JP2002277353A - タイヤ選定装置および方法、ならびにタイヤの選定プログラム - Google Patents
タイヤ選定装置および方法、ならびにタイヤの選定プログラムInfo
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Abstract
のための駆動力性能の観点から、駆動輪のタイヤのサー
キット路面に対する摩擦係数の大小を評価することによ
り、路面を走行するのに適した最適なスペックのタイヤ
を客観的に選定するタイヤ選定装置を提供する。 【解決手段】 車両に装着されるタイヤと路面とのあい
だの摩擦係数を検出する摩擦係数検出手段と、複数種類
のタイヤを当該種類ごとに装着して路面を走行したとき
の摩擦係数に基づいて、当該路面を走行するのに適した
タイヤを選定するタイヤ選定手段を備えている。
Description
び方法、ならびにタイヤの選定プログラムに関する。さ
らに詳しくは、たとえばサーキットを走行するレーシン
グカーにおいて、レースの日の路面状態に最適なスペッ
クのタイヤを選定することができるタイヤ選定装置およ
び方法、ならびにタイヤの選定プログラムに関する。
の天候、気温および日照時間だけでなく前日の天候や、
レースが開催される前にどのような車両が走行したかに
よってもコンディションが変化する。このため、タイヤ
メーカーは、トレッドコンパウンドやタイヤ構造が異な
るスペックのタイヤを数種類準備し、レースの日の路面
状態(温度や汚れ具合など)に合わせて最も適している
と思われるタイヤを選定している。このときの選定に
は、ラップタイムおよびその持続性やドライバーの走行
感覚を判断基準としている。
タイヤ(レーシングタイヤ)の性能は、グリップ力とそ
の持続性が代表的であるため、タイヤの選定には、ラッ
プタイムでグリップ力を評価するとともに、ラップタイ
ムの悪化で持続性を評価し、そこにドライバーフィーリ
ングや車両データを加えて、総合的に判断される。
ムの向上には、駆動力性能の寄与が大きいことが知られ
ており、駆動輪のタイヤが車両の駆動力性能を充分発揮
できるか否かが重要なポイントである。
やアクセル開度、区間タイム、加速度などさまざまなデ
ータがあり、それらを分析し、組み合わせることでセッ
ティングやタイヤの選定に利用している。
ては、前記ラップタイムが最も有効な情報として使用さ
れるが、このラップタイムには、車両のセッティングを
含めた総合的な車両要因が含まれることはいうまでもな
い。
は多くの要因があるため、レースの日のコンディション
に最適なタイヤを選定するのが難しいとともに、不適切
なタイヤを装着するおそれがある。
の日のコンディションに最適なタイヤを選定できるよう
な方法や装置が望まれている。
に鑑み、サーキット走行におけるラップタイムの向上の
ための駆動力性能の観点から、駆動輪のタイヤのサーキ
ット路面に対する摩擦係数の大小を評価することによ
り、路面を走行するのに適した最適なスペックのタイヤ
を客観的に選定するタイヤ選定装置および方法、ならび
にタイヤの選定プログラムを提供することを目的とす
る。
は、車両に装着されるタイヤと路面とのあいだの摩擦係
数を検出する摩擦係数検出手段と、複数種類のタイヤを
当該種類ごとに装着して路面を走行したときの摩擦係数
に基づいて、当該路面を走行するのに適したタイヤを選
定するタイヤ選定手段を備えてなることを特徴とする。
輪のタイヤの回転速度を定期的に検出する測定値から、
スリップ比を演算する工程と、該スリップ比と車両の加
減速度との関係式を求める工程と、当該求められた関係
式の傾きから、車両に装着されるタイヤと路面とのあい
だの摩擦係数を判定する工程と、複数種類のタイヤを当
該種類ごとに装着して路面を走行したときの摩擦係数に
基づいて、当該路面を走行するのに適したタイヤを選定
する工程を備えていることを特徴とする。
は、路面を走行するのに最適なタイヤを選定するために
コンピュータを、回転速度検出手段による測定値から、
スリップ比を演算する第1演算手段、該スリップ比と車
