CN105848932B - 汽车用轮胎的磨损量检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明的课题在于提供一种磨损量检测装置，其无需设置特殊的传感器，可在抑制成本的增加的同时，于行驶中检测出轮胎已处于磨损的状态。该磨损量检测装置包括：旋转传感器(2)，其按照测定汽车的速度的方式，检测车轮(1)的旋转信号；信号处理单元(3)，该信号处理单元(3)从通过该旋转传感器而检测的旋转信号中，抽取与旋转同步的旋转速度的波动，根据持续多圈的旋转速度的波动，获得与旋转同步的旋转速度波动图样；磨损状态判断单元(4)，其根据这个已获得的旋转速度波动图样求出下述值，该值为因设置于车轮(1)的轮胎(1a)上的特征而引发的成分的值，并对应于轮胎(1a)的磨损状态而变化，该磨损状态判断单元(4)根据该已求出的值，推定轮胎(1)的磨损状态，进行输出。

Description

汽车用轮胎的磨损量检测装置

相关申请

本发明要求申请日为2013年11月21日、申请号为2013—241125号申请的优先权，通过参照其整体，将其作为构成本申请的一部分的内容而进行引用。

技术领域

本发明涉及在行驶中检测汽车的轮胎的磨损状态的汽车用轮胎的磨损量检测装置，本发明涉及通知驾驶员有关安全性的警告、轮胎的更换时期到来的技术。

背景技术

在专利文献1中提出有下述装置，在该装置中，导电橡胶电阻体埋入胎面部中，通过信号而发送因磨损使电阻体脱离、抵抗值变化的情况，对已接收的检测信号进行处理，由此判断磨损状态。

在专利文献2中提出有下述的方法，在该方法中，胎面部的花纹块列作为下述截面形状而形成，即伴随轮胎的磨损，周向的花纹块数量变化，通过检测设置于弹簧下的部件的振动，对旋转同步成分进行频率分析，由此，推定磨损等级。

在专利文献3中提出有下述的方法，在该方法中，按照分别周期性地排列的方式形成沿轮胎的周向，深度不同的凹部，从弹簧下的部件的振动信号中，抽取凹部的振动成分，根据该振动成分的大小，推定磨损状态。

在专利文献4中提出有下述的高分辨率旋转检测装置，在该装置中，于汽车的车轮用轴承中安装旋转检测装置，该装置设置对信号进行倍增处理的功能。

在专利文献5中提出有下述的旋转检测装置，在该装置中，于汽车的车轮用轴承中安装旋转检测装置，可进行绝对角的检测。

在专利文献6中还提出有下述的方法，在该方法中，根据轮胎的旋转传感器信号推算滑移率等，根据持续数圈的轮胎的旋转信号，对旋转同步成分进行平均化处理，对其进行检测。

已有技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2005—028950号公报

专利文献2：JP特开2005—186702号公报

专利文献3：JP特开2011—053027号公报

专利文献4：JP特开2011—002357号公报

专利文献5：JP特开2008—232426号公报

专利文献6：JP特开2006—126164号公报

发明内容

发明要解决的课题

如果以磨损进展的轮胎进行行驶，则在雨天时容易滑移，有容易发生湿路打滑现象等情况，危险性高。为了防止该情况，人们建议检查设置于轮胎的胎面槽部中的打滑标记的露出，确认槽的深度是否变浅。

但是，在通过目视而检查打滑标记的露出状态的场合，还具有普通用户难以判断状态的情况。由此，如果没有定期检查，则具有没发现的危险。与此情况相同，在通过目视而确认表示无钉防滑轮胎的槽的磨损量的磨平量(platform)时，有时会不注意处于磨损的状态。由此，还具有在防止滑移效果降低的状态进行行驶的危险。

像专利文献1那样，提出在轮胎中埋入传感器，直接地检测磨损状态的方法，但是，从轮胎向车身的信号的传递方法、传感器的耐久性会成为问题。由此，人们希望可在轮胎中不设置传感器的情况下，检测磨损状态。

像专利文献2、3那样，在通过分析安装于转向节等上的振动传感器的信号的方式，检测磨损状态的方法中，没有专利文献1那样的从轮胎向车身传递信号的场合的问题，但是，由于振动传感器和模拟信号的传送、放大电路是必要的，故成本会增加。

相对过去的上述各提出例子，人们希望在不设置特殊的传感器、不那么大增加成本的状态下检测到轮胎处于已磨损的状态，可通知驾驶员必须要求更换轮胎，在今后防止非安全状态下的行驶的事故。特别是在不必要求供油的电动车辆等中，由于加油站等的服务人员对轮胎的状况确认机会少，故希望自动地检测磨损状态，催促驾驶员注意。

本发明的目的在于提供一种汽车用轮胎的磨损量检测装置，其无需设置特殊的传感器，可在抑制成本的增加的同时，于行驶中检测轮胎处于已为磨损的状态，可让驾驶员知晓必须要求轮胎的更换，可在今后防止非安全的状态下的行驶的事故。

用于解决课题的技术方案

在下面，为了容易理解，参照实施方式的标号而进行说明。

本发明的一个方案的汽车用轮胎1a的磨损量检测装置包括：旋转传感器2，该旋转传感器2按照测定上述汽车的速度的方式检测车轮1的旋转信号；信号处理单元3，该信号处理单元3从通过该旋转传感器2而检测出的旋转信号中，抽取与旋转同步的旋转速度的波动，根据该已抽取的旋转速度的波动获得旋转速度波动图样，该旋转速度波动图样为持续多圈的旋转速度波动图样，各图样包括与旋转同步的旋转速度的波动；磨损状态判断单元4，该磨损状态判断单元4根据上述已获得的旋转速度波动图样求出下述值，该值为因设置于上述车轮1的轮胎1a上的特征而引发的成分的值，并对应于上述轮胎的磨损状态而变化，该磨损状态判断单元根据这个已求出的值，推定上述轮胎1a的磨损状态，输出磨损信息(与已推定的磨损状态有关的信息)。

