(57)【要約】      （修正有）【課題】タイヤ表面歪を測定する歪センサにより、タイヤの空気圧を簡易にかつ精度良く検出する。【解決手段】タイヤ１の表面歪を測定する歪センサ１０は、サイドウォール部３の領域にて周方向に隔設される少なくとも７個のセンサ素子ユニットからなり、かつ７個のセンサ素子ユニットによって同時に測定されたタイヤ表面歪の歪出力をｔ１〜ｔ７とするとき、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を未知数とした７元一次方程式を解くことによりタイヤの空気圧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推定の空気圧Ｐと、予め設定した基準空気圧とを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。【選択図】図１
2008256607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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少なくとも７個のセンサ素子ユニットからなり、かつ７個のセンサ素子ユニットによって同時に測定されたタイヤ表面歪の歪出力をｔ１〜ｔ７とするとき、以下の推定式（１）を用いてタイヤの空気圧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推定の空気圧Ｐと、予め設定した基準空気圧とを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。
【請求項２】
前記判定ステップは、前記推定の空気圧Ｐと基準空気圧との比較により、前記推定の空気圧Ｐが基準空気圧よりも低いとする結果が２回以上続いた場合に、タイヤの空気圧低下を判定することを特徴とする請求項１記載のタイヤの空気圧低下検出方法。
【請求項３】
前記センサ素子ユニットは、磁石と、この磁石に向き合う磁気センサ素子とを弾性材を介して一体化したことを特徴とする請求項１又は２記載のタイヤの空気圧低下検出方法。
【請求項４】
前記センサ素子ユニットは、該前記センサ素子ユニットのゲインを最大とするゲイン最大線が、タイヤ半径方向線に対して１０〜８０°以下の角度θで配されることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のタイヤの空気圧低下検出方法。
【請求項５】
前記歪出力は、タイヤの回転角度位置を検知する回転角度位置検知器により、該回転角度位置検知器による回転角度位置ごとに出力されることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のタイヤの空気圧低下検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１２６００８号公報
【０００６】
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）
【０００７】
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。
【０００８】
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
【０００９】
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）
【００１０】
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
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
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少なくとも７個のセンサ素子ユニットからなり、かつ７個のセンサ素子ユニットによって同時に測定されたタイヤ表面歪の歪出力をｔ１〜ｔ７とするとき、以下の推定式（１）を用いてタイヤの空気圧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推定の空気圧Ｐと、予め設定した基準空気圧とを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。
【００１５】
又請求項２の発明では、前記判定ステップは、前記推定の空気圧Ｐと基準空気圧との比較により、前記推定の空気圧Ｐが基準空気圧よりも低いとする結果が２回以上続いた場合に、タイヤの空気圧低下を判定することを特徴としている。
【００１６】
又請求項３の発明では、前記センサ素子ユニットは、磁石と、この磁石に向き合う磁気センサ素子とを弾性材を介して一体化したことを特徴としている。
【００１７】
又請求項４の発明では、前記センサ素子ユニットは、該前記センサ素子ユニットのゲインを最大とするゲイン最大線が、タイヤ半径方向線に対して１０〜８０°以下の角度θで配されることを特徴としている。
【００１８】
又請求項５の発明では、前記歪出力は、タイヤの回転角度位置を検知する回転角度位置検知器により、該回転角度位置検知器による回転角度位置ごとに出力されることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１９】
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。
【００２０】
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少なくとも７個のセンサ素子ユニットを使用し、そのうちの７個のセンサ素子ユニットによって同時に測定されるタイヤ表面歪の歪出力から、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。
【００２１】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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、少なくとも７個以上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。本例では図２の如く、８個のセンサ素子ユニット２０を等間隔で配置した場合を例示している。
【００２７】
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。
【００２８】
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’）
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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、前記歪センサ１０のうちの７個のセンサ素子ユニット２０によって同時に測定されたタイヤ表面歪εの歪出力ｔ１〜ｔ７により空気圧Ｐを求める推定ステップと、この推定ステップによって求めた推定の空気圧Ｐ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とを具える。
【００３５】
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。
【００３６】
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、少なくとも７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、表面歪εを同時に測定する。このとき、それぞれのセンサ素子ユニット２０ａ〜２０ｈが検出した歪出力を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）
【００３７】
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）
【００３８】
従って、前記推定ステップでは、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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。そして、この８つの回転角度位置Ｊのうちの７つ、例えば位置Ｊ０〜Ｊ６を表面歪み測定用の回転角度位置として設定する。
【００４２】
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のうちの７つのセンサ素子ユニットは、前記設定した表面歪み測定用の７つの回転角度位置Ｊ０〜Ｊ６を同時に通過する。従って、この回転角度位置Ｊ０〜Ｊ６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〜Ｊ６における表面歪εを同時に測定することができる。
【００４３】
又前述した「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Ｊ毎に定まる回転角度位置Ｊに固有の係数である」とは、例えば前記係数a1、b1、c1、d1、e1、g1、h1が、例えば回転角度位置Ｊ０に固有の係数であり、又この回転角度位置Ｊ０で測定された表面歪εの歪出力がｔ１であることを意味する。即ち、各係数aj、bj、cj、dj、ej、gj、hjは、回転角度位置Ｊj-1毎に定まる固有の係数であり、又この回転角度位置Ｊj-1で測定される表面歪εの歪出力がｔjである。（ｊ＝１〜７）
【００４４】
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。
【００４５】
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７つの歪出力ｔ１〜ｔ７と、前記推定式（１）を用いて、少なくともタイヤの空気圧Ｐを算出して求める。
【００４６】
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推定の空気圧Ｐ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。
【００４７】
又前記判定ステップでは、推定の空気圧Ｐと基準空気圧Ｐｐとを比較し、Ｐ＜Ｐｐの場合に、空気圧低下と判定し、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、空気圧低下の注意を促す。なお、前記判定は、誤作動防止の観点から、Ｐ＜Ｐｐ  とする低圧結果が２回以上続いた場合に、空気圧低下を判定することが好ましい。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【実施例】
【００５０】
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。
【００５１】
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、実施例１、２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；
【００５２】
なおセンサ数が例えば８つの場合、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つデータを用いて歪みを算出し、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。
【００５３】
【表１】
2008256607.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】（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。
【図４】（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。
【図５】（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。
【図６】センサ素子ユニットの取り付け方向を示す線図である。
【符号の説明】
【００５５】
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
【図１】
2008256607.tif 000004
【図２】
2008256607.tif 000005
【図３】
2008256607.tif 000006
【図４】
2008256607.tif 000007
【図５】
2008256607.tif 000008
【図６】
2008256607.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成19年12月17日(2007.12.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2008256607.tif 000010