JPH09188113A - タイヤのモニタリングシステムおよび方法 - Google Patents

タイヤのモニタリングシステムおよび方法

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JPH09188113A
JPH09188113A JP9011792A JP1179297A JPH09188113A JP H09188113 A JPH09188113 A JP H09188113A JP 9011792 A JP9011792 A JP 9011792A JP 1179297 A JP1179297 A JP 1179297A JP H09188113 A JPH09188113 A JP H09188113A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 タイヤ内のモニター装置でタイヤ全円周に対
するタイヤ接触パッチの長さを測定することによってタ
イヤ側壁のたわみ量を検知する、空気タイヤのたわみ量
のモニタリング方法およびシステム。 【解決手段】 固定センサ装置は走行する車両のタイヤ
のタイヤ接触パッチを通過する度に変化する信号を出
す。タイヤのたわみ量は車両が一定速度で走行する場合
にはセンサが接触パッチ内にある時間と接触パッチ外に
ある時間との比に比例する。センサの電気信号をデジタ
ル化し、カウントしてタイヤのたわみ、速度および回転
数を求めて、タイヤ性能および車両性能の両方を改善す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、車両用空気タイヤに関
するものであり、特に空気タイヤのたわみ量(deflectio
n)と回転速度をモニターする方法および装置に関するも
のである。本発明では、タイヤの全回転数、たわみおよ
び速度のデータを出すタイヤの使用寿命探知用タイヤセ
ンサ装置からの電気信号を処理して、タイヤ運転状態が
許容されるタイヤのたわみ／速度範囲から外れているこ
とを車両の運転者へ注意する。また、オーバーロードま
たはタイヤ圧不足の場合の運転限界を中央タイヤ膨脹系
へ入力して、各荷重、速度および運転状態でのタイヤ圧
を最適化する。
【０００２】
【従来の技術】タイヤを正しい空気圧で用いることの利
点は多い。タイヤを正しいタイヤ膨脹圧にすることによ
ってトレッド磨耗、転がり抵抗、ロードハザード抵抗、
ケーシング寿命、タイヤトラクションおよび車両ハンド
リングを最適化することができる。中央タイヤ膨脹系自
体は公知である。しかし、絶えず変化するタイヤに加わ
る荷重を正確に測定することは困難であり、タイヤのた
わみを制御するのに必要なタイヤ空気圧を決める上での
一つの問題になっている。優れたタイヤ性能を達成する
ためには、所定のタイヤ空気圧を保つよりもタイヤのた
わみを正しくすることの方が重要である。タイヤのたわ
みはタイヤのパラメーターの一つであり、このパラメー
ターはタイヤ荷重とタイヤ空気圧との両方の関数であ
る。また、このタイヤのたわみはタイヤのトレッド面と
地面との接触部の長さに直接関係する。タイヤ空気圧を
変えることによってこの接触部の長さを制御できれば、
タイヤに上記の最適性能を与えることができる。
【０００３】タイヤ空気圧を測定する公知の方法は、圧
力センサまたは圧力変換器の直接作動を用いるものであ
る。米国特許第 5,218,861号および欧州特許第 639,472
号に記載のように、圧力を直接読み取るセンサはアナロ
グ信号を出すが、このアナログ信号は圧力を正確に表す
ものでなければならない。圧力変換器はタイヤの内部に
取り付けられ、トランスポンダーによってタイヤ外部に
ある受信器に圧力信号が送られ、それを用いてその後の
タイヤ空気圧が調節される。しかし、このシステムはト
ラックタイヤのようにタイヤに加わる荷重が絶えず変化
するものには使えない。
【０００４】タイヤ空気圧を間接的に検出する方法は特
開平5-221208号、特開平6-166308号および特開平5-2130
18号および米国特許第 4,953,393号に開示されている。
タイヤ空気圧に変化が生じた時を知るために、特開平5-
221208号と特開平5-213018号ではホイール速度センサを
用いており、特開平6-166308号では半径方向の振動数を
用いている。米国特許第 4,953,393号ではタイヤ内にコ
イル部品を取付けてタイヤの半径方向振動数の変化を検
知している。これらの間接方法はタイヤの空気不足を検
知するために用いられる。
【０００５】タイヤの最適性能を得る上で重要なもう一
