(57)【要約】【課題】  タイヤの交換時に、タイヤ異常時におけるタイヤの特有の振動数を設定する等の作業の手間を省き、タイヤの異常を的確に検出できるようにする。【解決手段】  振動装置３０は、タイヤのビード部に埋め込まれ、ケーシング３１を備える。ケーシング３１には、質量体３２、ばね要素３３，３４が収容される。質量体３２は、ばね要素３３，３４によってケーシング３１内を振動可能に支持される。質量体３２の固有振動数は、質量体３２の質量Ｍと、ばね要素３３，３４のばね定数Ｋによって決定され、タイヤ１０のスタンディングウェーブ時の振動数に設定される。ケーシング３１には、発信回路４０を構成する電極４１が原位置にある質量体３２の上面から略共振時の変位量だけ離れて位置するように組み付けられる。電極４１が、質量体３２との接触により質量体３２が大きな振幅で振動していることを検知したとき、タイヤ１０のスタンディングウェーブが検出される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量体とばね要素を含み、タイヤまたはホイールに組み付けられてタイヤの振動に伴い質量体を振動させる振動装置を備え、
前記質量体とばね要素によって決定される前記質量体の固有振動数を、タイヤ異常時におけるタイヤの特有の振動数に設定しておき、
前記質量体が大きな振幅で振動したときタイヤの異常を検出するようにしたタイヤの異常検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載したタイヤの異常検出装置において、
前記振動装置は、前記質量体の所定以上のストローク時に同質量体と接触する接触子を備え、同接触子と前記質量体との接触により同質量体が大きな振幅で振動していることを検知するようにしたことを特徴とするタイヤの異常検出装置。
【請求項３】
請求項１に記載したタイヤの異常検出装置において、
前記振動装置は、前記質量体の所定以上のストローク時に同質量体と衝突する打撃材を備え、同打撃材と前記質量体との衝突により同質量体が大きな振幅で振動していることを検知するようにしたことを特徴とするタイヤの異常検出装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のうちのいずれか一つに記載したタイヤの異常検出装置において、
前記振動装置は、前記タイヤのビード部に設けられているタイヤの異常検出装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のうちのいずれか一つに記載したタイヤの異常検出装置において、
前記タイヤの特有の振動数は、同タイヤのスタンディングウェーブ発生時における振動数であるタイヤの異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤの振動に基づいてタイヤの異常を検出するタイヤの異常検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のタイヤの異常検出装置としては、例えば下記特許文献１に記載されているように、車軸のホイール取付部とサスペンション間に装着された加速度センサにより検出された加速度を利用してタイヤの異常を検出するようにしたものが従来から知られている。このタイヤの異常検出装置においては、加速度センサにより検出された加速度を用いて電気制御装置による周波数解析によりタイヤの振動周波数成分が計算される。そして、このタイヤの振動周波数成分のうち、タイヤ異常時におけるタイヤの特有の振動数近傍の周波数帯域に属する振動周波数成分を抽出し、同抽出した振動周波数成分の最大値が電気制御装置に予め記憶された閾値を超えたときタイヤの異常が検出されるようになっている。
【特許文献１】特開２００３−８０９１２号公報
【０００３】
タイヤの振動特性は、同じメーカーによる同じサイズのタイヤであっても一般にタイヤ毎に異なる。したがって、タイヤを交換した場合にはタイヤの振動特性が変わるので、上記タイヤの異常検出装置においては、交換後のタイヤに応じてタイヤ異常時におけるタイヤの特有の振動数に関するデータを変更しなければ、タイヤの異常検出装置が機能しないか、またはその誤作動を招くおそれがある。しかし、タイヤを交換する度に新たなタイヤの振動特性を調査した上、更にタイヤ異常時におけるタイヤの特有の振動数に関するデータを電気制御装置に設定し直す作業は手間がかかるという問題がある。
【発明の開示】
【０００４】
本発明は、上記問題に対処するためになされたものであり、その目的は、タイヤの交換時にも、前記のような作業の手間を省いてタイヤの異常を的確に検出できるようにしたタイヤの異常検出装置を提供することにある。
