JP6641565B2 - タイヤ計測システム - Google Patents

Description

本発明は、タイヤの状態や特性を計測する技術に関するものである。

タイヤの状態や特性を計測する技術としては、タイヤのサイド部に埋め込んだセンサモジュールによって検出した圧力を無線通信で出力することにより、実走行中のタイヤの計測を可能とした技術が知られている（たとえば、特許文献１）。

特開２０１０-１４５２７７号公報

上述したタイヤのサイド部に埋め込んだセンサモジュールを用いてタイヤの状態や特性を計測する技術によれば、予めセンサモジュールをサイド部に埋め込んで製作したタイヤについて実走行中の計測を行うことができる。

しかしながら、上述した技術では、センサモジュールなどの計測用の特段の装置が埋め込まれずに製作、市販される一般のタイヤについて実走行中の計測を行うことはできない。

そこで、本発明は、計測用の装置が予め組み込まれていないタイヤであっても、比較的容易に、実走行中の計測を行えるようにすることを課題とする。

前記課題達成のために、本発明は、走行中の自動車のタイヤを計測するタイヤ計測システムを、前記タイヤの外周面のトレッドパターンの溝内に固定される、所定の検出対象の状態を検出するセンサと、前記タイヤのホイールのセンターに固定される伝送ユニットと、前記センサと前記伝送ユニットを接続するケーブルと、データ処理装置とを含めて構成したものである。ここで、前記センサは検出した前記状態を表す検出値を前記ケーブルを介して前記伝送ユニットに出力し、前記伝送ユニットは前記センサの検出値を、前記データ処理装置に無線通信を介して転送し、前記データ処理装置は、前記伝送ユニットから転送された検出値に対する所定のデータ処理を行う。

ここで、このようなタイヤ計測システムにおいて、前記ケーブルは、前記センサから前記タイヤのサイド面まで、前記タイヤの外周面のトレッドパターンの溝内を通して敷設する第１部分と、前記第１の部分から前記伝送ユニットまで、前記タイヤと当該タイヤのホイールのサイド面上を這わせて敷設する第２の部分とより構成されるものとしてもよい。

または、このようなタイヤ計測システムにおいて、前記センサは、前記タイヤの外周面のトレッドパターンの縦溝内に固定されるものとし、前記ケーブルは、前記センサから当該センサから周方向に離れた前記縦溝内の位置まで、前記縦溝内を通して敷設する第１部分と、当該第１の部分から前記タイヤのサイド面まで前記タイヤの外周面上を這わせて敷設する第２の部分と、当該第２の部分から前記伝送ユニットまで、前記タイヤと当該タイヤのホイールのサイド面上を這わせて敷設する第３の部分とより構成されるものとしてもよい。

または、このようなタイヤ計測システムにおいて、前記センサは、前記タイヤの外周面のトレッドパターンの縦溝内に嵌入される、弾性を備えたリングに埋め込まれたものとしてもよい。

または、このようなタイヤ計測システムを、前記センサには針状のピンが連結されており、当該ピンを前記タイヤの外周面のトレッドパターンの溝の底に刺し込むことにより、前記センサが、前記タイヤの外周面のトレッドパターンの溝内に固定されるものとして構成してもよい。

または、このようなタイヤ計測システムは、前記センサを、前記タイヤの外周面のトレッドパターンの溝の底に接着する、制振性のある粘着シートを含めて構成するようにしてもよい。

また、以上のタイヤ計測システムは、前記伝送ユニットを、磁石を備え、当該磁石で前記タイヤのホイールのナットに吸着することにより、当該伝送ユニットは前記タイヤのホイールのセンターに固定されるものとしてもよい。

また、以上のタイヤ計測システムにおいて、前記センサとしては、前記状態として、音、または、音と加速度を検出するセンサなどを用いることができる。
以上のようなタイヤ計測システムによれば、センサをタイヤの外周面のトレッドパターンの溝内に固定するようにしたので、センサはタイヤの実走行時にも地面に接触して破損等することなく、タイヤの外周面近傍の状態を検出することができる。また、伝送ユニットからデータ処理装置に検出値を無線で転送するので、タイヤの回転中にも支障なく、センサの検出値をデータ処理装置において収集できるようになる。