つのパラメーターはタイヤが走行した回転数／マイルと
タイヤ使用期間の全回転数とである。マイル当たりの回
転数は転がり半径に関係し、この転がり半径はタイヤの
たわみに直接比例する。タイヤ速度も単位時間当たりの
回転数と転がり半径とに直接比例する。乗用車およびト
ラックのタイヤ回転数を記録する従来の方法は、タイヤ
の所定部分、通常は側壁に取付けた圧電センサで応力変
化を測定する方法である。この種のセンサ装置は米国特
許第 4,237,238号、第 4,246,567号および第 4,862,486
号に記載されている。米国特許第 4,862,486号ではセン
サが曲がる毎にタイヤの回転を検知し、カウンタでセン
サが曲がった回数を記録する。米国特許第 4,246,567号
では温度上昇に感応して伸縮する部材が圧電結晶と接触
する。タイヤのたわみによっても圧電結晶が接触されて
タイヤの破損を表す出力信号を出す。米国特許第 4,23
7,238号ではタイヤが回転する毎にタイヤの断面形状が
低くなった時に圧電変換器がたわむ。このセンサの信号
を直接モニターして、タイヤの回転数とたわみとを測定
する。側壁には大きなたわみが生じるため、この方法の
センサには大きな応力を反復して加わり、疲労破壊が起
り易い (特にトラックタイヤの場合) 。さらに、このセ
ンサはラジアルタイヤの力に好ましくない変化を与え、
特に乗用車用タイヤの場合には許容できないレベルの騒
音、振動および粗さ(harshness) の原因になる。タイヤ
の最適性能を得る上で必要な正確なタイヤ空気圧を最も
直接的に測定する方法は、地表との接触面積に対するタ
イヤの踏み跡(footprint) または接触パッチ(contact p
atch) をモニターすることである。踏み跡の幅は走行方
向に沿ってほぼ一定であるが、接触面積の長さは変化す
る。踏み跡のモニターは米国特許第 5,247,831号に記載
されたシステムおよび方法に開示されている。この特許
にはタイヤの踏み跡の挙動パラメータをモニターして車
両の運動またはハンドリングを制御する信号を出す方法
が記載されている。しかし、このシステムは車両の性能
を最適化するためにタイヤを用いているのであって、タ
イヤ磨耗等のタイヤ性能を最適化するためのものではな
い。
【０００６】タイヤ性能と車両性能の両方を最適化する
ためにはタイヤの踏み跡をモニターする必要があり、積
載重量に応じてタイヤの空気圧を頻繁に調整可能なトラ
ック形車両に対するシステムおよび方法の要求が増えて
いる。空の時のトラック重量と最大積載時のトラック重
量とでは大きな差があり、この差が積載量である。設計
者は空の時のトラック重量を減らすことによってトラッ
クの積載量を最大にするように努力する。制御式のトラ
ックは積載時に最適性能になるように最大荷重に対して
設定したタイヤ空気圧になっている。従って、トラック
が最大荷重以下で走行する場合には、タイヤに空気が入
り過ぎた状態になっている。大抵のトラックは最大積載
量で走行する時間は半分以下であるので、多くの場合、
タイヤは空気を入れ過ぎた状態にある。また、空気圧の
保守を常に行なわないと、タイヤが常に空気圧不足にな
る危険性がある。
【０００７】特に、タイヤの空気圧を調節して地面とタ
イヤとの接触部分の長さを制御し、正しい接触長さにす
る必要がある。接触幅は同じタイヤでは基本的に一定で
あるが、接触長さはタイヤの転がり半径と地面に接触し
ない状態で自由に回転する時の半径との差で測定される
タイヤのたわみに直接関係するので、タイヤ空気圧を用
いて接触長さを制御することによってタイヤ性能を良く
することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的はタイヤ
と地面との接触長さを直接測定するタイヤモニタリング
システムを提供することにある。接触パッチの長さはタ
イヤ内のタイヤ空気圧を変えることで調節することがで
きる。
【０００９】本発明の別の目的は、曲げ応力がそれほど
大きくないタイヤの外側周辺部（タイヤ頂部）にセンサ
を取付け且つ曲げ応力が小さいタイヤ内部（ビード部
分) に電気パッケージを取付けることにある。この位置
に電気パッケージを配置することで電気パッケージ内の
部品と回路の期待寿命が延び、ラジアルタイヤの力のア
ンバランスが少なくなる。
【００１０】本発明のさらに別の目的は、使用寿命内の
タイヤカーカスの疲労が改善されるようなタイヤの使用
履歴となるように、タイヤのたわみを測定して全回転数
を求める方法を提供することである。
【００１１】本発明のさらに別の目的は、タイヤ性能を
最適化するために使用される車両速度値を計算するため
