JP3948678B2 - Wheel turning stability evaluation method and wheel turning stability evaluation apparatus - Google Patents

Wheel turning stability evaluation method and wheel turning stability evaluation apparatus Download PDF

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Description

本発明は、タイヤが装着された車輪を備える車両について、車両の旋回走行中において、車輪がスリップ状態となる危険性があるか否かを判定する車輪の旋回安定性評価方法、および車輪の旋回安定性評価装置に関する。   The present invention relates to a wheel turning stability evaluation method for determining whether or not there is a risk that a wheel is in a slip state during turning of the vehicle, and turning of the wheel. The present invention relates to a stability evaluation apparatus.

自動車車両の操縦安定性には、自動車車両の旋回走行特性(コーナリング特性)は特に重要であり、より高い操縦安定性をもつ、自動車車両や車輪の設計のためにも、自動車車両のコーナリング特性の評価は重要である。このような車両の旋回走行特性には、車両の車輪にかかるコーナリングフォースや、旋回時の車輪のスリップアングルが深く関係していることが知られている。   The turning characteristics (cornering characteristics) of automobile vehicles are particularly important for the handling stability of automobile vehicles, and the cornering characteristics of automobile vehicles are also important for the design of automobile vehicles and wheels that have higher handling stability. Evaluation is important. It is known that the cornering force applied to the vehicle wheel and the slip angle of the wheel during the turn are deeply related to the turning characteristic of the vehicle.

自動車車両のコーナリングでは、前後輪のタイヤの接地面に発生する旋回半径中心向きの力(コーナリングフォース)の総和と、車両の遠心力とがつりあい状態になっている。このつりあい状態が崩れ、コーナリングフォースに対して車両の遠心力の方が大きくなると、車輪が大きく横すべりしてスリップ状態となる。本明細書中において、スリップ状態とは、車両の運転者による車両の操縦の安定性が著しく低くなる程度に、車輪が大きく横すべりしている状態をいう。ホイールにタイヤが装着されてなる車輪を備える自動車車両のコーナリング特性には、車両の構造の特性(重量バランスなど)や、サスペンションの特性、タイヤの特性、さらに路面の状態など、種々の要因が関わっている。このため、車輪に横すべりが生じてスリップ状態となる走行条件(スリップ条件)は、車両やタイヤなどによって異なる。自動車車両の旋回走行特性として、種々の走行条件における車輪の旋回安定性(車輪が横すべり状態に達するまでの余裕度(スリップ状態となるまでの安全余裕度))を知ることは、より高い操縦安定性をもつ自動車車両や車輪の設計に重要である。   In cornering of automobile vehicles, the sum of forces (cornering forces) generated on the ground contact surfaces of the front and rear tires is balanced with the centrifugal force of the vehicle. When this balanced state collapses and the centrifugal force of the vehicle increases with respect to the cornering force, the wheel slides greatly to a slip state. In the present specification, the slip state refers to a state in which the wheel slides greatly to such an extent that the stability of vehicle operation by the driver of the vehicle is significantly reduced. The cornering characteristics of an automobile equipped with wheels with tires mounted on the wheels are related to various factors such as the characteristics of the vehicle structure (weight balance, etc.), suspension characteristics, tire characteristics, and road surface conditions. ing. For this reason, the running conditions (slip conditions) that cause the wheels to slip sideways and become slipped vary depending on the vehicle, tires, and the like. Knowing the turning stability of a wheel under various driving conditions (the margin until the wheel reaches a side-slip state (the safety margin until the wheel enters a slip state)) as a turning characteristic of an automobile vehicle is higher steering stability. It is important for the design of motor vehicles and wheels that have the characteristics.

例えば、特定タイヤに発生するコーナリングフォースを評価する方法として、公知の室内コーナリング試験機(例えば、ドラム式試験機またはフラットベルト試験機)を用いる方法が挙げられる。このような室内コーナリング試験機では、例えば、特定タイヤに荷重を負荷した状態で、この特定タイヤを擬似路面に接触させる。そして、この仮想路面と特定タイヤとを相対移動させて特定タイヤを転動させ、この特定タイヤの接地面に発生するコーナリングフォースを測定している。   For example, as a method for evaluating the cornering force generated in a specific tire, a method using a known indoor cornering tester (for example, a drum type tester or a flat belt tester) can be mentioned. In such an indoor cornering tester, for example, the specific tire is brought into contact with the simulated road surface while a load is applied to the specific tire. Then, the virtual road surface and the specific tire are relatively moved to roll the specific tire, and the cornering force generated on the contact surface of the specific tire is measured.

しかし、実際に車両に装着されたタイヤに発生するコーナリングフォースには、上述のように、車両の構造の特性(重量バランスなど)や、サスペンションの特性、タイヤの特性、さらに路面の状態など、種々の要因が関わっている。また、実際に車両が走行している最中には、車両の姿勢変化等により、各車輪にかかる荷重の変化も頻繁に起こる。例えば、公知の室内コーナリング試験機では、実際にタイヤが車両に取り付けられて、この車両が実際に路面を走行する際の状態(タイヤにかかる負荷状態や、タイヤの転動状態)を再現するには、その再現精度に限界があり、実際に特定タイヤが車両に取り付けられた場合の、特定タイヤの接地面に発生するコーナリングフォースを精度良く測定することはできない。   However, as described above, there are various cornering forces generated on tires actually mounted on the vehicle, such as vehicle structure characteristics (weight balance, etc.), suspension characteristics, tire characteristics, and road surface conditions. Factors are involved. Further, while the vehicle is actually traveling, a change in load applied to each wheel frequently occurs due to a change in the posture of the vehicle. For example, in a known indoor cornering tester, a tire is actually attached to a vehicle, and a state when the vehicle actually travels on a road surface (a load state applied to the tire or a rolling state of the tire) is reproduced. The reproduction accuracy is limited, and the cornering force generated on the contact surface of the specific tire when the specific tire is actually attached to the vehicle cannot be accurately measured.

これに対し、実際に車両に装着されたタイヤに発生するコーナリングフォースを評価する方法として、特許文献1では、タイヤの力を予測するためのシステムが記載されている。特許文献1記載のシステムでは、センサによってタイヤの側壁のねじれ変形を測定し、この測定したねじれ変形から、タイヤに発生するコーナリングフォースを推定する。また、下記特許文献2には、車両の走行中に車両の運動状態に対応するタイヤモデルを設定し、そのタイヤモデルに基づいて車両の走行状態を推定する車両状態推定装置が開示されている。特許文献2記載の車両状態推定装置を用いることで、車両の走行中において常に精度良く車両の走行状態を推定することができると、特許文献2には記載されている。
特表2004−512207号公報 特開平8−198131号公報
On the other hand, Patent Document 1 describes a system for predicting the force of a tire as a method for evaluating a cornering force generated in a tire actually mounted on a vehicle. In the system described in Patent Document 1, the torsional deformation of the tire sidewall is measured by a sensor, and the cornering force generated in the tire is estimated from the measured torsional deformation. Patent Document 2 below discloses a vehicle state estimation device that sets a tire model corresponding to a motion state of a vehicle during traveling of the vehicle and estimates the traveling state of the vehicle based on the tire model. Patent Document 2 describes that by using the vehicle state estimation device described in Patent Document 2, it is possible to always accurately estimate the travel state of the vehicle while the vehicle is traveling.
Special table 2004-512207 gazette Japanese Patent Laid-Open No. 8-198131

しかし、特許文献1記載のシステムでは、事前に、タイヤ変形とその変形時に発生する力の関係を把握しておく必要がある。しかし、タイヤ変形とその変形時に発生する力の関係を把握しておくには、大きな手間を要する。また、このように事前に把握された、タイヤ変形とその変形に発生する力の関係を用いるのみでは、車両が実際に路面を走行する際の種々の状態(タイヤにかかる負荷状態や、タイヤの転動状態)について、タイヤの接地面に発生する横力を精度良く測定することはできない。   However, in the system described in Patent Document 1, it is necessary to grasp the relationship between the tire deformation and the force generated during the deformation in advance. However, it takes a lot of labor to grasp the relationship between the tire deformation and the force generated during the deformation. In addition, only by using the relationship between the tire deformation and the force generated in the deformation, which has been grasped in advance, various states when the vehicle actually travels on the road surface (the load state applied to the tire, Regarding the rolling state), the lateral force generated on the ground contact surface of the tire cannot be accurately measured.

また、特許文献2記載の装置では、実際に車両の走行状態を推定するまでに、なるべく詳細なタイヤモデルを設定する必要がある。このため、実際に車両の走行状態を推定するに先がけて、車輪荷重についての特性曲線を同定する特性曲線同定ルーチンや、タイヤモデルを設定するタイヤモデル設定ルーチンなどを実施する必要がある。これらのルーチンでは、膨大な量のデータの取得および演算処理を実行する必要があり、評価のための時間やコストが著しく大きいといった問題があった。   Moreover, in the apparatus described in Patent Document 2, it is necessary to set a tire model as detailed as possible before actually estimating the traveling state of the vehicle. For this reason, before actually estimating the running state of the vehicle, it is necessary to execute a characteristic curve identification routine for identifying a characteristic curve for the wheel load, a tire model setting routine for setting a tire model, and the like. In these routines, it is necessary to acquire a huge amount of data and execute arithmetic processing, and there is a problem that time and cost for evaluation are remarkably large.

また、タイヤがスリップする可能性がある走行条件において、車輪の旋回安定性(スリップ状態となるまでの余裕度)を評価するには、なるべく短時間に車両挙動を予測することが必要である。しかし、特許文献2記載の車両状態推定装置では、車両に搭載された操舵角センサや加速度センサやヨーレイトセンサ等による検出結果から、車輪のスリップ角を演算した上、タイヤモデルを用いた解析処理を実施する。このような煩雑な処理は時間がかかり、車両の挙動に対して演算・解析処理が先行できない。特許文献2記載の車両状態推定装置では、実際に車両を旋回走行させつつ、車輪の旋回安定性(スリップ状態となるまでの余裕度)を評価することは難しい。   Further, in order to evaluate the turning stability of the wheel (margin until reaching a slip state) under traveling conditions in which the tire may slip, it is necessary to predict the vehicle behavior in as short a time as possible. However, in the vehicle state estimation device described in Patent Document 2, the slip angle of the wheel is calculated from the detection result by a steering angle sensor, an acceleration sensor, a yaw rate sensor or the like mounted on the vehicle, and an analysis process using a tire model is performed. carry out. Such complicated processing takes time, and calculation / analysis processing cannot be preceded with respect to the behavior of the vehicle. In the vehicle state estimation device described in Patent Document 2, it is difficult to evaluate the turning stability of the wheel (margin until reaching the slip state) while actually turning the vehicle.

そこで、本発明は、実際に車両を旋回走行させつつ、種々の走行条件における車輪の旋回安定性(スリップ状態となるまでの余裕度)を評価することができる、車輪の旋回安定性評価方法および車輪の旋回安定性評価装置を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention can evaluate the turning stability of a wheel under various driving conditions (margin until reaching a slip state) while actually turning the vehicle, An object of the present invention is to provide a wheel turning stability evaluation device.

上記課題を解決するために、本発明は、タイヤが装着された車輪を備える車両が路面上を旋回走行しているときの、前記車輪の旋回安定性を評価する方法であって、前記車両が旋回走行しているときの、前記タイヤの外周面の前記タイヤの横方向の変形にともなう、前記タイヤの所定部位の前記タイヤの横方向の変位量の、前記タイヤの接地前端から接地後端までの積算値を、単位時間毎に連続して導出するステップと、前記変位量の積算が導出されるたび、導出された前記変位量の積算値と、1つ前に導出された前記変位量の積算値とから、前記変位量の積算値の単位時間あたりの変化量を、タイヤ変形の変化率として繰り返し算出する第1算出ステップと、前記タイヤ変形の変化率が算出されるたび、以前に算出された前記タイヤ変形の変化率を基準値として、算出された前記タイヤ変形の変化率の、前記基準値に対する変動割合を算出する第2算出ステップと、前記第2算出ステップにおいて算出された前記変動割合に基づいて、前記車輪が横すべり状態に達するまでの余裕度を表す前記車輪の旋回安定性を判定するステップとを有することを特徴とする、車輪の旋回安定性評価方法を提供する。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a method for evaluating the turning stability of a wheel when a vehicle including wheels on which tires are mounted is turning on a road surface. From the front contact end of the tire to the rear end of the ground, the amount of displacement of the predetermined portion of the tire in the lateral direction of the tire due to the lateral deformation of the outer periphery of the tire when turning A step of continuously deriving the integrated value for each unit time, and whenever the integrated value of the displacement amount is derived, the integrated value of the derived displacement amount and the displacement amount derived one time before A first calculation step of repeatedly calculating a change amount per unit time of the integrated value of the displacement amount as a change rate of tire deformation from the integrated value of each time, and whenever a change rate of the tire deformation is calculated, Calculated tire deformation Based on the variation rate calculated in the second calculation step, a second calculation step of calculating a variation rate of the calculated change rate of the tire deformation with respect to the reference value using the rate of change as a reference value, And a step of determining the turning stability of the wheel, which represents a margin until the wheel reaches a side-sliding state.

なお、前記導出するステップでは、前記タイヤの前記所定部位に対応する位置に設置した加速度センサによって計測された、前記タイヤの横方向の変形にともなう、前記タイヤの所定部位のタイヤ幅方向の加速度データを用いて、前記変位量の積算値を導出することが好ましい。なお、前記加速度センサは、前記タイヤのトレッド部のタイヤ空洞領域に面したタイヤ内周面に設置されていると好ましい。In the deriving step, acceleration data in the tire width direction of the predetermined portion of the tire, which is measured by an acceleration sensor installed at a position corresponding to the predetermined portion of the tire, along with the lateral deformation of the tire. It is preferable to derive an integrated value of the displacement amount using. The acceleration sensor is preferably installed on the tire inner peripheral surface facing the tire cavity region of the tread portion of the tire.

また、前記車両が旋回走行しているときの、前記タイヤの転動による前記タイヤの外周面の接地変形にともなう、前記タイヤの所定部位のタイヤ半径方向の加速度データ、および、前記車両の旋回走行中の前記タイヤの外周面の前記タイヤの横方向の変形にともなう、前記タイヤの所定部位のタイヤ幅方向の加速度データを、それぞれ取得するデータ取得ステップを有し、前記導出するステップでは、前記タイヤ半径方向の加速度データに基づき、前記所定部位が前記路面に接地するタイミング、および前記所定部位が前記路面から離間するタイミングを求め、かつ、前記タイヤ幅方向の加速度データについて2階の時間積分をすることで、前記タイヤの横方向の変形にともなう、前記タイヤの所定部位の前記タイヤの横方向の変位量の時系列データを求め、前記所定部位が前記路面に接地するタイミングから、前記所定部位が前記路面から離間するタイミングにわたって、前記変位量の時系列データを積算することで、前記変位量の積算値を導出することが好ましい。Further, when the vehicle is turning, the acceleration data in the tire radial direction of the predetermined portion of the tire and the turning of the vehicle in accordance with the ground deformation of the outer peripheral surface of the tire due to rolling of the tire A data acquisition step of acquiring acceleration data in a tire width direction of a predetermined portion of the tire according to a lateral deformation of the tire on an outer peripheral surface of the tire, and in the step of deriving, the tire Based on the acceleration data in the radial direction, the timing at which the predetermined portion contacts the road surface and the timing at which the predetermined portion moves away from the road surface are obtained, and the second floor time integration is performed on the acceleration data in the tire width direction. Thus, a time system of the lateral displacement amount of the tire at a predetermined portion of the tire due to the lateral deformation of the tire. Data is obtained, and the integrated value of the displacement amount is derived by integrating the time series data of the displacement amount from the timing at which the predetermined portion contacts the road surface to the timing at which the predetermined portion separates from the road surface. It is preferable.

また、前記導出するステップでは、前記タイヤの外周面の変形にともなう、前記タイヤの所定部位の前記タイヤ半径方向の加速度データが0を横切る2つのタイミングを求め、この2つのタイミングを、前記接地するタイミングおよび前記離間するタイミングとすることが好ましい。Further, in the deriving step, two timings at which the acceleration data in the tire radial direction of the predetermined portion of the tire crosses zero in accordance with the deformation of the outer peripheral surface of the tire are obtained, and the two timings are grounded. It is preferable to set the timing and the timing of separation.

また、前記第2算出ステップでは、前記車両が旋回走行を開始してから最初に算出された前記タイヤ変形の変化率を前記基準値として、前記変動割合を算出することが好ましい。In the second calculation step, it is preferable that the change rate is calculated using the change rate of the tire deformation first calculated after the vehicle starts turning as the reference value.

