JP5149531B2 - Method for detecting decrease in tire air pressure - Google Patents

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Description

本発明は、タイヤ表面歪を測定する歪センサの歪出力によって、タイヤの空気圧の低下を検出するタイヤの空気圧低下検出方法に関する。   The present invention relates to a tire pressure drop detecting method for detecting a tire pressure drop by a strain output of a strain sensor for measuring tire surface strain.

空気入りタイヤに充填された空気圧(内圧)を監視するタイヤ空気圧監視システム(Tire Pressure Monitoring System、TPMS)では、従来、タイヤのホイールリムやエアバルブに空気圧センサを取り付け、タイヤの空気圧を直接的に測定する所謂直接式TPMSが多用されている。   The Tire Pressure Monitoring System (TPMS), which monitors the air pressure (internal pressure) filled in pneumatic tires, has traditionally been equipped with air pressure sensors on the tire wheel rim and air valve to directly measure tire pressure. So-called direct TPMS is often used.

しかし、この直接式TPMSでは、ある程度の重量がある空気圧センサを、前記ホイールリム等に一箇所取り付けるため、車輪の重量バランスを損ねる傾向がある。そのため、対称位置にカウンタウェートを取り付け、重量アンバランスを打ち消すことが必要となるなど、車輪の重量増加を招くという問題がある。   However, in this direct type TPMS, since a pneumatic sensor having a certain weight is attached to the wheel rim or the like at one place, there is a tendency to impair the weight balance of the wheel. Therefore, there is a problem that the weight of the wheel is increased, for example, it is necessary to attach a counterweight at a symmetrical position and cancel the weight imbalance.

他方、本出願人は、特許文献1に記載の如く、サイドウォール部に3つ以上の歪センサを設け、前記サイドウォール部における所定の3つの測定位置の表面歪を、前記歪センサを用いて同時に測定し、その3つの歪出力によって、タイヤに作用する前後力Fx、横力Fy、及び上下荷重Fzの3並進方向力をそれぞれ推定する技術を提案している。   On the other hand, as described in Patent Document 1, the present applicant provides three or more strain sensors in the sidewall portion, and uses the strain sensor to measure surface strains at predetermined three measurement positions in the sidewall portion. A technique is proposed in which the three translational forces of the longitudinal force Fx, the lateral force Fy, and the vertical load Fz acting on the tire are respectively estimated by the simultaneous measurement and the three strain outputs.

特開2005−126008号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-126008

この技術は、以下の如く説明されている。まず、サイドウォール部では、タイヤに3並進方向力である前後力Fx、横力Fy、上下荷重Fzを個別に負荷した場合、そのとき発生する表面歪εが、各方向力Fx、Fy、Fzとそれぞれ略線形の相関関係を有するという特徴がある。そのため、サイドウォール部においては、前後力Fxによって発生する表面歪εxは、前後力Fxの一次関数εx=f(Fx)で近似でき、同様に、横力Fyによって発生する表面歪εyは、横力Fyの一次関数εy=f(Fy)で、かつ上下荷重Fzによって発生する表面歪εzは、上下荷重Fzの一次関数εz=f(Fz)で、それぞれ近似できる。従って、3並進方向力Fx、Fy、Fzの合力Fが作用したときに発生する表面歪εは、各表面歪εx、εy、εzの和、即ち次式(a)で近似することが可能となる。
ε=εx+εy+εz=f(Fx)+f(Fy)+f(Fz)−−−(a)
This technique is described as follows. First, in the sidewall portion, when a longitudinal force Fx, a lateral force Fy, and a vertical load Fz, which are three translational direction forces, are individually applied to the tire, the surface strain ε generated at that time causes each directional force Fx, Fy, Fz. And have a substantially linear correlation with each other. Therefore, in the sidewall portion, the surface strain εx generated by the longitudinal force Fx can be approximated by a linear function εx = f (Fx) of the longitudinal force Fx. Similarly, the surface strain εy generated by the lateral force Fy is The surface strain εz generated by the linear function εy = f (Fy) of the force Fy and the vertical load Fz can be approximated by the linear function εz = f (Fz) of the vertical load Fz. Accordingly, the surface strain ε generated when the resultant force F of the three translational direction forces Fx, Fy, and Fz acts can be approximated by the sum of the surface strains εx, εy, and εz, that is, the following equation (a). Become.
ε = εx + εy + εz = f (Fx) + f (Fy) + f (Fz) --- (a)

又歪センサにより測定可能な表面歪εから、合力Fをなす3並進方向力Fx、Fy、Fzをそれぞれ導き出すには、Fx、Fy、Fzを未知数とした前記式(a)である3元一次方程式を解くことにより達成できる。そのためには、異なる3位置で表面歪εを同時に測定して3つの連立式をたてることが必要である。   Further, in order to derive the three translational forces Fx, Fy, and Fz that form the resultant force F from the surface strain ε that can be measured by the strain sensor, the ternary linear equation (a) that uses Fx, Fy, and Fz as unknowns. This can be achieved by solving the equation. For that purpose, it is necessary to simultaneously measure the surface strain ε at three different positions to form three simultaneous equations.

言い換えると、サイドウォール部に3つ以上の歪センサを設け、異なる3つの測定位置で表面歪εを同時に測定する。そのときの3つの測定値(歪出力)t1、t2、t3から以下の3つの連立式をたて、それを解くことにより、Fx、Fy、Fzを求めることが可能となる。
t1=A1・Fx+B1・Fy+C1・Fz
t2=A2・Fx+B2・Fy+C2・Fz
t3=A3・Fx+B3・Fy+C3・Fz
In other words, three or more strain sensors are provided in the sidewall portion, and the surface strain ε is simultaneously measured at three different measurement positions. Fx, Fy, and Fz can be obtained by establishing the following three simultaneous equations from the three measured values (distortion outputs) t1, t2, and t3 at that time and solving them.
t1 = A1 · Fx + B1 · Fy + C1 · Fz
t2 = A2 · Fx + B2 · Fy + C2 · Fz
t3 = A3 · Fx + B3 · Fy + C3 · Fz

そこで本発明者は、特許文献1の上記技術に着目して、研究を行った。その結果、タイヤ変形は、厳密にはタイヤに作用する基本力である6分力(前後力Fx、横力Fy、上下荷重Fz、オーバーターニングモーメントMx、転がり抵抗モーメントMy、セルフアライニングトルクMz)に、空気圧Pを加えた合計7つのエレメントの影響を受けており、走行時に発生するタイヤの表面歪εは、前記前後力Fxによって発生する表面歪εxと、横力Fyによって発生する表面歪εyと、上下荷重Fzによって発生する表面歪εzと、オーバーターニングモーメントMxによって発生する表面歪εmxと、転がり抵抗モーメントMyによって発生する表面歪εmyと、セルフアライニングトルクMzによって発生する表面歪εmzと、空気圧Pによって発生する表面歪εpとの総和である次式(b)によって表すことができること、及び各表面歪εx、εy、εz、εmx、εmy、εmz、εpは、それぞれのエレメントの一次関数で近似できることを究明した。
ε=εx+εy+εz+εmx+εmy+εmz+εp −−−(b)
Therefore, the present inventor conducted research while paying attention to the above technique of Patent Document 1. As a result, the tire deformation is strictly a six-component force (the longitudinal force Fx, the lateral force Fy, the vertical load Fz, the overturning moment Mx, the rolling resistance moment My, the self-aligning torque Mz) that is the basic force acting on the tire. In addition, the tire surface strain ε generated during running is influenced by the surface strain εx generated by the longitudinal force Fx and the surface strain εy generated by the lateral force Fy. A surface strain εz generated by the vertical load Fz, a surface strain εmx generated by the overturning moment Mx, a surface strain εmy generated by the rolling resistance moment My, a surface strain εmz generated by the self-aligning torque Mz, It can be expressed by the following equation (b) which is the sum of the surface strain εp generated by the air pressure P And each surface strain εx, εy, εz, εmx, εmy, εmz, εp was investigated that can be approximated by a linear function of each element.
ε = εx + εy + εz + εmx + εmy + εmz + εp −−− (b)

