(57)【要約】タイヤの所要の部分に設けられた磁気回路構成体からの漏洩磁界、もしくは、複合磁石からの磁界を検知する磁気センサにより、磁気回路構成体もしくは複合磁石の磁気特性の変化を検知し、一方、磁気回路構成体もしくは複合磁石の磁気特性を、タイヤの所要部分の温度もしくは熱劣化の度合いに依存して変化するように構成されたタイヤ温度センサ、もしくは、タイヤ熱劣化検知センサを用いて、タイヤの所要部分における温度を直接測定し、もしくは、熱劣化の程度を直接検知することにより、タイヤの故障に繋がる可能性のある異常の早期発見を可能にする。また、電池の早期消耗の憂いのないタイヤ温度センサもしくはタイヤ熱劣化検知センサを提供する。
2003100370.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤの所要部分の温度を検知するタイヤ温度センサであって、
タイヤのこの部分に設けられ磁気閉回路を形成する磁気回路構成体と、この磁気回路構成体からの漏洩磁界を検出する磁気センサとを具えてなり、磁気回路構成体は、所定の温度近傍において温度が上昇すると漏洩磁界が増大する特性を有してなるタイヤ温度センサ。
【請求項２】
磁気回路構成体を、少なくとも一の永久磁石と、この永久磁石の磁極に磁気的に連結された少なくとも一の感温磁性体とを具え、この感温磁性体は、所定の温度近傍において温度が上昇すると透磁率が低下する特性を有してなる請求の範囲第１項に記載のタイヤ温度センサ。
【請求項３】
永久磁石の磁極と感温磁性体の端との間に、これらの間を磁気的に連結する磁気連結ヨークを設け、この磁気連結ヨークを高透磁率の磁性体で構成してなる請求の範囲第２項に記載のタイヤ温度センサ。
【請求項４】
磁気回路構成体をタイヤの内側表面に貼り付けるとともに、磁気回路構成体を、永久磁石よりなる永久磁石シートと感温磁性体よりなる感温磁性体シートとの二層を含む積層体で構成し、感温磁性体シートをタイヤへの貼り付け面に配置してなる請求の範囲第２〜３項のいずれかに記載のタイヤ温度センサ。
【請求項５】
永久磁石シートの感温磁性体シート側と反対側に、漏洩磁界を集中して放射させる放射ヨークを設けてなる請求の範囲第４項に記載のタイヤ温度センサ。
【請求項６】
タイヤの所要部分の温度を検知するタイヤ温度センサであって、
タイヤのこの部分に設けられ両端に互いに逆極性の磁極を有する複合磁石と、この複合磁石が形成する磁界を検出する磁気センサとを具えてなり、この複合磁石は、所定の温度近傍において温度が上昇すると磁力が低下する特性を有してなるタイヤ温度センサ。
【請求項７】
複合磁石を、少なくとも一の永久磁石と、この永久磁石の磁極に磁気的に連結された少なくとも一の感温磁性体とを具え、この感温磁性体は、所定の温度近傍において温度が上昇すると透磁率が低下する特性を有してなる請求の範囲第６項に記載のタイヤ温度センサ。
【請求項８】
複合磁石の両磁極に、タイヤのビード部近傍まで延在してタイヤ内側表面に貼付けられた高透磁率磁性体リボンをそれぞれ磁気的に連結してなる請求の範囲第６〜７項に記載のタイヤ温度センサ。
【請求項９】
磁気センサを、車体側の非回転部分に設けてなる請求の範囲第１〜８項のいずれかに記載のタイヤ温度センサ。
【請求項１０】
磁気センサを、車軸の非回転部分の上部に設けてなる請求の範囲第９項に記載のタイヤ温度センサ。
【請求項１１】
磁気センサを、車軸の回転部分に設けてなる請求の範囲第１〜８項のいずれかに記載のタイヤ温度センサ。
【請求項１２】
永久磁石を形成する磁性材料として、希土類磁性材料を用いてなる請求の範囲第１〜１１項のいずれかに記載のタイヤ温度センサ。
【請求項１３】
感温磁性体を形成する材料として、ＮｉＣｕ、ＮｉＡｌ、ＮｉＣｒ、ＮｉＶ、ＮｉＳｉ，ＮｉＴｉ、ＮｉＭｏ，ＮｉＳｂ，ＮｉＺｎを含むＮｉ系合金、Ｍｎ−Ｃｕ系合金、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｆｅ２Ｏ４系合金、Ｍｎ−Ｚｎ−Ｆｅ２Ｏ３系合金、Ｆｅ−Ｎｉ系合金、Ｎｉ−Ｃｕ系合金、もしくは、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ−Ｓｉ系合金を用いてなる請求の範囲第１〜１２項のいずれかに記載のタイヤ温度センサ。
【請求項１４】
前記永久磁石および前記感温磁性体を、いずれも、磁性粉をゴムに混合分散してなるボンド磁性体より形成してなる請求の範囲第１〜１３項のいずれかに記載のタイヤ温度センサ。
【請求項１５】
タイヤの所要部分の熱劣化の度合いを検知するタイヤ熱劣化検知センサであって、
タイヤのこの部分に設けられ磁気閉回路を形成する磁気回路構成体と、この磁気回路構成体からの漏洩磁界を検出する磁気センサとを具えてなり、磁気回路構成体は、その熱劣化の進行に伴って漏洩磁界が増大する特性を有してなるタイヤ熱劣化検知センサ。
【請求項１６】
磁気回路構成体を、少なくとも一の永久磁石と、この永久磁石の磁極に磁気的に連結された少なくとも一の熱劣化磁性体とを具え、この熱劣化磁性体は、熱劣化の進行に伴って透磁率が低下する特性を有してなる請求の範囲第１５項に記載のタイヤ熱劣化検知センサ。
【請求項１７】
永久磁石の磁極と熱劣化磁性体の端との間に、これらの間を磁気的に連結する磁気連結ヨークを設け、この磁気連結ヨークを高透磁率の磁性体で構成してなる請求の範囲第１６項に記載のタイヤ熱劣化検知センサ。
【請求項１８】
磁気回路構成体をタイヤの内側表面に貼り付けるとともに、磁気回路構成体を、永久磁石よりなる永久磁石シートと熱劣化磁性体よりなる熱劣化磁性体シートとの二層を含む積層体で構成し、熱劣化磁性体シートをタイヤへの貼り付け面に配置してなる請求の範囲第１６〜１７項のいずれかに記載のタイヤ熱劣化検知センサ。
【請求項１９】
永久磁石シートの熱劣化磁性体シート側と反対側に、漏洩磁界を集中して放射させる放射ヨークを設けてなる請求の範囲第１８項に記載のタイヤ熱劣化検知センサ。
【請求項２０】
タイヤの所要部分の熱劣化の度合いを検知するタイヤ熱劣化検知センサであって、
タイヤのこの部分に設けられ両端に互いに逆極性の磁極を有する複合磁石と、この複合磁石が形成する磁界を検出する磁気センサとを具えてなり、この複合磁石は、その熱劣化の進行に伴って磁力が低下する特性を有してなるタイヤ熱劣化センサ。
【請求項２１】
複合磁石を、少なくとも一の永久磁石と、この永久磁石の磁極に磁気的に連結された少なくとも一の熱劣化磁性体とを具え、この熱劣化磁性体は、熱劣化の進行に伴って透磁率が低下する特性を有してなる請求の範囲第２０項に記載のタイヤ熱劣化検知センサ。
【請求項２２】
複合磁石の両磁極に、タイヤのビード部近傍まで延在してタイヤ内側表面に貼付けられた高透磁率磁性体リボンをそれぞれ磁気的に連結してなる請求の範囲第２０〜２１項のいずれかに記載のタイヤ熱劣化検知センサ。
【請求項２３】
磁気センサを、車体側の非回転部分に設けてなる請求の範囲第１５〜２２項のいずれかに記載のタイヤ熱劣化検知センサ。
【請求項２４】
磁気センサを、車軸の非回転部分の上部に設けてなる請求の範囲第２３項に記載のタイヤ熱劣化検知センサ。
【請求項２５】
磁気センサを、車軸の回転部分に設けてなる請求の範囲第１５〜２４項のいずれかに記載のタイヤ熱劣化検知センサ。
【請求項２６】
永久磁石を形成する磁性材料として、希土類磁性材料を用いてなる請求の範囲第１５〜２５項のいずれかに記載のタイヤ熱劣化検知センサ。
【請求項２７】
熱劣化磁性体を、磁力線の向きに沿って配列された高透磁率のワイヤと、ワイヤの周囲に接触して配設されたワイヤ腐食物質とを含んで構成し、ワイヤ腐食物質は、ワイヤに対して腐食性を有しその腐食速度が温度上昇に伴って加速する特性を有してなる請求項１５〜２６のいずれかに記載のタイヤ熱劣化検知センサ。
【請求項２８】
熱劣化磁性体を、バインダと、バインダ中に混合分散され互いに接触しあって磁路の一部を形成する高透磁率の磁性粉とで構成し、バインダは、体積増加を伴う自己分解反応もしくは自己重合反応を行いその反応速度を温度上昇に伴って加速する特性を有してなる請求項１５〜２７のいずれかに記載のタイヤ熱劣化検知センサ。
【請求項２９】
前記磁性粉を、所定の温度範囲において透磁率が温度上昇に伴って低下する感温磁性材料で形成してなる請求項２８に記載のタイヤ熱劣化検知センサ。
【請求項３０】
永久磁石を磁性粉をゴムに混合分散してなるボンド磁性体より形成するとともに、熱劣化磁性体に可撓性を具えさせてなる請求項１５〜２９のいずれかに記載のタイヤ熱劣化検知センサ。
【請求項３１】
請求の範囲第１〜３０項のいずれかに記載の磁気回路構成体もしくは複合磁石を具えてなるタイヤ。
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は、タイヤの所要部分における温度を監視して、タイヤの温度の異常を運転者に通知するのに用いられるタイヤ温度センサ、もしくは、熱劣化の進行度合いを監視して、タイヤの熱劣化の異常な進行を運転者に通知するのに用いられるタイヤ熱劣化検知センサに関するものである。
背景技術
タイヤの重大な故障の原因は、その故障を起こす部分の熱劣化が支配的であり、その熱劣化の程度を計測することにより故障の発生の予兆を直接捉えることができる。このため、タイヤの熱劣化の程度が所定の値を超えたとき警報を発するシステムの実現が期待されているが、熱劣化の程度を直接検知するセンサを考案することがむつかしく未だ実現されていない。
一方、熱劣化を引き起こす異常なタイヤ温度上昇を捉えることにより、これをタイヤの故障の予知手段として運転者への警報に用いようとする試みもなされており、タイヤの温度を検出する温度センサとして、リムに装着して用いられるタイヤ内圧警報装置に内蔵されたものが従来から知られていて、この温度センサは、半導体の電気特性が温度に依存して変化することを利用して、この電気特性の変化から温度を検知するものである。そして、温度センサで検出された温度データは、車体側に設けられた受信機に送信され、温度データが設定した所定温度を超えると異常と判断され、その結果が運転者に通知される。
しかしながら、このタイヤ内圧警報装置に内蔵された温度センサは、タイヤの内圧部の空気温度を測定しているに過ぎず、例えば、タイヤのある部分が異常に発熱してセパレーションを起こしたりバーストしたりする可能性を予知するためには、発熱した部分の温度を直接測定する必要があり、従来の温度センサを、この用途に用いようとしても、実用上、有効なものではなかった。