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明の特徴は、質量体とばね要素を含み、タイヤに組み付けられてタイヤの振動に伴い質量体を振動させる振動装置を備え、前記質量体とばね要素によって決定される前記質量体の固有振動数を、タイヤ異常時におけるタイヤの特有の振動数に設定しておき、前記質量体が大きな振幅で振動したときタイヤの異常を検出するようにしたことにある。この場合、前記振動装置は、前記タイヤのビード部に設けられるようにするとよい。
【０００６】
これによれば、タイヤの異常時に、その異常に特有の振動数でタイヤが振動するとき振動装置の質量体が共振状態になり、質量体が所定以上のストロークで振動したときタイヤの異常が検出される。そして、質量体の固有振動数は、タイヤ異常時におけるタイヤの特有の振動数に設定されているので、前記従来技術のようにタイヤの交換時における作業の手間を省き、タイヤの異常を的確に検出できるようになる。
【０００７】
この場合、前記振動装置は、前記質量体の所定以上のストローク時に同質量体と接触する接触子を備え、同接触子と前記質量体との接触により同質量体が大きな振幅で振動していることを検知するようにするとよい。また、この場合、前記質量体とばね要素は、例えばケーシングに収容され、前記接触子は同ケーシングに組み付けられるようにするとよい。
【０００８】
このとき、接触子として、例えば、電極、圧電素子などを用いるとともに、同接触子を含む発信回路を設け、質量体と接触子との接触時に発信回路から発信された信号に基づいて警報装置を作動させるようにすれば、タイヤの異常を簡易な構成で警報できる。
【０００９】
また、前記振動装置は、前記質量体の所定以上のストローク時に同質量体と衝突する打撃材を備え、同打撃材と前記質量体との衝突により同質量体が大きな振幅で振動していることを検知するようにしてもよい。また、この場合にも、前記質量体とばね要素は、例えばケーシングに収容され、前記打撃材は同ケーシングに組み付けられるようにするとよい。
【００１０】
これによれば、打音によりタイヤの異常を知らせることができるので、前記発信回路や警報装置を用いる必要がなく、タイヤの異常をより一層簡易な構成で警報できる。
【００１１】
また、前記タイヤの特有の振動数は、タイヤのスタンディングウェーブ発生時における振動数であるようにするとよい。
【００１２】
これによれば、質量体の固有振動数を、感知が困難なタイヤのスタンディングウェーブ発生時における振動数に設定することにより、タイヤのスタンディングウェーブを検出することができる。このスタンディングウェーブを運転者に知らせるようにすれば、運転者に対して車両の減速を促すことができるので、タイヤのバーストを回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
ａ．第１実施形態
以下、本発明の第１実施形態に係るタイヤの異常検出装置について図面を用いて説明する。図１は、路面に接した状態における車両のタイヤ１０の上部分を径方向に沿って切った断面図である。タイヤ１０は、ゴムによって形成されたビード部１１にてホイール２０のリム２１に固定されている。タイヤ１０とリム２１との間に形成された空間には空気が封入されている。
【００１４】
タイヤ１０のビード部１１内には、図１および図２に示すように、振動装置３０が埋め込まれている。振動装置３０は、図示を省略する熱硬化性樹脂等によりモールディングされており、ケーシング３１を備え、同ケーシング３１には質量体３２、ばね要素３３，３４および減衰要素３５が収容されている。
【００１５】
質量体３２は、質量Ｍの導体であり、ばね要素３３，３４によってケーシング３１内を図２にて図示上下方向に振動可能に支持されている。ばね要素３３，３４は、共にばね定数をＫとする導体性のスプリングから成り、一方のばね要素３３が質量体３２の上面とケーシング３１の天井面との間に介装され、他方のばね要素３４が質量体３２の下面とケーシング３１の底面との間に介装されている。これにより、質量体３２には、常に原位置（静止位置）方向にばね力が作用しており、質量体３２が振動状態にあるときは原位置を中心に上下方向に振動を繰り返す。ここで、振動装置３０は、質量体３２の振動方向がタイヤ１０の径方向（遠心力方向）と一致しないようにしてタイヤ１０に埋め込まれている。これは、タイヤ１０の回転によって質量体３２が大きな振幅で振動しないようにするためである。
【００１６】
質量体３２の固有振動数は、質量体３２の質量Ｍと、ばね要素３３，３４のばね定数Ｋによって決定され、タイヤ１０のスタンディングウェーブ発生時における振動数に設定されている。減衰要素３５は、質量体３２の下面とケーシング３１の底面との間にばね要素３４と並列に介装されていて、例えば、ダッシュポット等の緩衝器で構成されている。また、減衰要素３５は、質量体３２の固有振動数がタイヤ１０のスタンディングウェーブ発生時における振動数に一致して質量体３２が共振状態にあるとき、質量体３２を所定の距離ｘより僅かに大きいストロークで振動させるとともに、その振動数以外では質量体３２の振動を速やかに減衰させることができるように、その減衰比ζが、例えば０．２以下の所定の小さな値に設定されている。