另外，与旋转同步的旋转速度的波动因轮胎1a于路面上滚动而产生。

在信号处理中，从旋转速度的波动获得持续多圈的旋转速度波动图样。对仅仅一圈的旋转速度的波动，具有路面的凹凸等造成的影响，但是，收集某程度的圈数的期间的旋转信号，进行平均化处理或累积计算处理，由此，获得排除了路面的凹凸等造成的影响的旋转速度波动图样。

如果因磨损，出现了表示打滑标记等的设置于轮胎1a上的磨损状态的痕迹，由于路面与轮胎触地面的形状变化，故旋转速度波动的图样变化。上述磨损状态判断单元4根据该旋转速度波动的图样，求出下述值，该值为因设置于轮胎1a上的特征而引发的成分的值，并对应于轮胎1a的磨损状态而变化。通过将该已求出的值与表示预先求出而设定的上述成分的值与磨损的进展状况的关系的关系曲线、表格、图表、阈值等的信息进行比较，推定而输出轮胎1a的磨损状态，输出该已推定的磨损状态的信息。

最好，也可将于轮胎旋转时产生指定的旋转同步的旋转速度波动的特征结构部通过在下面列举的方式而埋入轮胎胎面中，检测该指定的旋转速度波动的发生。其中，按照没有产生振动、噪音、舒适性差的情况的方式，埋入造成的轮胎的形状误差是极微小的。

即，在本发明的汽车用轮胎1a的磨损量检测装置中，上述磨损状态判断单元4a包括关系设定机构12a，该关系设定机构12a设定下述值与上述轮胎1a的磨损的进展状况之间的关系，该值为因设置于轮胎1a上的特征而引发的成分的值，并对应于上述轮胎的磨损状态而变化，于该关系设定机构12a中设定上述关系后的上述轮胎1a的上述特征为下述(a)～(i)中的至少一者：

(a)改变指定部分的材质；

(b)如果磨损持续，则面积或花纹变化的形态；

(c)对应于磨损量而发生不同的旋转速度波动图样；

(d)在一圈内形成具有指定的波动的特征的图样。即，为了将所产生的旋转速度波动图样、与具有相对路面的噪音或小石等的啮入以及轮胎1a的平点(flat spot)等的场合的旋转速度波动图样相区分，不采用于轮胎1a的一圈内产生一次的局部而单纯的图样，而采用于一圈内具有指定的多个特征的波动的旋转速度波动图样。

最好，上述轮胎1a的上述特征由具有特征的结构(特征结构部)构成。更具体地说，形成下述的任意者的结构。

(e)轮胎1a的胎面花纹按照伴随磨损而变化的方式构成，其特征结构部形成于横截胎面的方向；

(f)上述特征结构部形成于轮胎1a的旋转方向的多个位置，相应的位置关系于旋转方向不呈等间隔；

(g)上述特征结构部按照局部地改变胎面的形成材料的方式构成；

(h)按照在磨损进展时，向具有特征的波动的旋转速度波动图样而变化的方式构成；

(i)或与此相反，按照形成检测对象花纹的槽的状态为初始状态，伴随磨损使形成特征的旋转速度波动图样减少的方式构成。

在优选的实施方式中，上述磨损状况判断单元4也可在从一个以上的已设定的行驶速度范围中选择的行驶速度范围内获得上述旋转速度波动图样。

即使在轮胎1a为相同的磨损状况下，因车辆的行驶速度，通过上述旋转速度传感器2而检测的旋转信号的波动产生变化。由此，在处于已设定的行驶速度范围内的状态时，获得上述旋转速度波动图样，能以良好的精度而获得旋转速度波动图样。

在优选的实施方式中，上述磨损状况判断单元4也可分别针对多个已设定的行驶速度范围，进行上述旋转速度波动图样的获得和磨损状态的推定的处理，而根据该多个行驶速度范围的磨损状态的行驶速度范围推定结果综合判断磨损状态。

像这样，即使在轮胎1a为相同的磨损状况的情况下，对应于车辆的行驶速度，通过上述旋转速度传感器2而检测的旋转信号的波动的特征仍变化。由此，分别针对多个已设定的行驶速度范围，进行磨损状况的推定的处理，根据该多个行驶速度范围的结果，综合判断磨损状况，由此，以更进一步良好的精度，进行依靠上述旋转速度波动图样的获得的磨损检测。

在优选的实施方式中，上述磨损状况判断单元4也可根据已获得的旋转速度波动图样，分析旋转次数成分，求出可表示磨损状态的指定的旋转次数成分的等级，判断磨损状态。如果采用旋转次数分析，则磨损状态的判断能以简单而良好的精度进行。

在旋转次数分析的场合，也可求出已获得的旋转速度波动图样中包含的表示磨损状态的旋转次数成分的值，将其作为评价值来判断磨损状态。由此，能以更进一步良好的精度，进行磨损状态的判断。

在优选的实施方式中，上述信号处理单元3也可在使已获得的旋转速度波动图样的相位吻合的状态，求出上述旋转速度波动图样与基准图样的差分，根据该差分判断磨损状态。

如果存储作为基准图样的初始(几乎不产生轮胎更换后的磨损的时刻)的旋转速度波动图样，则可检测:来自也包括传感器的固有的误差图样、轮胎1a的不平衡等的信息的初始状态的变化量，可进一步提高检测灵敏度。