よって、基本的には、センサをタイヤの外周面のトレッドパターンの溝内に固定し、センサとケーブル接続した伝送ユニットをタイヤのホイールのセンターに固定するだけの比較的容易な作業を行うだけで、計測用の装置が予め組み込まれていないタイヤであっても実走行中の計測を行うことができるようになる。

以上のように、本発明によれば、計測用の装置が予め組み込まれていないタイヤであっても、比較的容易に、実走行中の計測を行うことができる。

本発明の実施形態に係るタイヤ計測システムの構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る伝送ユニットの構造とタイヤへの取付形態を示す図である。 本発明の実施形態に係るセンサモジュールと通信ケーブルのタイヤへの取付形態を示す図である。 本発明の実施形態に係るセンサモジュールと通信ケーブルのタイヤへの取付形態の他の例を示す図である。 本発明の実施形態に係る伝送ユニットのタイヤへの取付形態の他の例を示す図である。 本発明の実施形態に係るセンサモジュールのタイヤへの取付形態の他の例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。
まず、図１に、本実施形態に係るタイヤ計測システムの構成を示す。
図示するように、タイヤ計測システムは、センサモジュール１と、センサモジュール１とケーブル２で有線接続された伝送ユニット３と、伝送ユニット３と無線接続するデータ処理装置４とより構成される。また、選択的に、伝送ユニット３とデータ処理装置４との間の通信を中継する中継器５を設けることができる。

センサモジュール１は、タイヤの周面に配置され、音、温度、圧力、加速度などを検出し、ケーブル２を介して伝送ユニット３に検出内容を表す検出信号を出力する。すなわち、たとえば、センサモジュールは音と加速度を検出し、検出した音を表す検出信号と、検出した加速度を表す検出信号を出力する。または、センサモジュールは、複数のマイクで音を検出し、複数チャネルの音を表す検出信号を出力する。

次に、伝送ユニット３は、インタフェース３０１で検出信号を受信し、ＡＤ変換部３０２で検出信号を検出データにデジタル変換し、メモリカードなどのリムーバブルメディア３０３に格納する。そして、データ送信制御部３０４は、ＡＤ変換部３０２でデジタルデータに変換した検出データを、リアルタイムに無線インタフェース３０５を介して、データ処理装置４に無線送信する。また、データ送信制御部３０４は、データ処理装置４からの要求に応え、リムーバブルメディア３０３に格納した検出データを、無線インタフェース３０５を介して、データ処理装置４に無線送信することもできる。

ただし、中継器５を設けた場合には、データ送信制御部３０４は、検出データを無線インタフェース３０５を介して、中継器５に無線送信し、中継器５は伝送ユニット３から受信した検出データをデータ処理装置４に有線通信で送信する。なお、中継器５からデータ処理装置４への検出データの送信は、無線通信を用いて行うように構成してもよい。

また、図示を省略したが、伝送ユニット３は、伝送ユニット３内の各部の電源を供給するバッテリも備えている。ただし、タイヤの回転による電磁誘導により発電し給電、または、バッテリに充電する構成を、タイヤ計測システムに備えるようにしてもよい。

そして、データ処理装置４は、無線インタフェース４０１で、伝送ユニット３から検出データを受信し、データ収集部４０２は受信した検出データを記憶装置４０３に格納する。データ処理部４０４は、入出力部４０５で受け付けたユーザの操作に応じて、記憶装置４０３に格納された検出データの加工や解析を行って、その結果を入出力部４０５を介してユーザに提示する。

ただし、中継器５を設けた場合には、データ処理装置４は、有線インタフェース４０６で中継器５から検出データを受信し、データ収集部４０２は有線インタフェース４０６で受信した検出データを記憶装置４０３に格納する。

次に、図２ａ、ｂに、伝送ユニット３の構造を示す。ここで、図２ａ１は伝送ユニット３の前面を、図２ａ２は伝送ユニット３の側面を、図２ａ３は伝送ユニット３の背面を、図２ａ４は図２ａ１の断面線Ａ-Ａによる伝送ユニット３の断面を表している。また、図２ｂは伝送ユニット３の分解図を示している。

