(57)【要約】【課題】本発明は、タイヤ状態検出装置に関し、タイヤの状態検知を精度よく行うことを目的とする。【解決手段】タイヤ１４のサイドウォール１８に、径方向に生ずる歪みを検出するための径方向歪みゲージ２０、及び、周方向に生ずる歪みを検出するための周方向歪みゲージ２２を配設する。そして、径方向歪みゲージ２０を用いてタイヤ１４に径方向歪みが生じていると判断される場合、その径方向歪みゲージ２０の出力の時間変化に基づいて、その径方向歪みが路面外乱によるものであるか或いは低内圧によるものであるかを判定する。また、周方向歪みゲージ２２の出力の時間変化に基づいて、タイヤ１４に低内圧時に生じ易いスタンディングウェーブによる異常変形が生じているか否かを判定する。【選択図】        図２
2005041271.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤのサイドウォールに配設され、該タイヤの径方向への歪みに応じた信号を出力する第１の歪みゲージと、
タイヤのサイドウォールに配設され、該タイヤの周方向への歪みに応じた信号を出力する第２の歪みゲージと、
前記第１の歪みゲージの出力信号の時間変化および前記第２の歪みゲージの出力信号の時間変化に基づいて、タイヤの状態を判定するタイヤ状態判定手段と、を備えることを特徴とするタイヤ状態検出装置。
【請求項２】
前記タイヤ状態判定手段は、前記第１の歪みゲージの所定期間ごとの出力が所定値を超える変動を示した場合には、タイヤに単発的な路面外乱が入力されたと判定することを特徴とする請求項１記載のタイヤ状態検出装置。
【請求項３】
前記タイヤ状態判定手段は、前記第１の歪みゲージの所定期間ごとの出力が所定の歪みを示しつつかつほとんど変動しない場合には、タイヤが低内圧状態にあると判定することを特徴とする請求項１記載のタイヤ状態検出装置。
【請求項４】
前記タイヤ状態判定手段は、前記第２の歪みゲージによる出力がタイヤの回転速度に応じた所定周期で所定の歪みを示す状態へ立ち上がる場合には、タイヤにスタンディングウェーブが発生していると判定することを特徴とする請求項１記載のタイヤ状態検出装置。
【請求項５】
前記第２の歪みゲージは、タイヤのサイドウォールに周方向に所定間隔空けて複数配設されていると共に、
前記タイヤ状態判定手段は、各第２の歪みゲージによる出力が互いに所定の位相ずれを起こしつつタイヤの回転速度に応じた所定周期で所定の歪みを示す状態に立ち上がる場合には、タイヤにスタンディングウェーブが発生していると判定することを特徴とする請求項１記載のタイヤ状態検出装置。
【請求項６】
タイヤのサイドウォールに径方向に対してほぼ４５°の角度方向に延びて配設され、タイヤの歪みに応じた信号を出力する第１の歪みゲージと、
タイヤのサイドウォールに径方向に対してほぼ４５°の角度方向にかつ前記第１の歪みゲージとほぼ直交する方向に延びて配設され、タイヤの歪みに応じた信号を出力する第２の歪みゲージと、
前記第１の歪みゲージの出力信号および前記第２の歪みゲージの出力信号に基づいて、タイヤの状態を判定するタイヤ状態判定手段と、を備えることを特徴とするタイヤ状態検出装置。
【請求項７】
前記タイヤ状態判定手段は、前記第１および第２の歪みゲージの一方による出力がゲージ伸張方向への所定の歪みを示しかつ他方による出力がゲージ収縮方向への所定の歪みを示す場合には、タイヤに生ずる鉛直軸回りのねじれが走行上危険を伴うものとなっていると判定することを特徴とする請求項６記載のタイヤ状態検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤ状態検出装置に係り、特に、タイヤの状態を検出するうえで好適なタイヤ状態検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ゴム製タイヤの内面に歪みセンサを設けたタイヤ状態検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このタイヤ状態検出装置において、歪みセンサは、タイヤの歪み具合に応じた信号を出力する。タイヤ状態検出装置は、この歪みセンサの出力に基づいてタイヤの歪み具合を検出し、その結果を運転者に視認可能に表示する。従って、運転者は、表示を見ることによりタイヤの歪み具合を知ることができる。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２１１２１９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、タイヤの歪み具合が検知され、その歪み具合自体が運転者に示されるだけでは、タイヤに低内圧や異常変形，旋回時における異常ねじれ等の現象が生じているか否かを正確に判断することができず、その異常現象の発生を運転者に示すことができない。