従って、表面歪εから、7つのエレメントFx、Fy、Fz、Mx、My、Mz、Pをそれぞれ導き出すには、異なる7位置にて表面歪εを同時に測定することで7つの測定値(歪出力)t1〜t7を求め、下記式である7つの連立式を解くことにより、未知数である各エレメントFx、Fy、Fz、Mx、My、Mz、Pを求めることが可能となる。
t1=a1・Fx+b1・Fy+c1・Fz+d1・Mx+e1・My+g1・Mz+h1・P
t2=a2・Fx+b2・Fy+c2・Fz+d2・Mx+e2・My+g2・Mz+h2・P
t3=a3・Fx+b3・Fy+c3・Fz+d3・Mx+e3・My+g3・Mz+h3・P
t4=a4・Fx+b4・Fy+c4・Fz+d4・Mx+e4・My+g4・Mz+h4・P
t5=a5・Fx+b5・Fy+c5・Fz+d5・Mx+e5・My+g5・Mz+h5・P
t6=a6・Fx+b6・Fy+c6・Fz+d6・Mx+e6・My+g6・Mz+h6・P
t7=a7・Fx+b7・Fy+c7・Fz+d7・Mx+e7・My+g7・Mz+h7・P
Accordingly, in order to derive each of the seven elements Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz, and P from the surface strain ε, seven measured values (strain output) are obtained by simultaneously measuring the surface strain ε at seven different positions. ) By obtaining t1 to t7 and solving the following seven simultaneous equations, it is possible to obtain the unknown elements Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz, and P.
t1 = a1 · Fx + b1 · Fy + c1 · Fz + d1 · Mx + e1 · My + g1 · Mz + h1 · P
t2 = a2, Fx + b2, Fy + c2, Fz + d2, Mx + e2, My + g2, Mz + h2, P
t3 = a3 · Fx + b3 · Fy + c3 · Fz + d3 · Mx + e3 · My + g3 · Mz + h3 · P
t4 = a4 · Fx + b4 · Fy + c4 · Fz + d4 · Mx + e4 · My + g4 · Mz + h4 · P
t5 = a5 · Fx + b5 · Fy + c5 · Fz + d5 · Mx + e5 · My + g5 · Mz + h5 · P
t6 = a6 · Fx + b6 · Fy + c6 · Fz + d6 · Mx + e6 · My + g6 · Mz + h6 · P
t7 = a7 · Fx + b7 · Fy + c7 · Fz + d7 · Mx + e7 · My + g7 · Mz + h7 · P

即ち、少なくとも7個のセンサ素子ユニットを用い、かつ7個のセンサ素子ユニットによって7位置のタイヤ表面歪を同時に測定することにより、前記タイヤ空気圧監視システム(TPMS)において不可欠な空気圧Pを、前記車両制御システムにおいて有用となる3並進方向力(Fx、Fy、Fz)とともに検出することが可能となる。   That is, by using at least seven sensor element units and simultaneously measuring tire surface strain at seven positions by using the seven sensor element units, the air pressure P, which is indispensable in the tire pressure monitoring system (TPMS), is obtained. It is possible to detect together with three translational direction forces (Fx, Fy, Fz) that are useful in the control system.

この方法では、前記直接式TPMSの如き空気圧センサを用いることがなく、3並進方向力検出用のセンサ素子ユニットを利用できるため、低コスト化を図りうる。しかも少なくとも7個のセンサ素子ユニットを周方向に分散して取り付けるため、車輪の重量バランスを維持することが可能となり、空気圧センサ用のカウンタウェートを不要とするなど、車輪の重量増加を抑えることができる。   In this method, a pneumatic sensor such as the direct TPMS is not used, and a sensor element unit for detecting three translational direction forces can be used. Therefore, the cost can be reduced. In addition, since at least seven sensor element units are mounted in a distributed manner in the circumferential direction, it is possible to maintain the weight balance of the wheel and suppress the increase in the weight of the wheel, such as eliminating the need for a counterweight for the air pressure sensor. it can.

このように本発明は、歪センサによって異なる7位置のタイヤ表面歪を同時に測定することを基本として、低コスト化を図り、かつ車輪の重量バランスの低下や重量増加を抑えながら、タイヤの空気圧を簡易にかつ精度良く検出することができるタイヤの空気圧低下検出方法を提供することを目的としている。   As described above, the present invention is based on the simultaneous measurement of tire surface strains at seven positions depending on the strain sensor, while reducing the cost and suppressing the decrease in the weight balance of the wheels and the increase in the weight while suppressing the tire air pressure. An object of the present invention is to provide a method for detecting a decrease in tire air pressure that can be easily and accurately detected.

