(57)【要約】【課題】タイヤの径方向における撓み量の変化を精度よくかつ容易に検出することができ、よって、タイヤの内圧低下の警告装置や、トラック等の場合の過積載状態の警告装置として好適に用いることができるタイヤホイール組立体を提供する。【解決手段】タイヤ１２と、該タイヤを装着することにより内圧が充填されるタイヤ内腔部２６を形成するリム２８を備えるホイール１４と、からなるタイヤホイール組立体１０において、リム２８の外周面に取り付けられて、タイヤ１２の接地時にタイヤの径方向Ｘでの撓み変形によりタイヤ内面４０に接触することで、タイヤの径方向での撓み量を検出する撓み量検出手段３８を備える。【選択図】図２
2008087643.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤと、該タイヤを装着することにより内圧が充填されるタイヤ内腔部を形成するリムを備えるホイールと、からなるタイヤホイール組立体において、
前記リムの外周面に取り付けられて、前記タイヤの接地時に前記タイヤの径方向での撓み変形によりタイヤ内面に接触することで、前記タイヤの径方向での撓み量を検出する撓み量検出手段を備えた、
ことを特徴とするタイヤホイール組立体。
【請求項２】
前記撓み量検出手段が、
ホイール回転時に前記リムの周方向における最低位置にとどまるように前記リムの外周面に吊設されて、前記タイヤが径方向に撓むことによるタイヤ内面との接触で鉛直方向に対して傾斜した姿勢に変位可能な変位部材と、
該変位部材の傾斜角度を検知するセンサと、を備えてなり、
前記センサによって検知した前記変位部材の傾斜角度により前記タイヤの径方向での撓み量を検出する、
請求項１記載のタイヤホイール組立体。
【請求項３】
前記撓み量検出手段が、
前記リムの外周面に対して弾性体を介して取り付けられて、前記タイヤが径方向に撓むことによるタイヤ内面との接触で径方向に変位可能な変位部材と、
該変位部材の径方向における変位量を検知するセンサと、を備えてなり、
前記センサによって検知した前記変位部材の変位量により前記タイヤの径方向での撓み量を検出する、
請求項１記載のタイヤホイール組立体。
【請求項４】
前記変位部材が、前記リムの周りを取り囲むものであって周方向において複数のセグメントに分割され、各セグメントがそれぞれ前記弾性体を介して前記リムの外周面に取り付けられて径方向に変位可能に設けられており、前記各セグメントに対して径方向における変位量を検知する前記センサが設けられた、
請求項３記載のタイヤホイール組立体。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のタイヤホイール組立体と、
前記タイヤの径方向における撓み量と内圧との予め取得された関係に基づいて、前記撓み量検出手段により検出された撓み量から内圧を算出する内圧算出手段と、
を備えるタイヤ内圧検知装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれかに記載のタイヤホイール組立体と、
前記撓み量検出手段により検出された撓み量が設定値よりも大きいときに警報を発する警報手段と、
を備える車両の警報装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤをホイールにリム組みしてなるタイヤホイール組立体に関する。本発明はまた、該タイヤホイール組立体を用いたタイヤ内圧検知装置、及び車両の警報装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両の安全な走行のためには、タイヤの内圧（空気圧）を適度な圧力に保持することが重要であり、そのため、タイヤの内圧低下を検知し、ドライバーに知らせるための種々の内圧検知装置、警報装置が提案されている。
【０００３】
タイヤの内圧検知装置として、従来主流のものは、タイヤの内圧低下による負荷半径の違いに注目したものであり、タイヤ周長の減少による回転数の増大から内圧の減少を検出しており、すなわち、タイヤの回転数を検知することでランフラット状態（空気圧がほぼ０のパンク状態）をドライバーに知らせるものである（下記特許文献１参照）。
【０００４】
このようにタイヤの回転数情報から内圧を検出するものでは、タイヤの回転数と走行距離とを比較してタイヤの実効的な径の変化を求めるものであるため、内圧の異常を検知するために、一定以上の距離を走行する必要があり、また、その精度が必ずしも高いとは言えない。