【０００５】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、タイヤの状態検知を精度よく行うことが可能なタイヤ状態検出装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、請求項１に記載する如く、タイヤのサイドウォールに配設され、該タイヤの径方向への歪みに応じた信号を出力する第１の歪みゲージと、
タイヤのサイドウォールに配設され、該タイヤの周方向への歪みに応じた信号を出力する第２の歪みゲージと、
前記第１の歪みゲージの出力信号の時間変化および前記第２の歪みゲージの出力信号の時間変化に基づいて、タイヤの状態を判定するタイヤ状態判定手段と、を備えるタイヤ状態検出装置により達成される。
【０００７】
本発明において、タイヤの径方向への歪みは、第１の歪みゲージにより測定される。また、タイヤの周方向への歪みは、第２の歪みゲージにより測定される。車両走行中にタイヤに路面外乱が入力した場合およびタイヤが低内圧状態になった場合には何れも、タイヤに径方向への歪みが生ずる。一方、路面外乱による径方向歪みは一時的なものである一方、低内圧による径方向歪みは持続的なものである。従って、第１の歪みゲージの出力信号の時間的な変化を測定することとすれば、径方向歪みが路面外乱によるものか低内圧によるものかを区別することができる。また、タイヤが低内圧状態に至ると、タイヤにスタンディングウェーブによる異常変形が生じ易くなる。スタンディングウェーブが生じている場合には、タイヤに周方向への歪みが生ずる。かかる歪みの生ずるタイヤ箇所は、現に接地する部分に対してほぼ一定に保たれる。すなわち、タイヤの一点から見れば、タイヤが一回転する間に周期的に歪みが生ずる。従って、タイヤの特定箇所に配設される第２の歪みゲージの出力信号の時間的な変化を測定することとすれば、スタンディングウェーブの発生有無を判定することができる。
【０００８】
この場合、請求項２に記載する如く、請求項１記載のタイヤ状態検出装置において、前記タイヤ状態判定手段は、前記第１の歪みゲージの所定期間ごとの出力が所定値を超える変動を示した場合には、タイヤに単発的な路面外乱が入力されたと判定することとすればよい。
【０００９】
また、請求項３に記載する如く、請求項１記載のタイヤ状態検出装置において、前記タイヤ状態判定手段は、前記第１の歪みゲージの所定期間ごとの出力が所定の歪みを示しつつかつほとんど変動しない場合には、タイヤが低内圧状態にあると判定することとすればよい。
【００１０】
また、請求項４に記載する如く、請求項１記載のタイヤ状態検出装置において、前記タイヤ状態判定手段は、前記第２の歪みゲージによる出力がタイヤの回転速度に応じた所定周期で所定の歪みを示す状態へ立ち上がる場合には、タイヤにスタンディングウェーブが発生していると判定することとすればよい。
【００１１】
更に、請求項５に記載する如く、請求項１記載のタイヤ状態検出装置において、前記第２の歪みゲージは、タイヤのサイドウォールに周方向に所定間隔空けて複数配設されていると共に、前記タイヤ状態判定手段は、各第２の歪みゲージによる出力が互いに所定の位相ずれを起こしつつタイヤの回転速度に応じた所定周期で所定の歪みを示す状態に立ち上がる場合には、タイヤにスタンディングウェーブが発生していると判定することとしてもよい。
【００１２】
また、上記の目的は、請求項６に記載する如く、タイヤのサイドウォールに径方向に対してほぼ４５°の角度方向に延びて配設され、タイヤの歪みに応じた信号を出力する第１の歪みゲージと、
タイヤのサイドウォールに径方向に対してほぼ４５°の角度方向にかつ前記第１の歪みゲージとほぼ直交する方向に延びて配設され、タイヤの歪みに応じた信号を出力する第２の歪みゲージと、
前記第１の歪みゲージの出力信号および前記第２の歪みゲージの出力信号に基づいて、タイヤの状態を判定するタイヤ状態判定手段と、
を備えるタイヤ状態検出装置により達成される。
【００１３】
本発明において、タイヤの歪みは、第１の歪みゲージおよび第２の歪みゲージにより測定される。車両旋回時には、タイヤに前へ進もうとする慣性力と操舵されようとする横力とが作用するため、タイヤに鉛直軸回りのねじれが生ずる。この場合、タイヤ接地部分近傍のサイドウォールには、タイヤ外径側の一点を基準として遠ざかるタイヤ内径側部分と近づくタイヤ内径側部分とが現れる。すなわち、タイヤ接地部分近傍のサイドウォールの、径方向に対してほぼ４５°の角度方向にかつ互いにほぼ直交する方向に延びる部分同士のうち一方が伸張し、他方が収縮する。従って、径方向に対してほぼ４５°の角度方向にかつ互いに直交する方向に延びる第１及び第２の歪みゲージの出力信号同士が所定の伸縮関係を満たす歪みを示す場合には、タイヤに走行上大きな危険を伴うねじれが生じていると判定することができる。