前記目的を達成するために、本願請求項1の発明は、タイヤに取り付けられタイヤ表面歪を測定する歪センサの歪出力により、タイヤの空気圧低下を検出するタイヤの空気圧低下検出方法であって、
前記歪センサは、サイドウォール部の領域にて周方向に隔設される8個のセンサ素子ユニットからなり、かつ8個のセンサ素子ユニットによって同時に測定された8つの歪出力から7つの歪出力を選択することにより、7つの歪出力からなる8通りの歪出力組み合わせを作成するとともに、
各歪出力組み合わせ内の7つの歪出力をt1〜t7とするとき、各歪出力組み合わせ毎に、前記7つの歪出力t1〜t7を、以下の推定式(1)に適用して、各歪出力組み合わせ毎のタイヤの空気圧Pを求める推定ステップ、
及び前記推定ステップによって求めた合計8通りの推定の空気圧Pを平均した平均空気圧を、予め設定した基準空気圧と比較してタイヤの空気圧低下を判定する判定ステップを具えるとともに、
前記センサ素子ユニットには、測定された歪出力を車両側の電子制御装置に発信する発信手段が内蔵され、しかも前記発信手段は、送受信回路、制御回路、メモリーをチップ化した半導体と、アンテナとから構成され、前記車両側の電子制御装置からの質問電波を受信したとき、これを電気エネルギーとして使用しメモリー内の歪出力データを応答電波として発信しうることを特徴としている。
┌Fx┐ ┌a1 b1 c1 d1 e1 g1 h1┐-1 ┌t1┐
│Fy│ │a2 b2 c2 d2 e2 g2 h2│ │t2│
│Fz│ │a3 b3 c3 d3 e3 g3 h3│ │t3│
│Mx│=│a4 b4 c4 d4 e4 g4 h4│ │t4│
│My│ │a5 b5 c5 d5 e5 g5 h5│ │t5│
│Mz│ │a6 b6 c6 d6 e6 g6 h6│ │t6│
└P ┘ └a7 b7 c7 d7 e7 g7 h7┘ └t7┘
−−−−(1)
なお推定式(1)中の符号a1〜a7、b1〜b7、c1〜c7、d1〜d7、e1〜e7、g1〜g7、h1〜h7はそれぞれ係数であり、
t1=a1・Fx+b1・Fy+c1・Fz+d1・Mx+e1・My+g1・Mz+h1・P
t2=a2・Fx+b2・Fy+c2・Fz+d2・Mx+e2・My+g2・Mz+h2・P
t3=a3・Fx+b3・Fy+c3・Fz+d3・Mx+e3・My+g3・Mz+h3・P
t4=a4・Fx+b4・Fy+c4・Fz+d4・Mx+e4・My+g4・Mz+h4・P
t5=a5・Fx+b5・Fy+c5・Fz+d5・Mx+e5・My+g5・Mz+h5・P
t6=a6・Fx+b6・Fy+c6・Fz+d6・Mx+e6・My+g6・Mz+h6・P
t7=a7・Fx+b7・Fy+c7・Fz+d7・Mx+e7・My+g7・Mz+h7・P
−−−−(2)
として、予め前後力Fx、横力Fy、上下荷重Fz、オーバーターニングモーメントMx、転がり抵抗モーメントMy、セルフアライニングトルクMz、空気圧Pを変化させて実測した歪出力t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7と、そのときのFx、Fy、Fz、Mx、My、Mz、Pとのデータを数値解析することにより求めた係数である。
In order to achieve the above object, the invention of claim 1 of the present application is a tire pressure drop detection method for detecting a tire pressure drop by a strain output of a strain sensor attached to a tire and measuring a tire surface strain.
It said strain sensor comprises eight sensor element unit that is spaced circumferentially in the region of the sidewall portion, and eight from the simultaneously measured eight strain output by the sensor element unit of seven distortion output By selecting, creating eight different distortion output combinations consisting of seven distortion outputs,
When the seven distortion outputs in each distortion output combination are defined as t1 to t7, the seven distortion outputs t1 to t7 are applied to the following estimation equation (1) for each distortion output combination , An estimation step for obtaining a tire pressure P for each output combination ;
And a determination step for determining a decrease in tire air pressure by comparing an average air pressure obtained by averaging a total of eight estimated air pressures P obtained in the estimation step with a preset reference air pressure,
The sensor element unit has a built-in transmission means for transmitting the measured distortion output to the electronic control device on the vehicle side, and the transmission means includes a semiconductor in which a transmission / reception circuit, a control circuit, and a memory are chipped, an antenna, When the interrogation radio wave is received from the vehicle-side electronic control unit, it can be used as electrical energy and the distortion output data in the memory can be transmitted as a response radio wave.
┌Fx┐ ┌a1 b1 c1 d1 e1 g1 h1┐-1 ┌t1┐
│Fy│ │a2 b2 c2 d2 e2 g2 h2│ │t2│
│Fz│ │a3 b3 c3 d3 e3 g3 h3│ │t3│
│Mx│ = │a4 b4 c4 d4 e4 g4 h4│ │t4│
│My│ │a5 b5 c5 d5 e5 g5 h5│ │t5│
│Mz│ │a6 b6 c6 d6 e6 g6 h6│ │t6│
└P ┘ 7a7 b7 c7 d7 e7 g7 h7┘ └t7┘
---- (1)
The symbols a1 to a7, b1 to b7, c1 to c7, d1 to d7, e1 to e7, g1 to g7, and h1 to h7 in the estimation formula (1) are coefficients,
t1 = a1 · Fx + b1 · Fy + c1 · Fz + d1 · Mx + e1 · My + g1 · Mz + h1 · P
t2 = a2, Fx + b2, Fy + c2, Fz + d2, Mx + e2, My + g2, Mz + h2, P
t3 = a3 · Fx + b3 · Fy + c3 · Fz + d3 · Mx + e3 · My + g3 · Mz + h3 · P
t4 = a4 · Fx + b4 · Fy + c4 · Fz + d4 · Mx + e4 · My + g4 · Mz + h4 · P
t5 = a5 · Fx + b5 · Fy + c5 · Fz + d5 · Mx + e5 · My + g5 · Mz + h5 · P
t6 = a6 · Fx + b6 · Fy + c6 · Fz + d6 · Mx + e6 · My + g6 · Mz + h6 · P
t7 = a7 · Fx + b7 · Fy + c7 · Fz + d7 · Mx + e7 · My + g7 · Mz + h7 · P
---- (2)
As described above, the strain outputs t1, t2, t3, t4, and t5 measured by changing the longitudinal force Fx, lateral force Fy, vertical load Fz, overturning moment Mx, rolling resistance moment My, self-aligning torque Mz, and air pressure P in advance. , T6, t7 and coefficients obtained by numerical analysis of data of Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz, and P at that time.

本発明は叙上の如く、推定ステップによって求めた推定の空気圧と、予め設定した基準空気圧とを比較することでタイヤの空気圧低下を判定することができる。   As described above, the present invention can determine the decrease in tire air pressure by comparing the estimated air pressure obtained in the estimating step with a preset reference air pressure.

又前記推定ステップでは、サイドウォール部の領域にて周方向に隔設される個のセンサ素子ユニットを使用し、かつ8個のセンサ素子ユニットによって同時に測定された8つの歪出力から選択される7つの歪出力から、所定の推定式を用いてタイヤの空気圧を求めている。即ち、空気圧センサを用いることなく、タイヤの空気圧を簡易にかつ精度良く検出することができ、前記空気圧センサに起因する車輪の重量バランスの低下や重量増加を抑えることが可能となる。又車両制御システムにおいて有用となる例えば3並進方向力(Fx、Fy、Fz)を検出するためのセンサ素子ユニットを利用できるため、コストの低減にも大きく貢献できる。 Also in the estimation step is selected in the region of the sidewall portion using the eight sensor element unit that is spaced in the circumferential direction and eight from the distortion output measured simultaneously by the eight sensor element unit From the seven strain outputs , the tire pressure is determined using a predetermined estimation formula. That is, it is possible to easily and accurately detect the tire air pressure without using the air pressure sensor, and it is possible to suppress a decrease in weight balance and an increase in weight due to the air pressure sensor. In addition, a sensor element unit for detecting, for example, three translational direction forces (Fx, Fy, Fz) that are useful in the vehicle control system can be used, which can greatly contribute to cost reduction.

なお本発明では、前記推定式を用いて、空気圧P以外に、3並進方向力(Fx、Fy、Fz)を含む6分力を全て推定することが可能であるが、少なくとも空気圧Pを推定していれば、他の6分力の推定については特に規制していない。   In the present invention, it is possible to estimate all six component forces including three translational direction forces (Fx, Fy, Fz) in addition to the air pressure P using the estimation formula. If so, there is no particular restriction on the estimation of other 6-component forces.

以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。図1は、本発明のタイヤの空気圧低下検出方法に用いる空気入りタイヤを示す断面図である。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a pneumatic tire used in the tire pressure drop detecting method of the present invention.

図1において、空気入りタイヤ1は、本例では、トレッド部2からサイドウォール部3をへてビード部4のビードコア5に至るカーカス6と、トレッド部2の内方かつ前記カーカス6の半径方向外側に配されるベルト層7とを具える。   In FIG. 1, a pneumatic tire 1 includes a carcass 6 that extends from a tread portion 2 through a sidewall portion 3 to a bead core 5 of a bead portion 4, an inner side of the tread portion 2, and a radial direction of the carcass 6. A belt layer 7 disposed on the outside.

前記カーカス6は、カーカスコードをタイヤ周方向に対して例えば70〜90°の角度で配列した1枚以上、本例では1枚のカーカスプライ6Aから形成される。このカーカスプライ6Aは、前記ビードコア5、5間に跨るプライ本体部6aの両側に、前記ビードコア5の廻りでタイヤ軸方向内側から外側に折り返されるプライ折返し部6bを一連に具える。又前記プライ本体部6aとプライ折返し部6bとの間には、前記ビードコア5からタイヤ半径方向外方にのびる断面三角形状のビード補強用のビードエーペックスゴム8を配設している。   The carcass 6 is formed of one or more, in this example, one carcass ply 6A in which carcass cords are arranged at an angle of, for example, 70 to 90 ° with respect to the tire circumferential direction. The carcass ply 6 </ b> A includes a series of ply folding portions 6 b that are folded from the inner side to the outer side in the tire axial direction around the bead core 5 on both sides of the ply main body portion 6 a that extends between the bead cores 5 and 5. Further, a bead apex rubber 8 for bead reinforcement having a triangular cross section extending outward from the bead core 5 in the tire radial direction is disposed between the ply main body portion 6a and the ply turn-up portion 6b.