また、前記判定ステップでは、前記第2算出ステップにおいて算出された前記変動割合と、予め定められた閾値とを比較して、前記変動割合の値が前記閾値を下回った場合、前記車輪が横すべり状態に達する危険性が高いと判定することが好ましい。In the determination step, the variation ratio calculated in the second calculation step is compared with a predetermined threshold value, and when the value of the variation ratio falls below the threshold value, the wheel is in a slipping state. It is preferable to determine that the risk of reaching is high.

本発明は、また、タイヤが装着された車輪を備える車両が路面上を旋回走行しているときの、前記車輪の旋回安定性を評価する装置であって、数値情報を記憶可能なメモリと、前記車両が旋回走行しているときの、前記タイヤの外周面の前記タイヤの横方向の変形にともなう、前記タイヤの所定部位の前記タイヤの横方向の変位量の、前記タイヤの接地前端から接地後端までの積算値を、単位時間毎に連続して導出するとともに、前記メモリに記憶させる導出部と、前記変位量の積算が導出されるたび、導出された前記変位量の積算値を受け取るとともに、前記メモリに記憶された、1つ前に導出された前記変位量の積算値を呼び出し、導出された前記変位量の積算値と、1つ前に記憶された前記変位量の積算値とから、前記変位量の積算値の単位時間あたりの変化量を、タイヤ変形の変化率として繰り返し算出する第1算出部と、前記タイヤ変形の変化率が算出されるたび、算出された前記タイヤ変形の変化率を受け取り、以前に算出された前記タイヤ変形の変化率を基準値として、算出された前記タイヤ変形の変化率の、前記基準値に対する変動割合を繰り返し算出する第2算出部と、前記第2算出部において算出された、前記タイヤ変形の変化率の前記変動割合を受け取り、前記変動割合に基づいて、前記車輪が横すべり状態に達するまでの余裕度を表す前記車輪の旋回安定性を判定する判定部とを有することを特徴とする車輪の旋回安定性評価装置を、併せて提供する。
The present invention is also a device for evaluating the turning stability of a wheel when a vehicle including a wheel equipped with a tire is turning on a road surface, and capable of storing numerical information; When the vehicle is turning, the amount of lateral displacement of the tire at a predetermined portion of the tire caused by lateral deformation of the tire on the outer peripheral surface of the tire is grounded from the front end of the tire. The integrated value up to the rear end is continuously derived every unit time, and the deriving unit for storing in the memory and the integrated value of the displacement amount are derived each time the integrated value of the displacement amount is derived. And receiving the previous integrated value of the displacement amount stored in the memory, and deriving the integrated value of the displacement amount and the integrated value of the displacement amount stored previously. From the above, the accumulated displacement amount A first calculation unit that repeatedly calculates the amount of change per unit time as a rate of change in tire deformation, and receives the calculated rate of change in tire deformation each time the rate of change in tire deformation is calculated, Using the calculated change rate of the tire deformation as a reference value, a second calculation unit that repeatedly calculates a variation ratio of the calculated change rate of the tire deformation with respect to the reference value, and the second calculation unit A determination unit that receives the fluctuation rate of the rate of change of the tire deformation and determines the turning stability of the wheel that represents a margin until the wheel reaches a side slip state based on the fluctuation rate. A wheel turning stability evaluation device is also provided.

なお、前記車両の走行中、前記車両が旋回を開始したことを検知する検知手段を有し、前記第1算出部は、前記検知手段が前記車両の旋回の開始を検知してから最初に算出された前記タイヤ変形の変化率を、前記基準値として前記メモリに記憶しておき、前記第2算出部は、前記タイヤ変形の変化率が算出されるたび、前記メモリから前記基準値を読み出して前記変動割合を算出することが好ましい。   In addition, it has a detection means for detecting that the vehicle has started turning while the vehicle is running, and the first calculation unit calculates the first time after the detection means detects the start of turning of the vehicle. The tire deformation change rate is stored in the memory as the reference value, and the second calculation unit reads the reference value from the memory every time the tire deformation change rate is calculated. It is preferable to calculate the fluctuation ratio.

また、前記判定部は、前記第2算出部において算出された前記変動割合と、予め定められた閾値とを比較して、前記変動割合の値が前記閾値を下回った場合、前記車輪が横すべり状態に達する危険性が高いと判定することが好ましい。   In addition, the determination unit compares the variation ratio calculated by the second calculation unit with a predetermined threshold value, and when the value of the variation ratio falls below the threshold value, the wheel is in a skidding state. It is preferable to determine that the risk of reaching is high.

本発明の車輪の旋回安定性評価方法および車輪の旋回安定性評価装置によれば、実際に車両を種々の走行条件で旋回走行させた際の、車輪の旋回安定性(スリップ状態となるまでの余裕度)を評価することができる。本発明によれば、実際の車両の構造の特性(重量バランスなど)や、サスペンションの特性、タイヤの特性、さらに路面の状態など、種々の要因を加味して、車輪の旋回安定性を評価することができる。また、スリップアングルやコーナリングフォースなどを算出することなく、短時間で旋回安定性を評価することができる。このため、車両の旋回走行中に、例えば、車両の運転者に対して、リアルタイムで車輪の旋回安定性(スリップ状態となるまでの余裕度)を報知することもできる。また、高価な装置や大きな手間を要することなく、タイヤ固有の旋回安定性能を、短時間で評価することができる。   According to the wheel turning stability evaluation method and the wheel turning stability evaluation device of the present invention, the turning stability of the wheel (until the slip state is reached) when the vehicle is actually turned under various driving conditions. Margin) can be evaluated. According to the present invention, the turning stability of a wheel is evaluated in consideration of various factors such as actual vehicle structure characteristics (weight balance, etc.), suspension characteristics, tire characteristics, and road surface conditions. be able to. Further, the turning stability can be evaluated in a short time without calculating the slip angle, cornering force, and the like. For this reason, during the turning of the vehicle, for example, the turning stability of the wheel (the margin until the vehicle enters a slip state) can be notified to the driver of the vehicle in real time. Moreover, the turning stability performance inherent to the tire can be evaluated in a short time without requiring an expensive device or a large amount of labor.

以下、本発明の車輪の旋回安定性評価方法、および車輪の旋回安定性評価装置について、添付の図面に示される好適実施例を基に詳細に説明する。   Hereinafter, the wheel turning stability evaluation method and the wheel turning stability evaluation apparatus of the present invention will be described in detail based on the preferred embodiments shown in the accompanying drawings.

図1は、本発明の車輪の旋回安定性評価装置の一例である、車輪の旋回安定性評価装置10(装置10)について説明する概略構成図である。装置10は、4つの車輪14a〜14dが配備された車両12に備えられており、車両12の旋回走行中、車輪14a〜14dそれぞれの旋回安定性を、リアルタイムで判定するための装置である。これら4つの車輪14a〜14dは、同一種類のタイヤ(タイヤサイズやタイヤリム幅、ベルト構造、また、タイヤの充填空気圧などがそれぞれ同一であるタイヤ)15a〜15dがそれぞれ装着されて構成された車輪である。装置10は、センサユニット16a〜16dと、旋回開始検出手段18、データ処理ユニット20と、ディスプレイ40とからなる。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a wheel turning stability evaluation device 10 (device 10) which is an example of a wheel turning stability evaluation device of the present invention. The device 10 is provided in a vehicle 12 provided with four wheels 14a to 14d, and is a device for determining in real time the turning stability of each of the wheels 14a to 14d while the vehicle 12 is turning. These four wheels 14a to 14d are wheels formed by mounting the same type of tires (tires having the same tire size, tire rim width, belt structure, tire filling air pressure, etc.) 15a to 15d, respectively. is there. The apparatus 10 includes sensor units 16a to 16d, a turning start detection unit 18, a data processing unit 20, and a display 40.

センサユニット16a〜16dは、4つの車輪14a〜14dにそれぞれ備えられており、車両12が路面を走行する際に、各車輪のタイヤ15a〜15dが路面から外力を受けることで発生する、このタイヤ15の所定部位の加速度情報を取得して、無線信号で連続的に送信する。旋回開始検出手段18は、車両12が旋回走行を開始したことを検知して、旋回走行の開始を知らせる検知結果をデータ処理ユニット20に送る。旋回開始検出手段18は、例えば、ステアリング軸などに取り付けられた回転角センサを備えて構成されていればよい。この場合、例えば、この回転角センサが、ステアリング軸の回転角を測定し、この測定結果に基いて車両12に配備された車輪14a〜14dの操舵角を導出し、この操舵角に基いて車両12が旋回走行を開始したことを検知する。例えば、操舵角が予め定められた基準操舵角以上となった場合に、旋回走行を開始したと判定すればよい。また、旋回開始検出手段18は、例えばステアリング軸などに取り付けられた回転角速度センサを備えて構成されていてもよい。この場合、例えば、回転角速度が予め定められた基準角速度以上となった場合に、旋回走行を開始したと判定すればよい。また、旋回開始検出手段18は、例えば、公知のGPS(Global Positioning Syste)と、車両12が走行する走路のデータを記憶したデータベースとを備えて構成されたものであってもよい。このデータベースには、車両12が走行する走路におけるコーナー部分(旋回半径が所定値より小さい部分)の位置などが詳細に記憶されている。例えば、GPSによって車両12の現在位置の情報と進行方向の情報を取得し、車両12がこのコーナー部分にさしかかったタイミングを、旋回走行が開始したタイミングと検出すればよい。旋回開始検出手段18による検知結果は、データ処理ユニット20に送られる。   The sensor units 16a to 16d are respectively provided on the four wheels 14a to 14d, and are generated when the tires 15a to 15d of the wheels receive external force from the road surface when the vehicle 12 travels on the road surface. The acceleration information of 15 predetermined parts is acquired and continuously transmitted by a radio signal. The turning start detection means 18 detects that the vehicle 12 has started turning, and sends a detection result notifying the start of turning to the data processing unit 20. The turning start detection means 18 may be configured to include a rotation angle sensor attached to a steering shaft or the like, for example. In this case, for example, the rotation angle sensor measures the rotation angle of the steering shaft, derives the steering angle of the wheels 14a to 14d arranged in the vehicle 12 based on the measurement result, and determines the vehicle based on the steering angle. 12 detects that the vehicle has started turning. For example, when the steering angle is equal to or greater than a predetermined reference steering angle, it may be determined that the vehicle has started turning. Further, the turning start detection means 18 may be configured to include a rotational angular velocity sensor attached to, for example, a steering shaft. In this case, for example, when the rotational angular velocity is equal to or higher than a predetermined reference angular velocity, it may be determined that the cornering has started. Moreover, the turning start detection means 18 may be configured to include, for example, a well-known GPS (Global Positioning System) and a database that stores data of a traveling path on which the vehicle 12 travels. This database stores in detail the position of a corner portion (portion where the turning radius is smaller than a predetermined value) on the road on which the vehicle 12 travels. For example, information on the current position of the vehicle 12 and information on the traveling direction may be acquired by GPS, and the timing at which the vehicle 12 reaches the corner portion may be detected as the timing at which the turning travel starts. The detection result by the turning start detection means 18 is sent to the data processing unit 20.

データ処理ユニット20は、旋回開始検出手段18による測定データによって、車両12が旋回走行を開始したことを検知すると、センサユニット16a〜16dから送信された加速度情報の受信を開始して、この加速度情報を処理し、旋回走行中の各車輪の旋回安定性をリアルタイムで判定する。ディスプレイ40は、このデータ処理ユニット20における処理結果や判定結果などを表示する。なお、図1に示す例では、データ処理ユニット20は車両12に配置されているが、データ処理ユニット20は持ち運び可能であって、車両12に配置することに限定されない。以下、これらのセンサユニット、データ処理ユニット、ディスプレイについて詳細に説明する。   When the data processing unit 20 detects that the vehicle 12 has started turning by means of the measurement data by the turning start detection means 18, the data processing unit 20 starts receiving acceleration information transmitted from the sensor units 16a to 16d, and this acceleration information. And the turning stability of each wheel during turning is determined in real time. The display 40 displays processing results and determination results in the data processing unit 20. In the example shown in FIG. 1, the data processing unit 20 is disposed on the vehicle 12, but the data processing unit 20 is portable and is not limited to being disposed on the vehicle 12. Hereinafter, these sensor unit, data processing unit, and display will be described in detail.

図2は、図1に示す装置10のうち、センサユニット16(センサユニット16a〜16dを代表して表す)、およびテータ処理ユニット20について説明する概略構成図である。車輪14a〜車輪14d、およびセンサユニット16a〜16dは、それぞれ同様な構成となっている。センサユニット16は、加速度センサ2と送信機17とを有して構成されている。   FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating the sensor unit 16 (representing the sensor units 16a to 16d) and the data processing unit 20 in the apparatus 10 illustrated in FIG. The wheels 14a to 14d and the sensor units 16a to 16d have the same configuration. The sensor unit 16 includes an acceleration sensor 2 and a transmitter 17.

図3(a)および(b)は、車輪14のタイヤ15(タイヤ15a〜タイヤ15dを代表して表す)における加速度センサ2の設置位置、および加速度センサ2が検出する加速度データについて説明する図である。図3(a)は、車輪14を接地路面の側から見た斜視図であり、接地路面を透明な板とした際に、この接地路面を介してタイヤ15を観察した状態を示す図である。図3(b)は、タイヤ15を、加速度センサ2を含む子午断面(タイヤ赤道面と垂直な面)で切断した際の断面図の一部を拡大して示している。図3(a)および(b)は、それぞれ、車両12が直進走行している状態について、概略的に示している。   FIGS. 3A and 3B are diagrams for explaining the installation position of the acceleration sensor 2 in the tire 15 of the wheel 14 (represented by the tires 15a to 15d) and the acceleration data detected by the acceleration sensor 2. FIG. is there. FIG. 3A is a perspective view of the wheel 14 as viewed from the grounded road surface side, and shows a state where the tire 15 is observed through the grounded road surface when the grounded road surface is a transparent plate. . FIG. 3B shows an enlarged part of a cross-sectional view when the tire 15 is cut along a meridional section including the acceleration sensor 2 (a plane perpendicular to the tire equatorial plane). FIGS. 3A and 3B schematically show a state in which the vehicle 12 is traveling straight ahead.

図3(b)に示すように、加速度センサ2は、タイヤ15のトレッド部の内面位置11に設置されている。この加速度センサ2は、この加速度センサ2が設けられたタイヤ内面位置11を基準とした、直交する3軸方向の加速度を計測可能な加速度センサである。本実施形態では、タイヤ15の内面位置11の、図3(b)に示す、タイヤ幅方向(タイヤ横方向)の加速度、およびタイヤ半径方向の加速度、およびタイヤの外周形状に沿った、タイヤ周方向の加速度をそれぞれ計測する。タイヤ15の内面位置11と、この内面位置11に対応するタイヤ15の外面位置13はごく近く、内面位置11の加速度は、外面位置13の加速度に対応しているといえる。   As shown in FIG. 3B, the acceleration sensor 2 is installed at the inner surface position 11 of the tread portion of the tire 15. The acceleration sensor 2 is an acceleration sensor that can measure accelerations in three orthogonal directions with reference to the tire inner surface position 11 on which the acceleration sensor 2 is provided. In this embodiment, the tire circumference along the tire width direction (tire lateral direction) acceleration, the tire radial direction acceleration, and the tire outer peripheral shape shown in FIG. Measure the acceleration in each direction. It can be said that the inner surface position 11 of the tire 15 and the outer surface position 13 of the tire 15 corresponding to the inner surface position 11 are very close, and the acceleration of the inner surface position 11 corresponds to the acceleration of the outer surface position 13.