【００１４】
この場合、請求項７に記載する如く、請求項６記載のタイヤ状態検出装置において、前記タイヤ状態判定手段は、前記第１および第２の歪みゲージの一方による出力がゲージ伸張方向への所定の歪みを示しかつ他方による出力がゲージ収縮方向への所定の歪みを示す場合には、タイヤに生ずる鉛直軸回りのねじれが走行上危険を伴うものとなっていると判定することとすればよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１実施例であるタイヤ状態検出装置１０のシステム構成図を示す。図２は、本実施例のタイヤ状態検出装置１０が備える歪みゲージの種類および配置を示すタイヤ側面図を示す。図３は、本実施例の歪みゲージが配置されたタイヤ内部を見た際の斜視図を示す。また、図４は、本実施例の歪みゲージと電子制御ユニットとの信号授受を模式的に表した図を示す。
【００１６】
本実施例のタイヤ状態検出装置１０は、車両に搭載されている。車両は、車体左前ＦＬ，右前ＦＲ，左後ＲＬ，右後ＲＲにそれぞれ車輪を有している。車輪は、円柱状のホイール１２とそのホイール１２に一体とされるタイヤ１４とにより構成される。タイヤ１４は、ゴム等の可撓性材料により構成された環状の部材であり、ホイール１２の回りに取り付けられている。タイヤ１４は、路面に接地し得る接地面１６と接地面１６に対して垂直に広がるサイドウォール１８とにより断面コの字状に形成されている。タイヤ１４とホイール１２との間には、空気層が形成される。上記したタイヤ状態検出装置１０は、車両の有する各タイヤ１４の状態をそれぞれ検知する。
【００１７】
各タイヤ１４には、そのサイドウォール１８の内面の外側又は内側に径方向歪みゲージ２０及び周方向歪みゲージ２２が貼付して配設されている。径方向歪みゲージ２０は、タイヤ１４のサイドウォール１８の内面に４つ設けられており、互いに９０°ずつ周方向に間隔を空けて配置されている。径方向歪みゲージ２０は、その長手方向がタイヤ１４の径方向へ向けて延びるように配設されている。以下、４つの径方向歪みゲージ２０を、適宜、タイヤ１４の回転方向とは反対方向へ向かう順に第１、第２、第３、及び第４の径方向歪みゲージ２０とそれぞれ称す。
【００１８】
また、周方向歪みゲージ２２は、タイヤ１４のサイドウォール１８の内面に４つ設けられており、互いに９０°ずつ周方向に間隔を空けてかつ２つの径方向歪みゲージ２０に挟まれるようにそのほぼ中間に配置されている。周方向歪みゲージ２２は、その長手方向がタイヤ１４の周方向へ向けて延びるように配設されている。以下、４つの周方向歪みゲージ２２を、適宜、タイヤ１４の回転方向とは反対方向へ向かう順に第１、第２、第３、第４の周方向歪みゲージ２２とそれぞれ称す。
【００１９】
径方向歪みゲージ２０および周方向歪みゲージ２２には、タイヤ１４ごとに電池２６及び送信機２８が信号線３０を介して電気的に接続されている。電池２６及び送信機２８は共に、タイヤ１４のサイドウォール１８の内面に貼付されている。各径方向歪みゲージ２０はそれぞれ、電池２６から電源供給を受けて、タイヤ１４のサイドウォール１８に生ずる径方向への、すなわち、タイヤ径の伸縮方向への歪みに応じた信号を出力する。また、各周方向歪みゲージ２２はそれぞれ、電池２６から電源供給を受けて、タイヤ１４のサイドウォール１８に生ずる周方向への、すなわち、タイヤ回りの伸縮方向への歪みに応じた信号を出力する。径方向歪みゲージ２０の出力信号及び周方向歪みゲージ２２の出力信号は共に、送信機２８からタイヤ外部へ向けて送信される。
【００２０】
タイヤ状態検出装置１０は、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称す）２４を備えている。ＥＣＵ２４には、各タイヤ１４の近傍の車体に配設された受信機３２が接続されている。各受信機３２は、対応するタイヤ１４に内蔵された送信機２８から送信される信号を受信してＥＣＵ２４に供給する。径方向歪みゲージ２０の出力信号及び周方向歪みゲージ２２の出力信号は共に、タイヤ１４ごとにＥＣＵ２４に供給される。ＥＣＵ２４は、タイヤ１４ごとに送信された径方向歪みゲージ２０の出力信号及び周方向歪みゲージ２２の出力信号に基づいて各タイヤ１４の状態を後述の如く検知する。
【００２１】
ＥＣＵ２４には、また、警告ランプ３４及び警報スピーカ３６が接続されている。警告ランプ３４は、車両運転者による視認可能な車室内に配設されており、車両運転者に対して視覚により注意を喚起する表示灯である。また、警報スピーカ３６は、車室内に向けて音声やブザーを発し、車両運転者に対して聴覚により注意を喚起する装置である。ＥＣＵ２４は、タイヤ１４の状態に応じて警告ランプ３４を点灯させ或いは警報スピーカ３６から音声等を出力させる。
