(57)【要約】【課題】劣化の発生を低減できると共に、スタビリティー制御システム等の制御システムに用いることができるタイヤの歪み状態検出方法、歪み状態検出装置及びタイヤを提供する。【解決手段】タイヤ３００の周方向に所定の間隔をあけて列をなして埋設されている複数の導電体片１０１，１０２からなる導電体列を異なる２つの層に設け、車両のタイヤハウス４００に設けたモニタ装置２００から各層の金属箔１０１，１０２の面に向けてパルス電磁波を輻射し、各層の金属箔１０１，１０２或いはこれら以外の部材によって反射されたパルス電磁波をモニタ装置２００によって受波し、パルス電磁波を輻射してから反射されたパルス電磁波を受波したときまでの時間を計測する処理を繰り返して行い、タイヤ３００に歪みの生じていないときに計測した時間を基準値として記憶しておき、計測した時間と記憶している基準値とを比較してタイヤ３００の歪み状態を検出する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤの周方向に所定の間隔をあけて列をなしてタイヤ内に埋設されている複数の導電体片が異なる２つ以上の層に埋設されたタイヤと、車両のタイヤハウスに設けられたスキャナユニットを有するモニタ装置とを用い、回転するタイヤの歪み状態を検出する方法であって、
前記モニタ装置は、
前記スキャナユニットから、前記各層の導電体片の列に沿って前記導電体片の面に向けてパルス電磁波を輻射し、
前記各層の導電体片及び該導電体以外の部材によって反射された前記パルス電磁波を前記スキャナユニットによって受波すると共に、
前記パルス電磁波を輻射してから前記反射されたパルス電磁波を受波したときまでの時間を計測する処理を繰り返して行い、
前記タイヤに歪みの生じていないときに計測した前記時間を基準値として記憶しておき、
前記計測した時間と前記記憶している基準値とを比較して前記タイヤの歪み状態を検出する
ことを特徴とするタイヤの歪み状態検出方法。
【請求項２】
前記モニタ装置は、前記導電体片又は前記タイヤの周方向に隣り合う前記導電体片間の距離或いは前記タイヤの周方向における前記導電体片の長さのうちの小さい方の距離或いは長さの間に１つ以上のパルス電磁波を輻射して、全ての前記導電体片および前記隣り合う導電体片間のそれぞれにおける前記時間計測を行う
ことを特徴とする請求項１に記載のタイヤの歪み状態検出方法。
【請求項３】
前記モニタ装置は、１ＧＨｚ以上の周波数を用いて前記パルス電磁波を輻射する
ことを特徴とする請求項１に記載のタイヤの歪み状態検出方法。
【請求項４】
車両走行中におけるタイヤの歪み状態を検出するタイヤの歪み状態検出装置において、
タイヤの周方向に所定の間隔をあけて列をなしてタイヤ内に埋設されている複数の導電体片が異なる２つ以上の層に埋設されたタイヤと、
車両のタイヤハウスに設けられたスキャナユニットを含むモニタ装置とからなり、
前記モニタ装置は、
前記スキャナユニットから各層の導電体片の列に沿って前記導電体片の一面に向けてパルス電磁波を輻射する手段と、
前記スキャナユニットに設けられ、前記各層の導電体片及び該導電体片以外の部材によって反射された前記パルス電磁波を受波する手段と、
前記パルス電磁波を輻射してから前記反射されたパルス電磁波を受波したときまでの時間を計測する手段と、
前記パルス電磁波の輻射と前記反射されたパルス電磁波の受波とを交互に繰り返して行わせる手段と、
前記タイヤに歪みの生じていないときに計測した時間を基準値として記憶する手段と、
前記計測した時間と前記記憶している基準値とを比較して前記タイヤの歪み状態を検出する手段とを備えている
ことを特徴とするタイヤの歪み状態検出装置。
【請求項５】
前記導電体片の面がタイヤトレッドの表面に対してほぼ平行な状態になるように、各導電体片がタイヤ内に埋設されている
ことを特徴とする請求項４に記載のタイヤの歪み状態検出装置。
【請求項６】
前記導電体片の面がタイヤのサイドウォールの表面に対してほぼ平行な状態になるように、各導電体片がタイヤ内に埋設されている
ことを特徴とする請求項４に記載のタイヤの歪み状態検出装置。
【請求項７】
前記パルス電磁波の周波数が１ＧＨｚ以上の周波数に設定されている
ことを特徴とする請求項４に記載のタイヤの歪み状態検出装置。
【請求項８】
少なくともタイヤの回転軸を中心として最も外側に設けられた導電体片の列において、前記導電体片は前記タイヤの周方向に等間隔をあけて配置され、前記導電体片のタイヤの周方向の長さと隣り合う導電体片の間隙の長さが等しく設定されている
ことを特徴とする請求項４に記載のタイヤの歪み状態検出装置。
