(57)【要約】【課題】タイヤ内部のゴム部分における温度を直接測定することにより、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ことのできるタイヤの温度異常警報装置を提供する。【解決手段】タイヤ温度異常警報装置１０は、タイヤ温度測定装置７、温度異常判定処理手段８および温度異常表示手段９を具え、タイヤ温度測定装置７は、タイヤＴを構成するスチールベルトＢ等の導電性部材の所定部分Ｐに渦電流を発生させ、この渦電流により生起された磁束によってタイヤＴの外に配置された測定コイル１に誘起される電流を測定し、所定の換算式に基づいてこの電流値を温度に換算して前記所定部分の近傍のゴム部分の温度を求める。【選択図】        図１
2004338610.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性部材を具えたタイヤの温度異常を警報する警報装置において、
この導電性部材の所定部分に対向する姿勢で、車両の非回転部分に取り付けられた温度測定プローブと、このプローブからの温度信号に基づいて前記導電性部材の近傍に位置するタイヤのゴム部分の温度異常判定を行う温度異常判定処理手段と、温度異常の場合このことを運転者に知らせる温度異常表示手段とを具え、
前記温度測定プローブは、導電性部材の渦電流により生起された磁束によって電流を誘起させる測定コイルを具えてなるタイヤの温度異常警報装置。
【請求項２】
前記温度測定プローブを、車軸非回転部分もしくはこれと一体的に変位する部分に取り付けてなる請求項１に記載のタイヤの温度異常警報装置。
【請求項３】
導電性部材に渦電流を発生させる磁束を生起する励磁コイルと、励磁コイルに高周波交番電流を流す発振回路とを具えてなる請求項１もしくは２に記載のタイヤの温度異常警報装置。
【請求項４】
前記測定コイルに高周波交番電流を流す発振回路を具え、この測定コイルを、導電性部材に渦電流を発生させる磁束を生起するよう構成してなる請求項１もしくは２に記載のタイヤの温度異常警報装置。
【請求項５】
前記導電性部材と前記測定コイルとの離隔距離を測定する距離センサを具えてなる請求項１〜４のいずれかに記載のタイヤの温度異常警報装置。
【請求項６】
距離センサの測定値に基づいて高周波交番電流を変化させるよう、前記発振回路を制御する発振回路制御手段を具えてなる請求項５に記載のタイヤの温度異常警報装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤの内部の所要部分における温度を監視して、タイヤのこの部分の温度の異常を運転者に通知するためのタイヤの温度異常警報装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
タイヤの温度を監視してタイヤの温度を運転者に通知するタイヤの温度異常警報装置として、リム装着のタイヤ内圧警報装置に内蔵された温度センサを用いるものが従来から知られていて、この警報装置に用いられる温度センサは、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り、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、送信された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。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
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、タイヤとリムとに囲まれたタイヤ内圧部の空気温度を測定しているに過ぎず、例えば、タイヤの内部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知るためには、発熱した部分の温度を直接測定する必要があるが、実際の発熱は通常、タイヤ内部、特に剛性の異なる部材同士の境界で起こり、従来のタイヤ内圧警報装置に内蔵された温度センサをこの用途に用いようとしても、発熱部分とタイヤ内圧部の空気温度とは十分な相関がなく、実用上有効なものではなかった。
