JP6463173B2 - Acceleration acquisition device, tire, and tire manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明は、加速度取得装置、タイヤ、及びタイヤの製造方法に関する。   The present invention relates to an acceleration acquisition device, a tire, and a tire manufacturing method.

従来、自動車のタイヤの内側に装着した加速度センサによりタイヤの振動加速度を検出し、検出した振動加速度を無線で車載解析装置へ送信し、車載解析装置に送信された振動加速度をリアルタイムに解析してタイヤの摩耗状態や路面状態(乾燥、半湿、シャーベット、積雪、圧雪、及び凍結等)を判定する技術がある。加速度センサは、加速度センサと同じようにタイヤの内側に装着された発電機によって発電された電力が供給されることにより駆動される。   Conventionally, the vibration acceleration of a tire is detected by an acceleration sensor attached to the inside of the tire of an automobile, the detected vibration acceleration is wirelessly transmitted to an in-vehicle analysis device, and the vibration acceleration transmitted to the in-vehicle analysis device is analyzed in real time. There is a technique for determining a tire wear state and a road surface state (dryness, semi-humidity, sherbet, snow accumulation, snow pressure, freezing, etc.). The acceleration sensor is driven by the supply of electric power generated by a generator mounted on the inside of the tire, like the acceleration sensor.

発電機としては、例えば振動発電機を用いることが考えられるが、この場合、加速度センサ及び振動発電機は、小型化するために一体化することが好ましい。   For example, a vibration generator may be used as the generator. In this case, the acceleration sensor and the vibration generator are preferably integrated in order to reduce the size.

例えば特許文献1には、振動発電機及び加速度センサが一体化された装置が開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses a device in which a vibration generator and an acceleration sensor are integrated.

特開2012−206630号公報JP 2012-206630 A

加速度センサ及び振動発電機を一体化した場合、振動発電機の振動が加速度センサに伝達し、加速度センサで検出される振動加速度の信号波形が乱れてしまい、精度良く振動加速度を取得できない虞がある。この場合、振動発電機の共振周波数を加速度センサで検出される振動加速度の使用周波数範囲外とすることにより、振動発電機の振動の影響が加速度センサに伝達されるのを抑制することが考えられる。   When the acceleration sensor and the vibration generator are integrated, the vibration of the vibration generator is transmitted to the acceleration sensor, and the signal waveform of the vibration acceleration detected by the acceleration sensor is disturbed, so there is a possibility that the vibration acceleration cannot be obtained with high accuracy. . In this case, it is conceivable that the influence of vibration of the vibration generator is prevented from being transmitted to the acceleration sensor by setting the resonance frequency of the vibration generator outside the frequency range of vibration acceleration detected by the acceleration sensor. .

しかしながら、例えばタイヤを左右でローテーションした場合、回転方向が逆になることから、振動発電機及び加速度センサが一体化された装置に対して加速度センサの位置が偏って配置されていた場合、タイヤの回転方向が逆になることによって加速度センサの挙動が変化し、検出される振動加速度の信号波形に変化が生じてしまう場合がある。   However, for example, when the tire is rotated from side to side, the rotation direction is reversed. Therefore, when the position of the acceleration sensor is biased with respect to the apparatus in which the vibration generator and the acceleration sensor are integrated, When the rotation direction is reversed, the behavior of the acceleration sensor changes, and the detected vibration acceleration signal waveform may change.

本発明は、上記事実を鑑みて成されたものであり、タイヤをローテーションした場合でも精度良く振動加速度を取得することができる加速度取得装置、タイヤ、及びタイヤの製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described facts, and an object thereof is to provide an acceleration acquisition device, a tire, and a tire manufacturing method that can accurately acquire vibration acceleration even when the tire is rotated. To do.

上記目的を達成するために、請求項1記載の発明の加速度取得装置は、自装置の幅方向中央及び長さ方向中央に配置され、タイヤの振動加速度を検出する加速度センサと、タイヤの振動により発電し、共振周波数が前記加速度センサで検出される振動加速度の使用周波数範囲外である振動発電機と、を備え、前記振動発電機の振動方向と、前記加速度センサの前記振動加速度の検出方向とが成す角度が、70度以上で且つ110度以下である。
請求項2記載の発明の加速度取得装置は、自装置の幅方向中央及び長さ方向中央に配置され、タイヤの振動加速度を検出する加速度センサと、タイヤの振動により発電し、共振周波数が前記加速度センサで検出される振動加速度の使用周波数範囲外である偶数個の振動発電機と、を備え、前記偶数個の振動発電機を同数個ずつに分け、前記同数個ずつの振動発電機により前記加速度センサが挟まれている。
In order to achieve the above object, an acceleration acquisition device according to a first aspect of the present invention includes an acceleration sensor that is disposed at the center in the width direction and the center in the length direction of the device and that detects vibration acceleration of the tire, and the vibration of the tire. A vibration generator that generates power and whose resonance frequency is outside the use frequency range of vibration acceleration detected by the acceleration sensor, and a vibration direction of the vibration generator and a detection direction of the vibration acceleration of the acceleration sensor, angle formed is Ru der and 110 degrees at 70 degrees.
According to a second aspect of the present invention, there is provided an acceleration acquisition device according to the present invention, which is arranged at the center in the width direction and the center in the length direction of the device itself, detects an acceleration of tire vibration, generates power by vibration of the tire, and has a resonance frequency of the acceleration. An even number of vibration generators outside the operating frequency range of vibration acceleration detected by the sensor, and the even number of vibration generators are divided into the same number, and the acceleration is generated by the same number of vibration generators. Sensor is sandwiched.

