JP2014178271A - Tire abrasion detection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、タイヤのトレッド部の摩耗を検出するためのタイヤ摩耗検出装置に関する。 The present invention relates to a tire wear detection device for detecting wear on a tread portion of a tire.
従来より、タイヤ（詳しくはトレッド部）の摩耗を検出するためのタイヤ摩耗検出装置として各種の装置が提案されている。例えば、特許文献１に開示のタイヤ摩耗検出装置は、図６に示すように、タイヤ８０のトレッド部８１に埋設される摩耗検出器８２と、ホイール８３に設けられるセンサユニット８４と、車体に設置される受信機ユニット（図示せず）とを備える。摩耗検出器８２は、圧電素子と、同圧電素子で発生した電圧信号から電波信号を生成する共振回路とを有する。摩耗検出器８２では、トレッド部８１の摩耗が進行するに従い、圧電素子が路面から受ける衝撃が大きくなり、圧電素子が発生する電圧信号のレベルも大きくなる。そのため、共振回路で生成される電波信号のレベル（強度）も大きくなる。 Conventionally, various devices have been proposed as tire wear detection devices for detecting wear of tires (specifically, tread portions). For example, as shown in FIG. 6, the tire wear detection device disclosed in Patent Literature 1 is installed in a vehicle body, a wear detector 82 embedded in a tread portion 81 of a tire 80, a sensor unit 84 provided in a wheel 83, and a vehicle body. Receiver unit (not shown). The wear detector 82 includes a piezoelectric element and a resonance circuit that generates a radio wave signal from a voltage signal generated by the piezoelectric element. In the wear detector 82, as wear of the tread portion 81 progresses, the impact that the piezoelectric element receives from the road surface increases, and the level of the voltage signal generated by the piezoelectric element also increases. For this reason, the level (intensity) of the radio signal generated by the resonance circuit also increases.
センサユニット８４は、タイヤ８０の内部空気圧を示す圧力データ信号を無線送信するとともに、摩耗検出器８２が生成した電波信号を受信し、受信した電波信号に基づきタイヤ８０の摩耗状態を示す信号を生成して同摩耗状態を示す信号を無線送信する。そして、受信機ユニットは、センサユニット８４から摩耗状態を示す信号を受信し、受信した信号に基づいてトレッド部８１の摩耗状態を判定する。 The sensor unit 84 wirelessly transmits a pressure data signal indicating the internal air pressure of the tire 80, receives the radio signal generated by the wear detector 82, and generates a signal indicating the wear state of the tire 80 based on the received radio signal. Then, a signal indicating the wear state is wirelessly transmitted. The receiver unit receives a signal indicating the wear state from the sensor unit 84, and determines the wear state of the tread portion 81 based on the received signal.
ところで、トレッド部の摩耗検出においては、タイヤ内の温度や、タイヤの種類によって摩耗検出器の検出する値がばらついてしまい、摩耗状態の検出を的確に行えない虞があるという問題がある。 By the way, in detecting the wear of the tread portion, there is a problem that the value detected by the wear detector varies depending on the temperature in the tire and the type of the tire, and the wear state may not be detected accurately.
本発明の目的は、トレッド部の摩耗検出を的確に行うことができるタイヤ摩耗検出装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a tire wear detection device capable of accurately detecting wear on a tread portion.
上記問題点を解決するために、請求項１に記載のタイヤ摩耗検出装置は、車両のタイヤ内側に装着され、前記タイヤのトレッド部の摩耗を検出するためのタイヤ摩耗検出装置であって、電源と、互いに離間し、かつ絶縁された状態で前記タイヤの内周面に接合された一対の電極と、前記電源から前記一対の電極に電圧を印加したときの前記電極の静電容量を計測する計測回路と、前記トレッド部の摩耗を検出可能な摩耗検出部と、を備え、前記摩耗検出部は、前記計測回路によって前記静電容量を複数回計測させ、計測された複数の静電容量の値のうちの２つの値の差を用いて前記トレッド部の摩耗検出を行うことを要旨とする。 In order to solve the above problem, the tire wear detection device according to claim 1 is a tire wear detection device that is mounted inside a tire of a vehicle and detects wear on a tread portion of the tire, And a pair of electrodes that are spaced apart from each other and bonded to the inner circumferential surface of the tire, and a capacitance of the electrodes when a voltage is applied from the power source to the pair of electrodes. A wear detection unit capable of detecting wear of the tread portion, and the wear detection unit causes the measurement circuit to measure the capacitance a plurality of times, and the plurality of measured capacitances. The gist is to detect wear of the tread portion using a difference between two values.
これによれば、一対の電極に電圧を印加すると、一対の電極の間に電気力線が生じる。一対の電極の面積及び距離は一定であることから、トレッド部の摩耗が進行していない程、電極間に介在する誘電体としてのタイヤから漏れる電気力線の数は少なく、また、タイヤの比誘電率が大きくなるため、一対の電極間の静電容量は大きくなる。一方、タイヤの摩耗が進行する程、タイヤから漏れる電気力線の量は多くなり、タイヤの比誘電率が小さくなるため、一対の電極間の静電容量は小さくなる。 According to this, when a voltage is applied to the pair of electrodes, lines of electric force are generated between the pair of electrodes. Since the area and distance of the pair of electrodes are constant, the number of electric lines of force leaking from the tire as a dielectric interposed between the electrodes is small as the wear of the tread portion does not progress, and the ratio of the tire Since the dielectric constant increases, the capacitance between the pair of electrodes increases. On the other hand, as the wear of the tire progresses, the amount of electric lines of force leaking from the tire increases and the relative permittivity of the tire decreases, so that the capacitance between the pair of electrodes decreases.
一対の電極間の静電容量は、タイヤの内部状態やタイヤの種類の影響を受けて変動する。このため、トレッド部の摩耗が進行していなくても、タイヤの内部状態等の影響を受けて計測された静電容量が、本来計測されるべき値に対し大きく変動してしまい、摩耗状態を的確に検出できなくなる虞がある。 The capacitance between the pair of electrodes varies depending on the internal state of the tire and the type of tire. For this reason, even if the wear of the tread portion has not progressed, the capacitance measured under the influence of the internal condition of the tire greatly fluctuates from the value that should be measured, and the wear state is reduced. There is a possibility that it cannot be detected accurately.