加速度センサ2としては、例えば、本願出願人が先に出願した特願2003−134727号に開示された半導体加速度センサが例示される。半導体加速度センサは、具体的には、Siウエハ外周枠部内にダイアフラムが形成されたSiウエハと、このウエハ外周枠部を固定する台座とを有し、ダイアフラムの一方の面の中央部に重錘が設けられ、ダイアフラムには複数のピエゾ抵抗体が形成されている。この半導体加速度センサに加速度が作用した場合、ダイアフラムは変形し、この変形によりピエゾ抵抗体の抵抗値は変化する。この変化を加速度の情報として検出できるようにブリッジ回路が形成されている。この加速度センサ2を、タイヤ半径方向、タイヤ幅方向、およびタイヤ周方向の加速度をそれぞれ計測可能となるようにタイヤ内面位置11に固定することにより、タイヤ回転中のトレッド部に作用する加速度を計測することができる。   As the acceleration sensor 2, for example, a semiconductor acceleration sensor disclosed in Japanese Patent Application No. 2003-134727 filed earlier by the applicant of the present application is exemplified. Specifically, the semiconductor acceleration sensor includes a Si wafer having a diaphragm formed in the outer peripheral frame portion of the Si wafer, and a pedestal for fixing the outer peripheral frame portion, and a weight is provided at the center of one surface of the diaphragm. And a plurality of piezoresistors are formed on the diaphragm. When acceleration is applied to the semiconductor acceleration sensor, the diaphragm is deformed, and the resistance value of the piezoresistor changes due to the deformation. A bridge circuit is formed so that this change can be detected as acceleration information. The acceleration sensor 2 is fixed at the tire inner surface position 11 so that acceleration in the tire radial direction, tire width direction, and tire circumferential direction can be measured, thereby measuring acceleration acting on the tread portion during tire rotation. can do.

より詳しくは、加速度センサ2は、タイヤ半径方向とタイヤ幅方向とタイヤ周方向とを、それぞれ計測可能となるようにタイヤ内面位置11に固定している。ここで、タイヤ半径方向とは、タイヤ15が規定の空気圧となるように、タイヤ15の内部空洞領域に空気を充填し、タイヤ15を接地させない状態において、タイヤ内面位置11からこのタイヤ15の回転中心軸に下ろした垂線に沿った方向である。また、タイヤ幅方向は、このタイヤ半径方向に垂直で、かつタイヤ内面位置11を通る、タイヤ15の回転中心軸を含む平面(タイヤ15の子午断面)に平行な方向である。また、タイヤ周方向は、上記タイヤ半径方向およびタイヤ幅方向のいずれとも垂直な方向である。加速度センサ2は、この他にピエゾ圧電素子を用いた加速度ピックアップを用いてもよいし、歪みゲージを組み合わせた歪みゲージタイプの加速度ピックアップを用いてもよい。   More specifically, the acceleration sensor 2 is fixed to the tire inner surface position 11 so that the tire radial direction, the tire width direction, and the tire circumferential direction can be measured. Here, the tire radial direction refers to the rotation of the tire 15 from the tire inner surface position 11 in a state where the internal cavity region of the tire 15 is filled with air so that the tire 15 has a prescribed air pressure and the tire 15 is not grounded. It is the direction along the perpendicular line down to the central axis. Further, the tire width direction is a direction parallel to a plane (a meridian section of the tire 15) that is perpendicular to the tire radial direction and passes through the tire inner surface position 11 and includes the rotation center axis of the tire 15. The tire circumferential direction is a direction perpendicular to both the tire radial direction and the tire width direction. In addition to this, the acceleration sensor 2 may be an acceleration pickup using a piezoelectric element, or a strain gauge type acceleration pickup combined with a strain gauge.

加速度センサ2で検知された加速度は、各送信ユニットの送信機17からデータ処理ユニット20へ送られる。なお、送信機17を設けず、例えば、加速度センサ2に別途送信機能を持たせ、加速度センサ2からデータ処理ユニット20へ送信するように構成してもよい。なお、車輪14に設けられた送信機17は、それぞれを識別可能とする識別情報(ID)をそれぞれ保有しており、送信機17は、対応する加速度センサで計測された加速度の計測データとともにIDを送信する。   The acceleration detected by the acceleration sensor 2 is sent from the transmitter 17 of each transmission unit to the data processing unit 20. Note that the transmitter 17 may not be provided, and for example, the acceleration sensor 2 may be separately provided with a transmission function and may be configured to transmit from the acceleration sensor 2 to the data processing unit 20. The transmitters 17 provided on the wheels 14 each have identification information (ID) that can identify each of the transmitters 17. The transmitter 17 has an ID together with the acceleration measurement data measured by the corresponding acceleration sensor. Send.

データ処理ユニット20は、CPU23と、メモリ27と、受信機3と、アンプ4と、処理手段21と、判定手段30とを有する。送信機17から送信された加速度の情報は、データ処理ユニット20の受信機3で受信されて、アンプ4で増幅されて処理手段21へ送られる。データ処理ユニット20は、メモリ27に記憶されたプログラムをCPU23が実行することで、処理手段21および判定手段30に示される各部が機能するコンピュータである。なお、処理手段21および判定手段30の各部は、それぞれが専用回路で構成されていてもよい。   The data processing unit 20 includes a CPU 23, a memory 27, a receiver 3, an amplifier 4, a processing unit 21, and a determination unit 30. The acceleration information transmitted from the transmitter 17 is received by the receiver 3 of the data processing unit 20, amplified by the amplifier 4, and sent to the processing means 21. The data processing unit 20 is a computer in which the units shown in the processing unit 21 and the determination unit 30 function by the CPU 23 executing a program stored in the memory 27. In addition, each part of the process means 21 and the determination means 30 may each be comprised by the exclusive circuit.

処理手段21は、加速度データ取得部22、信号処理部24、接地タイミング導出部26、軌跡導出部28からなる。データ取得部22は、アンプ4で増幅された、タイヤ半径方向、タイヤ幅方向、およびタイヤ周方向の加速度の計測データを入力データとして取得する部分である。アンプ4から供給されるデータはアナログデータであり、タイヤ加速度データ取得部22は、上記3方向それぞれの加速度データを、所定のサンプリング周波数でサンプリングして、それぞれデジタルデータに変換する。なお、データ取得部22は、各送信機17から送信された上述のIDに基づき、各車輪から送信される加速度の計測データが、どの車輪のタイヤの加速度の計測データであるか(車輪14a〜車輪14dのいずれの車輪であるか)を判定する。以降、信号処理部24、接地タイミング導出部26および軌跡導出部28、および後述の判定手段30で行なわれる各処理は、各車輪のタイヤの計測データそれぞれについて、並列に行なわれる。   The processing means 21 includes an acceleration data acquisition unit 22, a signal processing unit 24, a contact timing deriving unit 26, and a locus deriving unit 28. The data acquisition unit 22 is a part that acquires, as input data, acceleration measurement data amplified by the amplifier 4 in the tire radial direction, the tire width direction, and the tire circumferential direction. The data supplied from the amplifier 4 is analog data, and the tire acceleration data acquisition unit 22 samples the acceleration data in each of the three directions at a predetermined sampling frequency and converts them into digital data. In addition, the data acquisition part 22 is the measurement data of the acceleration of the tire of which wheel the measurement data of the acceleration transmitted from each wheel based on the above-mentioned ID transmitted from each transmitter 17 (wheels 14a to 14). Which wheel of the wheels 14d is determined). Thereafter, each processing performed by the signal processing unit 24, the contact timing deriving unit 26 and the trajectory deriving unit 28, and the determination unit 30 described later is performed in parallel on the measurement data of the tires of the respective wheels.

信号処理部24は、デジタル化されたタイヤ半径方向、タイヤ幅方向、およびタイヤ周方向の加速度データそれぞれの加速度データから、タイヤの変形にともなう加速度の時系列データを抽出する部位である。信号処理部24では、これら加速度の計測データに対して平滑化処理を行い、これら平滑化された信号に対して近似曲線を算出して背景成分1を求める。そして、この背景成分1を平滑化処理された加速度の計測データから除去することにより、タイヤ半径方向、タイヤ幅方向、およびタイヤ周方向それぞれの、タイヤの変形にともなう加速度の時系列データ(変形加速度時系列データ)を抽出する。抽出された変形加速度時系列データは、接地タイミング導出部26、および軌跡導出部28にそれぞれ送られる。信号処理部24における具体的な処理は後述する。   The signal processing unit 24 is a part that extracts time-series data of acceleration caused by tire deformation from acceleration data of digitized tire radial direction, tire width direction, and tire circumferential direction acceleration data. The signal processing unit 24 performs a smoothing process on these acceleration measurement data, calculates an approximate curve for the smoothed signal, and obtains the background component 1. Then, by removing the background component 1 from the smoothed acceleration measurement data, acceleration time series data (deformation acceleration) in the tire radial direction, the tire width direction, and the tire circumferential direction, respectively. Time-series data). The extracted deformation acceleration time-series data is sent to the contact timing deriving unit 26 and the locus deriving unit 28, respectively. Specific processing in the signal processing unit 24 will be described later.

接地タイミング導出部26は、特に、タイヤ半径方向の変形加速度の時系列データに基づき、走行路面上を転動するタイヤ15の外面位置13が走行路面に接地したタイミング、およびこの外面位置13が接地路面から離間したタイミングを導出する。また、軌跡導出部28は、タイヤ半径方向、タイヤ幅方向、およびタイヤ周方向それぞれの変形加速度時系列データに基づき、走行路面上を転動するタイヤ15の外面位置13の、図3(a)に示すXYZ空間における軌跡を導出する。図3(a)におけるX軸(X方向)は、地面(タイヤ15の接地面)に平行で、かつタイヤ15の進行方向に平行な軸(方向)である。また、図3(a)におけるY軸(Y方向)は、地面に平行で、かつタイヤ15の回転中心軸に沿った軸(方向)である。また図3(a)におけるZ軸(Z方向)は、地面と垂直な軸(方向)である。   The ground contact timing deriving unit 26 is based on the time series data of the deformation acceleration in the tire radial direction, in particular, the timing at which the outer surface position 13 of the tire 15 rolling on the traveling road surface contacts the traveling road surface, and the outer surface position 13 is grounded. The timing away from the road surface is derived. Further, the trajectory deriving unit 28 shows the outer surface position 13 of the tire 15 rolling on the traveling road surface based on the deformation acceleration time-series data in the tire radial direction, the tire width direction, and the tire circumferential direction, as shown in FIG. The trajectory in the XYZ space shown in FIG. The X axis (X direction) in FIG. 3A is an axis (direction) parallel to the ground (the ground contact surface of the tire 15) and parallel to the traveling direction of the tire 15. Further, the Y axis (Y direction) in FIG. 3A is an axis (direction) parallel to the ground and along the rotation center axis of the tire 15. Further, the Z axis (Z direction) in FIG. 3A is an axis (direction) perpendicular to the ground.

ここで、接地タイミング導出部26において導出される接地タイミング、および軌跡導出部28において導出される外面位置13の軌跡について説明する。図4(a)および(b)は、車両12が旋回走行している最中における、タイヤ15の変形状態を示す図である。図4(a)は、タイヤ15の側面図であり、タイヤ15と路面との接地領域の近辺を拡大して示している。また、図4(b)は、タイヤ15を接地路面の側から見た底面図であり、タイヤ15の外周面と、路面との接地領域についてのみ示している。   Here, the grounding timing derived by the grounding timing deriving unit 26 and the locus of the outer surface position 13 derived by the locus deriving unit 28 will be described. 4 (a) and 4 (b) are diagrams showing a deformed state of the tire 15 while the vehicle 12 is turning. FIG. 4A is a side view of the tire 15 and shows an enlarged vicinity of the ground contact area between the tire 15 and the road surface. FIG. 4B is a bottom view of the tire 15 as viewed from the ground road surface side, and shows only the ground contact area between the outer peripheral surface of the tire 15 and the road surface.

図4(a)に示すように、車輪14のタイヤ15は、車両12や車輪14自身の重量によって接地路面に押し付けられている。タイヤ15を側面からみた場合、タイヤ15の外面は、接地領域において直線状であり、その他の部分では円弧状となっている。タイヤ15に設置された加速度センサ2に対応する外面位置13は、接地領域の前端で走行路面に接地し、接地路面に沿って移動して、接地領域の後端で走行路面から離間する。接地タイミング導出部26では、特に、タイヤ半径方向の変形加速度時系列データに基づき、このような、外面位置13の接地および離間のタイミングを導出する。   As shown in FIG. 4A, the tire 15 of the wheel 14 is pressed against the ground road surface by the weight of the vehicle 12 or the wheel 14 itself. When the tire 15 is viewed from the side, the outer surface of the tire 15 is linear in the ground contact region, and is arcuate in other portions. The outer surface position 13 corresponding to the acceleration sensor 2 installed on the tire 15 contacts the traveling road surface at the front end of the ground contact area, moves along the ground contact surface, and moves away from the travel road surface at the rear end of the ground contact area. In particular, the contact timing deriving unit 26 derives the contact and separation timings of the outer surface position 13 based on the deformation acceleration time series data in the tire radial direction.

車両12の旋回走行中では、タイヤ15の赤道面は、車両12の進行方向に対して、角度(スリップ角SA)をもっている。すなわち、車輪14は、車両12の進行方向に対して、タイヤ15の赤道面がスリップ角度SAを保ち、横すべりしながら転動している。タイヤ15の旋回走行中、タイヤ15に固定された座標系から接地部を見ると、路面は後方に移動している。タイヤのトレッド表面は接地部の前端で路面と接触し、時間の経過とともに路面との接触(粘着)を保ちながら横後方(図4(b)の下方)へ移動している。このような状態では、タイヤ15のトレッド表面が路面によって横方向に押され、トレッド部がせん断変形を起こし、それによって車両進行方向に対して略垂直なコーナリングフォースが発生している。なお、せん断変形量はトレッド部が後部に移動するにしたがって大きくなり、変形力とトレッド・路面間の摩擦力が等しくなる点ですべりだす。この等しくなる点より後部では、トレッドが横すべりを起こし、すべり摩擦力が発生している。そして、トレッドは接地部の後端で元の状態に戻る。タイヤのトレッド部の形状の変形量の大きさは、コーナリングフォースの大きさに強く影響する。このような転動状態にあるタイヤでは、接地領域において、外面位置13(内面位置11および加速度センサ2)が、図4(b)の太線で示すような軌跡となる。   While the vehicle 12 is turning, the equator plane of the tire 15 has an angle (slip angle SA) with respect to the traveling direction of the vehicle 12. That is, the wheels 14 roll while sliding sideways with the equator plane of the tire 15 maintaining the slip angle SA with respect to the traveling direction of the vehicle 12. While the tire 15 is turning, when the ground contact portion is viewed from the coordinate system fixed to the tire 15, the road surface is moving backward. The tread surface of the tire is in contact with the road surface at the front end of the contact portion, and moves to the side rear (downward in FIG. 4B) while maintaining contact (adhesion) with the road surface as time passes. In such a state, the tread surface of the tire 15 is pushed laterally by the road surface, and the tread portion undergoes shear deformation, thereby generating a cornering force substantially perpendicular to the vehicle traveling direction. The amount of shear deformation increases as the tread moves to the rear, and slips at the point where the deformation force is equal to the friction force between the tread and the road surface. At the rear of this equal point, the tread causes a side slip, and a sliding friction force is generated. Then, the tread returns to the original state at the rear end of the grounding portion. The amount of deformation of the shape of the tread portion of the tire strongly affects the size of the cornering force. In the tire in such a rolling state, the outer surface position 13 (the inner surface position 11 and the acceleration sensor 2) has a trajectory as indicated by a thick line in FIG.

軌跡導出部28は、変形加速度時系列データを時間積分して、加速度センサ2の設置位置(内面位置11)に対応する外面位置13の、タイヤの変形に基づく変位(変形変位)をそれぞれ算出する。これにより、上記XYZ空間における、走行路面上を転動するタイヤ15の外面位置13の軌跡を詳細に導出する。接地タイミング導出部26および軌跡演算部28における処理については、後に詳述する。   The trajectory deriving unit 28 integrates the deformation acceleration time-series data with respect to time, and calculates the displacement (deformation displacement) based on the deformation of the tire at the outer surface position 13 corresponding to the installation position (inner surface position 11) of the acceleration sensor 2. . Thereby, the locus of the outer surface position 13 of the tire 15 that rolls on the traveling road surface in the XYZ space is derived in detail. Processing in the contact timing deriving unit 26 and the locus calculating unit 28 will be described in detail later.

接地タイミング導出部26において導出された接地タイミングの情報、および軌跡導出部28において導出された回転軌跡の情報は、判定手段30に送られる。判定手段30は、面積導出部32、第1算出部(変化率算出部)34、第2算出部(変動割合算出部)36、および判定部38とからなる。   Information on the contact timing derived by the contact timing deriving unit 26 and information on the rotation locus derived by the locus deriving unit 28 are sent to the determination unit 30. The determination unit 30 includes an area derivation unit 32, a first calculation unit (change rate calculation unit) 34, a second calculation unit (variation rate calculation unit) 36, and a determination unit 38.