【０００４】
また、温度センサを内蔵するタイヤ内圧警報装置以外にも、タイヤの表面温度を赤外線放射計で測定する方法も考えられるが、これも同様に、表面温度を測定するだけなので、実際の発熱場所の温度を表わすものとはならない。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−３５５２０３号公報（図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、タイヤ内部のゴム部分における温度を直接測定することにより、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ことのできるタイヤの温度異常警報装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本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。
【０００８】
請求項１に記載のタイヤの温度異常警報装置は、導電性部材を具えたタイヤの温度異常を警報する警報装置において、
この導電性部材の所定部分に対向する姿勢で、車両の非回転部分に取り付けられた温度測定プローブと、このプローブからの温度信号に基づいて前記導電性部材の近傍に位置するタイヤのゴム部分の温度異常判定を行う温度異常判定処理手段と、温度異常の場合このことを運転者に知らせる温度異常表示手段とを具え、
前記温度測定プローブは、導電性部材の渦電流により生起された磁束によって電流を誘起させる測定コイルを具えてなるものである。
【０００９】
導電性部材で発生する渦電流は磁束を生起し、この部材の近くに配置されたコイルに電流を誘起し、この誘起電流を測定することによって渦電流の大きさを知ることができる。ここで、一定の交番磁界を加えてこの導電性部材に渦電流を発生させたとき渦電流の大きさはこの部材の温度に一意的に依存するので、このことを利用して導電性部材もしくはこの部材の周囲の温度を測定する方法が知られている。
【００１０】
本発明のタイヤの温度異常警報装置は、タイヤがスチールコード等よりなるベルトやカーカスに代表されるような導電性部材を具えていること、および、繰り返し応力下で温度が最も高くなる部分はこれらの構成部材とゴム部材との境界であることに着目してなされたものであり、このタイヤの温度異常警報装置によると、温度測定プローブは、導電性部材の所定部分に対向する姿勢で設けられ、導電性部材の渦電流により生起された磁束によって電流を誘起させる測定コイルを具えているので、上述の原理により、タイヤの内部に配設された導電性部材の所定部分の温度を直接測定しこの所定部分の近傍にあるゴム部分の温度を正確に知ることができ、しかもこのゴム部分は温度上昇がもっとも著しく温度測定の対象となる部分であるので、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ことができる。
【００１１】
請求項２に記載のタイヤの温度異常警報装置は、請求項１に記載するところにおいて、前記温度測定プローブを、車軸非回転部分もしくはこれと一体的に変位する部分に取り付けてなるものである。
【００１２】
このタイヤの温度異常警報装置によれば、温度測定プローブは、車軸非回転部分もしくはこれと一体的に変位する部分に取り付けられているので、これが、車軸のサスペンションを挟んだ反対側に設けられた場合に対比して、タイヤとともに回転するスチールベルト等の導電性部材と測定センサとの離隔距離の変動を最小に抑えることができ、測定センサに誘起される電流への、この離隔距離の変化の影響を抑制して、温度測定精度の悪化を防止することができる。ここで、車軸非回転部分もしくはこれと一体的に変位する部分は、車軸の非回転部分の他、これに締結された、例えばストラット部を含むものである。
【００１３】
