以下、本発明の実施の一形態を、図示例� ��ともに説明する。図1は、本発明のタイヤ角 速度測定装置を示す略断面図、図2は、タイ� �を車体内側からみた略側面図である。

 図1に示すように、本発明のタイヤ角速度測 定装置1は、回転するタイヤ2の角速度を測定� ��る装置であって、
 ・ タイヤ軸芯iを中心とした一つの円周線j (図2に示す)上でタイヤ2のサイドウォール部2s の外表面(以下サイドウォール面という)に設� ��られる複数(m)個の光反射マーク3と、
 ・ 車体4に固定され、かつタイヤ2とともに 回転する前記光反射マーク3の通過を検出し� �る少なくとも1つの光センサ5と、
 ・ 該光センサ5による光反射マーク3の通過 の検出によりタイヤ2の角速度Vrを演算する演 算手段7とを含んで構成される。

 前記光反射マーク3は、本例では、図3に� �大して示すように、周方向の巾Wが一定、即� ��周方向一側縁e1と周方向他側縁e2とが互いに 平行な矩形状をなす。そして、各光反射マー ク3は、その巾中心線3iを前記タイヤ軸芯iに� �けて、即ち前記巾中心線3iをタイヤ半径方向 に向けて配される。本例では、前記角速度Vr� ��加えてタイヤの回転角度も計測するために� ��各前記光反射マーク3は、それぞれ同一巾W� �形成されるとともに、各光反射マーク3は、� ��の周方向一側縁e1がタイヤ周方向に等しい� �離Lを隔てて配されている、なお前記距離Lは 、前記円周線j上における距離を意味する。

 ここで、前記光反射マーク3としては、サ イドウォール部2sに追従して変形しうる柔軟� ��を有するものであるならば、シート状の反� ��体をサイドウォール面に貼り付けることで� ��成することも、或いはペイント等をサイド� ��ォール面に塗布することで形成することも� ��きる。又反射方式も、光センサ5からのセン サ光を該光センサ5に向けて反射しうるもの� �あるならば、乱反射タイプ、鏡面反射タイ� �、再帰性反射タイプの種々の反射体を使用� �ることができる。しかし前記サイドウォー� �面は、凸状に湾曲するとともにその湾曲形� �は、例えば充填内圧、走行時の荷重負荷状� �、走行速度などによっても種々変化する。� �のため、反射面の角度や曲面形状が変化し� �場合にも、入射光を光源方向に反射させる� �性を有する再帰性反射タイプの反射体は、� �反射マーク3の通過を高精度でかつ正確に検� ��しうるという観点から、最も好ましく採用� ��うる。なお前記再帰性反射タイプの反射体� ��して、シート状基材に、ガラスビーズなど� ��透明球体状の反射素子を並べたビーズ式の� ��の、及びシート状基材に、三角錐状のプリ� ��ムである反射素子を並べたプリズム式のも� ��何れも採用しうる。

 次に、前記光センサ5は、車体4に、かつ� �記光反射マーク3と対抗しうる位置に取り付� ��られる。本例では、前記光センサ5が、車体 4のサスペンションアームに取り付けられた� �合を例示しているが、これに限定されるも� �ではない。又光センサ5は、所謂反射型光セ� ��サであって、発光素子と受光素子とを具え� ��前記発光素子からのセンサ光が前記光反射� ��ーク3に当たって反射してくる光を、前記受 光素子で受けることで検知する。

 そしてこの光センサ5による光反射マーク3� �検知信号は、前記演算手段7(コンピュータ)� �入力され、タイヤ2の角速度Vrが演算される� �前記演算手段7は、本例では、前記光反射マ� ��ク3が前記光センサ5を、該光反射マーク3の� ��方向一側縁e1から他側縁e2まで通過するとき の通過時間δt(図4に示す)を計測する計測部7A� ��、前記通過時間δtから次式(1)を用いてタイ� ��の角速度Vrを演算する演算部7Bとを具える。
   Vr=(360/2πR)×(W/δt)  ----(1)
(なお通過時間δtの単位はsec、角速度Vrの単位 はdeg/secであり、又πは円周率、Rは前記タイ� �軸芯iから前記光センサ3までの距離を意味す る)

 図3には、便宜上、前記光センサ5が移動� �て、光反射マーク3をその一側縁e1から他側� �e2まで通過した如く描かれている。又図4は� �前記光センサ5による光反射マーク3の検知信 号を、概念的に示したものであり、矩形波状 を示している。前記光反射マーク3の通過速� �Vは、V=W/δtで表すことができ、この通過速度 Vを角速度Vrに換算すると式(1)が得られる。

