JP4165320B2 - Tire condition detection device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤ状態検出装置に係り、特に、タイヤの状態を検出するうえで好適なタイヤ状態検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、ゴム製タイヤの内面に歪みセンサを設けたタイヤ状態検出装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。このタイヤ状態検出装置において、歪みセンサは、タイヤの歪み具合に応じた信号を出力する。タイヤ状態検出装置は、この歪みセンサの出力に基づいてタイヤの歪み具合を検出し、その結果を運転者に視認可能に表示する。従って、運転者は、表示を見ることによりタイヤの歪み具合を知ることができる。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−211219号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、タイヤの歪み具合が検知され、その歪み具合自体が運転者に示されるだけでは、タイヤに低内圧や異常変形,旋回時における異常ねじれ等の現象が生じているか否かを正確に判断することができず、その異常現象の発生を運転者に示すことができない。
【0005】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、タイヤの状態検知を精度よく行うことが可能なタイヤ状態検出装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、タイヤのサイドウォールに配設され、該タイヤの径方向への歪みに応じた信号を出力する第1の歪みゲージと、
タイヤのサイドウォールに配設され、該タイヤの周方向への歪みに応じた信号を出力する第2の歪みゲージと、
前記第1の歪みゲージの出力信号の時間変化および前記第2の歪みゲージの出力信号の時間変化に基づいて、タイヤの状態を判定するタイヤ状態判定手段と、
を備えるタイヤ状態検出装置により達成される。
【0007】
本発明において、タイヤの径方向への歪みは、第1の歪みゲージにより測定される。また、タイヤの周方向への歪みは、第2の歪みゲージにより測定される。車両走行中にタイヤに路面外乱が入力した場合およびタイヤが低内圧状態になった場合には何れも、タイヤに径方向への歪みが生ずる。一方、路面外乱による径方向歪みは一時的なものである一方、低内圧による径方向歪みは持続的なものである。従って、第1の歪みゲージの出力信号の時間的な変化を測定することとすれば、径方向歪みが路面外乱によるものか低内圧によるものかを区別することができる。また、タイヤが低内圧状態に至ると、タイヤにスタンディングウェーブによる異常変形が生じ易くなる。スタンディングウェーブが生じている場合には、タイヤに周方向への歪みが生ずる。かかる歪みの生ずるタイヤ箇所は、現に接地する部分に対してほぼ一定に保たれる。すなわち、タイヤの一点から見れば、タイヤが一回転する間に周期的に歪みが生ずる。従って、タイヤの特定箇所に配設される第2の歪みゲージの出力信号の時間的な変化を測定することとすれば、スタンディングウェーブの発生有無を判定することができる。
【0008】
この場合、前記タイヤ状態判定手段は、前記第1の歪みゲージの所定期間ごとの出力が所定値を超える変動を示した場合には、タイヤに単発的な路面外乱が入力されたと判定することとすればよい。
【0009】
また、前記第1の歪みケージは、タイヤのサイドウォールに周方向に所定間隔空けて複数配設されているときは、前記タイヤ状態判定手段は、複数の前記第1の歪みゲージの所定期間ごとの出力が所定の順序で所定の歪みを示しつつかつ互いにほとんど変動しない場合には、タイヤが低内圧状態にあると判定することとすればよい。
【0010】
また、前記タイヤ状態判定手段は、前記第2の歪みゲージによる出力がタイヤの回転速度に応じた所定周期で所定の歪みを示す状態へ立ち上がる場合には、タイヤにスタンディングウェーブが発生していると判定することとすればよい。
【0011】
更に、前記第2の歪みゲージは、タイヤのサイドウォールに周方向に所定間隔空けて複数配設されていると共に、前記タイヤ状態判定手段は、各第2の歪みゲージによる出力が互いに所定の位相ずれを起こしつつタイヤの回転速度に応じた所定周期で所定の歪みを示す状態に立ち上がる場合には、タイヤにスタンディングウェーブが発生していると判定することとしてもよい。
【0012】
また、上記の目的は、タイヤのサイドウォールに径方向に対してほぼ45°の角度方向に延びて配設され、タイヤの歪みに応じた信号を出力する第1の歪みゲージと、
タイヤのサイドウォールに径方向に対してほぼ45°の角度方向にかつ前記第1の歪みゲージとほぼ直交する方向に延びて配設され、タイヤの歪みに応じた信号を出力する第2の歪みゲージと、
前記第1の歪みゲージの出力信号および前記第2の歪みゲージの出力信号に基づいて、タイヤの状態を判定するタイヤ状態判定手段と、
を備えるタイヤ状態検出装置により達成される。
【0013】
本発明において、タイヤの歪みは、第1の歪みゲージおよび第2の歪みゲージにより測定される。車両旋回時には、タイヤに前へ進もうとする慣性力と操舵されようとする横力とが作用するため、タイヤに鉛直軸回りのねじれが生ずる。この場合、タイヤ接地部分近傍のサイドウォールには、タイヤ外径側の一点を基準として遠ざかるタイヤ内径側部分と近づくタイヤ内径側部分とが現れる。すなわち、タイヤ接地部分近傍のサイドウォールの、径方向に対してほぼ45°の角度方向にかつ互いにほぼ直交する方向に延びる部分同士のうち一方が伸張し、他方が収縮する。従って、径方向に対してほぼ45°の角度方向にかつ互いに直交する方向に延びる第1及び第2の歪みゲージの出力信号同士が所定の伸縮関係を満たす歪みを示す場合には、タイヤに走行上大きな危険を伴うねじれが生じていると判定することができる。
【0014】
この場合、前記タイヤ状態判定手段は、前記第1および第2の歪みゲージの一方による出力がゲージ伸張方向への所定の歪みを示しかつ他方による出力がゲージ収縮方向への所定の歪みを示す場合には、タイヤに生ずる鉛直軸回りのねじれが走行上危険を伴うものとなっていると判定することとすればよい。
【0015】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の第1実施例であるタイヤ状態検出装置10のシステム構成図を示す。図2は、本実施例のタイヤ状態検出装置10が備える歪みゲージの種類および配置を示すタイヤ側面図を示す。図3は、本実施例の歪みゲージが配置されたタイヤ内部を見た際の斜視図を示す。また、図4は、本実施例の歪みゲージと電子制御ユニットとの信号授受を模式的に表した図を示す。
【0016】
本実施例のタイヤ状態検出装置10は、車両に搭載されている。車両は、車体左前FL,右前FR,左後RL,右後RRにそれぞれ車輪を有している。車輪は、円柱状のホイール12とそのホイール12に一体とされるタイヤ14とにより構成される。タイヤ14は、ゴム等の可撓性材料により構成された環状の部材であり、ホイール12の回りに取り付けられている。タイヤ14は、路面に接地し得る接地面16と接地面16に対して垂直に広がるサイドウォール18とにより断面コの字状に形成されている。タイヤ14とホイール12との間には、空気層が形成される。上記したタイヤ状態検出装置10は、車両の有する各タイヤ14の状態をそれぞれ検知する。
【0017】
各タイヤ14には、そのサイドウォール18の内面の外側又は内側に径方向歪みゲージ20及び周方向歪みゲージ22が貼付して配設されている。径方向歪みゲージ20は、タイヤ14のサイドウォール18の内面に4つ設けられており、互いに90°ずつ周方向に間隔を空けて配置されている。径方向歪みゲージ20は、その長手方向がタイヤ14の径方向へ向けて延びるように配設されている。以下、4つの径方向歪みゲージ20を、適宜、タイヤ14の回転方向とは反対方向へ向かう順に第1、第2、第3、及び第4の径方向歪みゲージ20とそれぞれ称す。
【0018】
また、周方向歪みゲージ22は、タイヤ14のサイドウォール18の内面に4つ設けられており、互いに90°ずつ周方向に間隔を空けてかつ2つの径方向歪みゲージ20に挟まれるようにそのほぼ中間に配置されている。周方向歪みゲージ22は、その長手方向がタイヤ14の周方向へ向けて延びるように配設されている。以下、4つの周方向歪みゲージ22を、適宜、タイヤ14の回転方向とは反対方向へ向かう順に第1、第2、第3、第4の周方向歪みゲージ22とそれぞれ称す。
【0019】
径方向歪みゲージ20および周方向歪みゲージ22には、タイヤ14ごとに電池26及び送信機28が信号線30を介して電気的に接続されている。電池26及び送信機28は共に、タイヤ14のサイドウォール18の内面に貼付されている。各径方向歪みゲージ20はそれぞれ、電池26から電源供給を受けて、タイヤ14のサイドウォール18に生ずる径方向への、すなわち、タイヤ径の伸縮方向への歪みに応じた信号を出力する。また、各周方向歪みゲージ22はそれぞれ、電池26から電源供給を受けて、タイヤ14のサイドウォール18に生ずる周方向への、すなわち、タイヤ回りの伸縮方向への歪みに応じた信号を出力する。径方向歪みゲージ20の出力信号及び周方向歪みゲージ22の出力信号は共に、送信機28からタイヤ外部へ向けて送信される。
【0020】
タイヤ状態検出装置10は、電子制御ユニット(以下、ECUと称す)24を備えている。ECU24には、各タイヤ14の近傍の車体に配設された受信機32が接続されている。各受信機32は、対応するタイヤ14に内蔵された送信機28から送信される信号を受信してECU24に供給する。径方向歪みゲージ20の出力信号及び周方向歪みゲージ22の出力信号は共に、タイヤ14ごとにECU24に供給される。ECU24は、タイヤ14ごとに送信された径方向歪みゲージ20の出力信号及び周方向歪みゲージ22の出力信号に基づいて各タイヤ14の状態を後述の如く検知する。
【0021】
ECU24には、また、警告ランプ34及び警報スピーカ36が接続されている。警告ランプ34は、車両運転者による視認可能な車室内に配設されており、車両運転者に対して視覚により注意を喚起する表示灯である。また、警報スピーカ36は、車室内に向けて音声やブザーを発し、車両運転者に対して聴覚により注意を喚起する装置である。ECU24は、タイヤ14の状態に応じて警告ランプ34を点灯させ或いは警報スピーカ36から音声等を出力させる。
