(57)【要約】【課題】  タイヤ内の異常を的確に検知することができるタイヤ異常検知装置を提供する。【解決手段】  車輪２０を構成するリム４０上に異常検出センサ及び通信機を備えるタイヤ異常検出装置６０が設けられている。タイヤ異常検出装置６０は、異常検出センサにタイヤ３０内の異物が接触すると、その旨を車体側通信機７０に送信する。ＥＣＵ８０は、車体側通信機７０から送信された異物検出に関する情報に基づいて、ブザー７６を鳴らして運転者に告知する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤ内の異物を検出する異物検出センサと、
前記異物検出センサの検出結果をタイヤ外部へ出力する出力部と、
を備えることを特徴とするタイヤ異常検出装置。
【請求項２】
前記異物検出センサは、リムとタイヤで形成される車輪の内部空間に設けられたことを特徴とする請求項１に記載のタイヤ異常検出装置。
【請求項３】
前記異物検出センサは、前記異物との接触を感知する接触センサであることを特徴とする請求項１または２に記載のタイヤ異常検出装置。
【請求項４】
前記異物検出センサは、光を照射する照射部と、前記照射部から照射された光を受光する受光部とを備え、
前記受光部における受光状態に応じた出力を発生する光センサであることを特徴とする請求項１または２に記載のタイヤ異常検出装置。
【請求項５】
前記異物検出センサは、前記タイヤの内面から剥離した物体を前記異物として検出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のタイヤ異常検出装置。
【請求項６】
タイヤ内の異物を検出する異物検出センサをリムとタイヤで形成される内部空間に備え、前記異物検出センサの検出結果をタイヤ外部へ出力することを特徴とする車輪。
【請求項７】
前記異物検出センサは、前記異物との接触を感知する接触センサであることを特徴とする請求項６に記載の車輪。
【請求項８】
前記異物検出センサは、光を照射する照射部と、前記照射部から照射された光を受光する受光部とを備え、
前記受光部における受光状態に応じた出力を発生する光センサであることを特徴とする請求項６に記載の車輪。
【請求項９】
前記異物検出センサは、前記タイヤの内面から剥離した物体を前記異物として検出することを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の車輪。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤの異常を検出する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の安全な走行のためには、車輪の状態を正常に保つことが必要不可欠である。タイヤが損傷した状態で走行を続けると、タイヤの信頼性が損なわれ、場合により好ましくない現象を引き起こす。このため、タイヤの損傷を適切に監視し、異常検出時には早期にドライバに警告する技術が望まれている。
【０００３】
従来タイヤの損傷は、一般的には、タイヤの外観を目視で観察することにより行われてきた。
【０００４】
この他、たとえば、特許文献１は、ランフラット走行が可能なタイヤの内圧低下によるタイヤ内部の破損や剥離を防ぐために、内圧低下時に通常とは異なるパターンの振動を発することにより、運転者に内圧低下を感知させる技術を開示する。
【０００５】
また、特許文献２は、タイヤの破壊を振動モードの変化から推定する技術を開示する。
【特許文献１】特開２０００−４３５２２号公報
【特許文献２】特開２００３−２３７３３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
タイヤの損傷は外観からでは判断がつかない場合があり、外観からタイヤの状態が正常であると判断しても、損傷が進行している場合がある。特に、サイド補強型等のランフラットタイヤでは、内圧を失ったランフラット状態でも走行可能であるため、タイヤの損傷に気づかないまま走行を続けてしまう可能性がある。
【０００７】
また、特許文献１では、運転者はタイヤの内圧低下を感知することができるが、運転者はタイヤの損傷具合については判断できないため、タイヤの損傷に気づかないままランフラット走行を続けてしまう可能性がある。
【０００８】
また、特許文献２のように、タイヤの破壊を振動モードの変化から推定する場合には、タイヤの損傷が振動モードの変化となって顕在化するまでは、運転者はタイヤの損傷を感知することができない。
【０００９】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、タイヤの損傷などの異常を検知することのできるタイヤ異常検出装置及び車輪を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のある態様は、タイヤ内の異物を検出する異物検出センサと、前記異物検出センサの検出結果をタイヤ外部へ出力する出力部とを備える。これによれば、タイヤ内面の損傷に起因する異物をセンサで直接的に検知できるため、外観や振動モードに現れないようなタイヤの損傷を初期段階で的確に検出することができる。タイヤの異常検出結果は、運転者に告知されてもよく、また所期の車両制御に利用されてもよい。
