JP4230337B2 - タイヤ警報装置及び空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、タイヤ警報装置及び該装置の歪み検出器を有する空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、安全走行に寄与するタイヤ警報装置及び空気入りタイヤに関する。

車両の走行中にタイヤ故障が発生したのを知らずに走行し続けると、タイヤが破壊し、大きな事故に発展するおそれがある。特に高速道路などでの高速走行時には大惨事を招く。そこで、タイヤ故障が発生した際には、それを速やかに発見することが安全走行上極めて重要である。

従来、タイヤ故障を検知する装置として、温度センサーを使用し、その温度センサーによりタイヤの表面温度や空洞部内の温度を検出し、その温度変化からタイヤの故障を検知するようにした装置が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。空気入りタイヤは、故障が発生すると、その故障箇所での発熱が大幅に増大するため、温度センサーによるタイヤ故障の検知は極めて有効である。

しかしながら、空気入りタイヤが故障する前に運転者にタイヤの状況を知らせることができれば、安全走行に一層寄与する。
特開平３−２６２７１６号公報 実開昭６３−１８９７０３号公報

本発明は、安全走行に大きく寄与するタイヤ警報装置及び空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的を達成する第１の発明のタイヤ警報装置は、空気入りタイヤのタイヤ故障を検知して、運転者に警報を発するタイヤ警報装置であって、前記空気入りタイヤのサイドウォール部に位置するカーカス層の補強コードに取り付けられ、該補強コードの歪みを検出する歪み検出器と、該歪み検出器の検出信号を送信する送信手段と、該送信された検出信号を受信する受信手段と、該受信手段が受信した検出信号を入力し、該入力した検出信号に基づいて警報を発するか否かを判定する処理手段と、該処理手段の判定に基づいて前記警報を発する警報手段とを備え、前記処理手段は、前記検出信号から前記補強コードの張力の値を算出し、該補強コードの張力の値の最小値Ｍaと平均値Ｍbとの比Ｍa／Ｍb又は最小値Ｍaと最大値Ｍcとの比Ｍa／Ｍcが第１の閾値より小さい場合には、タイヤ故障が発生する危険度が高い状態であることを示す警報を発すると判定することを特徴とする。
上記目的を達成する第２の発明のタイヤ警報装置は、空気入りタイヤのタイヤ故障を検知して、運転者に警報を発するタイヤ警報装置であって、前記空気入りタイヤのサイドウォール部に位置するカーカス層の補強コードに取り付けられ、該補強コードの歪みを検出する歪み検出器と、該歪み検出器の検出信号を送信する送信手段と、該送信された検出信号を受信する受信手段と、該受信手段が受信した検出信号を入力し、該入力した検出信号に基づいて警報を発するか否かを判定する処理手段と、該処理手段の判定に基づいて前記警報を発する警報手段とを備え、前記処理手段は、前記検出信号から前記補強コードの張力の値を算出し、該補強コードの張力の値の最小値Ｍa又は平均値Ｍbが第３の閾値より小さい場合には、空気圧が不足状態にあることを示す警報を発すると判定することを特徴とする。
上記目的を達成する第３の発明のタイヤ警報装置は、空気入りタイヤのタイヤ故障を検知して、運転者に警報を発するタイヤ警報装置であって、前記空気入りタイヤのサイドウォール部に位置するカーカス層の補強コードに取り付けられ、該補強コードの歪みを検出する歪み検出器と、該歪み検出器の検出信号を送信する送信手段と、該送信された検出信号を受信する受信手段と、該受信手段が受信した検出信号を入力し、該入力した検出信号に基づいて警報を発するか否かを判定する処理手段と、該処理手段の判定に基づいて前記警報を発する警報手段とを備え、前記処理手段は、前記検出信号から前記補強コードの張力の値を算出し、該補強コードの張力の値の最大値Ｍc又は平均値Ｍbが第５の閾値より大きい場合には、空気圧が過大の状態にあることを示す警報を発すると判定することを特徴とする。

本発明の空気入りタイヤは、上記第１乃至第３の発明のタイヤ警報装置における歪み検出器を取り付けたことを特徴とする。

空気入りタイヤは、走行中に高い負荷が作用すると、ベルト層やカーカス層の端部が剥離するなどの故障を生じる。負荷が大きければ大きいほど、故障が発生し易くなる。この負荷の大きさは、タイヤの内圧保持と荷重支持を担うカーカス層やベルト層の補強コードに生じる張力と関係があり、この補強コードの張力を検知することができれば、タイヤ故障が発生する危険性があるか否かわかる。