【0022】
ところで、タイヤ14の状態には、その空気層が適正な空気圧に維持されていない低内圧状態がある。タイヤ14が低内圧状態にあると、そのタイヤ14には、車両走行中に外周面が定在波状に変形する異常変形(スタンディングウェーブ)が生じ易くなる。かかるスタンディングウェーブは、そのエネルギがほとんど熱エネルギに変換されるので、タイヤ14の著しい温度上昇を招き、その結果、タイヤ14の機能を確保できない不都合を生じさせる。従って、車両の安全走行を確保するうえでは、タイヤ14の機能が失われる前に上記したタイヤ14の状態を正確に検知することが必要である。
【0023】
以下、本実施例のタイヤ状態検出装置10によるタイヤ14の状態検知の手法について説明する。
【0024】
図5は、タイヤ14の空気層における内圧が正常である場合(同図(A))と低内圧である場合(同図(B))とを比較するためのタイヤ断面図を示す。タイヤ14の内圧が正常である場合には、図5(A)に示す如く、タイヤ14の接地部分近傍で大きな歪みが生ずることはなく、タイヤ14の側面における、タイヤ正面から見た際に上方から接地部分にかけてのふくらみは小さくなる。一方、タイヤ14の内圧が低内圧である場合には、図5(B)に示す如く、車両重量によりタイヤ14の接地側における径が短くなり、タイヤ14に接地近傍で大きな変形が生ずる。かかる変形は、タイヤ14の側面がタイヤ正面から見た際に上方から接地部分にかけてタイヤ軸方向へ向けてふくらみの大きな山となるものであり、タイヤ側面のサイドウォール18に径方向への大きな歪みを伴う。
【0025】
尚、タイヤ14のサイドウォール18における径方向への歪みは、タイヤ14が低内圧状態にある場合に限らず、タイヤ14に段差や石等による路面外乱が入力される場合にも生ずる。このため、単にタイヤ14のサイドウォール18に径方向への大きな歪みが生じたか否かを判別するだけでは、タイヤ14の低内圧状態を正確に検知することはできない。
【0026】
図6は、本実施例において、タイヤ14に単発的な路面外乱が入力した際における径方向歪みゲージ20の出力の時間変化を示す。また、図7は、本実施例において、タイヤ14が低内圧状態にある場合における径方向歪みゲージ20の出力の時間変化を示す。上記したタイヤ14への路面外乱は、ランダムに或いは一回だけ生ずるものである。これに対して、タイヤ14の低内圧は、その接地部分が歪む状態を継続させる。
【0027】
この点、タイヤ14が低内圧状態にある場合は、図7に示す如く、例えば第1径方向歪みゲージ20-1の配設位置近傍の接地部分が歪むと、まずその第1径方向歪みゲージ20-1がタイヤ内圧に応じた大きな歪みを示す信号を出力する。そして、その後タイヤ14が90°回転すると、第2径方向歪みゲージ20-2の配設位置近傍の接地部分が歪み、その第2径方向歪みゲージ20-2がタイヤ内圧に応じた歪みを示す信号を出力する。以後、同様に、第3及び第4径方向歪みゲージ20-3及び20-4もタイヤ内圧に応じた歪みを示す信号を出力し、更にタイヤ14が一回転した際に第1径方向歪みゲージ20-1が前回と同様の大きな歪みを示す信号を出力する。すなわち、低内圧時には、第1〜第4の4つの径方向歪みゲージ20が定期的に具体的にはタイヤ14が90°回転するごとにその順序で大きな歪みを示す信号を出力し、その出力が互いにほぼ同程度の歪みを示す。
【0028】
一方、単発的な路面外乱が入力された場合は、図6に示す如く、例えば第1径方向歪みゲージ20-1の配設位置近傍の接地部分が歪むと、その第1径方向歪みゲージ20-1が大きな歪みを示す信号を出力するが、その後タイヤ14が90°回転しても、第2径方向歪みゲージ20-2の配設位置近傍の接地部分が歪むことはなく、第2径方向歪みゲージ20-2が大きな歪みを示す信号を出力しない。同様に、第3及び第4の径方向歪みゲージ20-3,20-4が大きな歪みを示す信号を出力することはなく、また、タイヤ14が一回転した際に第1径方向歪みゲージ20-1が前回と同様の大きな歪みを示す信号を出力することはない。
【0029】
すなわち、路面外乱入力時には、第1〜第4の4つの径方向歪みゲージ20のうち一のゲージ20が一旦大きな歪みを示す信号を出力するが、その後、低内圧時とは異なり、径方向歪みゲージ20の出力が上記した一のケージ20の出力の如き大きな歪みを示すものとはならない。この場合、一のゲージ20が大きな歪みを示す信号を出力した後、その出力とタイヤ14が90°回転した際における第1〜第4の順で隣接する径方向歪みゲージ20の出力とが互いに大きな変動を示すと共に、その出力とタイヤ14が一回転した際における同一の径方向歪みゲージ20の出力とが互いに大きな変動を示す。
【0030】
そこで、本実施例のタイヤ状態検出装置10において、ECU24は、径方向歪みゲージ20の出力がタイヤ内圧が所定の低内圧に至る程度の歪みを示すか否かを判別すると共に、その肯定判定がなされた場合には、その出力と、タイヤ角90°ごとに設けられた第1〜第4の径方向歪みゲージ20の、タイヤ14が90°回転するごとの順送りの出力とが大きな変動を示すか否かを判別する。その結果、一の径方向歪みゲージ20の出力が所定の低内圧に至る程度の歪みを示した後、それと同程度の歪みが他の径方向歪みゲージ20の出力やタイヤ一回転後の同一の径方向歪みゲージ20の出力に現れず、4つの径方向歪みゲージ20の出力のピーク値が互いに大きな変動を示すと判別される場合には、上記した大きな歪みが生じた際にタイヤに単発的な路面外乱が入力されていたと判定する。
【0031】
また、ECU24は、タイヤ14が90°回転するごとに第1〜第4の径方向歪みゲージ20の順に出力が所定の低内圧程度の大きな歪みを示し、かつ、その出力値が互いにほとんど変動しないものであるか否かを判別する。その結果、第1〜第4の径方向歪みゲージ20の順に所定の低内圧程度の歪みを示す出力が連続し、その出力値がほとんど変動しないものと判別される場合には、タイヤ14が低内圧状態にあると判定する。
【0032】
かかる処理においては、タイヤ14のサイドウォール18に径方向への歪みが生じたか否かの判別が行われるだけでなく、その径方向歪みの時間的な変化が観測される。路面外乱による径方向歪みは一時的なものである一方、低内圧による径方向歪みは定期的かつ持続的なものである。従って、本実施例のタイヤ状態検出装置10によれば、サイドウォール18に生じた径方向歪みが路面外乱によるものか低内圧によるものかを区別することが可能であり、正確なタイヤ14の状態検知を行うことが可能となっている。
【0033】
本実施例のタイヤ状態検出装置10においては、タイヤ14が低内圧状態にあると判定された場合、タイヤ14が低内圧状態にあることを車両運転者に知らせるべく、警告ランプ34が点灯され、警報スピーカ36から音声等が出力される。タイヤ14の低内圧は、スタンディングウェーブを生じさせ易くする。従って、本実施例においては、タイヤ14のスタンディングウェーブの主たる原因の一つである低内圧状態の旨が車両運転者に向けて警告される。このため、車両運転者は、タイヤ14にスタンディングウェーブが生ずる可能性の高いことを認知することができる。
【0034】
図8は、スタンディングウェーブが発生しているタイヤ14を後方から見た際の図を示す。車両走行中にタイヤ14に発生する定在波状のスタンディングウェーブは、外周面である接地面16が周方向にわたって所定角度ごとに径方向への凹凸を繰り返すものとなる。この際、タイヤ14の側面において中心から放射状に延びる凸部が所定角度ごとに形成され、図8に示す如く周方向にわたって所定角度ごとにタイヤ軸方向への凹凸が繰り返される。すなわち、スタンディングウェーブによる異常変形は、タイヤ側面のサイドウォール18に周方向への歪みを伴う。
【0035】
図9は、本実施例において、タイヤ14にスタンディングウェーブが発生している場合における周方向歪みゲージ22の出力の時間変化の一例を示す。タイヤ14に発生するスタンディングウェーブは、周方向に所定角度ごとに凹凸を繰り返す定在波である。この点、タイヤ14にスタンディングウェーブが生じている場合、4つの周方向歪みゲージ22のうち一のゲージ22に着目すると、そのゲージ22は、タイヤ14の回転速度に応じた周期で比較的大きな歪みを示す信号の出力を繰り返す。また、各ゲージ22の出力同士の関係に着目すると、各ゲージ22の出力は、隣り合うゲージ22の出力に対してタイヤ14の回転速度に応じた位相ずれを起こす。
【0036】
そこで、本実施例のタイヤ状態検出装置10において、ECU24は、周方向歪みゲージ22の出力がある程度大きな歪みを示すか否かを判別すると共に、周方向歪みゲージ22の出力における大きな歪みを示す状態への立ち上がりがタイヤ14の回転速度に応じた周期で発生するか否かを判別する。また、ECU24は、第1〜第4の周方向歪みゲージ22の出力同士がその順序で位相ずれを起こしているか否かを判別する。
【0037】
ECU24は、その判別結果として、周方向歪みゲージ22の出力が大きな歪みを示すものとなり、その後、その同一の周方向歪みゲージ22の出力がその歪みを示す状態へ周期的に立ち上がると共に、その周期的な立ち上がりが第1〜第4の周方向歪みゲージ22の順に位相ずれを起こしつつ生じている場合には、タイヤ14にスタンディングウェーブが生じていると判定する。
【0038】
かかる処理においては、タイヤ14のサイドウォール18に周方向への歪みが生じたか否かの判別が行われると共に、その周方向歪みの時間的な変化が観測される。従って、本実施例のタイヤ状態検出装置10によれば、サイドウォール18にスタンディングウェーブが生じているか否かの判定を精度よく行うことが可能となっている。
【0039】
本実施例のタイヤ状態検出装置10においては、タイヤ14にスタンディングウェーブが生じていると判定された場合、そのスタンディングウェーブ現象の発生を車両運転者に知らせるべく、警告ランプ34が点灯され、警報スピーカ36から音声等が出力される。このため、車両運転者は、タイヤ14に現にスタンディングウェーブが発生したことを認知することができる。
【0040】
このように、本実施例のタイヤ状態検出装置10においては、タイヤ14における低内圧状態およびその低内圧時に生じ易くなるスタンディングウェーブを共に精度よく検知し、その検知結果を車両運転者に知らせることができる。この点、スタンディングウェーブに起因してタイヤ14の機能が確保されなくなる前に早期に、その兆候を正しく検出することができ、車両の安全走行を確保することが可能となっている。
【0041】