【００１１】
前記異物検出センサは、リムとタイヤで形成される車輪の内部空間に設けられてもよい。また、前記異物検出センサは、前記異物との接触を感知する接触センサであってもよい。また、前記異物検出センサは、光を照射する照射部と、前記照射部から照射された光を受光する受光部とを備え、前記受光部における受光状態に応じた出力を発生する光センサであってもよい。なお、前記異物検出センサは、固定を確実とするためにリム上に設けられることが望ましい。また、前記異物検出センサは、前記タイヤの内面から剥離した物体を前記異物として検出してもよい。これによれば、タイヤ内面から剥離したゴムなどの異物を検出することができ、タイヤに損傷が生じていることを的確かつ速やかに検出することができる。
【００１２】
本発明の車輪のある態様は、タイヤ内の異物を検出する異物検出センサをリムとタイヤで形成される内部空間に備え、前記異物検出センサの検出結果をタイヤ外部へ出力する。前記異物検出センサは、前記異物との接触を感知する接触センサであってもよい。また、前記異物検出センサは、光を照射する照射部と、前記照射部から照射された光を受光する受光部とを備え、前記受光部における受光状態に応じた出力を発生する光センサであってもよい。また、前記異物検出センサは、前記タイヤの内面から剥離した物体を前記異物として検出してもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、タイヤ内の異常を的確に検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（実施形態１）  図１は、実施形態１に係るタイヤ異常検出装置６０を用いたタイヤ異常検出システム１０の全体構成を示す。車輪２０は、タイヤ３０、リム４０、ホイール５０及びタイヤ異常検出装置６０を含む。
【００１５】
タイヤ３０は、両肩部分であるショルダー領域の内側に、高硬度ゴムからなるサイド補強部３２を有しており、内圧を失った状態でも、サイド補強部３２の強度が十分であればランフラット走行が可能である。
【００１６】
本実施形態の車輪２０を構成するリム４０上には、タイヤ３０内の異物を検知する異常検出センサ及び通信機を含むタイヤ異常検出装置６０が固定されている。なお、タイヤ３０内の異物としては、タイヤ３０内面から剥離したゴムなどのタイヤ由来の物体や、外部からタイヤ３０内に貫通した釘などの外来の物体がある。
【００１７】
車体側には、車体側通信機７０、ブレーキ機構７２、警告ランプ７４、ブザー７６および車両を統括的に制御する電子制御装置（以下、「ＥＣＵ」と表記する）８０が備えられている。ＥＣＵ８０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭを備えて構成される。
【００１８】
図２は、タイヤ異常検出装置６０の回路構成を示す。コンデンサ１００はリム４０とタイヤ３０とで形成される車輪２０の内部空間に露出する蓋体１０２内に固定されており、蓋体１０２が受ける衝撃がコンデンサ１００に伝達される。コンデンサ１００は、蓋体１０２が衝撃を受けると、衝撃の大きさに応じて正極と負極との間の距離が伸縮することにより静電容量が変化する。コンデンサ１００は、蓋体１０２により保護され、タイヤ３０内の異物が直接ぶつからないように保護されている。
【００１９】
コンデンサ１００の正極は、トランジスタ１０４のベースに接続され、コンデンサ１００の負極は接地されている。コンデンサ１００には、抵抗１０６が並列接続されている。
【００２０】
トランジスタ１０４のコレクタは、抵抗１０８を介して供給電源１１０に接続され、トランジスタ１０４のエミッタは接地されている。
【００２１】
ラッチ回路１１２は、トランジスタ１０４のコレクタと抵抗１０８との間の接続点に接続されている。ラッチ回路１１２の出力線は、タイヤ側通信機１１４に接続されている。ラッチ回路１１２は、供給電圧が所定レベルに減少したことを検知すると、接触検知を示すオン状態でラッチし、論理値１をタイヤ側通信機１１４に出力する。タイヤ側通信機１１４は、ラッチ回路１１２の出力値を車体側に送信する。
【００２２】
タイヤ異常検出装置６０の回路の作動について、図３のタイミング線図を参照して説明する。蓋体１０２に異物が衝突すると、その衝撃によりコンデンサ１００の電圧は、振動波形を呈しながら変動する。コンデンサ１００の電圧変動が所定の閾値以上に達するとトランジスタ１０４のスイッチ動作により、ラッチ回路１１２に供給される電圧が減少する。ラッチ回路１１２は、供給電圧が所定レベルに減少したことを検知すると、非接触状態を示すオフ状態から、接触検知を示すオン状態に変わり、論理値１をラッチして出力する。
【００２３】