さらに、従来の温度センサは、温度を検出するための電源が必要であり、しかも、この温度センサを内蔵するタイヤ内圧警報装置は回転するリムに取り付けられていて車体側から電源を供給することが難しいため、タイヤ内圧警報装置は、その内部に電池を内蔵して電源を供給するよう構成されているが、この電池の早期消耗も問題となっていた。
この発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、タイヤの所要部分における温度を直接測定し、もしくは、熱劣化の程度を直接検知することにより、タイヤの故障に繋がる可能性のある異常の早期発見を可能にし、しかも、電池の早期消耗の憂いのない温度センサもしくは熱劣化検知センサを提供することを目的とする。
発明の開示
上記目的を達成するため、この発明はなされたものであり、その要旨構成ならびに作用を以下に示す。
（１）
本発明は、タイヤの所要部分の温度を検知するタイヤ温度センサであって、
タイヤのこの部分に設けられ磁気閉回路を形成する磁気回路構成体と、この磁気回路構成体からの漏洩磁界を検出する磁気センサとを具えてなり、磁気回路構成体は、所定の温度近傍において温度が上昇すると漏洩磁界が増大する特性を有してなるタイヤ温度センサである。
このような特性を有する磁気回路構成体が設けられたタイヤ部分の温度が異常に上昇したとき、磁気回路構成体そのものの温度も所定の温度を越えて上昇し、このとき漏洩磁界は増大するので、磁気回路構成体からの漏洩磁界を検出する磁気センサの磁束密度は増加する。
このようにして、タイヤの温度と磁気センサが検出する磁束密度とを一義的に関係付けることができ、予めこれらの関係を表わす式を準備しておくことにより、この関係式を用いて、測定された磁束密度から、磁気回路構成体が設けられているタイヤ部分の温度を逆算して求め、あるいは、この部分の温度異常を判定することができる。
本発明によれば、このように、磁気回路構成体が設けられているタイヤ部分の温度を直接測定することができ、しかも、タイヤに設けられた磁気回路構成体は電源を必要としないので、電源を必要とする磁気センサをタイヤ以外の部分に設ければ、電池の早期消耗の問題も解消することができる。
（２）
本発明は、（１）に記載された発明において、磁気回路構成体を、少なくとも一の永久磁石と、この永久磁石の磁極に磁気的に連結された少なくとも一の感温磁性体とを具え、この感温磁性体は、所定の温度近傍において温度が上昇すると透磁率が低下する特性を有してなるタイヤ温度センサである。
本発明によれば、このような感温磁性体と永久磁石とで磁気回路構成体を構成したので、磁気回路構成体が設けられているタイヤの部分の温度が上昇して所定の温度に近づくと感温磁性体の透磁率は低下して、磁気回路構成体内の磁束密度が減少しこれに伴って磁気回路構成体からの漏洩磁界が増大し、このことにより磁気回路構成体に前記特性を簡易に具備させることができ、また、これを永久磁石だけで構成した場合に対比して、温度の変化に対して漏洩磁界を高感度に変化させることができる。
（３）
本発明は、（２）に記載された発明において、永久磁石の磁極と感温磁性体の端との間に、これらの間を磁気的に連結する磁気連結ヨークを設け、この磁気連結ヨークを高透磁率の磁性体で構成してなるタイヤ温度センサである。
本発明によれば、高透磁率の磁性体よりなる磁気連結ヨークで永久磁石と感温磁性体とを連結して磁気回路構成体を形成するので、永久磁石と感温磁性体との間の磁気抵抗を抑制して感温磁性体の透磁率変化の、磁気回路内の磁束密度変化に対するゲインを高めることができ、よって、感度のよいタイヤ温度センサを提供することができる。
（４）
本発明は、（２）もしくは（３）に記載された発明において、磁気回路構成体をタイヤの内側表面に貼り付けるとともに、磁気回路構成体を、永久磁石よりなる永久磁石シートと感温磁性体よりなる感温磁性体シートとの二層を含む積層体で構成し、感温磁性体シートをタイヤへの貼り付け面に配置してなるタイヤ温度センサである。
この発明によれば、磁気回路構成体を、タイヤの内側表面からタイヤの半径方向内方に向かって層をなす積層構造に構成したので、タイヤ９の内表面からの突出量を最小にすることができ、この突出によってタイヤの本来の性能が損なわれることを防止し、また、感温磁性体シートをタイヤへの貼り付け面に設けたので、タイヤの表面温度を直接捉えることができる。
（５）
本発明は、（４）に記載された発明において、永久磁石シートの感温磁性体シート側と反対側に、漏洩磁界を集中して放射させる放射ヨークを設けてなるタイヤ温度センサである。
この発明によれば、タイヤの半径方向内側に漏洩磁界を集中させる放射ヨークを設けたので効率よく漏洩磁界を放射することができる。
（６）
本発明は、タイヤの所要部分の温度を検知するタイヤ温度センサであって、
タイヤのこの部分に設けられ両端に互いに逆極性の磁極を有する複合磁石と、この複合磁石が形成する磁界を検出する磁気センサとを具えてなり、この複合磁石は、所定の温度近傍において温度が上昇すると磁力が低下する特性を有してなるタイヤ温度センサである。
このような特性を有する複合磁石が設けられたタイヤ部分の温度が異常に上昇したとき、複合磁石そのものの温度も所定の温度を越えて上昇し、このとき複合磁石の磁力は減少するので、複合磁石からの磁界を検知する磁気センサの磁束密度は低下する。このようにして、タイヤの温度と磁気センサの検知する磁束密度とを一義的に関係付けることができ、予めこれらの関係を表わす式を準備しておくことにより、この関係式を用いて、測定された磁束密度から、複合磁石が設けられたタイヤ部分の温度を逆算して求め、また、温度異常を判定することができる。
本発明に係るこのタイヤ温度センサは、このように複合磁石が設けられているタイヤ部分の温度を直接測定するのでタイヤの所要部分の温度を正確に知ることができ、しかも、タイヤに設けられた複合磁石は電源を必要としないので、電源を必要とする磁気センサをタイヤ以外の部分に設ければ、電池の早期消耗の問題も解消できることは前述の通りである。
また、一般的に、異常を検知するセンサが故障したときの出力は、このセンサが異常を検知したときの出力と同じものとするのがフェールセーフの点で好ましく、これは、もしセンサが故障したときも正常時と同じ出力を出すものとしたならば、センサが故障中に異常が発生していてもこれを検出できないからである。このタイヤ温度センサによれば、温度が異常に上昇した場合には磁気センサで検知する磁束密度は小さいので、このときの磁気センサからの出力は磁気センサが故障した場合と同様ゼロとなり、フェールセーフの点で好ましい。
（７）
本発明は、（６）に記載された発明において、複合磁石を、少なくとも一の永久磁石と、この永久磁石の磁極に磁気的に連結された少なくとも一の感温磁性体とを具え、この感温磁性体は、所定の温度近傍において温度が上昇すると透磁率が低下する特性を有してなるタイヤ温度センサである。
本発明によれば、このような感温磁性体と永久磁石とで複合磁石を構成したので、複合磁石が設けられているタイヤの部分の温度が上昇して所定の温度に近づくと感温磁性体の透磁率が低下して複合磁石全体の磁力も低下し、このことにより複合磁石に前記特性を簡易に具備させることができ、また、これを永久磁石だけで構成した場合に対比して、温度の変化に対して磁力を高感度に変化させることができる。
（８）
本発明は、（６）もしくは（７）に記載された発明において、複合磁石の両磁極に、タイヤのビード部近傍まで延在してタイヤ内側表面に貼付けられた高透磁率磁性体リボンをそれぞれ磁気的に連結してなるタイヤ温度センサである。
本発明によれば、複合磁石のそれぞれの磁極に磁気的に接続された高透磁率磁性体リボンをビード部近傍まで延在させて設けたので、複合磁石の磁力は、それぞれのリボンのビード部近傍の端間に形成される磁界となって現われ、通常リムもしくはその近くに設けられる磁気センサはこれを高感度に検知することができるので感度の高い温度センサを構成することができる。
（９）
本発明は、（１）〜（８）のいずれかに記載された発明において、磁気センサを、車体側の非回転部分に設けてなるタイヤ温度センサである。
電源の必要な部分がタイヤ等の回転部分に設けられている場合、配線でこれに電力を供給することが難しいので、この電力供給を電池に頼らざるを得ず電池の早期消耗という問題を避けることができないことは先に説明したとおりであるが、この発明によると、磁気回路構成体もしくは複合磁石は電力を消費するものではなく、また、電力の必要な磁気センサは車体側の非回転部分に設けられるので、磁気センサ用電源は配線によって車体側から供給することができ、電源供給の問題を解消することができる。
（１０）
本発明は、（９）に記載された発明において、磁気センサを、車軸の非回転部分の上部に設けてなる請求の範囲第９項に記載のタイヤ温度センサである。
この発明によれば、磁気センサを車軸非回転部分の上部に設けたので、タイヤの所定部分に設けた磁気回路構成体もしくは複合磁石が車軸非回転部分の上部に設けた磁気センサに対応する回転角度位置に回転してきたとき、磁気センサは極大の磁束密度を検知するが、この回転角度位置においては、磁気回路構成体もしくは複合磁石が貼付けられたタイヤ部分は、軸荷重や振動に依存して変化するタイヤの接地形状の影響をうけることがなく、安定したタイヤの温度測定を可能にすることができる。なお、ここで、車軸非回転部分の「上部」とは、路面上の車両において、車軸に関して路面側と反対側の部分という意味である。
（１１）
本発明は、（１）〜（８）のいずれかに記載された発明において、磁気センサを、車軸の回転部分に設けてなる請求の範囲第１〜８項のいずれかに記載のタイヤ温度センサである。
この発明によれば、磁気センサを車輪の回転部分に設けたので、回転する車輪上で、磁気回路構成体もしくは複合磁石と、磁気センサとの周方向相対距離がもっとも近くなるようにこれらを固定することにより、車輪のどの回転位置にあっても磁気センサは磁気回路構成体もしくは複合磁石により形成された磁界を検知することができ、したがって、連続的な温度の検出を可能にすることができる。
（１２）
本発明は、（１）〜（１１）のいずれかに記載された発明において、永久磁石を形成する磁性材料として、希土類磁性材料を用いてなるタイヤ温度センサである。
このタイヤ温度センサによれば、永久磁石として希土類磁性材料を用いるので、感温磁性体が高透磁率の状態における磁気回路構成体もしくは複合磁石を磁束密度の高いものとすることができ、よって、感度のよいタイヤ温度センサを提供することができる。
（１３）