尚、上記第1の実施例においては、径方向歪みゲージ20が請求項1乃至5に記載した「第1の歪みゲージ」に、周方向歪みゲージ22が請求項1乃至5に記載した「第2の歪みゲージ」に、それぞれ相当していると共に、ECU24が、径方向歪みゲージ20の出力信号の時間変化に基づいてタイヤ14の低内圧状態および路面外乱入力を判定すること、並びに、周方向歪みゲージ22の出力信号の時間変化に基づいてタイヤ14のスタンディングウェーブ現象を判定することにより請求項1乃至5に記載した「タイヤ状態判定手段」が実現されている。
【0042】
ところで、上記第1の実施例においては、径方向歪みゲージ20および周方向歪みゲージ22を共にタイヤ14のサイドウォール18の内面に周方向に4つずつ配置することとしているが、それらのゲージ20,22を、タイヤ14の径やサイドウォール18の断面高さ等に応じた個数に設定するものとすればよく、少なくとも一つずつ配置されていればよい。
【0043】
また、上記第1の実施例においては、径方向歪みゲージ20と周方向歪みゲージ22とを別個独立に、具体的には、45°ずつ間隔を空けて配置することとしているが、図10に示す如くそれらのゲージ20,22を同一箇所に配置することとしてもよい。この場合には、径方向歪みゲージ20及び周方向歪みゲージ22は、長手方向が互いに直交するものとなる。
【0044】
次に、本発明の第2実施例について説明する。
【0045】
図11は、本実施例のタイヤ状態検出装置100が備える歪みゲージを説明するための図を示す。尚、本実施例において、上記第1実施例における構成部分と同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【0046】
本実施例において、各タイヤ14には、そのサイドウォール18の内面の外側又は内側に歪みゲージ102が貼付して配設されている。歪みゲージ102は、タイヤ14のサイドウォール18の内面に4つ設けられており、互いに90°ずつ周方向に間隔を空けて配置されている。歪みゲージ102は、それぞれ長手方向がタイヤ14の径方向に対してほぼ45°方向へ向けて延びるように配設されたαクロス歪みゲージ104及びβクロス歪みゲージ106により構成されている。一対のクロス歪みゲージ104,106は、タイヤ14のサイドウォール18の同一箇所に配置されており、互いに直交する向きに延びている。以下、4つの歪みゲージ102を、適宜、タイヤ14の回転方向とは反対方向へ向かう順に第1、第2、第3、及び第4の歪みゲージ102とそれぞれ称す。
【0047】
αクロス歪みゲージ104及びβクロス歪みゲージ106には、タイヤ14ごとに電池26及び送信機28が電気的に接続されている。各αクロス歪みゲージ104はそれぞれ、電池26から電源供給を受けて、タイヤ14のサイドウォール18に生ずる径方向に対して45°方向への伸縮による歪みに応じた信号を出力する。また、各βクロス歪みゲージ106はそれぞれ、電池26から電源供給を受けて、タイヤ14のサイドウォール18に生ずる径方向に対して45°方向かつαクロス歪みゲージ104による伸縮方向とは直交する方向への伸縮による歪みに応じた信号を出力する。αクロス歪みゲージ104の出力信号及びβクロス歪みゲージ106の出力信号は共に、送信機28からタイヤ外部の受信機32へ向けて送信され、ECU24に供給される。ECU24は、タイヤ14ごとに送信されたαクロス歪みゲージ104の出力信号及びβクロス歪みゲージ106の出力信号に基づいて各タイヤ14の状態を後述の如く検知する。
【0048】
ところで、車両旋回時、タイヤ14には、前へ進もうとする慣性力と操舵されようとする横方向への力が作用する。このため、タイヤ14は、車両旋回時に鉛直軸回りにねじれを生ずる。このねじれが車両が走行するうえで許容されるものである場合には何ら不都合は生じないが、その許容値を超えたものとなると、車体が不安定となり車両が危険な状態に陥る。従って、車両の安全走行を確保するうえでは、タイヤ14の鉛直軸回りのねじれが許容範囲内にあるか否かを判別することが必要である。
【0049】
図12は、タイヤ14に生ずる鉛直軸回りのねじれ現象を説明するための図を示す。例えば車両が図12に示す如く左側から右側へ前進する状況下、タイヤ14のねじれが図12に示すω1方向へ生ずる場合には、タイヤ14の接地部分近傍のサイドウォール18において、内径側部分が外径側部分に対してよじれる。この際、タイヤ14の接地点から径方向に対して前方側にほぼ45°の角度方向に延びる部分が伸張し、かつ、その接地点から径方向に対して後方側にほぼ45°の角度方向に延びる部分が収縮する。また、タイヤ14のねじれが図12に示すω2方向へ生ずる場合には、タイヤ14の接地点から径方向に対して前方側にほぼ45°の角度方向に延びる部分が収縮し、かつ、その接地点から径方向に対して後方側にほぼ45°の角度方向に延びる部分が伸張する。
【0050】
図13は、本実施例において、タイヤ14に鉛直軸回りの大きなねじれが生じた場合における歪みゲージ102の出力の時間変化の一例を示す。車両旋回中におけるタイヤ14のねじれはその接地部分近傍に生ずるため、タイヤ14にねじれが生じている場合は、歪みゲージ102の出力に、第1〜第4の歪みゲージ102の順にそのねじれによる歪みが現れる。すなわち、各歪みゲージ102の出力は、隣り合うゲージ102の出力に対してタイヤ14の回転速度に応じた位相ずれを起こす。また、タイヤ14にねじれが生じている場合は、歪みゲージ102のαクロス歪みゲージ104の出力とβクロス歪みゲージ106の出力とは互いに位相を逆にしたものとなる。
【0051】
そこで、本実施例のタイヤ状態表示装置100において、ECU24は、歪みゲージ102のαクロス歪みゲージ104及びβクロス歪みゲージ106の各出力がそれぞれ伸張側又は収縮側に所定の許容値よりも大きな歪みを示すか否かを判別する。そして、それらのゲージ104,106のうちの一方が伸張側に大きな歪みを示す際には他方が収縮側に大きな歪みを示し、また、一方が収縮側に大きな歪みを示す際には他方が伸張側に大きな歪みを示しているか否かを判別する。
【0052】
ECU24は、その判別結果として、αクロス歪みゲージ104の出力が伸張側に大きな歪みを示すと同時に、そのゲージ104と対のβクロス歪みゲージ106の出力が収縮側に大きな歪みを示す場合、或いは、αクロス歪みゲージ104の出力が収縮側に大きな歪みを示すと同時に、そのゲージ104と対のβクロス歪みゲージ106の出力が伸張側に大きな歪みを示す場合には、タイヤ14に許容値を超える大きなねじれが生じていると判定する。
【0053】
かかる処理においては、2つの直交する歪みゲージ104,106を用いてタイヤ14のねじれ現象が観測される。従って、本実施例のタイヤ状態検出装置100によれば、タイヤ14に車両走行上において危険を伴う鉛直軸回りのねじれが生じていることの判定を精度よく行うことが可能となっている。
【0054】
本実施例のタイヤ状態検出装置100においては、タイヤ14に許容値を超える大きなねじれが生じていると判定された場合、そのねじれ現象の発生を車両運転者に知らせ、車両の速度低下を促すべく、警告ランプ34が点灯され、警報スピーカ36から音声等が出力される。このため、車両運転者は、タイヤ14に許容値を超えるねじれが生じていることを認知することができ、車両の速度を低下させることができる。車両速度が低下されると、タイヤ14のねじれは緩和されるため、車両の安全走行が確保されることとなる。
【0055】
尚、上記第2の実施例においては、歪みゲージ102のαクロス歪みゲージ102及びβクロス歪みゲージ104が請求項6及び7に記載した「第1の歪みゲージ」及び「第2の歪みゲージ」に相当していると共に、ECU24が、αクロス歪みゲージ102の出力信号とβクロス歪みゲージ104の出力信号との関係に基づいてタイヤ14に鉛直軸回りのねじれが生じているかを判定することにより請求項6及び7に記載した「タイヤ状態判定手段」が実現されている。
【0056】
ところで、上記第2の実施例においては、歪みゲージ102をタイヤ14のサイドウォール18の内面に周方向に4つずつ配置することとしているが、そのゲージ102を、タイヤ14の径やサイドウォール18の断面高さ等に応じた個数に設定するものとすればよく、少なくとも一つずつ配置されていればよい。
【0057】
また、上記第2の実施例においては、αクロス歪みゲージ104及びβクロス歪みゲージ106をタイヤ径方向に対してほぼ45°方向へ向けて延びるように配設することとしているが、タイヤ14の種類等に応じてタイヤ14のねじれ現象に従った最適な方向に延在させることとすればよい。
【0058】
また、上記第2の実施例においては、タイヤ14に許容値を超える大きなねじれが生じていると判定されると、車両運転者に対して警告ランプ34による表示および警報スピーカ36による音声出力が行われるが、更に、車輪制動やエンジンブレーキ,燃料供給抑制,シフトダウン等により自動的に車両を減速させることとしてもよい。この場合には、車両運転者の操作によらず直ちに車速が低下するので、危険な走行が回避され、安全走行が確実に確保されることとなる。
【0059】
尚、上記第1及び第2の実施例においては、歪みゲージ20,22,102をタイヤ14のサイドウォール18の内面の外側又は内側に配置することとしているが、図14に示す如くそのサイドウォール18の内面の外側及び内側の双方に対向するように配置することとしてもよい。かかる構成によれば、タイヤ14の状態を木目細かく判定することが可能となり、上記した低内圧状態、路面外乱入力、スタンディングウェーブ、及び、ねじれの各現象を正確に判定することができる。
【0060】
更に、上記第1の実施例においては、タイヤ14の低内圧状態、路面外乱入力、スタンディングウェーブの各現象を判定し、また、上記第2の実施例においては、タイヤ14のねじれ現象を判定することとしているが、径方向歪みゲージ20、周方向歪みゲージ22、及び歪みゲージ102をタイヤ14のサイドウォール18に周方向に間隔を空けて配設し、各現象をすべて判定する構成としてもよい。
【0061】
【発明の効果】
上述の如く、請求項1記載の発明によれば、タイヤに単発的な路面外乱が入力されたことを精度よく検出することができる。
【0063】
請求項記載の発明によれば、タイヤが低内圧状態にあることを精度よく検出することができる。
【0064】
請求項及び記載の発明によれば、タイヤにスタンディングウェーブ現象が生じていることを精度よく検出することができる。
【0065】
