【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤの変形量検出装置に関し、詳細には、径方向の変形も含めてタイヤの変形量を高精度に検出できるタイヤの変形量検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車輌の制動制御又は予測走行軌跡の算定を行うため、タイヤの変形量を検出する装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
このタイヤの変形量検出装置においては、タイヤのクラウン部の内周面上に形成された１つのマークと、このマークに対向するホイールリムの所定位置に設置したマーク位置検出器とを含み、マーク位置検出器から発光され、マークで反射した反射光をマーク位置検出器の二次元位置検出素子（ＰＳＤ）で検出することによって、タイヤの接地面（Ｘ軸−Ｙ軸方向）の変形を観測している。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−１９３６２７号公報（第３頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなタイヤの変形量検出装置では、二次元位置検出素子で捕えたマークの反射光に基づいてタイヤの変形量を推定しているので、タイヤが石を踏んだ場合等には、タイヤの径方向（Ｚ軸方向）の変形量を検出することは不可能であった。
【０００５】
そこで、本発明は、タイヤの径方向の変形も含めて、高精度にタイヤの変形量を検出できるタイヤの変形量検出装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、トレッドの背面に設けられた基準点と、前記基準点を照射する発光部と、前記基準点で反射した光を受光する受光部とを含むタイヤの変形量検出装置において、前記発光部で照射された光が前記受光部で受光されるまでの時間変化に基づいて、接地位置におけるタイヤの変形量を検出することを特徴とする。
【０００７】
このようなタイヤの変形量検出装置によると、発光部で照射された光が受光部で受光されるまでの時間を周期的に計測し、その時間変化に基づいて、タイヤの接地位置における基準点の垂直方向の変位、すなわち接地位置におけるタイヤの径方向の変形量を検出することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、トレッドの背面に設けられた基準点と、前記基準点を照射する発光部と、前記基準点で反射した光を受光する受光部と、前記発光部で照射された光が前記受光部で受光されるまでの時間の変化に基づいて、タイヤの接地位置における前記基準点の変位量を演算する演算部と、前記演算部で演算された変位データを外部に出力する発信部とを含むタイヤの変形量検出装置である。
【０００９】
このようなタイヤの変形量検出装置によると、演算部で演算されたタイヤの接地位置における基準点の垂直方向の変位量を、発信部を通じて外部に出力することができるので、アンチロック・ブレーキ装置や車輌の予想走行軌跡算定装置等で、タイヤの径方向の変形量を考慮した制御を行うことが可能となる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のタイヤの変形量検出装置において、複数の基準点を近接して設けたことを特徴とする。
【００１１】
このようなタイヤの変形量検出装置によると、複数の基準点を近接して設けたことにより、変形量の検出誤差を少なくすることができる。
なお、「複数の基準点を近接」とは、発光部の照射範囲内に納まるように、複数の基準点を配置することを意味する。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、トレッドの背面に設けられた基準点と、前記基準点を照射する発光部と、前記基準点で反射した光を受光するとともに、前記基準点を含むトレッドの背面を撮像する撮像部と、前記発光部で照射された光が前記撮像部で受光されるまでの時間の変化及び前記撮像部の撮像データに基づいて、タイヤの接地位置における前記基準点の変位量を演算する演算部と、前記演算部で演算された変位データを外部に出力する発信部とを含むタイヤの変形量検出装置である。
【００１３】
このようなタイヤの変形量検出装置によると、演算部で演算されたタイヤの接地位置における基準点の垂直方向の変位量と水平方向の変位量に基づいて、タイヤの三次元方向の変形量を直接検出することができるので、伝達系の初期段階において、各車輪の前後力、横力、接地荷重を正確に把握することが可能となる。また、検出されたタイヤの変形量は、発信部を通じて外部に出力することができるので、アンチロック・ブレーキ装置や車輌の予想走行軌跡算定装置等の上位装置において、タイヤの変形量を考慮した制御を行うことが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１５】