そこで、摩耗検出部は、計測回路で計測した１つの静電容量の値（絶対値）を用いて摩耗検出を行うのではなく、計測された２つの静電容量の差を用いて摩耗検出を行う。この摩耗検出に用いる２つの静電容量の差は、相対的な値であり、タイヤの内部状態や、タイヤの種類によって生じる静電容量のばらつきを無くした値であるため、摩耗検出を的確に行うことができる。 Therefore, the wear detection unit does not detect wear using one capacitance value (absolute value) measured by the measurement circuit, but detects wear using the difference between the two measured capacitances. Do. The difference between the two capacitances used for wear detection is a relative value, and is a value that eliminates variations in capacitance caused by the internal state of the tire and the type of tire. It can be carried out.
また、タイヤ摩耗検出装置において、前記摩耗検出部は、前記一対の電極が前記タイヤを介して接地したときに計測された静電容量と、接地していないときに計測された静電容量との差を算出し、算出された値が予め設定された閾値を超えると前記トレッド部の摩耗を検出する。 Further, in the tire wear detection device, the wear detection unit includes a capacitance measured when the pair of electrodes are grounded via the tire and a capacitance measured when the pair of electrodes are not grounded. The difference is calculated, and when the calculated value exceeds a preset threshold value, the wear of the tread portion is detected.
これによれば、一対の電極がタイヤを挟んで接地した位置は、タイヤ及び道路が誘電体となり、タイヤだけを誘電体とした場合と比べると誘電体の比誘電率が大きくなり、静電容量が最も大きくなる。よって、接地したときの静電容量と、接地していないときの静電容量とで、差が最大になり、静電容量の差を確実に取得でき、トレッド部の摩耗検出を的確に判断することができる。 According to this, at the position where the pair of electrodes are grounded with the tire sandwiched between them, the tire and the road become a dielectric, and the relative permittivity of the dielectric is larger than the case where only the tire is a dielectric. Is the largest. Therefore, the difference between the electrostatic capacity when grounded and the electrostatic capacity when not grounded is maximized, so that the difference in electrostatic capacity can be reliably acquired, and wear detection of the tread portion is accurately determined. be able to.
また、タイヤ摩耗検出装置において、前記摩耗検出部は、前記車両の走行中に前記計測回路に前記静電容量を計測させるのが好ましい。
これによれば、一対の電極がタイヤを介して接地しているか否かによって一対の電極間の静電容量は異なる。よって、車両の走行中は、静電容量の値もほぼ一定の値が計測され続けるのではなく、変動した値となる。このため、静電容量の差を確実に取得することができ、的確に摩耗を検出することができる。
In the tire wear detection device, the wear detection unit preferably causes the measurement circuit to measure the capacitance while the vehicle is running.
According to this, the capacitance between the pair of electrodes varies depending on whether or not the pair of electrodes is grounded via the tire. Therefore, while the vehicle is traveling, the value of the capacitance does not continue to be measured as a substantially constant value but becomes a fluctuating value. For this reason, the difference in capacitance can be acquired with certainty, and wear can be detected accurately.
また、タイヤ摩耗検出装置において、前記タイヤと共に回転する加速度センサを備え、前記加速度センサによって検出された加速度に基づき前記摩耗検出部は走行中か否かの判定を行うのが好ましい。 The tire wear detection apparatus preferably includes an acceleration sensor that rotates together with the tire, and the wear detection unit determines whether or not the vehicle is running based on the acceleration detected by the acceleration sensor.
これによれば、簡単な構成で走行か否かの検出を行うことができる。
また、タイヤ摩耗検出装置において、前記タイヤ内側に設置され、前記タイヤの状態を検出する状態検出器及び該状態検出器で検出されたタイヤ情報を送信する送信部を有するタイヤセンサユニットと、前記車両の車体に設置され、前記タイヤセンサユニットの送信したタイヤ情報を受信する受信部を備える受信機ユニットとを備えるタイヤ状態監視装置を前記車両は有し、前記タイヤ摩耗検出装置のうち前記電源、前記計測回路、及び前記摩耗検出部は、前記タイヤセンサユニットが備えている。
According to this, it is possible to detect whether or not the vehicle is traveling with a simple configuration.
Further, in the tire wear detection device, a tire sensor unit that is installed inside the tire and has a state detector that detects the state of the tire, a transmission unit that transmits tire information detected by the state detector, and the vehicle The vehicle has a tire condition monitoring device that includes a receiver unit that includes a receiver that receives tire information transmitted from the tire sensor unit, and the power source of the tire wear detection device, The tire sensor unit includes the measurement circuit and the wear detection unit.
これによれば、一対の電極をタイヤの内周面に接合し、タイヤセンサユニットをタイヤ内に設置するだけで、タイヤ摩耗検出装置をタイヤ内側に装着することができる。 According to this, the tire wear detection device can be attached to the inside of the tire simply by joining the pair of electrodes to the inner peripheral surface of the tire and installing the tire sensor unit in the tire.
本発明によれば、トレッド部の摩耗検出を的確に行うことができる。 According to the present invention, it is possible to accurately detect wear on the tread portion.
以下、タイヤ摩耗検出装置を具体化した一実施形態について、図１〜図５を用いて説明する。
図１に示すように、タイヤ状態監視装置は、車両１の４つの車輪２にそれぞれ取り付けられる４つのタイヤセンサユニット３と、車両１の車体に設置される受信機ユニット４とを備えている。各車輪２は、ホイール部５と、このホイール部５に装着されるタイヤ６とを含む。そして、タイヤ６の内側には、タイヤ摩耗検出装置が装着されている。なお、タイヤ６の中心軸の延びる方向をタイヤ６の軸方向とし、車輪２の回転方向をタイヤ６の周方向とする。
Hereinafter, an embodiment in which the tire wear detection device is embodied will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the tire condition monitoring apparatus includes four tire sensor units 3 that are respectively attached to four wheels 2 of the vehicle 1 and a receiver unit 4 that is installed on the vehicle body of the vehicle 1. Each wheel 2 includes a wheel portion 5 and a tire 6 attached to the wheel portion 5. A tire wear detection device is mounted inside the tire 6. Note that the direction in which the central axis of the tire 6 extends is the axial direction of the tire 6, and the rotational direction of the wheel 2 is the circumferential direction of the tire 6.