また、請求項記載の発明によれば、タイヤに走行上大きな危険を伴うねじれが生じていることを精度よく検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例であるタイヤ状態検出装置のシステム構成図である。
【図2】本実施例のタイヤ状態検出装置が備える歪みゲージの種類および配置を示すタイヤ側面図である。
【図3】本実施例の歪みゲージが配置されたタイヤ内部を見た際の斜視図である。
【図4】本実施例の歪みゲージと電子制御ユニットとの信号授受を模式的に表した図である。
【図5】タイヤ内圧が正常である場合(同図(A))と低内圧である場合(同図(B))とを比較するためのタイヤ断面図である。
【図6】本実施例において、タイヤに単発的な路面外乱が入力した際における歪みゲージ出力の時間変化を示した図である。
【図7】本実施例において、タイヤが低内圧状態にある場合における歪みゲージ出力の時間変化を示した図である。
【図8】スタンディングウェーブが発生しているタイヤを後方から見た際の図である。
【図9】本実施例において、タイヤにスタンディングウェーブが発生している場合における歪みゲージ出力の時間変化を示した図である。
【図10】本発明の変形例であるタイヤ状態検出装置が備える歪みゲージを説明するための図である。
【図11】本発明の第2実施例であるタイヤ状態検出装置が備える歪みゲージを説明するための図である。
【図12】タイヤに生ずる鉛直軸回りのねじれ現象を説明するための図である。
【図13】本実施例において、タイヤに鉛直軸回りの大きなねじれが生じた場合における歪みゲージ出力の時間変化を示した図である。
【図14】本発明の変形例であるタイヤ状態検出装置が備える歪みゲージを説明するための図である。
【符号の説明】
10,100 タイヤ状態検出装置
14 タイヤ
18 サイドウォール
20 径方向歪みゲージ
22 周方向歪みゲージ
24 電子制御ユニット(ECU)
102 歪みゲージ
104 αクロス歪みゲージ
106 βクロス歪みゲージ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a tire condition detection device, and more particularly to a tire condition detection device suitable for detecting the condition of a tire.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a tire state detection device in which a strain sensor is provided on an inner surface of a rubber tire is known (see, for example, Patent Document 1). In this tire condition detection device, the strain sensor outputs a signal corresponding to the tire strain. The tire condition detection device detects the degree of tire distortion based on the output of the distortion sensor, and displays the result so as to be visible to the driver. Therefore, the driver can know the degree of tire distortion by viewing the display.
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2002-211119 A
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, it is possible to accurately determine whether or not a tire has a phenomenon such as low internal pressure, abnormal deformation, or abnormal torsion during turning by simply detecting the tire distortion and showing the distortion itself to the driver. Cannot be shown to the driver of the occurrence of the abnormal phenomenon.
[0005]
The present invention has been made in view of the above-described points, and an object of the present invention is to provide a tire condition detection device capable of accurately detecting the condition of a tire.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The above purpose is , Ta A first strain gauge disposed on the side wall of the ear and outputting a signal corresponding to a strain in a radial direction of the tire;
A second strain gauge disposed on the tire sidewall and outputting a signal corresponding to the strain in the circumferential direction of the tire;
Tire condition determining means for determining the condition of the tire based on the time change of the output signal of the first strain gauge and the time change of the output signal of the second strain gauge;
This is achieved by a tire condition detection device comprising:
[0007]
In the present invention, the strain in the radial direction of the tire is measured by a first strain gauge. Further, the strain in the tire circumferential direction is measured by a second strain gauge. When a road surface disturbance is input to the tire during traveling of the vehicle and when the tire is in a low internal pressure state, the tire is distorted in the radial direction. On the other hand, radial distortion due to road disturbance is temporary, whereas radial distortion due to low internal pressure is persistent. Therefore, if the temporal change of the output signal of the first strain gauge is measured, it can be distinguished whether the radial strain is due to road disturbance or low internal pressure. Further, when the tire reaches a low internal pressure state, abnormal deformation due to standing waves tends to occur in the tire. When the standing wave is generated, the tire is distorted in the circumferential direction. The tire location where such distortion occurs is kept substantially constant with respect to the portion that actually contacts the ground. That is, when viewed from one point of the tire, distortion occurs periodically during one rotation of the tire. Therefore, if the temporal change in the output signal of the second strain gauge disposed at a specific location of the tire is measured, it is possible to determine whether or not a standing wave has occurred.
[0008]
in this case ,in front The tire condition determining means may determine that a single road disturbance has been input to the tire when the output of the first strain gauge for every predetermined period shows a fluctuation exceeding a predetermined value. .
