JP2020023250A - タイヤ状態判定システム、タイヤ状態判定プログラム、タイヤ状態検出装置及びタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】ランフラット走行が可能な状態をより的確に判定できるタイヤ状態判定システム、タイヤ状態判定プログラム、タイヤ状態検出装置及びタイヤを提供する。【解決手段】タイヤ状態判定システム100のタイヤ状態検出装置110は、タイヤの内圧を検出する内圧センサ111と、タイヤの内部空間内に発生したタイヤの構成部材の発熱によるゴムの故障または分解に起因する臭気ガスを検出するガスセンサ113とを含む。処理装置120は、内圧センサ111によって検出された内圧データ、及びガスセンサ113によって検出された臭気データに基づいて、内圧が低下した状態でタイヤが走行できるか否かを判定するタイヤ状態判定部125を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、タイヤの状態、特に、ランフラット走行が可能な状態であるか否かを判定するタイヤ状態判定システム、タイヤ状態判定プログラム、タイヤ状態検出装置及びタイヤに関する。

ランフラットタイヤは、パンクなどによって内圧が著しく低下した場合でも、車両が一定速度で一定距離を走行（以下、適宜「ランフラット走行」という）することを可能とする。

このようなランフラットタイヤがランフラット走行状態であるか否かを、ランフラットタイヤ（ここでは、リムホイールに組み付けられたランフラットタイヤを意味する）内に装着された加速度センサを用いて判定する方法が知られている（特許文献１参照）。

特許文献１には、当該加速度センサを用いてランフラット走行が可能な残寿命も推定できることが記載されている。

特開2006-264439号公報

しかしながら、上述した加速度センサを用いてランフラット走行が可能な残寿命も推定する方法には、次のような問題があると想定される。具体的には、ランフラットタイヤに加速度センサが装着されているため、車両が走行する路面の凹凸状態、及び車両の種別による影響を受け易い。

さらに、ランフラット走行が可能な上限速度及び走行距離は、International Organization for Standardization（ISO）によって標準化（例えば、80km/hで80km）されているが、実際にランフラット走行ができなくなるタイミングは、車両の使用状況などによって異なり得る。

そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、ランフラット走行が可能な状態をより的確に判定できるタイヤ状態判定システム、タイヤ状態判定プログラム、タイヤ状態検出装置及びタイヤの提供を目的とする。

本発明の一態様は、リムホイール（リムホイール80）に組み付けられたタイヤ（空気入りタイヤ10）の内部空間（内部空間S）に設けられるタイヤ状態検出装置（タイヤ状態検出装置110）と、前記タイヤ状態検出装置と通信を実行する処理装置（処理装置120）とを含むタイヤ状態判定システム（タイヤ状態判定システム100）であって、前記タイヤ状態検出装置は、前記タイヤの内圧を検出する内圧センサ（内圧センサ111）と、前記内部空間内に発生した前記タイヤの構成部材の発熱によるゴムの故障または分解に起因する臭気ガスを検出するガスセンサ（ガスセンサ113）とを含み、前記処理装置は、前記内圧センサによって検出された内圧データ、及び前記ガスセンサによって検出された臭気データに基づいて、前記内圧が低下した状態で前記タイヤが走行できるか否かを判定するタイヤ状態判定部（タイヤ状態判定部125）を備える。

上述したタイヤ状態判定システム、タイヤ状態判定プログラム、タイヤ状態検出装置及びタイヤによれば、ランフラット走行が可能な状態をより的確に判定できる。

図１は、タイヤ状態判定システム100の全体概略構成図である。 図２は、タイヤ状態判定システム100の機能ブロック構成図である。 図３は、タイヤ状態判定システム100の動作フローである。 図４は、タイヤ状態判定システム100によって取得された内圧レベル及び臭気レベルの例を示す図である。

以下、実施形態を図面に基づいて説明する。なお、同一の機能や構成には、同一または類似の符号を付して、その説明を適宜省略する。

（１）タイヤ状態判定システムの全体概略構成
図１は、本実施形態に係るタイヤ状態判定システム100の全体概略構成図である。図１に示すように、タイヤ状態判定システム100は、タイヤ状態検出装置110及び処理装置120によって構成される。また、図１では、リムホイール80に組み付けられた空気入りタイヤ10のタイヤ幅方向に沿った断面形状が示されている。