本発明は、（１）〜（１２）のいずれかに記載された発明において、感温磁性体を形成する材料として、ＮｉＣｕ、ＮｉＡｌ、ＮｉＣｒ、ＮｉＶ、ＮｉＳｉ，ＮｉＴｉ、ＮｉＭｏ，ＮｉＳｂ，ＮｉＺｎを含むＮｉ系合金、Ｍｎ−Ｃｕ系合金、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｆｅ２Ｏ４系合金、Ｍｎ−Ｚｎ−Ｆｅ２Ｏ３系合金、Ｆｅ−Ｎｉ系合金、Ｎｉ−Ｃｕ系合金、もしくは、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ−Ｓｉ系合金を用いてなるタイヤ温度センサである。
この発明によれば、このような材料で感温磁性体を形成したので、これらの材料の配合比を適宜調整することにより、感温磁性体のキュリー点を、タイヤの各部分の一般的な上限温度である８０℃〜２５０℃の範囲に設定することができ、したがって、タイヤ各部分の許容上限温度を超えたこと検知させるセンサとして有利に用いることができる。
（１４）
本発明は、（１）〜（１３）のいずれかに記載された発明において、前記永久磁石および前記感温磁性体を、いずれも、磁性粉をゴムに混合分散してなるボンド磁性体より形成してなるタイヤ温度センサである。
この発明によれば、磁気回路構成体もしくは複合磁石を構成する永久磁石および前記感温磁性体のいずれをも、磁石もしくは高透磁率磁性体の粉末である磁性粉をゴムに混合分散して形成したので、磁気回路構成体もしくは複合磁石はタイヤの大きな変形に対して追従して変形することができ、よって、この磁気回路構成体もしくは複合磁石がタイヤからはがれたり、タイヤの正常な変形を阻害したり、あるいは、この磁気回路構成体もしくは複合磁石自身が破壊したりするのを防止することができる。
（１５）
本発明は、タイヤの所要部分の熱劣化の度合いを検知するタイヤ熱劣化検知センサであって、
タイヤのこの部分に設けられ磁気閉回路を形成する磁気回路構成体と、この磁気回路構成体からの漏洩磁界を検出する磁気センサとを具えてなり、磁気回路構成体は、その熱劣化の進行に伴って漏洩磁界が増大する特性を有してなるタイヤ熱劣化検知センサである。
タイヤ部分の熱劣化が進行すると、このタイヤ部分に設けられた磁気回路構成体そのものも熱劣化が進行するが、磁気回路構成体は上述のような特性を有するので、これからの漏洩磁界は増大し、この磁気センサの検知する磁束密度も増加する。このようにして、タイヤの熱劣化度合いと磁気センサの磁束密度とを一義的に関係付けることができ、予めこれらの関係を表わす式を準備しておくことにより、この関係式を用いて、検知された磁束密度から、磁気回路構成体が設けられているタイヤ部分の熱劣化の度合いを逆算して求め、あるいは、この部分の熱劣化の異常な進行を判定することができる。
本発明によれば、このように、磁気回路構成体が設けられているタイヤ部分の熱劣化を直接測定することができ、しかも、タイヤに設けられた磁気回路構成体は電源を必要としないので、電源を必要とする磁気センサをタイヤ以外の部分に設ければ、電池の早期消耗の問題も解消することができる。
（１６）
本発明は、（１５）に記載された発明において、磁気回路構成体を、少なくとも一の永久磁石と、この永久磁石の磁極に磁気的に連結された少なくとも一の熱劣化磁性体とを具え、この熱劣化磁性体は、熱劣化の進行に伴って透磁率が低下する特性を有してなるタイヤ熱劣化検知センサである。
本発明によれば、このような熱劣化磁性体と永久磁石とで磁気回路構成体を構成したので、磁気回路構成体が設けられているタイヤの部分の熱劣化が進行すると熱劣化磁性体の透磁率は低下して、磁気回路構成体内の磁束密度が減少しこれに伴って磁気回路構成体からの漏洩磁界が増大し、このことにより磁気回路構成体に前記特性を簡易に具備させることができる。
（１７）
本発明は、（１６）に記載された発明において、永久磁石の磁極と熱劣化磁性体の端との間に、これらの間を磁気的に連結する磁気連結ヨークを設け、この磁気連結ヨークを高透磁率の磁性体で構成してなるタイヤ熱劣化検知センサである。
本発明によれば、高透磁率の磁性体よりなる磁気連結ヨークで永久磁石と熱劣化磁性体とを連結して磁気回路構成体を形成するので、永久磁石と熱劣化磁性体との間の磁気抵抗を抑制して熱劣化磁性体の透磁率変化の、磁気回路内の磁束密度変化に対するゲインを高めることができ、よって、感度のよいタイヤ熱劣化検知センサを提供することができる。
（１８）
本発明は、（１６）もしくは（１７）に記載された発明において、磁気回路構成体をタイヤの内側表面に貼り付けるとともに、磁気回路構成体を、永久磁石よりなる永久磁石シートと熱劣化磁性体よりなる熱劣化磁性体シートとの二層を含む積層体で構成し、熱劣化磁性体シートをタイヤへの貼り付け面に配置してなるタイヤ熱劣化検知センサである。
この発明によれば、磁気回路構成体を、タイヤの内側表面からタイヤの半径方向内方に向かって層をなす積層構造に構成したので、タイヤ９の内表面からの突出量を最小にすることができ、この突出によってタイヤの本来の性能が損なわれることを防止し、また、熱劣化磁性体シートをタイヤへの貼り付け面に設けたので、タイヤの熱劣化を敏感に捉えることができる。
（１９）
本発明は、（１８）に記載された発明において、永久磁石シートの熱劣化磁性体シート側と反対側に、漏洩磁界を集中して放射させる放射ヨークを設けてなるタイヤ熱劣化検知センサである。
この発明によれば、タイヤの半径方向内側に漏洩磁界を集中させる放射ヨークを設けたので所要の方向に効率よく漏洩磁界を放射することができる。
（２０）
本発明は、タイヤの所要部分の熱劣化の度合いを検知するタイヤ熱劣化検知センサであって、
タイヤのこの部分に設けられ両端に互いに逆極性の磁極を有する複合磁石と、この複合磁石が形成する磁界を検出する磁気センサとを具えてなり、この複合磁石は、その熱劣化の進行に伴って磁力が低下する特性を有してなるタイヤ熱劣化センサである。
このような特性を有する複合磁石が設けられたタイヤ部分の熱劣化が進行したとき、複合磁石そのものの熱劣化の度合いも進行し、このとき複合磁石の磁力は減少するので、複合磁石からの磁界を検出する磁気センサでの磁束密度は低下する。このようにして、タイヤの熱劣化の度合いと磁気センサの磁束密度とを一義的に関係付けることができ、予めこれらの関係を表わす式を準備しておくことにより、この関係式を用いて、測定された磁束密度から、複合磁石が設けられるタイヤ部分の熱劣化の度合いを逆算して求め、また、熱劣化の進行の異常を判定することができる。
この発明は、このように複合磁石が設けられているタイヤ部分の熱劣化の度合いを直接測定するのでタイヤの所要部分の熱劣化の度合いを正確に知ることができ、しかも、タイヤに設けられた複合磁石は電源を必要としないので、電源を必要とする磁気センサをタイヤ以外の部分に設ければ、電池の早期消耗の問題も解消できることは前述の通りである。
また、一般的に、異常を検知するセンサが故障したときの出力は、このセンサが異常を検知したときの出力と同じものとするのがフェールセーフの点で好ましく、これは、もしセンサが故障したときも正常時と同じ出力を出すものとしたならば、センサが故障中に異常が発生していてもこれを検出できないからである。このタイヤ温度センサによれば、熱劣化が異常に進行した場合には磁気センサで検知する磁束密度は小さいので、このときの磁気センサからの出力は磁気センサが故障した場合と同様ゼロとなり、フェールセーフの点で好ましい。
（２１）
本発明は、（２０）に記載された発明において、複合磁石を、少なくとも一の永久磁石と、この永久磁石の磁極に磁気的に連結された少なくとも一の熱劣化磁性体とを具え、この熱劣化磁性体は、熱劣化の進行に伴って透磁率が低下する特性を有してなるタイヤ熱劣化検知センサである。
本発明によれば、このような熱劣化磁性体と永久磁石とで複合磁石を構成したので、複合磁石が設けられているタイヤの部分の熱劣化が進行すると熱劣化磁性体の透磁率は低下して、複合磁石の磁力が低下し、このことにより複合磁石に前記特性を簡易に具備させることができる。
（２２）
本発明は、（２０）もしくは（２１）に記載された発明において、複合磁石の両磁極に、タイヤのビード部近傍まで延在してタイヤ内側表面に貼付けられた高透磁率磁性体リボンをそれぞれ磁気的に連結してなるタイヤ熱劣化検知センサである。
本発明によれば、複合磁石のそれぞれの磁極に磁気的に接続された高透磁率磁性体リボンをビード部近傍まで延在させて設けたので、複合磁石の磁力は、それぞれのリボンのビード部近傍の端間に形成される磁界となって現われ、通常リムもしくはその近くに設けられる磁気センサはこれを高感度に検知することができるので感度の高い熱劣化検知センサを構成することができる。
（２３）
本発明は、（１５）〜（２２）のいずれかに記載された発明において、磁気センサを、車体側の非回転部分に設けてなるタイヤ熱劣化検知センサである。
この発明によると、磁気回路構成体もしくは複合磁石は電力を消費するものではなく、また、電力の必要な磁気センサは車体側の非回転部分に設けられるので、磁気センサ用電源は配線によって車体側から供給することができ、電源供給の問題を解消することができる。
（２４）
本発明は、（２３）に記載された発明において、磁気センサを、車軸の非回転部分の上部に設けてなるタイヤ熱劣化検知センサである。
この発明によれば、磁気センサを車軸非回転部分の上部に設けたので、タイヤの所定部分に設けた磁気回路構成体もしくは複合磁石が車軸非回転部分の上部に設けた磁気センサに対応する回転角度位置に回転してきたとき、磁気センサは極大の磁束密度を検出するが、この回転角度位置においては、磁気回路構成体もしくは複合磁石が貼付けられたタイヤ部分は、軸荷重や振動に依存して変化するタイヤの接地形状に影響されることがなく、安定してタイヤの熱劣化の検出を可能にすることができる。
（２５）
本発明は、（１５）〜（２４）のいずれかに記載された発明において、磁気センサを、車軸の回転部分に設けてなるタイヤ熱劣化検知センサである。
この発明によれば、磁気センサを車輪の回転部分に設けたので、回転する車輪上で、磁気センサと、磁気回路構成体もしくは複合磁石との周方向の相対距離がもっとも近くなるように固定することにより、磁気回路構成体もしくは複合磁石により磁界が形成されている限り、車輪のどの回転位置においても磁気センサはこれを検知することができ、したがって、連続的な熱劣化の度合いを検出することを可能にすることができる。
（２６）
本発明は、（１５）〜（２５）のいずれかに記載された発明において、永久磁石を形成する磁性材料として、希土類磁性材料を用いてなるタイヤ熱劣化検知センサである。
このタイヤ温度センサによれば、永久磁石として希土類磁性材料を用いるので、熱劣化磁性体が高透磁率の状態における磁気回路構成体もしくは複合磁石を磁束密度の高いものとすることができ、よって、感度のよいタイヤ熱劣化検知センサを提供することができる。
