(57)【要約】  車輌に設けられた空気圧式車輌タイヤ内の圧力および／又は該車輌の速度を検出するためのシステムであって、該車輌が装置上を動く時にセンサーと接触する該車輌タイヤにより与えられる力の分布の二次元パターンのための力シグナルを供給する負荷センサーから構成される装置；該タイヤ圧力及び／又は該速度を、該タイヤ及び該車輌の製造方法又はモデルに関係なく該力の分布に基づき決定するようにプログラムされたコンピュータ；及び該圧力及び／又は速度を表示する器具を有するシステムにおいて；負荷センサーから構成される該装置が、走行方向に前後に配置された少なくとも２列の負荷センサーを含み、ここで少なくとも１列の該負荷センサーは１列又はそれ以上の列の該負荷センサーに対して、走行方向を横断する方向に所定の量だけズレていることを特徴とする上記システム。【選択図】  図１
2010503834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輌に設けられた空気圧式車輌タイヤ内の圧力及び／又は該車輌の速度を決定するためのシステムであって、
負荷センサーのアレーであって、該車輌が該アレー上を横切って動く時に該センサーと接触する該車輌タイヤにより与えられる力の分布の二次元パターンの力シグナルを供給する負荷センサーのアレー；
該タイヤ圧力及び／又は該速度を、該タイヤ及び／又は車輌の製造方法又はモデルに関係なく該力の分布に基づき決定するようにプログラムされたコンピュータ；及び
該圧力及び／又は速度を表示する装置
を有するシステムにおいて；
該アレーが、少なくとも２列の負荷センサーが走行方向に前後に配置されている負荷センサーを含み、ここで少なくとも１列の該負荷センサーは１列又はそれ以上の列の該負荷センサーに対して、走行方向を横断する方向に所定の量だけズレていることを特徴とする上記システム。
【請求項２】
上記所定の量が、走行方向を横断する方向に負荷センサーの寸法よりも小さいことを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
上記負荷センサーの列の少なくとも１列において、該負荷センサーの長さが少なくとも１つの他の負荷センサーの列の負荷センサーの長さよりも大きいことを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
上記負荷センサーが同時に又はほとんど同時に読み取られることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
上記負荷センサーにより発生した力シグナルを長さ単位に変換し、そして各負荷センサーの表面上の該タイヤの正確な接触長さを、該力シグナルの長さから対応する負荷センサーの長さを差し引くことにより計算するコンピュータユニットが設けられていることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
第１列の負荷センサーからのシグナル及び第２列の負荷センサーからのシグナルのためにそれぞれの重心を式：
【数１】
2010503834.tif 000005
（式中、Ｉｐは位置ｐでの強度である。）に従って計算し、そして、重心ｐｔは時刻ｔに通過するとすると、第２列の負荷センサーの重心ｐｔ２と第１列の負荷センサーの重心ｐｔ１との差から、速度ｖを下記式：
【数２】
2010503834.tif 000006
に従って決定するコンピュータユニットを備えることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
上記タイヤの接触長さが上記負荷センサーの１つ又はそれ以上の長さよりも短い場合には、補償計算が行われることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項８】
コンピュータユニットが、前記力シグナルの微分解析を行って、前記タイヤのトレッドの影響を検出又は補償する、請求項１〜７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項９】
コンピュータユニットが、走行方向及び／又は走行方向を横断する方向の上記力シグナルの強度を使用して、上記タイヤのトレッド深さを決定する、請求項１〜８のいずれか１項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輌(vehicle)に設けられた空気圧式車輌タイヤ内の圧力及び／又は車輌の速度を検出するためのシステムであって、負荷センサーから成るアレーを有し、該アレーは該車輌が該アレー上を横切って動く時に該センサーと接触する該車輌タイヤにより与えられる力の分布の二次元パターンのための力シグナルを供給し；タイヤ圧力及び／又は速度を、該タイヤ及び／又は車輌の製造方法又はモデルに関係なく力の分布に基づき決定するようにプログラムされたコンピュータを有し；そして該圧力及び／又は速度を表示するための装置を有する上記システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