図２及び図３に示すように、タイヤ６は、周方向に延びるトレッド溝８を軸方向に複数備えるとともに、軸方向に隣り合うトレッド溝８の間に路面に接するトレッド部７を備える。各タイヤセンサユニット３は、タイヤ６の内部空間に配置されるように、そのタイヤ６の内周面に設置されている。各タイヤセンサユニット３は、対応するタイヤ６の状態（タイヤ内圧力）、及びトレッド部７の摩耗を検出して、検出されたタイヤ状態及び摩耗状態を示すデータを含む信号を無線送信する。 As shown in FIGS. 2 and 3, the tire 6 includes a plurality of tread grooves 8 extending in the circumferential direction in the axial direction, and includes a tread portion 7 that is in contact with the road surface between the tread grooves 8 adjacent in the axial direction. Each tire sensor unit 3 is installed on the inner peripheral surface of the tire 6 so as to be disposed in the internal space of the tire 6. Each tire sensor unit 3 detects the state of the corresponding tire 6 (in-tire pressure) and the wear of the tread portion 7, and wirelessly transmits a signal including data indicating the detected tire state and the worn state.
各タイヤセンサユニット３は、圧力センサ１１、加速度センサ１２、センサユニットコントローラ１４、送信回路１６、計測回路１７、及び電源１８をケース３ａ内に備えるとともに、一対の電極１９をケース３ａ外に備える。一対の電極１９は、同じ大きさの矩形板状であり、タイヤ６の軸方向に沿って間隔を空けて互いに絶縁された状態でタイヤ６の内周面に接合されている。また、ケース３ａは、一対の電極１９に跨る状態でタイヤ６の内周面に接合されている。 Each tire sensor unit 3 includes a pressure sensor 11, an acceleration sensor 12, a sensor unit controller 14, a transmission circuit 16, a measurement circuit 17, and a power source 18 inside the case 3a, and a pair of electrodes 19 outside the case 3a. The pair of electrodes 19 are rectangular plates of the same size, and are joined to the inner peripheral surface of the tire 6 in a state where they are insulated from each other with an interval along the axial direction of the tire 6. In addition, the case 3 a is joined to the inner peripheral surface of the tire 6 so as to straddle the pair of electrodes 19.
タイヤセンサユニット３は、電源１８からの電力供給によって動作する。状態検出器としての圧力センサ１１は、対応するタイヤ６内の圧力（タイヤ内圧力）を検出して、その検出によって得られたタイヤ内圧力データをセンサユニットコントローラ１４に出力する。 The tire sensor unit 3 operates by supplying power from the power source 18. The pressure sensor 11 as a state detector detects the pressure in the corresponding tire 6 (in-tire pressure), and outputs the in-tire pressure data obtained by the detection to the sensor unit controller 14.
加速度センサ１２は、車輪２の回転と共に回転し、例えば、ピエゾ抵抗型や静電容量型の加速度センサとして周知のものであり、加速度に応じたデータ信号を発生して出力する。車両１の走行時、加速度センサ１２が車輪２の最下位置に移動すると、加速度センサ１２は、検出軸が鉛直方向に延びる状態に取り付けられている場合は、＋１Ｇの加速度を検出する。一方、加速度センサ１２が車輪２の最上位置に移動すると、加速度センサ１２は−１Ｇの加速度を検出する。したがって、加速度センサ１２によって検出される加速度は、走行中は理論上＋１Ｇ〜−１Ｇの間で変位する。一方、車両１の停止中は、加速度センサ１２は、理論上は、タイヤ６の周方向での一定位置で、一定の加速度を検出し続ける。よって、加速度センサ１２で検出された値に基づき、車両１が走行中か否かを判定できる。加速度センサ１２は検出によって得られた加速度データをセンサユニットコントローラ１４に出力する。 The acceleration sensor 12 rotates with the rotation of the wheel 2 and is known as, for example, a piezoresistive type or a capacitance type acceleration sensor, and generates and outputs a data signal corresponding to the acceleration. When the acceleration sensor 12 is moved to the lowest position of the wheel 2 while the vehicle 1 is traveling, the acceleration sensor 12 detects an acceleration of + 1G when the detection shaft is attached in a state extending in the vertical direction. On the other hand, when the acceleration sensor 12 moves to the uppermost position of the wheel 2, the acceleration sensor 12 detects -1G acceleration. Therefore, the acceleration detected by the acceleration sensor 12 is theoretically displaced between + 1G to -1G during traveling. On the other hand, while the vehicle 1 is stopped, the acceleration sensor 12 theoretically continues to detect a constant acceleration at a constant position in the circumferential direction of the tire 6. Therefore, based on the value detected by the acceleration sensor 12, it can be determined whether or not the vehicle 1 is traveling. The acceleration sensor 12 outputs acceleration data obtained by the detection to the sensor unit controller 14.
図３に示すように、センサユニットコントローラ１４は、ＣＰＵ及び記憶部（ＲＡＭやＲＯＭ等）を含むマイクロコンピュータ等よりなり、記憶部には各タイヤセンサユニット３に固有の識別情報としてのＩＤコードが登録されている。このＩＤコードは、各タイヤセンサユニット３を受信機ユニット４において識別するために使用される情報である。センサユニットコントローラ１４は、タイヤ内圧力データを、送信回路１６に出力する。送信部としての送信回路１６は、データを変調してＲＦ信号を生成し、このＲＦ信号を送信アンテナ２１から無線送信する。 As shown in FIG. 3, the sensor unit controller 14 includes a microcomputer including a CPU and a storage unit (RAM, ROM, etc.), and an ID code as identification information unique to each tire sensor unit 3 is stored in the storage unit. It is registered. This ID code is information used to identify each tire sensor unit 3 in the receiver unit 4. The sensor unit controller 14 outputs the tire pressure data to the transmission circuit 16. The transmission circuit 16 as a transmission unit modulates data to generate an RF signal, and wirelessly transmits the RF signal from the transmission antenna 21.
