(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤの負荷状態に応じて、タイヤ１回転における回転ムラが次第に大きくなるタイヤであって、
１回転内の回転ムラに特定の回転次数成分を発生させるよう構成されており、
タイヤの通常状態のタイヤトレッド部の接地端部よりも外側の部分に、ブロック剛性が１周で、Ｎ回（Ｎは２以上の整数）ピークをもつ山形形状の山形パターン部が形成され、タイヤトレッド部の接地端部に円周方向に周期的な剛性分布をもつことを特徴とするタイヤ。
【請求項２】
前記Ｎが６であることを特徴とする請求項１記載のタイヤ。
【請求項３】
車両の車輪に装着される、前記請求項１記載のタイヤの異常を検知するタイヤ異常検知装置であって、前記タイヤの回転パルスを検出する回転情報検知手段と、該タイヤの１回転における回転パルスを演算し、記憶する演算記憶手段と、該タイヤの１回転における回転パルス間隔の変動量を算出し、処理する処理化手段と、該１回転ごとの処理化されたタイヤ１回転内の回転ムラの変化に基づいて、タイヤの負荷状態を判定する判定手段とを備え、
前記タイヤ１回転内の回転ムラに発生する特定の回転次数成分を検出する次数成分検出手段を備え、タイヤの負荷状態が大きい場合に警報を発する警報装置を備え、
前記タイヤの１回転における回転パルス間隔の変動量が、１つの回転パルスの立ち上りから、つぎの回転パルスの立ち上りまでの時間間隔を、所定の測定精度で１回転分行うことによって算出され、
前記処理化手段による回転パルス間隔の変動量の処理が、車輪の回転速信号の波形変動から、タイヤ１回転における回転速度のムラを検出することによって実行され、
前記１回転ごとの処理化されたタイヤ１回転内の回転ムラの変化情報が、車両の加速度｜Ｇ｜＜０．１の条件で蓄積されてなることを特徴とする
タイヤ異常検知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はタイヤおよび該タイヤを用いるタイヤ異常検知装置に関する。さらに詳しくは、タイヤの負荷状態を監視して、安全走行を行なうことができるタイヤおよび該タイヤを用いるタイヤ異常検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
従来より、走行中の車両のタイヤのトラブルを未然に防ぐ方法として、タイヤの内圧低下を検知する方法や装置が提案されている。たとえば特開昭６３−３０５０１１号公報には、前輪タイヤと後輪タイヤの回転速度の２つの対角和の差から内圧低下を検出する方法が記載されている。また、特開２０００−１５８９２３公報には、センサで直接タイヤの内圧を測定し、内圧が異常であると判断すると警報を発する装置が記載されている。
【０００３】
しかしながら、これらの方法または装置では、タイヤの負荷状態を検知しにくいので、タイヤの内圧低下以外に、タイヤに緊急の異常が発生しているか、または発生する可能性があるという情報を走行中に取得することができない。たとえば突発的な損傷や荷重超過などにより、タイヤがバーストする危険性がある場合、早急にドライバーに知らせる必要がある。
【０００４】
本発明は、叙上の事情に鑑み、タイヤの負荷状態を検知しやすくして、安全走行を行なうことができるタイヤおよび該タイヤを用いるタイヤ異常検知装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のタイヤは、タイヤの負荷状態に応じて、タイヤ１回転における回転ムラが次第に大きくなるタイヤであって、
１回転内の回転ムラに特定の回転次数成分を発生させるよう構成されており、
タイヤの通常状態のタイヤトレッド部の接地端部よりも外側の部分に、ブロック剛性が１周で、Ｎ回（Ｎは２以上の整数）ピークをもつ山形形状の山形パターン部が形成され、タイヤトレッド部の接地端部に円周方向に周期的な剛性分布をもつことを特徴とする。
【０００６】