【請求項９】
タイヤの回転軸を中心として最も外側に設けられた第１の導電体列における前記導電体片の前記タイヤの周方向の端部に対して、前記第１の導電体列より１つ内側に設けられた第２の導電体列における導電体片の前記タイヤの周方向の異なる端部が所定長さだけ重なるように各導電体片が配置されている
ことを特徴とする請求項４に記載のタイヤの歪み状態検出装置。
【請求項１０】
タイヤの周方向に所定の間隔をあけて列をなしてタイヤ内に埋設されている複数の導電体片からなる導電体列が、互いに面が重ならない部分が存在するように異なる２つ以上の層に埋設されている
ことを特徴とするタイヤ。
【請求項１１】
前記導電体片の面がタイヤトレッドの表面に対してほぼ平行な状態になるように、各導電体片がタイヤ内に埋設されている
ことを特徴とする請求項１０に記載のタイヤ。
【請求項１２】
前記導電体片の面がタイヤのサイドウォールの表面に対してほぼ平行な状態になるように、各導電体片がタイヤ内に埋設されている
ことを特徴とする請求項１０に記載のタイヤ。
【請求項１３】
少なくともタイヤの回転軸を中心として最も外側に設けられた導電体片の列において、前記導電体片は前記タイヤの周方向に等間隔をあけて配置され、前記導電体片のタイヤの周方向の長さと隣り合う導電体片の間隙の長さが等しく設定されている
ことを特徴とする請求項１０に記載のタイヤ。
【請求項１４】
タイヤの回転軸を中心として最も外側に設けられた第１の導電体列における前記導電体片の前記タイヤの周方向の端部に対して、前記第１の導電体列より１つ内側に設けられた第２の導電体列における導電体片の前記タイヤの周方向の異なる端部が所定長さだけ重なるように各導電体片が配置されている
ことを特徴とする請求項１０に記載のタイヤ。
【請求項１５】
同一層において前記導電体片が等間隔をあけて配置されていることを特徴とする請求項１０に記載のタイヤ。
【請求項１６】
異なる２つの層に設けられている前記導電体片が、前記タイヤの周方向に交互に位置するように各層の導電体片列が配置されている
ことを特徴請求項１０に記載のタイヤ。
【請求項１７】
前記各層の導電体片が、前記タイヤの周方向において導電体片の一部が重なるように配置されている
ことを特徴とする請求項１６に記載のタイヤ。
【請求項１８】
前記各層の導電体片が、前記タイヤの幅方向にずらして配置されている
ことを特徴とする請求項１０乃至請求項１７の何れかに記載のタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両走行時のタイヤの歪み状態を検出するタイヤの歪み状態検出方法、歪み状態検出装置及びそのタイヤに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両において安全走行を行うために注意しなければならない事項として、車両のタイヤ内空気圧を適度な状態に設定することや、タイヤの摩耗状態に注意を払うことなどがあげられる。例えば、タイヤ内空気圧が低下すると、パンクの発生率が増大すると共に、高速走行においてはバーストを生じ、重大事故を引き起こす原因となる。このため、運転者は常日頃、タイヤの点検を行う必要がある。
【０００３】
しかしながら、タイヤの点検を行い、タイヤの状態を良好な状態に保っていても、雨天候時に路面が濡れている場合など、路面とタイヤとの間の摩擦力が低下すると、ブレーキをかけたときにスリップして、思わぬ方向に車両が移動してしまい、事故を引き起こすことがあった。
【０００４】
このようなスリップや急発進などによって発生する事故を防止するために、アンチロック・ブレーキ・システム（Ａｎｔｉ−Ｌｏｃｋ　Ｂｒａｋｅ　Ｓｙｓｔｅｍ、以下、ＡＢＳと称する）、トラクション・コントロール・システム、さらには、これらに加えてＹＡＷセンサを設けたスタビリティー制御システムが開発された。
【０００５】
例えば、ＡＢＳは、各タイヤの回転状態を検出し、この検出結果に基づいて各タイヤロック状態に入るのを防止するように制動力を制御するシステムである。
【０００６】
タイヤの回転状態として、各タイヤの回転数や、空気圧、歪み等の状態を検出して、この検出結果を制御に用いることが可能である。
【０００７】
例えば、ＡＢＳスピ一ドセンサからデー夕を入力し、タイヤ空気圧を推定する、所謂「間接式」と呼ばれるタイヤ空気圧の検出方法を用いてタイヤ空気圧を自動的に検出する装置も知られている。
【０００８】