（２７）
本発明は、（１５）〜（２６）のいずれかに記載された発明において、熱劣化磁性体を、磁力線の向きに沿って配列された高透磁率のワイヤと、ワイヤの周囲に接触して配設されたワイヤ腐食物質とを含んで構成し、ワイヤ腐食物質は、ワイヤに対して腐食性を有しその腐食速度が温度上昇に伴って加速する特性を有してなるタイヤ熱劣化検知センサである。
このタイヤ熱劣化検知センサの熱劣化磁性体に設けられたワイヤは、その周囲のワイヤ腐食物質に接している時間に比例して腐食が進行するが、その進行速度は温度が高いほど速い。ワイヤの腐食が進行してゆくと、腐食部分の広がりに応じて、ワイヤの径が細くなりあるいは切断された部分が増えてゆきその結果磁気回路の方向に沿って配列されたワイヤを含むこの熱劣化磁性体全体の透磁率は低下してゆく。このタイヤ熱劣化検知センサによれば、上記のように、この磁気回路構成体が設けられたタイヤ部分の熱劣化の程度と一対一に関係つけられる熱劣化特性を具えた熱劣化磁性体を構成することができるとともに、これを容易に形成することができる。
（２８）
本発明は、（１５）〜（２７）のいずれかに記載された発明において、熱劣化磁性体を、バインダと、バインダ中に混合分散され互いに接触しあって磁路の一部を形成する高透磁率の磁性粉とで構成し、バインダは、体積増加を伴う自己分解反応もしくは自己重合反応を行いその反応速度を温度上昇に伴って加速する特性を有してなるタイヤ熱劣化検知センサである。
このタイヤ熱劣化検知センサの熱劣化磁性体に配合された磁粉は、初期の段階では互いに接触し合って、熱劣化磁性体に高い透磁率を付与するが、磁粉の回り存在するバインダは、所定温度範囲では分解反応もしくは重合反応を起こして体積が増加し、しかも温度が上昇するとその反応速度も上昇する性状を有していて、この反応の進行に伴ってバインダの体積が増加して磁粉と磁粉の間に入り込み磁粉同士の接触を切断してゆき、その結果この熱劣化磁性体全体の透磁率は低下してゆく。
このタイヤ熱劣化検知センサによれば、上記のように、この磁気回路構成体が設けられたタイヤ部分の熱劣化の程度と一対一に関係つけられる熱劣化特性を具えた熱劣化磁性体を構成することができ、また、熱劣化磁性体を容易に形成することができる。
（２９）
本発明は、（２８）に記載された発明において、前記磁性粉を、所定の温度範囲において透磁率が温度上昇に伴って低下する感温磁性材料で形成してなるタイヤ熱劣化検知センサである。
このタイヤ熱劣化検知センサによれば、前記磁粉を所定の温度範囲において透磁率が温度上昇に伴って低下する感温磁性材料で形成したので、このセンサの磁気回路構成体が設けられたタイヤ部分の熱劣化の進行のみならず異常な温度上昇によっても熱劣化磁性体の透磁率が低下し、その結果漏洩磁界を増加させるので、漏洩磁界の異常値が検出され場合には熱劣化が所定限度を超えたかもしく温度が異常に上昇したかのいずれかの異常が発生していると判定することができ、両方の異常検出機能を併せ持たせることができる。
（３０）
本発明は、（１５）〜（２９）のいずれかに記載された発明において、永久磁石を磁性粉をゴムに混合分散してなるボンド磁性体より形成するとともに、熱劣化磁性体に可撓性を具えさせてなるタイヤ熱劣化検知センサである。
この発明によれば、磁気回路構成体もしくは複合磁石を構成する永久磁石を、磁石の粉末である磁性粉をゴムに混合分散して形成したので、磁気回路構成体もしくは複合磁石はタイヤの大きな変形に対して追従して変形することができ、よって、この磁気回路構成体もしくは複合磁石がタイヤからはがれたり、タイヤの正常な変形を阻害したり、あるいは、この磁気回路構成体もしくは複合磁石自身が破壊したりするのを防止することができる。
（３１）
本発明は、（１）〜（３０）のいずれかに記載された磁気回路構成体もしくは複合磁石を具えてなるタイヤである。
この発明のタイヤによれば、このような磁気回路構成体もしくは複合磁石を具えるので、前述の説明に従うタイヤ温度センサもしくはタイヤ熱劣化検出センサを構成することを可能にする。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。まず、第一の実施形態のタイヤ温度センサについて、図１ないし図７に基づいて説明する。図１は、第一の実施形態のタイヤ温度センサ１を車両の車軸部分への取り付け状態で示す断面図であり、図２は複合磁石４の配置を示すタイヤの斜視図である。タイヤ９のトレッド部３の軸方向両側に位置するショルダ部２の、インナーライナ５の半径方向内側には、互いに逆極性の磁極を両端に設けた複合磁石４が、両端を結ぶ線の向きを周方向に平行にして貼付けられ、また、複合磁石４のそれぞれの磁極に磁気的に接続された高透磁率磁性体リボン２３が、タイヤ９のビード部６の近傍まで延在して貼り付けられている。
一方、車軸１０の非回転部分を構成するアクスルケース１３には、ハブ１２が軸支され、タイヤ９を装着するリム１１はハブ１２に固定されていて、二個の磁気センサ１４が、アクスルケース１３の軸心の直上部分の、タイヤの両ビード部６に近い幅方向位置に取り付けられている。そして、複合磁石４と二本の高透磁率磁性体リボン２３と磁気センサ１４とでタイヤ温度センサ１を構成している。なおここで、もしリム１１が磁性材料よりなるものとした場合、複合磁石４で発生する磁界はリム１１により磁気シールドされ磁気センサ１４によって検知されなくなるので、リム１１はアルミニウム等の非磁性の材料より形成する必要がある。
図３（ａ）は複合磁石４の平面図であり、図３（ｂ）は、その側面図である。複合磁石４は平板状をなし一方の面をインナーライナ５に貼り付けられていて、複合磁石４は、二の永久磁石２１Ａ、２１Ｂと、これらの異なる極性の磁極同士を連結させる感温磁性体２２とで構成されている。図３（ａ）では、感温磁性体２２は、左側の永久磁石２１ＡのＳ極と右側の永久磁石２１ＢのＮ極との間に配置されこれらの磁極を連結している。そして、高透磁率磁性体リボン２３と磁気的に接続される複合磁石４の両端には、それぞれの永久磁石２１Ａ、２１Ｂの、感温磁性体２２と連結されない側の磁極、すなわち、永久磁石２１ＡのＮ極および永久磁石２１ＢのＳ極が配置される。
永久磁石２１Ａ、２１Ｂおよび感温磁性体２２は、それぞれ磁石材料および、高透磁率磁性体すなわち軟質磁性材料よりなる磁性粉を配合ゴムに分散混合してできたボンド磁性体をシート状にして形成され、複合磁石４はこれらのゴムシートよりなり、そのため、高い柔軟性を担持し、タイヤ９の大きな変形にも追従して変形することができる。
永久磁石２１Ａ、２１Ｂを構成するボンド磁性体の磁性粉は、安価なフェライトを用いることもできるが、ネオジウム鉄ボロン、サマリウムコバルトあるいはサマリウム鉄窒素などの希土類磁石や、アルニコ磁石などを用いることにより、強い磁界を放射するものとすることができ有利である。
また、感温磁性体２２は、タイヤ９のショルダ部の許容温度範囲の上限付近にキュリー点を有する軟質磁性材料で形成されていて、この感温磁性体２２は、キュリー点よりずっと低い温度では高い透磁率を有するが、キュリー点を超える温度においては磁化を喪失する結果、透磁率も極めて小さくなる特性を有している。複合磁石４が貼り付けられているタイヤ部分の温度をＴｘとしたとき、Ｔｘがキュリー点よりずっと低い正常範囲の温度であるときは、感温磁性体２２の透磁率は高いので複合磁石４の磁力は大きいが、Ｔｘがキュリー点を超えると感温磁性体２２は非磁性体となり、その結果、複合磁石４全体の磁力もなくなる。そしてこの磁力の変化はこの複合磁石４から出る磁力線の数を変化させる。
なお、この感温磁性体２２は、温度上昇に応じて透磁率を低下させる特性に加えて、飽和磁化をも低下させる特性を有することが好ましく、このことにより、複合磁石４の磁力の温度変化に対する感度を一層向上させることができる。
このような特性を有する感温磁性体２２を構成するボンド磁性体の磁性粉は、ＮｉＣｕ、ＮｉＡｌ、ＮｉＣｒ、ＮｉＶ、ＮｉＳｉ，ＮｉＴｉ、ＮｉＭｏ，ＮｉＳｂ，ＮｉＺｎを含むＮｉ系合金、Ｍｎ−Ｃｕ系合金、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｆｅ２Ｏ４系合金、Ｍｎ−Ｚｎ−Ｆｅ２Ｏ３系合金、Ｆｅ−Ｎｉ系合金、Ｎｉ−Ｃｕ系合金、もしくは、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ−Ｓｉ系合金などのうちから、検知したい温度の領域に応じて、適宜選択して用いることができる。
図４は、高透磁率磁性体リボン２３の構成を示す斜視図である。高透磁率磁性体リボン２３は、ゴム等の可撓性材料中に波形あるいはかぎ型等に癖付けされて連続する高透磁率の線状体２４が多数、長さ方向に配列されてなっている。そして、これらの高透磁率線状体２４は、複合磁石４の両端からの磁力をタイヤ９のビード部６の近傍まで導く磁路として機能するとともに、各線状体２４は癖付けされているので、タイヤの走行に際しても、無理な応力を発生させることなく追従して変形することができ、しかもこの変形によって線状体２４の長さや太さが変化することがないのでその透磁率を変化させることがなく、複合磁石４の磁力の変化をそのままビード部６近傍に伝達することができる。
図５は、タイヤ内面から見た複合磁石４をインナーライナ５を平面に展開して示す展開図である。矢印Ｄで示す方向がタイヤの幅方向、矢印Ｃで示す方向がタイヤの周方向であり、また、Ｅはタイヤ９の赤道面を表す。インナーライナ５の各ショルダ部２には、高透磁率磁性体リボン２３がそれぞれ両端に接続された複合磁石４が複数組、周方向に沿って所定ピッチで一列に配列されている。また、いずれの複合磁石４も、永久磁石２１Ａ、２１Ｂの磁極を結ぶ直線がタイヤ９の周方向に向く姿勢で配置されている。例えば、図５に示す例では、複合磁石４は左右それぞれ四個ずつ、９０度ピッチで配設されていて、左の複合磁石４と右の複合磁石４とは、周方向に互いに位相を異ならせている。
図６は、対をなす高透磁率磁性体リボン２３の端の間に形成される磁力線とこれを検出する磁気センサ１４との配置を図１の矢視ＶＩ−ＶＩにおいて示す配置図である。図６は、周方向に９０度ずつ離隔して配置された四個の複合磁石４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄが貼付けられたそれぞれのタイヤ部分の温度Ｔｘのうち、４Ｂに対応するタイヤ部分の温度だけが異常で、他のタイヤ部分の温度は正常である状態を例示しているが、この状態においては、複合磁石４Ｂの磁力だけが温度の影響により異常に低下していて、複合磁石４Ｂに対応する高透磁率磁性体リボン２３の端同士の間に形成される磁力線の数は異常に少ない。