また、本発明のタイヤ異常検出装置は、車両の車輪に装着される、前記タイヤの異常を検知するタイヤ異常検知装置であって、前記タイヤの回転パルスを検出する回転情報検知手段と、該タイヤの１回転における回転パルスを演算し、記憶する演算記憶手段と、該タイヤの１回転における回転パルス間隔の変動量を算出し、処理する処理化手段と、該１回転ごとの処理化されたタイヤ１回転内の回転ムラの変化に基づいて、タイヤの負荷状態を判定する判定手段とを備え、
前記タイヤ１回転内の回転ムラに発生する特定の回転次数成分を検出する次数成分検出手段を備え、タイヤの負荷状態が大きい場合に警報を発する警報装置を備え、
前記タイヤの１回転における回転パルス間隔の変動量が、１つの回転パルスの立ち上りから、つぎの回転パルスの立ち上りまでの時間間隔を、所定の測定精度で１回転分行うことによって算出され、
前記処理化手段による回転パルス間隔の変動量の処理が、車輪の回転速信号の波形変動から、タイヤ１回転における回転速度のムラを検出することによって実行され、
前記１回転ごとの処理化されたタイヤ１回転内の回転ムラの変化情報が、車両の加速度｜Ｇ｜＜０．１の条件で蓄積されてなることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて、本発明のタイヤおよび該タイヤを用いるタイヤ異常検知装置を説明する。
【０００８】
図１に示すように、タイヤ異常検出装置は、車両の車輪に装着したタイヤＦＬ、ＦＲ、ＲＬおよびＲＲから得られる回転情報に基づいてタイヤの異常を検出するもので、前記タイヤＦＬ、ＦＲ、ＲＬおよびＲＲの車輪にそれぞれ関連して設けられた回転情報検知手段である通常の車輪速センサ１を備えている。この車輪速センサ１としては、電磁ピックアップなどが用いられる。また、車輪には、外周に多数の歯、たとえば４８個の歯を有するロータが備えられている。これにより、４つの車輪のそれぞれに備えられる車輪速センサ１が発生する正弦波状のアナログ信号（周期的に変化する電圧信号）をそれぞれ専用の信号線で取り出したのち、波形整形器の２値化回路（図示せず）を通して矩形波に整形された回転速信号の回転パルスとして取り込む。車輪速センサ１は、波形整形器を経てコンピュータである制御ユニット２の入出力装置としてのＩ／Ｏインターフェイス２ａに接続されている。制御ユニット２には、異常が発生しているまたは発生する可能性があるタイヤＦＬ、ＦＲ、ＲＬまたはＲＲをドライバーに知らせるための液晶表示素子、プラズマ表示素子もしくはＣＲＴまたは音声回路などで構成された警報装置３が接続されている。
【０００９】
前記制御ユニット２は、図２に示すように、外部装置との信号の受け渡しに必要なＩ／Ｏインターフェイス２ａと、演算処理の中枢として機能するＣＰＵ２ｂと、該ＣＰＵ２ｂの制御動作プログラムが格納されたＲＯＭ２ｃと、前記ＣＰＵ２ｂが制御動作を行なう際にデータなどが一時的に書き込まれたり、その書き込まれたデータなどが読み出されるＲＡＭ２ｄとから構成されている。
【００１０】
前記車輪速センサ１では、タイヤの車輪の回転情報である、ロータの歯数に相当する１回転における回転パルスが出力される。
【００１１】
本実施の形態では、走行中の車両のタイヤの回転パルスを４輪それぞれ検出し、個々のタイヤの回転情報として取り込み、ついで該個々のタイヤの１回転における回転パルス間隔の変動量を検出し、タイヤ１回転における回転ムラとして指数化したのち、走行中のタイヤの負荷に対する前記回転ムラを監視し、その回転ムラの変化に基づくタイヤの負荷状態を判定する。この負荷状態が大きい場合には、タイヤの内圧と荷重が不適正であると判断し、高速走行を禁止する。
【００１２】
しかしながら、タイヤの負荷に対する回転ムラの変化は、同じタイヤ寸法でも規格内でのばらつき（初期差異）および剛性の違いなどにより異なるため、感度の高いタイヤでなければ、前述の回転ムラの変化に基づくタイヤの負荷状態の判定精度を上げることができない。
【００１３】
かかる感度の高いタイヤとは、タイヤの負荷状態に応じて、タイヤ１回転における回転ムラが次第に大きくなるタイヤのことである。
【００１４】