在优选的实施方式中，上述旋转传感器2包括：磁性编码器2a或脉冲齿轮(パルサギヤ)与磁性传感器2b，该磁性传感器2b检测磁性编码器2a或脉冲齿轮，另外也具有倍增电路2ca，该倍增电路2ca输出对上述磁性传感器2b的检测信号进行倍增处理的旋转脉冲。

为了以良好的精度而检测具有作为检测对象的指定的波动的旋转速度波动图样，装载于车辆1上的旋转传感器2必须要求采用具有足够的检测精度、与足够的空间分辨率的类型。像这样，将磁性编码器2a或脉冲齿轮与磁性传感器2b组合，对已检测的磁场信号进行倍增处理，提高分辨率的旋转传感器2对于温度变化或污染等的恶劣的环境的抵抗性强，并且具有100脉冲以上每一圈的旋转分辨率。于是，该旋转传感器2适合于本用途。

在优选的实施方式中，还可包括磨损推定结果利用机构17，该磨损推定结果利用机构17根据上述磨损状态判断单元4所输出的磨损信息，进行对驾驶员的警告或车辆的控制状态的变更。磨损推定结果利用机构17具体来说，具有比如下述任意者的功能。

上述磨损推定结果利用机构17还可具有下述功能，该功能为，根据上述磨损状态判断单元4所输出的磨损信息，在驾驶席的警告通报机构19中进行显示。上述警告通报机构19为比如警告灯19a、液晶显示装置等的图像显示装置。通过对应于磨损量打开警告灯19a等的方式，可督促驾驶员进行打滑标记的确认、检查。

上述磨损推定结果利用机构17也可具有下述功能，该功能为，根据上述磨损状态判断单元4所输出的磨损信息，变更车辆控制计算机22的控制参数，进行考虑了轮胎1a的能力的安全控制。

对应于轮胎1a的能力的降低，变更车辆姿势控制等的安全控制系统22a的参数，考虑轮胎1a的能力的降低，调整安全控制系统22a，由此，没有无用的安全控制，确实地进行必要的场合的安全控制。

上述磨损推定结果利用机构17还可具有下述功能，该功能为，根据上述磨损状态判断单元4所输出的磨损信息和行驶时的天气情况，在指定的天气时发出警告。比如，还可对应于已检测的磨损状态，在晴天时不发出警告，但是，在雨天时的行驶中，发出警告等的场合，督促被判定为危险高的场合的注意事项。由此，避免过度发出警告，可期待驾驶员对警告的信任度的提高、对警告的尊重。

上述磨损推定结果利用机构17也可具有下述功能，该功能为，装载于车辆上的计算机通过通信网络，将上述磨损状态判断单元4所输出的磨损信息发送给能进行车辆的检修或轮胎1a的更换的已确定的营业场所的终端。

由于像这样，将对磨损的检查、更换的信息发送给营业场所20的终端，故可在早期进行营业场所20的轮胎1a的库存确认等，可期待快速而适合的检查、更换。

权利要求书和/或说明书和/或附图中公开的至少2个结构中的任意的组合均包含在本发明中。特别是，权利要求书中的各项权利要求的2个以上的任意的组合也包含在本发明中。

附图说明

根据参照附图的下面的优选的实施形式的说明，会更清楚地理解本发明。但是，实施形式和附图用于单纯的图示和说明，不应用于确定本发明的范围。本发明的范围由权利要求书确定。在附图中，多个附图中的同一部件标号表示同一或相应部分。

图1为表示本发明的第1实施方式的汽车用轮胎的磨损量检测装置的构思结构的方框图；

图2为该磨损量检测装置的处理单元的构思结构的方框图；

图3为该磨损量检测装置的磨损量状态判断单元的构思结构的方框图；

图4为表示该磨损量检测装置的磨损量状态判断单元的变形例子的构思结构的方框图；

图5为表示该磨损量检测装置的利用状态的方框图；

图6为表示构成该磨损量检测装置的检测对象的轮胎的胎面的花纹结构例子的部分俯视图；

图7为表示构成该磨损量检测装置的检测对象的轮胎的另一胎面的花纹结构例子，图7(A)为部分俯视图，图7(B)为剖面侧视图，图7(C)为沿图7(A)中的VII—VII箭头的剖视图；