磁気センサ１４はタイヤ９が装着された車軸１０の非回転部分であるアクスルケース１３の軸心の直上部分に、そのタイヤ軸心に直交する面内の磁力線を検知するようにその姿勢を設定されていて、温度Ｔｘが正常な状態において複合磁石４から放射される磁力線のうち、タイヤ周方向の成分を検知することができる。そして、各組の対をなす高透磁率磁性体リボン２３同士の間に形成される磁力線はタイヤの回転とともに回転し、順次、磁力センサ１４の配置された周方向位置を横切ったとき、磁力センサ１４にはぞれぞれの磁力線の強さに対応する磁束密度のピークが現れる。
図７は、タイヤ９を回転させたとき磁気センサ１４が検出する磁束密度の時間変化を、縦軸に磁束密度の大きさ、横軸に経過時間Ｔをとって示すグラフである。図７にはまた、タイヤ９の回転に伴って、車軸の回転部分の周上の一箇所が車軸の非回転部分の所定位置を通過するときに発信するパルスＳを、時間軸を合わせて示しているが、パルスＳの発生タイミングはタイヤ各一回転の位相原点となる。
前述のように磁気センサ１４はタイヤ直上部分からの磁界をもっとも強く検知するので、タイヤ９が回転して、ショルダ部２に配置された複合磁石４が軸直上に位置したとき、磁気センサ１４が検出する磁束密度はピークＰＡ１〜ＰＡ４、を現す。そして、温度Ｔｘが正常なときは複合磁石４の磁力は大きいので、ピークの磁束密度は大きいが、温度Ｔｘが異常範囲に達し複合磁石４の磁力が小さくなると、ピークＰＡ２のようにその磁束密度の大きさは所定の閾値ＳＨ以下となる。このとき、異常発生の旨の信号を磁気センサ１４から車体側に送信することにより、例えば車体側に設けた警報装置を介して運転者に異常を知らせることができる。
連続して現われる磁束密度のピークのそれぞれを、タイヤ９上のそれぞれの複合磁石４に対応させる方法について、ピークＰＡ２を例にとって以下に説明する。位相原点のパルスＳを検出してからピークＰＡ２を検出するまでの時間をｔ、相前後するパルスＳの間の時間をＴとすると、ピークＰＡ２の位相θＡ２は、比例計算により式（１）に基づいて求めることができる。そして、パルスＳを発生させるタイヤの回転位置は分かっているので、この回転位置からθＡ２だけタイヤがさらに回転したときに軸直上に位置する複合磁石４が、磁束密度のピークＰＡ２に対応するものとして関係させることができる。
θＡ２＝（ｔ／Ｔ）ｘ３６０                                  （１）
このように、この実施形態に示すタイヤ温度センサ１を用いて、タイヤ９が異常な温度に上昇したことを検知することができ、しかも、どの複合磁石４からの磁界が異常かもチェックすることができるので、温度が異常に上昇したタイヤの部分を特定することができる。さらに、温度の異常判定のみならず、予め、検知する磁束密度のピークの大きさと温度Ｔｘとの関係とを示す関係式を準備しておくことにより、検出されたピーク磁束密度の大きさから温度をＴｘを逆算してリアルタイムに求めることができ、測定された温度の値そのものも運転者に伝達することができる。
次に、第二の実施形態のタイヤ温度センサについて、図８〜図１０に基づいて説明する。図８は、第二の実施形態のタイヤ温度センサ１Ａを車両の車軸部分への取り付け状態で示す断面図である。タイヤ９のトレッド部３の軸方向両側に位置するショルダ部２の、インナーライナ５の半径方向内側には、互いに逆極性の磁極を両端に設けた複合磁石４が、両端を結ぶ線の向きを周方向に平行にして貼付けられ、また、複合磁石４のそれぞれの磁極に磁気的に接続された高透磁率磁性体リボン２３が、タイヤ９のビード部６の近傍まで延在されて貼り付けられている。
ここに示される複合磁石４ならびに高透磁率磁性体リボン２３の構成並びに配置は、図２〜図５に基づいて、第一実施形態について説明したものと全く同様で、簡明を期すためこれらの詳細の説明は省略する。
車軸１０の非回転部分を構成するアクスルケース１３には、ハブ１２が軸支され、タイヤ９を装着するリム１１はハブ１２に固定されているが、二個の磁気センサ１５が、回転するリム１１の、タイヤ９のビード部６が装着されている部分の幅方向内側に近接して取り付けられていて、この点が第一実施形態のものと異なる。
図９は、対をなす高透磁率磁性体リボン２３のビード部端の間に形成される磁力線とこれを検出する磁気センサ１５との配置を図８の矢視ＩＸ−ＩＸにおいて示す配置図である。磁気センサ１５は、リム１１上の、複合磁石複合磁石４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄにそれぞれ対応する周方向位置に固定されていて、この相対位置関係はタイヤの回転角度位置に無関係となる。そして、一つの複合磁石、この両端の二本の高透磁率磁性体リボン２３、およびこれに対応する磁気センサ１５が一組となってタイヤ温度センサ１Ａを構成する。
図９は、周方向に９０度ずつ離隔して配置された四個の複合磁石４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄが貼付けられているそれぞれのタイヤ部分の温度Ｔｘのうち、４Ｂに対応するタイヤ部分の温度だけが異常で、他のタイヤ部分の温度は正常である状態を例示しているが、前述の説明の通り、この状態においては、複合磁石４Ｂに対応する高透磁率磁性体リボン同士の間に形成される磁力線の数は異常に少なくなっている。
図１０は、車両走行時、複合磁石４Ｂに対応する磁気センサ１５が検出する磁束密度の時間変化を、縦軸に磁束密度の大きさ、横軸に経過時間Ｔをとって示すグラフである。複合磁石４Ｂが貼付けられているタイヤ部分の温度Ｔｘが正常なときは複合磁石４の磁力は大きく、このとき磁気センサ１５は、例えばｇ１のレベルの磁束密度を検出しているが、温度Ｔｘが異常範囲に達し複合磁石４の磁力が小さくなると、磁気センサ１５で検出される磁束密度は所定の閾値ＳＨ以下となり、このとき、異常発生の旨の信号を磁気センサ１５から車体側に電波で送信することにより、例えば車体側に設けた警報装置を介して運転者に異常を知らせることができる。
このように、この実施形態に示すタイヤ温度センサ１Ａにおいても、これを用いて、タイヤ９が異常な温度に上昇したことを検知し、あるいは、タイヤの温度を検出して、検出結果を運転者に伝達することができることは、第一の実施形態について説明したのと同様である。
これらの実施形態においては、複合磁石４を二の永久磁石２１Ａ、２１Ｂおよび感温磁性体２２で構成したが、このかわりに、複合磁石を、一の永久磁石の一方の端に一の感温磁性体を連結してもよく、この場合、複合磁石の両極はそれぞれ永久磁石の他方の端と感温磁性体の永久磁石に連結されていない側の端とに形成され、また、一の永久磁石の両端にそれぞれ感温磁性体を連結したものとしてもよく、この場合、複合磁石の両極はこれらの感温磁性体の永久磁石と連結されていない側の端にそれぞれ形成される。さらには、任意の数の永久磁石と任意の数の感温磁性体とを適宜直列につなぎ合わせた種々の形態ものであってもよい。なお、複合磁石４を、所定の温度近傍で磁力が低下する特性を有する永久磁石だけで構成することもできるが、この場合、温度に対する感度を十分確保できるよう留意する必要がある。
次に、第三の実施形態について図１１〜図１２に基づいて説明する。図１１は、第三の実施形態のタイヤ温度センサ３１を車両の車軸部分への取り付け状態で示す断面図である。車軸１０の非回転部分を構成するアクスルケース１３には、ハブ１２が軸支され、タイヤ９を装着するリム１１はハブ１２に固定されている。タイヤ９のトレッド部３の軸方向両側に位置するショルダ部２の、インナーライナ５の半径方向内側には、複合磁石４が貼り付けられ、一方、アクスルケース１３の軸心の直上部分に磁気センサ３４が取り付けられていて、複合磁石４と磁気センサ３４とで、タイヤ温度センサ３１を構成する。また、複合磁石４の構造は先に図３に示したそのものであり、その詳細の説明は、第一および第二に実施形態についてと同様であるので繰り返さない。
図１２は、タイヤ内面から見た複合磁石４をインナーライナ５を平面に展開して示す展開図である。矢印Ｄで示す方向がタイヤの幅方向、矢印Ｃで示す方向がタイヤの周方向であり、また、Ｅはタイヤ９の赤道面を表す。インナーライナ５のそれぞれのショルダ部２には、複数の複合磁石４が周方向に沿って所定ピッチで一列に配列され、左右のショルダ部２の周方向に沿うそれぞれの配列は、互いに半ピッチだけ位相をずらして設定されている。また、いずれの複合磁石４も、永久磁石２１Ａ、２１Ｂの磁極を結ぶ直線がタイヤ９の子午線面内に含まれる姿勢で配置されている。例えば、図１２に示す例では、複合磁石４は赤道面を挟んで左右それぞれ四個ずつ、９０度ピッチで配設されていて、左の複合磁石４と右の複合磁石４とは、回転角度位置で４５度だけ周方向に互いに位相を異ならせるとともに、磁極の向きが逆向きとなるよう配置されている。なお、ここでタイヤ子午線面とは、タイヤ９の回転軸心を通る平面を指す。
以上のように構成された第三の実施形態のタイヤ温度センサ３１が、第一の実施形態のタイヤ温度センサ１と異なる点は、タイヤ温度センサ１において設けられる高透磁率磁性体リボン２３が具えられていない点、および、複合磁石４の配置方向を異にする点であり、これらの違いに起因する磁界の形成態様がやや異なるものの、磁気センサ３１が検知する磁束密度のピークから複合磁石４の取り付けられているタイヤ部分の温度を推定する方法や、温度の異常を検知する方法等については、図７に基づいて、第一の実施形態について既に説明した通りであり、簡明のため、これらの詳細の説明を省略する。
図１３は、第四の実施形態のタイヤ温度センサ３１Ａを車両の車軸部分への取り付け状態で示す断面図である。タイヤ９のショルダ部２の、インナーライナ５の半径方向内側には複合磁石４が貼付けられ、一方、車軸１０の非回転部分を構成するアクスルケース１３には、ハブ１２が軸支され、タイヤ９を装着するリム１１はハブ１２に固定されていて、磁気センサ３５が、リム１１のリムウエル部１１Ａに取り付けられていて、複合磁石４と磁気センサ３５とでタイヤ温度センサ３１Ａを構成する。
ここに示される複合磁石４の構成ならびに配置は第三の実施形態に示したものと全く同様であり、これらの詳細の説明は省略するが、この実施形態のタイヤ温度センサ３１Ａが、第三の実施形態の実施形態の温度センサ３１と異なる点は、磁気センサ３５は、複合磁石４と同じ数だけ回転するリムに取り付けて設けられ、それぞれ対応する複合磁石４の半径方向内側に配置されている点あり、このことにより、第二の実施形態について説明したと同様、磁気センサ３５は、対応する複合磁石４が磁気を有する限り連続的に磁界を検知し続けることができ、したがって、連続的に温度のデータを計測することができる。