たとえば負荷状態の増大に伴って、タイヤ１回転内の回転ムラに特定の回転次数成分を発生させるように構成されたタイヤを用いるのが好ましい。
【００１５】
そこで、本実施の形態では、前記車輪速センサ１と、前記タイヤの１回転における回転パルスを演算し、記憶する演算記憶手段と、該タイヤの１回転における回転パルス間隔の変動量を算出し、処理する処理化手段と、該１回転ごとの処理化されたタイヤ１回転内の回転ムラに発生する特定の回転次数成分を検出する次数成分検出手段と、当該次数成分に基づいてタイヤの負荷状態を判定する判定手段とから構成されている。
【００１６】
前記回転パルス間隔の変動量の算出手順としては、１つの回転パルスの立ち上りから、つぎの回転パルスの立ち上りまでの時間間隔ｔnを、たとえば０．１μｓｅｃの測定精度で測定し、ついでこの測定を１回転（４８歯）分行ない、タイヤ１回転内の回転角速度（回転速度）の変動量を算出するようにしている。
【００１７】
また、前記回転パルス間隔の変動量を処理するとは、車輪の回転速信号の波形変動から、タイヤ１回転における回転速度のムラ（回転角速度の変動）を検出することである。たとえばタイヤ１回転における回転ムラとして指数化する手順としては、１つ目のパルスの時間間隔ｔ1を基準とし、２つ目以降の時間間隔（ｔ2、……、ｔ48）を除算し、その変動量をパーセント表示することで、回転ムラとして指数化するようにしている。
【００１８】
前記１回転ごとの処理化されたデータである回転ムラの情報は、正確に得るために定速走行、たとえば車両の加速度｜Ｇ｜＜０．１とみなされる条件で蓄積するのが好ましい。
【００１９】
また、前記回転ムラの変化は、たとえば回転に伴う次数解析を行ない、その次数成分を比較する波形処理手段などを用いて行なうのが好ましい。この次数解析とは、タイヤの１回転の周期成分を基準として、１回転で１回変動するサイン成分を１次成分とし、１回転で２回変動するサイン成分を２次成分とみなす解析であり、たとえばタイヤ（タイヤの寸法：２７５／７０Ｒ１６）の内圧を１４０ｋＰａに設定したのち、１２０ｋｍ／ｈで１０分間走行させたときのタイヤの１回転における回転ムラの次数成分は、１次（約９Ｈｚ）が０．１３％、２次（約１８Ｈｚ）が０．０５％である。これに対し、１２０ｋｍ／ｈでさらに６０分走行させたとき（バースト直前（バーストの約２０秒前））の回転ムラの次数成分は、１次が０．２１％、２次が０．１２％となりともに増大している。
【００２０】
前記感度の高いタイヤとしては、たとえば図３に示されるように、タイヤ製造時に、硬度５０〜７０のゴムをタイヤのサイドウォール部５１に均一の高さではなく、タイヤ１周で、たとえば８回のピークをもつ山形形状の山形帯状体５２を張り付けて、タイヤ５３のサイドウォール部５１が円周方向に周期的な剛性分布をもつように構成することができる。
【００２１】
この場合、図４（ａ）に示されるように、通常の負荷状態（正常内圧２００ｋＰａ、荷重３ｋＮ）のタイヤの１回転Ｐにおける回転ムラは、内圧低下（１００ｋＰａ）であるときおよび内圧低下（１００ｋＰａ）であり高荷重（５ｋＮ）であるときには、図４（ｂ）、図４（ｃ）に示されるように変化する。この回転ムラは、通常の負荷状態のときには、図５（ａ）に示されるように、８次の回転次数成分が発生していないのに対し、内圧低下（１００ｋＰａ）であるときおよび内圧低下（１００ｋＰａ）であり高荷重（５ｋＮ）であるときには、図５（ｂ）、図５（ｃ）に示されるように、８次数成分が発生するとともに、その成分の振幅レベルが次第に大きくなっている。なお、縦軸の単位は％である。
【００２２】
また、感度の高いタイヤとしては、図６に示されるように、タイヤ６１の通常状態のタイヤトレッド部６２の接地端部よりも外側の部分に、ブロック剛性が１周で、たとえば６回ピークをもつ山形形状の山形パターン部６３を形成し、タイヤトレッド部の接地端部に円周方向に周期的な剛性分布をもつように構成することもできる。
【００２３】
特定の次数成分を検出することにより、タイヤの負荷状態の大小を知ることができるため、予めタイヤの内圧と荷重の変化による回転ムラのレベルを記憶しておけば、負荷率（＝実荷重／荷重負担能力）が１００％をこえて何％であるかがわかる。