タイヤ状態検出装置110は、空気入りタイヤ10（タイヤ）の状態を検出する。タイヤ状態検出装置110は、リムホイール80に組み付けられた空気入りタイヤ10の内部空間Sに設けられる。

本実施形態では、タイヤ状態検出装置110は、空気入りタイヤ10のトレッド20内側に設けられる。なお、タイヤ状態検出装置110は、トレッド20の内側ではなく、リムホイール80に取り付けられるエアバルブ（不図示）と一体として設けられてもよい。

タイヤ状態検出装置110は、空気入りタイヤ10の内圧（空気圧）及び臭気ガスを検出する。なお、タイヤ状態検出装置110は、さらに、温度または加速度を検出してもよい。

空気入りタイヤ10は、いわゆるランフラットタイヤであり、パンクなどによって内圧（空気圧）が著しく低下した場合（例えば、0kPa）でも、一定速度で一定距離（80km/hで80km）の走行（ランフラット走行）が可能である。

図１に示すように、空気入りタイヤ10は、断面形状が三日月状のサイド補強ゴム70を備える。サイド補強ゴム70は、空気入りタイヤ10のタイヤサイド部（サイドウォールなどとも呼ばれる）にそれぞれ設けられている。

サイド補強ゴム70は、空気入りタイヤ10の内圧が大きく低下した場合、空気入りタイヤ10が装着された車両（不図示）の荷重を支える。

処理装置120は、タイヤ状態検出装置110と通信を実行する。具体的には、処理装置120は、タイヤ状態検出装置110との無線による通信を実行し、タイヤ状態検出装置110が検出したデータを取得する。処理装置120は、プロセッサ、メモリ、及びアンテナなどを含む通信モジュールなどのハードウェアによって実現される。

なお、処理装置120は、通常、空気入りタイヤ10が装着される車両に設けられる。また、この場合、処理装置120は、車両に搭載されている電子制御ユニット（ECU）によって実現されてもよい。或いは、処理装置120は、車両ではなく、無線通信ネットワークを介して接続されるサーバコンピュータ上において実現されてもよい。

（２）タイヤ状態判定システムの機能ブロック構成
図２は、タイヤ状態判定システム100の機能ブロック構成図である。図２に示すように、タイヤ状態検出装置110は、内圧センサ111、ガスセンサ113及び通信部115を備える。

また、処理装置120は、通信部121、データ取得部123、タイヤ状態判定部125及び出力部127を備える。なお、処理装置120を構成するこれらの機能ブロックは、コンピュータ（ECUを含む）などのハードウェア上においてコンピュータプログラム（ソフトウェア）を実行することによって実現される。また、当該コンピュータプログラム（ソフトウェア）は、通信ネットワークを介して提供されてもよいし、光ディスク、ハードディスクドライブまたはフラッシュメモリなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されていてもよい。

内圧センサ111は、空気入りタイヤ10の内圧を検出する。具体的には、内圧センサ111は、内部空間S（図１参照）に充填された空気などの気体の圧力を検出する。

ガスセンサ113は、内部空間S内に発生した臭気ガスを検出する。具体的には、ガスセンサ113は、空気入りタイヤ10の構成部材の発熱によるゴムの故障または分解に起因する臭気ガスを検出する。特に、ガスセンサ113は、サイド補強ゴム70の発熱に起因する臭気ガスを検出する。

具体的には、空気入りタイヤ10がランフラット走行状態になると、サイド補強ゴム70が空気入りタイヤ10が装着された車両（不図示）の荷重を支えるため、サイド補強ゴム70が変形を繰り返すことによって発熱する。

ランフラット走行が許容されている走行速度を超過したり、ランフラット走行が許容されている走行距離を超過したりすると、最終的には、サイド補強ゴム70の蓄熱によってサイド補強ゴム70が故障または分解するが、その際、含窒素化合物、または含硫黄化合物由来の臭気ガスを発生する。

ガスセンサ113は、このような臭気ガスを検出する。従って、ガスセンサ113は、このような化合物、少なくとも硫黄化合物に由来する臭気ガスを検出できることが好ましい。