 このように、本実施形態(第1実施形態の)� ��タイヤ角速度測定装置1では、一つの光反射 マーク3が光センサ5の前を通過し始めてから� ��過完了するまでに要する時間δtを計測し、� ��の時間δtから換算してタイヤの角速度Vrを� �出している。従って、少なくとも各光反射� �ーク3が同一巾Wであるならば、周方向一側縁 e1、e1間の各距離Lが不均一であっても、角速� ��Vrを正確に検出することができる。即ち、� �反射マーク3の取付誤差に影響されないとい� ��利点がある。そしてこの検出を、前記円周� ��j上の全ての光反射マーク3に対して実施す� �ことで、走行途中におけるタイヤの角速度� �瞬間的な変化、例えばスリップなどを正確� �捉えることができる。

 ここで、光反射マーク3の前記周方向巾W� �、広ければ広いほど、高速回転時の時間計� �精度が高まるため好ましい。しかし、周方� �巾Wが広すぎると、サイドウォール部2sの変� �に追従できずに歪みが生じ、光反射マーク3� ��破損する恐れが生じる。又光反射マーク3の 設置数mの減少を招き、低速回転時に角速度� �瞬間的な変化が検出できなくなるという問� �を招く。このような観点から、前記周方向� �Wは、3~15mmの範囲が好ましく、その下限値は7 mm以上、又上限値は10mm以下がより好ましい。

 なおタイヤ2は高速回転時、遠心力によっ てサイドウォール部2sがタイヤ半径方向外側� ��引っ張られる傾向があり、そのため、例え� ��図5に誇張して示すように、光センサ5の通� �位置Qは、回転速度に応じてタイヤ半径方向� ��外に変動する。この変動を考慮し、前記光� ��射マーク3の半径方向の高さHは、少なくと� �5mm以上であるのが好ましく、7mm以上、さら� �は10mm以上がより好ましい。又前記高さHが大 きすぎると、サイドウォール部2sの変形に追� ��できずに光反射マーク3が破損する恐れが生 じる。従って前記高さHの上限値は、18mm以下� ��さらには15mm以下がより好ましい。なお停車 状態における光センサ5の通過位置Q0が、前記 光反射マーク3の高さ中間点よりも半径方向� �側領域Yとなるように、光反射マーク3を取り 付けることが好ましい。又本例では、前述の 如く前記周方向巾Wを一定としているため、� �転速度によって光センサ5の通過位置Qが半径 方向に変動した場合にも、光センサ5は常に� �じ距離を通過することができ、測定精度を� �く維持することができる。

 又前記光反射マーク3は、その設置数mが� �ければ多いほど1回転当たりの検出回数が増� ��ため、時間遅れが短くなり、検出精度も向� ��する。なお設置数mが32個の場合、通常の乗� ��車において0.2km/hの低速度で走行した場合に も、約1回/secの割合で角速度を検出すること� ��でき、急激な速度変化に対して検出が遅れ� ��り、速度変化自体が検出できない等の不具� ��を回避することが可能となる。従って、前� ��設置数mの下限として、32個以上が好ましく� ��64個以上、さらには128個以上がより好まし� �。しかし、設置数mが多すぎると、光反射マ� ��ク3の前記周方向巾Wを狭くせざるを得なく� �り、通過時間の測定誤差が大きくなって精� �低下の傾向を招く。又光反射マーク3の作成� ��ストや作成、取付作業工数等の観点からも� ��利を招く。従って、設置数mの上限は、512個 以下、さらには256個以下が好ましい。

 又本例では、前記角速度Vrに加えてタイヤ� �回転角度も計測することを目的として、前� �周方向一側縁e1、e1間のタイヤ周方向の各距� ��Lを互いに等しく設定するとともに、前記車 体4に、図6に概念的に示すように、複数個の� ��センサ5を、タイヤ周方向に次式(3)で定まる 距離Aを互いに隔てて取り付けている。
   A={k+(1/n)}×L  ----(3)
 但しkは、0以上m以下の任意の整数であり、� ��m」は前記光反射マーク3の設置数、「n」は� ��記光センサ5の設置数。

 以下に、3個(n=3)の光センサ5A、5B、5Cが取� ��付けられた場合を例に取って説明する。本� ��の場合、3つの光センサ5A、5B、5Cのそれぞれ が、前記光反射マーク3の通過を検出してい� �。しかし、このうちの1つの光センサ(例えば 光センサ5A)のみしか角速度Vrの検出には関与� ��ていない。即ち、前記演算手段7は、1つの� �センサ5Aによる検知信号から、光反射マーク 3の通過時間δtを計測し、この通過時間δtを� �にタイヤの角速度Vrを計測している。

