JP2018012485A

JP2018012485A - 乗物のセルフモニタリングタイヤ

Info

Publication number: JP2018012485A
Application number: JP2017086329A
Authority: JP
Inventors: 王俊元; Chun-Yuan Wang; 郭榮發; Rong- Fa Kuo; 李中旺; Chung-Wang Lee
Original assignee: MEITAI KAGI KOFUN YUGENKOSHI
Current assignee: MEITAI KAGI KOFUN YUGENKOSHI
Priority date: 2016-07-20
Filing date: 2017-04-25
Publication date: 2018-01-25
Anticipated expiration: 2037-04-25
Also published as: US20180022172A1; TWI584971B; JP6712572B2; US11465456B2; EP3272558B1; TW201803749A; EP3272558A1

Abstract

【課題】更なる設備無しにタイヤに埋設され、且つ環境上の脅威から保護されたタイヤ圧モニタリングシステムを提供する。
【解決手段】タイヤボディ１００及びタイヤ圧センサ１３０を備え、タイヤボディが、地面と接するトレッドラバー１０２と、リムに接続するためのビード１０４と、トレッドラバーの両端部に配置され該両端部からビードに向けて伸びる二つの部分を含むサイドウォール構造１０６と、を有し、タイヤ圧センサが、サイドウォール構造の二つの部分の各外表面の間に配置され、サイドウォール構造の二つの部分のいずれか一方に固定又は埋設されているセルフモニタリングタイヤ。タイヤボディに埋設されたワイヤ層１１０を更に備え、タイヤ圧センサが、サイドウェール構造の二つの部分いずれか一方の内表面と、ワイヤ層との間に又は、サイドウォール構造の二つ部分のいずれかの外表面とワイヤ層との間に配置されている、セルフモニタリングタイヤ。
【選択図】図１

Description

本発明は、乗物のタイヤに関し、特に、乗物のセルフモニタリングタイヤに関する。

予期しないタイヤの状態は、運転者にとって最も悩ましく心配な問題の一つであり、乗物のタイヤが道路上で異常を起こした緊急事態に対して迅速に対応するのは、運転者にとって通常難しい。そこで、予期しないタイヤ状態の発生を防止又は最小化するため、タイヤ圧が正常タイヤ圧範囲に入っているかを自動的にモニタすると共に、タイヤからの空気漏れが起こっているか否かを動的に検知するタイヤ圧モニタリングシステム（ＴＰＭＳ）が開発されてきた。

従来のタイヤ圧モニタリングシステムには、直接的なものと間接的なものがある。間接的タイヤ圧モニタリングシステムは、ホイールスピードセンサを備え、乗物ホイール間のホイールスピード差が閾値を超えたときにタイヤ圧が不十分と判断される。一方、直接的タイヤ圧モニタリングシステムは、個々のタイヤ圧を検知するために乗物の各タイヤに設置された圧力センサを備える。検知された情報は、モニタ可能となるように運転者シート周囲に設けられたレシーバに伝送される。間接的タイヤ圧モニタリングシステムは、同時に複数のタイヤについて異常なタイヤ状態を示すことができず、現在の市場では、直接的タイヤ圧モニタリングシステムがタイヤ圧モニタリング技術の主流となっている。

従来の直接的タイヤ圧モニタリングシステムは、内部タイヤ圧センサ及び外部タイヤ圧センサを備える。外部タイヤ圧センサは、ガスノズルキャップが乗物のタイヤ上に配置される位置でタイヤ上に設置され、内部タイヤ圧センサは、乗物のタイヤに設置されている。そのため、内部タイヤ圧センサは、タイヤと対応するリムとの間のスペースに向けて伸長することになり、その設置が簡単ではない。一方、外部タイヤ圧センサは、簡単に設置可能であるが、予測できない環境に曝されることによる損傷又は機能不全を受け易い。

そこで、本発明は、更なる設備無しにタイヤに埋設され、且つ環境上の脅威から保護されたタイヤ圧モニタリングシステムを提供することを目的とする。

本発明は、タイヤボディ及びタイヤ圧センサを備えたセルフモニタリングタイヤを提供する。タイヤボディは、地面と接するトレッドラバーと、リムに接続するためのビードと、トレッドラバーの両端部に配置され該両端部からビードに向けて伸びる二つの部分を含むサイドウォール構造と、を有する。タイヤ圧センサは、サイドウォール構造の二つの部分の各外表面の間に配置され、サイドウォール構造の二つの部分のいずれかに固定又は埋設されている。