図２ｂの分解図に示すように、伝送ユニット３は、図１に示した伝送部の各機能部を収容した本体部３１をベース盤３２の前面にボルト３３により固定した構造を備えている。
また、ベース盤３２の背面には、図２ｄ１に示すようなタイヤ計測システムが計測の対象とするタイヤ１００のホイールのナットホール（ボルト孔）と同数の磁石３４がホイールのナットホール（ボルト孔）と同じ配置でされている。

そして、伝送ユニット３は、ベース盤３２の背面の各磁石３４を、図２ｃに示すように、タイヤ１００のホイールのナット１０１の各々に磁力で吸着させることにより、図２ｄ２に示すように、タイヤ１００のホイールのセンターに固定される。

ここで、本体部３１とベース盤３２はボルト３３を外すことにより分離可能であり、たとえば、図２ｅ１、ｅ２、ｅ３の伝送ユニット３の背面図に示すように磁石３４の数や磁石３４の配置が異なる複数のベース盤３２を予め用意しておき、測定するタイヤ１００のホイールのナットホール（ボルト孔）数やPCD(ボルト穴ピッチ直径)に整合するベース盤３２を選定し、選定したベース盤３２に本体部３１を固定して用いることにより、各種のタイヤ１００に伝送ユニット３を固定することができる。

なお、上述した中継器５を用いる場合には、中継器５は、図２ｄ２のサイドミラーに中継器５を固定した場合の例で示したように、自動車の外部の伝送ユニット３に近い位置に配置する。なお、この場合、中継器５と車内のデータ処理装置４との間の有線通信用のケーブルは、自動車のドアや窓の隙間を通して中継器５から車内に引き込みデータ処理装置４に接続するようにする。

次に、センサモジュール１とケーブル２の配置について説明する。
図３ａにセンサモジュール１とケーブル２が配置されたタイヤ１００の外観を、図３ｂにセンサモジュール１とケーブル２とタイヤ１００のトレッドパターンとの関係を示す。センサモジュール１は、タイヤ１００の外周面のトレッドパターンの溝１１０の内側に配置される。また、ケーブル２はセンサモジュール１からタイヤ１００の外周面のトレッドパターンの溝１１０の内側を通ってタイヤ１００のサイド面に達し、そこから、さらにタイヤ１００のサイド面上とホイールのスポーク面上を通って伝送ユニット３に到達するように配置される。したがって、センサモジュール１やケーブル２が、自動車の走行に伴い地面に接触し、破損等することはない。

ここで、図３ｃ１に示すように、センサモジュール１は、タイヤ１００のトレッドパターンの溝１１０の底に、耐衝撃性を備えたゲル２０１で周囲を保護した状態で接着材２０２により接着される。また、ケーブル２は、タイヤ１００の外周面部においては、タイヤ１００のトレッドパターンの溝１１０の底に接着材２０２により接着され、タイヤ１００のサイド面上においてはタイヤ１００のタイヤ１００のサイド面に、ホイールのスポーク面上においてはホイールのスポーク面に接着材２０２により接着される。

ただし、センサモジュール１において音を検出する場合には、図３ｃ２に示すように、ゲル２０１や接着材２０２は、センサモジュール１の音取り込み用の孔１１を塞がないように設ける。

ここで、タイヤ１００のトレッドパターンによっては、タイヤ１００の外周面の左右方向中央部の溝１１０からタイヤ１００のサイド面まで連続する溝１１０が存在しない場合がある。

このような場合には、図３ｄに示すように、タイヤ１００のトレッドパターンによる溝１１０のうち、タイヤ１００の縦溝１１１（タイヤ１００の全周に渡る溝１１１）内にセンサモジュール１を配置する。そして、ケーブル２を、センサモジュール１から周方向に離れた位置まで、センサモジュール１を配置した縦溝１１１の内を通す。そして、センサモジュール１から周方向に離れた位置から、タイヤ１００の外周面の上をケーブル２を這わせることにより、センサモジュール１からタイヤ１００のサイド面までのケーブル２の部分を配置するようにする。なお、ケーブル２は縦溝底やタイヤ外周面に接着することにより、縦溝１１１内や外周面上に配置する。