[0009]
Also, When a plurality of the first strain cages are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction on the sidewall of the tire, The tire condition determining means includes plural The output of the first strain gauge every predetermined period is In a predetermined order Showing the prescribed distortion Each other When there is almost no fluctuation, it may be determined that the tire is in a low internal pressure state.
[0010]
Also ,in front The tire state determination means determines that a standing wave is generated in the tire when the output from the second strain gauge rises to a state showing a predetermined strain at a predetermined cycle according to the rotation speed of the tire. You can do that.
[0011]
More ,in front A plurality of second strain gauges are arranged on the sidewalls of the tire at predetermined intervals in the circumferential direction, and the tire condition determining means is configured such that the outputs from the second strain gauges have a predetermined phase shift from each other. When standing up to a state exhibiting a predetermined distortion at a predetermined cycle according to the rotational speed of the tire, it may be determined that a standing wave is generated in the tire.
[0012]
Also, the above purpose is , Ta A first strain gauge disposed on the sidewall of the ear so as to extend in an angular direction of approximately 45 ° with respect to the radial direction and outputting a signal corresponding to tire strain;
A second strain that is disposed on the sidewall of the tire in an angle direction of about 45 ° with respect to the radial direction and extends in a direction substantially perpendicular to the first strain gauge, and outputs a signal corresponding to the strain of the tire. Gauge,
Tire condition determining means for determining a tire condition based on an output signal of the first strain gauge and an output signal of the second strain gauge;
This is achieved by a tire condition detection device comprising:
[0013]
In the present invention, tire strain is measured by a first strain gauge and a second strain gauge. When the vehicle turns, an inertial force that tends to move forward and a lateral force that tends to be steered act on the tire, causing the tire to twist about the vertical axis. In this case, a tire inner diameter side portion that approaches a tire inner diameter side portion that moves away from one point on the tire outer diameter side appears on the sidewall in the vicinity of the tire ground contact portion. That is, one of the sidewalls in the vicinity of the tire ground contact portion extending in an angle direction of approximately 45 ° with respect to the radial direction and in a direction substantially orthogonal to each other expands, and the other contracts. Therefore, when the output signals of the first and second strain gauges extending in an angle direction of approximately 45 ° with respect to the radial direction and in a direction orthogonal to each other exhibit a strain satisfying a predetermined expansion / contraction relationship, the vehicle runs on the tire. It can be determined that there is a twist with great danger.
[0014]
in this case ,in front The tire condition determining means, when the output by one of the first and second strain gauges indicates a predetermined strain in the gauge extension direction and the output by the other indicates a predetermined strain in the gauge contraction direction, What is necessary is just to determine with the twist about the vertical axis which arises in a tire having a danger on driving | running | working.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a system configuration diagram of a tire condition detection apparatus 10 according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 shows a tire side view showing the types and arrangement of strain gauges provided in the tire condition detection device 10 of the present embodiment. FIG. 3 is a perspective view of the inside of the tire in which the strain gauge of this embodiment is arranged. FIG. 4 is a diagram schematically showing signal exchange between the strain gauge and the electronic control unit of the present embodiment.
[0016]
The tire state detection device 10 of the present embodiment is mounted on a vehicle. The vehicle has wheels on the front left FL, right front FR, left rear RL, and right rear RR. The wheel is constituted by a cylindrical wheel 12 and a tire 14 integrated with the wheel 12. The tire 14 is an annular member made of a flexible material such as rubber, and is attached around the wheel 12. The tire 14 is formed in a U-shaped cross section by a ground surface 16 that can be grounded to a road surface and a sidewall 18 that extends perpendicularly to the ground surface 16. An air layer is formed between the tire 14 and the wheel 12. The above-described tire condition detection device 10 detects the condition of each tire 14 included in the vehicle.
[0017]
Each tire 14 is provided with a radial strain gauge 20 and a circumferential strain gauge 22 attached to the outside or inside of the inner surface of the sidewall 18. Four radial strain gauges 20 are provided on the inner surface of the sidewall 18 of the tire 14, and are arranged 90 ° apart from each other at intervals in the circumferential direction. The radial strain gauge 20 is disposed such that its longitudinal direction extends in the radial direction of the tire 14. Hereinafter, the four radial strain gauges 20 are appropriately referred to as first, second, third, and fourth radial strain gauges 20 in the order of going in the direction opposite to the rotation direction of the tire 14.
[0018]
Further, four circumferential strain gauges 22 are provided on the inner surface of the sidewall 18 of the tire 14, and the circumferential strain gauges 22 are sandwiched between the two radial strain gauges 20 at intervals of 90 ° in the circumferential direction. Arranged almost in the middle. The circumferential strain gauge 22 is disposed such that its longitudinal direction extends in the circumferential direction of the tire 14. Hereinafter, the four circumferential strain gauges 22 are appropriately referred to as first, second, third, and fourth circumferential strain gauges 22 in the order of going in the direction opposite to the rotation direction of the tire 14.
[0019]
A battery 26 and a transmitter 28 are electrically connected to the radial strain gauge 20 and the circumferential strain gauge 22 via a signal line 30 for each tire 14. Both the battery 26 and the transmitter 28 are attached to the inner surface of the sidewall 18 of the tire 14. Each radial strain gauge 20 receives power supply from the battery 26 and outputs a signal corresponding to the strain in the radial direction generated in the sidewall 18 of the tire 14, that is, in the expansion / contraction direction of the tire diameter. Each of the circumferential strain gauges 22 receives power from the battery 26 and outputs a signal corresponding to the strain in the circumferential direction generated in the sidewall 18 of the tire 14, that is, in the expansion and contraction direction around the tire. . Both the output signal from the radial strain gauge 20 and the output signal from the circumferential strain gauge 22 are transmitted from the transmitter 28 to the outside of the tire.
[0020]
The tire condition detection device 10 includes an electronic control unit (hereinafter referred to as ECU) 24. The ECU 24 is connected to a receiver 32 disposed on the vehicle body in the vicinity of each tire 14. Each receiver 32 receives a signal transmitted from the transmitter 28 incorporated in the corresponding tire 14 and supplies the signal to the ECU 24. Both the output signal of the radial strain gauge 20 and the output signal of the circumferential strain gauge 22 are supplied to the ECU 24 for each tire 14. The ECU 24 detects the state of each tire 14 as described below based on the output signal of the radial strain gauge 20 and the output signal of the circumferential strain gauge 22 transmitted for each tire 14.
[0021]
A warning lamp 34 and an alarm speaker 36 are also connected to the ECU 24. The warning lamp 34 is an indicator lamp that is disposed in a vehicle cabin that can be visually recognized by the vehicle driver, and that visually alerts the vehicle driver. The alarm speaker 36 is a device that emits a sound or a buzzer toward the passenger compartment and alerts the vehicle driver by hearing. The ECU 24 turns on the warning lamp 34 or outputs sound or the like from the alarm speaker 36 according to the state of the tire 14.
[0022]
By the way, the state of the tire 14 includes a low internal pressure state in which the air layer is not maintained at an appropriate air pressure. When the tire 14 is in a low internal pressure state, the tire 14 is likely to be abnormally deformed (standing wave) in which the outer peripheral surface is deformed into a standing wave shape while the vehicle is running. Such a standing wave causes the temperature of the tire 14 to rise significantly because the energy is almost converted into heat energy, and as a result, the function of the tire 14 cannot be secured. Therefore, in order to ensure safe driving of the vehicle, it is necessary to accurately detect the state of the tire 14 before the function of the tire 14 is lost.
[0023]
Hereinafter, a method of detecting the state of the tire 14 by the tire state detection device 10 of the present embodiment will be described.
[0024]
FIG. 5 is a tire cross-sectional view for comparing the case where the internal pressure in the air layer of the tire 14 is normal (FIG. (A)) and the case where the internal pressure is low (FIG. (B)). When the internal pressure of the tire 14 is normal, as shown in FIG. 5A, there is no significant distortion near the ground contact portion of the tire 14, and the side of the tire 14 is upward when viewed from the front of the tire. The bulge from the ground to the ground becomes smaller. On the other hand, when the internal pressure of the tire 14 is a low internal pressure, as shown in FIG. 5B, the diameter of the tire 14 on the ground contact side is shortened due to the vehicle weight, and the tire 14 is greatly deformed near the ground contact. Such deformation is a large swell in the tire axial direction from the upper side to the ground contact portion when the side surface of the tire 14 is viewed from the front of the tire. Accompanied by.
[0025]
The distortion in the radial direction of the sidewall 14 of the tire 14 is not limited to the case where the tire 14 is in a low internal pressure state, but also occurs when a road surface disturbance due to a step or a stone is input to the tire 14. For this reason, the low internal pressure state of the tire 14 cannot be accurately detected simply by determining whether or not a large radial distortion has occurred in the sidewall 18 of the tire 14.
[0026]
FIG. 6 shows the time change of the output of the radial strain gauge 20 when a single road disturbance is input to the tire 14 in this embodiment. Moreover, FIG. 7 shows the time change of the output of the radial strain gauge 20 when the tire 14 is in a low internal pressure state in the present embodiment. The road surface disturbance to the tire 14 described above occurs randomly or only once. On the other hand, the low internal pressure of the tire 14 continues the state where the ground contact portion is distorted.