両の加減速度との関係式を求める第2演算手段、該第2
演算手段により求められた関係式から1次の回帰係数と
相関係数を求め、該相関係数の値が設定値以上の場合、
前記関係式の傾きである1次の回帰係数の値で摩擦係数
を判定する判定手段、前記1次の回帰係数の値を時系列
のデータとして蓄積したのち、摩擦係数である1次の回
帰係数の大小からタイヤを選定するタイヤ選定手段とし
て機能させることを特徴とする。
明のタイヤ選定装置および方法、ならびにタイヤの選定
プログラムを説明する。
形態を示すブロック図、図2は図1にかかわるタイヤ選
定装置の電気的構成を示すブロック図、図3は路面μと
スリップ比との関係を示す模式図、図4は本実施の形態
にかかわるフローチャート、図5はタイヤの摩擦係数の
判定値比と時間との関係を示す図である。
にかかわるタイヤ選定装置は、4輪車両のタイヤFL、
FR、RLおよびRRにそれぞれ設けられた車輪タイヤ
の回転速度を定期的に検出する回転速度検出手段1を備
えており、この回転速度検出手段Sの出力は、ABSな
どのコンピュータである制御ユニット2に伝達される。
ックアップなどを用いて回転パルスを発生させてパルス
の数から回転速度を測定する車輪速センサまたはダイナ
モのように回転を利用して発電を行ない、この電圧から
回転速度を測定するものを含む角速度センサなどを用い
ることができる。
うに、外部装置との信号の受け渡しに必要なI/Oイン
ターフェイス2aと、演算処理の中枢として機能するC
PU2bと、該CPU2bの制御動作プログラムが格納
されたROM2cと、前記CPU2bが制御動作を行な
う際にデータなどが一時的に書き込まれたり、その書き
込まれたデータなどが読み出されるRAM2dとから構
成されている。
装着されるタイヤと路面とのあいだの摩擦係数を検出す
る摩擦係数検出手段と、複数種類のタイヤを当該種類ご
とに装着して路面を走行したときの摩擦係数に基づい
て、当該路面を走行するのに適したタイヤを選定するタ
イヤ選定手段を備えている。前記制御ユニット2は、前
記摩擦係数検出手段として、前記回転速度検出手段1に
よる測定値から、スリップ比(前輪タイヤの車輪速度と
後輪タイヤとの車輪速度の比)を演算する第1演算手段
と、該スリップ比と車両の加減速度との関係式を求める
第2演算手段と、該第2演算手段により求められる関係
式の傾きに基づいて、路面とタイヤとのあいだの摩擦係
数μを判定する判定手段とを備えている。該摩擦係数判
定手段には、前記該第2演算手段により求められる関係
式の傾きと予め設定されたしきい値とを比較する比較手
段を含んでいる。そして、本実施の形態におけるタイヤ
の選定プログラムは、制御ユニット2を、回転速度検出
手段1による測定値から、スリップ比を演算する第1演
算手段、該スリップ比と車両の加減速度との関係式を求
める第2演算手段、該第2演算手段により求められた関
係式から1次の回帰係数と相関係数を求め、該相関係数
の値が設定値以上の場合、前記関係式の傾きである1次
の回帰係数の値で摩擦係数を判定する判定手段、前記1
次の回帰係数の値を時系列のデータとして蓄積したの
ち、摩擦係数である1次の回帰係数の大小からタイヤを
選定するタイヤ選定手段として機能させる。
能には、大きい最大横力が得られるようにタイヤと路面
とのあいだの摩擦係数を大きくする必要があり、タイヤ
のグリップ力は、タイヤと路面のあいだの摩擦力で代表
される。したがって、たとえばサーキットを走行するレ
ーシングカーにおいて、種々のスペックのタイヤを装着
し、それぞれのタイヤを装着した状態でのタイヤと路面
のあいだの摩擦係数の大小を実走行状態から検出し、そ
の摩擦係数の大小をタイヤごとに評価できれば適正なス
ペックのタイヤを選定することができる。
路面とのあいだの摩擦係数の大小を検出する方法として
は、前記タイヤの回転速度(車輪速)を利用し、タイヤ
のスリップ比と車両の加減速度の関係から摩擦係数の大
小を判別する方法以外に、当該タイヤのスリップ比と車
両の加減速度を車両に搭載した各種センサの情報を利用