空気圧式車輌タイヤ内の圧力を決定するためのこの種のシステムは特許文献１に記載されている。従来技術のこのシステムにおいて、水平線上の力センサーの配列が記載され、この上を車輌タイヤが転がる。これにより速度は、タイヤが負荷センサーのアレー上を走るときにシグナルの先端及び後端により決定することができる。しかしながら、シグナルの両端の勾配による速度の測定はタイヤ圧力の関数であり、トレッド因子の理由で非常に不正確である。
【０００３】
しかしながら、タイヤトレッドにより引き起こされる干渉(interference)は、従来のこのシステムにおいては考慮することができなかった。特に、シグナルの先端はタイヤの横断トレッド、例えばトレッド内の横断溝又は斜めの溝、により著しく変更され、従って、シグナルの先端は最早線状経路に従わないと仮定しなければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＵＳ５３９６８１７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、本発明の目的は、タイヤトレッドの影響を出来る限り減少させた、空気圧式車輌タイヤ内の圧力及び／又は車輌の速度を決定するためのシステムを得られるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、請求項１に記載のシステムによって達成される。本発明の有利な構造は従属請求項に記載される。
【０００７】
本発明により請求された、車輌に設けられた空気圧式車輌タイヤ内の圧力及び／又は車輌の速度を検出するためのシステムは、負荷センサーから成るアレーであって、該車輌が該アレー上を横切って動く時に該センサーと接触する該車輌タイヤにより与えられる力の分布の二次元パターンの力シグナルを供給する該負荷センサーのアレー；タイヤ圧力及び／又は速度を、該タイヤ及び／又は車輌の製造方法又はモデルに関係なく力の分布に基づき決定するようにプログラムされたコンピュータ；及び該圧力及び／又は該速度を表示する装置を有し、そして該アレーが、少なくとも２列の負荷センサーが走行方向に前後に配置されている負荷センサーを含み、ここで、少なくとも１列の負荷センサーは１列又はそれ以上の列の負荷センサーに対して、走行方向を横断する方向に所定の量だけズレている(offset)ことを特徴とする。
【０００８】
上記所定の量は、走行方向を横断する方向の負荷センサーの寸法よりも少なくてはならない。一般に、列を成して配置された同じ負荷センサーが使用される。
【０００９】
負荷センサー列の少なくとも１列において、負荷センサーの長さは、少なくとも１つの他の負荷センサーの列の負荷センサーよりも長くすることができる。これにより短い負荷センサーは、高いタイヤ圧力と同時に低い負荷がある場合に要求される補償作用（compensation effort）を低減させる。長いセンサーを用いると、横断溝はより有効に平らにされる。
【００１０】
全体として、比較的短い負荷センサーを有する複数列を提供するのが有利であるが、但し、これにより要求される負荷センサーの数は増加し、そしてシステムのコストが上がる。他方、該システムもまた、更に有用な情報を生じる。
【００１１】
本発明により請求された測定原理は、物理学的見地から、トレッドの影響を最小にするので望ましい最長の可能なセンサー表面積と、最短の可能なセンサー表面との間の妥協である。高い空気圧と低い負荷を有する、長手方向のタイヤの接触長さは非常に短いにすぎない。他の補償が提供されないと、センサー表面の長さよりも短い接触長さは、著しく不正確な測定結果となる。これはセンサー長さの可能な範囲を著しく制限する。
【００１２】
個々のセンサー表面は、好ましくは走行方向及び走行方向を横断する方向の両方向に、できるだけすぐ近くにそして密に詰め込むべきである。
【００１３】
センサー要素のズレた配置の結果、個々のセンサー表面は、走行方向を横断する方向のセンサー間の実際の距離よりも広くすることもできるが、局部解像力を著しく減少させることはない。
【００１４】
