(57)【要約】【課題】タイヤ内に組み込まれ、トレッドの摩耗を確実に測定し、操縦者が容易に監視できるトレッド摩耗インジケータを提供する。【解決手段】プラグイン式摩耗感知システムが、摩耗可能なセンサ素子と、電源と、遠隔無線通信手段を含む。チューブ状のインジケータ本体が、トレッド部材２０の内部で中心位置合わせされて埋め込まれている。センサ素子は、トレッド部材２０が半径方向内側に摩耗すると、測定可能な物理パラメータを変化させる。このシステムは、信号およびデータを処理し、一時保存し、現在の摩耗状態と、タイヤタイプと車両と季節の適合性と、タイヤ１２の残りの寿命のリアルタイムでの推定とを、運転者または所有者に遠隔提示するルーチンのためのアルゴリズムを含む。【選択図】図２
2014118146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
摩耗可能で犠牲的な感知部材である少なくとも１つのセンサ素子と、
前記少なくとも１つのセンサ素子に対して作動電力を供給する電源手段と、
前記センサ素子が内部に埋め込まれた機械部材の摩耗状態を示す前記少なくとも１つのセンサ素子からのデータ信号を伝達するＲＦ通信手段と、
を含むことを特徴とする、自律型のプラグイン式摩耗装置アセンブリ。
【請求項２】
前記電源手段は、電気機械式または熱電式のエネルギーハーベスタである、請求項１に記載の装置アセンブリ。
【請求項３】
半径方向外側の複数のトレッド部材を有しているタイヤと、
トレッドの基部から突出しており、所定のトレッド深さを有している、少なくとも１つの前記トレッド部材と、
１つの前記トレッド部材の内部に埋め込まれた細長いインジケータ本体を有するトレッド摩耗インジケータであって、前記インジケータ本体は、当該トレッド部材の地面係合面から半径方向に所定の距離だけ位置がずれている端面まで半径方向外側に延びている、トレッド摩耗インジケータと、
少なくとも１つのセンサ素子を有している前記インジケータ本体と、
前記少なくとも１つのセンサ素子に対して作動電力を供給する発電手段と、
１つの前記トレッド部材の半径方向の摩耗レベルを示す前記少なくとも１つのセンサ素子からのデータ信号を伝達する通信手段と、
を含むことを特徴とする、車両タイヤおよびトレッド摩耗装置アセンブリ。
【請求項４】
前記少なくとも１つのセンサ素子は、トレッド部材が半径方向内側に摩耗すると、検出可能な少なくとも１つの物理パラメータが変化するように動作可能である、請求項３に記載の車両タイヤおよびトレッド摩耗装置アセンブリ。
【請求項５】
前記電力は、組込み式の電気機械式または熱電式のエネルギーハーベスタによって供給される、請求項３に記載の車両タイヤおよびトレッド摩耗装置アセンブリ。
【請求項６】
電気パラメータの変化が、前記通信手段によって遠隔無線周波数受信機に通信される、請求項４に記載の車両タイヤおよびトレッド摩耗装置アセンブリ。
【請求項７】
前記インジケータ本体は、１つの前記トレッド部材の内部において実質的に中心位置合わせされている、請求項６に記載の車両タイヤおよびトレッド摩耗装置アセンブリ。
【請求項８】
前記インジケータ本体は、半径方向に延びる長手方向軸を有している、実質的にチューブ形状である、請求項７に記載の車両タイヤおよびトレッド摩耗装置アセンブリ。
【請求項９】
前記発電手段は、前記インジケータ本体の前記チューブ形状の内部において、前記通信手段より半径方向外側に配置されている、請求項８に記載の車両タイヤおよびトレッド摩耗装置アセンブリ。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのセンサ素子は、前記インジケータ本体の前記チューブ形状の内部において、前記発電手段より半径方向外側に配置されている、請求項９に記載の車両タイヤおよびトレッド摩耗装置アセンブリ。
【請求項１１】
前記発電手段は、前記タイヤが地面に接して回転すると、前記タイヤからエネルギーを獲得するように動作可能であるエネルギー獲得手段を含む、請求項１０に記載の車両タイヤおよびトレッド摩耗装置アセンブリ。
【請求項１２】
前記インジケータ本体は、トレッドの摩耗と共に軸方向長さが短くなる、請求項８に記載の車両タイヤおよびトレッド摩耗装置アセンブリ。