初めに、図１乃至図４を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。図１は本発明の第１実施形態に係るタイヤの変形量検出装置を示す説明図、図２は第１実施形態に係るタイヤの変形量検出装置の機能ブロック図である。図３は二次元撮像データと基準点の基準位置との偏差を求める例を示す説明図、図４は各車輪で検出されたタイヤの変形量を利用してフィードフォワード制御を行う例を示す説明図である。
【００１６】
図１に示すように、タイヤの変形量検出装置１０は、トレッド１の背面に設けられた基準点２と、基準点２を照射する発光部３と、基準点２で反射した光を受光するとともに、基準点２を含むトレッド１の背面を撮像する撮像部４と、発光部３で照射された光が撮像部４で受光されるまでの時間を計測するタイマ５と、タイマ５で計測された時間データ及び撮像部４で撮像された基準点２の二次元撮像データを格納するデータ格納部６と、予め設定された三次元基準マップテーブルを検索して、基準位置からの基準点２の三次元方向の変位量、すなわちタイヤの変形量を検出するとともに、データ格納部６に格納された前回値と今回値の時間データ及び二次元撮像データの偏差を求める演算部７と、演算部７で求められたタイヤの三次元方向の変形量データ及び前回値と今回値の偏差データを無線によって外部に出力する発信部８とを含み構成される。
【００１７】
基準点２は、発光部３で照射された光線に対して良好な反射率を有するもので、トレッド１の背面中央部に設けた円形の金属片又は白色や蛍光色を塗布した円形のマークによって形成される。
【００１８】
発光部３は、単色で所定幅を有する平行光を基準点２に向けて周期的に照射する。光源としては、消費電力が少なく、寿命が長いＬＥＤを用いる。
発光部３は、タイヤが路面と接する位置（接地位置）におけるタイヤの変形量を検出するため、基準点２の背面のトレッド１が路面に接する状態（以下、「基準点２の接地状態」という。）で照射光を発する。
具体的には、各車輪に設けた車輪速センサ（図示せず）のロータのうち、基準点２と対応する部位に特定のパルスを発生させるための磁石を埋め込むかロータの形状を一部変形させ、ピックアップ部で検出される出力信号から基準点２の接地状態を特定する。すなわち、車体側に設けたＥＣＵ１１（図２参照）に送信される車輪速センサの出力信号を解析することで、基準点２の接地状態を特定できるので、ＥＣＵ１１は、基準点２の接地状態で発光部３が照射光を発するように、車輪速センサと発光部３を同期させる。
【００１９】
撮像部４は、発光部３の照射に同期して、基準点２を含むトレッド１の背面を撮像する。
撮像部４は、ＣＣＤカメラの他、前記特許文献１に記載された二次元位置検出素子（ＰＳＤ）等、公知の光学機器を利用するもので、基準点２の二次元方向（Ｘ軸−Ｙ軸方向）の位置を撮像する。
【００２０】
タイマ５は、ＥＣＵ１１によってＯＮ／ＯＦＦ制御され、発光部３の照射に合わせたタイミングでスイッチが入り、撮像部４が基準点２の画像を捕らえた時点でスイッチが切れる。従って、タイマ５は、発光部３で照射されて基準点２で反射した光（反射光）が撮像部４に届くまでの時間を計測する。
【００２１】
データ格納部６は、タイマ５で計測された時間データ及び撮像部４で撮像された基準点２の二次元撮像データを一時的に格納するメモリ装置である。
【００２２】
演算部７は、ＲＯＭ［Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ］等のメモリを備え、予め実験値又は設計値に基づいて設定した三次元基準マップテーブル（図示せず）を記憶している。三次元基準マップテーブルは、接地位置で各車輪が前後力、横力等を受けない状態における基準点２の位置（基準位置）を表わすマップの他、接地位置におけるタイヤの三次元方向の変形を考慮した複数のマップを含む。
演算部７は、データ格納部６に格納された時間データ及び二次元撮像データと基準点２の基準位置データとの偏差を演算し、その偏差をパラメータとして三次元基準マップテーブルを検索し、対応するタイヤの三次元方向の変形量を検出する。
また、演算部７は、データ格納部６に格納された前回値と今回値の時間データ及び二次元撮像データの偏差を求め、タイヤの三次元方向の変形推移を検出する。代わりに、三次元基準マップテーブルで検索したタイヤの三次元方向の変形量を一時的に格納するメモリ装置を演算部７に設け、前回値と今回値の変形量の偏差に基づいて、タイヤの三次元方向の変形推移を検出することもできる。
【００２３】
発信部８は、演算部７で求めたタイヤの三次元方向の変形量データ及び前回値と今回値の偏差データを、車体側に設けたＥＣＵ１１に無線によって出力するもので、図示しないアンテナ、発信機等を備える。
【００２４】
発光部３、撮像部４、タイマ５、データ格納部６、演算部７及び発信部８は、基準点２に対向する位置で、ホイールリム１２の所定位置に一体式に設けられる。符号９は、タイヤの変形量検出装置１０を駆動する電源を示す。
【００２５】
ＥＣＵ１１は、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（図示せず）の他、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成される。