に、一定時間内のタイヤ回転数を得るための電気信号を
出すセンサ装置を用いることにある。
【００１２】本発明のさらに別の目的は、限られたサイ
クル疲労を有する電気分品をタイヤ内の変形の少ない部
分に位置させたタイヤモニタリングシステムを提供する
ことにある。
【００１３】本発明のさらに別の目的は、タイヤ性能の
モニタリングに用いられるパラメータを劣化させずに、
センサ装置からの電気信号を信号・雑音比が小さくなる
ように処理することにある。
【００１４】本発明のさらに別の目的は、車両の他のタ
イヤから得られる情報を必要としないで、一つのタイヤ
をモニターできるようにすることにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は以下
で説明するタイヤの監視システムおよび方法によって達
成される。
【００１６】本発明は車両荷重および速度が公称運転条
件下にある時にタイヤ回転中のトレッド接触面が地面と
接触するトレッド部分を有する、車両のホイールに取付
けられたタイヤに対するものである。本発明はこのタイ
ヤをモニターするシステムを提供する。本発明のタイヤ
モニターシステムは下記： 1) トレッド部分の周方向位置を規定するトレッド部分
のトレッド接触面上の基準点と、 2) この基準点がトレッド接触長さ内にある時に第１の
電気信号を出し、基準点がトレッド接触長さ内にない時
には第２の電気信号を出す、基準点と一体になったタイ
ヤ内に設けたセンサ装置と、 3) このセンサ装置に給電し且つセンサ装置から第１と
第２の電気信号を受信する、タイヤ内でセンサ装置から
離れて配置された電子パッケージと、 4) 第１および第２の電気信号に対応する、タイヤが１
回転する毎に複数の第１の電気パルス群と、タイヤが１
回転する毎に複数の第２のデジタルパルス群とを得るの
に十分な標本化周波数で第１および第２の電気信号を求
める、上記電子パッケージのデジタルモニターリング装
置と、 5) タイヤが１回転する毎に第１および第２の電気パル
スの合計と、第１の電気パルス数と第２の電気パルス数
との比を求めるための、上記電子パッケージのデジタル
論理回路と、 6) 上記の電気パルスの合計および電気パルスの比を保
存するための、上記電子パッケージの記憶装置と、 7) 車両の運転者がタイヤ性能をモニターするための運
転者用表示装置と、 8) タイヤの記憶装置から車両の運転者用表示装置へタ
イヤのモニター時間に対応した複数の上記の合計値およ
び比を送信・受信するためのデジタルトランシーバと、 9) 上記の複数の比の値を用いて少なくともタイヤのた
わみ値を計算し、表示するための運転者用表示装置と組
み合わされた車載コンピュータと、で構成され、正しい
タイヤ空気圧の場合に所定のタイヤたわみとなるように
タイヤをモニターすることができる。
【００１７】本発明の別の態様では、車載コンピュータ
がモニタリング時間でのタイヤの回転数を得るために上
記の複数の合計値を用いて車両の速度を計算し、表示す
る計算機および表示装置をさらに有しており、それによ
ってタイヤの寿命周期性能に合ったより良いタイヤたわ
みとなるようにタイヤをモニターできる。
【００１８】本発明はさらに車両荷重および速度が公称
運転条件下にある時にタイヤ回転中のトレッド接触面が
地面と接触するトレッド部分を有する、車両のホイール
に取付けられたタイヤのモニタリング方法を提供する。
本発明方法は下記段階で構成される： 1) タイヤ１回転毎に地面と接触するトレッド接触面上
に基準点を設け、 2) この基準点と一体な電気信号を出すセンサ装置をタ
イヤの内部に設け、 3) 基準点が接触長さ内で地面と接触している時にセン
サ装置を用いて第１の電気信号を出し、 4) 基準点が上記の接触長さ内に無い時にセンサ装置を
用いて第２の電気信号を出し、 5) センサ装置に給電し且つセンサ装置から第１および
第２の電気信号を受信するための電子パッケージをタイ
ヤ内でセンサ装置から離れた場所に設け、 6) この電子パッケージのデジタルモニター装置を用い
てモニター時間中に所定の標本化周波数で第１と第２の
電気信号を求め、 7) デジタルモニター装置から第１および第２の電気信
号にそれぞれ対応する第１および第２の電気パルスを出
し、 8) 電気パッケージのデジタルカウント論理回路を用い
て、標本化周波数でタイヤが１回転する度の第１および
第２の電気パルス数をそれぞれ計算し、 9) このデジタルカウント論理回路を用いてタイヤ１回
転当たりの第１および第２の電気クロックパルス数の合
計を求め、 10) デジタルカウント論理回路を用いてタイヤ１回転当