[0027]
In this regard, when the tire 14 is in the low internal pressure state, as shown in FIG. -1 When the ground contact portion in the vicinity of the arrangement position of the wire is distorted, first, the first radial strain gauge 20 -1 Outputs a signal indicating a large strain corresponding to the tire internal pressure. And if the tire 14 rotates 90 degrees after that, the 2nd radial direction strain gauge 20 -2 The ground contact portion in the vicinity of the arrangement position of the strain is distorted, and the second radial strain gauge 20 -2 Outputs a signal indicating distortion according to the tire internal pressure. Thereafter, similarly, the third and fourth radial strain gauges 20 -3 And 20 -Four Also outputs a signal indicating a strain corresponding to the tire internal pressure, and when the tire 14 makes one revolution, the first radial strain gauge 20 -1 Outputs a signal indicating a large distortion similar to the previous time. That is, when the internal pressure is low, the first to fourth radial strain gauges 20 regularly output a signal indicating a large strain in that order every time the tire 14 rotates 90 °, and the output Show approximately the same degree of distortion.
[0028]
On the other hand, if a single road disturbance is input, as shown in FIG. 6, for example, the first radial strain gauge 20 -1 If the grounding portion near the position where the first radial strain is distorted, the first radial strain gauge 20 -1 Outputs a signal indicating a large strain, but even if the tire 14 rotates 90 ° after that, the second radial strain gauge 20 -2 The ground contact portion in the vicinity of the arrangement position of the second radial strain gauge 20 is not distorted. -2 Does not output a signal showing large distortion. Similarly, the third and fourth radial strain gauges 20 -3 , 20 -Four Does not output a signal indicating a large strain, and the first radial strain gauge 20 when the tire 14 makes one revolution. -1 Does not output a signal indicating a large distortion as in the previous case.
[0029]
That is, when a road surface disturbance is input, one of the first to fourth four radial strain gauges 20 once outputs a signal indicating a large strain, but thereafter, unlike a low internal pressure, the radial strain The output of the gauge 20 does not show a large strain like the output of the one cage 20 described above. In this case, after one gauge 20 outputs a signal indicating a large strain, the output and the outputs of the radial strain gauges 20 adjacent to each other in the first to fourth order when the tire 14 rotates 90 ° are mutually connected. While showing a big fluctuation | variation, the output and the output of the same radial direction strain gauge 20 when the tire 14 makes one rotation show a big fluctuation | variation mutually.
[0030]
Therefore, in the tire state detection device 10 of the present embodiment, the ECU 24 determines whether or not the output of the radial strain gauge 20 indicates a strain that causes the tire internal pressure to reach a predetermined low internal pressure, and the positive determination is made. In the case where it is made, the output and the forward feed output of the first to fourth radial strain gauges 20 provided for every 90 ° of the tire angle every 90 ° of rotation show large fluctuations. It is determined whether or not. As a result, after the output of one radial strain gauge 20 shows a strain to such a degree as to reach a predetermined low internal pressure, the same strain is the same as the output of another radial strain gauge 20 or the same after one rotation of the tire. If it does not appear in the output of the radial strain gauge 20 and it is determined that the peak values of the outputs of the four radial strain gauges 20 show large fluctuations with each other, the tire is isolated when the large strain described above occurs. It is determined that a rough road surface disturbance has been input.
[0031]
Further, the ECU 24 outputs a large strain of a predetermined low internal pressure in the order of the first to fourth radial strain gauges 20 every time the tire 14 rotates 90 °, and the output values hardly fluctuate with each other. It is determined whether it is a thing. As a result, when it is determined that the output indicating the strain of the predetermined low internal pressure continues in the order of the first to fourth radial strain gauges 20 and the output value is determined to hardly fluctuate, the tire 14 is low. Determined to be in the internal pressure state.
[0032]
In such processing, not only is it determined whether or not radial distortion has occurred in the sidewall 18 of the tire 14, but temporal changes in the radial distortion are observed. While radial distortion due to road disturbance is temporary, radial distortion due to low internal pressure is regular and continuous. Therefore, according to the tire condition detection device 10 of the present embodiment, it is possible to distinguish whether the radial distortion generated in the sidewall 18 is due to road surface disturbance or low internal pressure, and the accurate condition of the tire 14 is determined. Detection can be performed.
[0033]
In the tire state detection device 10 of the present embodiment, when it is determined that the tire 14 is in the low internal pressure state, the warning lamp 34 is turned on to notify the vehicle driver that the tire 14 is in the low internal pressure state, A sound or the like is output from the alarm speaker 36. The low internal pressure of the tire 14 facilitates the generation of standing waves. Therefore, in this embodiment, the vehicle driver is warned of the low internal pressure state, which is one of the main causes of the standing wave of the tire 14. For this reason, the vehicle driver can recognize that a standing wave is likely to occur in the tire 14.
[0034]
FIG. 8 shows a view when the tire 14 in which a standing wave is generated is viewed from the rear. The standing wave-like standing wave generated in the tire 14 during traveling of the vehicle is such that the ground contact surface 16 which is the outer peripheral surface repeats unevenness in the radial direction every predetermined angle over the circumferential direction. At this time, convex portions extending radially from the center on the side surface of the tire 14 are formed at predetermined angles, and unevenness in the tire axial direction is repeated at predetermined angles over the circumferential direction as shown in FIG. That is, the abnormal deformation due to the standing wave is accompanied by distortion in the circumferential direction on the sidewall 18 on the side surface of the tire.
[0035]
FIG. 9 shows an example of a temporal change in the output of the circumferential strain gauge 22 when a standing wave is generated in the tire 14 in this embodiment. The standing wave generated in the tire 14 is a standing wave that repeats irregularities at every predetermined angle in the circumferential direction. In this regard, when a standing wave is generated in the tire 14, focusing on one of the four circumferential strain gauges 22, the gauge 22 has a relatively large strain at a period corresponding to the rotational speed of the tire 14. The output of the signal indicating is repeated. When attention is paid to the relationship between the outputs of the gauges 22, the outputs of the gauges 22 cause a phase shift corresponding to the rotation speed of the tire 14 with respect to the outputs of the adjacent gauges 22.
[0036]
Therefore, in the tire state detection device 10 of the present embodiment, the ECU 24 determines whether or not the output of the circumferential strain gauge 22 shows a large strain to some extent, and also shows a large strain in the output of the circumferential strain gauge 22. It is determined whether or not the rising to the position occurs at a cycle according to the rotational speed of the tire 14. Further, the ECU 24 determines whether or not the outputs of the first to fourth circumferential strain gauges 22 are out of phase in that order.
[0037]
As a result of the determination, the ECU 24 indicates that the output of the circumferential strain gauge 22 exhibits a large strain, and thereafter, the output of the same circumferential strain gauge 22 periodically rises to a state indicating the strain, and the cycle. If a natural rise occurs while causing a phase shift in the order of the first to fourth circumferential strain gauges 22, it is determined that a standing wave is generated in the tire 14.
[0038]
In such a process, it is determined whether or not a circumferential distortion has occurred in the sidewall 18 of the tire 14, and a temporal change in the circumferential distortion is observed. Therefore, according to the tire state detection device 10 of the present embodiment, it is possible to accurately determine whether or not a standing wave is generated in the sidewall 18.
[0039]
In the tire condition detection device 10 of this embodiment, when it is determined that a standing wave is generated in the tire 14, a warning lamp 34 is lit to notify the vehicle driver of the occurrence of the standing wave phenomenon, and an alarm speaker is provided. A sound or the like is output from 36. For this reason, the vehicle driver can recognize that a standing wave has actually occurred in the tire 14.
[0040]
As described above, in the tire condition detection device 10 of the present embodiment, both the low internal pressure state of the tire 14 and the standing wave that is likely to occur at the low internal pressure are accurately detected, and the detection result is notified to the vehicle driver. it can. In this regard, it is possible to detect the signs correctly at an early stage before the function of the tire 14 is not ensured due to the standing wave, and to ensure safe driving of the vehicle.
[0041]
In the first embodiment, the radial strain gauge 20 is the “first strain gauge” described in claims 1 to 5, and the circumferential strain gauge 22 is the “first strain gauge” described in claims 1 to 5. 2, the ECU 24 determines the low internal pressure state of the tire 14 and the road surface disturbance input based on the time change of the output signal of the radial strain gauge 20, and the circumferential direction. The “tire condition determining means” described in claims 1 to 5 is realized by determining the standing wave phenomenon of the tire 14 based on the time change of the output signal of the strain gauge 22.
[0042]
Incidentally, in the first embodiment, four radial strain gauges 20 and four circumferential strain gauges 22 are arranged on the inner surface of the sidewall 18 of the tire 14 in the circumferential direction. , 22 may be set to a number corresponding to the diameter of the tire 14, the cross-sectional height of the sidewall 18, etc., and at least one of them may be arranged.