ＥＣＵ１１は、発信部８から送信されたタイヤの三次元方向の変形量データ及び前回値と今回値の偏差データに基づいて、車輌のアンチロック・ブレーキ装置、予想走行軌跡算定装置等のフィードフォワード制御を行う。
また、ＥＣＵ１１は、タイマ５のＯＮ／ＯＦＦ制御及びタイマ５のリセットを行う。
【００２６】
次に、図２を参照して、タイヤの変形量検出装置１０の作動手順を説明する。ＥＣＵ１１は、車輪速センサ（図示せず）の出力信号を解析し、基準点２の接地状態を特定すると、発光部３のＬＥＤを照射させ、同時に撮像部４を駆動して基準点２を撮像する。撮像部４で撮像された基準点２の二次元撮像データは、データ格納部６に一時的に格納される。
発光部３の照射と同期してスイッチオンされたタイマ５は、撮像部４が基準点２の反射光を捕えるとスイッチオフされる。タイマ５の計測時間、すなわち発光部３で照射され、基準点２で反射した反射光が撮像部４に届くまでの時間は、時間データとしてデータ格納部６に一時的に格納される。
【００２７】
時間データ及び二次元撮像データがデータ格納部６に格納されると、演算部７は、新たに格納された時間データ及び二次元撮像データをパラメータとして三次元基準マップテーブルを検索し、接地位置におけるタイヤの三次元方向の変形量を検出する。詳細には、基準点２の基準位置データと比較して、データ格納部６の時間データ及び二次元撮像データとの偏差を演算し（図３参照）、これらの偏差をパラメータとして三次元基準マップテーブルを検索する。
同時に、演算部７は、データ格納部６に格納された前回値と今回値の時間データ及び二次元撮像データの偏差を求め、この偏差をパラメータとして三次元基準マップテーブルを検索して、接地位置におけるタイヤの三次元方向の変形推移を検出する。
【００２８】
演算部７で検出されたタイヤの三次元方向の変位データ及び前回値と今回値の偏差データは、発信部８を通して、無線で車体側に設けたＥＣＵ１１に送信される。
【００２９】
図４に示すように、ＥＣＵ１１は、左右前輪ＦＬ、ＦＲ及び左右後輪ＲＬ、ＲＲから送信されたタイヤの三次元方向の変形量データ及びタイヤの変形推移を示す偏差データを、車輌のアンチロック・ブレーキ装置、予想走行軌跡算定装置等の上位装置に送信し、ブレーキ制御、ステアリング制御等を目的とするフィードフォワード制御を行う。
【００３０】
以上に述べたタイヤの変形量検出装置１０は、接地位置におけるタイヤの三次元方向の変形量及びタイヤの変形推移を正確且つ直接的に検出できるので、伝達系の初期段階において、各車輪の前後力、横力、接地荷重を正確に把握することが可能となる。また、検出されたタイヤの変形量は、ブレーキ制御、ステアリング制御等を目的とするフィードフォワード制御に利用することができる。
さらに、接地位置におけるタイヤの変形量及び変形推移を直接的に検出することにより、目標ヨーレート又は横加速度の複雑な制御則が単純化され、演算時間の短縮によるコンピュータの負担軽減、ひいては簡便な方式によるＥＣＵ１１のコストダウンにもつながる。
【００３１】
次に、図５を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。
図５は、本発明の第２実施形態に係るタイヤの変形量検出装置を示す説明図である。
なお、第１実施形態と同一要素については同一符号で示し、詳細な説明は省略する。
【００３２】
第２実施形態に係るタイヤの変形量検出装置２０は、車輪側に内蔵電源を設ける代わりに、車体側に設けた電源を利用する。
図５に示すように、タイヤの変形量検出装置２０に電流を供給するため、車輪の回転軸１３の端部には、樹脂を素材とする円板状の基板１４が固定されている。この基板１４の裏表それぞれの面には、電磁結合用のコイル１５及び１６が設けられ、それぞれ基板１４を通る電線を介して電気的に接続されている。
さらに、基板１４上に設けたコイル１５と対向する車輌本体側の個所にはコイル１７が設けられるとともに、基板１４上に設けたコイル１６と対向するホイールリム１２側の個所にはコイル１８が設けられる。
車輪の回転に伴って基板１４が回転すると、基板１４に設けたコイル１５と車輌本体側に設けたコイル１７が対向する位置で、車体側に設置された電源回路（図示せず）から交流電流が供給される。交流電流は、互いに対向して設置されたコイル１７、コイル１５、コイル１６及びコイル１８を通して、車輪側に設けた各装置に供給される。車輪側には、整流・平滑回路（図示せず）が設けられており、供給された交流電流を直流電流に変換する。
【００３３】
これらのコイル１５、１６、１７及び１８は、基準点２の接地状態で電気的に接続される位置に配置される。そのため、ＥＣＵ１１による車輪速センサとの同期制御が不要となり、車輪の回転に合わせて発光部３及び撮像部４が自動的に起動される。このため、タイヤが路面と接地している部分（変形量の大きな部分）におけるタイヤの変形量を検出することができる。
【００３４】
以上に述べたタイヤの変形量検出装置２０は、車体側に設けた電源を利用するので、車輪側に内蔵電源を設けた場合のような電池交換が不要となる。