前記ベルト層7は、ベルトコードをタイヤ周方向に対して例えば10〜35゜の角度で配列した2枚以上、本例では2枚のベルトプライ7A、7Bから形成され、各ベルトコードがプライ間相互で交差することにより、ベルト剛性を高め、トレッド部2の略全巾をタガ効果を有して強固に補強している。なお該ベルト層7の半径方向外側には、本例では、高速走行性能および高速耐久性等を高める目的で、バンドコードを周方向に対して5度以下の角度で配列させたバンド層9を設けている。   The belt layer 7 is formed from two or more belt plies 7A and 7B in which belt cords are arranged at an angle of, for example, 10 to 35 ° with respect to the tire circumferential direction, and each belt cord is between plies. By crossing each other, the belt rigidity is enhanced, and the substantially entire width of the tread portion 2 is firmly reinforced with a tagging effect. In this example, a band layer 9 in which band cords are arranged at an angle of 5 degrees or less with respect to the circumferential direction is provided on the outer side in the radial direction of the belt layer 7 in order to improve high-speed running performance and high-speed durability. Provided.

そして本実施形態のタイヤ1では、前記サイドウォール部3の領域Yに、その表面歪を検出する歪センサ10を設けている。この歪センサ10は、8個のセンサ素子ユニット20から形成される。各センサ素子ユニット20は、周方向に隔置されていれば、特に規制されないが、タイヤ軸心を中心とした同一円周線j上に配置するのが好ましく、このときタイヤ周方向に等間隔で配置することが測定制御の簡便性等の観点からより好ましい。 In the tire 1 of this embodiment, a strain sensor 10 that detects the surface strain is provided in the region Y of the sidewall portion 3. The strain sensor 10 is formed of eight sensor element units 20. The sensor element units 20 are not particularly limited as long as they are spaced apart in the circumferential direction, but are preferably arranged on the same circumferential line j around the tire axis, and at this time, equidistant in the tire circumferential direction. It is more preferable from the viewpoint of simplicity of measurement control and the like.

又前記サイドウォール部3の領域Yは、タイヤ断面高さHの中間高さ位置Mを中心として、該タイヤ断面高さHの25%の距離Lを半径方向内外に隔てる領域範囲であって、好ましくは前記距離Lをタイヤ断面高さHの20%、さらには15%とし、中間高さ位置Mにより近い領域範囲に前記歪センサ10を設けることが望ましい。なお前記タイヤ断面高さHは、ビードベースラインBLからタイヤ赤道上のトレッド面までの半径方向高さを意味する。   Further, the region Y of the sidewall portion 3 is a region range that divides a distance L of 25% of the tire cross-sectional height H inward and outward in the radial direction around the intermediate height position M of the tire cross-sectional height H. Preferably, the distance L is set to 20% or even 15% of the tire cross-section height H, and the strain sensor 10 is provided in an area range closer to the intermediate height position M. The tire cross-sectional height H means the height in the radial direction from the bead base line BL to the tread surface on the tire equator.

この領域Yは、タイヤに6分力(前後力Fx、横力Fy、上下荷重Fz、オーバーターニングモーメントMx、転がり抵抗モーメントMy、セルフアライニングトルクMz)と空気圧Pとからなる7つのエレメントが個別に負荷したときに発生する表面歪εが、各エレメントと略線形の相関関係を有する部位である。従って、この部位(領域Y)においては、前後力Fxによって発生する表面歪εxは、Fxの一次関数εx=f(Fx)で近似でき、同様に、横力Fyによって発生する表面歪εyは、Fyの一次関数εy=f(Fy)で、上下荷重Fzによって発生する表面歪εzは、Fzの一次関数εz=f(Fz)で、オーバーターニングモーメントMxによって発生する表面歪εmxは、Mxの一次関数εmx=f(Mx)で、転がり抵抗モーメントMyによって発生する表面歪εmyは、Myの一次関数εmy=f(My)で、セルフアライニングトルクMzによって発生する表面歪εmzは、Mzの一次関数εmz=f(Mz)で、空気圧Pによって発生する表面歪εpは、Pの一次関数εp=f(P)で、それぞれ近似できる。従って、各エレメントが作用したときに発生する表面歪εは、各表面歪εx、εy、εz、εmx、εmy、εmz、εpの総和、即ち次式(b’)で近似することが可能となる。
ε=f(Fx)+f(Fy)+f(Fz)+f(Mx)+f(My)+f(Mz)+f(P)
=a・Fx+b・Fy+c・Fz+d・Mx+e・My+g・Mz+h・P
−−−−(b’)
In this region Y, the tire has 6 elements (longitudinal force Fx, lateral force Fy, vertical load Fz, overturning moment Mx, rolling resistance moment My, self-aligning torque Mz) and air pressure P. The surface strain ε generated when a load is applied to the element is a part having a substantially linear correlation with each element. Accordingly, in this region (region Y), the surface strain εx generated by the longitudinal force Fx can be approximated by a linear function εx = f (Fx) of Fx, and similarly, the surface strain εy generated by the lateral force Fy is A surface strain εz generated by a vertical function Fz with a linear function εy = f (Fy) of Fy is a linear function εz = f (Fz) of Fz, and a surface strain εmx generated by an overturning moment Mx is a linear function of Mx. The surface strain εmy generated by the rolling resistance moment My with the function εmx = f (Mx) is the linear function εmy = f (My) of My, and the surface strain εmz generated by the self-aligning torque Mz is the linear function of Mz. The surface strain εp generated by the air pressure P when εmz = f (Mz) can be approximated by a linear function εp = f (P) of P, respectively. Accordingly, the surface strain ε generated when each element acts can be approximated by the sum of the surface strains εx, εy, εz, εmx, εmy, εmz, εp, that is, the following equation (b ′). .
ε = f (Fx) + f (Fy) + f (Fz) + f (Mx) + f (My) + f (Mz) + f (P)
= A · Fx + b · Fy + c · Fz + d · Mx + e · My + g · Mz + h · P
---- (b ')

次に、前記センサ素子ユニット20は、図3〜5に示すように、磁石11と、この磁石11に間隔を有して向き合う磁気センサ素子12とを弾性材13を介して一体化したブロック状のモールド体として形成される。   Next, as shown in FIGS. 3 to 5, the sensor element unit 20 is a block shape in which a magnet 11 and a magnetic sensor element 12 facing the magnet 11 with a gap are integrated via an elastic material 13. It is formed as a mold body.

なお前記磁気センサ素子12としては、ホール素子、及びMR素子(磁気抵抗効果素子)、TMF−MI素子、TMF−FG素子、アモルファスセンサ等が採用でき、特にコンパクトさ、感度、取り扱い易さ等の観点からホール素子が好適に採用できる。又前記センサ素子ユニット20ではサイドウォール部3の動きに追従して柔軟に弾性変形しうることが重要であり、そのために、前記弾性材13として各種のゴム弾性材料が採用される。特に、熱可塑性エラストマ(TPE)は、注型成形や射出成形等のプラスチック成形が可能であり、前記センサ素子ユニット20を製造するという観点から好適に採用できる。   As the magnetic sensor element 12, a Hall element, an MR element (magnetoresistance effect element), a TMF-MI element, a TMF-FG element, an amorphous sensor, or the like can be adopted. Particularly, the compactness, sensitivity, ease of handling, etc. From the viewpoint, a Hall element can be preferably employed. In the sensor element unit 20, it is important that the sensor element unit 20 can be elastically deformed flexibly following the movement of the sidewall portion 3, and various rubber elastic materials are employed as the elastic member 13. In particular, the thermoplastic elastomer (TPE) can be molded by plastic molding such as cast molding or injection molding, and can be suitably employed from the viewpoint of manufacturing the sensor element unit 20.