图8为通过该磨损量检测装置而检测的特征图样的检测信号例子的说明图；

图9(a)～图9(c)分别为表示不同的速度的旋转波动的曲线图；

图10(a)～图10(c)为表示通过该磨损量检测装置而检测的旋转波动数据的例子的曲线图；

图11为表示通过该磨损量检测装置而检测的旋转次数图谱的例子的曲线图；

图12为表示构成该磨损量检测装置的检测对象的基准图样的旋转波动波形的例子的曲线图；

图13为表示该磨损量检测装置的检测对象图样的基准图谱的例子的曲线图；

图14为表示该磨损量检测装置的磨损特征图样的旋转次数成分抽取例子的说明图；

图15为装备该磨损量检测装置所采用的旋转传感器的车轮用轴承的一个例子的剖视图；

图16为从内侧观看该车轮用轴承的图；

图17为装备该磨损量检测装置所采用的旋转传感器的车轮用轴承的另一例子的剖视图；

图18为从内侧观看该车轮用轴承的图；

图19为设置该磨损量检测装置所采用的旋转传感器的车轮用轴承的还一例子的剖视图；

图20为从内侧观看该车轮用轴承的图；

图21A为表示该磨损量检测装置所采用的旋转传感器的第1例子的剖视图；

图21B为表示图21A的旋转传感器的立体图；

图22A为表示该磨损量检测装置所采用的旋转传感器的第2例子的剖视图；

图22B为图22A的旋转传感器的立体图。

具体实施方式

参照附图，对本发明的第1实施方式的磨损量检测装置进行说明。像图1所示的那样，该汽车用轮胎的磨损量检测装置5包括：旋转传感器2，该旋转传感器2检测具有构成磨损的检测对象的轮胎1a的车轮1的旋转速度，并设置于车轮用轴承或驱动轴外圈等上；用于处理所输出的旋转信号的信号处理单元3。汽车用轮胎的磨损量检测装置5包括磨损状态判断单元4，该磨损状态判断单元4采用该信号处理单元3的输出，检测轮胎1a的磨损。通过信号处理单元3和磨损状态判断单元4构成磨损量检测装置主体15。磨损量检测装置主体15既可作为独立的ECU而设置，也可作为进行车辆主体的控制的ECU的一部分而设置。换言之，旋转传感器2为车轮速传感器。在图15～20中，给出带有旋转传感器的车轮用轴承的例子，关于它，将在后面进行说明。

在图1中，信号处理单元3从旋转传感器2所检测的旋转信号中，抽取与旋转同步的旋转速度的波动，从该旋转速度的波动中，抽取与跨过持续多圈的旋转同步的旋转速度波动图样。磨损状态判断单元4根据通过信号处理单元3而抽取的旋转速度波动图样，求出因表示设置于车轮1的轮胎1a上的磨损状态的特征结构部而引发的部分的值，根据该已求出的值，推算而输出上述轮胎1a的磨损状态。在下面，具体地对各部分进行说明。

图2表示信号处理单元3的构思结构。在信号处理单元3中，采用旋转传感器2所检测的旋转信号，通过旋转速度判断部5a测定行驶中的车轮1的旋转速度，通过旋转波动图样抽取部6抽取与车轮1的旋转同步的旋转速度的波动，即每圈的旋转速度波动图样。在这里，在旋转传感器2所采用的磁性编码器等的检测目标中，包括制造上的不一致等造成的节距误差。由此，也可形成下述的结构，其中，初始状态的正常的状态的旋转速度波动图样为基准的速度图样P0，存储于基准速度图样存储部7中，通过误差补偿部8，对与旋转传感器2的旋转信号重叠的微小的误差成分进行补偿。

在旋转波动图样抽取部6的信号处理中，为了排除路面的凹凸的影响，对某程度的旋转次数的期间的旋转信号进行处理，抽取任意的旋转波动速度波动图样。比如，根据多圈的车轮1的旋转信号，对旋转同步成分进行平均化处理，对其进行检测。通过将平均化处理、积分运算处理用于抽取处理，有效地排除不与车轮1的旋转同步的任意的旋转波动的影响。

对图1的磨损状态判断单元4的功能进行说明。如果因轮胎1a的磨损出现打滑标记，则因轮胎的触地面的形状的变化等，旋转速度波动的图样变化。磨损状态判断单元4检测它，由此检测磨损状态。

最好，还可通过在下面列举的那样的方式，使轮胎胎面包含在轮胎旋转时产生指定的旋转同步的旋转速度波动的形状等的特征结构部，检测其造成的旋转速度波动图样的变化。其中，按照没有产生振动、噪音、舒适性变差的情况的方式，所包含的特征的形状等是极微小的。

在下面列举为了检测磨损量，对轮胎1a设置的特征。

·改变轮胎1a的指定部分的材质。比如，使指定部分比其它的部分硬或软。

·形成如果磨损进展，则比如花纹块之间连接，构成特征的特征结构部的面积、配置节距变化的形态。

·形成如果磨损进行，则花纹块被分割，构成特征的特征结构部的面积、配置节距变化的形态。

·也可形成对应于磨损量，按照多个阶段而变化的轮胎旋转速度波动图样。

·为了使所产生的旋转速度波动图样与具有来自路面的噪音、小石的啮入、轮胎的平点(flat spot)的影响等的场合的旋转速度波动图样相区分，可按照在局部，不呈现单纯的图样，而呈现特有的图样的方式设置。

如果于横截胎面的方向设置形状特征，由于旋转速度波动图样容易变化，故呈现磨损的特征结构部可于横截胎面的方向而设置。为了抑制振动、噪音，也可在初始磨损状态(磨损几乎不产生的状态)设置沿胎面的横截方向，构成其全长度的一部分的特征部，形成如果磨损进行，则所横截的方向的特征部的长度变长，以容易检测·认知的方式变化的特征部。

图6表示形成于胎面上的特征结构部的花纹的例子。如果轮胎1a达到指定的磨损量，由于作为设置于槽21的内部的特征结构部的一个或多个(在本实施方式中为多个)的打滑标记部23露出，故花纹块22之间连接，轮胎1a的表面的形状变化。如果通过硬质的材料形成打滑标记部23，则容易在该部分产生旋转波动的变化。

也可不同于图6的例子，而像图7(A)～图7(C)所示的那样，预先让作为具有特征的特征结构部的槽24形成于轮胎1a的胎面上。在该场合，在正常状态(初始磨损状态)，以一定的旋转相位，观测速度波动，但是如果伴随磨损，槽24消失，由于波动波形小，故可根据它推定磨损状态。