この装置に用いられるタイヤ空気圧の検出方法としては、例えば、（ａ）空気圧低下によるタイヤの転動半径の変化（撓み）を車輪の回転角速度から求める方法、（ｂ）入力信号をＦＦＴ（Ｆａｓｔ　Ｆｏｕｒｉｅｒ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：高速フーリエ変換）処理し、タイヤの固有振動数の変化から算出する方法などが知られている。
【０００９】
一方、ＡＢＳや、トラクション・コントロール・システム、スタビリティー制御システムに用いることができるセンサ及びそのタイヤの一例としては、Ｕ．Ｓ．Ｐ．Ｎｏ．５，８９５，８５４（以下、第１従来例と称する）やＵ．Ｓ．Ｐ．Ｎｏ．６，３０８，７５８（以下、第２従来例と称する）が知られている。
【００１０】
上記第１従来例では、タイヤのサイドウォール部の周方向に列をなすように隣接部位の極性を相互に変えた磁性バーコードを設け、シャーシや車輪軸に固定したセンサで前記バーコードを読み取る。これにより、タイヤの回転速度を検出することができると共に、磁性バーコードをタイヤの半径方向に２列以上設けることにより内外輪の磁性バーコードの検出結果の位相差から、タイヤの半径方向の力や変形を算出可能にしている。
【００１１】
上記第２従来例には、上記第１従来例では狭い間隔で磁性帯を形成することが困難であったことを改善し、前述したタイヤのサイドウォール部の周方向に列をなすように隣接部位の極性を相互に変えた磁性バーコードの解像度を高めたタイヤが開示されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記第１，２従来例では、タイヤの製造時にサイドウォールに磁性帯を形成するため、この磁性帯の磁力を最適値に設定するのに非常に手間がかかる。即ち、磁性帯の磁力が最適値よりも強すぎると路面上の砂鉄や鉄片などの磁性体を吸着してしまうことがある。また、磁性帯の磁力が最適値よりも小さいとセンサによる検出が困難になる。
【００１３】
さらに、車両走行中にタイヤに発生する熱によって上記磁性帯の磁化が徐々に弱まり、走行時間が増すにつれてセンサによる検出が困難になる可能性がある。
【００１４】
本発明の目的は上記の問題点に鑑み、劣化の発生を低減できると共に、スタビリティー制御システム等の制御システムに用いることができるタイヤの歪み状態検出方法、歪み状態検出装置及びタイヤを提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成するために、タイヤの周方向に所定の間隔をあけて列をなしてタイヤ内に埋設されている複数の導電体片が異なる２つ以上の層に埋設されたタイヤと、車両のタイヤハウスに設けられたスキャナユニットを有するモニタ装置とを用い、回転するタイヤの歪み状態を検出する方法であって、前記モニタ装置は、前記スキャナユニットから、前記各層の導電体片の列に沿って前記導電体片の面に向けてパルス電磁波を輻射し、前記各層の導電体片及び該導電体以外の部材によって反射された前記パルス電磁波を前記スキャナユニットによって受波すると共に、前記パルス電磁波を輻射してから前記反射されたパルス電磁波を受波したときまでの時間を計測する処理を繰り返して行い、前記タイヤに歪みの生じていないときに計測した前記時間を基準値として記憶しておき、前記計測した時間と前記記憶している基準値とを比較して前記タイヤの歪み状態を検出するタイヤの歪み状態検出方法を提案する。
【００１６】
本発明によれば、前記スキャナユニットから輻射されたパルス電磁波が前記導電体片或いはその他の電磁波反射性を有する部材によって反射され、該反射されたパルス電磁波がスキャナユニットによって受波される。前記スキャナユニットとからパルス電磁波を輻射して、この反射波を受波するまでの時間すなわち往復時間は、前記パルス電磁波を反射する反射体とスキャナユニットとの間の距離に応じて変化する。また、タイヤの歪み状態が変化すると、前記異なる層のそれぞれに埋設された導電体片に対応する前記往復時間の差の値にも変化が生じる。さらに、タイヤの歪み状態が変化すると、タイヤの歪みに応じて前記導電体片の位置ずれが生じ、前記スキャナユニットから輻射されたパルス電磁波が前記導電体片以外の部材によって前記スキャナユニットに向けて反射される。従って、前記往復時間や前記異なる層の往復時間の差の値によってタイヤの歪み状態を検出することができる。
【００１７】
また、本発明は、上記のタイヤの歪み状態検出方法において、前記モニタ装置は、前記導電体片又は前記タイヤの周方向に隣り合う前記導電体片間の距離或いは前記タイヤの周方向における前記導電体片の長さのうちの小さい方の距離或いは長さの間に１つ以上のパルス電磁波を輻射して、全ての前記導電体片および前記隣り合う導電体片間のそれぞれにおける前記時間計測を行うタイヤの歪み状態検出方法を提案する。