請求項３に記載のタイヤの温度異常警報装置は、請求項１もしくは２に記載するところにおいて、導電性部材に渦電流を発生させる磁束を生起する励磁コイルと、励磁コイルに高周波交番電流を流す発振回路とを具えてなるものである。
【００１４】
このタイヤの温度異常警報装置によれば、磁束を検出する測定コイルと磁束を生起する励磁コイルとを別々に具えているので、それぞれのコイルごとに磁束のレベルを独立して設定することができ、それによって高い精度の磁束の生起および磁束の検出を可能にすることができる。
【００１５】
請求項４に記載のタイヤの温度異常警報装置は、請求項１もしくは２に記載するところにおいて、前記測定コイルに高周波交番電流を流す発振回路を具え、この測定コイルを、導電性部材に渦電流を発生させる磁束を生起するよう構成してなるものである。
【００１６】
このタイヤの温度異常警報装置によれば、一つのコイル、すなわち測定コイルだけで、磁束の検出と磁束の励磁とを行うので、タイヤ温度異常警報装置を簡易に構成することができる。
【００１７】
請求項５に記載のタイヤの温度異常警報装置は、請求項１〜４のいずれかに記載するところにおいて、前記導電性部材と前記測定コイルとの離隔距離を測定する距離センサを具えてなるものである。
【００１８】
このタイヤの温度異常警報装置によれば、導電性部材と前記測定コイルとの離隔距離を測定する距離センサを具えているので、電流値を温度に換算するに際して、前記離隔距離の測定結果を用いて離隔距離の変化の影響を排除することができる。
【００１９】
請求項６に記載のタイヤの温度異常警報装置は、請求項５に記載するところにおいて、距離センサの測定値に基づいて高周波交番電流を変化させるよう、前記発振回路を制御する発振回路制御手段を具えてなるものである。
【００２０】
このタイヤの温度異常警報装置によれば、このように発振回路を制御する発振回路制御手段を具えているので、予め準備した、請求項３に記載の前記関係式を用いて、離隔距離の測定値を基に発振回路を制御して渦電流の大きさを変え、電流値を温度に換算する際の離隔距離の変化の影響を排除することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図１ないし図６に基づいて説明する。
図１は、実施形態のタイヤ温度異常警報装置１０を示す構成図である。タイヤ温度異常警報装置１０は、回転しない車軸部Ｓに取り付けられた温度測定プローブ３と、このプローブ３からのデータを処理して温度信号を生成する温度測定制御装置４と、この温度信号に基づいてタイヤの内部の温度異常判定を行う温度異常判定処理手段８と、温度異常の場合にこのことを運転者に知らせる温度異常表示手段９とを具え、温度測定プローブ３および温度測定制御装置４はタイヤ温度測定装置７を構成する。ここで、タイヤ温度異常警報装置１０は、回転しない車軸部Ｓに設けるものとしたが、車軸部Ｓと一体的に変位する部分、例えば、ストラット部に設けることもできる。
【００２２】
図２は、タイヤ温度測定装置７を示す構成図である。子午線断面で示されるタイヤＴは、導電性部材の一つである、スチールコードよりなるスチールベルトＢを具え、車軸部Ｓにより軸支されたリムＲに装着されて設けられる。一方、タイヤ温度測定装置７を構成する温度測定プローブ３は、スチールベルトＢの所定部分Ｐに対向して設けられていて、所定部分Ｐに発生した渦電流により生起された磁束によって電流を誘起する測定コイル１と、タイヤＴの半径方向の変位を検出する変位計２と、これらを共通に取り付ける共通ベース３Ａとを具え、ステー３Ｂを介して車軸部Ｓに連結される。
【００２３】
変位計２は、タイヤＴの外周面までのタイヤ半径方向距離の変化を測定するものであり、タイヤの変形等により、測定コイル１とスチールベルトＢとのタイヤ半径方向離隔距離ｄが変化した場合、変位計２は測定コイル１と共通にベース３Ａに取り付けられているので、変位計２とタイヤＴの外周面までの距離も同じ量だけ変化し、タイヤＴの外周面までの変位を測定することによって、測定コイル１とスチールベルトＢとの離隔距離ｄを測定する距離センサとして機能させることができる。この場合、変位計２としては、例えばレーザ光や赤外線を用いたものが例とあげられる。