【請求項１３】
前記インジケータ本体は、前記トレッド部材が半径方向に摩耗する間ずっとチューブ形状を維持する、請求項１２に記載の車両タイヤおよびトレッド摩耗装置アセンブリ。
【請求項１４】
１つの前記トレッド部材が半径方向内側に摩耗すると、少なくとも１つの電気パラメータを連続して変化させるように動作可能な、半径方向に積み重ねられた一連の電子センサ素子を含む、請求項１３に記載の車両タイヤおよびトレッド摩耗装置アセンブリ。
【請求項１５】
前記１つのセンサ素子は、前記インジケータ本体の前記チューブ形状を覆う、少なくとも部分的にチューブ状のカバーを含む、請求項５に記載の車両タイヤおよびトレッド摩耗装置アセンブリ。
【請求項１６】
半径方向外側の複数のトレッド部材を有しているタイヤと、
トレッドの基部から突出しており、所定のトレッド深さを有している、少なくとも１つの前記トレッド部材と、
１つの前記トレッド部材の内部の中心位置に埋め込まれた細長いチューブ状インジケータ本体を有するトレッド摩耗インジケータであって、前記インジケータ本体は、当該トレッド部材の地面係合面から半径方向に所定の距離だけ位置がずれている端面まで半径方向外側に延びている、トレッド摩耗インジケータと、
前記トレッド部材が半径方向内側に摩耗すると少なくとも１つの電気パラメータが変化するように動作可能に構成された少なくとも１つのセンサ素子を有している前記インジケータ本体と、
前記センサ素子に対して作動電力を供給する発電手段と、
少なくとも１つの前記トレッド部材の半径方向の摩耗レベルを示す前記センサ素子からのデータ信号を伝達する通信手段と、
を含むことを特徴とする、車両タイヤおよびトレッド摩耗装置アセンブリ。
【請求項１７】
前記少なくとも１つのセンサ素子と、前記発電手段と、前記通信手段は、チューブ状の前記インジケータ本体の内部においてそれぞれの半径方向位置に配置されており、１つの前記センサ素子は前記発電手段より半径方向外側に位置しており、前記発電手段は前記通信手段より半径方向外側に位置している、請求項６に記載の車両タイヤおよびトレッド摩耗装置アセンブリ。
【請求項１８】
１つの前記トレッド部材が、チューブ状の前記インジケータ本体の内部の前記センサ素子の半径方向位置まで半径方向内側に摩耗すると、少なくとも１つの電気パラメータが連続して変化するようにそれぞれ動作可能である、半径方向に積み重ねられた一連の電子センサ素子を含む、請求項３に記載の車両タイヤおよびトレッド摩耗装置アセンブリ。
【請求項１９】
機械部材の内部にそれぞれ埋め込まれており、摩耗可能で犠牲的な感知素子を各々が有する複数のセンサと、
前記複数のセンサに対して作動電力を供給する電源手段と、
前記複数のセンサの各々がそれぞれ内部に埋め込まれている機械部材の摩耗状態を示す前記複数のセンサからのデータ信号を伝達するＲＦ通信手段と、
を備えており、
前記複数のセンサの各々が個別にタグ付けされて、前記センサとそれに対応する各機械部材の特定を可能にするように動作可能であることを特徴とする、車両タイヤおよびトレッド摩耗感知システム。
【請求項２０】
車両の遠隔キーレスエントリ、車両のＥＣＵ、または車両の運転者の携帯電話と通信するように動作可能であり、未処理のセンサデータを読取って前処理し、フィルタリングし、センサデータの整合性を検査し、過去のデータ情報を記憶し、センサデータを車両のユーザのグラフィカルインターフェースまたは音声インターフェースに変換するように動作可能である、請求項１９に記載の前記車両タイヤおよびトレッド摩耗感知システムの制御装置をさらに含み、
前記車両タイヤおよびトレッド摩耗感知システムの前記制御装置は、トレッド深さと、車両の車軸に対して少なくとも２つの異なるタイヤトレッド位置に設置された少なくとも２つのセンサからのタイヤ内の不均一な摩耗分布と、前輪タイヤと後輪タイヤの摩耗の関係に関する情報と、時間進行およびトレッド摩耗の予測と、からなるグループの中から、少なくとも１つの摩耗兆候の情報を提供するように動作可能であり、
前記車両タイヤおよびトレッド摩耗感知システムの前記制御装置は、タイヤのタイプと、タイヤのサイズと、速度指標と、タイヤの製造日と、からなるグループの中から、少なくとも１つのタイヤに基づく情報データを提供し、