なお、請求項に記載したように、前記振動発電機の共振周波数が500Hz未満の周波数又は2kHzより高い周波数である構成としてもよい。 In addition, as described in Claim 3 , it is good also as a structure whose resonance frequency of the said vibration generator is a frequency below 500 Hz, or a frequency higher than 2 kHz.

請求項記載の発明のタイヤは、請求項1〜の何れか1項に記載の加速度取得装置を、タイヤ内側の幅方向中央に配置したタイヤである。 A tire according to a fourth aspect of the present invention is a tire in which the acceleration acquisition device according to any one of the first to third aspects is disposed at the center in the width direction inside the tire.

請求項記載の発明のタイヤの製造方法は、請求項1〜の何れか1項に記載の加速度取得装置を、タイヤ内側の幅方向中央に取り付けるステップを含む。 A method for manufacturing a tire according to a fifth aspect of the invention includes a step of attaching the acceleration acquisition device according to any one of the first to third aspects to the center in the width direction inside the tire.

本発明によれば、タイヤをローテーションした場合でも精度良く振動加速度を取得することができる、という効果を有する。   According to the present invention, there is an effect that vibration acceleration can be obtained with high accuracy even when a tire is rotated.

加速度取得装置の斜視図である。It is a perspective view of an acceleration acquisition device. タイヤの断面図である。It is sectional drawing of a tire. タイヤの内側の平面図である。It is a top view of the inner side of a tire. 加速度取得装置の構成図である。It is a block diagram of an acceleration acquisition apparatus. 振動発電機の構成図である。It is a block diagram of a vibration generator. 加速度取得装置の側面図である。It is a side view of an acceleration acquisition device. 振動発電機の共振周波数が50Hzの場合の振動加速度の波形図である。It is a wave form diagram of vibration acceleration in case the resonant frequency of a vibration generator is 50 Hz. 振動発電機の共振周波数が50Hzの場合の振動加速度のパワースペクトルを示す図である。It is a figure which shows the power spectrum of the vibration acceleration in case the resonant frequency of a vibration generator is 50 Hz. 振動発電機の共振周波数が870Hzの場合の振動加速度の波形図である。It is a waveform diagram of vibration acceleration when the resonance frequency of the vibration generator is 870 Hz. 振動発電機の共振周波数が870Hzの場合の振動加速度のパワースペクトルを示す図である。It is a figure which shows the power spectrum of the vibration acceleration in case the resonant frequency of a vibration generator is 870 Hz. 振動発電機の振動方向と加速度センサの振動加速度の検出方向とを直交させた場合の振動加速度の波形図である。It is a waveform diagram of vibration acceleration when the vibration direction of the vibration generator and the detection direction of vibration acceleration of the acceleration sensor are orthogonal to each other. 振動発電機の振動方向と加速度センサの振動加速度の検出方向とを直交させた場合の振動加速度のパワースペクトルを示す図である。It is a figure which shows the power spectrum of the vibration acceleration at the time of making the vibration direction of a vibration generator orthogonal to the detection direction of the vibration acceleration of an acceleration sensor.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1には本実施形態に係る加速度取得装置10の斜視図を示した。図1に示すように、加速度取得装置10は、2個の振動発電機12A、12B及び加速度検出部14を備えている。振動発電機12A、12B、及び加速度検出部14は、加速度検出部14が振動発電機12A、12Bに挟まれた状態で金属製の取付部16に取り付けられることにより一体化されている。取付部16は、台座18に固定されている。また、本実施形態では、一例として振動発電機12A、12B、及び加速度検出部14の外形サイズ(縦×横×高さ)は同一である。   FIG. 1 shows a perspective view of an acceleration acquisition device 10 according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the acceleration acquisition device 10 includes two vibration generators 12 </ b> A and 12 </ b> B and an acceleration detection unit 14. The vibration generators 12A and 12B and the acceleration detector 14 are integrated by being attached to the metal attachment portion 16 in a state where the acceleration detector 14 is sandwiched between the vibration generators 12A and 12B. The attachment portion 16 is fixed to the pedestal 18. In the present embodiment, as an example, the vibration generators 12A and 12B and the acceleration detector 14 have the same outer size (vertical × horizontal × height).