なお前記センサ素子ユニット20としては、図3(A)、(B)の如く、1つの磁石11と1つの磁気センサ素子12とで形成した1−1タイプ、又図4(A)、(B)の如く、1つの磁石11と複数(n個、例えば2個)の磁気センサ素子12とで形成した1−nタイプ、又図5(A)、(B)の如く、複数(n個、例えば2個)の磁石11と1つの磁気センサ素子12とで形成したn−1タイプのものが使用できる。なお図中の符号12sは磁気センサ素子12の受感部面12s、符号11sは磁石11の磁極面を示し、又符号Nは、センサ素子ユニット20のゲインが最大となるゲイン最大線を示している。なおセンサ素子ユニット20としては他に、抵抗線歪みゲージや、ピエゾ素子を用いたものなども採用可能である。   As the sensor element unit 20, as shown in FIGS. 3A and 3B, a 1-1 type formed by one magnet 11 and one magnetic sensor element 12, and FIGS. 1-n type formed by one magnet 11 and plural (n, for example, two) magnetic sensor elements 12, as shown in FIGS. 5A and 5B, and plural (n, For example, an n-1 type formed of two magnets 11 and one magnetic sensor element 12 can be used. In the figure, reference numeral 12 s denotes the sensing part surface 12 s of the magnetic sensor element 12, reference numeral 11 s denotes the magnetic pole face of the magnet 11, and reference numeral N denotes the gain maximum line at which the gain of the sensor element unit 20 is maximum. Yes. In addition, as the sensor element unit 20, a resistance wire strain gauge, a unit using a piezo element, or the like can be employed.

又前記センサ素子ユニット20は、図6に1−1タイプのものを代表して示すように、前記ゲイン最大線Nを、タイヤ半径方向線に対して、10〜80°の角度θで傾斜する向きで取り付けられる。これにより、各エレメントによる表面歪εの測定精度を高めうる。なお前記角度θは、好ましくは20〜70°、さらには30〜60°、さらには40〜50°の角度が好ましい。   The sensor element unit 20 inclines the maximum gain line N at an angle θ of 10 to 80 ° with respect to the tire radial direction line, as shown in FIG. Mounted in the direction. Thereby, the measurement accuracy of the surface strain ε by each element can be improved. The angle θ is preferably 20 to 70 °, more preferably 30 to 60 °, and further preferably 40 to 50 °.

なお各センサ素子ユニット20には、測定された表面歪εの歪出力を、車両に設ける車両制御システムの電子制御装置(ECU)に発信する発信手段が内蔵されている。この発信手段は、送受信回路、制御回路、メモリー等をチップ化した半導体と、アンテナとから構成され、前記電子制御装置(ECU)からの質問電波を受信したとき、これを電気エネルギーとして使用しメモリー内の歪出力データを応答電波として発信しうる。   Each sensor element unit 20 incorporates a transmission means for transmitting the measured strain output of the surface strain ε to an electronic control unit (ECU) of a vehicle control system provided in the vehicle. This transmitting means is composed of a semiconductor in which a transmission / reception circuit, a control circuit, a memory, etc. are made into a chip, and an antenna. The distortion output data can be transmitted as response radio waves.

次に、本発明のタイヤの空気圧低下検出方法を、前記空気入りタイヤ1を用いて説明する。前記空気圧低下検出方法は、推定ステップと判定ステップとを具える。前記推定ステップでは、8個のセンサ素子ユニット20によって同時に測定された8つの歪出力から7つの歪出力を選択することにより、7つの歪出力からなる8通りの歪出力組み合わせを作成するとともに、各歪出力組み合わせ内の7つの歪出力をt1〜t7とするとき、各歪出力組み合わせ毎に、前記7つの歪出力t1〜t7を、以下の推定式(1)に適用して、各歪出力組み合わせ毎の空気圧Pを求める。又前記判定ステップでは、前記推定ステップによって求めた合計8通りの推定の空気圧Pを平均した平均空気圧を、予め設定した基準空気圧と比較してタイヤの空気圧低下を判定する。 Next, the tire pressure drop detecting method of the present invention will be described using the pneumatic tire 1. The method for detecting a decrease in air pressure includes an estimation step and a determination step. In the estimation step, by selecting seven strain outputs from the eight strain outputs simultaneously measured by the eight sensor element units 20, eight strain output combinations including seven strain outputs are created, When the seven distortion outputs in the distortion output combination are defined as t1 to t7 , for each distortion output combination, the seven distortion outputs t1 to t7 are applied to the following estimation equation (1) to obtain each distortion output. The air pressure P for each combination is obtained. Further, in the determination step, a decrease in tire air pressure is determined by comparing an average air pressure obtained by averaging a total of eight estimated air pressures P obtained in the estimation step with a preset reference air pressure.

ここで、前述の如く、タイヤ表面歪εと、そのとき作用するエレメントFx、Fy、Fz、Mx、My、Mz、Pとの間に、前記式(b’)の関係があることは、前述した如くである。そして、センサ素子ユニット20により測定可能な表面歪εから、各エレメントFx、Fy、Fz、Mx、My、Mz、Pを導き出すには、Fx、Fy、Fz、Mx、My、Mz、Pを未知数とした前記式(b’)である7元一次方程式を解くことにより達成できる。しかしこの7元一次方程式を解くためには、7つの連立式が必要である。   Here, as described above, the relationship between the tire surface strain ε and the elements Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz, and P acting at that time is represented by the formula (b ′) described above. It seems to have done. And in order to derive each element Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz, P from the surface strain ε measurable by the sensor element unit 20, Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz, P are unknown numbers. It can be achieved by solving the seven-element linear equation which is the equation (b ′). However, in order to solve this 7-element linear equation, seven simultaneous equations are required.

そこで、本発明の検出方法では、サイドウォール部3の前記領域Yに、個のセンサ素子ユニット20を周方向に配置し、そのうちの7個のセンサ素子ユニット20a、20b、20c、20d、20e、20g、20hにより同時に検出した歪出力をt1〜t7とすると、前記式(b’)をもとに、以下の7つの連立式(2)を得ることができる。なお式中の符号a1〜a7、b1〜b7、c1〜c7、d1〜d7、e1〜e7、g1〜g7、h1〜h7はそれぞれ係数である。
t1=a1・Fx+b1・Fy+c1・Fz+d1・Mx+e1・My+g1・Mz+h1・P
t2=a2・Fx+b2・Fy+c2・Fz+d2・Mx+e2・My+g2・Mz+h2・P
t3=a3・Fx+b3・Fy+c3・Fz+d3・Mx+e3・My+g3・Mz+h3・P
t4=a4・Fx+b4・Fy+c4・Fz+d4・Mx+e4・My+g4・Mz+h4・P
t5=a5・Fx+b5・Fy+c5・Fz+d5・Mx+e5・My+g5・Mz+h5・P
t6=a6・Fx+b6・Fy+c6・Fz+d6・Mx+e6・My+g6・Mz+h6・P
t7=a7・Fx+b7・Fy+c7・Fz+d7・Mx+e7・My+g7・Mz+h7・P
−−−−(2)
Therefore, in the detection method of the present invention, eight sensor element units 20 are arranged in the circumferential direction in the region Y of the sidewall portion 3, and seven of the sensor element units 20a, 20b, 20c, 20d, and 20e are included. , 20 g, by Ri When t1~t7 distortion output detected simultaneously in 20h, on the basis of the formula (b '), can be obtained following seven simultaneous equation (2). In the formulas, a1 to a7, b1 to b7, c1 to c7, d1 to d7, e1 to e7, g1 to g7, and h1 to h7 are coefficients.
t1 = a1 · Fx + b1 · Fy + c1 · Fz + d1 · Mx + e1 · My + g1 · Mz + h1 · P
t2 = a2, Fx + b2, Fy + c2, Fz + d2, Mx + e2, My + g2, Mz + h2, P
t3 = a3 · Fx + b3 · Fy + c3 · Fz + d3 · Mx + e3 · My + g3 · Mz + h3 · P
t4 = a4 · Fx + b4 · Fy + c4 · Fz + d4 · Mx + e4 · My + g4 · Mz + h4 · P
t5 = a5 · Fx + b5 · Fy + c5 · Fz + d5 · Mx + e5 · My + g5 · Mz + h5 · P
t6 = a6 · Fx + b6 · Fy + c6 · Fz + d6 · Mx + e6 · My + g6 · Mz + h6 · P
t7 = a7 · Fx + b7 · Fy + c7 · Fz + d7 · Mx + e7 · My + g7 · Mz + h7 · P
---- (2)