面積導出部32は、外面位置13の接地および離間のタイミング、および接地領域における外面位置13の軌跡から、車両12の旋回走行によるタイヤ15の外周面の変形面積の情報を算出する。タイヤ15の外周面の変形面積の情報とは、タイヤ15の接地前端から接地後端までの間にわたる、タイヤ15の外周面の変形量の大きさを表す情報である。具体的には、軌跡導出部28で導出されたタイヤ幅方向の変形変位の時系列データを、接地タイミング導出部26において導出された、外面位置13の接地タイミングから外面位置13の離間タイミングまで積分した値を求める。すなわち、面積導出部32では、図4(b)に斜線で示す面積(変形面積)に対応する、上記変形変位の積算値を算出する。このような変形面積(変位量の積算値)は、タイヤ15の接地領域におけるタイヤ15の変形の大きさを表しているといえる。   The area deriving unit 32 calculates information on the deformation area of the outer peripheral surface of the tire 15 due to turning of the vehicle 12 from the timing of contact and separation of the outer surface position 13 and the locus of the outer surface position 13 in the contact region. The information on the deformation area of the outer peripheral surface of the tire 15 is information indicating the magnitude of the deformation amount of the outer peripheral surface of the tire 15 from the front contact end to the rear contact end of the tire 15. Specifically, the time-series data of the deformation displacement in the tire width direction derived by the trajectory deriving unit 28 is integrated from the contact timing of the outer surface position 13 to the separation timing of the outer surface position 13 derived by the contact timing deriving unit 26. Determine the value. That is, the area deriving unit 32 calculates the integrated value of the deformation displacement corresponding to the area (deformation area) indicated by the oblique lines in FIG. Such a deformation area (integrated value of the displacement amount) can be said to represent the magnitude of deformation of the tire 15 in the ground contact region of the tire 15.

上述のように、タイヤ15の接地領域におけるタイヤ15の変形の大きさは、コーナリングフォースの大きさに強く影響するものであり、上記の変形面積はコーナリングフォースの大きさを表すパラメータであるといえる。面積導出部32では、このような変形面積を、所定の単位時間毎に繰り返し導出する。導出した変形面積のデータは、メモリ27に記憶されるとともに、第1算出部34に送られる。   As described above, the magnitude of deformation of the tire 15 in the ground contact region of the tire 15 strongly influences the magnitude of the cornering force, and the above-described deformation area is a parameter representing the magnitude of the cornering force. . The area deriving unit 32 repeatedly derives such a deformed area every predetermined unit time. The derived deformation area data is stored in the memory 27 and sent to the first calculation unit 34.

第1算出部34は、面積導出部32から送付された変形面積のデータを受け取り、この受け取った変形面積と、先に算出されてメモリ27に記憶された変形面積とを用い、変形面積の変化率を算出する。具体的には、第1算出部34は、面積導出部32から現在の変形面積を受け取ると、メモリ27から、以前に記憶された変形面積(単位時間だけ遡った時点での変形面積)を呼び出す。そして、現在の変形面積を以前の変形面積で除算することで、変形面積の変化率を算出する。   The first calculation unit 34 receives the deformation area data sent from the area deriving unit 32, and uses the received deformation area and the deformation area previously calculated and stored in the memory 27 to change the deformation area. Calculate the rate. Specifically, when the first calculation unit 34 receives the current deformation area from the area deriving unit 32, the first calculation unit 34 calls the previously stored deformation area (the deformation area when the unit time is traced back) from the memory 27. . Then, the change rate of the deformation area is calculated by dividing the current deformation area by the previous deformation area.

車両12の旋回開始から最初に算出された変形面積の変化率は、基準値としてメモリ27に記憶される。2回目以降に算出された変形面積の変化率は、第2算出部36に送られる。以降、第1算出部34は、面積導出部32から変形面積のデータを受け取る度に(単位時間間毎に繰り返し)変形面積の変化率を算出して、第2算出部36に送る。   The deformation area change rate calculated first from the start of turning of the vehicle 12 is stored in the memory 27 as a reference value. The rate of change of the deformation area calculated after the second time is sent to the second calculation unit 36. Thereafter, the first calculation unit 34 calculates a change rate of the deformation area every time it receives data of the deformation area from the area deriving unit 32 (repeated every unit time), and sends it to the second calculation unit 36.

第2算出部36は、第1算出部34から送付された変化率(変形面積の変化率)を受け取り、この受け取った変化率と基準値とを用い、変化率の変動割合を算出する。具体的には、第2算出部36は、第1算出部34から現在の変化率を受け取ると、メモリ27に記憶された基準値(1回目に算出された変化率)を呼び出し、現在の変化率を基準値で除算して、変化率の変動割合を算出する。第2算出部36において算出された変動割合は、判定部38に送られる。第2算出部36は、第1算出部34から変化率のデータを受け取る度に(単位時間毎に繰り返し)、変化率の変動割合を算出して、判定部38に送る。   The second calculator 36 receives the rate of change (change rate of deformation area) sent from the first calculator 34, and calculates the rate of change of the rate of change using the received rate of change and the reference value. Specifically, upon receiving the current change rate from the first calculation unit 34, the second calculation unit 36 calls the reference value (change rate calculated for the first time) stored in the memory 27, and the current change rate. The rate of change is calculated by dividing the rate by the reference value. The variation ratio calculated by the second calculation unit 36 is sent to the determination unit 38. Each time the second calculation unit 36 receives data on the change rate from the first calculation unit 34 (repeated every unit time), the second calculation unit 36 calculates a change rate of the change rate and sends it to the determination unit 38.

ここで、本実施形態における変化率および変動割合について説明する。図5は、公知の室内コーナリング試験機を用いて測定した、スリップアングルSAと、コーナリングフォースCFとの関係について示すグラフである。図5に示す複数のグラフは、いずれも1つのタイヤについての実験結果であり、接地荷重(Load)およびキャンバー角(CA)を種々変更した複数の測定条件下での測定結果を、それぞれ示している。また、図6は、図5に示す複数の条件のグラフのうち、条件Aのグラフを抽出して示している。   Here, the rate of change and the rate of change in this embodiment will be described. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the slip angle SA and the cornering force CF measured using a known indoor cornering tester. The plurality of graphs shown in FIG. 5 are all experimental results for one tire, and show the measurement results under a plurality of measurement conditions with various changes in the ground load (Load) and the camber angle (CA). Yes. FIG. 6 shows a graph of condition A extracted from the graphs of a plurality of conditions shown in FIG.

図5に示すグラフからも明らかなように、荷重条件やキャンバー角などの走行条件が変わった場合であっても、SAの増加にともなうコーナリングフォースCFの変化の態様は、どれも同様である。すなわち、スリップアングルが比較的小さい領域(微舵域)では、コーナリングフォースCFはスリップアングルSAの増加とともに増加し、コーナリングフォースCFとスリップアングルSAとは略比例関係にある。そして、スリップアングルがある程度大きくなると(中舵域)、コーナリングフォースCFとスリップアングルSAとの略比例関係は崩れ、スリップアングルがさらに大きくなると(大舵域)、コーナリングフォースCFの大きさは飽和する(より詳しくは、SAの増加に伴って緩やかに減少する)。   As is clear from the graph shown in FIG. 5, even when the running conditions such as the load condition and the camber angle are changed, the aspect of the change in the cornering force CF with the increase in SA is the same. That is, in a region where the slip angle is relatively small (fine steering region), the cornering force CF increases as the slip angle SA increases, and the cornering force CF and the slip angle SA are in a substantially proportional relationship. When the slip angle is increased to some extent (middle rudder area), the substantially proportional relationship between the cornering force CF and the slip angle SA is lost, and when the slip angle is further increased (large rudder area), the size of the cornering force CF is saturated. (More specifically, it gradually decreases with increasing SA).

車両の旋回走行は、運転者がステアリングなどの操舵装置を操作して、車輪の操舵角を徐々に増加させて行なわれる。このような旋回走行において、車輪のスリップアングルは、時間の経過とともに増加する。ある程度の時間をかけて大きく操舵する場合など、時間の経過とともに、車両のスリップアングルは、微舵域から中舵域、中舵域から大舵域へと徐々に大きくなっていく。このような車両の旋回走行では、図5に示す横軸を時間軸としたグラフが、旋回走行時に車輪にかかるコーナリングフォースの大きさの時系列変化を示すグラフに対応していると考えることができる。   The turning of the vehicle is performed by gradually increasing the steering angle of the wheel by the driver operating a steering device such as a steering wheel. In such turning, the slip angle of the wheel increases with time. The vehicle slip angle gradually increases from the fine rudder region to the middle rudder region and from the middle rudder region to the large rudder region as time elapses, for example, when the vehicle is steered greatly over a certain period of time. In such turning of the vehicle, it can be considered that the graph with the horizontal axis shown in FIG. 5 as the time axis corresponds to the graph showing the time-series change in the magnitude of the cornering force applied to the wheels during turning. it can.

図6には、併せて、タイヤに設置された加速度計による計測データ(時系列の加速度データ)に基づいて算出された上記の変形面積と、スリップアングルSAと、の関係を示している。スリップアングルSAの変化に対するコーナリングフォースCFの変化は、スリップアングルSAの変化に対する変形面積の変化によく一致している。なお、図6に示される変形面積の算出方法の詳細は、後に詳述する。上述のように、上記の変形面積の大きさは、コーナリングフォースの大きさを表すパラメータであるといえる。スリップアングルSAが時系列で増加していく一般的な車両の旋回走行では、図5に示す横軸を時間軸、さらに図5に示す縦軸を変形面積としたグラフを、旋回走行時の変形面積の時系列変化を示すグラフに対応していると考えることができる。   FIG. 6 also shows the relationship between the above-described deformation area calculated based on measurement data (time-series acceleration data) by an accelerometer installed on the tire and the slip angle SA. The change of the cornering force CF with respect to the change of the slip angle SA agrees well with the change of the deformation area with respect to the change of the slip angle SA. Details of the method for calculating the deformation area shown in FIG. 6 will be described later. As described above, it can be said that the size of the deformation area is a parameter representing the size of the cornering force. In general vehicle turning traveling in which the slip angle SA increases in time series, a graph with the horizontal axis shown in FIG. 5 as the time axis and the vertical axis shown in FIG. It can be considered that it corresponds to a graph showing the time series change of the area.

すなわち、車両が旋回している最中では、旋回を開始した当初(微舵域)において、変形面積は時間の経過とともに増加し、変形面積と時間とは略比例関係にある。そして、時間がある程度経過すると(中舵域)、変形面積と経過時間との略比例関係は崩れてくる。そして、時間がさらに経過すると(大舵域)、変形面積の大きさは飽和する(より詳しくは、時間の経過にともなって、変形面積は緩やかに減少する)。このような変形面積と時間との関係は、時間と車輪のスリップアングルとが比例関係にあるような旋回走行、例えば、操舵角を一定として走行速度を一定増加率で(単位時間あたりの増加量を一定として)増加させていく場合や、走行速度を一定として操舵角を一定増加率で(単位時間あたりの増加量を一定として)増加させていく場合に、精度良く成り立つ。   That is, while the vehicle is turning, at the beginning of turning (the fine steering area), the deformation area increases with time, and the deformation area and time are in a substantially proportional relationship. When a certain amount of time has passed (medium rudder zone), the substantially proportional relationship between the deformation area and the elapsed time is broken. When the time further elapses (large rudder area), the size of the deformation area is saturated (more specifically, the deformation area gradually decreases with time). Such a relationship between the deformation area and time is such that the time and the slip angle of the wheel are in a proportional relationship, for example, the steering speed is constant and the traveling speed is increased at a constant rate (increase amount per unit time). This is true when the vehicle speed is increased (when the vehicle speed is constant) or when the steering angle is increased at a constant rate of increase (with the amount of increase per unit time constant) with the traveling speed constant.

変形面積と時間とが略比例関係にある上記の微舵域では、変形面積の変化率(単位時間あたりの変形量)は比較的大きく、時間が経過しても傾きは略一定である。そして、中舵域では、時間の経過にともない、変形面積の変化率は徐々に小さくなる。そして、大舵域では、時間が経過しても変化率は略一定となる。このような変化率の変化は、図5および図6に示すグラフから容易に判断できる。図7は、車両の旋回走行中における、変化率の時系列変化の概略を示すグラフである。タイヤや旋回条件等が異なっていても、図7に示すように、変化率は、時間の経過にともなって、一定値、減少、一定値(より詳しくは、ほぼ0である負の値)と変遷する。変化率算出部34は、車両12の旋回中における、このような所定時間間隔毎の変化率を算出する。そして、メモリ27が、旋回開始から最初に算出された変化率を、基準値として記憶する。   In the fine steering area where the deformation area and the time are approximately proportional, the rate of change of the deformation area (the amount of deformation per unit time) is relatively large, and the slope is substantially constant over time. In the middle rudder area, the rate of change of the deformation area gradually decreases with time. In the large rudder region, the rate of change is substantially constant even if time elapses. Such a change in the change rate can be easily determined from the graphs shown in FIGS. FIG. 7 is a graph showing an outline of a time-series change in the rate of change during turning of the vehicle. Even if the tires and turning conditions are different, as shown in FIG. 7, the rate of change is a constant value, a decreasing value, and a constant value (more specifically, a negative value that is almost zero) as time passes. Change. The change rate calculation unit 34 calculates such a change rate for each predetermined time interval while the vehicle 12 is turning. Then, the memory 27 stores the rate of change calculated first from the start of turning as a reference value.

図8は、図5に示す複数のグラフそれぞれについて算出した、スリップアングルと変化率の関係を示すグラフである。図8は、図5に示す各グラフについて、スリップアングルを0.5°づつ変化させて、コーナリングフォースCFの変化率を算出することで得られたグラフである。上述のように、旋回走行中においては、旋回時間が経過するにつれてスリップアングルは増大するものであり、一般的な車両の旋回走行中においては、図8における横軸を、旋回時間と等価なものとして考えることができる。図8に示すように、それぞれ異なる旋回走行条件のいずれであっても、微舵域においては、変動率の値は略一定値(いずれも、約0.90)である。そして、微舵域から中舵域にさしかかる領域において、徐々に減少している。図9にも示されているように、このような変化率の変化の態様は、走行条件が種々異なっていても各場合で同様であり、また、タイヤの種類が種々異なっていても各場合で同様である。   FIG. 8 is a graph showing the relationship between the slip angle and the rate of change calculated for each of the plurality of graphs shown in FIG. FIG. 8 is a graph obtained by calculating the change rate of the cornering force CF by changing the slip angle by 0.5 ° for each graph shown in FIG. As described above, during turning, the slip angle increases as the turning time elapses. During turning of a general vehicle, the horizontal axis in FIG. 8 is equivalent to the turning time. Can be thought of as As shown in FIG. 8, the value of the variation rate is a substantially constant value (both are about 0.90) in the fine steering area under any of the different turning traveling conditions. And in the area approaching from the fine steering area to the middle steering area, it gradually decreases. As shown in FIG. 9, the mode of change of the change rate is the same in each case even when the driving conditions are different, and each case is different even if the tire types are different. The same is true.

第2算出部36では、変化率が算出されるたび、算出された変化率の上記基準値に対する変動割合を算出する。図9は、車両の旋回走行中における、変動割合の時系列変化の概略を示すグラフである。変化率が算出されるたび、すなわち単位時間毎に算出される変動割合は、図7に示す変化率のグラフを、基準値で規格化したグラフとなる。図7および図8に示す変化率の変化の態様から判断できるように、タイヤや旋回条件等が異なっていても、図9に示すように、変動割合は、微舵域において1.0にごく近い一定値となり、中舵域から大舵域へと変遷するにつれて、変動割合は減少してくる。第2算出部36は、このような変動割合を時系列に算出し、判定部38へ順次送信する。   Each time the change rate is calculated, the second calculation unit 36 calculates a variation rate of the calculated change rate with respect to the reference value. FIG. 9 is a graph showing an outline of a time-series change in the fluctuation ratio during the turning of the vehicle. The rate of change calculated every time the rate of change is calculated, that is, every unit time, is a graph obtained by standardizing the rate of change graph shown in FIG. 7 with a reference value. As can be judged from the change rate change modes shown in FIGS. 7 and 8, even if the tires and the turning conditions are different, the change rate is only 1.0 in the fine steering region as shown in FIG. It becomes a close constant value, and the rate of change decreases as it changes from the middle rudder area to the large rudder area. The second calculation unit 36 calculates such a fluctuation ratio in time series and sequentially transmits it to the determination unit 38.