【０００５】
一方、下記特許文献２には、タイヤ内面とリムとの間のタイヤ内腔部に充填された空気がこのタイヤ内腔部で共振する空洞共鳴を利用して、タイヤの撓み量を推定し、推定した撓み量に基づいてタイヤの内圧警報や高負荷荷重の警報に役立てることが提案されている。しかしながら、この場合も、タイヤの撓み量を直接測定するものではなく、あくまで推定するものであるため、精度が必ずしも高いとは言えない。
【０００６】
これに対し、下記特許文献３には、タイヤの内圧に応じて電気信号を出力する内圧検知装置として、検出光を発生する発光素子と、検出光を受光する受光素子とを、タイヤ内に設けた構成が開示されている。この方法では、リムの外周面に発光素子と受光素子を設ける一方、タイヤ内面に反射膜を設けて、反射膜により反射した検出光を受光素子で受光するようにしており、タイヤ内圧の低下による撓み量の変化によって、受光素子で受光する検出光の強度が変化することで、内圧低下を検知するようにしている。そのため、この方法によれば、内圧異常を直ちに検知することはできるが、タイヤ内面に反射膜を設ける必要があるため、タイヤ交換時に反射膜の取付が必要であり、また、発光素子及び受光素子と反射膜との位置合わせも容易ではない。
【特許文献１】特開平０７−１７４６５３号公報
【特許文献２】特開２００３−２４７９０５号公報
【特許文献３】特開２００４−１３８４４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、タイヤの径方向における撓み量の変化を精度よくかつ容易に検出することができ、よって、タイヤの内圧低下の警告装置や、トラック等の場合の過積載状態の警告装置として好適に用いることができるタイヤホイール組立体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るタイヤホイール組立体は、タイヤと、該タイヤを装着することにより内圧が充填されるタイヤ内腔部を形成するリムを備えるホイールと、からなるタイヤホイール組立体において、前記リムの外周面に取り付けられて、前記タイヤの接地時に前記タイヤの径方向での撓み変形によりタイヤ内面に接触することで、前記タイヤの径方向での撓み量を検出する撓み量検出手段を備えたものである。
【０００９】
このように、タイヤの径方向における撓み量を、タイヤ内腔部に設けた撓み量検出手段により直接検出するようにしたので、該撓み量を精度よく検出することができる。また、該撓み量検出手段を、リムの外周面に取り付けて、タイヤの撓み変形時におけるタイヤ内面への接触により撓み量を検出するようにしたので、タイヤには撓み量検出のための部材を組み込む必要がなく、タイヤ交換も容易である。
【００１０】
上記タイヤホイール組立体において、前記撓み量検出手段は、ホイール回転時に前記リムの周方向における最低位置にとどまるように前記リムの外周面に吊設されて、前記タイヤが径方向に撓むことによるタイヤ内面との接触で鉛直方向に対して傾斜した姿勢に変位可能な変位部材と、該変位部材の傾斜角度を検知するセンサと、を備えてなり、前記センサによって検知した前記変位部材の傾斜角度により前記タイヤの径方向での撓み量を検出するように構成してもよい。
【００１１】
また、上記タイヤホイール組立体において、前記撓み量検出手段は、前記リムの外周面に対して弾性体を介して取り付けられて、前記タイヤが径方向に撓むことによるタイヤ内面との接触で径方向に変位可能な変位部材と、該変位部材の径方向における変位量を検知するセンサと、を備えてなり、前記センサによって検知した前記変位部材の変位量により前記タイヤの径方向での撓み量を検出するように構成してもよい。この場合、変位部材はホイールとともに回転することになる。そのため、リムの周方向における最低位置にとどまるように吊設される上記のタイプに比べて、リムに対して空転するような機構を組み込む必要がないので、耐久性に優れる。
【００１２】
本発明に係るタイヤ内圧検知装置は、上記タイヤホイール組立体と、前記タイヤの径方向における撓み量と内圧との予め取得された関係に基づいて、前記撓み量検出手段により検出された撓み量から内圧を算出する内圧算出手段と、を備えるものである。このようにタイヤの内圧と撓み量との関係を利用することで、撓み量の検出に基づいて、タイヤの内圧をモニターすることができ、ドライバーに内圧を常時知らせることも可能となる。