第１乃至第３の発明のタイヤ警報装置及び本発明の空気入りタイヤでは、上述したように構成したことで、空気入りタイヤが故障する前に運転者にタイヤ状況を知らせることが可能になり、安全走行に大きく寄与することができる。

また、タイヤ内の空気圧も補強コードに生じる張力と関係があり、この補強コードの張力を検知することができれば、空気圧の状態が正常か否かわかる。そのため、検知した補強コードの張力に基づいて警報手段により警報を発することで、空気圧に起因する事故を未然に防ぐことも可能になり、安全走行に大きく寄与する。

以下、本発明の実施の形態について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は本発明のタイヤ警報装置の一実施形態を示し、１はタイヤに装着されるタイヤ装着側ユニット、２は車両に装着される車両装着側ユニットである。

タイヤ装着側ユニット１は、補強コードの歪みを検出する歪み検出器３、この歪み検出器３の検出信号をアンテナ４を介して車両装着側ユニット２に送信する送信手段５、及び歪み検出器３と送信手段５の作動電源としてバッテリー６を備えている。送信手段５及びバッテリー６はケーシング７内に収容され、送信手段５は歪み検出器３で検出した信号を逐次送信する。歪み検出器３は配線８，９を介してケーシング７内の送信手段５とバッテリー６に接続されている。歪み検出器３としては、例えば、ニッケル銅や銅コンスタンタンなどの銅合金でできた箔をセンサとし、これを補強コードに接着させる抵抗歪み式センサを好ましく使用することができる。特に低弾性用箔歪みゲージを使用するのがよい。

タイヤ装着側ユニット１は、例えば、図２に示すように空気入りタイヤ２０に取り付けられる。図において、２１はトレッド部、２２はサイドウォール部、２３はビード部である。タイヤ内には、左右のビード部２３間にタイヤ径方向に延在する補強コードをタイヤ周方向に沿って配列したカーカス層２４が配置され、その両端部がビード部２３に埋設したビードコア２５の周りにタイヤ内側から外側に折り返されている。トレッド部２１のカーカス層２４の外周側には、タイヤ周方向に対して傾斜配列した補強コードを備えた複数のベルト層２６が設けられている。

歪み検出器３がサイドウォール部２２の略タイヤ最大幅位置に位置するカーカス層２４の部分２４ａの補強コードに取り付けられ、その歪み検出器３に対面するタイヤ内面２７にケーシング７を接着させている。歪み検出器３の取り付けは、例えば、加硫後のタイヤにおいて、内側のインナーライナー層２８を削って補強コードを露出させ、その補強コードに歪み検出器３を接着させることにより行うことができる。補強コードが露出した箇所は、未加硫ゴムを詰めて加硫し、塞げばよい。或いは、加硫前に予め補強コードに接着させてもよい。

歪み検出器３は、走行時に撓みが最大となるサイドウォール部２２のカーカス層２４の補強コードに取り付けるのが精度上最も好ましいが、当然のことながら他の部位に位置するカーカス層２４の補強コードであってもよい。また、走行時に撓み変形するベルト層２６の補強コードに取り付けることも可能である。

車両装着側ユニット２は、送信手段５からの検出信号をアンテナ８を介して受信する受信手段９と、この受信手段９から入力された検出信号を処理する処理手段１０、及び処理手段１０での結果に基づいて警報を発する警報手段１１を備えている。

処理手段１０は、受信手段９から入力された検出信号に基づいて補強コードの張力の値を算出し、その算出した値に基づいて警報を発するか否か判定する。

即ち、受信手段９より逐次入力された検出信号から補強コードの歪み量ａ（ｍｍ）を順次算出し、その算出した値ａから更に下記式を用いて補強コードの張力Ｍ（Ｎ）の値をタイヤ１回転にわたって計算する
Ｍ＝Ｅ・Ｓ・ａ／ｌ
但し、Ｅは補強コードの弾性率（ＧＰａ）、Ｓは補強コードの断面積（ｍｍ² ）、ｌは補強コードの測定コード長さ（ｍｍ）である。