たりの第１の電気パルス数と第２の電気パルス数との比
を求め、 11) 電子パッケージのパルス記憶部分に、タイヤ１回転
当たりの上記の合計および比を保存し、 12) このパルス記憶部分から車両の運転者用表示装置の
受信機部分へ、タイヤのモニター時間に対応した複数の
回転数での上記の複数の合計および比の値を転送し、 13) 運転者用表示装置と組み合わされた車載コンピュー
タを用いて上記の複数の比の値から少なくともタイヤの
たわみ値を計算し、表示し、 14) 運転者用表示装置を用いてタイヤのたわみ値をモニ
ターして所定のタイヤのたわみ値が得られるようにタイ
ヤ空気圧値を調節する。
【００１９】
【実施例】以下、本発明を実施するための構成を上記以
外の特徴と一緒に説明する。本発明は添付の図面を参照
した以下の本発明実施例の説明からより容易に理解でき
よう。タイヤ円周上の特定点を通過した時に出力が変化
するセンサ装置を用いることによって接触パッチの時間
に対するデジタル値を得ることができる。タイヤのたわ
み量は接触パッチにざって経過した時間とタイヤがその
外周上を回って経過した時間との比を用いて計算するこ
とができる。また、デジタル電気信号を用いて単位時間
当たりのタイヤ回転数（回転周期）とタイヤの寿命期間
中の全タイヤ回転数とを求めることができる。タイヤの
たわみ量と回転数とを用いてタイヤ速度を計算し、モニ
ターすることによって、許容可能な荷重、速度および寿
命周期範囲を確認することができる。さらに、比較的短
いモニター時間（２〜３分毎）でタイヤのたわみ／速度
／回転の測定を繰り返すことができる。
【００２０】タイヤのたわみ量および速度をタイヤの全
回転数と組み合わせて、たわみ、速度および時間の関係
式またはたわみ、速度および回転数の関係式を用いてタ
イヤカーカスの疲労寿命を測定することもできる。さら
に、センサを用いて荷重、圧力および速度変動の大きさ
および周期をタイヤ使用状態のきびしさ率に変換するア
ルゴリズムを作ることによって、タイヤの作動環境のき
びしさ率を測定することもできる。
【００２１】タイヤの空気圧がある程度まで増加すると
接触パッチが短くなるので、接触パッチの長さは車両荷
重が一定であれば空気タイヤの空気圧に応じて変化す
る。地面と接触する積載時のタイヤの外側トレッドの全
円周はタイヤトレッド部分の下側にあるかなり剛性のあ
るベルトプライ層の長さによって決まる一定の長さであ
る。外側トレッドの円周は接触パッチ部分と地面と接触
していない自由な部分とから成る。これら２つの部分を
合わせた全長はタイヤ内のタイヤ空気圧が変化しても、
および／またはタイヤへの荷重が変わってもほぼ一定で
ある。しかし、これら２つの部分の相対長さは変化す
る。接触パッチとはタイヤトレッドの円周が地面と接触
する部分である。荷重が増加するとある程度までは接触
パッチが長くなるので、空気圧が一定なタイヤに対する
荷重によってタイヤの接触パッチの長さが変わる。接触
パッチの長さは空気圧を減らすと長くなる。
【００２２】図１は地面30と接触したタイヤ10を示し、
接触部分13の接触長さＣＬは空気タイヤが正しく機能す
る上で許容可能な範囲内になければならない。この接触
長さＣＬが長いほどタイヤのたわみも大きい。最適性能
を得るためには、各荷重およびタイヤ回転速度Ｗの条件
に対して空気圧を変えることによって接触長さを調節す
る必要がある。
【００２３】積載時のタイヤの空気圧はタイヤトレッド
の外側表面12上の基準点20が地面30と接触している時間
の割合（％）に反比例する。この関係は下記の式で表す
ことができる： タイヤ空気圧＝Ｋ×（Ｔｃ／Ｔｐ）×荷重 （ここで、Ｔｃはトレッドの円周上の基準点が地面と接
触していない時間を表し、Ｔｐはトレッドの円周上の基
準点が地面と接触している時間を表し、Ｔｃ／Ｔｐは以
下で生命する比であり、Ｋは使用するタイヤの比例定数
で、これは荷重および空気圧の非線形関数である）
【００２４】リム18を介して伝えられる荷重が増加する
か、空気圧が低下すると、タイヤトレッド表面上の基準
点20がタイヤの１回転中に地面と接触する時間の割合が
増加する。
【００２５】タイヤの接触パッチ長さＣＬを計算するた
めの信号を出すセンサ装置50としては下記を含む種々の
形式のものにすることができる： 1) ポリマーが変形した時に電荷ポテンシャルを生じる
整列した双極分子を含むように作られたポリマー部品か
ら成る圧電ポリマー 2) 光ファイバーケーブルがその縦軸線に対して直角に
曲がった時にフォトセルが受ける光量が変化する発光ダ
イオードとフォトセルとを接続する光規制形の光ファイ