另外，可于旋转方向，以独特的相位间隔而设置作为特征的特征部。如果于比如相位为0°与90°和180°的3个部位，设置特征结构部，则伴随旋转，观测图8那样的速度波动图样。由于在一圈中，以90°和180°的间隔将3个特征波形与旋转同步地观测，故即使在具有路面的凹凸部、小石的啮入等的外部干扰的情况下，仍容易检测特征部。通过按照不为均等配置的方式设置特征部，不受到噪音的影响，容易检测特征部，可抑制误检测。

对相对旋转速度的图样的变化的对应进行说明。

由于旋转速度波动的发生状况对应于轮胎1a的状态而变化，故因行驶速度而受到影响。图9(a)～图9(c)所示的波形的椭圆状的虚线内的部分为于产生旋转波动的旋转位置而观测的速度波动波形，像图9(a)～图9(c)所示的那样，因行驶速度，波形会变化。即，旋转速度波动部分因轮胎1a的传递特性，呈现频率特性，因行驶速度，其相位、振幅变化。由此，在抽取旋转速度波动图样时，最好采用旋转速度处于指定的范围内的状态的信号，进行处理，通过在信号处理单元3(图2)中设置旋转速度判断部5a，事先具有旋转速度的判断功能。

最好，在旋转速度判断部5a的旋转速度判断处理中，通过多个旋转速度区域(旋转速度等级)，对旋转速度波动图样进行分类。即，按照下述方式构成，该方式为：相对相应的旋转速度区域，将构成比较对象的基准的旋转速度波动图样存储于基准速度图样存储部7中，旋转波动图样抽取部6相对多个区域的相应领域，判断磨损状态，根据它们的结果，进行综合判断。通过于多个速度区域检测旋转速度波动图样，与仅仅抽取限定于一个的旋转速度区域的图样而进行判断的场合相比较，可根据更多的行驶数据，进行综合的判断，由此，磨损检测的精度提高。

图10(a)～图10(c)表示形成疑似的特征图样而试验的数据例子。在按照于轮胎胎面上横切胎面的方式，粘贴厚度约为0.3mm的乙烯树脂胶带的状态，以约15km/h的速度，在沥青路面上行驶数十米，以960次/圈的分辨率，收集旋转速度数据。此时，由于于乙烯树脂胶带表面摩擦系数减少，故作用于轮胎触地面上的力变化，产生旋转波动的变化。另外，其大小因乙烯树脂胶带的宽度而变化。图10(a)～图10(c)表示已抽取的一圈量的速度波动图样的例子。图10(a)～图10(c)分别为对没有胶带，胶带宽度为6mm，胶带宽度为12mm的旋转速度进行标准化处理，制作坐标图。可知道，通过设置特征而进行检测，产生特有的旋转速度波动图样。

参照图3，对检测特征结构部造成的旋转速度波动图样，检测磨损的进行状况的方法的例子进行说明。该图表示磨损状态判断单元4的构思结构的例子。通过旋转次数分析部9，求出于行驶中检测的旋转速度波动的旋转次数图谱，在比较运算部11中，关注表示磨损的旋转速度波动图样的次数成分P(n)，监视其输出电平，进行输出电平的比较运算，根据该比较的结果，通过磨损量推算部12判断磨损状况的进展。在比较运算部11中，既可与预先确定的阈值电平进行比较，也可存储初始状态的电平P0(n)，采用变化量P(n)/P0(n)而进行判断。

图11表示根据图10(a)～图10(c)的波形而求出的旋转次数图谱。在本例子中，由于较大地呈现25～35次周边和60～64次附近的变化，故比如对30次、33次与62次，分别设定阈值，在已检测的图谱P(30)、P(33)、P(62)均超过相应的阈值的场合，判定磨损进展。

另外，也可按多个而设置构成检测对象的旋转速度波动图样的空间频率(次数)区域(即，设定多个运算窗)，抽取对应的区域的旋转次数成分的等级，根据它们的结果，综合地判断磨损状态。

比如，将通过用于磨损检测而设置的特征花纹p1而引发的旋转速度波动作为图12所示的波形W1，其图谱为图13所示的R1(f)。另外，旋转速度波动波形W1为从图10(c)的波形中，去除了视为路面外部干扰的低频成分的波形。求出已检测的旋转速度波动图样的频率图谱Pin(f)中包含的P1(f)成分的值，将该值作为评价值。

具体来说，像图14所示的那样，进行了标准化处理的检测对象的已知的图谱B为：

R1(f)＝P1(f)/│P1(f)│，

(P1(f)│表示对象区域的图谱的总和)，

通过已检测的图谱A的内积运算，求出评价值E＝Pin(f)·R1(f)。对应于已求出的评价值E的大小，判断磨损状态。按照该处理，由于采用更多的信息判断磨损状态，故可进行对于噪音的抵抗性强、可靠的磨损状态的检测。

在第2实施方式的磨损量检测装置中，通过另外的方法，判断磨损状态。也可于旋转传感器2中设置基准，可使行驶中的旋转速度波动图样的旋转相位吻合，直接检测旋转速度波动图样的变化。比如，像图4所示的那样，在吻合旋转相位的状态，通过差分检测部14而获得已检测的旋转速度波动图样、与存储于基准图样存储部13中的基准的旋转速度波动图样的差分，求出相对预先设定的基准图样的变化量。如果在该变化量中，抽取用于检测而设置的特征花纹p1的磨损时的旋转速度波动图样W1，则判定为磨损在进展。在该场合，还对应于已抽取的磨损时的图样的值，推定磨损的进展程度。

如果存储作为基准图样的初始的速度波动图样，则可检测还包括旋转传感器2的固有的误差图样、轮胎1a的非平衡等的信息的相对初始状态的变化量，可进一步提高检测灵敏度。其中，由于在更换轮胎1a、车轮1时，基准图样发生变化，故精度差。由此，最好，具有更新基准存储部13所存储的基准图样的功能。