【００３５】
次に、図６を参照して、本発明の第３実施形態について説明する。
図６は第３実施形態に係るタイヤの変形量検出装置の機能ブロック図である。
なお、第１実施形態と同一要素については同一符号で示し、詳細な説明は省略する。
【００３６】
第３実施形態に係るタイヤの変形量検出装置３０は、第１実施形態に係るタイヤの変形量検出装置１０と異なり、基準点２の二次元撮像データを用いずに、タイマ５で計測された時間データのみを用いて、接地位置におけるタイヤの径方向の変形量を検出する。そのため、受光部３４は、ＣＣＤカメラや二次元位置検出素子（ＰＳＤ）を用いた撮像部５に代えて、ホトトランジスタを一次元に並べたリニアイメージセンサを用いる。
【００３７】
図６に示すように、発光部３の照射に同期してスイッチオンしたタイマ５は、受光部が基準点２での反射光を受光するとスイッチオフされる。タイマ５で計測された時間データは、データ格納部３６に格納される。
データ格納部３６は、タイマ５で計測された時間データを一時的に格納するメモリ装置である。
演算部３７は、基準点２の基準位置における基準位置データ（基準位置時間データ）を表すマップの他、予め実験又は設計値に基づいて設定した複数の時間データ基準マップテーブル（図示せず）を記憶している。演算部３７は、基準位置時間データとデータ格納部３６に格納された時間データとの偏差を演算し、その偏差をパラメータとして時間データ基準マップテーブルを検索する。時間データ基準マップテーブルで検出された接地位置におけるタイヤの径方向の変形量は、発信部３８を通じてＥＣＵ１１に無線送信される。
また、演算部３７は、データ格納部３６に格納された前回値と今回値の時間データの偏差を求め、接地位置におけるタイヤの径方向の変形推移を検出する。演算部３７で求められた偏差データは、発信部３８を通じてＥＣＵ１１に無線送信される。
発信部３８は、演算部３７で求めたタイヤの径方向の変形量データ及び前回値と今回値の偏差データを、車体側に設けたＥＣＵ１１に無線によって出力するもので、図示しないアンテナ、発信機等を備える。
【００３８】
ＥＣＵ１１は、発信部３８から送信されたタイヤの径方向の変形量データ及び偏差データを、車輌のアンチロック・ブレーキ装置、予想走行軌跡算定装置等の上位装置に送信し、ブレーキ制御、ステアリング制御等を目的とするフィードフォワード制御を行う。
【００３９】
このようなタイヤの変形量検出装置３０は、時間データのみを用いてタイヤの径方向の変形量を検出するので、特に車輌の直進走行状態におけるタイヤの変形量を検出するのに適している。
しかしながら、タイヤに横力が加わった場合、受光部３４に配設したリニアイメージセンサの受光範囲から基準点２が外れてしまうことがある。そこで、ホトトランジスタを十字方向に並べることが望ましい。
さらに、図７に示すように、タイヤが前後方向又は左右方向に変形した場合、変形前の状態における発光部３から基準点２までの照射光到達距離Ｌ１と基準点２から受光部３４までの反射光到達距離Ｌ２の合計距離が、変形後における照射光到達距離Ｌ１´と反射光到達距離Ｌ２´の合計距離と等しくなることがある。
そのため、タイヤの変形推移を示す偏差データ、図示しない操舵角センサや加速度センサの検出データ等を用いてタイヤの変形量データを補正し、タイヤの径方向の変形量又はタイヤの三次元方向の変形量を算出することが必要となる。
【００４０】
図８は、複数の基準点２を相互に近接して設けた例を示す。受光部３４においては、複数の反射光、望ましくは３つ以上の基準点２の反射光を受光する。
このように複数の基準点２を受光部３４で受光することにより、発光部３から基準点２までの照射光到達距離Ｌ１と基準点２から受光部３４までの反射光到達距離Ｌ２の合計距離が一義的に決まるので、タイヤの径方向の変形量を補正する必要がなくなる。同図に示すように、基準点２は、十字方向に少なくとも５箇所以上設けることが望ましい。
【００４１】
以上に述べたタイヤの変形量検出装置３０は、接地位置におけるタイヤの径方向の変形量及びタイヤの変形推移を伝達系の初期段階で正確に検出できるので、伝達系の初期段階において、各車輪の前後力、横力、接地荷重を正確に把握することが可能となる。また、検出されたタイヤの変形量は、ブレーキ制御、ステアリング制御等を目的とするフィードフォワード制御に利用することができる。
【００４２】
以上、本発明の好適な実施形態について述べたが、本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、様々に変形又は変更することが可能である。