前記制御装置は、季節に関する前記タイヤタイプの不適切性と、不均質さと、左右または前後のタイヤタイプの適合性と、現在の摩耗状態がもたらす目前に迫るタイヤ摩耗状態と、摩耗動力学と、タイヤの使用年数と、からなるグループの中から、少なくとも１つのタイヤの誤使用に関する警告を提供するように動作可能である、請求項１９に記載の車両タイヤおよびトレッド摩耗感知システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概ね、機械的な摩耗にさらされる構成要素または装置のための摩耗感知システムに関し、より詳細には、タイヤ用途において使用される摩耗感知システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
トレッド摩耗インジケータを使用することは新しいことではなく、多くの国において法律により義務付けられている。そのような様々なインジケータが公知である。以前は、そのようなタイプのインジケータが、摩耗の視覚的な表示を行うために、トレッドの下方に着色された印を採用していた。他のタイプのインジケータは、トレッド溝内において連結バータイプの部材を用いている。
【０００３】
前記したタイプの着色されたインジケータの実用上の問題は、タイヤが摩耗するまで、操縦者が摩耗レベルを判定する方法がないことである。タイヤが、連結バータイプの摩耗インジケータを採用している場合には、摩耗レベルの判定が困難なことがある。
【０００４】
特許文献１は、タイヤトレッド用の摩耗インジケータを開示している。それによると、相互に関連付けられた、一続きの、または近接して配置された所定のグループのマークが、タイヤが摩耗するにつれて消滅する。このインジケータは、消費者に対して継続的な情報を与えるが、所定量の摩耗の後に初めて出現する複数の種々のマークを形成する必要があるため、タイヤ形成の煩雑さが増す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第6,523,586号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、タイヤ内に容易に組み込まれ、車両の操縦者が容易に監視できる方法で、トレッドの摩耗を確実に測定する、トレッド摩耗インジケータが望まれている。さらに、エンドユーザにとって好都合に動作可能であり（すなわち、降雨時や夜間（暗所）等に車両内から読み取ることが可能であり）、タイヤの使用履歴に基づいてタイヤの寿命を予測することが可能なトレッド摩耗インジケータが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの態様においては、装置が、タイヤのトレッドの摩耗を表示するために使用され、より具体的には、トレッドの摩耗を監視してトレッドの摩耗状態をユーザに通信するための、１つまたは複数の相互に独立した摩耗センサを含む。そのような小型でいたる所にある（ubiquitous）自動のセンサは、光沢出し機、給紙装置、中実の車輪、または空気入りの車輪等の種々の産業機器に用いられ得る。具体的には、光沢出し機などの製造装置において、摩耗センサは、光沢出し機によって加えられる力の荷重を光沢出し機の摩耗との関係において再調節するために制御システムによってさらに使用され得る圧力センサまたは力センサに対して関連付けられるのが有利である。ここで言及される摩耗感知システムは摩耗可能で犠牲的なセンサ（sacrificial, wearable sensor）を用いており、このセンサは、使用時に、このセンサが内部に取り付けられた機械的なシステムと同程度かつ同量の摩滅を被る。
【０００８】
本発明のさらなる一態様においては、車両タイヤおよびトレッド摩耗装置アセンブリが、タイヤのトレッド部材の内部に埋め込まれた細長いトレッド摩耗インジケータ本体を含む。このインジケータ本体は、１つのトレッド部材の地面係合面から半径方向にある距離だけ位置がすれている端面まで、半径方向外側に延びている。このインジケータ本体の中には、１つまたは複数のセンサ素子と、作動電力を供給するための発電装置と、１つのトレッド部材の半径方向の摩耗レベルを示すセンサ素子状態を通信するための送信機とが存在している。したがって、このアセンブリは、センサと、エネルギーハーベスタ（energy harvester）と、通信を含む論理回路と、アンテナと、を含めてパッケージングされている。