【００２４】
図３は、タイヤ温度測定装置７の測定原理および温度測定制御装置４の構成を示すブロック線図である。温度測定制御装置４は、測定コイル１に高周波交番電流を印可する発振回路１１、測定コイル１に流れる電流を測定するインダクタンス測定回路１２、この電流を温度に換算する温度換算部１３、変位計２を駆動するとともに変位計２から変位データを取り出す変位計制御部１４、および、変位計制御部１４からの変位データに基づいて発振回路１１を制御して、測定コイル１に印可する高周波交番電流を変化させる発振回路制御手段１５を具え、例えば、車軸部ＳのサスペンションＥを挟んだ反対側に位置する車体Ｄの、タイヤＴに近い部分に取り付けられる。
【００２５】
以下に、この装置を用いた温度の測定原理について説明する。発振回路１１により測定コイル１に印可された電流ｉは交番磁束ｆを発生させ、交番磁束ｆはスチールベルトＢの所定部分Ｐに渦電流ｉｅを発生させる。そしてこの渦電流ｉｅはさらに交番磁束ｆｅを生起しこの磁束ｆｅは、測定コイル１に交番電流ｉｄを誘起する。
【００２６】
そして、スチールベルトＢに発生する渦電流ｉｅの大きさは、スチールベルトＢの電気抵抗値、および、測定コイル１とスチールベルトＢとの離隔距離ｄに依存し、測定コイル１に誘起される電流ｉｄの大きさは、渦電流ｉｅと離隔距離ｄに依存する。また、スチールベルトＢの電気抵抗値は、スチールベルトＢに固有の定数と所定部分Ｐにおける温度Ｔｓとに依存する。したがって、離隔距離ｄが一定の条件下では、電流ｉｄは、スチールベルトＢの所定部分Ｐの温度Ｔｓだけに依存し、このことにより、予め準備した、電流ｉｄと温度Ｔｓとの関係を表わす換算式を用いて電流ｉｄから温度Ｔｓを求めることができ、そして、この温度ＴｓはスチールベルトＢの所定部分Ｐの近傍に位置するゴム部分Ｇの温度Ｔｇにほぼ等しいから、このことによりゴム部分Ｇの温度Ｔｇを求めることができる。
【００２７】
以上の説明において、離隔距離ｄを一定としたが、実際には、タイヤＴにおけるスチールベルトＢの所定部分Ｐの半径方向位置は、回転に伴うタイヤＴの変形や内圧によって変化するので、離隔距離ｄを一定とすることが難しい測定環境が多い。離隔距離ｄの変化を排除する第一の方法は、スチールベルトＢを所定温度に保持した条件下で、一定の電流ｉｄをコイルに誘起する、離隔距離ｄと渦電流ｉｅの大きさとの関係式を予め準備し、離隔距離ｄの測定値を基にこの関係式を用いて渦電流ｉｅの大きさを制御する方法であり、具体的には、渦電流ｉｅを直接制御する代わりに、印可交番電流ｉを制御して渦電流ｉｅを制御することができる。すなわち、温度Ｔｓを所定の温度Ｔｓ０に保持した条件下で電流ｉｄが一定の値ｉｄ０になるような、離隔距離ｄと印可交番電流ｉとの関係を予め求めておき、発振回路制御手段１５は、変位計２で逐次測定される離隔距離ｄに対応する印可交番電流ｉをこの関係式を用いて求め、発振回路１１に、この求められた交番電流ｉを測定コイル１に印可させるよう温度測定制御装置４を構成する。この構成において、測定された電流ｉｄが前記ｉｄ０であるならばこの場合はとりもなおさず温度Ｔｓが温度Ｔｓ０の場合であることになるが、測定された電流ｉｄが一定電流ｉｄ０と異なり差分Δｉｄ（＝ｉｄ−ｉｄ０）が発生する場合は、その差分ΔｉｄはスチールベルトＢの温度Ｔｓが所定温度Ｔｓ０からΔＴｓだけ変化したしたことによって発生するものと考えることができ、この温度の差分ΔＴｓと電流の差分Δｉｄとの関係式を予め求めておくことにより、電流値ｉｄから温度Ｔｓを求めることができ、この方法により離隔距離ｄの変化の影響を排除することができる。
【００２８】
図４は、離隔距離ｄの変化の影響を排除する第二の方法に係る温度測定制御装置４Ａの構成を示すブロック線図である。温度測定制御装置４Ａは、測定コイル１に高周波交番電流を印可する発振回路１１、測定コイル１に流れる電流を測定するインダクタンス測定回路１２、この電流を温度に換算する温度換算部１３Ａ、および、変位計２を駆動するとともに変位計２から変位データを取り出す変位計制御部１４を具える点では、前述の温度測定制御装置４と同じであるが、温度測定制御装置４と異なるのは、変位計制御部１４からの変位データが、直接、温度換算部１３Ａに入力される点である。