次に、第五の実施形態のタイヤ温度センサを図１４〜図１８に基づいて説明する。図１４は、この実施形態のタイヤ温度センサ４１を車両の車軸部分への取り付け状態で示す断面図である。車軸１０の非回転部分を構成するアクスルケース１３には、ハブ１２が軸支され、タイヤ９を装着するリム１１はハブ１２に固定されている。タイヤ９のトレッド部３の軸方向両側に位置するショルダ部２の、インナーライナ５の半径方向内側には、磁気回路構成体４４が貼り付けられ、一方、アクスルケース１３の軸心の直上部分に磁気センサ１４が取り付けられていて、磁気回路構成体４と磁気センサ１４とで、タイヤ温度センサ４１を構成する。ここで、リム１１はアルミニウム等の非磁性の材料で形成する必要があることは前述のとおりである。
図１５（ａ）は磁気回路構成体４４の平面図であり、図１５（ｂ）は、その側面図である。Ｓ１はタイヤ９のインナーライナ５への貼り付け面、Ｓ２は、貼り付け面Ｓ１に対向する面、すなわち車軸に面する面を表している。磁気回路構成体４４は、面Ｓ１、Ｓ２の間を長方形の層を四層に積層した構造になり、これらの層をＳ１の側から順に、第一層〜第四層としたとき、第一層は透磁率が温度によって変化する感温磁性体５２で形成された感温磁性体シートであり、第三層は永久磁石５１で形成された永久磁石シートである。また、第二層は、長方形の長さ方向に沿う両端に配置された高透磁率の軟質磁性材料よりなる磁気連結ヨーク５３ａと、これらの磁気連結ヨーク５３ａの間の領域を埋める磁気絶縁シート５４ａとで構成され、第四層も同様に放射ヨーク５３ｂと磁気絶縁シート５４ｂとで構成されている。
永久磁石５１の両磁極は長方形の長手方向両端に配置され、永久磁石５１と感温磁性体５２とこれらを磁気的に連結する両磁気連結ヨーク５３ａとは閉じた磁気回路Ｆを構成する。また、放射ヨーク５３ｂは、この磁気回路Ｆからの漏洩磁界を集中して放射するために設けられ、一方、磁気絶縁シート５４ａ、５４ｂは、非磁性体のゴムシートよりなり、磁性体間の磁気的絶縁を確保するために設けられる。
そして、永久磁石５１、感温磁性体５２、磁気連結ヨーク５３ａおよび放射ヨーク５３ｂは、磁性粉を配合ゴムに分散混合してできたボンド磁性体をシート状にして形成されるとともに、磁気絶縁シート５４ａ、５４ｂは、磁性粉を混入させないゴムシートで形成されていて、磁気回路構成体４４はこれらのシートを四層に積層して形成される。そして、これらのゴムシートを貼り合わせてできた磁気回路構成体４４は高い柔軟性を担持し、タイヤ９の大きな変形にも追従して変形することができる。
永久磁石５１を構成するボンド磁性体の磁性粉は、安価なフェライトを用いることもできるが、ネオジウム鉄ボロン、サマリウムコバルトあるいはサマリウム鉄窒素などの希土類磁石や、アルニコ磁石などを用いることにより、強い磁界を放射することができ有利である。
また、感温磁性体５２は、タイヤ９のショルダ部の許容温度範囲の上限付近にキュリー点を有する軟質磁性材料で形成されていて、この感温磁性体５２は、キュリー点よりずっと低い温度では高い透磁率を有するが、キュリー点を超える温度においては磁化を喪失する結果、透磁率も極めて小さくなる特性を有している。磁気回路構成体４４が貼り付けられているタイヤ部分の温度をＴｘとしたとき、Ｔｘがキュリー点よりずっと低い正常範囲の温度であるときは、感温磁性体５２の透磁率は高いので磁気回路Ｆ内での磁束密度は大きく、このため磁気回路構成体４からの漏洩磁束はほとんどないが、Ｔｘがキュリー点を超えると感温磁性体５２は非磁性体となり磁気回路Ｆの一部がほぼ開放した状態となるので漏洩磁束は増加する。そしてこの漏洩磁束はヨーク５３ｂに誘導されてタイヤの半径方向中心に向かう磁力線を発生させる。
このような特性を有する感温磁性体５２を構成するボンド磁性体の磁性粉は、ＮｉＣｕ、ＮｉＡｌ、ＮｉＣｒ、ＮｉＶ、ＮｉＳｉ，ＮｉＴｉ、ＮｉＭｏ，ＮｉＳｂ，ＮｉＺｎを含むＮｉ系合金、Ｍｎ−Ｃｕ系合金、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｆｅ２Ｏ４系合金、Ｍｎ−Ｚｎ−Ｆｅ２Ｏ３系合金、Ｆｅ−Ｎｉ系合金、Ｎｉ−Ｃｕ系合金、もしくは、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ−Ｓｉ系合金などのうちから、検知したい温度の領域に応じて、適宜選択して用いることができる。
図１６は、タイヤ内面から見た磁気回路構成体４４をインナーライナ５を平面に展開して示す展開図である。矢印Ｄで示す方向がタイヤの幅方向、矢印Ｃで示す方向がタイヤの周方向であり、また、Ｅはタイヤ９の赤道面を表す。インナーライナ５のそれぞれのショルダ部２には、複数の磁気回路構成体４４が周方向に沿って所定ピッチで一列に配列され、左右のショルダ部２の周方向に沿うそれぞれの配列は、互いに半ピッチだけ位相をずらして設定されている。また、いずれの磁気回路構成体４４も、永久磁石５１の磁極結ぶ直線がタイヤ９の子午線面内に含まれる姿勢で配置されている。例えば、図１６に示す例では、磁気回路構成体４４は赤道面を挟んで左右それぞれ四個ずつ、９０度ピッチで配設されていて、左の磁気回路構成体４４と右の磁気回路構成体４４とは、回転角度位置で４５度だけ周方向に互いに位相を異ならせるとともに、磁極の向きが逆向きとなるよう配置される。
図１７（ａ）、図１７（ｂ）は、磁気回路構成体４４から漏洩する磁界による磁力線とこれを検出する磁気センサ１４とのタイヤ子午線面上での配置を示す配置図である。図１７（ａ）は、温度Ｔｘが正常な範囲にある状態での磁束線を示すものであり、図１７（ｂ）は、温度Ｔｘが異常に上昇した状態での磁束線を示すものである。磁気センサ１４はタイヤ９を装着する車軸１０の非回転部分であるアクスルケース１３の軸心の直上部分に、そのタイヤ子午線面内に延在する磁力線を検知するようにその姿勢を設定されていて、温度Ｔｘが異常に上昇した状態において磁気回路構成体４４からタイヤ半径方向内方に向いて配置された放射ヨーク５３ｂから放射される磁力線のうち、タイヤ子午線面内に放射される磁力線を検知することができる。なお、磁気センサ１４が取り付けられるアクスルケース１３上の部分は軸心直上部分に限定されるものではないが、磁気回路構成体４４がタイヤの接地部分から離れて少なくとも接地変形の影響を受けない回転角度位置に来たときに前記漏洩磁界を検知するよう磁気センサ１４を取り付けるのがよく、この場合、所定の回転角度位置にある磁気回路構成体４４と磁気センサ１４との間の距離が軸荷重の変化や振動に影響されることなく、よって検出される磁束密度もこれらの影響されずにタイヤの温度測定値を精度の高いものものとすることができ、したがって、磁気センサ１４はアクスルケース１３の上部分に取り付けるのが好ましい。
図１８は、タイヤ９を回転させたとき磁気センサ１４が検出する磁束密度の時間変化を、縦軸に磁束密度の大きさ、横軸に経過時間をとって示すグラフである。図１８にはまた、タイヤ９の回転に伴って、車軸の回転部分の周上の一箇所が車軸の非回転部分の所定位置を通過するときに発信するパルスＳを、時間軸を合わせて示しているが、パルスＳの発生タイミングはタイヤ各一回転の位相原点となる。
前述のように磁気センサ１４はタイヤ直上部分からの磁界をもっとも強く検知するので、タイヤ９が回転して、ショルダ部２に配置された磁気回路構成体４４が軸直上に位置したとき、磁気センサ１４が検出する磁束密度はピークＰＡ１〜ＰＡ４、ＰＢ１〜ＰＢ５を現す。そして、温度Ｔｘが正常なときは磁気回路構成体４からの漏洩磁界はほとんどないので、ピークの磁束密度の大きさはほぼゼロであるが、温度Ｔｘが異常範囲に達し磁気回路構成体４４からの漏洩磁界が大きくなると、ピークＰＡ２のようにその磁束密度の大きさは所定の閾値を超え、このように、ピークの磁界の大きさを求めることによって、磁気回路構成体４４に対応するタイヤ部分の温度を求め。また、温度の異常を判定することができる。
連続して現れる磁束密度のピークのそれぞれを、タイヤ９上のそれぞれの磁気回路構成体４４に対応させる方法については、第一の実施形態について先に説明したのと同様にして行うので、詳細の説明は省略する。
さらに、左の磁気回路構成体４４と右の磁気回路構成体４４とは４５度だけ位相を異ならせて配置されているので、磁束密度のピークの位相から左右いずれの磁気回路構成体４４が温度異常であるかも判別することができる。また、左右の磁気回路構成体４４はその磁極の向きが逆向きになっているので、これらの磁気回路構成体４４からの漏洩磁界による磁束密度のピークは正負反対に出現することを利用して磁気回路構成体４４の左右位置の判定を確認することができる。
このように、この実施形態に示すタイヤ温度センサ４１を用いて、タイヤ９が異常な温度に上昇したことを検知することができ、しかも、どの磁気回路構成体４４からの漏洩磁界が異常かをチェックすることができるので、温度が異常に上昇したタイヤの部分を特定することができる。さらに、温度の異常判定のみならず、予め、検知する磁束密度のピークの大きさと温度Ｔｘとの関係とを示す関係式を準備しておくことにより、検出されたピーク磁束密度の大きさから温度をＴｘを逆算してリアルタイムに求めることができ、測定された温度の値そのものも運転者に伝達することができる。
そして、磁気回路構成体４４が配置されたそれぞれの個所を識別するには、それぞれの磁気回路構成体４４の周方向位置を互いに異ならせたり、同じ周方向位置に置かれた磁気回路構成体４４であっても、これらの磁極の向きを正逆に異ならせたりすればよいことは前述の説明の通りである。
次に、図１９〜２１に基づいて第六の実施形態のタイヤ温度センサについて説明する。図１９は、この実施形態のタイヤ温度センサ４１Ａを車両の車軸部分への取り付け状態で示す断面図である。車軸１０の非回転部分を構成するアクスルケース１３には、ハブ１２が軸支され、タイヤ９を装着するリム１１はハブ１２に固定されている。タイヤ９のトレッド部３の軸方向両側に位置するショルダ部２の、インナーライナ５の半径方向内側には、複数の磁気回路構成体４４が貼り付けられ、一方、磁気センサ３５が、リム１１のリムウエル部１１Ａに取り付けられ、磁気センサ３５は、磁気回路構成体４４に対応する周方向位置に磁気回路構成体４４の数だけ設けられる。磁気回路構成体４４の構成ならびにその配置は、第五の実施形態のものと全く同じであり詳細の説明は省略する。