なお、本実施形態では、2個の振動発電機12A、12Bにより加速度センサ20が挟まれた構成について説明するが、振動発電機は2個より多くてもよい。例えば偶数個の振動発電機を同数個ずつに分け、同数個ずつの振動発電機により加速度センサ20を挟む構成としてもよい。   In the present embodiment, the configuration in which the acceleration sensor 20 is sandwiched between the two vibration generators 12A and 12B will be described. However, the number of vibration generators may be more than two. For example, an even number of vibration generators may be divided into the same number, and the acceleration sensor 20 may be sandwiched between the same number of vibration generators.

また、1個の振動発電機及び加速度センサ20を一体化した構成としてもよいし、複数の振動発電機及び加速度センサ20を一体化した構成の場合においても、複数の振動発電機で加速度センサ20を挟まない構成としてもよい。   Moreover, it is good also as a structure which integrated the single vibration generator and the acceleration sensor 20, and also in the case of the structure which integrated the several vibration generator and the acceleration sensor 20, the acceleration sensor 20 with several vibration generators. It is good also as a structure which does not pinch | interpose.

図2に示すように、加速度取得装置10は、台座18の底面を取付面として、タイヤTを製造した後に、タイヤTの内側に例えば接着剤等により取り付けられる。具体的には、図2に示すように、タイヤTの幅方向中央(Y方向中央)、すなわちタイヤのセンターラインCL上に加速度取得装置10が取り付けられる。また、図3のタイヤTの内側の平面図に示したように、加速度取得装置10は、タイヤTの幅方向(Y方向)に沿って振動発電機12A、加速度検出部14、及び振動発電機12Bの順となるように、タイヤTの内側に取り付けられる。なお、台座18を省略して、取付部16をタイヤTの内側に直接取り付けるようにしてもよい。   As shown in FIG. 2, the acceleration acquisition device 10 is attached to the inside of the tire T with, for example, an adhesive or the like after the tire T is manufactured with the bottom surface of the base 18 as an attachment surface. Specifically, as illustrated in FIG. 2, the acceleration acquisition device 10 is attached to the center of the tire T in the width direction (Y direction center), that is, the center line CL of the tire. 3, the acceleration acquisition device 10 includes a vibration generator 12A, an acceleration detection unit 14, and a vibration generator along the width direction (Y direction) of the tire T. It is attached to the inside of the tire T so as to be in the order of 12B. Note that the pedestal 18 may be omitted, and the attachment portion 16 may be directly attached to the inside of the tire T.

図4には、加速度取得装置10の構成図を示した。図4に示すように、加速度検出部14は、加速度センサ20及び送信部22を備えており、振動発電機12A、12Bによって発電された電力の供給を受けて駆動される。   In FIG. 4, the block diagram of the acceleration acquisition apparatus 10 was shown. As shown in FIG. 4, the acceleration detection unit 14 includes an acceleration sensor 20 and a transmission unit 22, and is driven by the supply of power generated by the vibration generators 12 </ b> A and 12 </ b> B.

図5に示すように、振動発電機12Aは、一例として磁石24、2個のコイルばね26、28を備えている。このように、磁石24は、2個のコイルばね26、28によって支持されており、一例としてZ方向に振動する。   As shown in FIG. 5, the vibration generator 12A includes a magnet 24 and two coil springs 26 and 28 as an example. Thus, the magnet 24 is supported by the two coil springs 26 and 28 and vibrates in the Z direction as an example.

振動発電機12Aは、加速度取得装置10が取り付けられたタイヤTの振動に伴って磁石24が振動し、磁石24の周囲に配置されたコイル25に起電力が生じる電磁発電によって電力を発生させる。また、振動発電機12Aは、図示しない整流器及びコンデンサを備えており、発電された電力は、整流器で整流されてコンデンサに蓄電される。そして、コンデンサの電圧が予め定めた閾値以上になると、電力を加速度検出部14へ出力する。振動発電機12Bは、振動発電機12Aと同様の構成のため、説明は省略する。振動発電機12A、12Bから出力された電力は、コンデンサに蓄積され、加速度検出部14へ出力される。   In the vibration power generator 12 </ b> A, the magnet 24 vibrates with the vibration of the tire T to which the acceleration acquisition device 10 is attached, and electric power is generated by electromagnetic power generation in which an electromotive force is generated in the coil 25 disposed around the magnet 24. The vibration generator 12A includes a rectifier and a capacitor (not shown), and the generated power is rectified by the rectifier and stored in the capacitor. When the voltage of the capacitor becomes equal to or higher than a predetermined threshold, power is output to the acceleration detection unit 14. Since the vibration generator 12B has the same configuration as the vibration generator 12A, the description thereof is omitted. The electric power output from the vibration generators 12 </ b> A and 12 </ b> B is accumulated in the capacitor and output to the acceleration detection unit 14.