全体として、トレッドの長手方向溝により引き起こされる干渉は確実に最少にすることができる。何故なら、長手方向溝により引き起こされる影響を平らにすることができるからである。この目的に、負荷センサーで広い面積を覆うのが最適である。何故ならその場合、長手方向溝をあらゆる場合に検出できるからである。
【００１５】
本発明は、第１列の負荷センサーからのシグナル及び第２列の負荷センサーからのシグナルのために重心を下記の式：
【００１６】
【数１】
2010503834.tif 000003
（式中、Ｉｐは位置ｐでの強度である）に従って計算し、そして重心ｐｔは時刻ｔに通過する(traversed)とすると、第２列の負荷センサーの重心ｐｔ２と第１列の負荷センサーの重心ｐｔ１との差から、速度ｖは下記式：
【００１７】
【数２】
2010503834.tif 000004
に従って決定するコンピュータユニットを提供するのが有利であることを教示する。
【００１８】
このようにして、次に車輌の速度及びその加速度は、２列からのシグナルの時間差から非常に正確に計算することができる。
【００１９】
従って、負荷センサーは同時に又はほとんど同時に読み取るのが好ましい。ほとんど同時の方法では、データは著しい遅れ又は測定誤差がないように非常に素早く読み取るか、又は適当な校正手段を取る。
【００２０】
各センサー長さ上のタイヤの正確な接触長さは、速度情報を使用して、力シグナルを長さ単位に変換し、そしてセンサー長さを差し引くことにより計算することができる。接触長さがセンサー長さより短いか又はセンサー長さの範囲内にある場合、補償(compensation)計算を行うのが有利である。多くの場合、線形補償で十分である。
【００２１】
速度測定はタイヤ圧力の決定には絶対的に必要なわけではないことに注目されたい。それは独立して行うことができる。速度決定のための本発明で請求された方法では、トレッド、トラッキング及びトウイングの影響は低減される。
【００２２】
微分の考察、特にシグナルの先端の微分の考察の結果、トレッドの影響は見えるようになりそして考慮することができる。
【００２３】
特に、トレッド深さは特徴的シグナルを残し、典型的には円錐形トレッド刻み目を残す。大きいトレッド深さにおいては、トレッド溝は非常に深くそして幅広く、横方向及び長手方向に高いシグナルレベルを残す。トレッド深さが減少するにつれ、トレッド溝もまた狭くなり、シグナル振幅を減少させる。これによって、トレッド深さを容易に導き出すことが可能になる。従って本発明は、走行方向及び／又は走行方向を横断する方向の力シグナルの振幅を使用して、コンピュータユニットがタイヤの深さを決定することを教示する。
【００２４】
該システムの追加の機能的能力は、車輌の重量の決定である。個々の各タイヤが担うのを要求される負荷は、走行距離にわたり測定されたタイヤ圧力の積分及びタイヤの幅により決定することができる。車輌の車軸（アクスル）重量又は全重量は、車軸又は車輌の個々のタイヤの負荷を加算することにより決定される。
【００２５】
システムの容易な設置タイプは、道路表面上にそれを直接置くことであり、ここでそれは、入口及び出口ランプにより一般に保護される。この設置方法は、車軸の垂直方向加速により生じる欠点があるが、容易に且つ迅速に行うことができる。特に、突然の負荷変化又はセンサーの部分的スキッピングが起こり得、そして、センサープレート上の負荷及び摩耗の増加に加えて、測定ズレが増大することになる。
【００２６】
特に測定システムの良好な正確さ及び負荷の最少化は、センサープレートを、地面又は該表面と同一平面の床面内に凹ませて置いて、車輌車軸がランプ等により引き起こされ得るタイプのいかなる垂直方向運動をも行わないようにし、そしてタイヤ又は車軸の干渉振動がないようにすることにより、達成することができる。
【００２７】
本発明を、添付図面に示す例示的態様を参照して更に詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】道路センサーのアレーの第１の例を示し、ここで第１列の道路センサーは第２列の道路センサーから車輌の走行Ａの方向にズレている。
【図２】道路センサーのアレーの第２の例を示す。
【図３】道路センサーのアレーの第３の例を示す。
【図４】道路センサーのアレーの第４の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図面において、走行方向は矢印Ａで示される。道路センサーの第１列１０、例えば１，３，５等、は道路センサーの第２列２０、例えば２，４，６等、に対して走行方向を横断する方向にＸの量だけズレている。タイヤが２つの列１０，２０に接する時の車輌の速度により発生する時間の経過をもまた、この速度を計算するのに使用できる。利点は、従来技術においては必要とされるセンサーの数が一つの列において使用される数だけであることであるが、本発明は速度をも測定するという利点を有する。従って、道路センサーは電気系的に直列に接続されず、並列であるか、或いは少なくともコンピュータによって並列と読み取られなければならない。