ガスセンサ113としては、例えば、半導体式の悪臭検知用ガスセンサを用い得る。

通信部115及び通信部121は、タイヤ状態検出装置110と処理装置120との無線通信を実行する。通信部115及び通信部121による無線通信方式は、特に限定されない。例えば、無線通信方式としては、TPMS（tire pressure monitoring system）などに用いられているLF波（低周波）を利用する方式や、近距離無線通信の規格に沿った方式が挙げられる。

また、通信部121は、空気入りタイヤ10が装着されている車両のECUなどの制御装置、或いは無線通信ネットワークを介した当該車両外との通信を実行できる。

データ取得部123は、通信部115及び通信部121を介してタイヤ状態検出装置110から送信された検出データを取得する。

具体的には、データ取得部123は、内圧センサ111によって検出された内圧データ、及びガスセンサ113によって検出された臭気データを取得する。

タイヤ状態判定部125は、内圧センサ111によって検出された内圧データ、及びガスセンサ113によって検出された臭気データに基づいて、空気入りタイヤ10の状態を判定する。

具体的には、タイヤ状態判定部125は、データ取得部123によって取得された内圧データ及び臭気データに基づいて、内圧が低下した状態で空気入りタイヤ10が走行できるか否かを判定する。つまり、タイヤ状態判定部125は、空気入りタイヤ10がランフラット走行を継続できるか否かを判定する。

より具体的には、タイヤ状態判定部125は、内圧が所定閾値（例えば、100kPa）よりも低下している状態で、臭気ガスが検出された場合、空気入りタイヤ10が正常でないと判定する。なお、当該所定閾値は、車両に応じて設定される内圧警報と対応する内圧であってもよい。或いは、当該所定閾値は、100kPaよりは高く、内圧警報と対応する内圧よりは低い内圧に設定されてもよい。

つまり、タイヤ状態判定部125は、空気入りタイヤ10がランフラット走行している状態において、臭気データに基づく臭気ガスのレベルが所定閾値を超えた場合、サイド補強ゴム70の蓄熱による分解が進行しており、空気入りタイヤ10に異常があると判定する。

なお、臭気ガスの検出結果に基づく具体的な空気入りタイヤ10の異常判定方法については、さらに後述する。

出力部127は、データ取得部123によって取得された内圧データ及び臭気データに基づく情報を出力する。また、出力部127は、タイヤ状態判定部125による判定結果に基づいて、空気入りタイヤ10が正常でないことを出力する。

具体的には、出力部127は、内圧データ及び臭気データに基づく情報を車両に設けられている表示装置に表示したり、当該データが所定閾値を超えたことを示す警告を表示または報知したりすることができる。

また、出力部127は、タイヤ状態判定部125による判定結果に基づいて、空気入りタイヤ10が使用限界であることを出力してもよい。つまり、出力部127は、タイヤ状態判定部125によって、空気入りタイヤ10がランフラット走行している状態において、臭気データに基づく臭気ガスのレベルが所定閾値を超えた場合、空気入りタイヤ10が使用限界であること、具体的には、ランフラット走行の継続の中止を勧告する情報、或いはランフラット走行を継続できないことを示す情報を出力してもよい。

さらに、出力部127は、上述したような情報を車両の運転制御装置（自動運転装置または車両安定制御装置（横滑り防止装置）に出力してもよい。

（３）タイヤ状態判定システムの動作
図３は、タイヤ状態判定システム100の動作フローである。具体的には、図３は、タイヤ状態判定システム100による空気入りタイヤ10の状態判定動作フローを示す。

タイヤ状態判定システム100は、図３に示す状態判定動作フローを所定の周期（例えば、１回／秒）で繰り返す。

図４は、タイヤ状態判定システム100によって取得された内圧レベル及び臭気レベルの例を示す。具体的には、図４に示すグラフの横軸は、空気入りタイヤ10が装着された車両の走行距離を示し、縦軸は、内圧レベル及び臭気レベルを示す。

図３に示すように、タイヤ状態判定システム100、具体的には、処理装置120は、内圧センサ111によって検出された内圧データ、及びガスセンサ113によって検出された臭気データを取得する（S10）。