して検出することができる。たとえば車両の加減速度と
スリップ比の精度を上げるために加速度センサや速度セ
ンサを利用する方法、または検出に適した状態を保つた
めにハンドルの舵角やヨーレートセンサの情報を利用す
る方法がある。また、車輪回転速を用いずに車輪にかか
る前後力と荷重をセンサで検出し、その関係から摩擦係
数を算出して判別することもできる。
転速度を0.1秒以下、好ましくは0.05秒以下で検
出する。前記車両の加減速度はGセンサで測定すること
もできるが、4輪または従動輪の平均車輪速度から演算
するのがコスト面から好ましい。
度を一定時間分のデータ、たとえば少なくとも0.1秒
分以上のデータの平均値として、サンプリング時間ごと
に移動平均化して求め、この移動平均された値(一定個
数のスリップ比と車両の加減速度)を元に、該スリップ
比と該車両の加減速度との関係式を求める。
び車両の加減速度のデータ、たとえば少なくとも5個以
上のデータを用いて、スリップ比と車両の加減速度との
互いの1次の回帰係数と相関係数を求める。
合、該回帰係数を更新および保持し、該回帰係数の値を
時系列のデータとして蓄積する。そして実走行状態から
検出した結果、数値が大きいほど摩擦係数が高いと判定
し、路面を走行するのに適した最適なスペックのタイヤ
であると選定する。
置の動作を手順〜に沿って説明する。
びRRのそれぞれの回転速度から車輪速度(V1n、V
2n、V3n、V4n)を算出する。たとえば、ABSセ
ンサなどのセンサから得られた車両の各車輪タイヤF
L、FR、RL、RRのある時点の車輪速データを車輪
速度V1n、V2n、V3n、V4nとする。
度(Vfn、Vdn)を演算する。前輪駆動の場合、ある
時点の従動輪および駆動輪の平均車輪速度Vfn、Vdn
をつぎの式(1)、(2)により求められる。 Vfn=(V3n+V4n)/2 ・・・(1) Vdn=(V1n+V2n)/2 ・・・(2)
(すなわち車両の加減速度)Afnを演算する。前記従
動輪の平均車輪速度Vfnより1つ前の車輪速データか
ら、平均車輪速度Afn-1とすると、従動輪の平均車輪
加減速度Afnはそれぞれつぎの式(3)で求められ
る。 Afn=(Vfn−Vfn-1)/Δt/g ・・・(3) ここで、Δtは車輪速データから算出される車輪速度V
fnとVfn-1の時間間隔(サンプリング時間)であり、
gは重力加速度である。前記サンプルング時間として
は、データのばらつきを小さくし、かつ短時間で判別す
るためには、0.1秒以下である必要がある。より好ま
しくは、0.05秒以下である。
応じて、スリップ比を演算する。まず、加速状態で、駆
動輪がロック状態で車両が滑っているとき(Vdn=
0、Vfn≠0)や、減速状態で、車両が停止状態で駆
動輪がホイールスピンを起こしているとき(Vfn=
0、Vdn≠0)は、起こり得ないものとして、スリッ
プ比Snをつぎの式(4)、(5)から演算する。 Afn≧0およびVdn≠0である場合、 Sn=(Vfn−Vdn)/Vdn ・・・(4) Afn<0およびVfn≠0である場合、 Sn=(Vfn−Vdn)/Vfn ・・・(5) 前記以外の場合は、Sn=1とする。
のデータをサンプリング時間ごとに移動平均化処理す
る。実際の走行中の路面μは一定ではなく、刻々と変化
するため、短時間で路面μを推定する必要がある。また
直線回帰をする場合、一定以上のデータ数がなければ、
得られた回帰係数の信頼性が劣る。そこで、単時間のサ
ンプリング時間、たとえば数十msごとにデータをサン
プリングし、このサンプリング時間で得られたばらつき
の大きいデータを移動平均することにより、データの数
を減らさずに、データのばらつきを小さくすることがで
きる。
互いの1次の回帰係数、すなわちスリップ比の車両の加
減速度に対する回帰係数K1と車両の加減速度のスリッ
プ比に対する回帰係数K2をそれぞれつぎの式(1
2)、(13)から求める。
以上であれば、回帰係数K1の値を更新する。
関係というのは、一般的なタイヤと路面のμ−s曲線と