判定部38は、第2算出部36から送られた変動割合の値が、予め設定された閾値を下回るか否かを判定する。判定部38は、変動割合の値が予め定められた閾値を下回った場合、旋回安定性が低下している(すなわち、車両の旋回安定性が低下して車両がスリップ状態となる可能性が高い)と判定する。そして、この判定結果(旋回安定性が低下していること)を運転者に知らせるための警告画像を、ディスプレイ40に表示させる。なお、ディスプレイ40は、このような警告画像のみに限らず、取得された加速度データの波形や、算出された各種パラメータなど、処理装置20において扱われる各種データや算出結果を逐次表示可能となっている。   The determination unit 38 determines whether or not the value of the fluctuation ratio sent from the second calculation unit 36 is below a preset threshold value. When the value of the fluctuation ratio falls below a predetermined threshold value, the determination unit 38 has a reduced turning stability (that is, the turning stability of the vehicle is reduced and the vehicle is likely to slip). ). Then, a warning image for notifying the driver of the determination result (turning stability is lowered) is displayed on the display 40. The display 40 is not limited to such a warning image, and can sequentially display various data and calculation results handled by the processing device 20 such as a waveform of acquired acceleration data and various calculated parameters. Yes.

判定部38における判定処理の内容について説明する。車両の旋回走行中において、車輪の横すべりが顕著となるのは、中舵域から大舵域にさしかかるあたりからである。車輪のスリップアングルとコーナリングフォースとの関係が中舵域に入った状態で、さらにスリップアングルが増大すれば、上記関係は大舵域に入り、短時間のうちに車両はスリップ状態となる。逆に、車輪のスリップアングルとコーナリングフォースとの関係が中舵域に入った状態で、スリップアングルが減少すれば、上記関係は微舵域に入り、車輪の横すべりが少なく、安定かつ安全な旋回状態となる。運転者が、車両の旋回走行中に、車輪のスリップアングルとコーナリングフォースとの関係が、上記中舵域から大舵域にさしかかるあたりに入ったことを知ることができれば、車両がスリップ状態となるのを防止することができる。例えば、スリップアングルがこれ以上増加しないように、また、スリップアングルが減少するように車両を操縦することで、車両がスリップ状態となるのを防止することができる。例えば、車両の走行速度を減速させたり、車輪の操舵角を減少させることで、スリップアングルを低減させることができる。車輪の旋回安定性を評価する上で、このように、車輪のスリップアングルとコーナリングフォースとの関係が、中舵域から大舵域にさしかかるあたりに入ったか否かを知ることは重要である。   The contents of the determination process in the determination unit 38 will be described. During the turning of the vehicle, the side slip of the wheel becomes remarkable because the vehicle approaches the large rudder region from the middle rudder region. If the relationship between the slip angle of the wheel and the cornering force is in the middle rudder zone and the slip angle further increases, the above relationship enters the large rudder zone, and the vehicle is slipped in a short time. Conversely, if the relationship between the slip angle of the wheel and the cornering force is in the middle rudder zone, and the slip angle decreases, the above relationship will enter the fine rudder zone, and there will be less side slip of the wheel, making stable and safe turning. It becomes a state. If the driver can know that the relationship between the slip angle of the wheel and the cornering force has entered the large steering area from the middle steering area while the vehicle is turning, the vehicle will slip. Can be prevented. For example, it is possible to prevent the vehicle from slipping by manipulating the vehicle so that the slip angle does not increase any more and the slip angle decreases. For example, the slip angle can be reduced by reducing the traveling speed of the vehicle or reducing the steering angle of the wheels. In evaluating the turning stability of the wheel, it is important to know whether or not the relationship between the slip angle of the wheel and the cornering force has entered from the middle rudder region to the large rudder region.

図9に示すように、微舵域では、変動割合の値は1.0にごく近い一定値となっている。この変動割合の値は、微舵域から中舵域にさしかかるあたりで小さくなり、中舵域から大舵域にさしかかるにつれてさらに減少する。旋回安定性判定部38において、このような変動割合が所定の値を下回るか否かを判定することで、旋回走行中の車両の車輪が、中舵域から大舵域にさしかかっているか否かを判定できる。   As shown in FIG. 9, in the fine steering area, the value of the fluctuation ratio is a constant value very close to 1.0. The value of the fluctuation ratio decreases as it approaches from the fine rudder area to the middle rudder area, and further decreases as it approaches from the middle rudder area to the large rudder area. In the turning stability determination unit 38, it is determined whether or not such a fluctuation rate is lower than a predetermined value, so that whether or not the wheel of the vehicle that is turning is approaching the large rudder region from the middle rudder region. Can be determined.

図10は、このような装置10において実施される、本発明の車輪の旋回安定性評価方法のフローチャート図である。以下、装置10において実施される、本発明の車輪の旋回安定性評価方法について詳細に説明する。   FIG. 10 is a flowchart of the wheel turning stability evaluation method of the present invention, which is carried out in such an apparatus 10. Hereinafter, the method for evaluating the turning stability of the wheel of the present invention, which is performed in the apparatus 10, will be described in detail.

まず、車両12の運転者が、ステアリングなどの車両操舵装置を操作して車輪14を操舵することで、車両12の旋回走行が開始される(ステップS100)。旋回走行が開始されると、旋回開始検出手段18によって車両12の旋回走行が開始されたことが検知されて、車輪14の加速度データ(タイヤ半径方向、タイヤ幅方向、およびタイヤ周方向それぞれの加速度データ)の取得が開始される(ステップS102)。   First, the driver of the vehicle 12 operates the vehicle steering device such as a steering wheel to steer the wheel 14, whereby the vehicle 12 starts to turn (step S100). When the cornering is started, the cornering start detecting means 18 detects that the cornering of the vehicle 12 is started, and the acceleration data of the wheels 14 (acceleration in the tire radial direction, tire width direction, and tire circumferential direction). (Data) acquisition is started (step S102).

ステップS102では、データ処理ユニット20が、センサユニット16a〜16dから送信された加速度情報を連続的に受信して、この加速度情報を処理する。より詳しくは、データ取得部22が、アンプ4で増幅された、タイヤ半径方向、タイヤ幅方向、およびタイヤ周方向それぞれの加速度データを入力データとして取得する。アンプ4から供給されるデータはアナログデータであり、データ取得部22は、タイヤ半径方向、タイヤ幅方向、およびタイヤ周方向それぞれの加速度データを、所定のサンプリング周波数でサンプリングして、それぞれデジタルデータに変換する。この際、データ取得部22は、上述のように、各送信機15から送信された上述のIDに基づき、各車輪から送信される加速度の計測データが、どの車輪のタイヤの加速度の計測データであるか(車輪14a〜車輪14dのいずれの車輪であるか)を判定する。   In step S102, the data processing unit 20 continuously receives acceleration information transmitted from the sensor units 16a to 16d and processes the acceleration information. More specifically, the data acquisition unit 22 acquires acceleration data in the tire radial direction, tire width direction, and tire circumferential direction amplified by the amplifier 4 as input data. The data supplied from the amplifier 4 is analog data, and the data acquisition unit 22 samples acceleration data in the tire radial direction, tire width direction, and tire circumferential direction at a predetermined sampling frequency, and converts them into digital data. Convert. At this time, as described above, the data acquisition unit 22 is based on the above-mentioned ID transmitted from each transmitter 15, and the acceleration measurement data transmitted from each wheel is the measurement data of the acceleration of the tire of which wheel. It is determined whether there is any wheel (wheel 14a to wheel 14d).

次に、タイヤ半径方向、タイヤ幅方向、およびタイヤ周方向それぞれの加速度データから、接地領域におけるタイヤ15表面の上記変形面積が算出される(ステップS104)。以降、ステップS104における変形面積の算出処理について詳述する。図11は、図10に示すフローチャートのうち、ステップS104における処理の詳細を示すフローチャート図である。   Next, the deformation area of the surface of the tire 15 in the contact area is calculated from acceleration data in the tire radial direction, tire width direction, and tire circumferential direction (step S104). Hereinafter, the deformation area calculation processing in step S104 will be described in detail. FIG. 11 is a flowchart showing details of the processing in step S104 in the flowchart shown in FIG.

図12および図13は、装置10における各処理で得られる結果の一例を示している。これら図12および図13に示す結果は、いずれも、加速度センサ2によって計測した、タイヤの半径方向の加速度データについての処理結果である。まず、取得されたデジタルの加速度データが、信号処理部24に供給され、それぞれ、フィルタによる平滑化処理が行われる(ステップS122)。   12 and 13 show an example of results obtained by each process in the apparatus 10. The results shown in FIG. 12 and FIG. 13 are both processing results for acceleration data in the radial direction of the tire measured by the acceleration sensor 2. First, the acquired digital acceleration data is supplied to the signal processing unit 24, and smoothing processing using a filter is performed (step S122).

図12(a)は、データ取得部22で取得される、タイヤ半径方向のデジタル加速度データの一例である。図12(a)に示すように、信号処理部24に供給された計測データはノイズ成分が多く含まれるため、平滑化処理により、図12(b)に示すような滑らかなデータとされる。フィルタは、例えば、所定の周波数をカットオフ周波数とするデジタルフィルタが用いられる。カットオフ周波数は、転動速度やノイズ成分によって変化するが、例えば転動速度が60(km/時)の場合、カットオフ周波数は、0.5〜2(kHz)とされる。この他に、デジタルフィルタの替わりに、移動平均処理やトレンドモデル等を用いて平滑化処理を行ってもよい。   FIG. 12A is an example of digital acceleration data in the tire radial direction acquired by the data acquisition unit 22. As shown in FIG. 12A, the measurement data supplied to the signal processing unit 24 contains a lot of noise components, so that the smoothing processing results in smooth data as shown in FIG. For example, a digital filter having a predetermined frequency as a cutoff frequency is used as the filter. The cut-off frequency varies depending on the rolling speed and noise components. For example, when the rolling speed is 60 (km / hour), the cut-off frequency is set to 0.5 to 2 (kHz). In addition, a smoothing process may be performed using a moving average process, a trend model, or the like instead of the digital filter.

次に、信号処理部24において、平滑化処理された加速度の計測データから、低周波の背景成分1が除去される(ステップS124)。例えば、タイヤ半径方向の加速度の背景成分1は、タイヤの転動中の遠心力(向心力)の加速度成分及び重力加速度成分の影響を含む。図12(b)では、タイヤ半径方向の加速度データについて、背景成分1の波形が示されている。背景成分の抽出は、ステップ104で得られた平滑化処理後の波形データに対し、さらに平滑化処理を行うことで実施する。例えば、所定の周波数をカットオフ周波数とするデジタルフィルタが用いられる。カットオフ周波数は、例えば転動速度が60(km/時)の場合、カットオフ周波数は、0.5〜2(kHz)とされる。この他に、デジタルフィルタの替わりに、移動平均処理やトレンドモデル等を用いて平滑化処理を行ってもよい。また、平滑化処理後の波形データにおいて、例えば所定の時間間隔で複数の節点を設け、予め定められた関数群、例えば3次のスプライン関数を用いて、最小二乗法により第1の近似曲線を算出することによって求めてもよい。節点は、スプライン関数の局所的な曲率(屈曲性)を規定する横軸上の拘束条件を意味する。   Next, the signal processing unit 24 removes the low-frequency background component 1 from the smoothed acceleration measurement data (step S124). For example, the background component 1 of acceleration in the tire radial direction includes the effects of an acceleration component and a gravity acceleration component of centrifugal force (centripetal force) during rolling of the tire. In FIG.12 (b), the waveform of the background component 1 is shown about the acceleration data of a tire radial direction. The background component is extracted by further smoothing the waveform data after the smoothing process obtained in step 104. For example, a digital filter having a predetermined frequency as a cutoff frequency is used. For example, when the rolling speed is 60 (km / h), the cutoff frequency is set to 0.5 to 2 (kHz). In addition, a smoothing process may be performed using a moving average process, a trend model, or the like instead of the digital filter. Further, in the waveform data after the smoothing process, for example, a plurality of nodes are provided at predetermined time intervals, and a first approximate curve is obtained by a least square method using a predetermined function group, for example, a cubic spline function. You may obtain | require by calculating. The node means a constraint condition on the horizontal axis that defines the local curvature (flexibility) of the spline function.

信号処理部24では、このようにして抽出された背景成分1を、ステップS122で平滑化処理された加速度の計測データから差し引くことで、計測データからタイヤの回転に基づく加速度成分及び重力加速度成分が除去される。図12(c)には、背景成分除去後のタイヤ半径方向の加速度の時系列データが示されている。これにより、タイヤのトレッド部の接地変形に基づく加速度の成分(変形加速度時系列データ)を抽出することができる。これらの平滑化処理(ステップS122)および背景成分除去(ステップS124)は、タイヤ半径方向、タイヤ幅方向およびタイヤ周方向のデジタル加速度データそれぞれについて実施される。   The signal processing unit 24 subtracts the background component 1 thus extracted from the acceleration measurement data smoothed in step S122, so that the acceleration component based on the rotation of the tire and the gravitational acceleration component are obtained from the measurement data. Removed. FIG. 12C shows time-series data of acceleration in the tire radial direction after the background component is removed. As a result, an acceleration component (deformation acceleration time-series data) based on the ground deformation of the tread portion of the tire can be extracted. The smoothing process (step S122) and the background component removal (step S124) are performed for the digital acceleration data in the tire radial direction, the tire width direction, and the tire circumferential direction, respectively.

なお、この際、信号処理部24は、このようにして取得された、タイヤの変形に基づく加速度の時系列データから、上述の回転角θが、180°、540°、900°・・・となるタイミングをそれぞれ抽出しておく。信号処理部24では、タイヤの変形に基づく加速度の時系列データのグラフにおいて、このタイヤの変形に基づく加速度が極小値をとるタイミングを、回転角θが、θ=180°、540°、900°・・・となるタイミングとして抽出する。すなわち、これら極小値のタイミングを、図2に示すように、タイヤ空洞領域の内周面に固定した加速度センサ2が、タイヤの接地面の中心位置に到来する(最も近づく)タイミングとして抽出する。これは、タイヤの接地領域において、タイヤの外周面の路面垂直方向の位置は、路面によって規定されるからである。   At this time, the signal processing unit 24 determines that the rotation angle θ described above is 180 °, 540 °, 900 °,... From the time series data of acceleration based on tire deformation acquired in this way. Are extracted in advance. In the signal processing unit 24, in the graph of the time series data of the acceleration based on the tire deformation, the timing at which the acceleration based on the tire deformation takes the minimum value, the rotation angle θ is θ = 180 °, 540 °, 900 °. Extracted as the timing of. That is, the timing of these minimum values is extracted as the timing at which the acceleration sensor 2 fixed on the inner peripheral surface of the tire cavity region arrives (closest) to the center position of the tire contact surface as shown in FIG. This is because the position in the road surface vertical direction of the outer peripheral surface of the tire is defined by the road surface in the tire contact area.

接地領域において、路面は元々曲率のついたタイヤ外周面を平面状に変形させるので、タイヤは厚み方向に変形する。これによって、タイヤ空洞領域の内周面の位置は、接地領域において、タイヤ厚み方向(路面と垂直な方向)に、少なからず変動する。タイヤの厚み方向の変形は、接地面の中心位置において最も少なくなる。タイヤ空洞領域の内周面に配置された加速度センサによって取得される、タイヤの変形に基づく加速度が極小となるタイミングは、上述の回転角θが、180°、540°、900°・・・となるタイミングであるといえる。このような、回転角θが、180°、540°、900°・・・となるタイミングから、転動中のタイヤにおける時系列の回転角θを求めることができる。   In the contact area, the road surface deforms the outer peripheral surface of the tire, which originally has a curvature, into a flat shape, so that the tire deforms in the thickness direction. As a result, the position of the inner peripheral surface of the tire cavity region fluctuates in the tire thickness direction (direction perpendicular to the road surface) in the ground contact region. The deformation in the thickness direction of the tire is minimized at the center position of the contact surface. The timing at which the acceleration based on the deformation of the tire, which is obtained by the acceleration sensor arranged on the inner peripheral surface of the tire cavity region, becomes the minimum, the rotation angle θ described above is 180 °, 540 °, 900 °, and so on. It can be said that From such timing when the rotation angle θ is 180 °, 540 °, 900 °,..., The time-series rotation angle θ in the rolling tire can be obtained.