【００１７】
振動装置３０には、発信回路４０が組み付けられている。発信回路４０は、接触子としての電極４１、発信器４２、および発信器４２に電力を供給する小型電池４３を含んで構成されていて、電極４１をその一端とし、その他端にばね要素３３が接続されている。電極４１は、その接触部が原位置にある質量体３２の上面から所定の距離ｘだけ離れて位置するようにケーシング３１に組み付けられている。これにより、質量体３２が振動していないとき、または小さな振幅で振動しているときは発信回路４０が非導通状態にあるが、質量体３２が所定の距離ｘ以上のストロークで振動すると、質量体３２と電極４１との接触により質量体３２とばね要素３３が直列に付加されて発信回路４０が導通状態になる。発信器４２は、発信回路４０が導通状態にあるとき小型電池４３から電力を供給されて所定の信号を無線発信する。なお、発信器４２には、無線発信するためのアンテナが内蔵されている。
【００１８】
発信器４２から発信された信号は、アンテナを内蔵した受信器４４により無線受信される。受信器４４には、警報装置５０が接続されている。警報装置５０は、警報回路５１、ウォーニングランプ５２およびブザー５３から成る電気回路により構成されている。警報回路５１は、受信器４４により受信された信号に基づいてウォーニングランプ５２およびブザー５３を作動させる。ウォーニングランプ５２は、例えばコンビネーションメータ内に設けられ、作動時に点灯または点滅して運転者に注意を促す。ブザー５３は、車室内に設けられ、作動時に所定の可聴領域の警告音を発して運転者に注意を促す。なお、ウォーニングランプ５２およびブザー５３のうちの少なくとも一方のみを用いるようにしてもよい。また、ブザー５３の代わりにスピーカを利用して音声により運転者に注意を促すようにしてもよい。
【００１９】
上記のように構成した第１実施形態によれば、タイヤ１０のスタンディングウェーブ発生時に、その現象に特有の振動数でタイヤ１０が振動するとき振動装置３０の質量体３２が共振状態になり、質量体３２が所定の距離ｘ以上のストロークで振動して電極４１と接触する。すなわち、電極４１が、質量体３２との接触により質量体３２が大きな振幅で振動していることを検知したときタイヤ１０のスタンディングウェーブが検出される。この場合、発信回路４０が導通状態になり、発信器４２から発信された信号に基づいて受信器４４、警報回路５１を介してウォーニングランプ５２およびブザー５３が作動し、タイヤ１０のスタンディングウェーブが運転者に知らされる。これにより、運転者に対して車両の減速を促すことができるので、タイヤのバーストを回避することができる。このように、振動装置３０によってタイヤ１０のスタンディングウェーブを直接的に検出することができるため、タイヤ毎にそのスタンディングウェーブ時における特有の振動数に振動装置３０の固有振動数を予め設定しておけば、タイヤを単に交換するだけで済み、タイヤの交換時における作業の手間を省いてタイヤの異常を的確に検出できるようになる。
【００２０】
ｂ．第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態について説明する。この第２実施形態は、図３に示すように、上記第１実施形態とほぼ同様に構成されているが、接触子として電極４１に代えて圧電素子６１が用いられている。このため、発信回路４０から小型電池４３が省略されている。なお、その他の構成については第１実施形態と同じであるので、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２１】
この第２実施形態においては、圧電素子６１は、その接触部が原位置にある質量体３２の上面から所定の距離ｘだけ離れて位置するようにケーシング３１に組み付けられている。これにより、質量体３２が振動していないとき、または小さな振幅で振動しているときは発信回路４０が非導通状態にあるが、質量体３２が所定の距離ｘ以上のストロークで振動すると、質量体３２と圧電素子６１との当接により発信回路４０が導通状態になる。発信器４２は、発信回路４０が導通状態にあるとき圧電素子６１から電力を供給されて所定の信号を無線発信する。
【００２２】