【００２２】
ところで、タイヤ１４の状態には、その空気層が適正な空気圧に維持されていない低内圧状態がある。タイヤ１４が低内圧状態にあると、そのタイヤ１４には、車両走行中に外周面が定在波状に変形する異常変形（スタンディングウェーブ）が生じ易くなる。かかるスタンディングウェーブは、そのエネルギがほとんど熱エネルギに変換されるので、タイヤ１４の著しい温度上昇を招き、その結果、タイヤ１４の機能を確保できない不都合を生じさせる。従って、車両の安全走行を確保するうえでは、タイヤ１４の機能が失われる前に上記したタイヤ１４の状態を正確に検知することが必要である。
【００２３】
以下、本実施例のタイヤ状態検出装置１０によるタイヤ１４の状態検知の手法について説明する。
【００２４】
図５は、タイヤ１４の空気層における内圧が正常である場合（同図（Ａ））と低内圧である場合（同図（Ｂ））とを比較するためのタイヤ断面図を示す。タイヤ１４の内圧が正常である場合には、図５（Ａ）に示す如く、タイヤ１４の接地部分近傍で大きな歪みが生ずることはなく、タイヤ１４の側面における、タイヤ正面から見た際に上方から接地部分にかけてのふくらみは小さくなる。一方、タイヤ１４の内圧が低内圧である場合には、図５（Ｂ）に示す如く、車両重量によりタイヤ１４の接地側における径が短くなり、タイヤ１４に接地近傍で大きな変形が生ずる。かかる変形は、タイヤ１４の側面がタイヤ正面から見た際に上方から接地部分にかけてタイヤ軸方向へ向けてふくらみの大きな山となるものであり、タイヤ側面のサイドウォール１８に径方向への大きな歪みを伴う。
【００２５】
尚、タイヤ１４のサイドウォール１８における径方向への歪みは、タイヤ１４が低内圧状態にある場合に限らず、タイヤ１４に段差や石等による路面外乱が入力される場合にも生ずる。このため、単にタイヤ１４のサイドウォール１８に径方向への大きな歪みが生じたか否かを判別するだけでは、タイヤ１４の低内圧状態を正確に検知することはできない。
【００２６】
図６は、本実施例において、タイヤ１４に単発的な路面外乱が入力した際における径方向歪みゲージ２０の出力の時間変化を示す。また、図７は、本実施例において、タイヤ１４が低内圧状態にある場合における径方向歪みゲージ２０の出力の時間変化を示す。上記したタイヤ１４への路面外乱は、ランダムに或いは一回だけ生ずるものである。これに対して、タイヤ１４の低内圧は、その接地部分が歪む状態を継続させる。
【００２７】
この点、タイヤ１４が低内圧状態にある場合は、図７に示す如く、例えば第１径方向歪みゲージ２０−１の配設位置近傍の接地部分が歪むと、まずその第１径方向歪みゲージ２０−１がタイヤ内圧に応じた大きな歪みを示す信号を出力する。そして、その後タイヤ１４が９０°回転すると、第２径方向歪みゲージ２０−２の配設位置近傍の接地部分が歪み、その第２径方向歪みゲージ２０−２がタイヤ内圧に応じた歪みを示す信号を出力する。以後、同様に、第３及び第４径方向歪みゲージ２０−３及び２０−４もタイヤ内圧に応じた歪みを示す信号を出力し、更にタイヤ１４が一回転した際に第１径方向歪みゲージ２０−１が前回と同様の大きな歪みを示す信号を出力する。すなわち、低内圧時には、第１〜第４の４つの径方向歪みゲージ２０が定期的に具体的にはタイヤ１４が９０°回転するごとにその順序で大きな歪みを示す信号を出力し、その出力が互いにほぼ同程度の歪みを示す。
【００２８】
一方、単発的な路面外乱が入力された場合は、図６に示す如く、例えば第１径方向歪みゲージ２０−１の配設位置近傍の接地部分が歪むと、その第１径方向歪みゲージ２０−１が大きな歪みを示す信号を出力するが、その後タイヤ１４が９０°回転しても、第２径方向歪みゲージ２０−２の配設位置近傍の接地部分が歪むことはなく、第２径方向歪みゲージ２０−２が大きな歪みを示す信号を出力しない。同様に、第３及び第４の径方向歪みゲージ２０−３，２０−４が大きな歪みを示す信号を出力することはなく、また、タイヤ１４が一回転した際に第１径方向歪みゲージ２０−１が前回と同様の大きな歪みを示す信号を出力することはない。
【００２９】
すなわち、路面外乱入力時には、第１〜第４の４つの径方向歪みゲージ２０のうち一のゲージ２０が一旦大きな歪みを示す信号を出力するが、その後、低内圧時とは異なり、径方向歪みゲージ２０の出力が上記した一のケージ２０の出力の如き大きな歪みを示すものとはならない。この場合、一のゲージ２０が大きな歪みを示す信号を出力した後、その出力とタイヤ１４が９０°回転した際における第１〜第４の順で隣接する径方向歪みゲージ２０の出力とが互いに大きな変動を示すと共に、その出力とタイヤ１４が一回転した際における同一の径方向歪みゲージ２０の出力とが互いに大きな変動を示す。