バーケーブル 3) 静電容量がタイヤの空気圧に応じて変化するアルミ
メッキしたマイラーの可変コンデンサ。 4) センサが変形した時にインダクタンスが変化する
か、２つの誘導コイル間の結合が変化する誘導コイルか
ら成る可変インダクターセンサ。 当然ながら上記のものに限定されるものではない。
【００２６】好ましいセンサ装置の態様はトレッドが接
触パッチを通過した時にトレッドが曲がったり、たわむ
ことによって変形する圧電ポリマーから成るものであ
る。図４はタイヤが相対的に大きくたわんだ時と小さく
たわんだ時にこの形式のセンサ装置から得られる電子信
号曲線100 の一つの例を示す図である。基準点が地面と
接触するとセンサ装置は大きく変形する。この最初の変
形によるひずみによって最大値102 の電気信号が発生す
る。次いで、最小値104 となった後、トレッド表面は地
面30上で平らになる。最大信号値と最小信号値との間の
特性時間ＴＦがタイヤの特性周波数に対応する。基準点
が接触部分13を離れる時にセンサ装置は再び変形する。
この第２の変形でも最大値と最小値を有する別の電気信
号が発生する。基準点が接触パッチを出る時の電気信号
は図４に示したものとほぼ同じである。この基準点が接
触パッチに入ってから出るまでのセンサ装置の第１と第
２の変形によって接触長さＣＬを極めて良く定義するこ
とができる（図１）。荷重、速度および圧力が分かって
いる場合には、ＴＦの変化がタイヤの磨耗を表す。
【００２７】正しい電気信号を出すためにはタイヤ内の
センサ装置の位置が極めて重要である。図２は図１のＡ
−Ａ線に沿ったタイヤの断面図である。センサ装置50は
タイヤ10の内側表面16上のタイヤの放射面Ｒ−Ｒの近く
に位置している。このセンサ装置50はタイヤの内側表面
上にゴムのパッチ52で保護されているのが好ましい。基
準点20は上記放射面上のセンサ装置の近くのタイヤトレ
ッドの外側表面12上にある。センサ装置からの電気信号
は下記で説明するようにモニターされる。
【００２８】図３は本発明のタイヤ監視システムの好ま
しい実施例の簡略化したブロック図である。図３は本発
明を実施する上で必要な電気信号の調整、送信および処
理のための一般的な電子装置を示している。センサ装置
50が変形すると、センサ装置の圧電ポリマーが連続した
電気信号を出す。この信号はデジタルモニター装置62に
よって増幅され、デジタル電気パルスに変換される。こ
のモニター装置の論理回路はセンサ装置からの電気信号
をモニターして第１と第２の電気信号を定義する。すな
わち、第１の電気信号は基準点20が接触部分13に入って
いない時に出され、第２の電気信号は基準点20が接触部
分13に入った時に出される。
【００２９】デジタルモニター装置はさらに、システム
の監視時間と周期とを与えるデジタルクロック装置およ
びカウント回路を含んでいる。第１と第２の電気信号は
それぞれ第１と第２の電気クロックパルスに転換され
る。この電気クロックパルスはモニター周期で出され、
タイヤの回転毎に複数のパルスを出す。この電気パルス
は第１と第２の電気パルスを区別する必要がある場合に
のみ大きさに差がある。この電気パルスはモニター装置
のデジタルカウント回路と論理回路に入力として用いら
れる。デジタルカウント回路は変換後のセンサ電気パル
スを用いて一定のモニター時間内の回転数と、タイヤ１
回転当たりの第１と第２の電気パルスの数を数える。デ
ジタル論理回路は上記の第１と第２の電気パルスとデジ
タルクロック回路とを用いてセンサ装置が接触パッチ内
にある間の時間と、センサが接触パッチ外にある間の時
間との比を計算する。この比はタイヤのたわみに比例す
る。デジタル論理回路はタイヤが１回転する時間を与え
てタイヤの角速度（ホイール速度）を出す。
【００３０】デジタル論理回路からの情報とデジタルク
ロックカウンタ回路からのカウンタ値はインターフェー
スメモリ64によって記録され、ランダムアクセスメモリ
（ＲＯＭ）65に保存される。情報は無線周波数（ＲＦ）
の受動的トランシーバによって必要な時に定期的に送信
される。このトランシーバはタイヤ内に送信機82を有
し、車両内に受信機84を備えている。このＲＦトランシ
ーバはタイヤ外部のＲＦ質問信号によってアクティブに
なった時にのみ送信する。これによってタイヤ内の受動
的ＲＦトランシーバの電力消費は最小になる。そうする
ことによって電子パッケージおよびセンサ装置に長寿命
のバッテリで給電するか、望ましくは、タイヤの運動で
再充電可能なバッテリで給電することができる。
【００３１】デジタルモニター装置62、インターフェー
スメモリ64、ＲＯＭ65および送信機82を含む電子パッケ