【００１８】
本発明によれば、前記導電体片又は前記タイヤの周方向に隣り合う前記導電体片間の距離或いは前記タイヤの周方向における前記導電体片の長さのうちの小さい方の距離或いは長さの間に１つ以上のパルス電磁波を輻射して前記時間計測を行うので、前記タイヤの周方向に列をなして並ぶ導電体片の数以上の分解能を得ることができ、高精度に歪み検出を行うことができる。
【００１９】
また、本発明は、上記のタイヤの歪み状態検出方法において、前記モニタ装置は、１ＧＨｚ以上の周波数を用いて前記パルス電磁波を輻射するタイヤの歪み状態検出方法を提案する。
【００２０】
本発明によれば、前記パルス電磁波の周波数が１ＧＨｚ以上の周波数に設定されているので、該周波数の波長より大きな隙間を有するタイヤ内の補強金属による反射の影響を低減することができる。
【００２１】
また、本発明は、車両走行中におけるタイヤの歪み状態を検出するタイヤの歪み状態検出装置において、タイヤの周方向に所定の間隔をあけて列をなしてタイヤ内に埋設されている複数の導電体片が異なる２つ以上の層に埋設されたタイヤと、車両のタイヤハウスに設けられたスキャナユニットを含むモニタ装置とからなり、前記モニタ装置は、前記スキャナユニットから各層の導電体片の列に沿って前記導電体片の一面に向けてパルス電磁波を輻射する手段と、前記スキャナユニットに設けられ、前記各層の導電体片及び該導電体片以外の部材によって反射された前記パルス電磁波を受波する手段と、前記パルス電磁波を輻射してから前記反射されたパルス電磁波を受波したときまでの時間を計測する手段と、前記パルス電磁波の輻射と前記反射されたパルス電磁波の受波とを交互に繰り返して行わせる手段と、前記タイヤに歪みの生じていないときに計測した時間を基準値として記憶する手段と、前記計測した時間と前記記憶している基準値とを比較して前記タイヤの歪み状態を検出する手段とを備えているタイヤの歪み状態検出装置を提案する。
【００２２】
本発明によれば、前記スキャナユニットから輻射されたパルス電磁波が前記導電体片或いはその他の電磁波反射性を有する部材によって反射され、該反射されたパルス電磁波がスキャナユニットによって受波される。前記スキャナユニットとからパルス電磁波が輻射されて、この反射波が前記スキャナユニットによって受波されるまでの時間、すなわち前記パルス電磁波の往復時間は、前記パルス電磁波を反射する反射体とスキャナユニットとの間の距離に応じて変化する。
【００２３】
また、タイヤの歪み状態が変化すると、前記異なる層のそれぞれに埋設された導電体片に対応する前記往復時間の差の値にも変化が生じる。さらに、タイヤの歪み状態が変化すると、タイヤの歪みに応じて前記導電体片の位置ずれが生じ、前記スキャナユニットから輻射されたパルス電磁波が前記導電体片以外の部材によって前記スキャナユニットに向けて反射される。
【００２４】
モニタ装置によって、前記パルス電磁波の往復時間の計測が繰り返して行われ、前記タイヤに歪みの生じていないときに計測した時間が基準値として記憶される。さらに、前記モニタ装置によって、車両走行中に計測した時間と前記記憶している基準値とが比較されて前記タイヤの歪み状態が検出される。従って、前記往復時間や前記異なる層の往復時間の差の値によってタイヤの歪み状態を検出することができる。
【００２５】
また、本発明は、上記のタイヤの歪み状態検出装置において、主にタイヤのトレッドの歪み状態を検出可能なように、前記導電体片の面がタイヤトレッドの表面に対してほぼ平行な状態になるように、各導電体片がタイヤ内に埋設した。
【００２６】
また、本発明は、上記のタイヤの歪み状態検出装置において、主にタイヤのサイドウォールの歪み状態を検出可能なように、前記導電体片の面がタイヤのサイドウォールの表面に対してほぼ平行な状態になるように、各導電体片がタイヤ内に埋設した。
【００２７】
また、本発明は、上記のタイヤの歪み状態検出装置において、前記パルス電磁波の周波数の波長より大きな隙間を有するタイヤ内の補強金属による反射の影響を低減するために、前記パルス電磁波の周波数を１ＧＨｚ以上の周波数に設定した。
【００２８】
また、本発明は、上記のタイヤの歪み状態検出装置において、前記タイヤが歪み無く一定の回転数で回転しているときに前記計測時間が一定の周期をもって変化するように、少なくともタイヤの回転軸を中心として最も外側に設けられた導電体片の列において、前記導電体片を前記タイヤの周方向に等間隔をあけて配置し、前記導電体片のタイヤの周方向の長さと隣り合う導電体片の間隙の長さを等しく設定した。
【００２９】