【００３０】
そこで、本実施例のタイヤ状態検出装置１０において、ＥＣＵ２４は、径方向歪みゲージ２０の出力がタイヤ内圧が所定の低内圧に至る程度の歪みを示すか否かを判別すると共に、その肯定判定がなされた場合には、その出力と、タイヤ角９０°ごとに設けられた第１〜第４の径方向歪みゲージ２０の、タイヤ１４が９０°回転するごとの順送りの出力とが大きな変動を示すか否かを判別する。その結果、一の径方向歪みゲージ２０の出力が所定の低内圧に至る程度の歪みを示した後、それと同程度の歪みが他の径方向歪みゲージ２０の出力やタイヤ一回転後の同一の径方向歪みゲージ２０の出力に現れず、４つの径方向歪みゲージ２０の出力のピーク値が互いに大きな変動を示すと判別される場合には、上記した大きな歪みが生じた際にタイヤに単発的な路面外乱が入力されていたと判定する。
【００３１】
また、ＥＣＵ２４は、タイヤ１４が９０°回転するごとに第１〜第４の径方向歪みゲージ２０の順に出力が所定の低内圧程度の大きな歪みを示し、かつ、その出力値が互いにほとんど変動しないものであるか否かを判別する。その結果、第１〜第４の径方向歪みゲージ２０の順に所定の低内圧程度の歪みを示す出力が連続し、その出力値がほとんど変動しないものと判別される場合には、タイヤ１４が低内圧状態にあると判定する。
【００３２】
かかる処理においては、タイヤ１４のサイドウォール１８に径方向への歪みが生じたか否かの判別が行われるだけでなく、その径方向歪みの時間的な変化が観測される。路面外乱による径方向歪みは一時的なものである一方、低内圧による径方向歪みは定期的かつ持続的なものである。従って、本実施例のタイヤ状態検出装置１０によれば、サイドウォール１８に生じた径方向歪みが路面外乱によるものか低内圧によるものかを区別することが可能であり、正確なタイヤ１４の状態検知を行うことが可能となっている。
【００３３】
本実施例のタイヤ状態検出装置１０においては、タイヤ１４が低内圧状態にあると判定された場合、タイヤ１４が低内圧状態にあることを車両運転者に知らせるべく、警告ランプ３４が点灯され、警報スピーカ３６から音声等が出力される。タイヤ１４の低内圧は、スタンディングウェーブを生じさせ易くする。従って、本実施例においては、タイヤ１４のスタンディングウェーブの主たる原因の一つである低内圧状態の旨が車両運転者に向けて警告される。このため、車両運転者は、タイヤ１４にスタンディングウェーブが生ずる可能性の高いことを認知することができる。
【００３４】
図８は、スタンディングウェーブが発生しているタイヤ１４を後方から見た際の図を示す。車両走行中にタイヤ１４に発生する定在波状のスタンディングウェーブは、外周面である接地面１６が周方向にわたって所定角度ごとに径方向への凹凸を繰り返すものとなる。この際、タイヤ１４の側面において中心から放射状に延びる凸部が所定角度ごとに形成され、図８に示す如く周方向にわたって所定角度ごとにタイヤ軸方向への凹凸が繰り返される。すなわち、スタンディングウェーブによる異常変形は、タイヤ側面のサイドウォール１８に周方向への歪みを伴う。
【００３５】
図９は、本実施例において、タイヤ１４にスタンディングウェーブが発生している場合における周方向歪みゲージ２２の出力の時間変化の一例を示す。タイヤ１４に発生するスタンディングウェーブは、周方向に所定角度ごとに凹凸を繰り返す定在波である。この点、タイヤ１４にスタンディングウェーブが生じている場合、４つの周方向歪みゲージ２２のうち一のゲージ２２に着目すると、そのゲージ２２は、タイヤ１４の回転速度に応じた周期で比較的大きな歪みを示す信号の出力を繰り返す。また、各ゲージ２２の出力同士の関係に着目すると、各ゲージ２２の出力は、隣り合うゲージ２２の出力に対してタイヤ１４の回転速度に応じた位相ずれを起こす。
【００３６】
そこで、本実施例のタイヤ状態検出装置１０において、ＥＣＵ２４は、周方向歪みゲージ２２の出力がある程度大きな歪みを示すか否かを判別すると共に、周方向歪みゲージ２２の出力における大きな歪みを示す状態への立ち上がりがタイヤ１４の回転速度に応じた周期で発生するか否かを判別する。また、ＥＣＵ２４は、第１〜第４の周方向歪みゲージ２２の出力同士がその順序で位相ずれを起こしているか否かを判別する。
【００３７】
ＥＣＵ２４は、その判別結果として、周方向歪みゲージ２２の出力が大きな歪みを示すものとなり、その後、その同一の周方向歪みゲージ２２の出力がその歪みを示す状態へ周期的に立ち上がると共に、その周期的な立ち上がりが第１〜第４の周方向歪みゲージ２２の順に位相ずれを起こしつつ生じている場合には、タイヤ１４にスタンディングウェーブが生じていると判定する。