本発明は、以下の詳細な記述及び添付の図を参照することで、当業者であれば容易に理解されるであろう。

本発明の一実施形態に係るセルフモニタリングタイヤの立面断面図。

本発明の一実施形態に係るセルフモニタリングタイヤに用いられるタイヤ圧センサの回路ブロック図。

本発明の一実施形態に係るセルフモニタリングタイヤにおけるタイヤ圧センサの配置を示す図。

本発明の他の実施形態に係るセルフモニタリングタイヤにおけるタイヤ圧センサの配置を示す図。

本発明の別の実施形態に係るセルフモニタリングタイヤにおけるタイヤ圧センサの配置を示す図。

本発明の更に別の実施形態に係るセルフモニタリングタイヤにおけるタイヤ圧センサの配置を示す図。

本発明について以下の実施形態を参照して具体的に記述する。本発明の好ましい実施形態に関する以下の記述は、図示及び記述のためだけに提示されるものである。例えば、「〜を超えて」、「〜の下に」、「左」及び「右」といった方向に関する表現は、添付の図を参照して提示される。また、開示形態そのもので網羅されるものでも限定されるものでもない。

図１は、本発明の一実施形態に係るセルフモニタリングタイヤを模式的に示している。タイヤ１０は、乗物に用いられ、タイヤボディ１００と、ワイヤ層１１０と、タイヤ圧センサ１３０と、を備える。タイヤボディ１００は、トレッドラバー１０２と、ビード１０４と、サイドウォール構造１０６と、を有する。トレッドラバー１０２は、乗物が道路上にあるときに地面と直接に接するトレッドパターン１５０を有する。ビード１０４は、リム（不図示）に接続され、該リムへのタイヤ１０の設置を容易にする。サイドウォール構造１０６は、トレッドラバー１０２の両端部に配置され該両端部からビード１０４に向けて伸びる二つの部分を有する。ワイヤ層１１０は、タイヤボディ１００により覆われ、トレッドラバー１０２の内部でトレッドパターン１５０の下部に配置されたスチールベルト１１２と、サイドウォール構造１０６の二つの部分の各内部に配置された骨組みワイヤ層１１４、１１６と、を有する。タイヤ圧センサ１３０は、サイドウォール構造１０６に設置される。

図１で示したタイヤ圧センサ１３０の位置は、単に図示のためである。図１は、タイヤ圧センサ１３０がサイドウォール構造１０６の内部、すなわち、サイドウォール構造１０６の左部分の左側面とサイドウォール構造１０６の右部分の右側面との間に配置された実施形態を示している。本発明に係るセルフモニタリングタイヤの異なる実施形態でのタイヤ圧センサの配置例は、後述する図３Ａ−３Ｄ及び図４を参照してより詳細に記述される。

図２は、図１に示したタイヤ圧センサ１３０の回路ブロック図を示す。本実施形態では、タイヤ圧センサが回路ボード２０を有し、回路ボード２０上には圧力感知チップ２００及び無線伝送デバイス２１０が設置されている。外環境からタイヤに課せられる圧力を検知するために、圧力感知ゾーン２０２は圧力感知チップ２００上に配置され、圧力感知ゾーン２０２に課せられた圧力に応じて圧力情報が生み出される。その圧力情報は、圧力感知チップ２００により処理された後、電子データセットに変換される。無線伝送デバイス２１０は、圧力感知チップ２００と電気的に接続され、圧力感知チップ２００から電子データを受け取り、その電子データを無線様式で外部に伝送する。圧力感知チップ２００及び無線伝送デバイス２１０を有する回路ボード２０は、一般的なプリント回路基板（ＰＣＢ）又はフレキシブルＰＣＢにより構成され得る。

図３Ａ、３Ｂ及び３Ｃは、本発明に係るセルフモニタリングタイヤにおけるタイヤ圧センサの異なる配置例を模式的に示している。図３Ａ、３Ｂ及び３Ｃの断面図は、ＡＡ’線とＢＢ’線との間の部分から取られている。本発明に係るタイヤ圧センサの実施に注目するため、サイドウォール構造３００、ワイヤ層３１０、ＰＣＢ３０２、ＰＣＢ３０２及び圧力センサチップ３０４を含むタイヤ圧センサの相対位置だけが図示されている。