例えば、基準点２の位置に関わらず、撮像部４又は受光部３４で基準点２の反射光を確実に捕えることができるのであれば、基準点２の数量及び配置、撮像部４又は受光部３４のセンサ素子の数量及び配置は、適宜変更可能である。詳細には、時間データ及び二次元撮像データを検出するタイヤの変形量検出装置１０及び２０においては、少なくとも１つの基準点２を捕えることができるように、時間データのみを検出するタイヤ変形量検出装置３０においては、複数の基準点２を捕えることができるように、適宜基準点２とセンサ素子の数量・配置を決定することが望ましい。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に係る発明によれば、発光部で照射された光が受光部で受光されるまでの時間を周期的に計測し、その時間変化に基づいて、タイヤの接地位置における基準点の垂直方向の変位、すなわち接地位置におけるタイヤの径方向の変形量を検出することができる。
【００４４】
請求項２に係る発明によれば、演算部で演算されたタイヤの接地位置における基準点の垂直方向の変位量を、発信部を通じて外部に出力することができるので、アンチロック・ブレーキ装置や車輌の予想走行軌跡算定装置等で、タイヤの径方向の変形量を考慮した制御を行うことが可能となる。
【００４５】
請求項３に係る発明によれば、複数の基準点を近接して設けたことにより、変形量の検出誤差を少なくすることができる。
【００４６】
請求項４に係る発明によれば、演算部で演算されたタイヤの接地位置における基準点の垂直方向の変位量と水平方向の変位量に基づいて、タイヤの三次元方向の変形量を直接検出することができるので、伝達系の初期段階において、各車輪の前後力、横力、接地荷重を正確に把握することが可能となる。また、検出されたタイヤの変形量は、発信部を通じて外部に出力することができるので、アンチロック・ブレーキ装置や車輌の予想走行軌跡算定装置等の上位装置において、タイヤの変形量を考慮した制御を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係るタイヤの変形量検出装置を示す説明図である。
【図２】第１実施形態に係るタイヤの変形量検出装置の機能ブロック図である。
【図３】二次元撮像データと基準点の基準位置との偏差を求める例を示す説明図である。
【図４】各車輪で検出されたタイヤの変形量を利用して、フィードフォワード制御を行う例を示す説明図である。
【図５】第２実施形態に係るタイヤの変形量検出装置を示す説明図である。
【図６】第３実施形態に係るタイヤの変形量検出装置の機能ブロック図である。
【図７】発光部で照射された照射光が受光部で受光されるまでの時間が、任意の２点で同一となる例を示す説明図である。
【図８】複数の基準点を近接して設けた例を示す説明図である。
【符号の説明】
１ トレッド
２ 基準点
３ 発光部
４ 撮像部
７ 演算部
８ 発信部
１０ タイヤの変形量検出装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a tire deformation amount detection device, and more particularly, to a tire deformation amount detection device capable of detecting a tire deformation amount including a radial deformation with high accuracy.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art A device that detects a deformation amount of a tire in order to perform braking control of a vehicle or calculate a predicted traveling locus is known (for example, see Patent Literature 1).
The tire deformation amount detecting device includes one mark formed on the inner peripheral surface of the crown portion of the tire, and a mark position detector installed at a predetermined position on a wheel rim opposed to the mark. By detecting the reflected light emitted from the position detector and reflected by the mark with the two-dimensional position detecting element (PSD) of the mark position detector, deformation of the ground contact surface (X-axis-Y-axis direction) of the tire is observed. ing.