一対の電極１９は、計測回路１７を介して電源１８と電気的に接続され、一対の電極１９には電源１８によって電圧が印加される。一対の電極１９に電圧が印加されると、一対の電極１９の間には電気力線Ｆが生じ、一対の電極１９の間を電子が移動する。そして、一対の電極１９の間には、誘電体であるタイヤ６が介在しているため、一対の電極１９の間に静電容量を持たせることができる。この静電容量は、タイヤ６を通過する電気力線Ｆの量に依存し、トレッド部７の摩耗が進行していない程タイヤ６から漏れる電気力線Ｆの量が少なく、タイヤ６の比誘電率が大きくなるため、一対の電極１９間の静電容量は大きくなる。一方、トレッド部７の摩耗が進行する程タイヤ６から漏れる電気力線Ｆの量は多くなり、タイヤ６の比誘電率が小さくなるため、一対の電極１９間の静電容量は小さくなる。 The pair of electrodes 19 is electrically connected to the power source 18 via the measurement circuit 17, and a voltage is applied to the pair of electrodes 19 by the power source 18. When a voltage is applied to the pair of electrodes 19, electric lines of force F are generated between the pair of electrodes 19, and electrons move between the pair of electrodes 19. Since the tire 6 as a dielectric is interposed between the pair of electrodes 19, an electrostatic capacity can be provided between the pair of electrodes 19. This capacitance depends on the amount of electric force lines F passing through the tire 6, and the amount of electric force lines F leaking from the tire 6 is so small that the wear of the tread portion 7 does not progress. Since the ratio increases, the capacitance between the pair of electrodes 19 increases. On the other hand, as the wear of the tread portion 7 progresses, the amount of electric lines of force F leaking from the tire 6 increases and the relative dielectric constant of the tire 6 decreases, so that the capacitance between the pair of electrodes 19 decreases.
計測回路１７は、一対の電極１９に電気的に接続され、計測回路１７は、一対の電極１９間の持つ静電容量を電圧として検出するようになっている。計測回路１７は、センサユニットコントローラ１４に信号接続され、計測回路１７の計測した静電容量に関する信号はセンサユニットコントローラ１４に出力されるようになっている。 The measurement circuit 17 is electrically connected to the pair of electrodes 19, and the measurement circuit 17 detects the capacitance between the pair of electrodes 19 as a voltage. The measurement circuit 17 is signal-connected to the sensor unit controller 14, and a signal related to the capacitance measured by the measurement circuit 17 is output to the sensor unit controller 14.
センサユニットコントローラ１４の記憶部には、タイヤセンサユニット３の動作を統括的に制御する統括プログラムが記憶されている。センサユニットコントローラ１４は、車輪２（タイヤ６）が一回転する間（一定期間の間）に、複数回に亘って一対の電極１９に電圧を印加させ、印加の度に、一対の電極１９間の持つ静電容量を計測回路１７に計測させる。よって、センサユニットコントローラ１４には、一定期間の間に複数の静電容量が入力され、それら複数の静電容量は記憶部に記憶される。 The storage unit of the sensor unit controller 14 stores an overall program that comprehensively controls the operation of the tire sensor unit 3. The sensor unit controller 14 applies a voltage to the pair of electrodes 19 a plurality of times during the rotation of the wheel 2 (tire 6) (during a certain period), and between each pair of the electrodes 19 every time it is applied. The measurement circuit 17 is made to measure the capacitance of the. Therefore, a plurality of capacitances are input to the sensor unit controller 14 during a certain period, and the plurality of capacitances are stored in the storage unit.
センサユニットコントローラ１４は、複数の静電容量の中から、最大値と最小値を取得する。なお、静電容量の最大値は、タイヤ６を挟んで一対の電極１９が路面Ｒに接地したときである。これは、タイヤ６及び道路が誘電体となり、誘電体の比誘電率が大きくなることから、静電容量も大きくなるためである。一方、タイヤ６を挟んで一対の電極１９が路面Ｒに接地していないときは、静電容量は、接地時よりも小さくなる。したがって、静電容量の最小値は、複数の静電容量のうち、最大値以外の静電容量のうち、最も値の小さいものが選択される。 The sensor unit controller 14 acquires a maximum value and a minimum value from a plurality of capacitances. The maximum value of the capacitance is when the pair of electrodes 19 are grounded to the road surface R with the tire 6 in between. This is because the tire 6 and the road become a dielectric, and the dielectric constant of the dielectric increases, so that the electrostatic capacity also increases. On the other hand, when the pair of electrodes 19 are not grounded to the road surface R across the tire 6, the electrostatic capacity is smaller than that at the time of grounding. Therefore, the smallest value of the capacitance is selected from among a plurality of capacitances, the smallest value among the capacitances other than the maximum value.
図４に示すように、静電容量の値は、タイヤ６が新品のときと、使用済みのときとで値が異なる。タイヤ６を挟んで一対の電極１９が路面Ｒに接地したとき、及び接地していないときのいずれにおいても、静電容量は、タイヤ６が新品のときの方が、使用済みのとき（摩耗したとき）よりも大きくなる。これは、新品のタイヤ６の方が、タイヤ６の厚みが厚い分、比誘電率が大きくなるためである。また、静電容量の最小値は、タイヤ６が使用済みのときの方が、タイヤ６が新品のときよりも小さくなる。これは、使用済みのタイヤ６の方が、タイヤ６の厚みが薄い分、比誘電率が小さくなるためである。 As shown in FIG. 4, the value of the electrostatic capacitance differs depending on whether the tire 6 is new or used. When the pair of electrodes 19 are grounded on the road surface R with the tire 6 in between and when not grounded, the electrostatic capacity is more worn when the tire 6 is new (worn out). When). This is because the new tire 6 has a higher dielectric constant because the tire 6 is thicker. Further, the minimum value of the electrostatic capacity is smaller when the tire 6 is used than when the tire 6 is new. This is because the used tire 6 has a smaller dielectric constant because the tire 6 is thinner.