次に、接地タイミング導出部26において、タイヤの変形に基づく(変形に起因する)タイヤ半径方向の加速度の時系列データに基づき、走行路面上を転動するタイヤ15の外面位置13が走行路面に接地したタイミング、およびこの外面位置13が接地路面から離間したタイミングを導出する(ステップS126)。図13には、図12(c)に示す、タイヤ半径方向の変形加速度時系列データの一部が、拡大して示されている。接地タイミング、および路面からの離間のタイミングは、ステップS124において抽出された、変形加速度時系列データにおいて、加速度が急激に変化して0を横切る点を2つ求めることで抽出することができる。このように加速度の時系列データが急激に大きく変化する部分を、接地前端及び接地後端と定めることができるのは、トレッド部が回転して接地領域に来るとき、または接地領域から出るとき、タイヤが急激に変形するからである。   Next, in the ground contact timing deriving unit 26, the outer surface position 13 of the tire 15 rolling on the traveling road surface is set on the traveling road surface based on the time-series data of the acceleration in the tire radial direction based on the deformation of the tire. The timing of grounding and the timing at which the outer surface position 13 is separated from the grounding road surface are derived (step S126). FIG. 13 is an enlarged view of a part of the deformation acceleration time series data in the tire radial direction shown in FIG. The contact timing and the separation timing from the road surface can be extracted by obtaining two points where the acceleration changes suddenly and crosses 0 in the deformation acceleration time-series data extracted in step S124. The portion where the time series data of acceleration changes greatly in this way can be defined as the ground contact front end and the ground back end when the tread portion rotates and comes into the ground region, or when it comes out of the ground region. This is because the tire deforms rapidly.

次に、軌跡導出部28において、タイヤの変形に基づくタイヤ幅方向の加速度の時系列データ、およびタイヤ周方向の加速度の時系列データが時間積分されて、外面位置13の時系列の変形変位が算出される。これにより、走行路面上を転動するタイヤ15の外面位置13の、XYZ空間における軌跡を詳細に導出する(ステップS128)。   Next, in the trajectory deriving unit 28, time series data of acceleration in the tire width direction based on tire deformation and time series data of acceleration in the tire circumferential direction are time-integrated, and the time series deformation displacement of the outer surface position 13 is obtained. Calculated. Thereby, the locus | trajectory in XYZ space of the outer surface position 13 of the tire 15 rolling on a driving | running | working road surface is derived | led-out in detail (step S128).

図14(a)〜(c)は、それぞれ、ステップS128において、軌跡導出部28で行なわれる処理結果を模式的に示すグラフである。図14(a)〜(c)に示すグラフは、タイヤ半径方向の変形加速度時系列データについての処理結果である。軌跡導出部28では、まず、変形加速度時系列データについて2階の時間積分を施し、変位データを生成する。図14(a)は、データ処理部において第1の背景成分が除去された加速度の時系列データ(変形加速度時系列データ)を、時間に関して2階積分した結果である。図14(a)に示されるように、時間と共に変位が増大していることが見られる。これは、積分の対象となる加速度の時系列データにノイズ成分を含み、積分により積算されていくからである。一般に、定常状態で転動するタイヤのトレッド部の注目する一点の変形量又は変位を観察した場合、タイヤの回転周期を単位として周期的な変化を示す。したがって、時間と共に変位が増大することは通常ありえない。そこで、2階の時間積分が施されて得られた変位データが、タイヤの回転周期を単位として周期的な変化を示すように、この変位データに対して以下の処理が行われる。   FIGS. 14A to 14C are graphs each schematically showing a processing result performed by the locus deriving unit 28 in step S128. The graphs shown in FIGS. 14A to 14C are the processing results for the deformation acceleration time series data in the tire radial direction. The trajectory deriving unit 28 first performs time integration of the second floor on the deformation acceleration time-series data to generate displacement data. FIG. 14A shows a result of second-order integration with respect to time of time series data (deformed acceleration time series data) of acceleration from which the first background component has been removed in the data processing unit. As shown in FIG. 14A, it can be seen that the displacement increases with time. This is because the time series data of acceleration to be integrated includes a noise component and is integrated by integration. In general, when the amount of deformation or displacement of a point of interest in a tread portion of a tire that rolls in a steady state is observed, a periodic change is shown with the rotation period of the tire as a unit. Therefore, it is usually not possible for the displacement to increase with time. Therefore, the following processing is performed on the displacement data so that the displacement data obtained by performing the second-order time integration shows a periodic change in units of the tire rotation cycle.

すなわち、背景成分1を算出した方法と同様に、変位データに含まれるノイズ成分を背景成分2として算出する。なお、この際、上述の時系列の回転角θを用いることで、路面との接地領域を含む領域におけるタイヤの転動中の変形量を精度よく求めることができる。具体的に説明すると、タイヤの周上の領域を、路面との接地領域を含む第1の領域とこれ以外の第2の領域とに分け、第1の領域として、θ=90度より大きく270度未満、450度より大きく720度未満、810度より大きく990度未満の領域を定め、第2の領域として、θ=0度以上90度以下及び270度以上360度以下、360度以上450度以下及び630度以上720度以下、720度以上810度以下及び980度以上1070度以下の領域を定める。背景成分2は、上記第2の領域中の複数の周上位置(θ又はθに対応する時間)を節点として用いて、予め定められた関数群を用いて、第1の領域及び第2の領域のデータに対して最小二乗法により第2の近似曲線を算出することによって求める。節点は、スプライン関数の局所的な曲率(屈曲性)を規定する横軸上の拘束条件を意味する。図14(b)には、背景成分2を表す第2の近似曲線が点線で示されている。図14(b)の例では、図14(b)中の「△」で示される位置、すなわちθ=10,30,50,70,90,270,290,310,330,350,370,390,410,430,450,630,650,670,690,710,730,750,770,790,810,990,1010,1030,1050,1070度における時間を節点としている。   That is, the noise component included in the displacement data is calculated as the background component 2 in the same manner as the method for calculating the background component 1. At this time, the amount of deformation during rolling of the tire in the region including the contact region with the road surface can be accurately obtained by using the above-described time-series rotation angle θ. More specifically, the area on the circumference of the tire is divided into a first area including a contact area with the road surface and a second area other than this, and the first area is larger than θ = 90 degrees 270. An area of less than 85 degrees, greater than 450 degrees and less than 720 degrees, greater than 810 degrees and less than 990 degrees is defined as the second area, θ = 0 degrees to 90 degrees and 270 degrees to 360 degrees, 360 degrees to 450 degrees The following regions are defined: 630 ° to 720 °, 720 ° to 810 °, and 980 ° to 1070 °. The background component 2 uses the plurality of circumferential positions (time corresponding to θ or θ) in the second region as nodes, and uses a predetermined function group, and the first region and the second region It calculates | requires by calculating a 2nd approximation curve with the least squares method with respect to the data of an area | region. The node means a constraint condition on the horizontal axis that defines the local curvature (flexibility) of the spline function. In FIG. 14B, a second approximate curve representing the background component 2 is indicated by a dotted line. In the example of FIG. 14B, the position indicated by “Δ” in FIG. 14B, that is, θ = 10, 30, 50, 70, 90, 270, 290, 310, 330, 350, 370, 390. , 410, 430, 450, 630, 650, 670, 690, 710, 730, 750, 770, 790, 810, 990, 1010, 1030, 1050, 1070 degrees.

図14(a)に示す変位データに対して、上記節点のデータ点を通る3次のスプライン関数で関数近似を行うことにより、図14(b)において点線で示される第2の近似曲線が算出される。関数近似する際、第1の領域には節点はなく、第2の領域の複数の節点のみを用いて関数近似を行い、かつ関数近似に際して行う最小二乗法で用いる第2の領域の重み係数を1とし、第1の領域の重み係数を0.01として処理が行われる。このように背景成分2を算出する際、第1の重み係数を小さくし、かつ第1の領域に節点を定めないのは、第2の領域における変位データを主に用いて背景成分2を算出するためである。第2の領域では、トレッド部の接地による変形は小さく、かつその変形は周上で滑らかに変化するため、タイヤの変形量は周上で小さく、その変化も極めて小さい。これに対して、第1の領域では、タイヤのトレッド部は接地変形に基づいて大きく変位しかつ急激に変化する。このため接地変形に基づく変形量は周上で大きくかつ急激に変化する。すなわち、第2の領域におけるトレッド部の変形量は第1の変形量と対比して概略一定を示す。これより、第2の領域の2階積分により得られた変位データを主に用いて第1の近似曲線を算出することで、第2の領域のみならず、路面との接地領域を含む第1の領域におけるタイヤの転動中の変形量を精度よく求めることができる。図14(b)には、第2の領域の変位データを主に用いて算出された第2の近似曲線が点線で示されている。第2の領域では、第2の近似曲線は変位データ(実線)と略一致している。   A second approximate curve indicated by a dotted line in FIG. 14B is calculated by performing function approximation on the displacement data shown in FIG. 14A with a cubic spline function passing through the data points of the nodes. Is done. When performing function approximation, there are no nodes in the first region, function approximation is performed using only a plurality of nodes in the second region, and the weighting factor of the second region used in the least square method performed in function approximation is used. The processing is performed with 1 being set to 1, and the weighting coefficient of the first region being set to 0.01. Thus, when calculating the background component 2, the first weighting factor is reduced and the node is not defined in the first region. The background component 2 is calculated mainly using the displacement data in the second region. It is to do. In the second region, deformation due to contact of the tread portion is small and the deformation changes smoothly on the circumference, so that the amount of deformation of the tire is small on the circumference and the change is also extremely small. On the other hand, in the first region, the tread portion of the tire is greatly displaced and rapidly changes based on the ground deformation. For this reason, the amount of deformation based on ground deformation is large and rapidly changes on the circumference. That is, the deformation amount of the tread portion in the second region is substantially constant as compared with the first deformation amount. Thus, by calculating the first approximate curve mainly using the displacement data obtained by the second order integration of the second area, the first area including not only the second area but also the ground contact area with the road surface is obtained. The amount of deformation during rolling of the tire in the region can be obtained with high accuracy. In FIG. 14B, the second approximate curve calculated mainly using the displacement data of the second region is indicated by a dotted line. In the second region, the second approximate curve substantially matches the displacement data (solid line).

そして、背景成分2として算出された近似曲線を変位データから差し引き、トレッド部の接地変形に基づく変形量の周上の分布を算出する。図14(c)は、図14(b)に示す変位信号(実線)から第2の近似曲算線(点線)を差し引くことにより算出される、トレッド部の接地変形に基づく変形量の分布を示している。図14(c)は、トレッド部上の所定の測定位置が周上を回転して変位するときの3回転分の変形量の分布(3回の接地)を示している。接地のたびに変形量が変化していることが見られる。このような方法により算出される変形量は、タイヤの有限要素モデルを用いてシミュレーションを行ったときの変形量と精度良く一致する。このようにして、図14(c)に示すような、タイヤの回転角θ(および時間)とタイヤ半径方向の変形変位の関係が得られる。タイヤ幅方向、およびタイヤ周方向についても、同様の処理を行うことで、タイヤの回転角θ(および時間)とタイヤ幅方向の変形変位の関係、タイヤの回転角θ(および時間)とタイヤ周方向の変形変位の関係が、それぞれ得られる。   Then, the approximate curve calculated as the background component 2 is subtracted from the displacement data, and the distribution of the deformation amount based on the ground deformation of the tread portion is calculated. FIG. 14C shows the distribution of deformation based on the ground deformation of the tread portion, which is calculated by subtracting the second approximate curve (dotted line) from the displacement signal (solid line) shown in FIG. 14B. Show. FIG. 14C shows a distribution of deformation amounts for three rotations (three times of ground contact) when a predetermined measurement position on the tread portion rotates around the circumference and is displaced. It can be seen that the amount of deformation changes with each contact. The deformation amount calculated by such a method coincides with the deformation amount when the simulation is performed using the tire finite element model with high accuracy. In this manner, the relationship between the tire rotation angle θ (and time) and the deformation displacement in the tire radial direction as shown in FIG. 14C is obtained. By performing the same process for the tire width direction and the tire circumferential direction, the relationship between the tire rotation angle θ (and time) and the deformation displacement in the tire width direction, the tire rotation angle θ (and time) and the tire circumference A relationship of deformation displacement in the direction is obtained respectively.

軌跡導出部28では、このようにして、タイヤの回転角に対する、タイヤの外面位置13の、タイヤ半径方向変位、タイヤ幅方向変位、タイヤ周方向変位がそれぞれ得られる。図15(a)および(b)は、公知の室内コーナリング試験機を用いて取得された、タイヤの変形に基づく加速度データを用いて算出された、タイヤの所定部位(加速度センサの接地位置)の、上記XYZ空間における軌跡を示す図である。図15(a)および(b)は、タイヤの回転角に対する、タイヤの所定部位の変位に基づき、タイヤの所定部位の位置を直交座標系に変えて書き表したグラフである。図15(a)は、X方向とY方向とからなる座標系における、加速度センサ2の軌跡を示している。また、図15(b)は、Y方向とZ方向とからなる座標系における、加速度センサ2の軌跡を示している。ステップ124においては、回転軌跡演算部28が、タイヤ15の外面位置13のこのような回転軌跡を導出し、導出した回転軌跡を変形面積導出部32に送る。   In the locus deriving unit 28, the tire radial direction displacement, the tire width direction displacement, and the tire circumferential direction displacement of the tire outer surface position 13 with respect to the tire rotation angle are obtained in this way. FIGS. 15A and 15B show a predetermined portion of the tire (acceleration sensor ground contact position) calculated using acceleration data based on tire deformation obtained using a known indoor cornering tester. It is a figure which shows the locus | trajectory in the said XYZ space. FIGS. 15A and 15B are graphs in which the position of the predetermined portion of the tire is changed to an orthogonal coordinate system based on the displacement of the predetermined portion of the tire with respect to the rotation angle of the tire. FIG. 15A shows a locus of the acceleration sensor 2 in a coordinate system composed of the X direction and the Y direction. FIG. 15B shows a locus of the acceleration sensor 2 in a coordinate system composed of the Y direction and the Z direction. In step 124, the rotation locus calculator 28 derives such a rotation locus of the outer surface position 13 of the tire 15 and sends the derived rotation locus to the deformation area derivation unit 32.

次に、変形面積導出部32が、外面位置13の接地および離間のタイミング、および外面位置13の軌跡から、接地領域におけるタイヤ15の変形の大きさを表す、変形面積を算出する(ステップS129)。具体的には、軌跡導出部28で導出された上記タイヤ幅方向の時系列の変形変位を、接地タイミング導出部26において導出された、外面位置13の接地時点から外面位置13の離間時点まで積分して求める。変形面積算出部32では、このようにして、図4(b)に斜線で示すようなタイヤ15の変形面積を算出する。このようにして求められる変形面積は、図15(a)に示すグラフ上における、着色領域の面積に対応している。   Next, the deformation area deriving unit 32 calculates a deformation area representing the magnitude of deformation of the tire 15 in the contact area from the contact and separation timing of the outer surface position 13 and the trajectory of the outer surface position 13 (step S129). . Specifically, the time-series deformation displacement in the tire width direction derived by the trajectory deriving unit 28 is integrated from the time of contact of the outer surface position 13 to the time of separation of the outer surface position 13 derived by the contact timing deriving unit 26. And ask. In this way, the deformation area calculation unit 32 calculates the deformation area of the tire 15 as indicated by the oblique lines in FIG. The deformation area thus obtained corresponds to the area of the colored region on the graph shown in FIG.

上述のように、このような変形面積と時間との関係は、時間と車輪のスリップアングルとが比例関係にあるような旋回走行において、精度良く成り立つ。例えば、操舵角を一定として走行速度を一定増加率で(単位時間あたりの増加量を一定として)増加させていく場合や、走行速度を一定として操舵角を一定増加率で(単位時間あたりの増加量を一定として)増加させていく場合に、精度良く成り立つ。例えば、高速道路の入り口やジャンクションなど、旋回半径が一定(例えば100R)のコーナーを、一般的な乗用車両やトラック車両が、順次速度を増加させて(例えば、50km/h→60km/h→80km/hと漸増させて)走行する場合において、精度良く成り立つ。あるいは、旋回半径が次第に減少するような(例えば、旋回半径が80R→50R→30Rと漸少するような)一般道の複合コーナーを、一般的な乗用車両やトラック車両が、法定速度(60km/h)以下の一定走行速度(例えば50km/h)で走行する場合などにおいて、精度良く成り立つ。   As described above, the relationship between the deformation area and the time is established with high accuracy in the turning traveling in which the time and the slip angle of the wheel are in a proportional relationship. For example, when the steering speed is constant and the travel speed is increased at a constant rate (with a constant increase per unit time), or the travel angle is constant and the steering angle is increased at a constant rate (increase per unit time) This is true with increasing accuracy (assuming a constant amount). For example, a general passenger vehicle or a truck vehicle sequentially increases the speed (for example, 50 km / h → 60 km / h → 80 km) at a corner having a constant turning radius (for example, 100R) such as an entrance to a highway or a junction. (Increased to / h), the vehicle can operate with high accuracy. Alternatively, a common corner of a general road where the turning radius gradually decreases (for example, the turning radius gradually decreases from 80R → 50R → 30R), a general passenger vehicle or a truck vehicle has a legal speed (60 km / h) It is established with high accuracy when traveling at a constant traveling speed (for example, 50 km / h) as follows.