同じことで、タイヤと路面の関係(高μ状態R1、中μ
状態R2、低μ状態R3)により図3のようになる。そ
して、前記回帰係数K1、K2とは、μ−s曲線の勾配
を求めたものである。このμ−s曲線は、本来曲線であ
るが、実際の走行時に発生するスリップ比の範囲では、
ほぼ直線となっている。すなわち、μ−s曲線は、y=
aX+bという方程式で表わすことができる。このとき
の係数aが回帰係数(K1、K2)で、直線の勾配を意
味している。ここで、yをスリップ比とするか、加速度
とするかで、a=K1であったりa=K2であったりす
る。本実施の形態では、yをスリップ比としてK1の値
で路面μを判定している。もちろん回帰係数K2からも
路面μを判定することもできる。
られた回帰係数の値が適切であるか否かを判断するため
である。すなわち、相関係数Rの値が大きい場合は、ス
リップ比と加速度のあいだに相関があり、得られた回帰
係数は適切であるが、相関係数Rの値が小さい場合は、
両者のあいだに相関がなく得られた回帰係数は不適切で
あるために、その値で路面μを判定しないようにする。
が、本発明はかかる実施例のみに限定されるものではな
い。
の大きさの判定値として時系列で蓄積できるようにし
た。そしてタイヤ間の比較のために、基準タイヤで走行
した際の回帰係数K1の値を基準値とし、その値との相
対比較値を時系列のデータとして表示できるようにし、
数値が大きいほど摩擦係数が高いことを示すようにし
た。
式のトリガ装置(PIリサーチ社製のPIシステムに搭
載されている光電式ビーコン装置)を用い、ピットウォ
ールの特定の場所に取り付けた光電発信器と車両側に取
り付けた受信機により、信号の授受を行なうようにし
た。
大きさの判定値の時系列のデータが得られる。
グカー(ポルシェ993 RSR)に装着し、つぎの3
種類のスペックのタイヤA、B、Cについて、2000
年8月25日の適正タイヤの選定を行なった。フロント
タイヤのサイズは、260/640R18 SLICK
であり、リヤタイヤのサイズは、290/675R18
SLICKである。
=D10(Hs=57@RT) (タイヤの縦バネ常数
はフロント側で314N/mmであり、リヤ側で340
N/mmである) スペックB(タイヤB);コンパウンド変更 オイル成
分15%増 (Hs=51@RT) スペックC(タイヤC);構造変更(ケース角10度反
ラジアル方向) (タイヤの縦バネ常数はフロント側で
330N/mmであり、リヤ側で360N/mmであ
る) なお、車両セッティング条件はタイヤ評価中同一で、ガ
ソリン量はタイヤ交換ごとに使用分を追加し、データ採
取は連続走行した3ラップ目とした。
出手段から出力される車輪速パルスに基づいて、車輪速
度を取り込み、40msごとの従動輪の平均車輪加減速
度(車両の加減速度)および前後輪のスリップ比を計算
した(スッテプS1、S2、S3)。ついで、従動輪の
平均車輪加減速度および前後輪のスリップ比について、
1秒分の25個のデータを平均化し、サンプリング時間
(40ms)ごとに移動平均値として求めた(スッテプ
S4、S5)。そして移動平均された従動輪の平均車輪
加減速度とスリップ比の50個分のデータでスリップ比
の従動輪の平均車輪加減速度に対する1次の回帰係数K
1を演算した(スッテプS6)。さらに、このときの相
関係数Rを演算し(ステップ7)、この相関係数Rが
0.6以上であれば回帰係数K1の値を更新し、保持し
た。
大きさの判定値として時系列で蓄積し(ステップS
8)、3種類のタイヤA、B、Cのうち、タイヤAを基
準タイヤとして周回の時系列のデータ(平均値)の相対
比を演算した(ステップS9)。基準タイヤAとタイヤ
B、Cとのデータを比較して、基準タイヤAより摩擦係
数が大きいか否かを判断する(ステップS10、1
1)。
の大きさの判定値の相対比(摩擦係数の判定値比)を図
5に示す。図5から基準タイヤAに対しコンパウンドを
柔らかく変更したタイヤBは、一部で交絡が見られるも
ののほとんどの部分で摩擦係数が高い。剛性を上げたタ