【００３８】
かかる処理においては、タイヤ１４のサイドウォール１８に周方向への歪みが生じたか否かの判別が行われると共に、その周方向歪みの時間的な変化が観測される。従って、本実施例のタイヤ状態検出装置１０によれば、サイドウォール１８にスタンディングウェーブが生じているか否かの判定を精度よく行うことが可能となっている。
【００３９】
本実施例のタイヤ状態検出装置１０においては、タイヤ１４にスタンディングウェーブが生じていると判定された場合、そのスタンディングウェーブ現象の発生を車両運転者に知らせるべく、警告ランプ３４が点灯され、警報スピーカ３６から音声等が出力される。このため、車両運転者は、タイヤ１４に現にスタンディングウェーブが発生したことを認知することができる。
【００４０】
このように、本実施例のタイヤ状態検出装置１０においては、タイヤ１４における低内圧状態およびその低内圧時に生じ易くなるスタンディングウェーブを共に精度よく検知し、その検知結果を車両運転者に知らせることができる。この点、スタンディングウェーブに起因してタイヤ１４の機能が確保されなくなる前に早期に、その兆候を正しく検出することができ、車両の安全走行を確保することが可能となっている。
【００４１】
尚、上記第１の実施例においては、径方向歪みゲージ２０が請求項１乃至５に記載した「第１の歪みゲージ」に、周方向歪みゲージ２２が請求項１乃至５に記載した「第２の歪みゲージ」に、それぞれ相当していると共に、ＥＣＵ２４が、径方向歪みゲージ２０の出力信号の時間変化に基づいてタイヤ１４の低内圧状態および路面外乱入力を判定すること、並びに、周方向歪みゲージ２２の出力信号の時間変化に基づいてタイヤ１４のスタンディングウェーブ現象を判定することにより請求項１乃至５に記載した「タイヤ状態判定手段」が実現されている。
【００４２】
ところで、上記第１の実施例においては、径方向歪みゲージ２０および周方向歪みゲージ２２を共にタイヤ１４のサイドウォール１８の内面に周方向に４つずつ配置することとしているが、それらのゲージ２０，２２を、タイヤ１４の径やサイドウォール１８の断面高さ等に応じた個数に設定するものとすればよく、少なくとも一つずつ配置されていればよい。
【００４３】
また、上記第１の実施例においては、径方向歪みゲージ２０と周方向歪みゲージ２２とを別個独立に、具体的には、４５°ずつ間隔を空けて配置することとしているが、図１０に示す如くそれらのゲージ２０，２２を同一箇所に配置することとしてもよい。この場合には、径方向歪みゲージ２０及び周方向歪みゲージ２２は、長手方向が互いに直交するものとなる。
【００４４】
次に、本発明の第２実施例について説明する。
【００４５】
図１１は、本実施例のタイヤ状態検出装置１００が備える歪みゲージを説明するための図を示す。尚、本実施例において、上記第１実施例における構成部分と同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４６】
本実施例において、各タイヤ１４には、そのサイドウォール１８の内面の外側又は内側に歪みゲージ１０２が貼付して配設されている。歪みゲージ１０２は、タイヤ１４のサイドウォール１８の内面に４つ設けられており、互いに９０°ずつ周方向に間隔を空けて配置されている。歪みゲージ１０２は、それぞれ長手方向がタイヤ１４の径方向に対してほぼ４５°方向へ向けて延びるように配設されたαクロス歪みゲージ１０４及びβクロス歪みゲージ１０６により構成されている。一対のクロス歪みゲージ１０４，１０６は、タイヤ１４のサイドウォール１８の同一箇所に配置されており、互いに直交する向きに延びている。以下、４つの歪みゲージ１０２を、適宜、タイヤ１４の回転方向とは反対方向へ向かう順に第１、第２、第３、及び第４の歪みゲージ１０２とそれぞれ称す。
【００４７】
αクロス歪みゲージ１０４及びβクロス歪みゲージ１０６には、タイヤ１４ごとに電池２６及び送信機２８が電気的に接続されている。各αクロス歪みゲージ１０４はそれぞれ、電池２６から電源供給を受けて、タイヤ１４のサイドウォール１８に生ずる径方向に対して４５°方向への伸縮による歪みに応じた信号を出力する。また、各βクロス歪みゲージ１０６はそれぞれ、電池２６から電源供給を受けて、タイヤ１４のサイドウォール１８に生ずる径方向に対して４５°方向かつαクロス歪みゲージ１０４による伸縮方向とは直交する方向への伸縮による歪みに応じた信号を出力する。αクロス歪みゲージ１０４の出力信号及びβクロス歪みゲージ１０６の出力信号は共に、送信機２８からタイヤ外部の受信機３２へ向けて送信され、ＥＣＵ２４に供給される。ＥＣＵ２４は、タイヤ１４ごとに送信されたαクロス歪みゲージ１０４の出力信号及びβクロス歪みゲージ１０６の出力信号に基づいて各タイヤ１４の状態を後述の如く検知する。