処理装置120は、内圧データに基づいて、空気入りタイヤ10の内圧レベルが低下しているか否かを判定する（S20）。具体的には、処理装置120は、内圧が所定閾値（例えば、100kPa）よりも低下したか否かを判定する。

つまり、処理装置120は、内圧データに基づいて、空気入りタイヤ10がランフラット走行状態か否かを判定する。

空気入りタイヤ10の内部空間Sの内圧が低下している場合、処理装置120は、臭気データに基づいて、内部空間S（図１参照）の臭気レベルが上昇しているか否かを判定する（S30）。具体的には、処理装置120は、臭気データによって示される臭気ガスの濃度（ppm）が、所定閾値（例えば、数ppm）を超過したか否かを判定する。

空気入りタイヤ10の内部空間Sの臭気レベルが上昇していない場合、処理装置120は、空気入りタイヤ10がランフラット走行状態であることを出力する（S40）。

一方、内部空間Sの臭気レベルが上昇している場合、処理装置120は、空気入りタイヤ10が使用限界であること、つまり、ランフラット走行の限界であることを出力する（S50）。

図４のタイミングt1は、上述した状態判定動作フローのS20においてYesと判定された場合と対応する。具体的には、タイミングt1は、空気入りタイヤ10がパンクなどによって内圧が急激に低下したタイミングである。空気入りタイヤ10は、タイミングt1以降、ランフラット走行を開始する。

図４のタイミングt2は、上述した状態判定動作フローのS30においてYesと判定された場合と対応する。具体的には、タイミングt2は、ランフラット走行の継続によって空気入りタイヤ10のサイド補強ゴム70の蓄熱による分解が進行し、その際に発生する含硫黄化合物由来の臭気ガスの濃度が、所定閾値を超過したタイミングである。タイミングt2以降、空気入りタイヤ10でのランフラット走行の継続は難しく、車両の停止など、適切な対応が必要となる。

なお、ランフラット走行の限界は、空気入りタイヤ10が装着された車両が走行する道路状況（コーナーの数や曲率半径など）、走行速度（規定速度超過を含む）、運転特性（急な加減速またはハンドル操作など）、及び車両の積載状況（乗員及び荷物、過積載を含む）などによって、大きく異なり得る。

（４）作用・効果
上述した実施形態によれば、以下の作用効果が得られる。具体的には、タイヤ状態判定システム100では、内圧センサ111によって検出された内圧データ、及びガスセンサ113によって検出された臭気データに基づいて、内圧が低下した状態で空気入りタイヤ10が走行できるか否か、つまり、ランフラット走行を継続できるか否かが判定される。

このため、空気入りタイヤ10が装着された車両が走行する道路状況、走行速度及び運転特性などによって、ランフラット走行できる走行距離が異なる場合でも、実際にランフラット走行ができなくなるタイミングを判定し得る。具体的には、臭気データに基づく臭気ガスの濃度に基づいてサイド補強ゴム70の寿命を正確に判断できる。

すなわち、タイヤ状態判定システム100によれば、ランフラット走行が可能な状態をより的確に判定できる。

本実施形態では、タイヤ状態判定システム100は、内圧が所定閾値よりも低下している状態で、臭気ガスが検出された場合、空気入りタイヤ10が正常でないと判定する。このため、内圧の低下に基づいてランフラット走行状態であることをより確実に判定できる。これにより、ランフラット走行状態においてサイド補強ゴム70の寿命を迎えることをより正確に判定し得る。

本実施形態では、ガスセンサ113は、少なくとも硫黄化合物に由来する臭気ガスを検出できる。このため、サイド補強ゴム70の蓄熱によってサイド補強ゴム70が分解する際には発生する臭気ガスを確実に検出し得る。これにより、ランフラット走行が可能な状態をより的確に判定できる。

本実施形態では、タイヤ状態判定システム100は、内圧データ及び臭気データに基づく判定結果に基づいて、空気入りタイヤ10が正常でないことを出力する。具体的には、内圧データ及び臭気データに基づく情報を車両に設けられている表示装置に表示したり、当該データが所定閾値を超えたことを示す警告を表示または報知したりすることができる。本実施形態では、さらに、空気入りタイヤ10が使用限界、つまり、ランフラット走行の限界であることを出力することもできる。