このようにすることにより、センサモジュール１が音や圧力を検出するセンサである場合に、ケーブル２が接地することにより発生する音や圧力がセンサモジュール１で検出されてしまうことを抑制することができる。

なお、このようにケーブル２を配置する場合には、ケーブル２が接地により破損しないように、電線を保護する保護構造を備えた強化型のケーブル２を用いるようにする。
ここで、センサモジュール１とケーブル２の配置は、次のように行ってもよい。
すなわち、図４ａに示すように合成ゴムなどの弾性材料で形成した薄く細い円環形状のリング６００に、センサモジュール１とケーブル２の一部を埋め込み、図４ｂに示すように、リング６００の弾性を利用してリング６００をタイヤ１００の縦溝１１１の内側に、リング６００が接地面に突出しないように嵌め込むことにより、センサモジュール１とケーブル２をタイヤ１００に取り付ける。ただし、ケーブル２をリング６００に埋め込む部分は、コイル状にするなど周方向に伸び縮みできる構造とする。

また、リング６００から延びるケーブル２は、タイヤ１００に縦溝１１１からサイド面までつながる溝１１０がある場合には、当該溝１１０を通してリング６００からタイヤ１００のサイド面まで通し、当該溝１１０がない場合にはタイヤ１００の外周面の上を這わせてリング６００からタイヤ１００のサイド面まで通す。

図４ｃは、リング６００をタイヤ１００の縦溝１１１に嵌め込んだ状態における、センサモジュール１の配置部分のリング６００の断面を示しており、センサモジュール１とケーブル２は、リング６００の内部に埋め込まれており、弾性体のリング６００によって保護されている。

このようなリング６００を用いることにより、センサモジュール１とケーブル２のタイヤ１００への固定や取り外しの作業を容易化することができる。また、リング６００は弾性を備えているので、異なるサイズのタイヤ１００へのセンサモジュール１とケーブル２の固定に適用することができる。

以上のようにタイヤ１００のトレッドパターンの溝１１０、縦溝１１１に配置されたセンサモジュール１は、タイヤ１００の外周面の近傍で、音、温度、圧力、加速度などを検出し、ケーブル２を介して、ホイールセンタに磁石３４で固定された伝送ユニット３に検出信号を出力する。伝送ユニット３は、検出信号をデジタルデータ化し、中継器５を介して、または、直接、無線通信によって、自動車車内に配置されたデータ処理装置４に転送する。データ処理装置４は、転送された検出データを記録したり、検出データを加工、解析した結果をユーザに対して提示するなどの、所定の計測処理を行う。

以上、本発明の実施形態について説明した。
本実施形態によれば、センサモジュール１をタイヤ１００の外周面のトレッドパターンの溝１１０、縦溝１１１の内に固定するようにしたので、センサモジュール１はタイヤ１００の実走行時にも地面に接触して破損等することなく、タイヤ１００の外周面近傍の状態を検出することができる。また、伝送ユニット３からデータ処理装置４に検出値を無線で転送するので、タイヤ１００の回転中にも支障なく、センサモジュール１の検出値をデータ処理装置４において収集できるようになる。

よって、基本的には、センサモジュール１をタイヤ１００の外周面のトレッドパターンの溝１１０内に固定し、センサモジュール１とケーブル接続した伝送ユニット３をタイヤ１００のホイールのセンターに磁石３４の磁力で固定するだけの比較的容易な作業を行うだけで、計測用の装置が予め組み込まれていないタイヤ１００であっても実走行中の計測を行うことができるようになる。

ここで、以上の実施形態において、伝送ユニット３のタイヤ１００への固定を磁石３４の磁力により行ったが、伝送ユニット３のタイヤ１００への固定は、伝送ユニット３を自動車のハブボルトにナットで固定することにより行うようにしてもよい。

すなわち、この場合には、図５ａに示すように、伝送ユニット３のベース盤３２に、磁石３４に代えて、自動車のハブボルトと同数、同配置のボルト孔３５を設ける。なお、図５ａ１は伝送ユニット３の前面を、図５ａ２は伝送ユニット３の側面を示す。