図２０は、磁気回路構成体４４からの漏洩磁界による磁力線とこれを検出する磁気センサ３５との配置を図１９の矢視ＸＸ−ＸＸにおいて示す配置図である。それぞれの磁気センサ３５は、リム１１上の、四個の磁気回路構成体４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ、４４Ｄに対応する周方向位置に固定されていて、これらの周方向の相対位置関係はタイヤの回転角度位置に関係なく固定されることになる。そして、各磁気回路構成体４４とこれに対応する磁気センサ３５とが一組となってタイヤ温度センサ４１Ａを構成する。
図２０は、周方向に９０度ずつ離隔して配置された四個の磁気回路構成体４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ、４４Ｄが貼付けられているそれぞれのタイヤ部分の温度Ｔｘのうち、４４Ｂに対応するタイヤ部分の温度だけが異常で、他のタイヤ部分の温度は正常である状態を例示しているが、前述の説明の通り、この状態においては、磁気回路構成体４４Ｂに対応する磁力線の数は異常に多くなっている。
図２１は、車両走行時、磁気センサ１５が検出する磁束密度の時間変化を、縦軸に磁束密度の大きさ、横軸に経過時間Ｔをとって示すグラフである。磁気回路構成体４４が貼付けられているタイヤ部分の温度Ｔｘが正常なときは磁気回路構成体４４からの漏洩磁界は小さく、このとき磁気センサ３５は、例えばｇ２のレベルの磁束密度を検出しているが、温度Ｔｘが異常範囲に達し磁気回路構成体４４からの漏洩磁界が大きくなると、磁気センサ３５で検出される磁束密度は所定の閾値ＳＨを越えて大きくなり、このとき、異常発生の旨の信号を磁気センサ３５から車体側に電波で送信することにより、例えば車体側に設けた警報装置を介して運転者に異常を知らせることができる。
このように、第六の実施形態に示すタイヤ温度センサ４１Ａにおいても、これを用いて、タイヤ９が異常な温度に上昇したことを検知し、あるいは、タイヤの温度を検出して、検出結果を運転者に伝達することができ、さらに、タイヤがどの回転位置にあっても、温度の情報を連続的に検知することができる。
なお、第一〜第六の実施形態では、複合磁石４あるいは磁気回路構成体４４をショルダ部２に配置したが、これを、温度情報を検知したいタイヤの部分に応じて、トレッド部３、サイドウォール部、あるいはビード部に設けることができ、さらにこれらの部分から選び出された個所を組み合わせた複数の個所に磁気回路構成体４４を配置して、これらの個所からの温度情報を同時に検知することも可能であり、また、それぞれの実施形態に用いられる磁気センサ１４、１５には、弱い磁界であっても感度よく検出することのできるＭＩセンサ（磁気インピーダンスセンサ）を用いるのが好ましい。また、要求される感度によっては、ＭＲセンサ（磁気抵抗センサ）でもよく、さらには、磁界の大きさによって接点が断接するリードスイッチを用いてリードスイッチの断接により磁界の大きさを検知してもよく、この場合、互いに異なるレベルの磁界により断接を行う複数個のリードスイッチを設けてそれぞれのリードスイッチの断接状態を知ることによって、磁界の強さがどのレベルにあるかを特定することができる。
以上、本発明に係るタイヤ温度センサについて第一〜第六の６の実施形態について説明したが、次に、本発明に係るタイヤ熱劣化検知センサの実施形態について、図２２ないし図３０に基づいて説明する。図２２は、この実施形態のタイヤ熱劣化検知センサ５１を車両の車軸部分への取り付け状態で示す断面図であり、図２３は複合磁石５４の配置を示すタイヤの斜視図である。タイヤ９のトレッド部３の軸方向両側に位置するショルダ部２の、インナーライナ５の半径方向内側には、互いに逆極性の磁極を両端に設けた複合磁石５４が、両端を結ぶ線の向きを周方向に平行にして貼付けられ、また、複合磁石５４のそれぞれの磁極に磁気的に接続された高透磁率磁性体リボン５３が、タイヤ９のビード部６の近傍まで延在して貼り付けられている。
一方、車軸１０の非回転部分を構成するアクスルケース１３には、ハブ１２が軸支され、タイヤ９を装着するリム１１はハブ１２に固定されていて、二個の磁気センサ６４が、アクスルケース１３の軸心の直上部分の、タイヤの両ビード部６に近い幅方向位置に取り付けられている。そして、複合磁石５４と二本の高透磁率磁性体リボン５３と磁気センサ６４とでタイヤ熱劣化検知センサ５１を構成する。なおここで、もしリム１１が磁性材料よりなるものとした場合、複合磁石５４で発生する磁界はリム１１により磁気シールドされ磁気センサ６４によって検知されなくなるので、リム１１はアルミニウム等の非磁性の材料より形成する必要がある。
図２４（ａ）は複合磁石５４の平面図であり、図２４（ｂ）は、その側面図である。複合磁石５４は平板状をなし一方の面をインナーライナ５に貼り付けられ、二の永久磁石６１Ａ、６１Ｂと、これらの異なる極性の磁極同士を連結させる熱劣化磁性体６２とで構成されている。図２４（ａ）では、熱劣化磁性体６２は、左側の永久磁石６１ＡのＳ極と右側の永久磁石６１ＢのＮ極との間に配置されこれらの磁極を連結している。そして、高透磁率磁性体リボン５３と磁気的に接続される複合磁石５４の両端には、それぞれの永久磁石６１Ａ、６１Ｂの、熱劣化磁性体６２と連結されない側の磁極、すなわち、永久磁石６１ＡのＮ極および永久磁石６１ＢのＳ極が配置される。
ここで、永久磁石６１Ａ、６１Ｂは、磁石材料よりなる磁性粉を配合ゴムに分散混合してできたボンド磁性体をシート状にして形成され、この磁性粉は、安価なフェライトを用いることもできるが、ネオジウム鉄ボロン、サマリウムコバルトあるいはサマリウム鉄窒素などの希土類磁石や、アルニコ磁石などを用いることにより、強い磁界を放射することができ有利である。
以下に、熱劣化磁性体６２の構成例を示す。図２５（ａ）は熱劣化磁性体６２を、図２４のＸＸＶ−ＸＸＶ矢視に対応して示す断面図であり、図２５（ｂ）は、図２５（ａ）のｂ−ｂ矢視に対応して示す熱劣化磁性体６２の側面図である。熱劣化磁性体６２は、磁化の向きに沿って配列された高透磁率の多数本のワイヤ６５とこれらのワイヤ６５を被覆するワイヤ腐食物質６６とにより構成されている。高温状態のまま時間が経過すると、ワイヤ６５は、ワイヤ腐食物質６６によってその径が細くなりあるいは部分的に断線を生じる。図２５（ｃ）は、図２５（ａ）に対応して、ワイヤ６５が部分的に断線した状態を模擬的に示す熱劣化磁性体６２の断面図である。このような状態になると、熱劣化磁性体６２全体の透磁率が低下する。
一方、複合磁石５４が貼り付けられているタイヤ部分の温度は熱劣化磁性体６２の温度に近似しているので、タイヤ部分の熱劣化の程度と、熱劣化磁性体６２の熱劣化の程度とは一義的な相関関係があり、したがって、タイヤ部分の熱劣化の程度は熱劣化磁性体６２の透磁率とも相関を有することになる。そして、タイヤのこの部分の熱劣化が小さいときは、熱劣化磁性体６２の透磁率は高いので複合磁石５４の磁力は大きく、このため複合磁石５４からの磁界は大きいが、タイヤ部分の熱劣化が進行すると、熱劣化磁性体５２の透磁率は低下して複合磁石５４全体の磁力も低下し、磁気センサ６４の検知する磁束密度も減少する。
ワイヤ６５の材質としては、透磁率が１００〜２００００で、Ｆｅ、Ｎｉ、ＦｅＮｉＡｌ合金、ＮｉＡｌ合金、パーマロイもしくはアモルファス金属などを用いることができるが、高い被腐食性が必要な場合には、ＦｅやＦｅＮｉＡｌなどＦｅ系の金属材料を用いるのが好ましく、被腐食性を抑制したい場合には、Ｎｉ、ＮｉＡｌなどＮｉ系の金属が好ましい。
また、ワイヤ６５の線径は、熱劣化磁性体６２に可撓性を付与する点から、１ｍｍ以下が好ましい。また、タイヤ部分の熱劣化を検知するためには、腐食の進行に伴うワイヤ６５の断面積の減少速度を適度なものにする必要があり、全ワイヤの合計断面積を同じとした場合、ワイヤ径が小さいほどワイヤ表面積は大きいので腐食による断面積減少速度は速くなり、ワイヤ径が太いほど断面積減少速度は遅く、この点からワイヤ径は５０μｍ〜５００μｍの範囲とするのがさらに好ましい。
また、ワイヤ腐食物質６６としては、タイヤに対して、これを劣化させないことが重要で、Ｏ２、Ｈ２Ｏ、Ｈ２Ｏ２、Ｃｌ２、Ｆ２等の分子を含む物質や、Ｈ＋、ＮＯ３−、ＮＯ３−、ＭｎＯ４２−、ＣｒＯ４２−、Ｆｅ３＋、Ｃｕ２＋、Ｃｅ２＋等のイオンを含む物質を用いるのが好ましい。
図２５（ａ）〜図２５（ｃ）に示す熱劣化磁性体６２の代わりに図２６（ａ）、図２６（ｂ）に示す熱劣化磁性体６２Ａを用いることもできる。図２６（ａ）は、図２４のＸＸＶ−ＸＸＶ断面における熱劣化磁性体６２Ａの断面図である。熱劣化磁性体６２Ａは、磁粉６７をバインダ６８中に混合分散して形成され、熱劣化の初期段階では磁粉６７は互いに接触して複合磁石５４の一部を形成している。また、バインダ６８は、高温状態のまま時間が経過すると、自己分解反応もしくは自己重合反応を行いその結果体積が増加する特性を有していて、この反応が進行するとバインダ６８はその体積増加により磁粉６７間に入り込み磁粉６７同士の接触を切断してゆく。図２６（ｂ）は、図２６（ａ）に対応して、磁粉６７同士の接触が部分的に切断された状態を模擬的に示す熱劣化磁性体６２Ａの断面図である。このような状態になると、熱劣化磁性体６２Ａ全体の透磁率が低下する。
そして、熱劣化磁性体６２と同様、熱劣化磁性体６２Ａの透磁率の低下は、タイヤ部分の熱劣化の程度と相関関係を有し、タイヤのこの部分の熱劣化が小さいときは、熱劣化磁性体６２Ａの透磁率は高いので複合磁石５４の磁力は大きく、このため複合磁石５４により形成される磁界は大きいが、タイヤ部分の熱劣化が大きくなると熱劣化磁性体６２の透磁率は大きく低下して複合磁石５４の磁力は低下する。
磁粉６７の材質としては、透磁率が１００〜２００００で、鉄、ニッケル、Ｆｅ、Ｎｉ、ＦｅＮｉＡｌ合金、ＮｉＡｌ合金、パーマロイ、センダストもしくはアモルファス金属などを用いることができ、このうち金属材料については、溶融状態で滴下したものに不活性ガスや水等をぶつけて霧化するアトマイズ処理によって粒状のものを得ることができる。粒径は１０〜１０００μｍが好ましく、粒径が１０μｍよりちいさいと、熱劣化磁性体２２Ａの熱劣化前の透磁率が小さすぎ、粒径が１０００μｍより大きいと熱劣化磁性体２２Ａの可撓性を減じ、タイヤに取り付けるのには好ましくなくなる。
また、バインダ６８の例としては、発泡性の物質が挙げられ、これらの物質は自己反応により発生した気泡の分だけ体積を増加させさせ、そしてその反応速度は温度とともに増加するので、バインダ６８の元の体積に対する体積増加を、タイヤの熱劣化の程度に対応させることができる。このような発泡性物質としては、例えば、アゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチルニトリル等のアゾ化合物、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラジン等のニトロソ化合物、Ｐ−トルエンスルホニルヒドラジン、Ｐ，Ｐ’−オキシビス（−ベンゼンスルホヒドラジド）等のスルホニルヒドラジド化合物が挙げられる。