【００１３】
本発明に係る車両の警報装置は、上記タイヤホイール組立体と、前記撓み量検出手段により検出された撓み量が設定値よりも大きいときに警報を発する警報手段と、を備えるものである。このように撓み量を検出することで、ランフラット状態やトラック等における過積載状態をドライバーに警告することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、タイヤの径方向における撓み量の変化を精度よくかつ簡易に検出することができるので、タイヤの内圧と撓み量の関係に基づいた内圧のモニターや、内圧低下の警告、更には、トラック等の場合の過積載状態の警告に利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は、本発明の第１の実施形態に係るタイヤホイール組立体１０の断面図、図２は、その作動時における各状態を示す模式図である。タイヤホイール組立体１０は、タイヤ１２と、このタイヤ１２が装着されるホイール１４とからなる。
【００１７】
タイヤ１２は、トレッド部１６と、その両端部からタイヤ径方向内方に延びる左右一対のサイドウォール部１８，１８と、更にその内方端に設けられた一対のビード部２０，２０とからなり、両ビード部２０，２０間にまたがって延びるラジアル構造のカーカス２２と、そのクラウン部外周に配されたベルト２４を備える空気入りラジアルタイヤである。
【００１８】
ホイール１４は、タイヤ１２との間で内圧が充填されるタイヤ内腔部２６を形成する円筒状のリム２８と、このリム２８の内周側に設けられてリム２８を保持し車軸３０に固着されるディスク３２とを備え、金属材料により形成されている。リム２８は、タイヤ１２のビード部２０が装着される軸方向両端部のビードシート部３４，３４と、軸方向中央部において径方向内方に陥没したドロップ部３６を備える。
【００１９】
タイヤ内腔部２６内には、タイヤ１２の径方向Ｘでの撓み量（縦撓み量）を検出する撓み量検出手段３８が設けられている。撓み量検出手段３８は、リム２８の外周面に取り付けられて、タイヤ１２の接地時にその径方向Ｘでの撓み変形によりタイヤ内面４０に接触することで、タイヤ１２の径方向Ｘでの撓み量を検出するものであり、本実施形態では次のように構成されている。
【００２０】
撓み量検出手段３８は、タイヤ１２が径方向Ｘに撓むことでタイヤ内面４０に接触して鉛直方向に対して傾斜した姿勢に変位可能な変位部材４２と（図２参照）、この変位部材４２の鉛直方向に対する傾斜角度θを検知する角度センサ４４とを備えてなる。
【００２１】
変位部材４２は、図２に示すように、ホイール１４の回転時にリム２８の周方向における最低位置にとどまるようにリム２８の外周面に吊設されている。すなわち、変位部材４２は、ホイール１４が回転しても回転せずに同じ位置（鉛直下方）にいるように設けられている。この例では、リム２８のドロップ部３６における外周面に対して摺動自在に短円筒状のリング部材４６を外嵌し、該リング部材４６の周方向における一箇所に変位部材４２が吊設されている。
【００２２】
変位部材４２は、棒状をなして、その一端部４２ａがホイール軸方向Ｙに平行な軸４８を中心に回動自在な状態にてリング部材４６に連結されており、これにより、自由端となる他端部４２ｂ側が前後に、即ち周方向に揺動自在に設けられている。変位部材４２の長さは、無負荷状態において、他端部４２ｂがタイヤ内面４０に接触した状態に設定してもよいが、より好ましくは、図１に示すように、他端部４２ｂがタイヤ内面４０に対して僅かに届かない程度に設定されることである。なお、タイヤサイズを変更した場合でも対応可能とするために、変位部材４２の長さを変更可能に構成して、タイヤサイズに応じて該長さを調整するようにしてもよい。また、変位部材４２の他端部４２ｂには、タイヤ内面４０との接触時における摩擦力を低減するために、回動自在な車輪５０が設けられている。
【００２３】
以上の撓み量検出手段３８であると、タイヤ１２に荷重がかかってタイヤ１２が径方向Ｘに撓んだときに、図２に示すように、変位部材４２がタイヤ内面４０（詳細には、トレッド部１６における内周面）に接触して、周方向にある角度で傾斜する。この傾斜角度θは、タイヤ１２の撓み量に応じて変化し、撓み量が大きいほど傾斜角度θは大きくなる。そのため、傾斜角度θが撓み量の指標となり、タイヤ１２の撓み量の検出が可能となる。
【００２４】