図３Ａの例で示すように、サイドウォール構造３００は、外表面３００ａ及び内表面３００ｂを含む。ワイヤ層３１０は、外表面３００ａと内表面３００ｂとの間でサイドウォール構造３００に埋設されている。タイヤ圧センサのＰＣＢ３０２及び圧力センサチップ３０４は、サイドウォール構造３００の内表面３００ｂに固定されている。外表面３００ａは、サイドウォール構造３００が外部物体に接触する面であるのに対し、内表面３００ｂは、サイドウォール構造３００がタイヤボディ内部の内部チューブ（不図示）又は充填ガスに接触する面である。本実施形態では、タイヤ圧センサが、タイヤボディ内部の内部チューブ又は充填ガスによってタイヤ圧センサに課せられた圧力を速やかに感知し、その圧力情報を対応する受信機、例えば、乗物のタイヤ圧ディスプレイ（不図示）に伝送する。

図３Ｂに示す実施形態は、図３Ａに示したものと同様である。例えば、サイドウォール構造３００は、外表面３００ａ及び内表面３００ｂを有し、ワイヤ層３１０は、外表面３００ａと内表面３００ｂとの間でサイドウォール構造３００に埋設されている。この実施形態は、タイヤ圧センサのＰＣＢ３０２及び圧力センサチップ３０４がワイヤ層３１０とサイドウォール構造３００の内表面３００ｂとの間でサイドウォール構造３００に埋設されている点において図３Ａの実施形態とは異なる。また、圧力感知チップ３０４の全体及びＰＣＢ３０２の一部又は全体を覆う保護層３０６と、自由なガスフローのためのガストンネル３０８と、が設けられている。ガストンネル３０８は、タイヤ内部の気体が圧力感知チップ３０４、例えば、図２に示した圧力感知ゾーン２０２に達するように保護層３０６を突き抜けている。圧力感知チップ３０４及び回路ボード３０２は、保護層３０６によりカバー及び保護されているので、サイドウォール構造３００を構成する材料は、タイヤの製造プロセスにおいて圧力感知チップ３０４及び回路ボード３０２の保護部分と接触しない。ガストンネル３０８は内表面３００ｂで覆われておらず、ガストンネル３０８内のガス圧は常にタイヤ内の圧力とバランスされているので、保護層３０６により覆われた圧力感知チップ３０４は、ガストンネル３０８を介してタイヤ圧を検知することができる。

図３Ｃに示す実施形態は、図３Ｂに示したものと同様である。例えば、サイドウォール構造３００は、外表面３００ａ及び内表面３００ｂを有し、ワイヤ層３１０は、外表面３００ａと内表面３００ｂとの間でサイドウォール構造３００に埋設されている。本実施形態のサイドウォール構造３００は、圧力センサチップ３０４の全体及びＰＣＢ３０２の一部又は全体を保護する保護層３０６も有する。この実施形態は、いくつかの点で図３Ｂの実施形態とは異なる。まず、この実施形態では、タイヤのサイドウォール構造３００の変形度合いを検知する変形検知器が、圧力センサチップ３０４として用いられている。既に知られているように、サイドウォール構造３００はタイヤ圧による変形を受け、サイドウォール構造３００の変形度合いはタイヤ圧レベルにより異なる。そのため、タイヤ圧は、サイドウォール構造３００又はサイドウォール構造３００と一体化された部材、例えば、回路ボード３０２や保護層３０６の変形度合いを検知することでモニタすることができる。例えば、ＰＣＢ３０２の発振回路が、変形度合いを感知するのに機能し得る。変形が起こると発振回路の発振周波数が変化し、発振周波数の変化はタイヤ圧の変化に対応する。別の例では、分散インピーダンスが変形度合いを感知するのに適用される。変形が電流クロスエリアを変化させるように起こると、それに従って等価インピーダンスが異なる電気レベルとなるように変化するので、等価インピーダンスの変化はタイヤ圧の変化に対応する。また、本実施形態では、タイヤ内部のガス圧を直接に感知することでタイヤ圧感知が行われる訳ではないので、タイヤ圧感知のためのガストンネルが設けられていない。但し、ガストンネルは、変形を吸収して回路ボード３０２を保護するためのスペースとして設けられてもよい。更に、ガストンネルを考慮しなければ、タイヤ圧センサは、サイドウォール構造の任意の位置に任意の向きで配置され得る。例えば、図３Ｃに示す実施形態では、タイヤ圧センサがワイヤ層３１０とサイドウォール構造３００の外表面３００ａとの間に配置され、回路ボード３０２とワイヤ層３１０との間に配置された圧力感知チップ３０４及び保護層３０６を有する。但し、位置は限定されず配向も変更可能であり、例えば、回路ボード３０２が、圧力感知チップ３０４及び保護層３０６よりもワイヤ層３１０に近くなるように配置されてもよい。