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-9-193627 (page 3, FIG. 1)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a tire deformation amount detection device, since the tire deformation amount is estimated based on the reflected light of the mark captured by the two-dimensional position detection element, when the tire steps on a stone, etc. It was impossible to detect the amount of deformation of the tire in the radial direction (Z-axis direction).
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to provide a tire deformation amount detection device capable of detecting a tire deformation amount with high accuracy, including a radial deformation of the tire.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 detects a deformation amount of a tire including a reference point provided on a back surface of a tread, a light emitting unit that irradiates the reference point, and a light receiving unit that receives light reflected at the reference point. The apparatus is characterized in that the amount of deformation of the tire at the ground contact position is detected based on a time change until the light irradiated by the light emitting unit is received by the light receiving unit.
[0007]
According to such a tire deformation amount detection device, the time until the light irradiated by the light emitting unit is received by the light receiving unit is periodically measured, and based on the time change, the reference point at the tire contact position is determined. In the vertical direction, that is, the amount of radial deformation of the tire at the ground contact position can be detected.
[0008]
The invention according to claim 2 is a reference point provided on the back surface of the tread, a light emitting unit that irradiates the reference point, a light receiving unit that receives light reflected at the reference point, and a light emitting unit that is irradiated by the light emitting unit. A calculating unit for calculating a displacement amount of the reference point at a contact position of the tire based on a change in time until the received light is received by the light receiving unit; and outputting the displacement data calculated by the calculating unit to the outside. And a transmission unit for detecting the amount of deformation of the tire.