なお、本実施形態では、振動を電力に変換する構成として磁石24、コイル25を備えた構成の場合について説明したが、振動を電力に変換する構成としては、これに限らず種々公知の手法を用いることができる。例えば、圧電素子及びカンチレバーを備えた構成とし、周囲の振動に伴ってカンチレバーを曲げ振動させ、圧電素子の電極に電荷を発生させる構成としてもよい。   In the present embodiment, the case of the configuration including the magnet 24 and the coil 25 is described as a configuration for converting vibration into electric power. However, the configuration for converting vibration into electric power is not limited to this, and various known methods can be used. Can be used. For example, a configuration including a piezoelectric element and a cantilever may be configured such that the cantilever is bent and vibrated in accordance with the surrounding vibration to generate an electric charge on the electrode of the piezoelectric element.

加速度センサ20は、一例として、図1においてZ方向の振動加速度を検出する。加速度センサ20としては、例えばMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術を用いた加速度センサが用いられる。また、加速度センサ20は、図3に示すように、加速度取得装置10の長さ方向中央(Y方向中央)に配置されると共に、図6に示すように、加速度取得装置10の幅方向中央(X方向中央)に配置される。   As an example, the acceleration sensor 20 detects vibration acceleration in the Z direction in FIG. As the acceleration sensor 20, for example, an acceleration sensor using MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology is used. Further, as shown in FIG. 3, the acceleration sensor 20 is arranged at the center in the length direction (Y direction center) of the acceleration acquisition device 10, and as shown in FIG. (Center in the X direction).

また、加速度センサ20は、取付部16や台座18に近い側(タイヤTのタイヤ径方向外側)に設置されるのが好ましい。加速度センサ20が備える振動センサが、タイヤの転動に伴う振動を精度よく検出するためには、タイヤT内のベルトに近い位置に設置されることが好ましいためである。また、タイヤTの接地時において加速度センサ20の角度変化によるモーメントの影響を排除でき、好ましいためである。   In addition, the acceleration sensor 20 is preferably installed on the side close to the mounting portion 16 and the pedestal 18 (the tire radial direction outer side of the tire T). This is because the vibration sensor provided in the acceleration sensor 20 is preferably installed at a position close to the belt in the tire T in order to accurately detect the vibration accompanying the rolling of the tire. Further, it is preferable because the influence of the moment due to the angle change of the acceleration sensor 20 can be eliminated when the tire T is in contact with the ground.

図4に示すように、送信部22は、加速度センサ20によって検出された振動加速度を、例えば自動車の車室内に設置された車載解析装置30に無線で送信する。車載解析装置30は、受信した振動加速度に基づいて、タイヤの摩耗状態及びタイヤの路面状態の少なくとも一方を判定する。   As shown in FIG. 4, the transmission unit 22 wirelessly transmits the vibration acceleration detected by the acceleration sensor 20 to, for example, an in-vehicle analysis device 30 installed in a vehicle cabin. The in-vehicle analysis device 30 determines at least one of a tire wear state and a tire road surface state based on the received vibration acceleration.

ここで、振動発電機12A、12Bの磁石24の振動方向及び加速度センサ20が振動加速度を検出する方向は、共にZ方向である。この場合、振動発電機12A、12Bの共振周波数が、加速度センサ20により検出される振動加速度の使用周波数範囲内の場合、振動発電機12A、12Bの振動が加速度センサ20により検出される振動加速度の信号波形に悪影響を及ぼし、精度良く振動加速度を検出できない場合がある。   Here, the vibration direction of the magnets 24 of the vibration generators 12A and 12B and the direction in which the acceleration sensor 20 detects vibration acceleration are both in the Z direction. In this case, when the resonance frequency of the vibration generators 12A and 12B is within the use frequency range of the vibration acceleration detected by the acceleration sensor 20, the vibration of the vibration generators 12A and 12B is detected by the acceleration sensor 20. The signal waveform may be adversely affected and vibration acceleration may not be detected accurately.