そしてこの7つの連立式から、各エレメントFx、Fy、Fz、Mx、My、Mz、Pを求める行列式である下記の推定式(1)を得ることができる。
┌Fx┐ ┌a1 b1 c1 d1 e1 g1 h1┐-1 ┌t1┐
│Fy│ │a2 b2 c2 d2 e2 g2 h2│ │t2│
│Fz│ │a3 b3 c3 d3 e3 g3 h3│ │t3│
│Mx│=│a4 b4 c4 d4 e4 g4 h4│ │t4│
│My│ │a5 b5 c5 d5 e5 g5 h5│ │t5│
│Mz│ │a6 b6 c6 d6 e6 g6 h6│ │t6│
└P ┘ └a7 b7 c7 d7 e7 g7 h7┘ └t7┘
−−−−(1)
From these seven simultaneous equations, the following estimation equation (1), which is a determinant for obtaining each element Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz, and P, can be obtained.
┌Fx┐ ┌a1 b1 c1 d1 e1 g1 h1┐-1 ┌t1┐
│Fy│ │a2 b2 c2 d2 e2 g2 h2│ │t2│
│Fz│ │a3 b3 c3 d3 e3 g3 h3│ │t3│
│Mx│ = │a4 b4 c4 d4 e4 g4 h4│ │t4│
│My│ │a5 b5 c5 d5 e5 g5 h5│ │t5│
│Mz│ │a6 b6 c6 d6 e6 g6 h6│ │t6│
└P ┘ 7a7 b7 c7 d7 e7 g7 h7┘ └t7┘
---- (1)

従って所定の7個のセンサ素子ユニット20a〜20hによって同時に測定した表面歪εの歪出力t1〜t7を、前記推定式(1)に代入することにより、各エレメントFx、Fy、Fz、Mx、My、Mz、Pをそれぞれ求めることができるのである。 Therefore , by substituting the strain outputs t1 to t7 of the surface strain ε measured simultaneously by the predetermined seven sensor element units 20a to 20h into the estimation equation (1), each element Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz, and P can be obtained respectively.

なお、前記係数a1〜a7、b1〜b7、c1〜c7、d1〜d7、e1〜e7、g1〜g7、h1〜h7は、事前の荷重付加試験において各エレメントFx、Fy、Fz、Mx、My、Mz、Pを変化させて実測した歪出力t1〜t7と、そのときのエレメントの値Fx、Fy、Fz、Mx、My、Mz、Pとの複数のデータを例えばコンピューターを用いて数値解析することにより求めることができる。   The coefficients a1 to a7, b1 to b7, c1 to c7, d1 to d7, e1 to e7, g1 to g7, and h1 to h7 are determined by the respective elements Fx, Fy, Fz, Mx, My in the prior load application test. , Mz, and P are changed, and the measured distortion outputs t1 to t7 and the element values Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz, and P at that time are numerically analyzed using, for example, a computer Can be obtained.

ここで、前記係数a1〜a7、b1〜b7、c1〜c7、d1〜d7、e1〜e7、g1〜g7、h1〜h7は、タイヤの回転角度位置毎に定まる回転角度位置に固有の係数である。従って、事前の荷重付加試験を行うときの7つのセンサ素子ユニット20a〜20hの回転角度位置と、各エレメントFx、Fy、Fz、Mx、My、Mz、Pを検出するときの7つのセンサ素子ユニット20a〜20hの回転角度位置とは、ともに同位置であることが必要である。従って、実際に回転する走行中のタイヤにおいて各エレメントFx、Fy、Fz、Mx、My、Mz、Pを検出する場合には、タイヤ、ホイール、車軸などに、タイヤ回転角度位置を検知する例えばエンコーダなどの回転角度位置検知器を取り付け、この回転位置検知器によって検知される所定の回転角度位置毎に、前記歪出力t1〜t7を出力させることが必要である。   Here, the coefficients a1 to a7, b1 to b7, c1 to c7, d1 to d7, e1 to e7, g1 to g7, h1 to h7 are coefficients specific to the rotation angle position determined for each rotation angle position of the tire. is there. Accordingly, the rotational angle positions of the seven sensor element units 20a to 20h when performing a prior load application test and the seven sensor element units when detecting the elements Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz, and P. Both the rotational angle positions 20a to 20h need to be the same position. Therefore, when detecting each element Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz, and P in a running tire that actually rotates, for example, an encoder that detects the tire rotation angle position on the tire, wheel, axle, etc. It is necessary to output the distortion outputs t1 to t7 for each predetermined rotation angle position detected by the rotation position detector.

図2には、サイドウォール部3の領域Yに、8つのセンサ素子ユニット20a〜20iが45°の中心角度αを有して周方向に配置される場合が例示されており、これを例に取って以下に具体的に説明する。まず、タイヤ軸心廻りに、例えば接地中心点を原点O(0°)とした極座標(タイヤの反回転方向を+)を設定することにより、タイヤ軸心廻りに、例えば0°位置J0、45°位置J1、90°位置J2、135°位置J3、180°位置J4、225°位置J5、270°位置J6、315°位置J7の8つの回転角度位置Jを等角度ピッチで設けることができる FIG. 2 illustrates a case where eight sensor element units 20a to 20i are arranged in the circumferential direction in the region Y of the sidewall portion 3 with a central angle α of 45 °, and this is taken as an example. This will be specifically described below. First, for example, by setting polar coordinates (the tire counter-rotating direction is +) with the ground contact center point as the origin O (0 °) around the tire axis, for example, 0 ° positions J0, 45 around the tire axis. Eight rotation angle positions J of a position J1, a 90 degree position J2, a 135 degree position J3, a 180 degree position J4, a 225 degree position J5, a 270 degree position J6, and a 315 degree position J7 can be provided at equiangular pitches .

タイヤ回転に際しては、前記8つのセンサ素子ユニット20a〜20i、前記8つの回転角度位置J0〜Jを同時に通過する。従って、この回転角度位置J0〜Jを通過する際にセンサ素子ユニットによって表面歪εを測定することにより、特定の回転角度位置J0〜Jにおける表面歪εを同時に測定することができる。 In the tire rotation, the eight sensor elements unit 20a~20i passes through the eight rotational angular position J0~J 7 simultaneously. Thus, by measuring the surface strain ε by the sensor element unit when passing through the rotational angular position J0~J 7, it is possible to measure the surface strain ε at a particular rotational angle position J0~J 7 simultaneously.