この第２実施形態によれば、タイヤ１０のスタンディングウェーブ発生時に、その現象に特有の振動数でタイヤ１０が振動するとき振動装置３０の質量体３２が共振状態になり、質量体３２が所定の距離ｘ以上のストロークで振動して圧電素子６１と当接する。すなわち、圧電素子６１が、質量体３２との当接により質量体３２が大きな振幅で振動していることを検知したときに、タイヤ１０のスタンディングウェーブが検出される。これにより、発信回路４０が導通状態になり、発信器４２から発信された信号に基づいて受信器４４、警報回路５１を介してウォーニングランプ５２およびブザー５３が作動し、タイヤ１０のスタンディングウェーブを警報できる。
【００２３】
ｃ．第３実施形態
次に、本発明の第３実施形態について説明する。この第３実施形態は、図４に示すように、上記第１実施形態とほぼ同様に構成されているが、接触子として電極４１に代えて打撃材７１が用いられている。また、振動装置３０には発信回路４０が組み付けられていない。なお、その他の構成については第１実施形態と同じであるので、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２４】
この第３実施形態においては、打撃材７１は、その接触部が原位置にある質量体３２の上面から所定の距離ｘだけ離れて位置するようにケーシング３１に組み付けられている。
【００２５】
この第３実施形態によれば、タイヤ１０のスタンディングウェーブ発生時に、その現象に特有の振動数でタイヤ１０が振動するとき振動装置３０の質量体３２が共振状態になり、質量体３２が所定の距離ｘ以上のストロークで振動して打撃材７１との衝突により打音（音色）が発生する。この打音は、走行中の運転者が聞き取れる可聴領域となるように設定されている。すなわち、打撃材７１が、質量体３２との衝突により質量体３２が大きな振幅で振動していることを検知したときタイヤ１０のスタンディングウェーブが検出される。この場合には、発信回路４０や警報装置５０を用いる必要がないので、タイヤ１０のスタンディングウェーブをより一層簡易な構成で警報できる。
【００２６】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００２７】
例えば、以上の各実施形態においては、振動装置３０がタイヤ１０のビード部１１に埋め込まれるようにして実施したが、これに限らず、タイヤの振動が伝達される部分であり、しかも質量体３２の振動方向がタイヤ１０の径方向（遠心力方向）と一致しないように設けられるのであれば、例えば、図５に示すように、振動装置３０がタイヤ１０のビード部１１の表面に貼り付けられるようにしてもよく、またホイール２０のリム２１に組み付けられるようにしてもよい。また、これに限らず、振動装置３０がビード部１１以外のタイヤ１０の部位や、リム２１以外のホイール２０の部位に組み付けられるようにしてもよい。
【００２８】
また、上記第１実施形態および第２実施形態においては、ばね要素３３が発信回路４０を構成しているので、ばね要素３３，３４を構成するスプリングに加えて空気等の流体をばね要素に加えてもよい。また、上記第３実施形態においては、ばね要素３３が発信回路４０を構成していないので、ばね要素３３，３４を構成するスプリングに加えて、または同スプリングに代えて空気等の流体をばね要素として用いてもよい。
【００２９】
また、上記各実施形態においては、質量体３２の固有振動数が、タイヤ１０のスタンディングウェーブ発生時における振動数に設定されるようにして実施したが、これに限らず、タイヤ異常時におけるタイヤの特有の振動数が特定できるようなタイヤの異常、例えば、タイヤにおけるゴム層の破損、タイヤの空気圧低下などの特有の振動数に対応させて質量体３２の固有振動数を設定することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明による第１ないし第３実施形態を構成するタイヤの異常検出装置が組み込まれたタイヤを概略的に示す正面断面図である。
【図２】本発明による第１実施形態を構成するタイヤの異常検出装置、警報装置などを概略的に示す説明図である。
【図３】本発明による第２実施形態を構成するタイヤの異常検出装置、警報装置などを概略的に示す説明図である。
【図４】本発明による第３実施形態を構成するタイヤの異常検出装置を概略的に示す説明図である。
【図５】本発明による第１ないし第３実施形態の各変形例を構成するタイヤの異常検出装置が組み付けられたタイヤを概略的に示す正面断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０…タイヤ、１１…ビード部、２０…ホイール、２１…リム、３０…振動装置、３１…ケーシング、３２…質量体、３３，３４…ばね要素、４０…発信回路、４１…電極、５０…警報装置、６１…圧電素子、７１…打撃材
【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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