そこで、本実施形態では、振動発電機12A、12Bの共振周波数が加速度センサ20の振動加速度の使用周波数範囲外となるように、振動発電機12A、12Bの共振周波数が設定されている。具体的には、共振周波数は磁石24の質量m及びコイルばね26、28のばね定数kに依存するので、振動発電機12A、12Bの共振周波数が加速度センサ20で検出される振動加速度の使用周波数範囲外となるように、振動発電機12A、12Bの磁石24の質量m及びコイルばね26、28のばね定数kが設定されている。   Therefore, in this embodiment, the resonance frequencies of the vibration generators 12A and 12B are set so that the resonance frequencies of the vibration generators 12A and 12B are outside the use frequency range of the vibration acceleration of the acceleration sensor 20. Specifically, since the resonance frequency depends on the mass m of the magnet 24 and the spring constant k of the coil springs 26 and 28, the resonance frequency of the vibration generators 12 </ b> A and 12 </ b> B is the use frequency of vibration acceleration detected by the acceleration sensor 20. The mass m of the magnet 24 of the vibration generators 12A and 12B and the spring constant k of the coil springs 26 and 28 are set so as to be out of the range.

また、車載解析装置30において例えばタイヤの路面状態を判定する場合、加速度センサ20で検出する振動加速度の周波数としては、例えば特許第4817753号公報に記載されているように、数100Hz〜10数kHzの周波数が使用される。本実施形態では、車載解析装置30においてタイヤの摩耗状態及び路面状態の少なくとも一方を判定する場合において、一例として500Hz〜2kHzの周波数を使用することを想定する。そこで、本実施形態では、一例として振動発電機12A、12Bの共振周波数が500Hz未満の周波数又は2kHzより高い周波数となるように、振動発電機12A、12Bの磁石24の質量m及びコイルばね26、28のばね定数kが設定される。なお、共振周波数が500Hz未満の周波数の場合と2kHzより高い周波数の場合とでは、500Hz未満の周波数の方が発電量が多くなることから、振動発電機12A、12Bの共振周波数が500Hz未満の周波数と成るように、振動発電機12A、12Bの磁石24の質量m及びコイルばね26、28のばね定数kを設定することが好ましい。   For example, when determining the road surface state of the tire in the in-vehicle analysis device 30, the frequency of vibration acceleration detected by the acceleration sensor 20 is, for example, several hundred Hz to several tens kHz as described in Japanese Patent No. 4817753. Are used. In the present embodiment, it is assumed that a frequency of 500 Hz to 2 kHz is used as an example when the vehicle-mounted analyzer 30 determines at least one of a tire wear state and a road surface state. Therefore, in the present embodiment, as an example, the mass m of the magnet 24 and the coil spring 26 of the vibration generators 12A and 12B are set so that the resonance frequency of the vibration generators 12A and 12B is a frequency lower than 500 Hz or a frequency higher than 2 kHz. 28 spring constant k is set. In addition, in the case where the resonance frequency is less than 500 Hz and the case where the resonance frequency is higher than 2 kHz, the frequency of less than 500 Hz increases the amount of power generation. Therefore, the resonance generators 12A and 12B have a resonance frequency less than 500 Hz. It is preferable to set the mass m of the magnet 24 and the spring constants k of the coil springs 26 and 28 of the vibration generators 12A and 12B.

ところで、タイヤTは、偏摩耗を避けるために使用途中でローテーションすることが良く行われる。例えばタイヤTを左右でローテーションした場合、回転方向が逆になる場合が多く、加速度センサ20の位置が加速度取得装置10の幅方向及び長さ方向の少なくとも一方について偏って配置されていた場合、タイヤの回転方向が逆になることによって加速度センサ20の挙動が変化し、検出される振動加速度の信号波形に変化が生じてしまう。これに対し、本実施形態においては、加速度センサ20は、加速度取得装置10の幅方向中央(Y方向中央)及び長さ方向中央(X方向中央)に配置されている。また、加速度検出部14は、2個の振動発電機12A、12Bにより挟まれた構成となっている。このため、タイヤTを左右でローテーションして回転方向が逆になった場合でも、加速度センサ20の挙動がタイヤTのローテーションの前後で変化してしまうのをするのを防ぐことができ、精度良く振動加速度を検出することができる。   By the way, the tire T is often rotated during use in order to avoid uneven wear. For example, when the tire T is rotated left and right, the rotation direction is often reversed, and the position of the acceleration sensor 20 is biased with respect to at least one of the width direction and the length direction of the acceleration acquisition device 10. When the rotation direction is reversed, the behavior of the acceleration sensor 20 changes, and the detected vibration acceleration signal waveform changes. On the other hand, in this embodiment, the acceleration sensor 20 is arrange | positioned in the width direction center (Y direction center) and the length direction center (X direction center) of the acceleration acquisition apparatus 10. The acceleration detection unit 14 is sandwiched between two vibration generators 12A and 12B. For this reason, even when the tire T is rotated left and right and the rotation direction is reversed, the behavior of the acceleration sensor 20 can be prevented from changing before and after the rotation of the tire T, and the accuracy is improved. Vibration acceleration can be detected.