【００４８】
ところで、車両旋回時、タイヤ１４には、前へ進もうとする慣性力と操舵されようとする横方向への力が作用する。このため、タイヤ１４は、車両旋回時に鉛直軸回りにねじれを生ずる。このねじれが車両が走行するうえで許容されるものである場合には何ら不都合は生じないが、その許容値を超えたものとなると、車体が不安定となり車両が危険な状態に陥る。従って、車両の安全走行を確保するうえでは、タイヤ１４の鉛直軸回りのねじれが許容範囲内にあるか否かを判別することが必要である。
【００４９】
図１２は、タイヤ１４に生ずる鉛直軸回りのねじれ現象を説明するための図を示す。例えば車両が図１２に示す如く左側から右側へ前進する状況下、タイヤ１４のねじれが図１２に示すω１方向へ生ずる場合には、タイヤ１４の接地部分近傍のサイドウォール１８において、内径側部分が外径側部分に対してよじれる。この際、タイヤ１４の接地点から径方向に対して前方側にほぼ４５°の角度方向に延びる部分が伸張し、かつ、その接地点から径方向に対して後方側にほぼ４５°の角度方向に延びる部分が収縮する。また、タイヤ１４のねじれが図１２に示すω２方向へ生ずる場合には、タイヤ１４の接地点から径方向に対して前方側にほぼ４５°の角度方向に延びる部分が収縮し、かつ、その接地点から径方向に対して後方側にほぼ４５°の角度方向に延びる部分が伸張する。
【００５０】
図１３は、本実施例において、タイヤ１４に鉛直軸回りの大きなねじれが生じた場合における歪みゲージ１０２の出力の時間変化の一例を示す。車両旋回中におけるタイヤ１４のねじれはその接地部分近傍に生ずるため、タイヤ１４にねじれが生じている場合は、歪みゲージ１０２の出力に、第１〜第４の歪みゲージ１０２の順にそのねじれによる歪みが現れる。すなわち、各歪みゲージ１０２の出力は、隣り合うゲージ１０２の出力に対してタイヤ１４の回転速度に応じた位相ずれを起こす。また、タイヤ１４にねじれが生じている場合は、歪みゲージ１０２のαクロス歪みゲージ１０４の出力とβクロス歪みゲージ１０６の出力とは互いに位相を逆にしたものとなる。
【００５１】
そこで、本実施例のタイヤ状態表示装置１００において、ＥＣＵ２４は、歪みゲージ１０２のαクロス歪みゲージ１０４及びβクロス歪みゲージ１０６の各出力がそれぞれ伸張側又は収縮側に所定の許容値よりも大きな歪みを示すか否かを判別する。そして、それらのゲージ１０４，１０６のうちの一方が伸張側に大きな歪みを示す際には他方が収縮側に大きな歪みを示し、また、一方が収縮側に大きな歪みを示す際には他方が伸張側に大きな歪みを示しているか否かを判別する。
【００５２】
ＥＣＵ２４は、その判別結果として、αクロス歪みゲージ１０４の出力が伸張側に大きな歪みを示すと同時に、そのゲージ１０４と対のβクロス歪みゲージ１０６の出力が収縮側に大きな歪みを示す場合、或いは、αクロス歪みゲージ１０４の出力が収縮側に大きな歪みを示すと同時に、そのゲージ１０４と対のβクロス歪みゲージ１０６の出力が伸張側に大きな歪みを示す場合には、タイヤ１４に許容値を超える大きなねじれが生じていると判定する。
【００５３】
かかる処理においては、２つの直交する歪みゲージ１０４，１０６を用いてタイヤ１４のねじれ現象が観測される。従って、本実施例のタイヤ状態検出装置１００によれば、タイヤ１４に車両走行上において危険を伴う鉛直軸回りのねじれが生じていることの判定を精度よく行うことが可能となっている。
【００５４】
本実施例のタイヤ状態検出装置１００においては、タイヤ１４に許容値を超える大きなねじれが生じていると判定された場合、そのねじれ現象の発生を車両運転者に知らせ、車両の速度低下を促すべく、警告ランプ３４が点灯され、警報スピーカ３６から音声等が出力される。このため、車両運転者は、タイヤ１４に許容値を超えるねじれが生じていることを認知することができ、車両の速度を低下させることができる。車両速度が低下されると、タイヤ１４のねじれは緩和されるため、車両の安全走行が確保されることとなる。
【００５５】
尚、上記第２の実施例においては、歪みゲージ１０２のαクロス歪みゲージ１０２及びβクロス歪みゲージ１０４が請求項６及び７に記載した「第１の歪みゲージ」及び「第２の歪みゲージ」に相当していると共に、ＥＣＵ２４が、αクロス歪みゲージ１０２の出力信号とβクロス歪みゲージ１０４の出力信号との関係に基づいてタイヤ１４に鉛直軸回りのねじれが生じているかを判定することにより請求項６及び７に記載した「タイヤ状態判定手段」が実現されている。
【００５６】
ところで、上記第２の実施例においては、歪みゲージ１０２をタイヤ１４のサイドウォール１８の内面に周方向に４つずつ配置することとしているが、そのゲージ１０２を、タイヤ１４の径やサイドウォール１８の断面高さ等に応じた個数に設定するものとすればよく、少なくとも一つずつ配置されていればよい。