[0043]
Further, in the first embodiment, the radial strain gauge 20 and the circumferential strain gauge 22 are arranged separately and independently, specifically, with an interval of 45 °. As shown, the gauges 20 and 22 may be arranged at the same location. In this case, the radial strain gauges 20 and the circumferential strain gauges 22 have longitudinal directions orthogonal to each other.
[0044]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
[0045]
FIG. 11 is a diagram for explaining a strain gauge provided in the tire condition detection device 100 of the present embodiment. In the present embodiment, the same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
[0046]
In the present embodiment, each tire 14 is provided with a strain gauge 102 attached to the outside or the inside of the inner surface of the sidewall 18. Four strain gauges 102 are provided on the inner surface of the sidewall 18 of the tire 14 and are arranged at intervals of 90 ° in the circumferential direction. The strain gauge 102 includes an α-cross strain gauge 104 and a β-cross strain gauge 106 that are arranged so that their longitudinal directions extend in a direction substantially 45 ° with respect to the radial direction of the tire 14. The pair of cross strain gauges 104 and 106 are disposed at the same location on the sidewall 18 of the tire 14 and extend in directions orthogonal to each other. Hereinafter, the four strain gauges 102 are appropriately referred to as first, second, third, and fourth strain gauges 102 in the order of going in the direction opposite to the rotation direction of the tire 14, respectively.
[0047]
A battery 26 and a transmitter 28 are electrically connected to the α cross strain gauge 104 and the β cross strain gauge 106 for each tire 14. Each α-cross strain gauge 104 receives power supply from the battery 26 and outputs a signal corresponding to strain caused by expansion and contraction in the 45 ° direction with respect to the radial direction generated in the sidewall 18 of the tire 14. Each β-cross strain gauge 106 is supplied with power from the battery 26 and has a direction of 45 ° with respect to the radial direction generated on the sidewall 18 of the tire 14 and a direction orthogonal to the expansion / contraction direction of the α-cross strain gauge 104. Outputs a signal according to the distortion caused by expansion and contraction. Both the output signal of the α cross strain gauge 104 and the output signal of the β cross strain gauge 106 are transmitted from the transmitter 28 to the receiver 32 outside the tire and supplied to the ECU 24. The ECU 24 detects the state of each tire 14 based on the output signal of the α cross strain gauge 104 and the output signal of the β cross strain gauge 106 transmitted for each tire 14 as described later.
[0048]
By the way, when the vehicle turns, an inertial force that tends to move forward and a lateral force that tends to be steered act on the tire 14. For this reason, the tire 14 is twisted around the vertical axis when the vehicle turns. If this twist is permitted when the vehicle travels, no inconvenience occurs. However, if the twist exceeds the allowable value, the vehicle body becomes unstable and the vehicle falls into a dangerous state. Therefore, in order to ensure safe driving of the vehicle, it is necessary to determine whether or not the twist of the tire 14 around the vertical axis is within an allowable range.
[0049]
FIG. 12 is a diagram for explaining a twisting phenomenon around the vertical axis that occurs in the tire 14. For example, in the situation where the vehicle moves forward from the left side to the right side as shown in FIG. 12, when the twist of the tire 14 occurs in the ω1 direction shown in FIG. It is twisted against the outer diameter side part. At this time, a portion extending in an angular direction of approximately 45 ° from the ground contact point to the front side in the radial direction from the ground contact point extends, and an angular direction of approximately 45 ° from the ground contact point in the radial direction to the rear side. The portion that extends to shrinks. Further, when the twist of the tire 14 occurs in the ω2 direction shown in FIG. 12, a portion extending in an angular direction of approximately 45 ° from the ground contact point to the front side in the radial direction is contracted and contacted therewith. A portion extending in an angular direction of approximately 45 ° extends rearward from the point in the radial direction.
[0050]
FIG. 13 shows an example of a change over time in the output of the strain gauge 102 when a large twist about the vertical axis occurs in the tire 14 in this embodiment. Since the torsion of the tire 14 during the turning of the vehicle occurs in the vicinity of the ground contact portion, when the torsion of the tire 14 occurs, the distortion due to the torsion in the order of the first to fourth strain gauges 102 is output to the output of the strain gauge 102. Appears. That is, the output of each strain gauge 102 causes a phase shift corresponding to the rotational speed of the tire 14 with respect to the output of the adjacent gauge 102. When the tire 14 is twisted, the output of the α cross strain gauge 104 of the strain gauge 102 and the output of the β cross strain gauge 106 are opposite in phase.
[0051]
Therefore, in the tire condition display device 100 of the present embodiment, the ECU 24 causes the outputs of the α cross strain gauge 104 and the β cross strain gauge 106 of the strain gauge 102 to be larger than a predetermined allowable value on the expansion side or the contraction side, respectively. Whether or not is indicated. When one of the gauges 104 and 106 exhibits a large strain on the expansion side, the other exhibits a large strain on the contraction side, and when one exhibits a large strain on the contraction side, the other expands. It is determined whether a large distortion is shown on the side.
[0052]
As a result of the determination, the ECU 24 indicates that the output of the α cross strain gauge 104 shows a large strain on the expansion side and at the same time the output of the β cross strain gauge 106 paired with the gauge 104 shows a large strain on the contraction side, or When the output of the α cross strain gauge 104 shows a large strain on the contraction side and at the same time the output of the β cross strain gauge 106 paired with the gauge 104 shows a large strain on the expansion side, an allowable value is given to the tire 14. It is determined that a large twist that exceeds the maximum is occurring.
[0053]
In such processing, the twist phenomenon of the tire 14 is observed using two orthogonal strain gauges 104 and 106. Therefore, according to the tire state detection device 100 of the present embodiment, it is possible to accurately determine that the tire 14 is twisted around the vertical axis that is dangerous during vehicle travel.
[0054]
In the tire condition detection apparatus 100 according to the present embodiment, when it is determined that the tire 14 has a large torsion exceeding an allowable value, the vehicle driver is notified of the occurrence of the torsion phenomenon so as to promote a decrease in the vehicle speed. The warning lamp 34 is turned on, and sound or the like is output from the alarm speaker 36. For this reason, the vehicle driver can recognize that the tire 14 has a torsion exceeding an allowable value, and can reduce the speed of the vehicle. When the vehicle speed is reduced, the twist of the tire 14 is alleviated, so that safe driving of the vehicle is ensured.
[0055]
In the second embodiment, the α cross strain gauge 102 and the β cross strain gauge 104 of the strain gauge 102 are the “first strain gauge” and the “second strain gauge” described in claims 6 and 7. The ECU 24 determines whether the tire 14 is twisted about the vertical axis based on the relationship between the output signal of the α cross strain gauge 102 and the output signal of the β cross strain gauge 104. The “tire condition determining means” described in claims 6 and 7 is realized.
[0056]
By the way, in the second embodiment, four strain gauges 102 are arranged on the inner surface of the sidewall 18 of the tire 14 in the circumferential direction. The number may be set according to the height of the cross section, etc., and it is sufficient that at least one is arranged.
[0057]
In the second embodiment, the α cross strain gauge 104 and the β cross strain gauge 106 are disposed so as to extend in a direction substantially 45 ° with respect to the tire radial direction. What is necessary is just to make it extend in the optimal direction according to the twist phenomenon of the tire 14 according to a kind etc.
[0058]
Further, in the second embodiment, when it is determined that the tire 14 has a large torsion exceeding the allowable value, a warning lamp 34 displays and a sound speaker 36 outputs a sound to the vehicle driver. However, the vehicle may be automatically decelerated by wheel braking, engine braking, fuel supply suppression, shift down, or the like. In this case, the vehicle speed is immediately reduced regardless of the operation of the vehicle driver, so that dangerous traveling is avoided and safe traveling is reliably ensured.
[0059]
In the first and second embodiments, the strain gauges 20, 22, and 102 are arranged outside or inside the inner surface of the sidewall 18 of the tire 14, but as shown in FIG. It is good also as arrange | positioning so that both the outer side and inner side of the inner surface of 18 may be opposed. According to such a configuration, the state of the tire 14 can be determined in detail, and the above-described low internal pressure state, road disturbance input, standing wave, and torsion phenomena can be accurately determined.
[0060]
Further, in the first embodiment, the tire 14 is checked for the low internal pressure state, road disturbance input, and standing wave phenomenon. In the second embodiment, the tire 14 is twisted. However, the radial strain gauge 20, the circumferential strain gauge 22, and the strain gauge 102 may be arranged on the sidewall 18 of the tire 14 at intervals in the circumferential direction so as to determine all the phenomena. .
[0061]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the invention, the tire Precise detection of single road disturbance input can do.
[0063]
Claim 2 According to the described invention, it is possible to accurately detect that the tire is in a low internal pressure state.
[0064]
Claim 3 as well as 4 According to the described invention, it is possible to accurately detect that a standing wave phenomenon occurs in the tire.
[0065]
Claims 5 According to the described invention, it is possible to accurately detect that a torsion accompanied by a great danger in traveling occurs in the tire.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system configuration diagram of a tire condition detection apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a tire side view showing the types and arrangement of strain gauges provided in the tire condition detection device of the present embodiment.