センサユニットコントローラ１４は、静電容量の最大値から最小値を減算し、その差である減算値を算出する。センサユニットコントローラ１４の記憶部には、減算値と比較するための閾値が予め記憶されている。閾値は、トレッド部７の摩耗が過度に進行したときに検出される減算値よりも余裕を持って設定されている。また、閾値は、実験等により得られたデータに基づいて予め設定される。センサユニットコントローラ１４は、算出された減算値が閾値を超えて大きくなった場合には、警報信号を生成し、送信回路１６から送信させる。一方、センサユニットコントローラ１４は、減算値が閾値を超えていない場合には、警報信号を生成しない。 The sensor unit controller 14 subtracts the minimum value from the maximum value of the capacitance, and calculates a subtraction value that is the difference. A threshold for comparison with the subtraction value is stored in advance in the storage unit of the sensor unit controller 14. The threshold value is set with a margin more than the subtraction value detected when the wear of the tread portion 7 proceeds excessively. The threshold value is set in advance based on data obtained through experiments or the like. The sensor unit controller 14 generates an alarm signal and transmits it from the transmission circuit 16 when the calculated subtraction value exceeds the threshold value. On the other hand, the sensor unit controller 14 does not generate an alarm signal when the subtraction value does not exceed the threshold value.
よって、本実施形態では、センサユニットコントローラ１４が、トレッド部７の摩耗を検出する摩耗検出部を構成する。また、本実施形態では、タイヤ摩耗検出装置は、タイヤセンサユニット３のケース３ａ内に設けられた電源１８と、加速度センサ１２と、計測回路１７と、センサユニットコントローラ１４（摩耗検出部）と、ケース３ａ外の一対の電極とを備えている。そして、タイヤセンサユニット３が一対の電極１９を跨ぐ状態でタイヤ６の内周面に接合されており、加速度センサ１２と一対の電極１９は、タイヤ６の周方向において同じ位置に設けられている。 Therefore, in this embodiment, the sensor unit controller 14 constitutes a wear detection unit that detects wear of the tread portion 7. In the present embodiment, the tire wear detection device includes a power source 18 provided in the case 3a of the tire sensor unit 3, an acceleration sensor 12, a measurement circuit 17, a sensor unit controller 14 (a wear detection unit), And a pair of electrodes outside the case 3a. The tire sensor unit 3 is joined to the inner peripheral surface of the tire 6 in a state of straddling the pair of electrodes 19, and the acceleration sensor 12 and the pair of electrodes 19 are provided at the same position in the circumferential direction of the tire 6. .
図１に示すように、受信機ユニット４は、受信機ユニットコントローラ３３を備えるとともに、受信部としてのＲＦ受信回路３５を備えている。受信機ユニットコントローラ３３には、表示器３８が接続されている。受信機ユニットコントローラ３３はＣＰＵ及び記憶部（ＲＯＭやＲＡＭ等）を含むマイクロコンピュータ等よりなり、記憶部には受信機ユニット４の動作を統括的に制御するプログラムが記憶されている。ＲＦ受信回路３５は、各タイヤセンサユニット３からＲＦ受信アンテナ３２を通じて受信されたＲＦ信号を復調して、受信機ユニットコントローラ３３に送る。 As shown in FIG. 1, the receiver unit 4 includes a receiver unit controller 33 and an RF receiver circuit 35 as a receiver. A display unit 38 is connected to the receiver unit controller 33. The receiver unit controller 33 is composed of a microcomputer including a CPU and a storage unit (ROM, RAM, etc.), and a program for comprehensively controlling the operation of the receiver unit 4 is stored in the storage unit. The RF receiving circuit 35 demodulates the RF signal received from each tire sensor unit 3 through the RF receiving antenna 32 and sends it to the receiver unit controller 33.
受信機ユニットコントローラ３３は、ＲＦ受信回路３５からのＲＦ信号及びＩＤコードに基づき、送信元のタイヤセンサユニット３に対応するタイヤ６のタイヤ内圧力を把握する。受信機ユニットコントローラ３３は、タイヤ内圧力に関する情報等を表示器３８に表示させる。表示器３８は、車室内等、車両１の搭乗者の視認範囲に配置され、受信機ユニットコントローラ３３により表示器３８にはタイヤ内圧力の異常が表示（報知）される。また、受信機ユニットコントローラ３３は、タイヤセンサユニット３からの警報信号を受信した場合には、タイヤ６の摩耗に関する警報を表示器３８に表示させる。 The receiver unit controller 33 grasps the in-tire pressure of the tire 6 corresponding to the tire sensor unit 3 that is the transmission source based on the RF signal and the ID code from the RF receiving circuit 35. The receiver unit controller 33 causes the display 38 to display information related to the tire internal pressure. The indicator 38 is disposed in the visible range of the passenger of the vehicle 1 such as the passenger compartment, and the receiver unit controller 33 displays (informs) an abnormality in the tire pressure on the indicator 38. In addition, when receiving a warning signal from the tire sensor unit 3, the receiver unit controller 33 displays a warning regarding the wear of the tire 6 on the display 38.
次に、タイヤ摩耗検出装置の作用を記載する。
さて、加速度センサ１２は、加速度を検出し、検出した加速度データをセンサユニットコントローラ１４に出力している。センサユニットコントローラ１４は、加速度の値が、ほとんどばらつかず、ほぼ一定の間を検出している間は、車両１が停止状態にあると判定し、トレッド部７の摩耗検出は行わない。
Next, the operation of the tire wear detection device will be described.