イヤCはコースのすべてで摩擦係数が低く、良くないこ
とがわかる。
とが本実施例により客観的に評価できた。
の各ラップの摩擦係数の大きさ(判定値)の推移を見れ
ば、タイヤ性能の持続性の評価が行なえることは明らか
である。
サーキットを走行するレーシングカーにおいて、種々の
スペックのタイヤを装着した状態でのタイヤと路面のあ
いだの摩擦係数の大小を実走行状態から検出し、その摩
擦係数の大小によって、路面を走行するのに適した最適
なスペックのタイヤを選定することができる。
ブロック図である。
すブロック図である。
ある。
る。
示す図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 車両に装着されるタイヤと路面とのあい
だの摩擦係数を検出する摩擦係数検出手段と、複数種類
のタイヤを当該種類ごとに装着して路面を走行したとき
の摩擦係数に基づいて、当該路面を走行するのに適した
タイヤを選定するタイヤ選定手段を備えてなるタイヤ選
定装置。 - 【請求項2】 前記摩擦係数検出手段が、車両の4輪の
タイヤの回転速度を定期的に検出する回転速度検出手段
と、該回転速度検出手段による測定値から、スリップ比
を演算する第1演算手段と、該スリップ比と車両の加減
速度との関係式を求める第2演算手段と、該第2演算手
段により求められた関係式の傾きから摩擦係数を判定す
る判定手段からなる請求項1記載のタイヤ選定装置。 - 【請求項3】 前記判定手段が、前記関係式から1次の
回帰係数と相関係数を求め、該相関係数の値が設定値以
上の場合、前記関係式の傾きである1次の回帰係数の値
で摩擦係数を判定する請求項2記載のタイヤ選定装置。 - 【請求項4】 前記タイヤ選定手段が、前記1次の回帰
係数の値を時系列のデータとして蓄積したのち、摩擦係
数である1次の回帰係数の大小からタイヤを選定する請
求項3記載のタイヤ選定装置。 - 【請求項5】 車両の4輪のタイヤの回転速度を定期的
に検出する測定値から、スリップ比を演算する工程と、
該スリップ比と車両の加減速度との関係式を求める工程
と、当該求められた関係式の傾きから、車両に装着され
るタイヤと路面とのあいだの摩擦係数を判定する工程
と、複数種類のタイヤを当該種類ごとに装着して路面を
走行したときの摩擦係数に基づいて、当該路面を走行す
るのに適したタイヤを選定する工程を備えているタイヤ
選定方法。 - 【請求項6】 前記関係式を求めるに際し、移動平均さ
れたスリップ比と車両の加減速度のデータを用いて、ス
リップ比と車両の加減速度との互いの1次の回帰係数と
相関係数を求め、該相関係数の値が設定値以上の場合、
前記関係式の傾きである1次の回帰係数の値で摩擦係数
を判定する請求項5記載のタイヤ選定方法。 - 【請求項7】 前記1次の回帰係数の値を時系列のデー
タとして蓄積したのち、摩擦係数である1次の回帰係数
の大小からタイヤを選定する請求項6記載のタイヤ選定
方法。 - 【請求項8】 路面を走行するのに最適なタイヤを選定
するためにコンピュータを、回転速度検出手段による測
定値から、スリップ比を演算する第1演算手段、該スリ
ップ比と車両の加減速度との関係式を求める第2演算手
段、該第2演算手段により求められた関係式から1次の
回帰係数と相関係数を求め、該相関係数の値が設定値以
上の場合、前記関係式の傾きである1次の回帰係数の値
で摩擦係数を判定する判定手段、前記1次の回帰係数の
値を時系列のデータとして蓄積したのち、摩擦係数であ
る1次の回帰係数の大小からタイヤを選定するタイヤ選
定手段として機能させるためのタイヤの選定プログラ
ム。
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JP2001074314A JP4606623B2 (ja) | 2001-03-15 | 2001-03-15 | タイヤ選定装置および方法、ならびにタイヤの選定プログラム |
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