また、本発明は、上記のタイヤの歪み状態検出装置において、タイヤの回転軸を中心として最も外側に設けられた第１の導電体列における前記導電体片の前記タイヤの周方向の端部に対して、前記第１の導電体列より１つ内側に設けられた第２の導電体列における導電体片の前記タイヤの周方向の異なる端部が所定長さだけ重なるように各導電体片が配置されているタイヤの歪み状態検出装置を提案する。
【００３０】
本発明によれば、タイヤの歪みが所定量より大きくなったときに、前記第１の導電体列の導電体片と前記第２の導電体列の導電体片との重なり部分が無くなりこれらの間に隙間が生じる。この隙間が生じたときに、前記パルス電磁波の往復時間が大きく変化するので、タイヤの歪み状態が前記所定量より大きくなったことを検出することができる。
【００３１】
また、本発明は、上記タイヤの歪み状態検出装置に用いるタイヤとして、タイヤの周方向に所定の間隔をあけて列をなしてタイヤ内に埋設されている複数の導電体片からなる導電体列が、互いに面が重ならない部分が存在するように異なる２つ以上の層に埋設されているタイヤを提案する。
【００３２】
また、本発明は、上記のタイヤにおいて、前記導電体片の面がタイヤトレッドの表面に対してほぼ平行な状態になるように、各導電体片がタイヤ内に埋設されているタイヤを提案する。
【００３３】
また、本発明は、上記のタイヤにおいて、前記導電体片の面がタイヤのサイドウォールの表面に対してほぼ平行な状態になるように、各導電体片がタイヤ内に埋設されているタイヤを提案する。
【００３４】
また、本発明は、上記のタイヤにおいて、少なくともタイヤの回転軸を中心として最も外側に設けられた導電体片の列において、前記導電体片は前記タイヤの周方向に等間隔をあけて配置され、前記導電体片のタイヤの周方向の長さと隣り合う導電体片の間隙の長さが等しく設定されているタイヤを提案する。
【００３５】
また、本発明は、上記のタイヤにおいて、タイヤの回転軸を中心として最も外側に設けられた第１の導電体列における前記導電体片の前記タイヤの周方向の端部に対して、前記第１の導電体列より１つ内側に設けられた第２の導電体列における導電体片の前記タイヤの周方向の異なる端部が所定長さだけ重なるように各導電体片が配置されているタイヤを提案する。
【００３６】
また、本発明は、上記のタイヤにおいて、同一層において前記導電体片が等間隔をあけて配置されているタイヤを提案する。
【００３７】
また、本発明は、上記のタイヤにおいて、異なる２つの層に設けられている前記導電体片が、前記タイヤの周方向に交互に位置するように各層の導電体片列が配置されているタイヤを提案する。
【００３８】
また、本発明は、上記のタイヤにおいて、前記各層の導電体片が、前記タイヤの周方向において導電体片の一部が重なるように配置されているタイヤを提案する。
【００３９】
また、本発明は、上記のタイヤにおいて、前記各層の導電体片が、前記タイヤの幅方向にずらして配置されているタイヤを提案する。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。
【００４１】
図１は本発明の第１実施形態におけるタイヤの歪み状態検出装置の車両への装着状態を示す概略図である。図において、１０１，１０２は金属箔（導電体片）、２００はモニタ装置、３００はタイヤ、４００はタイヤハウスである。
【００４２】
金属箔１０１，１０２は、所定の幅と長さを有する長方形をなしたアルミ箔などの電磁波を反射する性質を有する金属からなる。
【００４３】
図２乃至図４に示すように、複数の金属箔１０１が、その面がキャップトレッド３０１の表面とほぼ平行になり且つ金属箔１０１の長辺がタイヤ３００の回転軸を中心とする周方向に一致するように、タイヤ３００の回転軸を中心とする周方向に列をなして等間隔をあけてキャップトレッド３０１とアンダートレッド３０２との間の層に配置されている。また、隣り合う金属箔１０１間の距離（間隙の長さＬ１２）は、金属箔１０１の長さＬ１１と等しく設定されている。
【００４４】
また、複数の金属箔１０２が、その面がキャップトレッド３０１の表面とほぼ平行になり且つ金属箔１０２の長辺がタイヤ３００の回転軸を中心とする周方向に一致するように、タイヤ３００の回転軸を中心とする周方向に列をなして等間隔Ｌ２２をあけてカーカス３０４とベルト３０３Ｂとの間に配置されている。さらに、金属箔１０２の長辺の長さＬ２１は、図４に示すように、金属箔１０２の長さ方向の両端部のそれぞれが異なる金属箔１０１の端部と長さＬ３だけ重なるように設定されている。
【００４５】