図３に、図２の位置に取り付けた時にタイヤ１回転にわたって算出された補強コードの張力Ｍの一例をグラフ図にして示す。横軸は時間、縦軸は補強コードの張力である。サイドウォール部２２に配置した図２の例では、歪み検出器３を取り付けた位置に対応するトレッド面の接地する前後で補強コードの張力Ｍが一旦増加し、接地時にはサイドウォール部２２が幅方向に膨出し、それに伴って図４に示すように、サイドウォール部２２に位置するカーカス層２４の補強コードｆが点線で示す非接地時の状態から幅方向に膨出し、曲率半径が小さくなるため、補強コードの張力Ｍが低下する。

このように接地時に補強コードの張力が減少する場合、処理手段１０では、更にタイヤ１回転にわたって算出された補強コードの張力Ｍの値の平均値Ｍb を算出し、続いて補強コードの張力Ｍの値の最小値Ｍa と平均値Ｍb との比Ｍa ／Ｍb を演算する。

得られた比Ｍa ／Ｍb は、予め設定した２つの閾値と比較される。第１の閾値は、この状態で走行を続けると、タイヤ故障（カーカス層２４やベルト層２６の端部の剥離など）が発生する危険度が高い閾値である。比Ｍa ／Ｍb が第１の閾値より小さいか否か判定し、小さいと判定した場合には、警報手段１１をオンにし、運転者にタイヤ故障が発生する危険度が高い状態であることを知らせる警報を発する。例えば、赤ランプを点灯させたり、あるいは警報音を出したりする。

第２の閾値は、タイヤ故障が発生する危険度が高い領域に近づいたことを知らせる閾値であり、第１の閾値より大きい値である。比Ｍa ／Ｍb が第２の閾値より小さく、かつ第１の閾値以上であるか否か判定し、第２の閾値より小さく、第１の閾値以上と判定した場合には、警報手段１１をオンにして運転者にタイヤ故障が発生する危険度が高い状態に近いことを知らせる予備警報を発する。例えば、黄色ランプを点灯させたり、あるいは警報音とは別の警報音を出したりする。

ここでは、比Ｍa ／Ｍb を使用した例を示したが、これに代えて、最小値Ｍa と最大値Ｍc との比Ｍa ／Ｍc を用いてもよい。

また、処理手段１０は、最小値Ｍa を予め設定した第３の閾値、第４の閾値と比較する。第３の閾値は、空気圧が不足している状態であることを示す閾値であり、最小値Ｍa が第３の閾値より小さいか否か判定し、小さいと判定した場合には、警報手段１１をオンにし、運転者に空気圧が不足状態にあることを示す警報を発する。

第４の閾値は、空気圧が不足状態に近づいた状態であることを示す閾値であり、第３の閾値より大きい値である。最小値Ｍa が第４の閾値より小さく、かつ第３の閾値以上であるか否か判定し、その状態にあると判定した場合には、警報手段１１をオンにして運転者に空気圧が不足状態に近いことを示す予備警報を発する。

これらは、空気圧が低いほど、上述した高負荷時と同様に、カーカス層２４の補強コードｆの張力Ｍがサイドウォール部２２で減少することに基づいている。最小値Ｍa に代えて、平均値Ｍb を用いるようにしてもよい。

更に、処理手段１０は、補強コードｆの張力の最大値Ｍc を予め設定した第５の閾値、第６の閾値と比較する。第５の閾値は、空気圧が高すぎる過大の状態であることを示す閾値であり、最大値Ｍが第５の閾値より大きいか否か判定し、大きいと判定した場合には、警報手段１１をオンにし、運転者に空気圧が過大の状態にあることを示す警報を発する。

第６の閾値は、空気圧が高すぎる過大の状態に近づいた状態であることを示す閾値であり、第５の閾値より小さい値である。最大値Ｍc が第６の閾値より大きく、かつ第５の閾値以下であるか否か判定し、その状態にあると判定した場合には、警報手段１１をオンにして運転者に空気圧が過大の状態に近いことを示す予備警報を発する。

これらは、空気圧が高いほど、カーカス層２４の補強コードｆの張力Ｍがサイドウォール部２２で増加することに基づいている。最大値Ｍc に代えて、平均値Ｍb を用いることもできる。