The acceleration sensor 12 detects acceleration and outputs the detected acceleration data to the sensor unit controller 14. The sensor unit controller 14 determines that the vehicle 1 is in a stopped state and detects no wear on the tread portion 7 while the acceleration value hardly varies and detects a substantially constant interval.
一方、センサユニットコントローラ１４は、加速度の値が、＋１Ｇ〜−１Ｇの間で変動している場合は、車両１が走行状態にあると判定し、トレッド部７の摩耗検出を行う。センサユニットコントローラ１４は、車輪２が一回転する間、すなわち、加速度が＋１Ｇ〜−１Ｇを検出している間に、一対の電極１９に複数回に亘って電圧を印加し、計測回路１７に静電容量を計測させる。 On the other hand, when the acceleration value fluctuates between + 1G and −1G, the sensor unit controller 14 determines that the vehicle 1 is in the traveling state and detects wear of the tread portion 7. The sensor unit controller 14 applies a voltage to the pair of electrodes 19 a plurality of times while the wheel 2 makes one rotation, that is, while the acceleration is detected from + 1G to −1G. Allow the capacitance to be measured.
電源１８から一対の電極１９に電圧が印加されると、一対の電極１９の間に電気力線Ｆが生じるとともに、一対の電極１９の間に静電容量を持たせることができる。そして、計測回路１７は静電容量を電圧として計測し、計測した静電容量を示す信号をセンサユニットコントローラ１４に出力する。センサユニットコントローラ１４では、入力した静電容量の中から最大値（接地時に計測された静電容量）と、最小値とを取得するとともに、最大値から最小値を減算して減算値を算出する。そして、センサユニットコントローラ１４は、減算値を閾値と比較し、閾値を超えていない場合は、上述の警報信号を生成せず、送信回路１６による送信動作も行わない。 When a voltage is applied from the power source 18 to the pair of electrodes 19, electric lines of force F are generated between the pair of electrodes 19, and a capacitance can be provided between the pair of electrodes 19. The measuring circuit 17 measures the capacitance as a voltage and outputs a signal indicating the measured capacitance to the sensor unit controller 14. The sensor unit controller 14 obtains a maximum value (capacitance measured at the time of grounding) and a minimum value from the input capacitance, and subtracts the minimum value from the maximum value to calculate a subtraction value. . And the sensor unit controller 14 compares a subtraction value with a threshold value, and when the threshold value is not exceeded, does not generate | occur | produce the above-mentioned alarm signal and does not perform the transmission operation by the transmission circuit 16. FIG.
一方、図５に示すように、トレッド部７の摩耗が進行してくると、タイヤ６から漏れる電気力線Ｆの量が多くなり、一対の電極１９間の静電容量が小さくなるとともに、計測回路１７で計測される電圧も低下する。このときも、センサユニットコントローラ１４は、減算値を算出するとともに、減算値と閾値を比較する。 On the other hand, as shown in FIG. 5, when the wear of the tread portion 7 progresses, the amount of electric field lines F leaking from the tire 6 increases, the capacitance between the pair of electrodes 19 decreases, and measurement is performed. The voltage measured by the circuit 17 also decreases. Also at this time, the sensor unit controller 14 calculates the subtraction value and compares the subtraction value with the threshold value.
そして、図４のグラフに示すように、使用済みのタイヤにおいて、減算値が閾値を超えて大きくなった場合は、センサユニットコントローラ１４は警報信号を生成し、警報信号を送信回路１６から送信させる。受信機ユニット４では、警報信号がＲＦ受信アンテナ３２を通じてＲＦ受信回路３５で受信される。ＲＦ受信回路３５で受信した警報信号は、受信機ユニットコントローラ３３に出力され、受信機ユニットコントローラ３３は、表示器３８にタイヤ摩耗に関する警報を表示させる。 As shown in the graph of FIG. 4, in the used tire, when the subtraction value exceeds the threshold value, the sensor unit controller 14 generates an alarm signal and transmits the alarm signal from the transmission circuit 16. . In the receiver unit 4, the alarm signal is received by the RF receiving circuit 35 through the RF receiving antenna 32. The alarm signal received by the RF receiving circuit 35 is output to the receiver unit controller 33, and the receiver unit controller 33 causes the display 38 to display an alarm regarding tire wear.
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）タイヤ摩耗検出装置は、静電容量を複数回計測し、得られた静電容量の中から最大値と最小値を取得するとともに、両者の減算値を算出し、その減算値を閾値と比較して摩耗検出を行うようにした。静電容量における最大値と最小値の差は、相対的な値であり、タイヤ６の内部状態や、タイヤの種類によって生じる静電容量のばらつきを無くした直接的な値である。このため、１つの静電容量を用いて摩耗検出を行う場合と比べると、摩耗検出を的確に行うことができる。
According to the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The tire wear detection device measures the capacitance a plurality of times, acquires the maximum value and the minimum value from the obtained capacitance, calculates the subtraction value of both, and sets the subtraction value as a threshold value. Wear detection compared to The difference between the maximum value and the minimum value in the capacitance is a relative value, and is a direct value that eliminates variations in capacitance caused by the internal state of the tire 6 and the type of tire. For this reason, compared with the case where wear detection is performed using one electrostatic capacity, wear detection can be performed accurately.
（２）タイヤ摩耗検出装置は、一対の電極１９をタイヤ６の内周面に接合し、その一対の電極１９に電圧を印加したときの静電容量の変化に基づいてトレッド部７の摩耗を検出することができる。したがって、タイヤ６内に摩耗検出用の装置を埋設することなく、トレッド部７の摩耗を検出することができる。 (2) The tire wear detection device joins the pair of electrodes 19 to the inner peripheral surface of the tire 6 and wears the tread portion 7 based on a change in capacitance when a voltage is applied to the pair of electrodes 19. Can be detected. Therefore, it is possible to detect the wear of the tread portion 7 without burying a wear detecting device in the tire 6.