【００３０】
センサー表面は重ならないように互いにある距離をもって置かなければならない。従って、狭い間隙がセンサー表面の間に残る。
【００３１】
ズレの配置により、個々のセンサー表面を、道路センサー間の差の２倍まで拡大又は膨張させることが可能となる。この方法は、タイヤトレッドにより引き起こされ干渉又は著しい解像度損失を著しく減少させることができる。
【００３２】
図２は、走行方向Ａ及び走行方向を横断する方向の両方向に緻密に積まれた２つの列１０’，２０’の道路センサーから成るアレーの１例を示す。従って、図１に例示された形態に存在する狭い間隙は完全に除かれ、そして長手方向の溝の影響を測定し、そして必要な場合は補うことができる。
【００３３】
図３は、第１の列１０”の道路センサー及び第２の列２０”の道路センサーが走行方向に異なるセンサー長さを有する道路センサーのアレーの１例を示す。その結果、トレッドの影響を大きく減少させることができ、低い負荷と高圧を有するタイヤの実際の接触長さを更に正確に決定することができる。
【００３４】
図４は、同じセンサー長さを有する３つの列１０'''，２０'''，３０'''の道路センサーがある道路センサーのアレーの例を示す。２つ又はそれ以上の列の道路センサーを設けるのが絶対的に有利である。このように、豊富な情報が得られるので、結果はより信頼性のあるものとなる。他方、アレーもまたより費用がかかるものとなる。
【００３５】
道路センサーのアレーの追加の変形が可能である。豊富な情報が必要である場合、４つ又はそれ以上の列の道路センサーを設けることもでき、ここで個々の列のセンサー長さは同じでも又は異なってもよい。添付の図面は２つの列が互いにセンサーの幅の半分だけズレていることだけを示す。他のズレ、例えばセンサーの幅の１／４だけのズレ又はその他の分数だけのズレもまた可能である。
【００３６】
前の記載、図面及び特許請求の範囲に開示した本発明の特徴は、個々に及び任意の可能な組み合わせの両方で本発明の実現のために本発明に不可欠であると考えることができる。
【図１】
2010503834.tif 000007
【図２】
2010503834.tif 000008
【図３】
2010503834.tif 000009
【図４】
2010503834.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成20年4月19日(2008.4.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輌に設けられた空気圧式車輌タイヤ内の圧力及び／又は該車輌の速度を決定するためのシステムであって、
負荷センサー(１,２,３等)のアレーであって、該車輌が該アレー上を横切って動く時に該センサーと接触する該車輌タイヤにより与えられる力の分布の二次元パターンの力シグナルを供給する負荷センサーのアレー；
該タイヤ圧力及び／又は該速度を、該タイヤ及び／又は車輌の製造方法又はモデルに関係なく該力の分布に基づき決定するようにプログラムされたコンピュータ；及び
該圧力及び／又は速度を表示する装置
を有するシステムにおいて；
該アレーが、少なくとも２列（１０，２０）の負荷センサーが走行方向に前後に配置されている負荷センサーを含み、ここで少なくとも１列の該負荷センサーは１列又はそれ以上の列の該負荷センサーに対して、走行方向を横断する方向に所定の量（ｘ）だけズレていることを特徴とする上記システム。
【請求項２】
上記所定の量（ｘ）が、走行方向を横断する方向に負荷センサーの寸法よりも小さいことを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
上記負荷センサー(１,２,３等)の列（１０，２０）の少なくとも１列において、該負荷センサー(１,２,３等)の長さが少なくとも１つの他の該負荷センサー(１,２,３等)の列（１０，２０）の負荷センサーの長さよりも大きいことを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
上記負荷センサー(１,２,３等)が同時に又はほとんど同時に読み取られることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