本例では、前記8つのセンサ素子ユニットが、45°の等角度ピッチで配されるため、タイヤが45°回転する毎に、表面歪εを測定して、各エレメントFx、Fy、Fz、Mx、My、Mz、Pを検出しうるが、不等角度ピッチで配される場合には、タイヤが1回転(360°)回転する毎に、表面歪εを測定することができる。   In this example, since the eight sensor element units are arranged at an equiangular pitch of 45 °, each time the tire rotates 45 °, the surface strain ε is measured and each element Fx, Fy, Fz, Mx is measured. , My, Mz, and P can be detected, but when the tires are arranged at unequal angle pitches, the surface strain ε can be measured every time the tire rotates once (360 °).

そして、前記推定ステップでは、前述の如く、同時に測定された8つの歪出力から7つの歪出力を選択することにより、7つの歪出力からなる8通りの歪出力組み合わせを作成するとともに、各歪出力組み合わせ内の7つの歪出力をt1〜t7とするとき、各歪出力組み合わせ毎に、前記7つの歪出力t1〜t7と、前記推定式(1)を用いて、各歪出力組み合わせ毎のタイヤの空気圧Pを算出して求める。 In the estimation step, as described above, by selecting seven strain outputs from the eight strain outputs measured simultaneously, eight strain output combinations including seven strain outputs are created, and each strain output When the seven strain outputs in the combination are t1 to t7, for each strain output combination, the seven strain outputs t1 to t7 and the estimation formula (1) are used to calculate the tire strain for each strain output combination . The air pressure P is calculated and obtained.

次に、前記判定ステップでは、前記推定ステップによって求めた合計8通りの推定の空気圧Pを平均した平均空気圧と、予め設定した基準空気圧Ppとを比較してタイヤの空気圧低下を判定する。前記基準空気圧Ppとしては、運転者に注意を促す必要が生じる内圧、例えば正規内圧の80〜70%の範囲の圧力に設定するのが好ましい。なお前記「正規内圧」とは、前記規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、JATMAであれば最高空気圧、TRAであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ETRTOであれば "INFLATION PRESSURE"を意味する。 Next, in the determination step, a decrease in tire air pressure is determined by comparing an average air pressure obtained by averaging a total of eight estimated air pressures P obtained in the estimation step with a preset reference air pressure Pp. The reference air pressure Pp is preferably set to an internal pressure that needs to call the driver's attention, for example, a pressure in the range of 80 to 70% of the normal internal pressure. The “regular internal pressure” is the air pressure determined by the standard for each tire. The maximum air pressure in the case of JATMA, the maximum value described in the table “TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES” in the case of TRA, ETRTO means "INFLATION PRESSURE".

又前記判定ステップでは、平均空気圧と基準空気圧Ppとを比較し、平均空気圧基準空気圧の場合に、空気圧が低下したと判定し、運転者に例えばパイロットランプ、ブザーなどの警報手段によって、空気圧が低下したことの注意を促す。なお、前記判定は、誤作動防止の観点から、平均空気圧基準空気圧 とする低圧結果が2回以上続いた場合に、空気圧が低下したと判定することが好ましい。 In the determination step, the average air pressure is compared with the reference air pressure Pp. If the average air pressure is smaller than the reference air pressure , it is determined that the air pressure has decreased, and the driver can detect the air pressure by an alarm means such as a pilot lamp or a buzzer. Call attention to the decline. In addition, from the viewpoint of preventing malfunction, it is preferable that the determination be made that the air pressure has decreased when the low pressure result of average air pressure < reference air pressure continues two or more times.

なおタイヤの空気圧は、他の6分力に比して急激な変化は生じない。従って、本実施形態の空気圧低下検出方法では、タイヤ表面歪を測定する毎に、空気圧Pを算出する必要はなく、例えば10秒毎など所定時間間隔で、空気圧Pを算出することが、コンピュータへの負荷を軽減するために好ましい。   Note that the tire air pressure does not change abruptly as compared with the other 6 component forces. Therefore, in the air pressure drop detection method of the present embodiment, it is not necessary to calculate the air pressure P every time the tire surface strain is measured. For example, the air pressure P can be calculated at a predetermined time interval such as every 10 seconds. It is preferable in order to reduce the load.

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。   As mentioned above, although especially preferable embodiment of this invention was explained in full detail, this invention is not limited to embodiment of illustration, It can deform | transform and implement in a various aspect.

本発明の効果を確認するため、表1に示す仕様にて、歪センサをサイドウォール部の領域に設けた空気入りタイヤ(サイズ225/55R17)を試作した。各タイヤとも、センサ素子ユニットとして、磁石とホール素子とをゴム弾性材で一体化したものを使用し、かつゲイン最大線の角度θを45°として、同一円周線上に等間隔を隔てて配置している。   In order to confirm the effect of the present invention, a pneumatic tire (size 225 / 55R17) in which a strain sensor is provided in the region of the sidewall portion was manufactured in accordance with the specifications shown in Table 1. Each tire uses a sensor element unit in which a magnet and a hall element are integrated with a rubber elastic material, and the angle θ of the maximum gain line is 45 ° and is arranged at equal intervals on the same circumferential line. doing.

そして、この歪センサにて測定した表面歪εの歪出力に基づき、6分力のうちの前後力Fx、及び空気圧Pを推定式から算出し、その算出値(検出値)の、実測値からの誤差を比較し、検出精度を、次の×、△、○、◎の4段階で評価した。比較例1、2では、特許文献1に基づき、下記の推定式(3)を用い、比較例3、実施例1では、前記推定式(1)を使用している。
┌Fx┐ ┌a1 b1 c1┐-1 ┌t1┐
│Fy│= │a2 b2 c2│ │t2│
└Fz┘ └a3 b3 c3┘ └t3┘
−−−−(3)
×−−−算出が困難である
△−−−算出値の誤差が、実測値の20%より大かつ50%以下の範囲;
○−−−算出値の誤差が、実測値の10%より大かつ20%以下の範囲;
◎−−−算出値の誤差が、実測値の10%以下の範囲;
Then, based on the strain output of the surface strain ε measured by the strain sensor, the longitudinal force Fx and the air pressure P of the six component forces are calculated from the estimation formula, and the calculated value (detected value) is calculated from the measured value. Were compared, and the detection accuracy was evaluated in the following four stages of x, Δ, ○, and ◎. In Comparative Examples 1 and 2, the following estimation formula (3) is used based on Patent Document 1, and in Comparative Example 3 and Example 1 , the estimation formula (1) is used.
┌Fx┐ ┌a1 b1 c1┐-1 ┌t1┐
│Fy│ = │a2 b2 c2│ │t2│
└Fz┘ └a3 b3 c3┘ └t3┘
---- (3)
X --- calculation is difficult Δ --- the error of the calculated value is greater than 20% and less than 50% of the measured value;
○ --- The error of the calculated value is greater than 10% and less than 20% of the measured value;
◎ --- The error of the calculated value is within 10% of the measured value;

実施例1の場合、8つのデータから7つのデータを選択する。このとき、8通りの組み合わせが可能である。そして各組み合わせ毎に、7つのデータを用いて空気圧Pを算出し、その平均値を採用する。この場合、電気ノイズなどによって、一つの歪みセンサに測定誤差が生じた場合にも、その影響を減じることができ、検出精度及び信頼性を高めることができる。 In the case of Example 1, seven data are selected from eight data. At this time, eight combinations are possible. For each combination, the air pressure P is calculated using seven data, and the average value is adopted. In this case, even when a measurement error occurs in one strain sensor due to electrical noise or the like, the influence can be reduced, and detection accuracy and reliability can be improved.