【０００９】
別の態様においては、センサ素子は、収容部（host）であるトレッド部材とセンサ素子が半径方向内側に摩耗すると、少なくとも１つの電気パラメータが変化するように動作可能である。
【００１０】
本発明のさらなる一態様においては、インジケータ本体が１つのトレッド部材の内部に配置され、チューブ形状、または、楕円形、正方形、星形等の他のパッケージング構造に形成されている。センサ素子と、発電装置と、通信用送信機は、チューブ状インジケータ本体の内部において、それぞれの特定の半径方向位置に配置されている。
【００１１】
定義
以下の定義が本発明に適用される。
【００１２】
「溝」は、直線状、曲線状、またはジグザグ状に、トレッドの周囲で円周方向または横方向に延びている、トレッド内の細長い空隙領域を意味する。円周方向または横方向に延びている溝は、共通部分を有することもあり、「幅広」、「幅狭」、または「サイプ」としてさらに分類することもできる。一般的には、鋳造または機械加工されたモールドまたはそれらのためのトレッドリングの中に挿入された鋼製のブレードによって、スロットが形成される。添付の図面においては、スロットは非常に幅狭であるため、１本の線で示されている。「サイプ」は、補正されたトレッド幅の約０．２％〜０．８％の範囲の幅を有する溝である。「幅狭溝」は、補正されたトレッド幅の約０．８％〜３％の範囲の幅を有する。「幅広溝」は、補正されたトレッド幅の３％を超える幅を有している。「溝幅」は、対象となる幅を有している溝または溝部分が占めるトレッド表面の面積を、その溝または溝部分の長さで割った値に相当し、したがって、溝幅は、溝の全長における平均幅である。溝とその他の空隙は、それらが位置しているトレッド領域の剛性を低下させる。サイプは、横方向に延びている幅狭溝または幅広溝と同様に、その目的でしばしば使用される。溝は、タイヤ内において深さが変化していてもよい。溝の深さは、トレッドの外周に沿って変化していてもよい。また、１つの溝の深さが、一定でありながら、タイヤ内の別の溝の深さとは異なっていてもよい。このような幅狭または幅広の溝が、それらと相互連結する幅広の外周溝に比べて、実質的に浅い深さを有する場合には、これらの幅狭溝または幅広溝は、それらが含まれるトレッド領域内にリブ状の形状を維持する傾向を有する「連結バー」を形成すると考えられる。
【００１３】
「内側」は、タイヤの内部に向かう方向を意味し、「外側」は、タイヤの外側に向かう方向を意味する。
【００１４】
「半径方向の」および「半径方向に」は、タイヤの回転軸に半径方向に向かう方向、またはタイヤの回転軸から半径方向に離れる方向を意味するように用いられる。
【００１５】
「トレッド」は、タイヤケーシングに接合され、タイヤが標準的に膨張され標準の荷重下にある際に道路と接触するタイヤの部分を含む、成形されたゴム製の構成要素を意味する。トレッドは、タイヤのトレッド表面から最も深い溝の底部まで通常の方法で測定される深さを有している。
【００１６】
「トレッド部材」は、道路と接触する部材を構成している、ラグまたはリブなどのトレッドの突出部分である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明によるトレッド摩耗測定装置を備えているタイヤを有している車両の側方立面図である。
【図２】摩耗センサ装置を含むトレッド部材の拡大部分斜視図である。
【図３】チューブ状のトレッド摩耗センサパッケージを示す概略図である。
【図４】トレッド摩耗センサ装置の第１の実施形態を示す図である。
【図５】トレッド摩耗センサ装置の代替の第２の実施形態を示す図である。
【図６Ａ】トレッド部材が半径方向に摩耗したときのアセンブリの構成を示す、トレッド摩耗センサが内部に取り付けられたトレッド部材の連続的な断面図である。