このような方法により算出される変形面積は、タイヤの有限要素モデルを用いてシミュレーションを行ったときの変形面積と精度良く一致する。本実施形態では、このようにして変形面積を導出する。例えば、一般的な乗用車両やトラック車両で、一般道や高速道路を走行する場合、このような変形面積の導出は、単位時間(例えば0.5秒)毎に行なえばよい。一般的な乗用車両やトラック車両で、一般車両や高速道路を走行する場合、旋回開始から0.5秒経過時点では車両の車輪は充分微舵域の範囲にあり、かつ、タイヤは少なくとも旋回開始時点から1回転以上回転しているといえる。単位時間を、例えば0.5秒に設定しておけば、上述の各場合それぞれについて、車両の車輪はまだ充分に微舵域の範囲にある。そして、タイヤは少なくとも1回転しており、変形面積が算出可能である。算出した変形面積は、メモリ27に記憶される。なお、単位時間は、0.5秒であることに限定されず、例えば、乗用車両が、サーキットなどの高速コーナーを高速度(例えば、100km以上)で走行する場合など、単位時間をより短時間に設定すればよい。本発明において、単位時間は、計測条件(車両の走行条件やタイヤの条件、測定装置の条件など)に応じて、適宜好適な値に設定すればよい。   The deformation area calculated by such a method matches the deformation area when the simulation is performed using the tire finite element model with high accuracy. In the present embodiment, the deformation area is derived in this way. For example, when a general passenger vehicle or truck vehicle travels on a general road or an expressway, such a deformation area may be derived every unit time (for example, 0.5 seconds). When driving on a general vehicle or highway with a general passenger vehicle or truck vehicle, the vehicle wheels are sufficiently within the range of the fine steering after 0.5 seconds from the start of turning, and at least the tires start turning It can be said that it is rotating more than 1 rotation from the time. If the unit time is set to 0.5 seconds, for example, the wheels of the vehicle are still in the range of the fine steering area in each case described above. The tire has rotated at least once, and the deformation area can be calculated. The calculated deformation area is stored in the memory 27. The unit time is not limited to 0.5 seconds. For example, when the passenger vehicle travels at a high speed corner such as a circuit at a high speed (for example, 100 km or more), the unit time is shorter. Should be set. In the present invention, the unit time may be appropriately set to a suitable value according to measurement conditions (vehicle driving conditions, tire conditions, measuring device conditions, etc.).

ステップS104における変形面積の算出が、車両12が旋回走行を開始してから1回目の算出であった場合(ステップS106における判定結果がYesの場合)、ステップS104に戻り、次の変形面積を算出する。ステップS104における変形面積の算出が、車両12が旋回走行を開始してから2回目以降の算出であった場合(ステップS106における判定結果がNoの場合)、導出した変形面積は、メモリ27に記憶するとともに、第1算出部34に送られる。   When the calculation of the deformation area in step S104 is the first calculation after the vehicle 12 starts turning (when the determination result in step S106 is Yes), the process returns to step S104 to calculate the next deformation area. To do. When the calculation of the deformation area in step S104 is the calculation after the second time after the vehicle 12 starts turning (when the determination result in step S106 is No), the derived deformation area is stored in the memory 27. And sent to the first calculation unit 34.

そして、第1算出部34が、受け取った変形面積と、先に算出されてメモリ27に記憶された変形面積とを用い、変形面積の変化率を算出する(ステップS108)。具体的には、第1算出部34は、面積導出部32から単位時間毎に算出されて送られる変形面積を受け取り、メモリ27から、先に記憶された、単位時間だけ遡った時点での変形面積を呼び出し、現在の変形面積を先の変形面積で除算して、変形面積の変化率(単位時間あたりの変形面積の変化量)を算出する。   Then, the first calculation unit 34 calculates the change rate of the deformation area using the received deformation area and the deformation area previously calculated and stored in the memory 27 (step S108). Specifically, the first calculation unit 34 receives the deformation area calculated and sent for each unit time from the area deriving unit 32, and the deformation at the point in time that is stored in the unit 27 from the memory 27 earlier. Call the area and divide the current deformation area by the previous deformation area to calculate the deformation area change rate (change amount of deformation area per unit time).

ステップS108における変形面積変化率の算出が、車両12が旋回走行を開始してから1回目の算出であった場合(ステップS110における判定結果がYesの場合)、算出した変形面積の変化率を、基準値としてメモリ27に記憶する(ステップS112)。そして、ステップS104に戻り、ステップS104以降の処理を繰り返す。ステップS108における変形面積の変化率の算出が、車両12が旋回走行を開始してから2回目以降の算出であった場合(ステップS110における判定結果がNoの場合)、導出した変形面積の変化率は、変動割合算出部36に送られる。   When the calculation of the deformation area change rate in step S108 is the first calculation after the vehicle 12 starts turning (when the determination result in step S110 is Yes), the calculated deformation area change rate is The reference value is stored in the memory 27 (step S112). And it returns to step S104 and repeats the process after step S104. When the calculation of the change rate of the deformation area in step S108 is the calculation after the second time after the vehicle 12 starts turning (when the determination result in step S110 is No), the change rate of the derived deformation area is calculated. Is sent to the fluctuation ratio calculation unit 36.

そして、第2算出部36が、第1算出部34から送付された変化率(変形面積の変化率)を受け取り、この受け取った変化率と基準値とを用い、変化率の変動割合を算出する(ステップS114)。具体的には、第2算出部36は、第1算出部34から単位時間毎に送られる変化率を受け取る度、メモリ27から、先に記憶された基準値を呼び出し、現在の変化率を基準値で除算して、変化率の変動割合を算出する。   Then, the second calculation unit 36 receives the change rate (change rate of the deformation area) sent from the first calculation unit 34, and calculates the change rate of the change rate using the received change rate and the reference value. (Step S114). Specifically, every time the second calculation unit 36 receives a change rate sent from the first calculation unit 34 per unit time, the second calculation unit 36 calls the reference value stored in advance from the memory 27 and sets the current change rate as a reference. Divide by value to calculate the rate of change.

本発明において、基準値は、車両が旋回走行を開始してから最初に算出された変化率であることに限定されない。例えば、車両が旋回走行を開始してから2回目に算出された変化率であってもよいし、3回目に算出された変化率であってもよい。ただし、基準値は、上記微舵域における変化率の値であることが好ましく、旋回開始から、例えば0.5秒以内に算出された変化率の値であることが好ましい。そして、車両が旋回走行を開始してから最初に算出された変化率であることが、より好ましい。なお、基準値としては、例えば、車両が旋回走行を開始してから所定時間内、または所定回数目までに算出された、複数の変化率の平均値などであってもよい。この場合も、上記微舵域における変化率に基づいて、上記基準値が算出されることが好ましく、上記所定時間は、例えば1.0秒、また、上記所定回数は、例えば3回であることが好ましい。一般的な乗用車両やトラック車両で、一般道路や高速道路を走行する場合(例えば、タイヤ周長が約2.0m(195/65R15)のタイヤが装着された車両が、高速道路を走行速度80km/hで走行する場合など)、旋回開始から1.0秒経過時点では車両の車輪は充分微舵域の範囲にあり、かつ、タイヤは旋回開始から少なくとも3〜5回転以上回転している。上記所定時間を、例えば1.0秒に設定しておけば、車両の車輪がまだ充分に微舵域にある状態での変形面積が複数算出でき、この微舵域における変形面積に応じた変動割合を複数導出することができる。第2算出部36において算出された変動割合は、メモリ27に記憶されるとともに、判定部38に送られる。なお、上記所定時間は、1.0秒であることに限定されない。また、上記所定回数も3回であることに限定されない。本発明において、上記所定時間や上記所定回数は、計測条件(車両の走行条件や測定装置の条件など)に応じて、適宜好適な値に設定すればよい。   In the present invention, the reference value is not limited to the rate of change calculated first after the vehicle starts turning. For example, the rate of change calculated the second time after the vehicle starts turning may be the rate of change calculated the third time. However, the reference value is preferably a value of the rate of change in the fine steering area, and is preferably a value of the rate of change calculated within, for example, 0.5 seconds from the start of turning. It is more preferable that the rate of change calculated first after the vehicle starts turning. Note that the reference value may be, for example, an average value of a plurality of change rates calculated within a predetermined time or a predetermined number of times after the vehicle starts turning. Also in this case, it is preferable that the reference value is calculated based on the rate of change in the fine steering region, the predetermined time is, for example, 1.0 seconds, and the predetermined number of times is, for example, 3 times. Is preferred. When a general passenger vehicle or a truck vehicle travels on a general road or a highway (for example, a vehicle equipped with tires having a tire circumference of about 2.0 m (195 / 65R15) travels on a highway at a speed of 80 km. For example, when the vehicle travels at / h), the wheel of the vehicle is sufficiently within the range of the fine steering region at the time when 1.0 second has elapsed from the start of the turn, and the tire has rotated at least 3 to 5 times or more from the start of the turn. If the predetermined time is set to, for example, 1.0 second, a plurality of deformation areas can be calculated in a state where the vehicle wheels are still in the fine steering area, and fluctuations according to the deformation area in the fine steering area. Multiple ratios can be derived. The variation ratio calculated by the second calculation unit 36 is stored in the memory 27 and sent to the determination unit 38. The predetermined time is not limited to 1.0 seconds. Further, the predetermined number of times is not limited to three. In the present invention, the predetermined time and the predetermined number of times may be appropriately set to appropriate values according to measurement conditions (vehicle driving conditions, measuring device conditions, etc.).

判定部38は、第2算出部36から変動割合の値が送られるたび、送られた変動割合が、予め設定された閾値を下回るか否かを判定する(ステップS116)。閾値は、例えば0.60とすればよい。すなわち、上述の変動割合(図9参照)が0.60未満となった際、車輪が横滑りを起こして、車両12がスリップ状態となる可能性が高いと判定すればよい。これは、上述のように、微舵域において変動割合が約1.0であり、この変動割合が0.60を下回るということは、車輪の状態が上記大舵域にさしかかっていることを示していると判断できるからである。なお、実際に車両12がスリップ状態となる可能性がより低い、車輪の状態が上記中舵域にさしかかっている段階で、車両12がスリップ状態となる可能性が高いと判定する場合、閾値は、例えば0.88とすればよい。   Whenever the value of the fluctuation ratio is sent from the second calculation section 36, the determination section 38 determines whether or not the sent fluctuation ratio is below a preset threshold value (step S116). The threshold value may be set to 0.60, for example. That is, when the above-described variation ratio (see FIG. 9) is less than 0.60, it may be determined that the possibility that the vehicle 12 slips and the vehicle 12 is in a slip state is high. As described above, this means that the fluctuation ratio is about 1.0 in the fine steering area, and that this fluctuation ratio is less than 0.60 indicates that the state of the wheel is approaching the large steering area. It is because it can be judged that it is. When it is determined that the vehicle 12 is likely to be in a slip state at a stage where the vehicle 12 is less likely to actually be in a slip state and the wheel state is approaching the middle rudder range, the threshold is For example, it may be set to 0.88.

ステップS116における判定結果がNoの場合、ステップS104に戻り、ステップS104以降の処理を繰り返す。ステップS116における判定結果がYesの場合、判定部38は、車両の旋回安定性が低下して車両がスリップ状態となる可能性が高いことを、運転者に知らせるための警告画像を、ディスプレイ40に表示させる(ステップS118)。ステップS104〜ステップS116の各処理は、旋回走行が終了するまで(ステップS120の判定結果がYesとなるまで)、繰り返し実施される。例えば、旋回開始検出手段18による、各車輪の操舵角の測定結果が0となり、車両12が直進走行状態となるまで繰り返し実施すればよい。   If the determination result in step S116 is No, the process returns to step S104, and the processes after step S104 are repeated. If the determination result in step S116 is Yes, the determination unit 38 displays a warning image on the display 40 for informing the driver that the turning stability of the vehicle is low and the vehicle is likely to slip. It is displayed (step S118). Each process of step S104-step S116 is repeatedly implemented until turning driving | running | working is complete | finished (until the determination result of step S120 becomes Yes). For example, the measurement may be repeated until the measurement result of the steering angle of each wheel by the turning start detection unit 18 becomes 0 and the vehicle 12 is in a straight traveling state.

本発明の車輪の旋回安定性評価方法および車輪の旋回安定性評価装置によれば、このように、実際に車両を種々の走行条件で旋回走行させた際、どのような走行条件でスリップ状態となるかを知ることができる。このようにして、実際に車両に装着した状態での車輪の旋回安定性(スリップ状態となるまでの余裕度)を評価することができる。また、判定結果をディスプレイ40に表示することで、車両の旋回走行中に、例えば、車両の運転者に対して、リアルタイムで車輪の旋回安定性(スリップ状態となるまでの余裕度)を報知することもできる。   According to the wheel turning stability evaluation method and the wheel turning stability evaluation device of the present invention, when the vehicle is actually turned under various driving conditions, the slip state is determined under any driving condition. You can know what will be. In this way, it is possible to evaluate the turning stability of the wheel in a state where it is actually mounted on the vehicle (a margin until a slip state is reached). In addition, by displaying the determination result on the display 40, for example, the vehicle driver is informed of the turning stability of the wheel (margin to the slip state) in real time while the vehicle is turning. You can also

なお、本発明の車輪の旋回安定性評価装置による判定結果を、車両の制御に用いてもよい。例えば、車両の旋回走行中に、変動割合が閾値を下回った場合、スリップアングルがこれ以上増加しないように、また、スリップアングルが減少するように車両を制御することで、車両が横すべり状態となるのを防止するような、車両の制御装置を構成してもよい。このような車両の制御装置では、例えば、車両の走行速度を減速させたり、車輪の操舵角を減少させることで、スリップアングルを低減させればよい。   In addition, you may use the determination result by the turning stability evaluation apparatus of the wheel of this invention for vehicle control. For example, if the rate of change falls below a threshold while the vehicle is turning, the vehicle is in a skid state by controlling the vehicle so that the slip angle does not increase any more and the slip angle decreases. You may comprise the control apparatus of a vehicle which prevents this. In such a vehicle control device, for example, the slip angle may be reduced by reducing the traveling speed of the vehicle or reducing the steering angle of the wheels.

また、本発明の車輪の旋回安定性評価装置を用いれば、タイヤ固有の旋回性能を定量的かつ定性的に評価することが可能である。例えば、走行速度のみを種々変更して繰り返し車両を走行させて、上記変動割合が閾値以下になった速度を調べることで、タイヤ固有の旋回性能を定量的に評価してもよい。この際、走行速度以外の走行条件(タイヤが装着される車両の条件、および操舵角の条件など)は、全て同一としておけばよい。また、例えば、同一車両に装着するタイヤを種々変更して、この車両を同一走行条件で繰り返し旋回走行させて、変動割合が閾値以下になったタイヤを、旋回性能が不十分なタイヤであると判断してもよい。   Further, by using the turning stability evaluation device for a wheel of the present invention, it is possible to quantitatively and qualitatively evaluate the turning performance unique to the tire. For example, the turning performance unique to the tire may be quantitatively evaluated by checking the speed at which the fluctuation ratio is equal to or less than the threshold by repeatedly driving the vehicle while changing only the traveling speed. At this time, all the traveling conditions other than the traveling speed (the condition of the vehicle on which the tire is mounted, the condition of the steering angle, etc.) may be all the same. In addition, for example, a tire with various changes in tires mounted on the same vehicle, and the vehicle repeatedly turning under the same running conditions, and having a fluctuation ratio equal to or less than a threshold, is a tire with insufficient turning performance. You may judge.

本発明では、トレッド部の内周面に、複数の加速度センサを周上に(タイヤ周方向に沿って)設けることで、トレッド部の周上位置の接地状態を同時に取得することもできる。さらに、タイヤの幅方向に複数の加速度センサを設け、幅方向の接地長や接地領域の分布を求めることで、転動中のタイヤの接地形状を取得することもできる。また、上述のように、トレッド部の内周面に、複数の加速度センサを周上に設けることで、車輪の接地領域に発生する、タイヤ周方向の力の分布を取得することもできる。さらに、タイヤの幅方向に複数の加速度センサを設けることで、車輪の接地領域に発生するコーナリングフォースの、タイヤ幅方向の分布を求めることもできる。   In the present invention, by providing a plurality of acceleration sensors on the inner peripheral surface of the tread portion on the circumference (along the tire circumferential direction), the ground contact state at the circumferential position of the tread portion can be simultaneously acquired. Furthermore, by providing a plurality of acceleration sensors in the width direction of the tire and obtaining the contact length in the width direction and the distribution of the contact area, the contact shape of the rolling tire can be acquired. In addition, as described above, by providing a plurality of acceleration sensors on the inner circumferential surface of the tread portion on the circumference, it is also possible to acquire the distribution of force in the tire circumferential direction that occurs in the ground contact area of the wheel. Further, by providing a plurality of acceleration sensors in the tire width direction, the distribution in the tire width direction of the cornering force generated in the wheel contact area can be obtained.