（３）一対の電極１９がタイヤ６を介して路面Ｒに接地したときの静電容量（最大値）と、接地していないときの静電容量（最小値）とを用いて摩耗検出を行うようにした。接地時は、タイヤ６及び道路が誘電体となり、タイヤ６だけを誘電体とした場合と比べると誘電体の比誘電率が大きくなり、静電容量も大きくなる。よって、接地時と非接地時とで静電容量の差を確実に出すことができ、トレッド部７の摩耗検出を的確に判断することができる。 (3) Wear detection is performed using a capacitance (maximum value) when the pair of electrodes 19 are grounded to the road surface R via the tire 6 and a capacitance (minimum value) when the pair of electrodes 19 are not grounded. I did it. At the time of grounding, the tire 6 and the road become dielectrics, and the relative permittivity of the dielectric becomes larger and the capacitance becomes larger than when only the tire 6 is made dielectric. Therefore, the difference in capacitance between the grounding and the non-grounding can be reliably obtained, and wear detection of the tread portion 7 can be accurately determined.
（４）車両１の走行時に、摩耗検出を行うようにした。車両１走行時は、タイヤ６の接地時と非接地時とで静電容量が異なり、また、非接地時でも、タイヤ６の周方向で静電容量が異なる。よって、車両１の走行中に複数回計測される静電容量は変動した値となる。このため、静電容量の最大値と最小値の差を確実に取得することができ、的確に摩耗を検出することができる。 (4) Wear detection is performed when the vehicle 1 is traveling. When the vehicle 1 travels, the capacitance differs between when the tire 6 is grounded and when it is not grounded, and also when the tire 6 is not grounded, the capacitance varies in the circumferential direction of the tire 6. Therefore, the capacitance measured a plurality of times during traveling of the vehicle 1 becomes a fluctuating value. For this reason, the difference between the maximum value and the minimum value of the electrostatic capacity can be acquired with certainty, and the wear can be accurately detected.
（５）車両１の走行検出手段として加速度センサ１２を用いたため、車両１の走行検出を簡単な構成で検出することができる。
（６）タイヤ摩耗検出装置のうち、加速度センサ１２、計測回路１７、電源１８、及びセンサユニットコントローラ１４はタイヤセンサユニット３のケース３ａ内に設けられ、電極１９のみがケース３ａ外に設けられている。そして、一対の電極１９をタイヤ６の内周面に接合し、タイヤセンサユニット３をタイヤ６内に設置するだけで、タイヤ摩耗検出装置をタイヤ６内側に簡単に装着することができる。また、タイヤ摩耗検出装置と、タイヤセンサユニット３とを別々にタイヤ６内に設ける場合と異なり、タイヤ６内の部品点数が増加し、タイヤ６が増量することを回避することができる。
(5) Since the acceleration sensor 12 is used as the travel detection means of the vehicle 1, the travel detection of the vehicle 1 can be detected with a simple configuration.
(6) Among the tire wear detection devices, the acceleration sensor 12, the measurement circuit 17, the power source 18, and the sensor unit controller 14 are provided in the case 3a of the tire sensor unit 3, and only the electrode 19 is provided outside the case 3a. Yes. The tire wear detection device can be easily attached to the inside of the tire 6 simply by joining the pair of electrodes 19 to the inner peripheral surface of the tire 6 and installing the tire sensor unit 3 in the tire 6. In addition, unlike the case where the tire wear detection device and the tire sensor unit 3 are provided separately in the tire 6, it is possible to avoid an increase in the number of components in the tire 6 and an increase in the amount of the tire 6.
（７）タイヤセンサユニット３のセンサユニットコントローラ１４は、静電容量から減算値を算出し、その減算値と閾値を比較してトレッド部７の摩耗検出を行う。そして、減算値が閾値を超えている場合は、センサユニットコントローラ１４は警報信号を生成し、警報信号を送信回路１６から送信させる。したがって、トレッド部７の摩耗検出はタイヤセンサユニット３で完結することができ、受信機ユニット４での制御負荷を減らすことができる。 (7) The sensor unit controller 14 of the tire sensor unit 3 calculates a subtraction value from the capacitance, compares the subtraction value with a threshold value, and detects wear of the tread portion 7. If the subtraction value exceeds the threshold value, the sensor unit controller 14 generates an alarm signal and causes the transmission circuit 16 to transmit the alarm signal. Therefore, wear detection of the tread portion 7 can be completed by the tire sensor unit 3, and the control load on the receiver unit 4 can be reduced.
なお、本実施形態は、以下のように変更してもよい。
○ 一対の電極１９は、同じ大きさ、同じ形状でなくてもよい。
○ 実施形態では、一対の電極１９とタイヤセンサユニット３（加速度センサ１２）を一体化し、加速度センサ１２の位置と電極１９の位置を一致させたが、一対の電極１９とタイヤセンサユニット３（加速度センサ１２）の位置を別々としてもよい。
In addition, you may change this embodiment as follows.
The pair of electrodes 19 need not have the same size and the same shape.
In the embodiment, the pair of electrodes 19 and the tire sensor unit 3 (acceleration sensor 12) are integrated, and the position of the acceleration sensor 12 and the position of the electrode 19 are matched, but the pair of electrodes 19 and the tire sensor unit 3 (acceleration) The position of the sensor 12) may be different.
○ 実施形態では、タイヤセンサユニット３のケース３ａ内にタイヤ摩耗検出装置の一部を設け、一対の電極１９とタイヤセンサユニット３を一体化して、タイヤ摩耗検出装置とタイヤセンサユニット３を一体化したが、これに限らない。タイヤセンサユニット３とタイヤ摩耗検出装置を別々にタイヤ６内側に装着してもよい。 In the embodiment, a part of the tire wear detection device is provided in the case 3a of the tire sensor unit 3, the pair of electrodes 19 and the tire sensor unit 3 are integrated, and the tire wear detection device and the tire sensor unit 3 are integrated. However, it is not limited to this. The tire sensor unit 3 and the tire wear detection device may be separately mounted inside the tire 6.