以下、タイヤサイズが２０５／６５Ｒ１５の空気入りタイヤ（カーカス層の補強コード：ポリエステルコード、コード破断強度：１９０Ｎ、コード太さ：１６７０dtex/2）を例にとって具体的に説明すると、このタイヤでは、第１の閾値が０．４、第２の閾値が０．５、第３の閾値が３Ｎ、第４の閾値が５Ｎ、第５の閾値が７２Ｎ、第６の閾値が３６Ｎであり、補強コードの張力の最小値Ｍa と平均値Ｍb との比Ｍa ／Ｍb が０．４より小さい場合には警報手段１１が運転者に警報を発して、タイヤ故障が発生する危険度が高いことを知らせる。比Ｍa ／Ｍb が０．５より小さく、０．４以上の場合は警報手段１１が運転者に予備警報を発する。

また、補強コードｆの張力の最小値Ｍa が３Ｎより小さい場合には警報手段１１が運転者に空気圧が不足状態にあることを示す警報を発する。最小値Ｍa が５Ｎより小さく、３Ｎ以上の場合は警報手段１１が運転者に空気圧が不足状態に近いことを示す予備警報を発する。

更に、補強コードｆの張力の最大値Ｍc が７２Ｎより大きい場合には警報手段１１が空気圧が過大の状態にあることを示す警報を発し、３６Ｎより大きく、７２Ｎ以下の場合は警報手段１１が運転者に空気圧が過大の状態に近いことを示す予備警報を発するのである。

上述した比Ｍa ／Ｍb に代えて最小値Ｍa と最大値Ｍc との比Ｍa ／Ｍc 、最小値Ｍa 及び最大値Ｍc に代えて平均値Ｍb を使用した場合には、第１の閾値が０．２、第２の閾値が０．３、第３の閾値が６Ｎ、第４の閾値が１０Ｎ、第５の閾値が４８Ｎ、第６の閾値が２４Ｎとなる。

なお、上記第５の閾値と第６の閾値は、タイヤの内圧安全率をコード張力の８倍確保した場合の数字である。

上記実施形態では、サイドウォール部２２に位置するカーカス層２４の補強コードｆに歪み検出器３を取り付け、接地時に補強コードｆの張力が減少する場合の処理手段１０の作用について説明したが、歪み検出器３をトレッド部に位置するカーカス層２４の補強コードｆやベルト層の補強コードに取り付け、接地時に補強コードｆの張力が増加する場合には、処理手段１０において、比Ｍa ／Ｍb に代えて比Ｍc ／Ｍb を使用し、比Ｍc ／Ｍb が第１の閾値より大きいか否か判定し、大きいと判定した場合には警報手段１１をオンにして運転者に警報を発し、また第２の閾値より小さく、第１の閾値以上と判定した場合には、警報手段１１をオンにして運転者に予備警報を発する。

上述した本発明によれば、空気入りタイヤ２０のカーカス層２４またはベルト層２６の補強コードの張力を歪み検出器３、送受信手段５，９、処理手段１０により検知し、その検知した張力に基づいて警報手段１１により警報を発するようにしたので、空気入りタイヤ２０が故障する前に運転者にタイヤ状況を知らせることが可能になり、安全走行に大きく寄与することができる。

また、タイヤ故障が発生する危険度が高い領域に近づいたことを警報手段１１により知らせることで、運転者により注意を促し、走行安全性を一層高めることができる。

更に、補強コードの張力を用いて空気圧の状態も検知することができるので、空気圧警報装置としても使用し、不適切な空気圧での使用に起因する事故を未然に防ぐことができ、安全走行性を更に高めることができる。

本発明において、上述した最小値Ｍa 、最大値Ｍc 、平均値Ｍb は、タイヤ１回転における値を使用したが、複数回転分において求めた最小値、最大値、平均値を使用してもよく、それにより路面変化や検出器の誤差などによる誤判定を防止して検知精度を高めることができる。

また、処理手段１０の内蔵するメモリ（不図示）にタイヤ品種に応じた複数の各閾値を記憶させておき、不図示のコントロールパネルから装着したタイヤに応じて選択できるようにしてもよい。

本発明のタイヤ警報装置の説明図である。 図１のタイヤ装着側ユニットを取り付けた空気入りタイヤの要部断面図であ る。 処理手段で算出された、タイヤ１回転にわたる補強コードの張力変化の一例 を示すグラフ図である。 非接地時と接地時におけるカーカス層の補強コードの変位を示す説明図であ る。

符号の説明

１ タイヤ装着側ユニット ２ 車両装着側ユニット
３ 歪み検出器 ５ 送信手段
６ バッテリー ７ ケーシング
９ 受信手段 １０ 処理手段
１１ 警報手段 ２０ 空気入りタイヤ
２１ トレッド部 ２２ サイドウォール部
２４ カーカス層 ２６ ベルト層
ｆ 補強コード