また、複数の金属箔１０１からなる導電体列の幅方向の中心と、複数の金属箔１０２からなる導電体列の幅方向の中心とがほぼ重なるように各金属箔１０１，１０２が配置されている。
【００４６】
モニタ装置２００は、タイヤ３００の最頂部に対応するように車両のタイヤハウス４００内に設けられている。本実施形態におけるタイヤの歪み状態検出装置は、上記金属箔１０１，１０２が埋設されたタイヤ３００とモニタ装置２００によって構成されている。
【００４７】
モニタ装置２００は、図５に示すように、輻射ユニット２１０と、受波ユニット２２０、制御部２３０、演算部２４０、歪み検出部２５０によって構成されている。
【００４８】
輻射ユニット２１０は、２．４５ＧＨｚ帯の所定周波数の電磁波を輻射するためのアンテナ２１１と発振部２１２とから構成され、制御部２３０からの指示に基づいて、アンテナ２１１から上記周波数の電磁波をパルス状にして輻射する。
【００４９】
発振部２１２は、発振回路２１３と電力増幅回路２１４から構成されている。発振回路２１３は、周知のＰＬＬ回路などを用いて構成され、制御部２３０から指示に基づいて２．４５ＧＨｚの周波数の搬送波を出力する。
【００５０】
電力増幅回路２１４は、発振回路１３１から出力された搬送波を増幅してアンテナ２１１にパルスとして給電する。これにより、アンテナ２１１から２．４５ＧＨｚのパルス電磁波が輻射される。尚、電力増幅回路２１４から出力される高周波電力は、図１に示すようにモニタ装置２００における電磁波輻射用のアンテナ２１１から輻射したパルス電磁波が金属箔１０１，１０２によって反射され、この反射されたパルス電磁波が後述するアンテナ２２１によって受波できる程度の値に設定されている。
【００５１】
受波ユニット２２０は、２．４５ＧＨｚ帯の周波数の電磁波を受波するためのアンテナ２２１と検波部２２２とから構成され、制御部２３０からの指示に基づいて、アンテナ２２１によって受波した上記２．４５ＧＨｚを含む所定幅の周波数帯の電磁波の高周波エネルギーを直流電圧に変換して検出電圧Ｖｏｕｔとして出力する。
【００５２】
検波部２２２は、同調回路２２３と検波回路２２４から構成されている。
【００５３】
同調回路２２３は、２．４５ＧＨｚを中心として±Δｆ１の周波数帯域の電磁波に同調してその高周波エネルギーを電気エネルギーに変換して出力する。
【００５４】
検波回路２２４は、同調回路２２３から出力された電気エネルギーを直流電圧に変換して検出電圧Ｖｏｕｔとして出力する。
【００５５】
制御部２３０は、図示せぬ上位装置から初期設定指示を受けたときに初期設定処理を行い、前記上位装置から歪み検出指示を受けたときに歪み検出処理を行う。
【００５６】
初期設定処理は、車両が走行して歪みがない状態でタイヤ３００が回転しているときに行われる。
【００５７】
初期設定処理では、制御部２３０は、初期設定処理であることを歪み検出部２５０に通知した後、発振部２１２を駆動してパルス幅が時間ｔ１のパルス電磁波を所定時間おきに輻射させると共に、このパルス電磁波の輻射タイミングを演算部２５０に通知する。尚、パルス電磁波の輻射間隔は各金属箔１０１，１０２のごとに１回以上の反射波を得られるように設定することが好ましく、パルス電磁波の輻射間隔を狭めることによって歪み状態の検出を高精度に行えることは言うまでもない。
【００５８】
演算部２４０は、上記輻射タイミングの通知を受けてから検出電圧Ｖｏｕｔが所定のしきい値を越えたとき、即ち金属箔１０１，１０２などによって反射されたパルス電磁波を受波したときまでの時間Ｔを計測して、この値を歪み検出部２５０に出力する。
【００５９】
歪み検出部２５０は、初期設定処理では、演算部２４０から出力される計測時間を時間の経過に沿って順次記憶し、初期設定処理の終了時に、この記憶値に基づいて、金属箔１０１によってパルス電磁波が反射されたときの往復時間Ｔ１と、金属箔１０２によってパルス電磁波が反射されたときの往復時間Ｔ２とを記憶すると共に、初期設定処理時間内における計測時間Ｔの平均値Ｔａｖｇを算出して記憶する。さらに、歪み検出部２５０は、これらの往復時間Ｔ１，Ｔ２の値と平均値Ｔａｖｇを上位装置に出力する。
【００６０】
上記初期設定処理は、車両の走行速度すなわちタイヤ３００の回転数によって変わる可能性がある場合は、複数の走行速度で行い、それぞれの走行速度における往復時間Ｔ１，Ｔ２の値と平均値Ｔａｖｇを求めることが好ましい。
【００６１】
また、上記歪み検出処理では、制御部２３０は、歪み検出処理であることを歪み検出部２５０に通知した後、発振部２１２を駆動してパルス幅が時間ｔ１のパルス電磁波を輻射させると共に、このパルス電磁波の輻射タイミングを演算部２５０に通知する。