FIG. 3 is a perspective view of the inside of a tire in which a strain gauge according to this embodiment is disposed.
FIG. 4 is a diagram schematically showing signal exchange between the strain gauge and the electronic control unit according to the present embodiment.
FIG. 5 is a tire cross-sectional view for comparing the case where the tire internal pressure is normal (FIG. 5A) and the case where the tire internal pressure is low (FIG. 5B).
FIG. 6 is a diagram showing a time change of strain gauge output when a single road surface disturbance is input to a tire in this example.
FIG. 7 is a diagram showing a time change of strain gauge output when the tire is in a low internal pressure state in the present example.
FIG. 8 is a view of a tire in which a standing wave is generated when viewed from the rear.
FIG. 9 is a diagram showing a time change of strain gauge output when a standing wave is generated in the tire in this example.
FIG. 10 is a view for explaining a strain gauge provided in a tire condition detection device which is a modification of the present invention.
FIG. 11 is a diagram for explaining a strain gauge included in a tire condition detection device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a diagram for explaining a twisting phenomenon around a vertical axis that occurs in a tire.
FIG. 13 is a diagram showing a time change of strain gauge output when a large twist about a vertical axis occurs in a tire in this example.
FIG. 14 is a view for explaining a strain gauge provided in a tire condition detection device which is a modified example of the present invention.
[Explanation of symbols]
10,100 Tire condition detection device
14 tires
18 sidewall
20 radial strain gauge
22 Circumferential strain gauge
24 Electronic control unit (ECU)
102 strain gauge
104 α cross strain gauge
106 β cross strain gauge

Claims (5)

タイヤのサイドウォールに配設され、該タイヤの径方向への歪みに応じた信号を出力する第1の歪みゲージと、
タイヤのサイドウォールに配設され、該タイヤの周方向への歪みに応じた信号を出力する第2の歪みゲージと、
前記第1の歪みゲージの出力信号の時間変化および前記第2の歪みゲージの出力信号の時間変化に基づいて、タイヤの状態を判定するタイヤ状態判定手段と、
を備え
前記タイヤ状態判定手段は、前記第1の歪みゲージの所定期間ごとの出力が所定値を超える変動を示した場合には、タイヤに単発的な路面外乱が入力されたと判定することを特徴とするタイヤ状態検出装置。
A first strain gauge disposed on the tire sidewall and outputting a signal corresponding to the radial strain of the tire;
A second strain gauge disposed on the tire sidewall and outputting a signal corresponding to the strain in the circumferential direction of the tire;
Tire condition determining means for determining the condition of the tire based on the time change of the output signal of the first strain gauge and the time change of the output signal of the second strain gauge;
Equipped with a,
The tire condition determining means, when the output for each predetermined period of the first strain gauge showed variation exceeding a predetermined value, and characterized that you determined sporadic road surface disturbance is input to the tire Tire condition detection device.
タイヤのサイドウォールに配設され、該タイヤの径方向への歪みに応じた信号を出力する第1の歪みゲージと、
タイヤのサイドウォールに配設され、該タイヤの周方向への歪みに応じた信号を出力する第2の歪みゲージと、
前記第1の歪みゲージの出力信号の時間変化および前記第2の歪みゲージの出力信号の時間変化に基づいて、タイヤの状態を判定するタイヤ状態判定手段と、
を備え、
前記第1の歪みケージは、タイヤのサイドウォールに周方向に所定間隔空けて複数配設されていると共に、
前記タイヤ状態判定手段は、複数の前記第1の歪みゲージの所定期間ごとの出力が所定の順序で所定の歪みを示しつつかつ互いにほとんど変動しない場合には、タイヤが低内圧状態にあると判定することを特徴とするタイヤ状態検出装置。
A first strain gauge disposed on the tire sidewall and outputting a signal corresponding to the radial strain of the tire;
A second strain gauge disposed on the tire sidewall and outputting a signal corresponding to the strain in the circumferential direction of the tire;
Tire condition determining means for determining the condition of the tire based on the time change of the output signal of the first strain gauge and the time change of the output signal of the second strain gauge;
With
A plurality of the first strain cages are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction on the sidewall of the tire,
The tire state determination means determines that the tire is in a low internal pressure state when outputs of the plurality of first strain gauges for a predetermined period show a predetermined strain in a predetermined order and hardly vary from each other. features and to filter bad state detecting device to be.
タイヤのサイドウォールに配設され、該タイヤの径方向への歪みに応じた信号を出力する第1の歪みゲージと、
タイヤのサイドウォールに配設され、該タイヤの周方向への歪みに応じた信号を出力する第2の歪みゲージと、
前記第1の歪みゲージの出力信号の時間変化および前記第2の歪みゲージの出力信号の時間変化に基づいて、タイヤの状態を判定するタイヤ状態判定手段と、
を備え、
前記タイヤ状態判定手段は、前記第2の歪みゲージによる出力がタイヤの回転速度に応じた所定周期で所定の歪みを示す状態へ立ち上がる場合には、タイヤにスタンディングウェーブが発生していると判定することを特徴とするタイヤ状態検出装置。
A first strain gauge disposed on the tire sidewall and outputting a signal corresponding to the radial strain of the tire;
A second strain gauge disposed on the tire sidewall and outputting a signal corresponding to the strain in the circumferential direction of the tire;
Tire condition determining means for determining the condition of the tire based on the time change of the output signal of the first strain gauge and the time change of the output signal of the second strain gauge;
With
The tire state determination means determines that a standing wave is generated in the tire when the output from the second strain gauge rises to a state showing a predetermined strain at a predetermined period corresponding to the rotation speed of the tire. features and to filter bad state detecting device that.
タイヤのサイドウォールに配設され、該タイヤの径方向への歪みに応じた信号を出力する第1の歪みゲージと、
タイヤのサイドウォールに配設され、該タイヤの周方向への歪みに応じた信号を出力する第2の歪みゲージと、
前記第1の歪みゲージの出力信号の時間変化および前記第2の歪みゲージの出力信号の時間変化に基づいて、タイヤの状態を判定するタイヤ状態判定手段と、
を備え、
前記第2の歪みゲージは、タイヤのサイドウォールに周方向に所定間隔空けて複数配設されていると共に、
前記タイヤ状態判定手段は、各第2の歪みゲージによる出力が互いに所定の位相ずれを起こしつつタイヤの回転速度に応じた所定周期で所定の歪みを示す状態に立ち上がる場合には、タイヤにスタンディングウェーブが発生していると判定することを特徴とするタイヤ状態検出装置。
A first strain gauge disposed on the tire sidewall and outputting a signal corresponding to the radial strain of the tire;
A second strain gauge disposed on the tire sidewall and outputting a signal corresponding to the strain in the circumferential direction of the tire;
Tire condition determining means for determining the condition of the tire based on the time change of the output signal of the first strain gauge and the time change of the output signal of the second strain gauge;
With
A plurality of the second strain gauges are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction on the sidewall of the tire,
The tire condition determining means is configured to apply a standing wave to the tire when the outputs from the second strain gauges rise to a condition indicating a predetermined distortion at a predetermined period corresponding to the rotation speed of the tire while causing a predetermined phase shift from each other. There occurring characterized and to filter bad state detecting device to be determined.
タイヤのサイドウォールに径方向に対してほぼ45°の角度方向に延びて配設され、タイヤの歪みに応じた信号を出力する第1の歪みゲージと、
タイヤのサイドウォールに径方向に対してほぼ45°の角度方向にかつ前記第1の歪みゲージとほぼ直交する方向に延びて配設され、タイヤの歪みに応じた信号を出力する第2の歪みゲージと、
前記第1の歪みゲージの出力信号および前記第2の歪みゲージの出力信号に基づいて、タイヤの状態を判定するタイヤ状態判定手段と、
を備え
前記タイヤ状態判定手段は、前記第1および第2の歪みゲージの一方による出力がゲージ伸張方向への所定の歪みを示しかつ他方による出力がゲージ収縮方向への所定の歪みを示す場合には、タイヤに生ずる鉛直軸回りのねじれが走行上危険を伴うものとなっていると判定することを特徴とするタイヤ状態検出装置。
A first strain gauge disposed on the sidewall of the tire so as to extend in an angular direction of approximately 45 ° with respect to the radial direction and outputting a signal corresponding to the tire strain;
A second strain that is disposed on the sidewall of the tire in an angle direction of about 45 ° with respect to the radial direction and extends in a direction substantially perpendicular to the first strain gauge, and outputs a signal corresponding to the strain of the tire. Gauge,
Tire condition determining means for determining a tire condition based on an output signal of the first strain gauge and an output signal of the second strain gauge;
Equipped with a,
When the output from one of the first and second strain gauges indicates a predetermined strain in the gauge extension direction and the output from the other indicates a predetermined strain in the gauge contraction direction, the tire condition determination means tire condition detecting device characterized that you determined that torsion of the vertical axis generated in the tire becomes as dangerous on the running.
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