Claims (9)

1. 空気入りタイヤのタイヤ故障を検知して、運転者に警報を発するタイヤ警報装置であって、
   前記空気入りタイヤのサイドウォール部に位置するカーカス層の補強コードに取り付けられ、該補強コードの歪みを検出する歪み検出器と、該歪み検出器の検出信号を送信する送信手段と、該送信された検出信号を受信する受信手段と、該受信手段が受信した検出信号を入力し、該入力した検出信号に基づいて警報を発するか否かを判定する処理手段と、該処理手段の判定に基づいて前記警報を発する警報手段とを備え、
   前記処理手段は、前記検出信号から前記補強コードの張力の値を算出し、該補強コードの張力の値の最小値Ｍaと平均値Ｍbとの比Ｍa／Ｍb又は最小値Ｍaと最大値Ｍcとの比Ｍa／Ｍcが第１の閾値より小さい場合には、タイヤ故障が発生する危険度が高い状態であることを示す警報を発すると判定するタイヤ警報装置。
2. 前記処理手段が、前記比Ｍa／Ｍb又は比Ｍa／Ｍcが、前記第１の閾値より大きい第２の閾値より小さくかつ該第１の閾値以上である場合には、タイヤ故障が発生する危険度が高い状態に近いことを示す警報を発すると判定する請求項１に記載のタイヤ警報装置。
3. 前記処理手段が、前記最小値Ｍa又は平均値Ｍbが第３の閾値より小さい場合には、空気圧が不足状態にあることを示す警報を発すると判定する請求項１又は２に記載のタイヤ警報装置。
4. 前記処理手段が、前記最大値Ｍc又は平均値Ｍbが第５の閾値より大きい場合には、空気圧が過大の状態にあることを示す警報を発すると判定する請求項１〜３のいずれかに記載のタイヤ警報装置。
5. 空気入りタイヤのタイヤ故障を検知して、運転者に警報を発するタイヤ警報装置であって、
   前記空気入りタイヤのサイドウォール部に位置するカーカス層の補強コードに取り付けられ、該補強コードの歪みを検出する歪み検出器と、該歪み検出器の検出信号を送信する送信手段と、該送信された検出信号を受信する受信手段と、該受信手段が受信した検出信号を入力し、該入力した検出信号に基づいて警報を発するか否かを判定する処理手段と、該処理手段の判定に基づいて前記警報を発する警報手段とを備え、
   前記処理手段は、前記検出信号から前記補強コードの張力の値を算出し、該補強コードの張力の値の最小値Ｍa又は平均値Ｍbが第３の閾値より小さい場合には、空気圧が不足状態にあることを示す警報を発すると判定するタイヤ警報装置。
6. 前記処理手段が、前記最小値Ｍa又は平均値Ｍbが、前記第３の閾値より大きい第４の閾値より小さくかつ該第３の閾値以上である場合には、空気圧が不足状態に近いことを示す警報を発すると判定する請求項３又は５に記載のタイヤ警報装置。
7. 空気入りタイヤのタイヤ故障を検知して、運転者に警報を発するタイヤ警報装置であって、
   前記空気入りタイヤのサイドウォール部に位置するカーカス層の補強コードに取り付けられ、該補強コードの歪みを検出する歪み検出器と、該歪み検出器の検出信号を送信する送信手段と、該送信された検出信号を受信する受信手段と、該受信手段が受信した検出信号を入力し、該入力した検出信号に基づいて警報を発するか否かを判定する処理手段と、該処理手段の判定に基づいて前記警報を発する警報手段とを備え、
   前記処理手段は、前記検出信号から前記補強コードの張力の値を算出し、該補強コードの張力の値の最大値Ｍc又は平均値Ｍbが第５の閾値より大きい場合には、空気圧が過大の状態にあることを示す警報を発すると判定するタイヤ警報装置。
8. 前記処理手段が、前記最大値Ｍc又は平均値Ｍbが、前記第５の閾値より小さい第６の閾値より大きくかつ該第５の閾値以下である場合には、空気圧が過大の状態に近いことを示す警報を発すると判定する請求項４又は７に記載のタイヤ警報装置。
9. 請求項１、５又は７に記載のタイヤ警報装置における前記歪み検出器を取り付けた空気入りタイヤ。

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