図３Ｄに示した実施形態は、図３Ｂに示したものと同様である。例えば、サイドウォール構造３００は、外表面３００ａ及び内表面３００ｂを有し、ワイヤ層３１０は、外表面３００ａと内表面３００ｂとの間でサイドウォール構造３００に埋設されている。サイドウォール構造３００は、本実施形態では圧力センサチップ３０４の全体及びＰＣＢ３０２の一部又は全体を保護する保護層３０６も有する。図３Ｄに示した実施形態は、タイヤ内室との自由なガスフローが起きないように、サイドウォール構造３００においてガストンネル３０８がシールされている点で図３Ｂに示した実施形態とは異なる。そのため、タイヤ圧感知は、タイヤ内部のガス圧を直接に検知することによっては行われない。その代わり、タイヤ圧感知は、シールされたガストンネル３０８内に存在するガスの圧力を検知することで行われる。ガストンネル３０８内の圧力は、サイドウォール構造３００の圧縮、例えば、タイヤ内部のタイヤ圧変化に起因する内表面３００ｂのシフトにより変化し得るので、シールされたガストンネル３０８内に存在するガスの圧力は、タイヤ内部のタイヤ圧を反映し得る。

図４には、本発明の更に別の実施形態に係るセルフモニタリングタイヤにおけるタイヤ圧センサの配置が示されている。本実施形態では、タイヤのサイドウォール構造４００が、サイドウォール構造４００の外表面４００ａと成る表面を持つサイドウォールラバー４１０と、ポリエステル層４２０と、サイドウォール構造４００の内表面４００ｂと成る表面を持つインナーライナ４３０と、を有する。タイヤ圧センサは、外表面４００ａと内表面４００ｂとの間でサイドウォール構造４００の任意の適切な位置に配置可能となっている。例えば、図３Ｃに示したタイヤ圧センサが、本実施形態で用いられ、ゾーン４０２又はサイドウォールラバー４１０とポリエステル層４２０との間の他の適切な位置に設置される。或いは、図３Ｂ又は図３Ｃに示したタイヤ圧センサが、本実施形態で用いられ、ゾーン４０４又はインナーライナ４３０とポリエステル層４２０との間の他の適切な位置に設置される。更に、タイヤ圧センサは、ワイヤ層４４０から距離を隔てており、その距離は、実用デザインに応じて変化する。

本発明によれば、図１に示すようにタイヤ圧センサが、サイドウォール構造１０６の二つの部分の各外表面の間に配置され、サイドウォール構造１０６の二つの部分のいずれかに確実に固定されている。タイヤ圧センサは、ＰＣＢ上に設置された圧力感知チップ及び無線伝送デバイスに加えて、乗物操作に関する他の感知手段、例えば、サーモセンサ又はｇ−センサを有し得る。他の感知手段は、無線伝送デバイスと電気的に接続されることで、タイヤ外部の対応する受信機に対して、例えば、温度又は重力変化といった感知結果を伝送してもよい。無線伝送デバイスは、例えば、電磁トランスミッタ又はソニックトランスミッタである。上述したＰＣＢは、三次元プリントにより製造された回路ボードである。ＰＣＢがタイヤの外表面の十分近くに配置された場合、タイヤ圧は、タイヤの変形度合いを検知することで見積もられ得る。

本発明の実施形態によれば、無線伝送能力を向上させるため、タイヤボディのワイヤ層がスチールベルト及び他のスチールワイヤを含み、無線伝送デバイスのアンテナの一部として付加的に機能し得る。実際のアンテナデザインは、位置、構成、クリアランス及び配向といった多くの因子を考慮する必要がある。更に、ワイヤ層は、タイヤ圧センサへの電力供給又はタイヤ圧センサに電力供給する他のデバイスへの電力供給のための無線リチャージャの誘導コイル又はアンテナとしても利用可能である。

要約すると、本発明に係るタイヤに組み込まれたタイヤ圧センサによれば、タイヤ圧は更なる装備を必要とすることなくセルフモニタされ得る。タイヤ圧センサが、タイヤボディの内側に配置されてサイドウォール構造に固定された場合、タイヤ圧センサへの自然環境からの衝撃は、損傷を避けるように最小化され得る。更に、付加的な情報、例えば、タイヤの製造履歴、新しいタイヤの情報又はリプロデュースされたタイヤの情報がタイヤ圧センサに記録され、タイヤ安全診断のためにアクセスされ得る。