【００６２】
演算部２４０は、上記輻射タイミングの通知を受けてから検出電圧Ｖｏｕｔが所定のしきい値を越えたとき、即ち金属箔１０１，１０２などによって反射されたパルス電磁波を受波したときまでの時間Ｔを計測して、この値を歪み検出部２５０に出力する。
【００６３】
歪み検出部２５０は、歪み検出処理では、演算部２４０から出力される計測時間Ｔの値と記憶している平均値Ｔａｖｇとの差Ｔｄｉｆ（＝Ｔ−Ｔａｖｇ）を算出し、この差Ｔｄｉｆの値と計測時間Ｔを時間の経過に沿って順次上位装置に出力する。
【００６４】
尚、これらの差Ｔｄｉｆの値と計測時間Ｔを上位装置に出力するタイミングは、計測毎でなくても、所定の時間間隔をあけて出力するようにしても良い。これは、タイヤ３００の直径や金属箔１０１，１０２の長さＬ１１，Ｌ２１やその間隔Ｌ１２，Ｌ２２、演算部２４０の処理速度、或いは上位装置の要求に応じて適宜設定することが好ましい。
【００６５】
次に、上記構成の装置を用いたタイヤ歪み状態の検出方法について説明する。
【００６６】
タイヤ３００に歪みが生じていないときは、図６及び図７に示すように、モニタ装置２００から輻射されたパルス電磁波Ｐ１は金属箔１０１または金属箔１０２によって反射され反射波Ｐ２としてモニタ装置２００によって受波される。
【００６７】
このとき、モニタ装置２００によって計測される上記パルス電磁波の往復時間Ｔは、図８に示すように、上記時間Ｔ１と時間Ｔ２の間での変化を繰り返す。また、計測時間Ｔ１が維持される時間ＴＬ１と計測時間Ｔ２が維持される時間ＴＬ２は、金属箔１０１の長さＬ１１とその間隔Ｌ１２及びタイヤ３００の回転数に対応して、それぞれほぼ一定に維持される。
【００６８】
一方、タイヤ３００の回転数が上記と同じであって、タイヤ３００の頂上部に対して前方及び後方の双方から頂上部に向けて力が加わり、タイヤ３００の頂上部が圧縮された場合は、金属箔１０１の長さＬ１１及びその間隔Ｌ１２が縮まるため、図９に示すように、計測時間Ｔ１が維持される時間ＴＬ１Ａと計測時間Ｔ２が維持される時間ＴＬ２Ａは、歪みが生じていないときの時間ＴＬ１と時間ＴＬ２よりも小さくなる。
【００６９】
また、タイヤ３００の回転数が上記と同じであって、タイヤ３００の頂上部から前方及び後方の双方に向けた力が加わり、タイヤ３００の頂上部が伸張された場合は、金属箔１０１の長さＬ１１及びその間隔Ｌ１２が延びるため、図１０に示すように、計測時間Ｔ１が維持される時間ＴＬ１Ｂと計測時間Ｔ２が維持される時間ＴＬ２Ｂは、歪みが生じていないときの時間ＴＬ１と時間ＴＬ２よりも大きくなる。
【００７０】
さらに、タイヤ３００の頂上部から前方及び後方の双方に向けた力が大きくなると、タイヤの周方向において金属箔１０１と金属箔１０２とが重なる部分（上記長さＬ３の重なり部分）が無くなり、金属箔１０１と金属箔１０２との間に長さＬ４の隙間１０３が生じる。モニタ装置２００から輻射されたパルス電磁波Ｐ１が隙間１０３に入射すると、金属箔１０２よりもさらにタイヤの回転軸側に位置する電磁波反射体、例えばリム３０５によってパルス電磁波が反射され反射波Ｐ２がモニタユニット２００によって受波される。
【００７１】
このときのパルス電磁波の往復時間Ｔは、図１２に示すように、金属箔１０２によって反射されたときの往復時間Ｔ２よりも大きな時間Ｔ３になる。
【００７２】
従って、歪み検出部２０５から出力される差Ｔｄｉｆ（＝Ｔ−Ｔａｖｇ）の値によってタイヤ３００の歪み状態を検出することができる。
【００７３】
前述したタイヤの歪み状態検出装置は、例えば図１３に示すようなスタビリティー制御装置５００に用いることができる。従来の一般的なスタビリティー制御装置は、車両に装着されているタイヤ３００の回転数を検知するセンサ５１０，５２０から出力される検知結果を取り込んでスタビリティー制御を行っていたが、これに加えて、上記のタイヤ３００とモニタ装置２００を設け、モニタ装置２００から出力される検出結果を取り込んでスタビリティー制御を行うスタビリティー制御装置５００を構成することにより、さらに高精度の制御を行うことが可能になる。この場合、モニタ装置２００の制御部２３０への指示は、スタビリティー制御装置５００から出力される。
【００７４】
また、本発明の第２実施形態では、図１４に示すように、タイヤハウス４００の上部前後に２つのモニタ装置２００Ａ，２００Ｂを設けた。この場合、各モニタ装置２００Ａ，２００Ｂによる電磁波の輻射と受波を時分割で行っても良い。これにより、タイヤ３００における２ヶ所の歪みを検出することができる。尚、タイヤハウス４００の３ヶ所以上にモニタ装置２００を設けて、タイヤ３００における３ヶ所の歪みを検出できるようにしてもよい。