ージは、回転するタイヤの周期的応力およびひずみに対
して許容度の低い電気部品を含むことができる。これら
の部品は図２に示すようにタイヤのビード部分14の付近
に位置決めされている。ビード部分14はセンサ装置50か
ら離れたこれらの部品の周期的疲労を制限する安定した
環境を提供する。センサ装置とこれらの寿命周期の低い
部品とはリード線54によって電気的に接続されている。
ワイヤレスを含む他の接続手段も本発明の範囲内であ
る。無線周波数の送信をするためのアンテナ61もビード
部分14の近傍に配置することができる。
【００３２】図５はタイヤの周辺角度を関数とするセン
サ装置50からの電気信号の概念図である。電気信号を表
す曲線110 は基準点が接触パッチまたは接触部分にある
ときに一組の値を有し、基準点がタイヤが正常な半径を
有する周方向角度位置にある時に別の一組の値を有して
いる。正常な半径は基準点が接触部分にはない時に対応
する。周方向角度位置が０度である基準位置は、接触パ
ッチの中心が180 度回転してタイヤの上側部分にある。
この実施例では149 度から212 度の間で接触する。タイ
ヤ周辺部が接触パッチ内にある割合 (％) はタイヤ全円
周の 100×(212−149)／360 ＝18％である。この割合は
タイヤのたわみに対して極めて敏感であり、接触パッチ
長さＣＬは電気信号110 のピーク間距離ＣＭよりわずか
に長い。各種のタイヤについてＣＬとＣＭの関係を求
め、それを記憶装置に保存して、正確な接触長さを求め
て最適な割合または比を得るために用いることができ
る。
【００３３】本発明のシステムおよび方法の別の態様で
は、センサ装置からの電気信号を電子パッケージ内の周
波数処理回路で処理して、使用中のタイヤの特性周波
数、例えばホイール・ホップ(wheel hop) 周波数または
半径方向の自然共振周波数を求めることもできる。この
特性周波数はタイヤのたわみのどの部分がタイヤ空気圧
によるものか、どの部分がタイヤへの荷重によるものか
を決定する追加のシステムパラメータを提供する。この
情報を追加することによって、車両の運転者がホイール
荷重に関する情報をコンピュータに入力する手間が省か
れる。
【００３４】車両に取付けたＲＦ受信機84はタイヤのＲ
Ｆ送信機82に定期的に質問を出す。その結果、回転数、
車両速度およびタイヤのたわみに関するデータ（荷重お
よびタイヤ空気圧）が車載コンピュータによって計算さ
れ、表示される。このコンピュータまたはマイクロプロ
セッサはモニターシステムの性能全体を制御することが
でき、また、回転数のカウント、車両速度およびタイヤ
のたわみに関するデータを利用して下記（しかし、これ
らに限定されるわけではない）を含むアルゴリズムを用
いてプログラムすることができる： (A) フィルタリングした個々のホイールまたは平均ホイ
ールのスピン速度、(B) 一定時間での個々のホイールま
たは平均ホイールの回転数、(C) 一定のホイール角速度
に対するフィルタリングした個々のホイールまたは平均
ホイールのたわみの許容運転範囲。
【００３５】この情報をドライバーが直ちに利用できる
ようにすために車内に表示して、タイヤ空気圧が低い、
荷重が大きい、速度が超過している場合に警告を出した
り、車両の中央タイヤ空気圧システム（ＣＴＩＳ）90へ
の入力として利用することができる。
【００３６】上記のタイヤ監視システム回路の読出し専
用メモリ（ＲＯＭ）65には各タイヤのＩＤ番号が常に保
存されているので、車載コンピュータまたはマイクロプ
ロセッサシステムから各タイヤデータをタイヤ使用時の
フリートワイド(fleet-wide)トラッキング用の別の外部
コンピュータにダウンロードすることができる。
【００３７】以上、本発明の好ましい実施例の特殊な場
合について説明したが、上記の説明は例示に過ぎず、特
許請求の範囲を逸脱しない限り、任意に変更できるとい
うことは理解電動子磁石きよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 タイヤの接触表面上の基準点の近くにあるタ
イヤ内のセンサ装置の一般的な位置を示すタイヤの側面
図。
【図２】 センサおよび電子パッケージの好ましい位置
を示す線Ａ−Ａに沿った断面図。
【図３】 好ましい実施例の説明に従った本発明を実施
するのに用いられるモニターシステムの概念的ブロック
図。
【図４】 タイヤが地面と接触した時の圧電ポリマーセ
ンサ（このセンサは図２に示すようにタイヤの内側表面
上に設置されている）からの出力電気信号を時間の関数
として描いた図。