このため、ランフラット走行の中止を促すことができる。これにより、リムホイール80、車両のサスペンション及び車体にダメージが及ぶことを回避し得る。

（５）その他の実施形態
以上、実施例に沿って本発明の内容を説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、当業者には自明である。

例えば、タイヤ状態判定部125は、内圧センサ111によって検出された内圧データに基づいて、空気入りタイヤ10の内圧が所定閾値よりも低下した場合のみ、ガスセンサ113に対する電源を供給し、ガスセンサ113を起動するようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、空気入りタイヤ10は、断面形状が三日月状のサイド補強ゴム70を備えるランフラットタイヤであったが、必ずしもサイド補強ゴム70を備えるランフラットタイヤでなくても構わない。例えば、タイヤサイド部の一部が樹脂で構成されているタイヤなど、内圧が低下した状態でも、所定距離を走行できるタイヤであればよい。

上記のように、本発明の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

10 空気入りタイヤ
20 トレッド
70 サイド補強ゴム
80 リムホイール
100 タイヤ状態判定システム
110 タイヤ状態検出装置
111 内圧センサ
113 ガスセンサ
115 通信部
120 処理装置
121 通信部
123 データ取得部
125 タイヤ状態判定部
127 出力部
S 内部空間

Claims (9)

1. リムホイールに組み付けられたタイヤの内部空間に設けられるタイヤ状態検出装置と、
   前記タイヤ状態検出装置と通信を実行する処理装置と
   を含むタイヤ状態判定システムであって、
   前記タイヤ状態検出装置は、
   前記タイヤの内圧を検出する内圧センサと、
   前記内部空間内に発生した前記タイヤの構成部材の発熱によるゴムの故障または分解に起因する臭気ガスを検出するガスセンサと
   を含み、
   前記処理装置は、前記内圧センサによって検出された内圧データ、及び前記ガスセンサによって検出された臭気データに基づいて、前記内圧が低下した状態で前記タイヤが走行できるか否かを判定するタイヤ状態判定部を備えるタイヤ状態判定システム。
2. 前記タイヤ状態判定部は、前記内圧が所定閾値よりも低下している状態で、前記臭気ガスが検出された場合、前記タイヤが正常でないと判定する請求項１に記載のタイヤ状態判定システム。
3. 前記ガスセンサは、少なくとも硫黄化合物に由来する前記臭気ガスを検出する請求項１または２に記載のタイヤ状態判定システム。
4. 前記処理装置は、前記タイヤ状態判定部による判定結果に基づいて、前記タイヤが正常でないことを出力する出力部を備える請求項１乃至３の何れか一項に記載のタイヤ状態判定システム。
5. 前記出力部は、前記タイヤが使用限界であることを出力する請求項４に記載のタイヤ状態判定システム。
6. リムホイールに組み付けられたタイヤの内部空間に設けられるタイヤ状態検出装置と通信を実行する処理装置において実行されるタイヤ状態判定プログラムであって、
   前記タイヤ状態検出装置は、
   前記タイヤの内圧を検出する内圧センサと、
   前記内部空間内に発生した前記タイヤの構成部材の発熱によるゴムの故障または分解に起因する臭気ガスを検出するガスセンサと
   を含み、
   前記処理装置に、前記内圧センサによって検出された内圧データ、及び前記ガスセンサによって検出された臭気データに基づいて、前記内圧が低下した状態で前記タイヤが走行できるか否かを判定するタイヤ状態判定処理を実行させるタイヤ状態判定プログラム。
7. リムホイールに組み付けられたタイヤの内部空間に設けられるタイヤ状態検出装置であって、
   前記タイヤの内圧を検出する内圧センサと、
   前記内部空間内に発生した前記タイヤの構成部材の発熱によるゴムの故障または分解に起因する臭気ガスを検出するガスセンサと
   を含むタイヤ状態検出装置。
8. 請求項７に記載のタイヤ状態検出装置が設けられたタイヤ。
9. 前記タイヤは、ランフラット走行が可能である請求項８に記載のタイヤ。
   

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