上記負荷センサー(１,２,３等)により発生した力シグナルを長さ単位に変換し、そして各負荷センサー(１,２,３等)の表面上の該タイヤの正確な接触長さを、該力シグナルの長さから対応する負荷センサー(１,２,３等)の長さを差し引くことにより計算するコンピュータユニットが設けられていることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
第１列（１０，２０）の負荷センサー(１,２,３等)からのシグナル及び第２列（１０，２０）の負荷センサー(１,２,３等)からのシグナルのためにそれぞれの重心を式：
【数１】
2010503834.tif 000011
（式中、Ｉｐは位置ｐでの強度である。）に従って計算し、そして重心ｐｔは時刻ｔに通過するとすると、第２列（１０，２０）の負荷センサー(１,２,３等)の重心ｐｔ２と第１列（１０，２０）の負荷センサー(１,２,３等)の重心ｐｔ１との差から、速度ｖを下記式：
【数２】
2010503834.tif 000012
に従って決定するコンピュータユニットを備えることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
上記タイヤの接触長さが上記負荷センサー(１,２,３等)の１つ又はそれ以上の長さよりも短い場合は、補償計算が行われることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項８】
コンピュータユニットが、走行方向及び／又は走行方向を横断する方向の上記力シグナルの強度を使用して、上記タイヤのトレッド深さを決定する、請求項１〜７のいずれか１項に記載のシステム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
空気圧式車輌タイヤ内の圧力を決定するためのこの種のシステムは特許文献１に記載されている。従来技術のこのシステムにおいて、水平線上の力センサーの配列が記載され、この上を車輌タイヤが転がる。これにより速度は、タイヤが負荷センサーのアレー上を走るときにシグナルの先端及び後端により決定することができる。しかしながら、シグナルの両端の勾配による速度の測定はタイヤ圧力の関数であり、トレッド因子の理由で非常に不正確である。
特許文献２は、タイヤ圧を測定するための装置および方法を記載し、ここでこの装置は車輌の車輪に繋がれ、そしてここで該車輪は接触面を介して基体と連絡し、そして該装置は該基体内に１つ又はそれ以上のセンサーを有し、各センサーは、該タイヤと該基体との間の該センサーを介して平均接触圧を測定するように設計され、そして該装置はまた、１つのセンサーのシグナルから、又は該接触面内の複数のセンサーから、該タイヤと該基体との間の該平均接触圧を決定して、該タイヤ圧の測定の最初の近似値を与えるプロセッシング手段を有する。
特許文献３は、車輌タイヤの検査のため、そして車輌タイヤのトレッドの評価のため、タイヤ圧、及び該車輌の重量のような追加のパラメータの測定するためのシステムを記載する。このために、一連の測定を行って、全体的タイヤ跡（imprint）に関するデータを収集し、ここで測定要素はタイヤのトレッドの特性を決定するように設計される。このために、センサーは、タイヤトレッドに侵入する可撓性セグメントを有して、例えば不十分なトレッド深さを指摘する。
特許文献４は、変形可能なセンサーを使用して、空気圧式車輌タイヤの少なくとも１つの特徴的パラメータを測定する方法に関し、ここで電気的シグナルが各センサーの変形割合の関数として決定される。該車輌タイヤの少なくとも１つの特徴的パラメータは該電気的シグナルから決定され、ここで、該変形可能なセンサーの変形は、互いに直交して測定された２つの方向で決定され、そして２つのセンサー寸法の方向は、運動方向と該タイヤの１つの寸法の両方に向けられる。これにより、例えば、該タイヤ跡、又は該タイヤ跡全体にわたる該タイヤの圧力分布を測定することが可能となる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
【特許文献１】ＵＳ  ５３９６８１７
【特許文献２】ＷＯ  ００／１１４２２
【特許文献３】ＷＯ  ２００６／００３４６７
【特許文献４】ＵＳ  ２００６／０１２３８９７
【国際調査報告】
2010503834.tif 000013
2010503834.tif 000014
2010503834.tif 000015
2010503834.tif 000016
2010503834.tif 000017
2010503834.tif 000018