 しかし本例の演算手段7は、各光センサ5A~5C� ��らの検知信号から、各光センサ5A~5Cを通過� �た光反射マーク3の通過数Fをカウントする通 過数カウント部7Cをさらに具えている。本例� ��通過数カウント部7Cでは、前記光センサ5が� ��反射マーク3の周方向一側縁e1を検知するこ� ��により、該光反射マーク3が通過したと判断 してその数(通過数F)をカウントする。しかし 、周方向他側縁e2の検知により、光反射マー� ��3が通過したと判断することもできる。ここ で、3つの光センサ5A、5B、5Cは、互いに前記� �(3)で定まる距離Aを隔てて取り付けられる。� ��体的には、光センサ5Bは、隣の光センサ5Aか ら距離A1を隔てて配され、又光センサ5Cは、� �の前記光センサ5Bからさらに距離A2を隔てて� ��されている。本例では、
  A1={0+(1/3)}×L=(1/3)×L、
  A2={1+(1/3)}×L=(4/3)×L、
の場合を例示している。前記距離A1では任意� ��整数kとしてk=0が採用され、距離A2では任意� ��整数kとしてk=1が採用された場合を例示して いる。このように距離A1、A2で、それぞれ異� �る整数kを採用することができる。

 そして、前記通過数カウント部7Cは、前記� �センサ5Aによる通過数F1と、光センサ5Bによ� �通過数F2と、光センサ5Cによる通過数F3とを� �和し、次式(4)を用いてタイヤの回転角度θ(� �位deg)を計測する。
  θ={360×(F1+F2+F3)}/(3×m)  ----(4)
 即ち、光センサ5の設置数nが1個の場合、分� ��能が360/mであったものが、設置数nが3個の場 合、分解能が120/mに向上しうるなど、n個の光 センサ5をタイヤ周方向に前記距離Aを互いに� ��てて取り付けることで、分解能をn倍に高め ることが可能となる。このことは、前述の如 く、通過時間δtの測定誤差などの観点から設 置数mに制限を受ける本発明のタイヤ角速度� �定装置1において特にメリットが大であり、� ��置数mの増加を招くことなく、即ち角速度Vr� ��測定精度低下を招くことなく、回転角度θ� �分解能を容易に高めることができる。

 又本例では、前記光反射マーク3は、それ ぞれ前記円周線j上における周方向巾Wが、互� ��に等しい場合を例示した。しかし例えば図7 に示すように、1つの光反射マーク3のみ、そ� ��周方向巾Wを、他の光反射マーク3の周方向� �Wと違える、言い換えると、光反射マーク3を 、周方向巾Waが、互いに等しい複数の第1の光 反射マーク3aと、この第1の光反射マーク3aと� ��周方向巾Wbが異なる1つの第2の光反射マーク 3bとで形成することもできる。なお前記第1の 光反射マーク3aの周方向巾Waは、前記距離Lよ� ��も小である。

 このように構成した場合、前記第2の光反 射マーク3bの通過時間δtが、他の第2の光反射 マーク3aと相違するため、タイヤが一周する� ��の基点として捉えることができ、この基点� ��原点としたタイヤの絶対角度位置を検出す� ��ことが可能となる。なお絶対角度位置の計� ��は、例えば特許文献1、2等で提案される如� �、タイヤ自体に歪みセンサ等のセンサを取� �付けて、走行中のタイヤ作用力をセンシン� �する場合において不可欠であるため、特に� �効となりうる。

 次に、第2実施形態のタイヤ角速度測定装 置1を説明する。この第2実施形態では、図8に 示すように、前記光反射マーク3は、少なく� �もその周方向一側縁e1が前記タイヤ軸芯iを� �く(タイヤ半径方向を向く)、本例では周方向 一側縁e1、他側縁e2の双方がタイヤ軸芯iを向� ��略扇状に形成される。このとき各光反射マ� ��ク3は、その周方向一側縁e1、e1間のタイヤ� �方向の各距離Lが、互いに等しくなるように� ��されている。前記距離Lは、前記円周線j上� �おける距離を意味する。