以上、本発明の車輪の旋回安定性評価方法、および車輪の旋回安定性評価装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。   The wheel turning stability evaluation method and the wheel turning stability evaluation device of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Of course, improvements and changes may be made.

本発明の車輪の旋回安定性評価装置の一例について説明する、車輪の旋回安定性評価装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the turning stability evaluation apparatus of a wheel explaining an example of the turning stability evaluation apparatus of the wheel of this invention. 図1に示す車輪の旋回安定性評価装置における、センサユニットおよびテータ処理ユニットについて説明する、車輪の旋回安定性評価装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the turning stability evaluation apparatus of a wheel explaining the sensor unit and the data processing unit in the turning stability evaluation apparatus of a wheel shown in FIG. (a)は、図2に示すセンサユニットが供えられた車輪のタイヤを、接地路面の側から見た斜視図であり、(b)は、このタイヤの断面の一部を拡大して示す断面図である。(A) is the perspective view which looked at the tire of the wheel provided with the sensor unit shown in FIG. 2 from the grounding road surface side, and (b) is a cross section showing an enlarged part of the cross section of the tire. FIG. (a)は、図3に示すタイヤの側面図である。また、(b)は、図3に示すタイヤを接地路面の側から見た底面図である。(A) is a side view of the tire shown in FIG. FIG. 4B is a bottom view of the tire shown in FIG. 3 as viewed from the ground road surface side. 公知の室内コーナリング試験機を用いて測定した、スリップアングルSAと、コーナリングフォースCFとの関係について示すグラフである。It is a graph which shows about the relationship between the slip angle SA and the cornering force CF which were measured using the well-known indoor cornering tester. 図5に示す複数の条件のグラフのうち、条件Aのグラフである。It is a graph of condition A among the graphs of a plurality of conditions shown in FIG. 車両の旋回走行中における、変化率の時系列変化の概略を示すグラフである。It is a graph which shows the outline of the time-sequential change of a change rate during the turning driving | running | working of a vehicle. 図5に示す複数のグラフそれぞれについて算出した、スリップアングルと変化率の関係を示すグラフである。6 is a graph showing a relationship between a slip angle and a change rate calculated for each of a plurality of graphs shown in FIG. 5. 車両の旋回走行中における、変動割合の時系列変化の概略を示すグラフである。It is a graph which shows the outline of the time-sequential change of the fluctuation | variation rate during the turning driving | running | working of a vehicle. 本発明の車輪の旋回安定性評価方法の一例のフローチャート図である。It is a flowchart figure of an example of the turning stability evaluation method of the wheel of this invention. 本発明の車輪の旋回安定性評価方法の一例のうち、変形面積算出処理の詳細を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the detail of a deformation | transformation area calculation process among an example of the turning stability evaluation method of the wheel of this invention. (a)は、タイヤ加速度データ取得部で取得された、タイヤ半径方向のデジタル加速度データである。(b)および(c)は、(a)に示すデジタル加速度データの、データ処理部における処理結果を示すグラフである。(A) is the digital acceleration data of the tire radial direction acquired by the tire acceleration data acquisition part. (B) And (c) is a graph which shows the processing result in the data processing part of the digital acceleration data shown to (a). 図12(c)に示す、タイヤ半径方向の変形加速度時系列データの一部を、拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows a part of deformation | transformation acceleration time series data of a tire radial direction shown in FIG.12 (c). (a)〜(c)は、それぞれ、回転軌跡演算部における処理結果を模式的に示すグラフである。(A)-(c) is a graph which shows typically the processing result in a rotation locus calculating part, respectively. (a)および(b)は、公知の室内コーナリング試験機を用いて取得された、タイヤの変形加速度データに基づいて算出された、タイヤに設置された加速度センサの軌跡を示す図である。(A) And (b) is a figure which shows the locus | trajectory of the acceleration sensor installed in the tire calculated based on the deformation acceleration data of the tire acquired using the well-known indoor cornering tester.

符号の説明Explanation of symbols

2 加速度センサ
3 受信機
4 アンプ
10 車輪の旋回安定性評価装置
11 内面位置
12 車両
13 外面位置
14a〜14d 車輪
15a〜15d タイヤ
16a〜16d センサユニット
17 送信機
20 データ処理ユニット
21 処理手段
22 データ取得部
23 CPU
24 信号処理部
26 タイミング導出部
27 メモリ
28 軌跡導出部
30 判定手段
32 面積導出部
34 第1算出部(変化率算出部)
36 第2算出部(変動割合算出部)
38 判定部
40 ディスプレイ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 Acceleration sensor 3 Receiver 4 Amplifier 10 Wheel turning stability evaluation apparatus 11 Inner surface position 12 Vehicle 13 Outer surface position 14a-14d Wheel 15a-15d Tire 16a-16d Sensor unit 17 Transmitter 20 Data processing unit 21 Processing means 22 Data acquisition Part 23 CPU
24 signal processing unit 26 timing deriving unit 27 memory 28 trajectory deriving unit 30 determining means 32 area deriving unit 34 first calculating unit (change rate calculating unit)
36 Second calculation unit (variation rate calculation unit)
38 judgment part 40 display

Claims (10)

タイヤが装着された車輪を備える車両が路面上を旋回走行しているときの、前記車輪の旋回安定性を評価する方法であって、
前記車両が旋回走行しているときの、前記タイヤの外周面の前記タイヤの横方向の変形にともなう、前記タイヤの所定部位の前記タイヤの横方向の変位量の、前記タイヤの接地前端から接地後端までの積算値を、単位時間毎に連続して導出するステップと、
前記変位量の積算が導出されるたび、導出された前記変位量の積算値と、1つ前に導出された前記変位量の積算値とから、前記変位量の積算値の単位時間あたりの変化量を、タイヤ変形の変化率として繰り返し算出する第1算出ステップと、
前記タイヤ変形の変化率が算出されるたび、以前に算出された前記タイヤ変形の変化率を基準値として、算出された前記タイヤ変形の変化率の、前記基準値に対する変動割合を算出する第2算出ステップと、
前記第2算出ステップにおいて算出された前記変動割合に基づいて、前記車輪が横すべり状態に達するまでの余裕度を表す前記車輪の旋回安定性を判定するステップとを有することを特徴とする、車輪の旋回安定性評価方法。
A method of evaluating the turning stability of a wheel when a vehicle including a wheel on which a tire is mounted is turning on a road surface,
When the vehicle is turning, the amount of lateral displacement of the tire at a predetermined portion of the tire caused by lateral deformation of the tire on the outer peripheral surface of the tire is grounded from the front end of the tire. A step of continuously deriving the integrated value up to the rear end every unit time;
Each time the integrated value of the displacement amount is derived, the integrated value of the displacement amount derived from the derived integrated value of the displacement amount and the integrated value of the displacement amount derived one time ago per unit time. A first calculation step of repeatedly calculating the amount of change as a rate of change in tire deformation;
Whenever the rate of change of the tire deformation is calculated, the rate of change of the calculated rate of change of the tire deformation with respect to the reference value is calculated using the previously calculated rate of change of the tire deformation as a reference value. A calculation step;
Determining the turning stability of the wheel representing a margin until the wheel reaches a side-slip state based on the fluctuation ratio calculated in the second calculating step. Turning stability evaluation method.
前記導出するステップでは、前記タイヤの前記所定部位に対応する位置に設置した加速度センサによって計測された、前記タイヤの横方向の変形にともなう、前記タイヤの所定部位のタイヤ幅方向の加速度データを用いて、前記変位量の積算値を導出することを特徴とする請求項1記載の車輪の旋回安定性評価方法。  In the deriving step, acceleration data in the tire width direction of the predetermined portion of the tire, which is measured by an acceleration sensor installed at a position corresponding to the predetermined portion of the tire, along with the lateral deformation of the tire is used. The wheel turning stability evaluation method according to claim 1, wherein an integrated value of the displacement amount is derived. 前記加速度センサは、前記タイヤのトレッド部のタイヤ空洞領域に面したタイヤ内周面に設置されていることを特徴とする請求項2記載の車輪の旋回安定性評価方法。  The wheel acceleration stability evaluation method according to claim 2, wherein the acceleration sensor is installed on a tire inner circumferential surface facing a tire cavity region of a tread portion of the tire. 前記車両が旋回走行しているときの、前記タイヤの転動による前記タイヤの外周面の接地変形にともなう、前記タイヤの所定部位のタイヤ半径方向の加速度データ、および、前記車両の旋回走行中の前記タイヤの外周面の前記タイヤの横方向の変形にともなう、前記タイヤの所定部位のタイヤ幅方向の加速度データを、それぞれ取得するデータ取得ステップを有し、
前記導出するステップでは、
前記タイヤ半径方向の加速度データに基づき、前記所定部位が前記路面に接地するタイミング、および前記所定部位が前記路面から離間するタイミングを求め、
かつ、前記タイヤ幅方向の加速度データについて2階の時間積分をすることで、前記タイヤの横方向の変形にともなう、前記タイヤの所定部位の前記タイヤの横方向の変位量の時系列データを求め、
前記所定部位が前記路面に接地するタイミングから、前記所定部位が前記路面から離間するタイミングにわたって、前記変位量の時系列データを積算することで、前記変位量の積算値を導出することを特徴とする請求項2または3のいずれかに記載の車輪の旋回安定性評価方法。
Acceleration data in the tire radial direction of a predetermined portion of the tire, and the vehicle during turning while the vehicle is turning while the tire is rolling and the outer peripheral surface of the tire is brought into contact with the ground. A data acquisition step of acquiring acceleration data in a tire width direction of a predetermined portion of the tire, along with a lateral deformation of the tire on an outer peripheral surface of the tire,
In the derivation step,
Based on the acceleration data in the tire radial direction, the timing at which the predetermined portion contacts the road surface and the timing at which the predetermined portion separates from the road surface are obtained,
In addition, the time-series data of the amount of lateral displacement of the tire at a predetermined portion of the tire due to the lateral deformation of the tire is obtained by performing second-order time integration on the acceleration data in the tire width direction. ,
The integrated value of the displacement amount is derived by integrating the time series data of the displacement amount from the timing at which the predetermined portion contacts the road surface to the timing at which the predetermined portion separates from the road surface. The method for evaluating the turning stability of a wheel according to any one of claims 2 and 3 .
前記導出するステップでは、前記タイヤの外周面の変形にともなう、前記タイヤの所定部位の前記タイヤ半径方向の加速度データが0を横切る2つのタイミングを求め、この2つのタイミングを、前記接地するタイミングおよび前記離間するタイミングとすることを特徴とする請求項4記載の車輪の旋回安定性評価方法。In the deriving step, two timings at which acceleration data in the tire radial direction of the predetermined portion of the tire crosses 0 in accordance with the deformation of the outer peripheral surface of the tire are obtained. The wheel turning stability evaluation method according to claim 4, wherein the timing of the separation is set. 前記第2算出ステップでは、前記車両が旋回走行を開始してから最初に算出された前記タイヤ変形の変化率を前記基準値として、前記変動割合を算出することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の車輪の旋回安定性評価方法。6. The variation ratio is calculated in the second calculation step using the change rate of the tire deformation first calculated after the vehicle starts turning as the reference value. The wheel turning stability evaluation method according to any one of the above. 前記判定ステップでは、前記第2算出ステップにおいて算出された前記変動割合と、予め定められた閾値とを比較して、前記変動割合の値が前記閾値を下回った場合、前記車輪が横すべり状態に達する危険性が高いと判定することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の車輪の旋回安定性評価方法。In the determination step, the fluctuation ratio calculated in the second calculation step is compared with a predetermined threshold value, and when the value of the fluctuation ratio falls below the threshold value, the wheel reaches a side slip state. The method for evaluating the turning stability of a wheel according to any one of claims 1 to 6, wherein it is determined that the risk is high. タイヤが装着された車輪を備える車両が路面上を旋回走行しているときの、前記車輪の旋回安定性を評価する装置であって、An apparatus for evaluating the turning stability of a wheel when a vehicle including a wheel on which a tire is mounted is turning on a road surface,
数値情報を記憶可能なメモリと、  A memory capable of storing numerical information;
前記車両が旋回走行しているときの、前記タイヤの外周面の前記タイヤの横方向の変形にともなう、前記タイヤの所定部位の前記タイヤの横方向の変位量の、前記タイヤの接地前端から接地後端までの積算値を、単位時間毎に連続して導出するとともに、前記メモリに記憶させる導出部と、  When the vehicle is turning, the amount of lateral displacement of the tire at a predetermined portion of the tire caused by lateral deformation of the tire on the outer peripheral surface of the tire is grounded from the front end of the tire. A deriving unit for continuously deriving the integrated value up to the rear end for each unit time and storing it in the memory;
前記変位量の積算値が導出されるたび、導出された前記変位量の積算値を受け取るとともに、前記メモリに記憶された、1つ前に導出された前記変位量の積算値を呼び出し、導出された前記変位量の積算値と、1つ前に記憶された前記変位量の積算値とから、前記変位量の積算値の単位時間あたりの変化量を、タイヤ変形の変化率として繰り返し算出する第1算出部と、  Each time the integrated value of the displacement amount is derived, the integrated value of the derived displacement amount is received, and the integrated value of the displacement amount previously derived stored in the memory is called and derived. The amount of change per unit time of the integrated value of displacement is repeatedly calculated as the rate of change of tire deformation from the integrated value of displacement and the integrated value of displacement stored previously. 1 calculation unit;
前記タイヤ変形の変化率が算出されるたび、算出された前記タイヤ変形の変化率を受け取り、以前に算出された前記タイヤ変形の変化率を基準値として、算出された前記タイヤ変形の変化率の、前記基準値に対する変動割合を繰り返し算出する第2算出部と、  Each time the rate of change of the tire deformation is calculated, the calculated rate of change of the tire deformation is received, and the rate of change of the tire deformation calculated using the previously calculated rate of change of the tire deformation as a reference value. A second calculation unit that repeatedly calculates a variation ratio with respect to the reference value;
前記第2算出部において算出された、前記タイヤ変形の変化率の前記変動割合を受け取り、前記変動割合に基づいて、前記車輪が横すべり状態に達するまでの余裕度を表す前記車輪の旋回安定性を判定する判定部とを有することを特徴とする車輪の旋回安定性評価装置。  Receiving the fluctuation rate of the tire deformation change rate calculated by the second calculation unit, and based on the change rate, the turning stability of the wheel representing a margin until the wheel reaches a side slip state. A wheel turning stability evaluation apparatus comprising: a determination unit for determining.
前記車両の走行中、前記車両が旋回を開始したことを検知する検知手段を有し、Detecting means for detecting that the vehicle has started turning while the vehicle is running;
前記第1算出部は、前記検知手段が前記車両の旋回の開始を検知してから最初に算出された前記タイヤ変形の変化率を、前記基準値として前記メモリに記憶しておき、  The first calculation unit stores, in the memory, the change rate of the tire deformation calculated first after the detection unit detects the start of turning of the vehicle as the reference value.
前記第2算出部は、前記タイヤ変形の変化率が算出されるたび、前記メモリから前記基準値を読み出して前記変動割合を算出することを特徴とする請求項8記載の車輪の旋回安定性評価装置。  9. The wheel turning stability evaluation according to claim 8, wherein the second calculation unit reads the reference value from the memory and calculates the variation ratio every time the change rate of the tire deformation is calculated. apparatus.
前記判定部は、前記第2算出部において算出された前記変動割合と、予め定められた閾値とを比較して、前記変動割合の値が前記閾値を下回った場合、前記車輪が横すべり状態に達する危険性が高いと判定することを特徴とする請求項8または9記載の車輪の旋回安定性評価装置。The determination unit compares the variation ratio calculated by the second calculation unit with a predetermined threshold value, and when the value of the variation ratio falls below the threshold value, the wheel reaches a side slip state. The wheel turning stability evaluation device according to claim 8 or 9, wherein it is determined that the risk is high.
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