【図６Ｂ】トレッド部材が半径方向に摩耗したときのアセンブリの構成を示す、トレッド摩耗センサが内部に取り付けられたトレッド部材の連続的な断面図である。
【図６Ｃ】トレッド部材が半径方向に摩耗したときのアセンブリの構成を示す、トレッド摩耗センサが内部に取り付けられたトレッド部材の連続的な断面図である。
【図６Ｄ】トレッド部材が半径方向に摩耗したときのアセンブリの構成を示す、トレッド摩耗センサが内部に取り付けられたトレッド部材の連続的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１９】
初めに図１、２、３を参照すると、タイヤアセンブリ１０が、タイヤのトレッド領域内に１つまたは複数の摩耗センサ（wear sensors）１４を備えるように改良された一般的な構造のタイヤ１２を含む。このタイヤ１２は、電子処理装置の一部として受信機１８を有している車両１６を支持する。車両１６は、乗用車構造として図示されているが、ここで言及する摩耗センサ１４およびタイヤアセンブリ１０は、あらゆるタイプの車両およびあらゆる車両用途に適応することが理解されるであろう。
【００２０】
図示されている実施形態においては、摩耗可能で犠牲的なセンサ（sacrificial, wearable sensor）は、ポリマー厚膜基板上に形成された厚膜センサ（２０〜９００ミクロン）の形態である。この膜上に、物理的な感知構造（physical sensing structure）が、印刷技術（スクリーン印刷、インクジェット印刷、エアロゾルジェット印刷、フレキソ印刷、もしくはオフセット印刷）、インク蒸発（ink evaporation）技術、薄膜構造インプリント技術、バルク材料のエッチング、予め切断された感知構造の積層、またはその他の技術により積層されている。多くの場合、摩耗感知構造または摩耗感知経路（wear sensing structure or path）が、複数レベルの感知を可能にする、平行に配置された複数の独立した構造を含む。このような構成は、単一の導体ループの場合と同様に、イエス／ノーの２値式の摩耗検出インジケータとして機能することができる。センサの構造安定性を向上させるために、感知経路または感知素子（sensing path or element）が、２つのポリマー膜により包まれていてもよい。ポリマー膜のセンサアセンブリは、感知構造または感知経路のサイズすなわち長さを大きくする点で有利な多層構造の円筒を構成するように、緊密に巻かれていてもよい。
【００２１】
タイヤ１２は、リブ２０などのトレッド部材を含むトレッド領域を備えている。必要に応じて、本発明の摩耗センサ１４を組み込むために、ラグまたはブロックなどのトレッド部材を有する他のタイヤトレッドを用いることができる。摩耗システムの前端部１４は、概ね細長いチューブ構造を有するように構成されている。論理および通信電子機器（logic and communication electronics）２２と、給電電子機器（powering electronica）２４と、１つまたは複数の摩耗センサ装置２６が、チューブの半径方向に沿うそれぞれの位置に、積み重ねて整列させられてパッケージングされている。図３から明らかなように、１つまたは複数の摩耗センサ装置２６は、軸方向外側の端部領域に位置しており、それに続いて給電電子機器２４が、半径方向に延びるチューブの中間領域に位置しており、論理および通信電子機器２２が、チューブの反対側の端部に位置している。論理および通信電子機器２２は、車両受信機１８へ摩耗データを無線で通信するためのＲＦ通信アンテナ２８を含む。コンデンサおよび電流整流器４０が、給電電子機器２４から電子回路２８へのＤＣ電流を受け取って送り出すように配置されている。給電電子機器２４は、システムが必要とするエネルギーを供給するために、電池または容量式エネルギー貯蔵部（battery or capacitive storage of energy）を用いてもよい。