【図５】 センサが接触パッチを通過した時の圧電セン
サからの典型的出力電気信号を時間の関数で描いた図。
【主な参照番号】
10 タイヤ 12 外側
面 13 接触部分 14 ビー
ド部分 20 基準点 30 地面 50 センサ装置 62 モニ
ター装置

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】1) トレッド部分の周方向位置を規定する
    トレッド部分のトレッド接触面上の基準点と、 2) この基準点がトレッド接触長さ内にある時に第１の
    電気信号を出し、基準点がトレッド接触長さ内にない時
    には第２の電気信号を出す、基準点と一体になったタイ
    ヤ内に設けたセンサ装置と、 3) このセンサ装置に給電し且つセンサ装置から第１と
    第２の電気信号を受信する、タイヤ内でセンサ装置から
    離れて配置された電子パッケージと、 4) 第１および第２の電気信号に対応する、タイヤが１
    回転する毎に複数の第１の電気パルス群と、タイヤが１
    回転する毎に複数の第２のデジタルパルス群とを得るの
    に十分な標本化周波数で第１および第２の電気信号を求
    める、上記電子パッケージのデジタルモニターリング装
    置と、 5) タイヤが１回転する毎に第１および第２の電気パル
    スの合計と、第１の電気パルス数と第２の電気パルス数
    との比を求めるための、上記電子パッケージのデジタル
    論理回路と、 6) 上記の電気パルスの合計および電気パルスの比を保
    存するための、上記電子パッケージの記憶装置と、 7) 車両の運転者がタイヤ性能をモニターするための運
    転者用表示装置と、 8) タイヤの記憶装置から車両の運転者用表示装置へタ
    イヤのモニター時間に対応した複数の上記の合計値およ
    び比を送信・受信するためのデジタルトランシーバと、 9) 上記の複数の比の値を用いて少なくともタイヤのた
    わみ値を計算し、表示するための運転者用表示装置と組
    み合わされた車載コンピュータと、で構成され、正しい
    タイヤ空気圧の場合に所定のタイヤたわみとなるように
    タイヤをモニターすることができる、車両荷重および速
    度が公称運転条件下にある時にタイヤ回転中のトレッド
    接触面が地面と接触するトレッド部分を有する、車両の
    ホイールに取付けられたタイヤのモニタリングシステ
    ム。
  2. 【請求項２】 タイヤのモニタリング時間が10秒以下で
    あり、次のモニタリング時間の前に所定の時間が経過す
    る請求項１に記載のシステム。
  3. 【請求項３】 標本化周波数が約 3,000回／秒〜約10,0
    00回／秒である請求項１に記載のシステム。
  4. 【請求項４】 車載コンピュータがモニタリング時間で
    のタイヤの回転数を得るために上記の複数の合計値を用
    いて車両の速度を計算し、表示する計算機および表示装
    置をさらに有していて、タイヤの寿命周期性能と一致し
    たより良いタイヤたわみとなるようにタイヤをモニター
    することができる、請求項１に記載のシステム。
  5. 【請求項５】 モニタリング時間におけるタイヤ回転数
    によって規定される少なくとも車両速度の相対値を制御
    するためにタイヤのたわみを変える中央タイヤ空気圧シ
    ステムを含む請求項４に記載のシステム。
  6. 【請求項６】 デジタルトランシーバが上記の記憶装置
    の複数の合計値および比を電子的に送信するための、電
    子パッケージの送信装置と、上記の複数の合計値および
    比を電子的に受信するための、表示装置の受信装置とを
    さらに含む請求項１に記載のシステム。
  7. 【請求項７】 送信装置および受信装置がタイヤの電気
    パッケージから少なくとも上記の比および合計値を車両
    の表示装置へ実質的に転送する無線周波数（ＲＦ）装置
    を含む請求項６に記載のシステム。
  8. 【請求項８】 送信装置が、タイヤの電子パッケージか
    ら車両の表示装置へ少なくとも上記の合計および比の値
    を転送するスリップリング組立体で構成される受信装置
    とのインターフェースを有する請求項６に記載のシステ
    ム。
  9. 【請求項９】 センサ装置が、ポリマーが変形した時に
    電気信号を出す整列した双極分子を含むポリマー部品か
    ら成る圧電ポリマーで構成される請求項１に記載のシス
    テム。
  10. 【請求項１０】 所定のタイヤのたわみのどの部分が車