【００２４】
前記特定の次数成分は、何次でもよいが、あまり高次では、検出感度が下がる。また、低次の方が好ましいが、あまり低次になると、車両の乗り心地の悪化を招くおそれがある。このため、４〜１０次であるのが好ましい。
【００２５】
なお、タイヤは、各サイズごとに、使用内圧によって荷重負担能力が設定されている。たとえば日本自動車タイヤ協会（ＪＡＴＭＡ）のイヤーブック（２００１年度版）に、空気圧−負荷能力対応表が掲載されており、これにより推奨内圧とそのときの負荷能力がわかる。
【００２６】
本発明におけるタイヤの負荷状態とは、任意のタイヤ内圧における負荷能力を前記対応表から算出し、そのタイヤの使用内圧における実荷重が負荷能力に対して、どの程度の割合であるかを意味するものとする。したがって、タイヤの負荷状態が大きい（高負荷状態）とは、その内圧における負荷能力に対して、実荷重が１００％以上の状態である。そして、実荷重の数字が大きいほど、負荷荷重が大きいことを意味している。
【００２７】
つぎに本発明にかかわるタイヤ異常検出方法を図７に基づいて説明する。まず車輪の車輪速信号を検出したのち、車両のタイヤの回転パルスをＣＰＵに取り込む（ステップＳ１）。ついで定速走行の状態であるか否かを判断して、車両の加速度が｜Ｇ｜＜０．１とみなされる場合には、タイヤ１回転における回転パルス間隔の変動量を検出する（ステップＳ２、Ｓ３）。ついで該変動値をタイヤ１回転における回転ムラとして指数化処理する（ステップＳ４）。そして、得られた回転ムラが予め設定した範囲内の回転ムラかどうかの判定を行なう（ステップ５）。ついで得られた回転ムラの範囲、たとえば１回転分（４８個）の回転次数解析を行ない、１次から１０次成分までの実効値を算出する。そのうちの基準値である、予め適正な内圧および適正な荷重にて走行したときの８次数成分がしきい値０．３％をこえているか否かが比較される（ステップＳ６）。このしきい値はタイヤごとに予め設定される。そして、しきい値をこえている場合、タイヤの内圧と荷重が不適正であると判断されて、警報装置がＯＮの状態になりドライバーに高速走行の禁止のための警報が発せられる（ステップＳ７）。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、タイヤの負荷状態が大きい場合、タイヤの内圧と荷重が不適正であると判断し、高速走行を禁止するため、安全走行を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のタイヤ異常検出装置の一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図１におけるタイヤ異常検出装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】感度の高いタイヤの一例を示す側面図である。
【図４】通常の負荷状態、内圧低下および内圧低下であり高荷重であるときの回転ムラを示す説明図である。
【図５】通常の負荷状態、内圧低下および内圧低下であり高荷重であるときの回転ムラを次数成分で示した説明図である。
【図６】感度の高いタイヤの他の例を示す部分切欠き正面図である。
【図７】本発明のフローチャートの一例である。
【符号の説明】
１  車輪速センサ
２  制御ユニット
３  表示器
５１  サイドウォール部
５２  山形帯状体
５３、６１  タイヤ
６２  タイヤトレッド部
６３  山形パターン部
【図１】
0004309615.tif 000002
【図２】
0004309615.tif 000003
【図３】
0004309615.tif 000004
【図４】
0004309615.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
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