【００７５】
また、本発明の第３実施形態では、図１５及び図１６に示すように、第１実施形態におけるタイヤ３００に代えて、タイヤ３００Ａを備えた装置を構成した。第１実施形態と第３実施形態との相違点は、タイヤ３００Ａのみである。
【００７６】
タイヤ３００Ａでは、複数の金属箔１０１からなる導電体列と、複数の金属箔１０２からなる導電体列のそれぞれを、タイヤ３００の幅方向に且つ反対方向にずらしてある。また、金属箔１０１と金属箔１０２の幅は第１実施形態と同様に設定してあり、金属箔１０１と金属箔１０２が重なる部分の幅Ｌ５のみを第１実施形態よりも小さく設定した。これにより、タイヤ３００Ａの幅方向の歪み状態の検出精度を高めることができる。
【００７７】
尚、前述した実施形態は本発明の一具体例であり、本発明が上記実施形態のみに限定されることはない。例えば、上記金属箔１０１，１０２をタイヤのサイドウォール部に設けたタイヤを用いる装置構成としても同様の効果を得ることができることは言うまでもない。
【００７８】
また、上記実施形態では、パルス電磁波の周波数を２．４５ＧＨｚとしたが、これに限定されることはなく、前述したように１ＧＨｚ以上の周波数であればタイヤ内の補強用金属による電磁波の反射や遮断などの影響を極めて低減して、高精度にタイヤの歪み状態を検出することができる。また、パルス電磁波の周波数は、上記補強用金属等の影響を考慮して設計時に適宜設定することが好ましい。
【００７９】
また、上記実施形態は、トランクションコントロール装置、或いはサスペンションや、サスペンションの中のスタビライザーなどをアクティブ制御する装置のセンサとして用いても良いことは言うまでもないことである。
【００８０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、従来例に比べてタイヤ製造時の手間を低減できると共に、スタビリティー制御システム等の制御システムに用いることができ、さらに、車両走行中に発生するタイヤの熱によるセンサユニットの劣化や破壊も低減可能であり、高精度にタイヤの歪み状態を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態におけるタイヤの歪み状態検出装置の車両への装着状態を示す概略図
【図２】本発明の第１実施形態におけるタイヤの上面図
【図３】本発明の第１実施形態におけるタイヤ内の金属箔の埋設状態を示す破断図
【図４】本発明の第１実施形態における異なる層の金属箔の重なり状態を説明する図
【図５】本発明の第１実施形態におけるモニタ装置の電気系回路の一具体例を示す構成図
【図６】本発明の第１実施形態におけるタイヤ歪み状態の検出方法を説明する図
【図７】本発明の第１実施形態におけるタイヤ歪み状態の検出方法を説明する図
【図８】本発明の第１実施形態におけるタイヤ歪み状態の検出方法を説明するタイミングチャート
【図９】本発明の第１実施形態におけるタイヤ歪み状態の検出方法を説明するタイミングチャート
【図１０】本発明の第１実施形態におけるタイヤ歪み状態の検出方法を説明するタイミングチャート
【図１１】本発明の第１実施形態におけるタイヤ歪み状態の検出方法を説明する図
【図１２】本発明の第１実施形態におけるタイヤ歪み状態の検出方法を説明するタイミングチャート
【図１３】本発明の第１実施形態におけるタイヤ歪み状態検出装置の一使用例を説明する図
【図１４】本発明の第２実施形態におけるタイヤの歪み状態検出装置の車両への装着状態を示す概略図
【図１５】本発明の第３実施形態におけるタイヤ内の金属箔の埋設状態を示す破断図
【図１６】本発明の第３実施形態におけるタイヤ内の金属箔の埋設状態を説明する上面図
【符号の説明】
１０１，１０２…金属箔（導電体片）、１０３…隙間、２００…モニタ装置、２１０…輻射ユニット、２１１…アンテナ、２１２…発振部、２２０…受波ユニット、２２１…アンテナ、２２２…検波部、２２３…同調回路、２２４…検波回路、２３０…制御部、２４０…演算部、２５０…歪み検出部、３００，３００Ａ…タイヤ、４００…タイヤハウス、５００…スタビリティー制御装置、５１０，５２０…センサ。
【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１５】
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【図１６】
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