图3的磨损状态判断单位4的磨损量推定部12具有关系设定机构12a。关系设定机构12a采用上述阈值等，以设定因像上述那样设置轮胎1a上的磨损状态的特征而引发的成分的值，与上述轮胎1a的磨损的进行状况的关系，通过比较运算部11的比较结果，根据设定于关系设定机构12a中的关系，推定磨损的进展状况。关系设定机构12a也可仅仅相对指定的特征，设定上述成分的值与上述轮胎1a的磨损的进行状况的关系。另外，还可存储多种的特征的上述关系，在轮胎1a的初始设置时、更换时通过规定的选择操作机构(在图中未示出)选择而使用与用于车辆的轮胎1a相对应的关系。

对旋转传感器2进行说明。为了容易判断旋转相位，旋转传感器2既可采用添加有Z相(零相)信号的旋转角传感器，还可采用旋转变压器(resolver)，其它的绝对角传感器。

为了以良好的精度检测作为检测对象的旋转速度波动图样，最好装载于车轮1上的旋转传感器2具有足够的检测精度与足够的空间分辨率。比如，具有可检测至少0.5％的旋转速度波动的精度，每圈的脉冲数大于40。为了在包括更高的次数的旋转波动成分的低速旋转时，获得足够的数据，最好旋转传感器2的分辨率更高。如果考虑轮胎1a的花纹块尺寸等的结构，则最好按照可确保触地长度为20mm的分辨率的方式使旋转传感器2的每圈的输出脉冲数的最低值在100以上。

另外，旋转传感器2的输出不必一定为脉冲输出，也可为模拟信号。如果分析伴随旋转而输出的模拟信号，由于可从信号中包含的波形的形变等中，抽取旋转速度的波动，故可进行与脉冲输出的场合相同的处理。特别是在旋转脉冲的分辨率(倍增能力)低的场合，最好，通过主动地利用模拟信号，进行高分辨率的信号处理。

如果针对旋转传感器2列举具体例子，则最好比如像图21A、图21B和图22A、图22B所示的那样，通过由磁性编码器2a或脉冲齿轮形成的目标、与检测该目标的磁性传感器2b构成，包括倍增电路2ca，该电路2ca输出对上述磁性传感器2b的检测信号进行了倍增处理的旋转脉冲。

为了以良好的精度检测构成检测对象的指定的旋转速度波动图样，装载于车轮上的旋转传感器必须采用具有足够的检测精度、与足够的空间分辨率的类型。像这样，将由磁性编码器2a或脉冲齿轮(パルサギヤ)形成的目标与磁性传感器2b组合，对已检测的磁场信号进行倍增处理，分辨率提高的旋转传感器2对于温度变化、污染等的恶劣环境的抵抗性强，并且具有每圈的100脉冲以上的旋转分辨率。由此，作为旋转传感器2设置于温度变化、污染等的恶劣环境中，另外必须抽取每圈中的旋转速度波动的旋转传感器2，适合采用上述结构的类型。关于旋转传感器2的具体例子，将在后面结合图21A、图21B和图22A和图22B而进行说明。

下面，关于利用根据磨损状态判断单元4而检测的磨损状态的信息的例子进行说明。

图5表示其一个例子。已检测的轮胎的磨损状态从由上述信号处理单元3和磨损状态判断单元4构成的磨损量检测装置主体15传递给车辆的上级计算机16，设置于上级计算机16中的磨损推定结果利用机构17对应于磨损量，显示于驾驶席的警告通报机构19中。比如，打开警告灯等的显示灯19a。由此，催促驾驶员进行打滑标记的确认、检查。警告通报机构19不但可为显示灯19a，还可为于液晶显示装置等的图像显示装置19b中显示注意显示的图像的类型。

磨损推定结果利用机构17与上述警告通报机构19的显示同时地从上级计算机16，通过可与车辆通信的通信网络18发送信息，根据需要，促进通过车辆销售店、服务点等的营业场所20的检修·更换。

也可在该场合，磨损推定结果利用机构17对应于在行驶中检测的磨损状态，在晴天时不发出警告，但是在雨天时的行驶中，发出警告等，催促判定为危险高的状态的场合的注意。磨损推定结果利用机构17特别是在判定为危险的状态的场合，也可使ECU(电机控制单元)等的计算机式的车辆控制装置22具有自动地限制行驶速度的功能。另外，磨损推定结果利用机构17对应于已检测的磨损状态，变更车辆控制装置22的车辆姿势控制等的安全控制系统22a的参数，考虑轮胎的能力降低，调整安全控制系统。

整理本实施方式的汽车用轮胎的磨损量检测装置的效果，在下面给出。

·由于可在行驶中检测轮胎1a的磨损量，故不必要求设置特殊的传感器。由此，成本没有大幅度地上升，可安装于车辆上。

·在过去，由于进行目视的检查，故具有漏掉磨损的可能性，但是由于采用旋转传感器2而检测，故发出适合的警告，催促安全确认，可实现预防安全。

·由于即使在驾驶员没有注意轮胎1a在磨损的状态运转的情况下，仍可通过检测信号使车辆发出警告，故可进行避免滑移的运转操作，可防止交通事故。

·由于可进行考虑了磨损状态的车辆控制，故可对应于行驶条件，进行适合的运转辅助、安全控制，可防止交通事故。

·由于通过对旋转同步成分进行累积计算，或对其进行平均化处理，将其抽取，可检测极微小的旋转速度波动图样，故可仅仅设置微小的磨损检测用的特征，可在不影响舒适性的范围内，赋予功能。