【００２９】
温度換算部１３Ａにおいては、スチールベルトＢの所定部分Ｐの温度Ｔｓを、誘起電流ｉｄと離隔距離ｄとの関数として準備しておき、これに、インダクタンス測定回路１２からの電流ｉｄの測定値と、変位計制御部１４からの離隔距離ｄの測定値とを代入して温度Ｔｓを温度表示装置５に出力する。この方法は、図２に示す前述の方法と同様に離隔距離ｄの影響を排除することができ、また、前述の方法に比較して発振回路制御手段１５を必要としないので装置を簡易に構成することができる。
【００３０】
図５は、タイヤ温度異常警報装置１０を構成するタイヤ温度測定装置７の変形例となるタイヤ温度測定装置２７を示す構成図である。タイヤＴが、導電性部材の一つである、スチールコードよりなるスチールベルトＢを具え、回転しない軸Ｓにより軸支されたリムＲに装着されて設けられること、タイヤ温度測定装置２７が、温度測定プローブ２３および温度測定制御装置２４よりなり、温度測定プローブ２３は、スチールベルトＢの所定部分Ｐに対向して設けられていて、所定部分Ｐに発生した渦電流により生起された磁束によって電流を誘起する測定コイル２１と、タイヤＴの半径方向の変位を検出する変位計２２と、これらを共通に取り付ける共通ベース２３Ａとを具え、ステー２３Ｂを介して車軸部Ｓに連結されること、また、温度測定制御装置２４は、例えば、車体Ｄの、タイヤＴに近い部分に取り付けられることについては、タイヤ温度測定装置７について説明したのと同様である。
【００３１】
このタイヤ温度測定装置２７がタイヤ温度測定装置７と異なる点は、測定コイル２１の他に、スチールベルトＢに渦電流を発生させる磁束を生起する励磁コイル２０が共通ベース２３Ａに取り付けられて具えられる点である。
【００３２】
図６は、タイヤ温度測定装置２７の測定原理および温度測定制御装置２４の構成を示すブロック線図である。温度測定制御装置２４は、励磁コイル２０に高周波交番電流を印可する発振回路３１、測定コイル２１に流れる電流を測定するインダクタンス測定回路３２、この電流を温度に換算する温度換算部３３、変位計２２を駆動するとともに変位計２２から変位データを取り出す変位計制御部３４、および、変位計制御部３４からの変位データに基づいて発振回路３１を制御して、励磁コイル２０に印可する高周波交番電流を変化させる発振回路制御手段３５を具える。
【００３３】
この装置３０において、発振回路３１により励磁コイル２０に印可された電流ｉは交番磁束ｆを発生させ、交番磁束ｆはスチールベルトＢの所定部分Ｐに渦電流ｉｅを発生させる。そしてこの渦電流ｉｅはさらに交番磁束ｆｅを生起しこの磁束ｆｅは、測定コイル２１に交番電流ｉｄを誘起する。
【００３４】
そして、スチールベルトＢに発生する渦電流ｉｅの大きさは、スチールベルトＢの電気抵抗値、および、励磁コイル２０とスチールベルトＢとの離隔距離ｄ０に依存し、測定コイル２１に誘起される電流ｉｄの大きさは、渦電流ｉｅと離隔距離ｄに依存する。
【００３５】
以上の通り、タイヤ温度測定装置７は、測定コイル１がスチールベルトＢに渦電流を発生させる励磁コイルの機能を兼ね備えた自己誘導型であるのに対し、変形例であるタイヤ温度測定装置２７は、測定コイル２１の他に、スチールベルトＢに渦電流を発生させるための励磁コイル２０を測定コイル２１とはを別個に具え、相互誘導型である。タイヤ温度測定装置２７は、励磁コイル２０と測定コイル２１とは明確な機能分担がなされているので、測定条件により検出感度やＳ／Ｎ比等の点で、第一の実施形態のものより有利である。
【００３６】
タイヤ温度測定装置２７はその他の点で、タイヤ温度測定装置７と全く同等である、したがって、この温度測定に際して、変位センサ２２からの変位データを用いて、離隔距離ｄの影響を排除することができ、離隔距離ｄの影響を排除する方法として、変位データを発振回路制御手段３５に入力する図６に示す方法と、変位データを直接温度換算部３３に入力する図示しない方法とがあることは、既に説明した通りである。なお、渦電流の大きさは励磁コイル２０とスチールベルトＢとの間の離隔距離ｄ０にも依存するので、温度測定にあたって離隔距離ｄ０の影響も排除するためには、励磁コイル２０が、変位センサ２２と一体的に設けられていることが必要である。