そして、図５ｂ１に示すように設けられている自動車のハブボルト１０２に、図５ｂ２に示すように延長ボルト１０３のナット部を螺合することにより、当該ハブボルト１０２を延長する。そして、図５ｂ３示すように、延長ボルト１０３のボルト部を、伝送ユニット３のボルト孔３５に通して、ナット３６を螺合することにより、伝送ユニット３をタイヤ１００のホイールのセンターに固定する。

なお、ハブボルト１０２が充分に長い場合は、延長ボルト１０３は不要であり、ハブボルト１０２を伝送ユニット３のボルト孔３５に通して、ナット３６を螺合することにより、伝送ユニット３をタイヤ１００のホイールのセンターに固定する。

また、以上の実施形態におけるセンサモジュール１のタイヤ１００への固定は図６ａ、ｂ、ｃに示すように行ってもよい。
すなわち、図６ａに示すように、センサモジュール１は、タイヤ１００の溝１１０の壁を削って設けた空間内に埋め込んだ形態でタイヤ１００に固定してもよい。このようにすることにより、跳ね石や、路面の凸凹からセンサモジュール１を、効果的に保護することができる。

または、センサモジュール１は、図６ｂに示すように、センサモジュール１００の下部に針状のピン６１を設け、ピン６１を、タイヤ１００の溝１１０の底に刺し込むことにより、センサモジュール１をタイヤ１００の溝１１０内に固定してもよい。このようにすることによりセンサモジュール１の設置が簡単となる。

または、図６ｃに示すように、センサモジュール１００を、タイヤ１００の溝１１０の底に、シリコンやスポンジなどの制振材を用いて形成した粘着シート６２により接着することにより、センサモジュール１をタイヤ１００の溝１１０内に固定してもよい。このようにすることにより、タイヤ１００からセンサモジュール１に伝わる振動を軽減し、検出信号に含まれてしまうノイズを軽減することができる。

なお、図６ａ、ｂ、ｃのようにセンサモジュール１をタイヤ１００に固定した場合の、ケーブル２の配置は図３ａ、ｄと同様とする。

１…センサモジュール、２…ケーブル、３…伝送ユニット、４…データ処理装置、５…中継器、１１…孔、３１…本体部、３２…ベース盤、３３…ボルト、３４…磁石、３５…ボルト孔、３６…ナット、６１…ピン、６２…粘着シート、１００…タイヤ、１０１…ナット、１０２…ハブボルト、１０３…延長ボルト、１１０…溝、１１１…縦溝、２０１…ゲル、２０２…接着材、３０１…インタフェース、３０２…ＡＤ変換部、３０３…リムーバブルメディア、３０４…データ送信制御部、３０５…無線インタフェース、４０１…無線インタフェース、４０２…データ収集部、４０３…記憶装置、４０４…データ処理部、４０５…入出力部、４０６…有線インタフェース、６００…リング。

Claims (3)

1. 走行中の自動車のタイヤを計測するタイヤ計測システムであって、
   前記タイヤの外周面のトレッドパターンの溝内に固定される、所定の検出対象の状態を検出するセンサと、
   前記タイヤのホイールのセンターに固定される伝送ユニットと、
   前記センサと前記伝送ユニットを接続するケーブルと、
   データ処理装置とを有し、
   前記センサは検出した前記状態を表す検出値を前記ケーブルを介して前記伝送ユニットに出力し、
   前記伝送ユニットは前記センサの検出値を、前記データ処理装置に無線通信を介して転送し、
   前記データ処理装置は、前記伝送ユニットから転送された検出値に対する所定のデータ処理を行い、
   当該タイヤ計測システムは、さらに、前記タイヤの外周面のトレッドパターンの縦溝内に嵌入される、弾性を備えたリングを有し、
   前記センサは、前記リングに埋め込まれていることを特徴とするタイヤ計測システム。
2. 請求項１記載のタイヤ計測システムであって、
   前記伝送ユニットは、磁石を備え、当該磁石で前記タイヤのホイールのナットに吸着することにより、当該伝送ユニットは前記タイヤのホイールのセンターに固定されることを特徴とするタイヤ計測システム。
3. 請求項１または２記載のタイヤ計測システムであって、
   前記センサは、前記状態として、音、または、音と加速度を検出することを特徴とするタイヤ計測システム。