【００５７】
また、上記第２の実施例においては、αクロス歪みゲージ１０４及びβクロス歪みゲージ１０６をタイヤ径方向に対してほぼ４５°方向へ向けて延びるように配設することとしているが、タイヤ１４の種類等に応じてタイヤ１４のねじれ現象に従った最適な方向に延在させることとすればよい。
【００５８】
また、上記第２の実施例においては、タイヤ１４に許容値を超える大きなねじれが生じていると判定されると、車両運転者に対して警告ランプ３４による表示および警報スピーカ３６による音声出力が行われるが、更に、車輪制動やエンジンブレーキ，燃料供給抑制，シフトダウン等により自動的に車両を減速させることとしてもよい。この場合には、車両運転者の操作によらず直ちに車速が低下するので、危険な走行が回避され、安全走行が確実に確保されることとなる。
【００５９】
尚、上記第１及び第２の実施例においては、歪みゲージ２０，２２，１０２をタイヤ１４のサイドウォール１８の内面の外側又は内側に配置することとしているが、図１４に示す如くそのサイドウォール１８の内面の外側及び内側の双方に対向するように配置することとしてもよい。かかる構成によれば、タイヤ１４の状態を木目細かく判定することが可能となり、上記した低内圧状態、路面外乱入力、スタンディングウェーブ、及び、ねじれの各現象を正確に判定することができる。
【００６０】
更に、上記第１の実施例においては、タイヤ１４の低内圧状態、路面外乱入力、スタンディングウェーブの各現象を判定し、また、上記第２の実施例においては、タイヤ１４のねじれ現象を判定することとしているが、径方向歪みゲージ２０、周方向歪みゲージ２２、及び歪みゲージ１０２をタイヤ１４のサイドウォール１８に周方向に間隔を空けて配設し、各現象をすべて判定する構成としてもよい。
【００６１】
【発明の効果】
上述の如く、請求項１記載の発明によれば、タイヤに生じ得る異常変形等の様々な状態を精度よく検知することができる。
【００６２】
請求項２記載の発明によれば、タイヤに単発的な路面外乱が入力されたことを精度よく検出することができる。
【００６３】
請求項３記載の発明によれば、タイヤが低内圧状態にあることを精度よく検出することができる。
【００６４】
請求項４及び５記載の発明によれば、タイヤにスタンディングウェーブ現象が生じていることを精度よく検出することができる。
【００６５】
また、請求項６及び７記載の発明によれば、タイヤに走行上大きな危険を伴うねじれが生じていることを精度よく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実施例であるタイヤ状態検出装置のシステム構成図である。
【図２】本実施例のタイヤ状態検出装置が備える歪みゲージの種類および配置を示すタイヤ側面図である。
【図３】本実施例の歪みゲージが配置されたタイヤ内部を見た際の斜視図である。
【図４】本実施例の歪みゲージと電子制御ユニットとの信号授受を模式的に表した図である。
【図５】タイヤ内圧が正常である場合（同図（Ａ））と低内圧である場合（同図（Ｂ））とを比較するためのタイヤ断面図である。
【図６】本実施例において、タイヤに単発的な路面外乱が入力した際における歪みゲージ出力の時間変化を示した図である。
【図７】本実施例において、タイヤが低内圧状態にある場合における歪みゲージ出力の時間変化を示した図である。
【図８】スタンディングウェーブが発生しているタイヤを後方から見た際の図である。
【図９】本実施例において、タイヤにスタンディングウェーブが発生している場合における歪みゲージ出力の時間変化を示した図である。
【図１０】本発明の変形例であるタイヤ状態検出装置が備える歪みゲージを説明するための図である。
【図１１】本発明の第２実施例であるタイヤ状態検出装置が備える歪みゲージを説明するための図である。
【図１２】タイヤに生ずる鉛直軸回りのねじれ現象を説明するための図である。
【図１３】本実施例において、タイヤに鉛直軸回りの大きなねじれが生じた場合における歪みゲージ出力の時間変化を示した図である。
【図１４】本発明の変形例であるタイヤ状態検出装置が備える歪みゲージを説明するための図である。
【符号の説明】
１０，１００  タイヤ状態検出装置
１４  タイヤ
１８  サイドウォール
２０  径方向歪みゲージ
２２  周方向歪みゲージ
２４  電子制御ユニット（ＥＣＵ）
１０２  歪みゲージ
１０４  αクロス歪みゲージ
１０６  βクロス歪みゲージ
【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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