一方、タイヤ１２の内圧と撓み量との間には一定の関係があり、タイヤ１２にかかる荷重が一定であれば、内圧が小さくなるほど、撓み量は大きくなる。そのため、タイヤ１２の内圧と撓み量との関係を予め求めておけば、撓み量検出手段３８により撓み量を検出することで、上記関係よりタイヤ１２の内圧を検知することができる。
【００２５】
上記タイヤホイール組立体１０の車両への適用例について説明する。まず、乗用車の場合について説明する。
【００２６】
乗用車の場合、積載量にあまり変動がないため（即ち、タイヤにかかる荷重変動が小さいため）、タイヤの撓み量を把握することにより、タイヤ内圧をモニターすることができる。この場合、荷重を固定した状態で、内圧と撓み量との関係を予め求めておく。
【００２７】
詳細には、図２（ａ）に示すような正常な内圧の場合の撓み量（即ち、上記傾斜角度θ）の値を正常値（＝初期値）として扱う。そして、荷重を固定したままで、内圧を低下させながら、各内圧での撓み量を求めて、タイヤ内圧と撓み量との関係を取得する。その際、図２（ｂ）に示すような内圧が低下して空気を充填すべき状態での撓み量、及び、図２（ｃ）に示すような極端に内圧が低下した状態（例えば、ランフラット状態のようなパンク時）での撓み量も測定しておく。
【００２８】
このようにしてタイヤ内圧と撓み量との関係を取得しておけば、実際の使用時において、上記撓み量検出手段３８により計測されたタイヤ１２の撓み量から内圧を検知することができ、ドライバーに現在のタイヤ内圧を知らせることができる。
【００２９】
図１において、符号５２は、角度センサ４４に接続された内圧算出部であり、上記タイヤ内圧と撓み量との関係に基づいて、撓み量検出手段３８により検出された撓み量から内圧を算出する。また、符号５４は、内圧算出部５２で算出された内圧をドライバーに表示するための表示部である。
【００３０】
表示部５４では、タイヤ内圧を常時表示するようにしてもよく、あるいはまた、内圧が設定値よりも小さい（即ち、撓み量が設定値よりも大きい）ときにだけ表示する警報手段としてもよく、更には、両者を組み合わせることもできる。警報手段としては、例えば、図２（ｂ）に示すような空気充填時期を知らせたり、また、図２（ｃ）に示すようなランフラット状態あるいはそれに近い危険な内圧まで低下したときに警報を発するようにして、タイヤ破壊から回避するようにしてもよい。
【００３１】
なお、図示はしないが、上記撓み量検出手段３８は乗用車の各タイヤにそれぞれ設けられており、各タイヤの内圧を表示することができる。また、１輪でも内圧不足となったり、パンクあるいはその付近まで内圧が低下した場合には、その内圧に応じた撓み量の値により、ドライバーに警報を発することが可能である。
【００３２】
次に、トラック系車両の場合について説明する。トラック系車両の場合、積載量の変動が大きいため、タイヤの内圧だけでなく、タイヤにかかる荷重変動に基づく撓み量の変化も考慮する必要がある。
【００３３】
そのため、トラック系車両の場合、正常な内圧で、かつ空車又は積載量が適切な状態での撓み量（即ち、上記傾斜角度θ）の値を正常値（＝初期値）として扱う。そして、乗用車の場合と同様に、タイヤ内圧と撓み量の関係を取得するとともに、積載量と撓み量の関係も取得する。その際、図２（ｂ）、（ｃ）に示すような過積載状態での撓み量も測定しておく。
【００３４】
このようにしてタイヤの撓み量と内圧及び積載量との関係を取得しておけば、実際の使用時において、上記撓み量検出手段３８により計測されたタイヤ１２の撓み量から、過積載状態や空気圧不足状態、更にはパンク状態を検知することができ、その情報をドライバーに警報として知らせることができる。
【００３５】
以上説明した本実施形態によれば、タイヤ内腔部２６に設けた撓み量検出手段３８により、タイヤ１２の径方向Ｘにおける撓み量を直接検出することができるので、撓み量の検出精度に優れる。また、タイヤ１２自体には撓み量検出のための部材を組み込む必要がなく、タイヤ交換も容易であり、簡単かつ安価な方法でタイヤ１２の内圧状況を検知することができる。
【００３６】
図３は、第２の実施形態に係るタイヤホイール組立体１０ａの断面図、図４は、その作動時における各状態を示す模式図である。この実施形態は、撓み量検出手段３８の構成が上記第１の実施形態のものとは相違する。
【００３７】
すなわち、この例では、撓み量検出手段３８は、タイヤ１２が径方向Ｘに撓むことでタイヤ内面４０に接触して径方向Ｘに変位可能な変位部材６０と、この変位部材６０の径方向Ｘにおける変位量を検知するセンサ６２とを備えてなる。