·另外，由于产生特征图样(包括具有特征的波动的旋转速度波动图样)的特征结构部设置于一个或多个规定的旋转相位的位置，故容易从旋转速度波动图样中，抽取特征图样，可使设置于轮胎1a上的磨损检测用的特征结构部为最小限的尺寸，可按照不影响舒适性的方式构成。

·由于旋转传感器2组装于车轮用轴承上，故检测误差变小，还可检测微小的旋转速度波动。由此，可以良好的精度检测：以不对舒适性造成影响的水平而形成的磨损量检测用的形状特征。

·还有，由于可通过与高分辨率的旋转传感器组合，以高分辨率而检测低速行驶状态的旋转波动成分，故磨损检测用的图样抽取精度变高。

图21A、图21B表示旋转传感器2的第1例子。该旋转传感器2为径向式的磁式传感器，包括构成目标的环状的磁性编码器2a、与磁性传感器2b，该磁性传感器2b与该磁性编码器2a的外周面面对，检测该磁性编码器2a的磁性。磁性编码器2a交替地具有N、S的磁极2aa，从磁性传感器2b输出正弦波状的旋转信号。该正弦波状的旋转信号通过信号处理机构2c，整形为矩形，作为矩形波的脉冲信号而输出。信号处理机构2c也可具有倍增电路2ca，在该场合，输出经过倍增处理的高分辨率的旋转信号。

磁性编码器2a也可为在上述磁极2aa上于轴向并列，于圆周上的一个部位具有Z相(零相)检测用的磁极2ab的类型，在该场合，磁性传感器2b不但设置有上述N、S交替的磁极2aa的检测用的传感部2ba，还设置检测Z相检测用的磁极2ab的传感部2bb。该传感部2bb在每一圈中，输出1次的Z相(零相)信号。

图22A、图22B表示旋转传感器2的第2例子。该旋转传感器2为轴向式的磁式，环状的磁性编码器2a和磁性传感器2b于轴向面对。磁性编码器2a安装于截面为L状的传感器安装环2d的法兰部上。其它的结构与图21A、图21B所示的径向式的旋转传感器2相同。另外，在图22A、图22B的例子中，同样在该径向型的旋转传感器2中，也可与上述相同，给出零相用的磁极和传感部，以及倍增电路的图示，虽然关于这一点的图示省略。

在图21A、图21B和图22A、图22B中，均给出具有磁性编码器2a的旋转传感器2，但是，旋转传感器2也可为目标由齿轮型的磁性体构成的脉冲环(在图中未示出)。在该场合，磁性传感器检测脉冲环的齿部，输出旋转信号。

按照采用该磁性编码器2a、齿轮型的脉冲环的磁式的旋转传感器2，对于温度变化、污染等的恶劣环境的抵抗性强。在磁式的场合，与光学式相比较，难以精细地设置磁极，但是如果具有倍增电路2ca，则获得为了获得旋转速度波动图样而必要的分辨率的旋转信号。

图15～图20表示设置上述旋转传感器2的车辆用轴承的各例子。图15、图16所示的车轮用轴承30给出为第3代的内圈旋转型，并且用于驱动轮支承，于多排的中间处设置旋转传感器2的例子。该车辆用轴承30包括：外方部件31，在该外方部件31的内周形成多排的滚动面33；内方部件32，该内方部件32形成有与上述各滚动面33面对的滚动面34；多排的滚动体35，该多排的滚动体35夹设于该外方部件31和内方部件32的滚动面33、34之间，该车辆用轴承30自由旋转地将车轮支承于车身上。该车辆用轴承30为多排向外角接触滚珠轴承型，滚动体35由滚珠构成，针对每排通过保持器36而保持。内方部件32由轮箍圈32a与嵌合于该轮箍圈32a的内侧端的外周的内圈32b构成，于各圈32a、32b的外周上设置上述滚动面34。外方部件31和内方部件32之间的轴承空间的两端通过密封件37、38而分别密封。

在该车辆用轴承30中，于内方部件32的两个滚动面34、34之间的外周上，设置旋转传感器2的编码器2a，与该编码器2a所面对的磁性传感器2b设置于：设在外方部件31上的径向的传感器安装孔内部。旋转传感器2为比如结合图21A和图21B而在前面描述的径向型。

图17、图18所示的车轮用轴承30给出为第3代的内圈旋转型，并且用于驱动轮支承，于内侧端设置旋转传感器2的例子。在该例子中，旋转传感器2采用结合图22而在前面描述的轴向型。具体来说，内侧端的密封件38中的以压配合方式固定于内方部件32的外周面上的甩油环兼作图22A和图22B的例子的传感器支承环2d。磁性传感器2b通过树脂模制于环状的金属外壳39的内部，经由金属外壳39，固定于外方部件31上。其它的结构与图15、图16所示的例子相同。

图19、图20所示的车轮用轴承30给出为第3代的内圈旋转型，并且用于驱动轮支承，于内侧端设置旋转传感器2的例子。在该例子中，外方部件31的内侧端部的端面开口通过外罩29而覆盖，在该外罩29上安装旋转传感器2的磁性传感器2b。其它的结构和作用效果与图15、图16所示的例子相同。

另外，本发明的汽车用轮胎的磨损量检测装置可广泛地适用于从乘用车、出租车等的小型的汽车到卡车、拖车、公共汽车等的大型汽车。

最优选的形态适用于卡车、拖车、公共汽车等的大型汽车。

在这些汽车中，由于要求安全而以良好的效率搬运乘客、货物，故经常将车辆保持于正常的状态这一点是重要的。进行日常的运行前检修，并且还在行驶中监视轮胎的磨损量，由此，在对运行造成影响之前，有掌握其征兆的必要。