なお、本実施形態では、振動発電機12A、12Bの共振周波数が加速度センサ20で検出される振動加速度の使用周波数範囲外となるようにする場合の一例として、振動発電機12A、12Bの共振周波数が500Hz未満の周波数又は2kHzより高い周波数となるように、振動発電機12A、12Bの磁石24の質量m及びコイルばね26、28のばね定数kを設定する場合について説明したが、これに限られない。例えば、振動発電機12A、12Bの共振周波数が加速度センサ20で検出される振動加速度に影響を与えないように、振動発電機12A、12Bの振動方向と、加速度センサ20の振動加速度の検出方向とを異ならせてもよい。具体的には、振動発電機12A、12Bの振動方向と、加速度センサ20の振動加速度の検出方向とが成す角度が、例えば70度以上で且つ110度以下となるように構成する。好ましくは、例えば振動発電機12A、12Bの振動方向がZ方向、加速度センサ20の振動加速度の検出方向がX方向のように、振動発電機12A、12Bの振動方向と加速度センサ20の振動加速度の検出方向とが成す角度が、90度と成るように、すなわち直交するように、振動発電機12A、12B及び加速度センサ20の向きを設定する。これにより、振動発電機12A、12Bの共振周波数を加速度センサ20で検出される振動加速度の使用周波数範囲外とすることができる。   In the present embodiment, as an example of the case where the resonance frequency of the vibration generators 12A and 12B is outside the use frequency range of the vibration acceleration detected by the acceleration sensor 20, the resonance frequency of the vibration generators 12A and 12B. The case where the mass m of the magnet 24 of the vibration generators 12A and 12B and the spring constant k of the coil springs 26 and 28 are set so that the frequency is less than 500 Hz or higher than 2 kHz has been described. Absent. For example, the vibration direction of the vibration generators 12A and 12B and the vibration acceleration detection direction of the acceleration sensor 20 are set so that the resonance frequency of the vibration generators 12A and 12B does not affect the vibration acceleration detected by the acceleration sensor 20. May be different. Specifically, the angle formed by the vibration direction of the vibration generators 12A and 12B and the detection direction of vibration acceleration of the acceleration sensor 20 is configured to be, for example, 70 degrees or more and 110 degrees or less. Preferably, for example, the vibration direction of the vibration generators 12A and 12B and the vibration acceleration of the acceleration sensor 20 are set such that the vibration direction of the vibration generators 12A and 12B is the Z direction and the vibration acceleration detection direction of the acceleration sensor 20 is the X direction. The orientations of the vibration generators 12A and 12B and the acceleration sensor 20 are set so that the angle formed with the detection direction is 90 degrees, that is, orthogonal to each other. Thereby, the resonance frequency of vibration generator 12A, 12B can be made outside the use frequency range of the vibration acceleration detected by the acceleration sensor 20. FIG.

(実施例) (Example)

本発明者らは、本実施形態に係る振動発電機12A、12Bと同様に、磁石をコイルばねで支持して振動させる構成の発電機(以下、振動発電機1)と加速度センサを一体化した加速度取得装置(以下、加速度取得装置A)、金属のカンチレバーが振動して発電する構成の発電機(以下、振動発電機2)と加速度センサを一体化した加速度取得装置(加速度取得装置B)、振動発電機の代わりに電池を電源とした加速度取得装置(以下、加速度取得装置C)を製作した。なお、振動発電機1の共振周波数は50Hz、振動発電機2の共振周波数は870Hzである。また、各振動発電機は、振動方向が周方向となるように固定した。また、加速度センサは、MEMS加速度センサを用いて周方向の振動加速度を測定した。加速度センサにより検出される振動加速度の使用周波数範囲は500Hz〜2kHzである。また、加速度取得装置A〜Cは、タイヤのトレッド部の中央、すなわちタイヤのセンターライン上に装着した。タイヤサイズは225/60/R17である。   The inventors of the present invention integrated a generator (hereinafter referred to as vibration generator 1) and an acceleration sensor having a configuration in which a magnet is supported by a coil spring to vibrate, similarly to the vibration generators 12A and 12B according to the present embodiment. An acceleration acquisition device (hereinafter referred to as acceleration acquisition device A), a generator (hereinafter referred to as vibration generator 2) configured to generate electricity by vibrating a metal cantilever, and an acceleration acquisition device (acceleration acquisition device B) integrated with an acceleration sensor; An acceleration acquisition device (hereinafter referred to as acceleration acquisition device C) using a battery instead of a vibration generator was manufactured. The resonance frequency of the vibration generator 1 is 50 Hz, and the resonance frequency of the vibration generator 2 is 870 Hz. Each vibration generator was fixed so that the vibration direction was the circumferential direction. Moreover, the acceleration sensor measured the vibration acceleration of the circumferential direction using the MEMS acceleration sensor. The operating frequency range of vibration acceleration detected by the acceleration sensor is 500 Hz to 2 kHz. Further, the acceleration acquisition devices A to C were mounted on the center of the tread portion of the tire, that is, on the center line of the tire. The tire size is 225/60 / R17.