    両の荷重によるものかを決定するために用いられるタイ
    ヤの特性周波数を与える、電子パッケージの周波数処理
    回路部分を含む請求項１に記載のシステム。
  11. 【請求項１１】1) タイヤ１回転毎に地面と接触するト
    レッド接触面上に基準点を設け、 2) この基準点と一体な電気信号を出すセンサ装置をタ
    イヤの内部に設け、 3) 基準点が接触長さ内で地面と接触している時にセン
    サ装置を用いて第１の電気信号を出し、 4) 基準点が上記の接触長さ内に無い時にセンサ装置を
    用いて第２の電気信号を出し、 5) センサ装置に給電し且つセンサ装置から第１および
    第２の電気信号を受信するための電子パッケージをタイ
    ヤ内でセンサ装置から離れた場所に設け、 6) この電子パッケージのデジタルモニター装置を用い
    てモニター時間中に所定の標本化周波数で第１と第２の
    電気信号を求め、 7) デジタルモニター装置から第１および第２の電気信
    号にそれぞれ対応する第１および第２の電気パルスを出
    し、 8) 電気パッケージのデジタルカウント論理回路を用い
    て、標本化周波数でタイヤが１回転する度の第１および
    第２の電気パルス数をそれぞれ計算し、 9) このデジタルカウント論理回路を用いてタイヤ１回
    転当たりの第１および第２の電気クロックパルス数の合
    計を求め、 10) デジタルカウント論理回路を用いてタイヤ１回転当
    たりの第１の電気パルス数と第２の電気パルス数との比
    を求め、 11) 電子パッケージのパルス記憶部分に、タイヤ１回転
    当たりの上記の合計および比を保存し、 12) このパルス記憶部分から車両の運転者用表示装置の
    受信機部分へ、タイヤのモニター時間に対応した複数の
    回転数での上記の複数の合計および比の値を転送し、 13) 運転者用表示装置と組み合わされた車載コンピュー
    タを用いて上記の複数の比の値から少なくともタイヤの
    たわみ値を計算し、表示し、 14) 運転者用表示装置を用いてタイヤのたわみ値をモニ
    ターして所定のタイヤのたわみ値が得られるようにタイ
    ヤ空気圧値を調節する段階を含む、車両荷重および速度
    が公称運転条件下にある時にタイヤ回転中のトレッド接
    触面が地面と接触するトレッド部分を有する、車両のホ
    イールに取付けられたタイヤのモニタリング方法。
  12. 【請求項１２】 モニター時間中に上記の複数の合計値
    を用いて車両の速度値を計算し、表示し、この速度値を
    モニターして車両の速度に合ったより良いタイヤのたわ
    み値が得られるようにタイヤ空気圧値を調節する段階を
    含む請求項11に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 タイヤのたわみを変えるための中央タ
    イヤ空気圧システムを設け、少なくともモニター時間中
    のタイヤ回転数に対する車両速度の相対値を制御する段
    階を含む請求項11に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 標本化周波数を約 3,000回／秒から約
    10,000回／秒の値に設定する段階を含む請求項11に記載
    の方法。
  15. 【請求項１５】 第１および第２の電気信号を求める段
    階が10秒以内のモニター時間でタイヤをモニターする段
    階と、このモニター段階を所定の時間間隔で繰り返す段
    階を含む請求項11に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 電子パッケージの周波数処理回路を用
    いて第１および第２の電気信号を処理してタイヤの特性
    周波数を求める段階と、車載コンピュータを用いて各タ
    イヤでの荷重と、少なくともタイヤのたわみ値とを計算
    する段階とを含む請求項11に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 電子パッケージの周波数処理回路を用
    いて第１および第２の電気信号を処理してタイヤの特性
    時間を求め、この特性時間を用いて各タイヤの変化を計
    算し、それによってタイヤの磨耗量を求める段階を含む
    請求項11に記載の方法。
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