あるいは、電池または容量式貯蔵配送システム（battery or capacitive storage delivery system）と組合せて、任意のタイプの機械的な（加速式、振動式、または衝撃式の）シングルカンチレバー型またはマルチカンチレバー型のエネルギーハーベスタ、膜型ハーベスタ、あるいは、ゼーベック−トンプソン−ペルチエ効果に従って動作する熱電ハーベスタなどの、市販のタイプのエネルギーハーベスタ３０が採用されてもよい。チューブ状パッケージのセンサ端部においては、一連のセンサ素子またはセンサ装置３２、３４、３６が、チューブ状パッケージの端面３１からそれぞれの軸方向距離をおいて積み重ねられていてもよい。センサ素子３２、３４、３６は、チューブ状パッケージの摩耗レベルが変化させられると、センサ回路の電気パラメータを変更するように構成されている。例えば、センサ素子３２、３４、３６は、印刷されたＲ回路素子、Ｃ回路素子、またはＬ回路素子を構成していてもよく、あるいはスイッチとして構成されていてもよい。したがって、センサ素子３２、３４、３６は、チューブ状パッケージが内部に配置された収容部（ホスト）であるトレッド部材２０と共にこのパッケージが摩耗するにつれて、センサ１４の論理回路の抵抗、容量、インダクタンス、磁気透過性、光透過性、磁気屈折性、または光屈折性のパラメータを変化させる。図２は、トレッドリブ２０などのトレッド部材内へのチューブ状摩耗センサ１４の配置を示している。センサ１４は、タイヤ内に冬季用スタッドを配置するのと同様の方法で、硬化後処置においてリブ２０内に挿入される。この挿入処理は、図示されているように、リブ２０内においてセンサ１４を半径方向に向ける。この半径方向の配置において、タイヤトレッド部材２０に対して、センサ素子３２、３４、３６は半径方向外側に位置しており、通信回路２２は半径方向内側に位置している。チューブ状摩耗セ��サ１４の端面３１は、挿入後にトレッド部材２０の地面係合面３８と同一面内に位置することができるが、必要に応じて、端面３１は、図６Ａに示されているように、リブ表面３８から半径方向内側にずらされていてもよい。トレッド部材２０の頂部表面と同一面内に取り付けることが、深さの較正（depth calibration）のために望ましい場合もある。
【００２２】
センサ素子３２、３４、３６は、トレッドリブの外表面３８からそれぞれの半径方向距離だけ内側に引っ込んだ半径方向アレイ（radial array）に積み重ねられている。各センサ素子は摩耗可能（wearable）であり、タイヤ１２の使用によりトレッドが半径方向に摩耗すると、認識可能な物理パラメータ（例えば、Ｒ、Ｃ、Ｌ、屈折率、光透過性、磁気誘導性）の変化を明確に示す。あるいは、素子３２、３４、３６は、スイッチとして構成された場合には、トレッドレベルが半径方向内側に摩耗すると、アンテナ間で順次切り替わるように構成されていてもよい。電気特性の変化により、または代替アンテナへ切り替わることにより、摩耗センサ１４からアンテナ２２へのＲＦＩＤ信号が変調され、受信機１８により復号される。それにより、トレッド摩耗レベルの表示が確認される。
【００２３】
回路素子３２、３４、３６の電気特性の変化の結果として生じるアンテナインピーダンスの変調は、ＲＦＩＤ信号において検出される。あるいは、複数のアンテナがセンサ本体内に配置されており、電気装置３２、３４、３６がアンテナスイッチとして構成されている場合には、タイヤ部材２０の摩耗レベルが各スイッチの半径方向位置に到達すると、アンテナ間の切り替えが行われる。したがって、動作状態に切り替えられた方のアンテナからのＲＦＩＤ信号が、トレッド部材２０内に存在するトレッド摩耗レベルを示す。
【００２４】
素子３２、３４、３６のセンサ（抵抗、容量、誘導、磁気、光学、スイッチ）構造は、センサ１４のチューブ形状を維持すると共に、表面積を大きくするために、折りたたまれていてもよく、または巻かれていてもよい。センサ１４は、図４に示すように外側ケーシング４２内にパッケージされていてもよく、または、図５の代替ケーシング内にパッケージされていてもよい。このケーシングは、タイヤ１２の使用によりトレッドリブまたはブロック２０が半径方向内側に摩耗するにつれてセンサの長手方向の長さが短くなるように、摩耗する材料から形成されていてもよい。図４に示すように、環状ベースフランジが、チューブ状ケーシング本体に装着されていてもよい。図５においては、互いに離れて位置する２つの環状ベースフランジ４４、４６が用いられている。これらのフランジ４４、４６は、トレッドブロックまたはリブ２０の内部にセンサ１４を機械的に固定し、センサのトレッド部材２０からの離脱や位置ずれに抗するように働く。