【００３７】
最後に、温度異常判定処理手段８について説明を加える。温度異常判定処理手段８は予め定められた温度正常範囲上限値ＴＵと、タイヤ温度測定装置７から入力した温度データを所定の時間間隔で比較し入力した温度データが上限値Ｔｕを越えると異常信号を温度異常表示手段９に出力するよう構成され、図７は、入力された温度データの時間変化の例を、横軸に時間、縦軸に出力温度データをとって示すグラフである。タイヤＴのスチールベルトＢの一方の幅方向端の周方向一部に異常が発生すると、その部分の温度は平衡状態から脱して急激に上昇を始める。図７において、ｔ１〜ｔ４はタイヤ回転一回分の周期を示し、ｔ４となる周期において、ｘ部で示す部分が、温度正常範囲上限値ＴＵを越え異常信号が出力されることを示している。
【００３８】
【発明の効果】
以上述べたところから明らかなように、本発明に係るタイヤ温度異常警報装置１０によれば、タイヤ温度測定装置７、温度異常判定処理手段８および温度異常表示手段９を具え、タイヤ温度測定装置７は、タイヤＴを構成するスチールベルトＢ等の導電性部材の所定部分Ｐに渦電流を発生させ、この渦電流により生起された磁束によってタイヤＴの外に配置された測定コイル１に誘起される電流を測定し、所定の換算式に基づいてこの電流値を温度に換算して前記所定部分の近傍のゴム部分の温度を求めるよう構成されているので、タイヤの内部に配設されたスチールベルトＢ等の導電性部材の所定部分Ｐの温度を直接測定して、この所定部分Ｐの近傍にあるゴム部分の温度を正確に知ることができ、しかもこのゴム部分は温度上昇がもっとも著しく温度測定の対象となる部分であるので、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ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施形態のタイヤ温度異常警報装置を示す構成図である。
【図２】タイヤ温度測定装置を示す構成図である。
【図３】タイヤ温度測定装置の測定原理および温度測定制御装置の構成を示すブロック線図である。
【図４】他の構成の温度測定制御装置を示すブロック線図である。
【図５】タイヤ温度測定装置の変形例を示す構成図である。
【図６】変形例のタイヤ温度測定装置の測定原理および温度測定制御装置の構成を示すブロック線図である。
【図７】入力された温度データの時間変化の例を示すグラフである。
【符号の説明】
１  測定コイル
２  変位計
３  温度測定プローブ
３Ａ  共通ベース
３Ｂ  ステー
４、４Ａ  温度測定制御装置
７  タイヤ温度測定装置
８  温度異常判定処理手段
９  温度異常表示手段
１０  タイヤ温度異常警報装置
１１  発振回路
１２  インダクタンス測定回路
１３、１３Ａ  温度換算部
１４  変位計制御部
１５  発振回路制御手段
２０  励磁コイル
２１  測定コイル
２２  変位計
２３  温度測定プローブ
２３Ａ  共通ベース
２３Ｂ  ステー
２４  温度測定制御装置
２５  温度表示装置
２７  タイヤ温度測定装置
３１  発振回路
３２  インダクタンス測定回路
３３  温度換算部
３４  変位計制御部
３５  発振回路制御手段
Ｄ  車体
Ｔ  タイヤ
Ｂ  スチールベルト
Ｐ  スチールベルトの所定部分
Ｒ  リム
Ｓ  車軸部
【図１】
2004338610.tif 000003
【図２】
2004338610.tif 000004
【図３】
2004338610.tif 000005
【図４】
2004338610.tif 000006
【図５】
2004338610.tif 000007
【図６】
2004338610.tif 000008
【図７】
2004338610.tif 000009