複合磁石５４はこれらの永久磁石６１Ａ、６１Ｂおよび熱劣化磁性体６２もしくは６２Ａを貼り合わせてなり、そのため、高い柔軟性を担持し、タイヤ９の大きな変形にも追従して変形することができる。
図２７は、高透磁率磁性体リボン５３の構成を示す斜視図である。高透磁率磁性体リボン５３は、ゴム等の可撓性材料中に波形あるいはかぎ型等に癖付けされて連続する高透磁率の線状体５５を多数、長さ方向に配列されてなっている。そして、これらの高透磁率線状体５５は、複合磁石５４の両端からの磁力をタイヤ９のビード部６の近傍まで導く磁路として機能するとともに、各線状体５５は癖付けされているので、タイヤの走行に際しても、無理な応力を発生させることなく追従して変形することができ、しかもこの変形によって線状体５５の長さや太さが変化することがないのでその透磁率を変化させることがなく、複合磁石５４の磁力の変化をそのままビード部６近傍に伝達することができる。
図２８は、タイヤ内面から見た複合磁石５４をインナーライナ５を平面に展開して示す展開図である。矢印Ｄで示す方向がタイヤの幅方向、矢印Ｃで示す方向がタイヤの周方向であり、また、Ｅはタイヤ９の赤道面を表す。インナーライナ５の各ショルダ部２には、高透磁率磁性体リボン５３がそれぞれ両端に接続された複合磁石５４が複数組、周方向に沿って所定ピッチで一列に配列されている。また、いずれの複合磁石５４も、永久磁石６１Ａ、６１Ｂの磁極を結ぶ直線がタイヤ９の周方向に向く姿勢で配置されている。例えば、図２８に示す例では、複合磁石５４は左右それぞれ四個ずつ、９０度ピッチで配設されていて、左の複合磁石５４と右の複合磁石５４とは、周方向に互いに位相を異ならせている。
図２９は、対をなす高透磁率磁性体リボン５３の端の間に形成される磁界による磁力線とこれを検出する磁気センサ６４との配置を図２２の断面ＸＸＩＸ−ＸＸＩＸ断面において示す配置図である。図２９は、周方向に９０度ずつ離隔して配置された四個の複合磁石５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃ、５４Ｄが貼付けられたそれぞれのタイヤ部分のうち、５４Ａ、５４Ｃ、５４Ｄに対応するタイヤ部分の熱劣化の度合いは正常であり、５４Ｂに対応するタイヤ部分の熱劣化の度合いだけが異常である状態を例示しているが、この状態においては、複合磁石５４Ｂの磁力だけが熱劣化の影響により異常に低下していて、複合磁石５４Ｂに対応する高透磁率磁性体リボン５３の端同士の間に形成される磁力線の数は異常に少ない。
磁気センサ６４はタイヤ９が装着された車軸１０の非回転部分であるアクスルケース１３の軸心の直上部分に、そのタイヤ軸心に直交する面内の磁力線を検知するようにその姿勢を設定されていて、熱劣化の度合いが正常な状態において複合磁石４から放射される磁力線のうち、タイヤ周方向の成分を検知することができる。そして、各組の対をなす高透磁率磁性体リボン５３同士の間に形成される磁力線はタイヤの回転とともに回転し、順次、磁力センサ６４の配置された周方向位置を横切ったとき、磁力センサ６４にはぞれぞれの磁力線の強さに対応する磁束密度のピークが現れる。
図３０は、タイヤ９を回転させたとき磁気センサ６４が検出する磁束密度の時間変化を、縦軸に磁束密度の大きさ、横軸に経過時間Ｔをとって示すグラフである。図３０にはまた、タイヤ９の回転に伴って、車軸の回転部分の周上の一箇所が車軸の非回転部分の所定位置を通過するときに発信するパルスＳを、時間軸を合わせて示しているが、パルスＳの発生タイミングはタイヤ各一回転の位相原点となる。
前述のように磁気センサ６４はタイヤ直上部分からの磁界をもっとも強く検知するので、タイヤ９が回転して、ショルダ部２に配置された複合磁石５４が軸直上に位置したとき、磁気センサ６４が検出する磁束密度はピークＰＡ１〜ＰＡ４、を現す。そして、熱劣化の度合いが正常なときは複合磁石５４の磁力は大きいので、ピークの磁束密度は大きいが、熱劣化が異常に進行して複合磁石５４の磁力が小さくなると、ピークＰＡ２のようにその磁束密度の大きさは所定の閾値ＳＨ以下となる。このとき、異常発生の旨の信号を磁気センサ６４から車体側に送信することにより、例えば車体側に設けた警報装置を介して運転者に異常を知らせることができる。
連続して現われる磁束密度のピークのそれぞれを、タイヤ９上のそれぞれの複合磁石５４に対応させる方法について、ピークＰＡ２を例にとって以下に説明する。位相原点のパルスＳを検出してからピークＰＡ２を検出するまでの時間をｔ、相前後するパルスＳの間の時間をＴとすると、ピークＰＡ２の位相θＡ２は、比例計算により式（１）に基づいて求めることができる。そして、パルスＳを発生させるタイヤの回転位置は分かっているので、この回転位置からθＡ２だけタイヤがさらに回転したときに軸直上に位置する複合磁石４が、磁束密度のピークＰＡ２に対応するものとして関係させることができる。
θＡ２＝（ｔ／Ｔ）ｘ３６０                                  （１）
このように、この実施形態に示すタイヤ熱劣化検知センサ５１を用いて、タイヤ９の熱劣化の異常な進行を検知することができ、しかも、どの複合磁石５４からの磁界が異常かもチェックすることができるので、熱劣化が異常に進行したタイヤの部分を特定することができる。さらに、熱劣化の度合いの異常判定のみならず、予め、検知する磁束密度のピークの大きさと熱劣化の度合いとの関係とを示す関係式を準備しておくことにより、検出されたピーク磁束密度の大きさから熱劣化の度合いを逆算してリアルタイムに求めることができ、測定された熱劣化の度合いそのものも運転者に伝達することができる。
以上、タイヤ熱劣化検知センサの一つの実施形態について説明したが、この実施形態の熱劣化検知センサ５１の構成は、第一の実施形態のタイヤ温度センサ１における感温磁性体２２を熱劣化磁性体６２に置き換えたものであり、同様にして、第二〜第六の実施形態のタイヤ温度センサにおける感温磁性体を熱劣化磁性体に置き換えることによりこれらの構成に対応するタイヤ熱劣化検知センサの実施形態となる。そして、これらの実施形態のタイヤ熱劣化検知センサについての説明は、重複を避けるため省略するが、これらの実施形態の熱劣化検知センサのいずれにおいても、熱劣化磁性体が対応するタイヤ部分の熱劣化に応じて透磁率を変化することを利用して磁気センサで検知される磁束密度から熱劣化を逆算することができ、このことによりタイヤの熱劣化の進行度合いを検知することができる。
産業上の利用可能性
以上述べたところから明らかなように、本発明によれば、タイヤの所要の部分に設けられた磁気回路構成体からの漏洩磁界、もしくは、複合磁石からの磁界を検知する磁気センサにより、磁気回路構成体もしくは複合磁石の磁気特性の変化を検知し、一方、磁気回路構成体もしくは複合磁石の磁気特性を、タイヤの所要部分の温度もしくは熱劣化の度合いに依存して変化するように構成しているので、磁気センサで検知した磁束密度から、所要のタイヤ部分の温度もしくは熱劣化の度合いを知ることができ、また、温度もしくは熱劣化の度合いの異常を検知して運転者に警報を発することができ安全な車両の運行に資することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、第一の実施形態のタイヤ温度センサを車両への取り付け状態で示す断面図である。
図２は、複合磁石の示すタイヤの斜視図である。
図３は、複合磁石の平面図および側面図である。
図４は、高透磁率磁性体リボンの構成を示す斜視図である。
図５は、タイヤ内面から見た複合磁石をインナーライナを平面に展開して示す展開図である。
図６は、高透磁率磁性体リボンの端の間に形成される磁力線とこれを検出する磁気センサとを示す配置図である。
図７は、磁気センサが検出する磁束密度の時間変化を示すグラフである。
図８は、第二の実施形態のタイヤ温度センサを車両への取り付け状態で示す断面図である。
図９は、高透磁率磁性体リボンの端の間に形成される磁力線とこれを検出する磁気センサとを示す配置図である。
図１０は、磁気センサが検出する磁束密度の時間変化を示すグラフである。
図１１は、第三の実施形態のタイヤ温度センサを車両への取り付け状態で示す断面図である。
図１２は、タイヤ内面から見た複合磁石をインナーライナを平面に展開して示す展開図である。
図１３は、第四の実施形態のタイヤ温度センサを車両への取り付け状態で示す断面図である。
図１４は、第五の実施形態のタイヤ温度センサを車両への取り付け状態で示す断面図である。
図１５は、磁気回路構成体の平面図および側面図である。
図１６は、タイヤ内面から見た磁気回路構成体をインナーライナを平面に展開して示す展開図である。
図１７は、磁気回路構成体からの磁力線とこれを検出する磁気センサとを示す配置図である。
図１８は、磁気センサが検出する磁束密度の時間変化を示すグラフである。
図１９は、第六の実施形態のタイヤ温度センサを車両への取り付け状態で示す断面図である。
図２０は、磁気回路構成体からの漏洩磁界による磁力線とこれを検出する磁気センサとの配置を示す配置図である。
図２１は、タイヤを回転させたとき磁気センサが検出する磁束密度の時間変化を示すグラフである。
図２２は、実施形態のタイヤ熱劣化検知センサを車両への取り付け状態で示す断面図である。
図２３は、複合磁石の配置を示すタイヤの斜視図である。
図２４は、複合磁石の平面図および側面図である。
図２５は、熱劣化磁性体の断面図および側面図である。
図２６は、他の態様の熱劣化磁性体の断面図および側面図である。
図２７は、高透磁率磁性体リボンの構成を示す斜視図である。
図２８は、タイヤ内面から見た複合磁石をインナーライナを平面に展開して示す展開図である。
図２９は、高透磁率磁性体リボンの端の間に形成される磁力線とこれを検出する磁気センサとを示す配置図である。
図３０は、タイヤを回転させたとき磁気センサが検出する磁束密度の時間変化を示すグラフである。
【図１】
2003100370.tif 000003
【図２】
2003100370.tif 000004
2003100370.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１６】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【国際調査報告】
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