図１に戻って、車体側通信機７０は、タイヤ側通信機１１４からラッチ回路１１２の出力値を受信し、ＥＣＵ８０に供給する。ＥＣＵ８０は、ラッチ回路１１２の出力値をもとにタイヤの良否状態を検出した後、ブレーキ機構７２に対してＡＢＳによるブレーキ制御などの車両制御を行うことができる。また、ＥＣＵ８０は、タイヤの異常を知得すると、警告ランプ７４を点灯させたり、ブザー７６から警告音を鳴らすことにより、タイヤ３０の内部が破損している旨を運転者に知らせる。これにより、タイヤ内部の初期破壊が接触センサにより直接的に検出され、タイヤの損傷に関する運転者への告知を損傷が少ない段階でより確実に行うことができる。
【００２４】
なお、ＥＣＵ８０は、ブザー７６等により運転者にタイヤ３０の破損が検出された旨を報知したにもかかわらず、所定時間または所定走行距離を経過しても走行中である場合には、ブレーキ機構７２を用いて車両を停止されてもよい。これにより、タイヤの損傷が大幅に進行する前に車両の走行が止められるので、車両の安全性をより高めることができる。
【００２５】
なお、異物の接触を検知するセンサとしては、本実施形態の構成に限られず、たとえば、異物の衝撃エネルギーにより電圧を発生する圧電素子を用いることもできる。
【００２６】
（実施形態２）  タイヤ３０内の異物の検出手段は、実施形態１のような異物の接触を検知するセンサに限られない。図４は、実施形態２に係るタイヤ異常検出装置６２の回路構成を示す。本実施形態では、異物を検出する手段として、コンデンサ１００及び蓋体１０２に代えて照射部２００及び受光部２０２を含む光センサ２０４を備える。本実施形態の構成は、異物を検出する手段を除くと、実施形態１の図２と同様であり、同一の構成には同一の符号を付して適宜説明を省略する。
【００２７】
図５は光センサ２０４の構成を示す。光センサ２０４は、リム４０上に設けられた照射部２００及び受光部２０２で構成される。照射部２００と受光部２０２との距離は、たとえば、１ｃｍである。この場合には、検出する異物の大きさの上限は１ｃｍとなる。照射部２００は、赤外線等の光を受光部２０２に向けて照射する。受光部２０２の具体例は、フォトダイオードであり、照射部２００から照射された光を受光している状態では、受光部２０２は所定の電圧を生じるが、照射部２００から照射された光がタイヤ３０内の異物により遮られると、受光部２０２の電圧は０になる。
【００２８】
タイヤ異常検出装置６２の回路の作動について、図６のタイミング線図を参照して説明する。照射部２００から照射された光がタイヤ３０内の異物により遮られると、照射部２００の電圧は０になる。このとき、ラッチ回路１１２に供給される電圧は供給電源１１０の電圧にまで上昇する。ラッチ回路１１２は、供給電圧が供給電源１１０の電圧と等しくなったこと検知すると、異物が存在しないことを示すオフ状態から、異物が存在することを示すオン状態に変わり、論理値１をラッチして出力する。
【００２９】
上記構成によれば、タイヤ内部の初期破壊が光センサにより直接的に検出され、タイヤの損傷に関する運転者への告知を損傷が少ない段階でより確実に行うことができる。
【００３０】
なお、いずれの実施形態においても、ラッチ回路１１２は、異物検知を示す供給電圧になった状態をカウントし、所定時間内にカウント値が所定の基準回数に達した場合に、論理値１を出力するようにしてもよい。これによれば、センサの誤動作を防止し、より信頼性の高い異物検出をすることができる。
また、ＥＣＵ８０は、ラッチ回路１１２からの出力として論理値１を受け取った場合に、ラッチ回路１１２の論理値を０にリセットさせ、所定の回数以上連続してラッチ回路１１２から論理値１が出力される場合には、タイヤ３０内の異物が原因ではなく、センサの誤動作であると判断してもよい。これによれば、図２のコンデンサ１００に動作不良が生じた場合や、図５及び図６に記載の照射部２００又は受光部２０２のレンズが曇ることなどによって光学経路に異常が生じた場合の誤判定が防止され、異物検知の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施形態１に係るタイヤ異常検出装置を用いたタイヤ異常検出システムの全体構成を示す。
【図２】タイヤ異常検出装置の回路構成を示す。
【図３】タイヤ異常検出装置の回路の作動を示すタイミング線図である。
【図４】実施形態２に係るタイヤ異常検出装置の回路構成を示す図である。
【図５】光センサの構成を示す図である。
【図６】タイヤ異常検出装置の回路の作動を示すタイミング線図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  タイヤ異常検出システム、２０  車輪、３０  タイヤ、４０  リム、６０  タイヤ異常検出装置、７０  車両側通信機、７２  ブレーキ機構、７４  警告ランプ、７６  ブザー、８０  ＥＣＵ、１００  コンデンサ、１０２  蓋体、１１２  ラッチ回路、１１４  タイヤ側通信機。
【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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