【００３８】
変位部材６０は、この例ではホイール１４とともに回転するように設けられており、リム２８のドロップ部３６の外周面に対して弾性体６４を介して取り付けられて、該弾性体６４の変形により径方向Ｘに変位するように設けられている。詳細には、変位部材６０は、リム２８の外周面に対して支柱６６で支えられた状態に固定されており、この支柱６６は、筒状をなして内部に弾性体６４としてのバネを内蔵しており、径方向Ｘに伸縮自在に構成されている。なお、変位部材６０は、図３に示すように、無負荷状態において、タイヤ内面４０に対して僅かに届かないような位置に支柱６６の長さが設定されていることが好ましい。
【００３９】
変位部材６０は、図４に示すように、リム２８の周りを取り囲むように全体として略リング状をなしており、これが周方向において複数（図の例では４つ）の断面円弧状のセグメント６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄに分割されている。各セグメント６０ａ〜ｄは、それぞれ弾性体６４を内蔵した支柱６６を介してリム２８の外周面に取り付けられており、支柱６６が圧縮されることで径方向Ｘに変位可能に設けられている。
【００４０】
そして、これら各セグメント６０ａ〜ｄに対して、その径方向Ｘにおける変位量（例えば、支柱６６の長さ）を検知するためのセンサ６２がそれぞれ設けられている。なお、センサ６２としては、差動トランスなどの各種変位センサを用いることができる。
【００４１】
この撓み量検出手段３８であると、タイヤ１２に荷重がかかってタイヤ１２が径方向Ｘに撓んだときに、図４に示すように、変位部材６０がタイヤ内面４０に接触し、支柱６６が弾性体６４の付勢力に抗して圧縮されることで、径方向Ｘに変位する。この変位量をセンサ６２が検知することでタイヤ１２の径方向Ｘでの撓み量が検出される。より詳細には、この例では、４つの支柱６６をすべてそれぞれのセンサ６２でモニターし、その内で上記変位量が最大のもの（図４ではセグメント６０ａ）をもって、タイヤ１２の撓み量の代表値とする。
【００４２】
その他の構成は、上記第１の実施形態と同様であり、タイヤ１２の内圧と撓み量との関係を予め求めておくことにより、計測した撓み量からタイヤ１２の内圧を検知することができる。また、乗用車やトラック系車両への各適用例についても、上記第１の実施形態と同様であるため、説明は省略する。
【００４３】
作用効果についても、上記第１の実施形態と基本的には同一であるが、本実施形態であると、更に、変位部材６０がホイール１４とともに回転するものであるため、第１の実施形態のようにリム２８に対して空転するような機構を組み込む必要がないので、耐久性に優れる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、乗用車、トラック、バスなどの各種自動車に利用することができ、また、二輪車などの他の車両にも利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】第１の実施形態に係るタイヤホイール組立体の断面図である。
【図２】第１の実施形態の作動時における各状態を示す模式図であり、（ａ）は正常内圧状態又は積載量が適切な状態を示し、（ｂ）は内圧低下状態又は過剰積載な状態を示し、（ｃ）は極端に内圧が低下した状態又は明確に過剰な積載状態を示す。
【図３】第２の実施形態に係るタイヤホイール組立体の断面図である。
【図４】第２の実施形態の作動時における各状態を示す模式図であり、（ａ）は正常内圧状態又は積載量が適切な状態を示し、（ｂ）は内圧低下状態又は過剰積載な状態を示し、（ｃ）は極端に内圧が低下した状態又は明確に過剰な積載状態を示す。
【符号の説明】
【００４６】
１０，１０ａ…タイヤホイール組立体
１２…タイヤ
１４…ホイール
２６…タイヤ内腔部
２８…リム
３８…撓み量検出手段
４０…タイヤ内面
４２…変位部材
４４…角度センサ
５２…内圧算出部
５４…表示部（警報手段）
６０…変位部材、６０ａ〜ｄ…セグメント
６２…センサ
６４…弾性体
Ｘ…径方向
【図１】
2008087643.tif 000003
【図２】
2008087643.tif 000004
【図３】
2008087643.tif 000005
【図４】
2008087643.tif 000006