2. 前記タイヤの回転軸を間にして前記圧電素子と対向する前記タイヤの位置に前記コイルを埋設してある請求項１に記載の空気圧監視システム。
3. 前記圧電素子、前記コイル及び前記接続部材を１つのタイヤにつき複数組設けてある請求項１に記載の空気圧監視システム。
4. 前記圧電素子を前記タイヤの周方向に間隔を隔てて設けてある請求項３に記載の空気圧監視システム。
5. 各タイヤを収容するタイヤハウスの夫々に前記磁界検出部を設けてある請求項１から請求項４の何れか1つに記載の空気圧監視システム。
6. 前記接続部材は、前記タイヤを構成する一のゴム材と同じ材料により形成されたゴム基材と、導電性物質とを含む請求項１から請求項５の何れか１つに記載の空気圧監視システム。
7. 伸長又は圧縮により電圧を発生させる圧電素子と、
   通電により磁界を発生させるコイルと、
   ゴム弾性を有し、前記圧電素子と前記コイルとを電気的に接続する導電性の接続部材と
   を備えるタイヤ。

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