○ 車両１の走行検出は、加速度センサ１２を用いたが、加速度センサ１２を用いた方法以外の方法で、車両１の走行検出を行ってもよい。例えば、一対の電極１９間の静電容量を計測回路１７で一定期間の間に複数回計測し、得られた静電容量が一定の範囲外でばらつく場合に、センサユニットコントローラ１４は車両１が走行していると判定してもよい。 The travel detection of the vehicle 1 uses the acceleration sensor 12, but the travel detection of the vehicle 1 may be performed by a method other than the method using the acceleration sensor 12. For example, when the capacitance between the pair of electrodes 19 is measured a plurality of times during a certain period by the measurement circuit 17 and the obtained capacitance varies outside a certain range, the sensor unit controller 14 indicates that the vehicle 1 It may be determined that the vehicle is running.
又は、車両１に搭載されたＡＢＳを用い、受信機ユニット４の受信機ユニットコントローラ３３で車輪２の回転角度を取得し、その回転角度の変化に基づいて受信機ユニットコントローラ３３は、車両１が走行していると判定してもよい。 Alternatively, the ABS mounted on the vehicle 1 is used to acquire the rotation angle of the wheel 2 by the receiver unit controller 33 of the receiver unit 4, and the receiver unit controller 33 determines that the vehicle 1 is based on the change in the rotation angle. It may be determined that the vehicle is running.
○ 複数回計測された静電容量のうち、最大値と最小値を取得して、両者の減算値を算出するようにしたが、静電容量のうち、減算に用いられる静電容量の値は最大値と最小値でなくてもよい。 ○ Among the capacitances measured multiple times, the maximum and minimum values were obtained and the subtraction value of both was calculated. Of the capacitances, the capacitance value used for subtraction is It does not have to be the maximum and minimum values.
○ タイヤ摩耗検出装置は、４輪の車両１におけるタイヤ６への適用に限定されるものではなく、２輪の車両におけるタイヤに適用してもよい。
○ タイヤセンサユニット３の送信部は、ＲＦ信号を生成する送信回路１６ではなく、ＬＦ信号を生成する送信回路であってもよい。
The tire wear detection device is not limited to the application to the tire 6 in the four-wheel vehicle 1 but may be applied to the tire in the two-wheel vehicle.
The transmission unit of the tire sensor unit 3 may be a transmission circuit that generates an LF signal instead of the transmission circuit 16 that generates an RF signal.
○ 受信機ユニット４の受信部は、ＲＦ受信回路３５ではなく低周波の受信回路であってもよい。
○ 状態検出器は、圧力センサ１１の他に温度センサや湿度センサであってもよい。
The receiving unit of the receiver unit 4 may be a low-frequency receiving circuit instead of the RF receiving circuit 35.
The state detector may be a temperature sensor or a humidity sensor in addition to the pressure sensor 11.
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（イ）前記状態検出器は圧力センサであるタイヤ摩耗検出装置。
（ロ）車両のタイヤ内側に装着され、前記タイヤのトレッド部の摩耗を検出するためのタイヤ摩耗検出装置による摩耗検出方法であって、前記タイヤ摩耗検出装置は、電源と、互いに離間し、かつ絶縁された状態で前記タイヤの内周面に接合された一対の電極と、前記電源から前記一対の電極に電圧を印加したときの前記電極の静電容量を計測する計測回路と、前記トレッド部の摩耗を検出可能な摩耗検出部と、を備え、前記摩耗検出部は、前記計測回路によって前記静電容量を複数回計測させ、計測された複数の静電容量の値のうちの２つの値の差を用いて摩耗検出を行うタイヤ摩耗検出装置による摩耗検出方法。
Next, the technical idea that can be grasped from the above embodiment and other examples will be described below.
(A) A tire wear detection device in which the state detector is a pressure sensor.
(B) A wear detection method by a tire wear detection device that is mounted inside a tire of a vehicle and detects wear of a tread portion of the tire, wherein the tire wear detection device is separated from a power source, and A pair of electrodes joined to the inner peripheral surface of the tire in an insulated state; a measurement circuit for measuring a capacitance of the electrodes when a voltage is applied to the pair of electrodes from the power source; and the tread portion A wear detecting unit capable of detecting the wear of the sensor, wherein the wear detecting unit causes the measurement circuit to measure the capacitance a plurality of times, and two values of the measured plurality of capacitance values Wear detection method using a tire wear detection device that detects wear using the difference between the two.
１…車両、３…タイヤセンサユニット、４…受信機ユニット、６…タイヤ、７…トレッド部、１１…状態検出器としての圧力センサ、１２…加速度センサ、１４…摩耗検出部としてのセンサユニットコントローラ、１６…送信部としての送信回路、１７…計測回路、１８…電源、１９…電極、３５…受信部としてのＲＦ受信回路。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vehicle, 3 ... Tire sensor unit, 4 ... Receiver unit, 6 ... Tire, 7 ... Tread part, 11 ... Pressure sensor as a state detector, 12 ... Acceleration sensor, 14 ... Sensor unit controller as a wear detection part , 16... Transmission circuit as a transmission unit, 17... Measurement circuit, 18... Power supply, 19.
Claims (5)
電源と、
互いに離間し、かつ絶縁された状態で前記タイヤの内周面に接合された一対の電極と、
前記電源から前記一対の電極に電圧を印加したときの前記電極の静電容量を計測する計測回路と、
前記トレッド部の摩耗を検出可能な摩耗検出部と、を備え、
前記摩耗検出部は、前記計測回路によって前記静電容量を複数回計測させ、計測された複数の静電容量の値のうちの２つの値の差を用いて前記トレッド部の摩耗検出を行うことを特徴とするタイヤ摩耗検出装置。 A tire wear detection device mounted on the inside of a vehicle tire for detecting wear on a tread portion of the tire,
Power supply,
A pair of electrodes that are spaced apart from each other and bonded to the inner circumferential surface of the tire in an insulated state;
A measurement circuit that measures the capacitance of the electrodes when a voltage is applied to the pair of electrodes from the power source;
A wear detector capable of detecting wear of the tread portion, and
The wear detection unit causes the measurement circuit to measure the capacitance a plurality of times, and performs wear detection of the tread portion using a difference between two values of the measured plurality of capacitance values. A tire wear detection device characterized by the above.
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