【００２５】
図６Ａから明らかなように、ケーシング４２内のセンサ１４は、冬季用タイヤのタイヤトレッド中にスタッドを挿入するのと同様の方法で、タイヤの硬化処理後にトレッドブロックまたはトレッドリブ２０の中に挿入される。センサパッケージ１４は、ベースを（ベルトパッケージに向かって内側に）有するチューブ状であり、この形状は、冬季用スタッドの形状に倣っており、したがって既存の工具類に適合可能である。パッケージ１４は、リブ２０内の中央の封入位置に挿入される。この挿入により、センサ１４の外表面３１は、トレッドブロック２０の外表面３８からずらされて半径方向内側に配置される。挿入深さは、タイヤ１２の使用によって、予め選択された間隔でトレッドの摩耗が進行するのを、センサ１４が素子３２、３４、３６により測定することが可能となるように選択される。図６Ｂ〜図６Ｄのトレッドの摩耗の進行を示す連続図からわかるように、センサのチューブ状の形状は、タイヤトレッドブロック２０が半径方向に摩耗するのと共に短くなる。センサ１４が短くなると、センサ１４を構成しているセンサ素子３２、３４、３６は連続して作動して、センサ１４から受信機１８への信号をそれぞれ変調させる。摩耗測定感度をより高く、またはより低くするために、より多くのセンサ素子またはより少数のセンサ素子を用いてもよい。
【００２６】
タイヤトレッドの摩耗と同期して素子３２、３４、３６が連続して作動すると、これらの素子は、論理および通信電子機器のモジュール２８から車両受信機１８に伝達される信号を変調することによって、トレッド摩耗のレベルを電子的に表示する。対応する電力管理電子機器を含む給電電子機器２４（エネルギーハーベスタ、電池、または容量式貯蔵部）は、センサ１４と通信電子機器２２に十分な電力レベルを供給するように機能する。図６Ａおよび図６Ｂに示されているように、トレッドが摩耗し続けると、トレッド摩耗の情報を示す信号は、車両の操縦者に対する緊急レベルを変更可能な通信に変換され、車両の操縦者に対して遠隔通信される。トレッド摩耗が、半径方向において最も内側のセンサ素子３２に到達して、このセンサ素子３２を作動させると、視覚的および／または聴覚的な警告を伴って、タイヤトレッドの危機的な状況を示すために、特定の信号が車両操縦者に通信される。より正確には、それぞれ異なるトレッド部分内に埋め込まれた少なくとも２つの独立した摩耗センサを読み取ることによって、トレッドの摩耗状態の情報と、（車両本体に対して）外側のトレッド部分と内側のトレッド部分との間に生じる不均一なトレッド摩耗の情報が提供される。
【００２７】
前述した説明から、本発明は、タイヤに残されているタイヤトレッドの深さレベルを検出することが可能な、機能的に有利なタイヤおよびトレッド摩耗センサアセンブリを提供することがわかるであろう。本発明のチューブ状パッケージは、エネルギー源と、論理電子機器と、伝達電子機器と、積層型のセンサ素子アレイとを１つのパッケージに組み合わせるように構成されている。これらの構成要素は、統合パッケージとしてタイヤ内に設置され、一緒になって車両警告システムに対して通信する作用をもたらす。給電電子機器と、通信電子機器と、感知電子機器とを含むチューブ状パッケージは、タイヤ内に冬季用スタッドを設置する際に用いる際に、硬化後に設置することもできる。このような設置処理はよく知られており、これにより、本発明のタイヤトレッド摩耗測定パッケージの容易な設置および使用が促進される。
【００２８】
本システムのトレッド埋込み部（前端部）は、例えばＲＦリーダおよびＲＦエミッタに対応するＴＰＭＳ圧力および温度の監視装置など、タイヤ内部に存在するリーダに対して、または、摩耗センサを取り付けられたタイヤと共に用意されて摩耗データを送信する、車両に依存しない専用のブロードバンドＲＦリーダに対して、または遠隔キーレスエントリモジュール（Remote Keyless Entry module）に対して直接に、または車両のＥＣＵ（電子制御ユニット）に対して、遠隔通信を行ってもよい。摩耗センサのデータは、低デューティサイクル周波数（例えば１日に１回）の低出力ＲＦ放射により専用の車両内リーダに対して通信されてもよい。この車両内リーダは、この情報を、より高出力のＧＳＭ（登録商標）ネットワークを経由して、車両の所有者または運転者の携帯電話またはスマートフォンに送信する。