Figure 0005149531
Figure 0005149531

本発明の空気圧低下検出方法に用いる空気入りタイヤを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the pneumatic tire used for the air pressure fall detection method of this invention. センサ素子ユニットの配置状態を略示する空気入りタイヤの側面図である。It is a side view of the pneumatic tire which shows the arrangement state of a sensor element unit schematically. (A)、(B)は、センサ素子ユニットの一実施例を示す平面図及び斜視図である。(A), (B) is the top view and perspective view which show one Example of a sensor element unit. (A)、(B)は、センサ素子ユニットの他の実施例を示す平面図及び斜視図である。(A), (B) is the top view and perspective view which show the other Example of a sensor element unit. (A)、(B)は、センサ素子ユニットのさらに他の実施例を示す平面図及び斜視図である。(A), (B) is the top view and perspective view which show other Example of a sensor element unit. センサ素子ユニットの取り付け方向を示す線図である。It is a diagram which shows the attachment direction of a sensor element unit.

符号の説明Explanation of symbols

1 タイヤ
3 サイドウォール部
10 歪センサ
11 磁石
12 磁気センサ素子
13 弾性材
20 センサ素子ユニット
J 回転角度位置
N ゲイン最大線
Pp 基準空気圧
Y 領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Tire 3 Side wall part 10 Strain sensor 11 Magnet 12 Magnetic sensor element 13 Elastic material 20 Sensor element unit J Rotation angle position N Gain maximum line Pp Reference | standard air pressure Y area | region

Claims (1)

タイヤに取り付けられタイヤ表面歪を測定する歪センサの歪出力により、タイヤの空気圧低下を検出するタイヤの空気圧低下検出方法であって、
前記歪センサは、サイドウォール部の領域にて周方向に隔設される個のセンサ素子ユニットからなり、かつ8個のセンサ素子ユニットによって同時に測定された8つの歪出力から7つの歪出力を選択することにより、7つの歪出力からなる8通りの歪出力組み合わせを作成するとともに、
各歪出力組み合わせ内の7つの歪出力をt1〜t7とするとき、各歪出力組み合わせ毎に、前記7つの歪出力t1〜t7を、以下の推定式(1)に適用して、各歪出力組み合わせ毎のタイヤの空気圧Pを求める推定ステップ、
及び前記推定ステップによって求めた合計8通りの推定の空気圧Pを平均した平均空気圧を、予め設定した基準空気圧と比較してタイヤの空気圧低下を判定する判定ステップを具えるとともに、
前記センサ素子ユニットには、測定された歪出力を車両側の電子制御装置に発信する発信手段が内蔵され、しかも前記発信手段は、送受信回路、制御回路、メモリーをチップ化した半導体と、アンテナとから構成され、前記車両側の電子制御装置からの質問電波を受信したとき、これを電気エネルギーとして使用しメモリー内の歪出力データを応答電波として発信しうることを特徴とするタイヤの空気圧低下検出方法。
┌Fx┐ ┌a1 b1 c1 d1 e1 g1 h1┐-1 ┌t1┐
│Fy│ │a2 b2 c2 d2 e2 g2 h2│ │t2│
│Fz│ │a3 b3 c3 d3 e3 g3 h3│ │t3│
│Mx│=│a4 b4 c4 d4 e4 g4 h4│ │t4│
│My│ │a5 b5 c5 d5 e5 g5 h5│ │t5│
│Mz│ │a6 b6 c6 d6 e6 g6 h6│ │t6│
└P ┘ └a7 b7 c7 d7 e7 g7 h7┘ └t7┘
−−−−(1)
なお推定式(1)中の符号a1〜a7、b1〜b7、c1〜c7、d1〜d7、e1〜e7、g1〜g7、h1〜h7はそれぞれ係数であり、
t1=a1・Fx+b1・Fy+c1・Fz+d1・Mx+e1・My+g1・Mz+h1・P
t2=a2・Fx+b2・Fy+c2・Fz+d2・Mx+e2・My+g2・Mz+h2・P
t3=a3・Fx+b3・Fy+c3・Fz+d3・Mx+e3・My+g3・Mz+h3・P
t4=a4・Fx+b4・Fy+c4・Fz+d4・Mx+e4・My+g4・Mz+h4・P
t5=a5・Fx+b5・Fy+c5・Fz+d5・Mx+e5・My+g5・Mz+h5・P
t6=a6・Fx+b6・Fy+c6・Fz+d6・Mx+e6・My+g6・Mz+h6・P
t7=a7・Fx+b7・Fy+c7・Fz+d7・Mx+e7・My+g7・Mz+h7・P
−−−−(2)
として、予め前後力Fx、横力Fy、上下荷重Fz、オーバーターニングモーメントMx、転がり抵抗モーメントMy、セルフアライニングトルクMz、空気圧Pを変化させて実測した歪出力t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7と、そのときのFx、Fy、Fz、Mx、My、Mz、Pとのデータを数値解析することにより求めた係数である。
A tire pressure drop detection method for detecting a tire pressure drop by a strain output of a strain sensor attached to a tire and measuring a tire surface strain,
It said strain sensor comprises eight sensor element unit that is spaced circumferentially in the region of the sidewall portion, and eight from the simultaneously measured eight strain output by the sensor element unit of seven distortion output By selecting, creating eight different distortion output combinations consisting of seven distortion outputs,
When the seven distortion outputs in each distortion output combination are defined as t1 to t7, the seven distortion outputs t1 to t7 are applied to the following estimation equation (1) for each distortion output combination , An estimation step for obtaining a tire pressure P for each output combination ;
And a determination step for determining a decrease in tire air pressure by comparing an average air pressure obtained by averaging a total of eight estimated air pressures P obtained in the estimation step with a preset reference air pressure,
The sensor element unit has a built-in transmission means for transmitting the measured distortion output to the electronic control device on the vehicle side, and the transmission means includes a semiconductor in which a transmission / reception circuit, a control circuit, and a memory are chipped, an antenna, When the interrogation radio wave is received from the vehicle-side electronic control device, it can be used as electrical energy and the distortion output data in the memory can be transmitted as a response radio wave. Method.
┌Fx┐ ┌a1 b1 c1 d1 e1 g1 h1┐-1 ┌t1┐
│Fy│ │a2 b2 c2 d2 e2 g2 h2│ │t2│
│Fz│ │a3 b3 c3 d3 e3 g3 h3│ │t3│
│Mx│ = │a4 b4 c4 d4 e4 g4 h4│ │t4│
│My│ │a5 b5 c5 d5 e5 g5 h5│ │t5│
│Mz│ │a6 b6 c6 d6 e6 g6 h6│ │t6│
└P ┘ 7a7 b7 c7 d7 e7 g7 h7┘ └t7┘
---- (1)
The symbols a1 to a7, b1 to b7, c1 to c7, d1 to d7, e1 to e7, g1 to g7, and h1 to h7 in the estimation formula (1) are coefficients,
t1 = a1 · Fx + b1 · Fy + c1 · Fz + d1 · Mx + e1 · My + g1 · Mz + h1 · P
t2 = a2, Fx + b2, Fy + c2, Fz + d2, Mx + e2, My + g2, Mz + h2, P
t3 = a3 · Fx + b3 · Fy + c3 · Fz + d3 · Mx + e3 · My + g3 · Mz + h3 · P
t4 = a4 · Fx + b4 · Fy + c4 · Fz + d4 · Mx + e4 · My + g4 · Mz + h4 · P
t5 = a5 · Fx + b5 · Fy + c5 · Fz + d5 · Mx + e5 · My + g5 · Mz + h5 · P
t6 = a6 · Fx + b6 · Fy + c6 · Fz + d6 · Mx + e6 · My + g6 · Mz + h6 · P
t7 = a7 · Fx + b7 · Fy + c7 · Fz + d7 · Mx + e7 · My + g7 · Mz + h7 · P
---- (2)
As described above, the strain outputs t1, t2, t3, t4, and t5 measured by changing the longitudinal force Fx, lateral force Fy, vertical load Fz, overturning moment Mx, rolling resistance moment My, self-aligning torque Mz, and air pressure P in advance. , T6, t7 and coefficients obtained by numerical analysis of data of Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz, and P at that time.
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