そして、加速度取得装置A〜Cの各々について、ドラム評価試験機を用いてタイヤを回転させ、加速度取得装置A〜Cにより検出された振動加速度の信号波形を計測し、計測した信号波形のパワースペクトルを求めて、振動の影響が振動加速度の信号波形に現れないか検証した。なお、ドラム評価試験機におけるタイヤの速度は40km/hに設定した。   For each of the acceleration acquisition devices A to C, the tire is rotated using a drum evaluation tester, the signal waveform of the vibration acceleration detected by the acceleration acquisition devices A to C is measured, and the power spectrum of the measured signal waveform And verified whether the influence of vibration appears in the signal waveform of vibration acceleration. The tire speed in the drum evaluation tester was set to 40 km / h.

振動発電機の代わりに電池を用いた加速度取得装置Cの場合、振動の影響が振動加速度の信号波形に現れないことが確認できた。   In the case of the acceleration acquisition device C using a battery instead of the vibration generator, it has been confirmed that the influence of vibration does not appear in the signal waveform of vibration acceleration.

また、共振周波数が50Hzの加速度取得装置Aの場合、振動加速度の信号波形は図7に示すような波形となった。図7の実線(with generator)が加速度取得装置Aで検出された振動加速度の信号波形であり、破線(without generator)が振動発電機無しの加速度取得装置、すなわち加速度取得装置Cで検出された振動加速度の信号波形である。   Further, in the case of the acceleration acquisition device A having a resonance frequency of 50 Hz, the signal waveform of the vibration acceleration is as shown in FIG. The solid line (with generator) in FIG. 7 is the signal waveform of the vibration acceleration detected by the acceleration acquisition device A, and the broken line (without generator) is the vibration detected by the acceleration acquisition device without the vibration generator, that is, the acceleration acquisition device C. It is a signal waveform of acceleration.

また、図8には、検出された振動加速度の信号波形のパワースペクトルを示した。図8の実線(acceleration without generator)が加速度取得装置Cで検出された振動加速度の信号波形であり、破線(acceleration with generator)が加速度取得装置Aで検出された振動加速度の信号波形である。図8に示すように、加速度センサにより検出される振動加速度の使用周波数範囲である500Hz〜2kHzの範囲においては、加速度取得装置Aで検出された振動加速度のパワースペクトルと加速度取得装置Cで検出された振動加速度のパワースペクトルとが略一致しており、振動発電機1の振動が振動加速度の信号波形に悪影響を及ぼさないことが判った。   FIG. 8 shows the power spectrum of the detected vibration acceleration signal waveform. The solid line (acceleration without generator) in FIG. 8 is the vibration acceleration signal waveform detected by the acceleration acquisition device C, and the broken line (acceleration with generator) is the vibration acceleration signal waveform detected by the acceleration acquisition device A. As shown in FIG. 8, the vibration acceleration power spectrum detected by the acceleration acquisition device A and the acceleration acquisition device C detect the vibration acceleration in the frequency range of 500 Hz to 2 kHz that is detected by the acceleration sensor. It was found that the vibration acceleration power spectrum almost coincides with the vibration generator 1 so that the vibration generator 1 does not adversely affect the vibration acceleration signal waveform.

また、共振周波数が870Hzの加速度取得装置Bの場合、振動加速度の信号波形は図9に示すような波形となった。また、図10には、検出された振動加速度の信号波形のパワースペクトルを示した。図10に示すように、加速度センサにより検出される振動加速度の使用周波数範囲である500Hz〜2kHzの範囲のうち、特に800Hz〜900Hz付近においては、加速度取得装置Bで検出された振動加速度のパワースペクトルと加速度取得装置Cで検出された振動加速度のパワースペクトルとが大きく異なっており、振動発電機2の振動が振動加速度の信号波形に悪影響を及ぼすことが判った。   Further, in the case of the acceleration acquisition device B having a resonance frequency of 870 Hz, the vibration acceleration signal waveform is as shown in FIG. FIG. 10 shows the power spectrum of the detected vibration acceleration signal waveform. As shown in FIG. 10, the power spectrum of the vibration acceleration detected by the acceleration acquisition device B particularly in the vicinity of 800 Hz to 900 Hz in the range of 500 Hz to 2 kHz, which is the use frequency range of the vibration acceleration detected by the acceleration sensor. And the power spectrum of the vibration acceleration detected by the acceleration acquisition device C are greatly different, and it has been found that the vibration of the vibration generator 2 adversely affects the signal waveform of the vibration acceleration.