标号的说明：

标号1表示车轮；

标号1a表示轮胎；

标号2表示旋转传感器；

标号3表示信号处理单元；

标号4表示磨损状态判断单元；

标号5表示汽车用轮胎的磨损量检测装置。

Claims (15)

1.一种汽车用轮胎的磨损量检测装置，其为检测汽车用轮胎的磨损量的装置，包括：

旋转传感器，该旋转传感器按照测定上述汽车的速度的方式检测车轮的旋转信号；

信号处理单元，该信号处理单元从通过该旋转传感器而检测出的旋转信号中，抽取与旋转同步的旋转速度的波动，根据该已抽取的旋转速度的波动获得旋转速度波动图样，该旋转速度波动图样为持续多圈的旋转速度波动图样，各图样包括与旋转同步的旋转速度的波动；

磨损状态判断单元，该磨损状态判断单元根据这个已获得的旋转速度波动图样求出因设置于上述车轮的轮胎上的特征而引发的成分的值，该值对应于上述轮胎的磨损状态而变化，该磨损状态判断单元根据这个已求出的值，推定上述轮胎的磨损状态，输出磨损信息，

上述磨损状态判断单元包括关系设定机构，该关系设定机构设定:因设置于轮胎上的特征而引发的成分的值与上述轮胎的磨损的进展状况之间的关系，该值对应于上述轮胎的磨损状态而变化，于该关系设定机构中设定上述关系后的上述轮胎的上述特征由至少一个特征结构部构成，轮胎的胎面花纹构成该特征结构部，该特征结构部伴随磨损而变化，形成于横截胎面的方向。

2.根据权利要求1所述的汽车用轮胎的磨损量检测装置，其中，上述特征还为，改变材质。

3.根据权利要求1所述的汽车用轮胎的磨损量检测装置，其中，上述特征还为，由多个特征结构部构成，该特征结构部形成于轮胎的旋转方向的多个位置，各位置关系于旋转方向不呈等间隔。

4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的汽车用轮胎的磨损量检测装置，其中，上述信号处理单元通过对上述旋转传感器的持续多圈的旋转信号进行与旋转同步的平均化处理或累积计算处理，获得上述旋转速度波动图样。

5.根据权利要求1～3中的任意一项所述的汽车用轮胎的磨损量检测装置，其中，上述信号处理单元以从一个以上被设定的行驶速度范围中选择的行驶速度范围，来实施上述旋转速度波动图样的获得。

6.根据权利要求1～3中的任意一项所述的汽车用轮胎的磨损量检测装置，其中，上述信号处理单元针对多个行驶速度范围，分别获得上述旋转速度波动图样，针对上述多个行驶速度范围，上述磨损状态判断单元分别进行磨损状态的推定处理，根据该多个推定处理的结果，综合判断磨损状态。

7.根据权利要求1～3中的任意一项所述的汽车用轮胎的磨损量检测装置，其中，上述磨损状态判断单元根据已获得的旋转速度波动图样分析旋转次数成分，求出能表示磨损状态的指定的旋转次数成分的水平，判断磨损状态。

8.根据权利要求7所述的汽车用轮胎的磨损量检测装置，其中，求出已获得的旋转速度波动图样中包含的表示磨损状态的旋转次数成分的值，将其作为评价值来判断磨损状态。

9.根据权利要求1～3中的任意一项所述的汽车用轮胎的磨损量检测装置，其中，上述旋转传感器具有零相，上述信号处理单元在使已获得的旋转速度波动图样的相位吻合的状态，求出上述旋转速度波动图样与基准图样的差分，根据该差分判断磨损状态。

10.根据权利要求1～3中的任意一项所述的汽车用轮胎的磨损量检测装置，其中，上述旋转传感器包括：磁性编码器或脉冲装置，该磁性编码器或脉冲装置具有磁性传感器和通过该磁性传感器所检测的被检测极；倍增电路，该倍增电路输出对上述磁性传感器的检测信号进行倍增处理的旋转脉冲。

11.根据权利要求1～3中的任意一项所述的汽车用轮胎的磨损量检测装置，其中，还包括磨损推定结果利用机构，该磨损推定结果利用机构根据上述磨损状态判断单元所输出的磨损信息，进行对驾驶员的警告或车辆的控制状态的变更。

12.根据权利要求11所述的汽车用轮胎的磨损量检测装置，其中，上述磨损推定结果利用机构具有下述功能，该功能为，根据上述磨损状态判断单元所输出的磨损信息，在驾驶席的警告通报机构中进行显示。

13.根据权利要求11所述的汽车用轮胎的磨损量检测装置，其中，上述磨损推定结果利用机构具有下述功能，该功能为，根据上述磨损状态判断单元所输出的磨损信息，变更车辆控制计算机的控制参数，进行考虑了轮胎的能力的安全控制。

14.根据权利要求11所述的汽车用轮胎的磨损量检测装置，其中，上述磨损推定结果利用机构具有下述功能，该功能为，根据上述磨损状态判断单元所输出的磨损信息和行驶时的天气情况，在指定的天气时发出警告。

15.根据权利要求11所述的汽车用轮胎的磨损量检测装置，其中，上述磨损推定结果利用机构具有下述功能，该功能为，装载于车辆上的计算机通过通信网络，将上述磨损状态判断单元所输出的磨损信息发送给能进行车辆的检修或轮胎的更换的已确定的营业场所的终端。