本発明は、現時点で最も実際的且つ好ましい実施形態だと考えられるものとして記述されているが、開示された実施形態に必ずしも限定されないことは理解すべきである。また、種々の変形及び同様の構成も、広く解釈した添付クレームの精神及び範囲に含まれるべきである。例えば、本発明に係る重複電力供給システム及び電力制御回路を実現するために上記のようなハードウェアデバイスを例示したが、ハードウェア／ソフトウェアハイブリッドモジュール又はファームウェアデザインも、適切なものであれば代替デバイスとして適用可能である。

Claims

タイヤボディ及びタイヤ圧センサを備えたセルフモニタリングタイヤであって、
前記タイヤボディは、地面と接するトレッドラバーと、リムに接続するためのビードと、前記トレッドラバーの両端部に配置され該両端部から前記ビードに向けて伸びる二つの部分を含むサイドウォール構造と、を有し、
前記タイヤ圧センサは、前記サイドウォール構造の二つの部分の各外表面の間に配置され、前記サイドウォール構造の二つの部分のいずれかに固定又は埋設されていることを特徴とするセルフモニタリングタイヤ。
前記タイヤボディに埋設されたワイヤ層を更に備え、
前記タイヤ圧センサは、前記サイドウォール構造の二つの部分いずれか一方の内表面と前記ワイヤ層との間に、又は、前記サイドウォール構造の二つの部分いずれか一方の外表面と前記ワイヤ層との間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のセルフモニタリングタイヤ。
前記タイヤ圧センサは、回路ボードと、前記回路ボード上に配置され圧力が検知される圧力感知ゾーンを持つ圧力感知チップと、前記圧力感知チップ及び少なくとも部分的に前記回路ボードを覆って前記圧力感知ゾーンと連通したガストンネルを持つ保護層と、前記回路ボードと電気的に接続され前記圧力感知ゾーンで検知された圧力に関連する情報を無線伝送するためのアンテナを持つ無線伝送デバイスと、を有することを特徴とする請求項２に記載のセルフモニタリングタイヤ。
前記ガストンネルは、前記サイドウォール構造の二つの部分のうち選択された一方の内表面においてシールされていることを特徴とする請求項３に記載のセルフモニタリングタイヤ。
前記無線伝送デバイスのアンテナは、前記ワイヤ層により構成されることを特徴とする請求項３に記載のセルフモニタリングタイヤ。
前記タイヤ圧センサは、前記サイドウォール構造の二つの部分のうち一方の内表面に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のセルフモニタリングタイヤ。
前記タイヤボディに埋設されたワイヤ層を更に備えたことを特徴とする請求項６に記載のセルフモニタリングタイヤ。
前記タイヤ圧センサは、回路ボードと、前記回路ボード上に配置され圧力が検知される圧力感知ゾーンを持つ圧力感知チップと、前記回路ボードと電気的に接続され前記圧力感知ゾーンで検知された圧力に関連する情報を無線伝送するためのアンテナを持つ無線伝送デバイスと、を有することを特徴とする請求項７に記載のセルフモニタリングタイヤ。
前記無線伝送デバイスのアンテナは、前記ワイヤ層により構成されることを特徴とする請求項８に記載のセルフモニタリングタイヤ。
前記タイヤ圧センサは、回路ボードと、特定エリアにおいて圧力を検知するために前記回路ボード上に配置された圧力感知チップと、前記圧力感知チップ及び少なくとも部分的に前記回路ボードを覆う保護層と、前記回路ボードと電気的に接続され前記圧力感知チップにより検知された圧力に関連する情報を無線伝送するためのアンテナを持つ無線伝送デバイスと、を有することを特徴とする請求項７に記載のセルフモニタリングタイヤ。
前記圧力感知チップは、変形検知器であることを特徴とする請求項１０に記載のセルフモニタリングタイヤ。
前記タイヤ圧センサは、回路ボードと、前記回路ボード上に配置され圧力が検知される圧力感知ゾーンを持つ圧力感知チップと、前記圧力感知チップ及び少なくとも部分的に前記回路ボードを覆って前記圧力感知ゾーンと連通したガストンネルを持つ保護層と、前記回路ボードと電気的に接続され前記圧力感知ゾーンで検知された圧力に関連する情報を無線伝送するためのアンテナを持つ無線伝送デバイスと、を有し、
前記ガストンネルは、前記サイドウォール構造の二つの部分のうち選択された一方の内表面においてシールされていることを特徴とする請求項１に記載のセルフモニタリングタイヤ。