また、図11には、振動発電機の振動方向と、加速度センサの振動加速度の検出方向とが成す角度が直交するように振動発電機及び加速度センサの向きを設定した加速度取得装置Dについて、加速度取得装置A〜Cと同様に試験を行って検出された振動加速度の信号波形を示した。また、図12には、検出された振動加速度の信号波形のパワースペクトルを示した。図12に示すように、加速度センサにより検出される振動加速度の使用周波数範囲である500Hz〜2kHzの範囲においては、加速度取得装置Dで検出された振動加速度のパワースペクトルと加速度取得装置Cで検出された振動加速度のパワースペクトルとが略一致しており、振動発電機の振動が振動加速度の信号波形に悪影響を及ぼさないことが判った。   Further, FIG. 11 shows acceleration acceleration device D in which the orientation of the vibration generator and the acceleration sensor is set so that the angle formed by the vibration direction of the vibration generator and the detection direction of the vibration acceleration of the acceleration sensor is orthogonal to each other. The signal waveform of the vibration acceleration detected by performing the test in the same manner as the acquisition devices A to C is shown. FIG. 12 shows the power spectrum of the detected vibration acceleration signal waveform. As shown in FIG. 12, the vibration acceleration power spectrum detected by the acceleration acquisition device D and the acceleration acquisition device C detect the vibration acceleration in the range of 500 Hz to 2 kHz, which is the use frequency range of the vibration acceleration detected by the acceleration sensor. It was found that the vibration acceleration power spectrum almost coincides with the vibration generator, and that the vibration generator vibration does not adversely affect the vibration acceleration signal waveform.

10 加速度取得装置、12A、12B 振動発電機、14 加速度検出部、16 取付部、18 台座、20 加速度センサ、22 送信部、24 磁石、25 コイル、26、28 コイルばね、30 車載解析装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Acceleration acquisition apparatus, 12A, 12B Vibration generator, 14 Acceleration detection part, 16 Mounting part, 18 base, 20 Acceleration sensor, 22 Transmission part, 24 Magnet, 25 Coil, 26, 28 Coil spring, 30 In-vehicle analysis apparatus

Claims (5)

自装置の幅方向中央及び長さ方向中央に配置され、タイヤの振動加速度を検出する加速度センサと、
タイヤの振動により発電し、共振周波数が前記加速度センサで検出される振動加速度の使用周波数範囲外である振動発電機と、
を備え
前記振動発電機の振動方向と、前記加速度センサの前記振動加速度の検出方向とが成す角度が、70度以上で且つ110度以下である
加速度取得装置。
An acceleration sensor that is arranged in the center in the width direction and the center in the length direction of the device and detects vibration acceleration of the tire,
A vibration generator that generates power by vibration of a tire and whose resonance frequency is outside the use frequency range of vibration acceleration detected by the acceleration sensor;
Equipped with a,
An acceleration acquisition apparatus , wherein an angle formed by a vibration direction of the vibration generator and a detection direction of the vibration acceleration of the acceleration sensor is 70 degrees or more and 110 degrees or less .
自装置の幅方向中央及び長さ方向中央に配置され、タイヤの振動加速度を検出する加速度センサと、
タイヤの振動により発電し、共振周波数が前記加速度センサで検出される振動加速度の使用周波数範囲外である偶数個の振動発電機と、
を備え、
前記偶数個の振動発電機を同数個ずつに分け、前記同数個ずつの振動発電機により前記加速度センサが挟まれ
加速度取得装置。
An acceleration sensor that is arranged in the center in the width direction and the center in the length direction of the device and detects vibration acceleration of the tire,
An even number of vibration generators that generate power by vibration of a tire and whose resonance frequency is outside the use frequency range of vibration acceleration detected by the acceleration sensor;
With
An acceleration acquisition device in which the even number of vibration generators are divided into the same number and the acceleration sensor is sandwiched by the same number of vibration generators .
前記振動発電機の共振周波数が500Hz未満の周波数又は2kHzより高い周波数である
請求項1又は請求項2記載の加速度取得装置。
The acceleration acquisition device according to claim 1 or 2, wherein a resonance frequency of the vibration generator is a frequency lower than 500 Hz or a frequency higher than 2 kHz.
請求項1〜の何れか1項に記載の加速度取得装置を、タイヤ内側の幅方向中央に配置したタイヤ。 A tire in which the acceleration acquisition device according to any one of claims 1 to 3 is arranged at a center in a width direction inside the tire. 請求項1〜の何れか1項に記載の加速度取得装置を、タイヤ内側の幅方向中央に取り付けるステップを含むタイヤの製造方法。 A tire manufacturing method including a step of attaching the acceleration acquisition device according to any one of claims 1 to 3 to a center in a width direction inside the tire.
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