【００２９】
あらゆるタイヤにおいて、異なる位置に複数の（最適には、トレッドの最も左側の部分と、中央部分と、最も右側の部分とに、３つの）独立したセンサが最適に取り付けられる場合、全てのセンサは、リーダによるさらなる区別を可能にするために、かつ車両同士のクロストークを回避するために、個別にタグ付けされている。したがって、各センサの配置のために、タイヤおよびトレッドの位置が認識されていなければならない。さらに、有利には、タイヤのＩＤタグ（タイヤのタイプ（夏期用または冬季用）、製造日、速度指標）が、センサタグに関連付けられて、リーダに送信される。
【００３０】
独立した複数のトレッド摩耗センサから収集された未処理のセンサデータは、車両の所有者または運転者に対して最終状態を表示する前に、処理される必要がある。このデータ処理は、フィルタリング、所定の期間にわたってセンサを読み取った結果の平均、セルフテスト、堅さの検査（consistency check）を含んでいてもよい。例えば、時間ＩでセンサＸにより測定された摩耗（the wear measured by sensor X in time I）が、時間Ｘ＋Ｙ日後（in time X+Y days later）と比較されてもよく、それは時間Ｘ＋Ｙ日後に測定された摩耗よりも大きくはない。
【００３１】
車両の運転者に対して状態を報告する前のセンサデータの処理は、車両リーダ内に収容されて（hosted in vehicle reader）または直接に、運転者の携帯電話にダウンロード可能なアプレットの形態で、専用のアルゴリズムにより実現される。運転者に対して表示される最終状態は、全てのタイヤの摩耗状態の情報、すなわち残っているトレッドの深さの情報、前輪と後輪のタイヤ摩耗の関係についての情報、タイヤ内の不均一な摩耗の情報（例えば、誤ったタイヤ／車軸の配置の結果としてしばしば生じる外側と内側の不均一）、および経時的な摩耗動力学（wear dynamics over time）等の情報を含んでいてよい。タイヤタグ（タイプ、製造日）に関連付けられた、現在および過去の（バッファに記憶された）摩耗データは、共に、タイヤの残りの寿命を推定するのに役立つ。最後に、運転者に対して用意される通信チャネルが、全ての携帯電話で利用可能なカレンダーデータと機能的に連携して、夏期用タイヤから冬季用タイヤへの変更、またはその逆の変更の必要性を運転者に対して警告するために用いられてもよい。
【００３２】
本明細書中に提示された本発明の説明を考慮して、本発明の変形例を実施することが可能である。本発明を例示するためにいくつかの代表的な実施形態と詳細を示したが、本発明の範囲から逸脱することなく様々な変更および修正を行い得ることが、当業者には自明であろう。したがって、記載された特定の実施形態に、添付された特許請求の範囲に定義された本発明の意図される全範囲内に含まれる変更を行い得ることが理解されるべきである。
【符号の説明】
【００３３】
１０      タイヤアセンブリ
１２      タイヤ
１４      摩耗センサ
１６      車両
１８      受信機
２０      トレッド部材
２２      論理および通信電子機器
２４      給電電子機器
２６      摩耗センサ装置
２８      ＲＦ通信アンテナ
３０      エネルギーハーベスタ
３２、３４、３６      センサ素子
３８      地面係合面
４０      電流整流器
４２      外側ケーシング
４４、４６      環状ベースフランジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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