 又演算手段7は、本例では、前記光反射マー ク3が前記光センサ5を、該光反射マーク3の周 方向一側縁e1からタイヤ周方向に隣り合う他� ��光反射マーク3の周方向一側縁e1まで通過す� ��ときの通過時間δT(図9に示す)を計測する計� ��部7Aと、前記通過時間δTから次式(2)を用い� �タイヤの角速度Vrを演算する演算部7Bとを具� ��る。
   Vr=(360/m)×(1/δT)  ----(2)
(通過時間δTの単位はsec、角速度Vrの単位はdeg /secである。)

 なお図9は、前記光センサ5による光反射� �ーク3の検知信号を概念的に示したものであ� ��、矩形波状を示している。又前記光反射マ� ��ク3の通過速度Vは、V=L/δTで表すことができ� ��またこの通過速度Vを角速度Vrに換算すると� ��(2)が得られる。

 このように、第2実施形態のタイヤ角速度 測定装置1では、一つの光反射マーク3が光セ� ��サ5の前を通過し始めてから、隣の光反射マ ーク3が通過し始めるまでに要する時間δTを� �測し、この時間δTから換算してタイヤの角� �度を検出している。従って、第2実施形態の� ��合、周方向一側縁e1、e1間の各距離Lが均一� �あるならば、光反射マーク3の周方向巾Wが、 互いに相違した場合にも、角速度を正確に検 出することができる。なお前記時間δTは、各 周方向一側縁e1を検出するときの周波数f(回/s ec)に置き換えて測定することもでき、この場 合、当然ではあるが前記式(2)において、δT=1/ fとして演算される。

 前記第2実施形態では、光反射マーク3の� �は特に重要ではないが、前記円周線j上にお� ��る周方向巾Wは2~15mmの範囲が好ましく、2mm未 満では、巾Wが狭すぎて反射光が弱くなり、� �方向一側縁e1の検出が難しくなる、或いは検 出精度が落ちるという傾向を招く。又15mmを� �えると、サイドウォール部2sの変形に追従で きずに歪みが生じ、光反射マーク3が破損す� �恐れが生じる。このような観点から、前記� �方向巾Wの下限値は4mm以上、又上限値は10mm以 下がより好ましい。

 前記光反射マーク3の半径方向の高さHは� �前記第1実施形態の場合と同様に、遠心力に� ��るタイヤ半径方向への変動を考慮して、そ� ��下限値を、5mm以上、さらには7mm以上、さら� ��は10mm以上とするのが好ましく、又上限値は 、破損を考慮して、18mm以下、さらには15mm以� ��が好ましい。又停車状態における光センサ5 の通過位置Q0が、前記光反射マーク3の高さ中 間点よりも半径方向外側領域Yとなるように� �光反射マーク3を取り付けることが好ましい� ��

 又前記光反射マーク3は、その設置数mが� �ければ多いほど1回転当たりの検出回数が増� ��ため、時間遅れが短くなり、検出精度も向� ��する。なお設置数mが64個の場合、通常の乗� ��車において0.2km/hの低速度で走行した場合に も、約1回/secの割合で角速度を検出すること� ��でき、急激な速度変化に対して検出が遅れ� ��り、速度変化自体が検出できない等の不具� ��を回避することが可能となる。従って、前� ��設置数mの下限値として、64個以上が好まし� ��、さらには128個以上がより好ましい。しか� ��、設置数mが多すぎると、光反射マーク3の� �成コストや作成、取付作業工数等の観点か� �も不利であり、従って設置数mの上限は、512� ��以下、さらには256個以下が好ましい。

 また本例では、周方向一側縁e1、他側縁e2 の双方をタイヤ軸芯iに向けている。これに� �り、車両が後退(タイヤが逆回転)する場合、 前記光センサ5を用いて周方向他側縁e2の通過 を検出できるなど、後退時の角速度を計測す ることが可能となる。

 なお第2実施形態においても、第1実施形� �の場合と同様に、前記角速度Vrに加えてタイ ヤの回転角度も計測することを目的として、 前記車体4に、図6に概念的に示すように、複� ��(n)個の光センサ5を、タイヤ周方向に前記式 (3)で定まる距離Aを互いに隔てて取り付ける� �とができる。これにより、光反射マーク3の� ��置数mの増加を招くことなく、回転角度θの� ��解能をn倍に高めることができる。又光反射 マーク3として、周方向巾Waが互いに等しい複 数の第1の光反射マーク3aと、この第1の光反� �マーク3aとは周方向巾Wbが異なる1つの第2の� �反射マーク3bとで形成した場合には、タイヤ の絶対角度位置の検出も可能となる。

 以上、本発明の特に好ましい実施形態に� ��いて詳述したが、本発明は図示の実施形態� ��限定されることなく、種々の態様に変形し� ��実施しうる。