[0009]
According to such a tire deformation amount detection device, the vertical displacement amount of the reference point at the tire contact position calculated by the calculation unit can be output to the outside through the transmission unit. It is possible to perform control in consideration of the amount of radial deformation of the tire by a vehicle or a device for estimating a predicted travel locus of a vehicle.
[0010]
According to a third aspect of the present invention, in the tire deformation amount detecting device according to the second aspect, a plurality of reference points are provided close to each other.
[0011]
According to such a tire deformation amount detection device, since a plurality of reference points are provided close to each other, a detection error of the deformation amount can be reduced.
Note that “approaching a plurality of reference points” means that a plurality of reference points are arranged so as to be within the irradiation range of the light emitting unit.
[0012]
The invention according to claim 4, wherein a reference point provided on a back surface of the tread, a light emitting unit for irradiating the reference point, and a light receiving unit that receives light reflected at the reference point and includes a back surface of the tread including the reference point. An imaging unit that captures the light, and a displacement amount of the reference point at a tire contact position based on a change in time until light emitted by the light emitting unit is received by the imaging unit and imaging data of the imaging unit. And a transmission unit that outputs the displacement data calculated by the calculation unit to the outside.
[0013]
According to such a tire deformation amount detection device, the three-dimensional deformation amount of the tire is calculated based on the vertical displacement amount and the horizontal displacement amount of the reference point at the tire contact position calculated by the calculation unit. Since the direct detection can be performed, it is possible to accurately grasp the longitudinal force, the lateral force, and the ground contact load of each wheel in the initial stage of the transmission system. In addition, since the detected amount of deformation of the tire can be output to the outside through the transmission unit, control in consideration of the amount of deformation of the tire is performed in a higher-level device such as an anti-lock brake device or a device for calculating a predicted traveling trajectory of the vehicle. Can be performed.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0015]
First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a tire deformation amount detection device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a functional block diagram of the tire deformation amount detection device according to the first embodiment. FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of calculating a deviation between two-dimensional imaging data and a reference position of a reference point. FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of performing feedforward control using the amount of deformation of a tire detected at each wheel. FIG.
[0016]
As shown in FIG. 1, a tire deformation amount detection device 10 receives a reference point 2 provided on a back surface of a tread 1, a light emitting unit 3 irradiating the reference point 2, and light reflected at the reference point 2. At the same time, an imaging unit 4 for imaging the back surface of the tread 1 including the reference point 2, a timer 5 for measuring a time until the light irradiated by the light emitting unit 3 is received by the imaging unit 4, and a timer 5 for measuring The data storage unit 6 that stores the time data and the two-dimensional imaging data of the reference point 2 imaged by the imaging unit 4 and a preset three-dimensional reference map table are searched to find the reference point 2 from the reference position. A computing unit 7 for detecting a displacement amount in the three-dimensional direction, that is, a deformation amount of the tire, and calculating a deviation between the time data of the previous value and the current value stored in the data storage unit 6 and the two-dimensional imaging data; Three-dimensional direction of the tire determined by Constructed and a transmitting portion 8 to be output to the outside by wireless deviation data deformation amount data and the previous value and the current value.
[0017]
The reference point 2 has good reflectance with respect to the light beam emitted from the light emitting section 3 and is formed by a circular metal piece provided at the center of the back surface of the tread 1 or a circular mark coated with white or fluorescent color. It is formed.
[0018]
The light emitting unit 3 periodically emits parallel light having a predetermined width in a single color toward the reference point 2. As the light source, an LED with low power consumption and a long life is used.
The light emitting unit 3 detects the amount of deformation of the tire at a position where the tire comes into contact with the road surface (ground contact position), so that the tread 1 on the back surface of the reference point 2 comes into contact with the road surface (hereinafter, referred to as a “ground state at the reference point 2”). )) To emit irradiation light.
Specifically, in a rotor of a wheel speed sensor (not shown) provided for each wheel, a magnet for generating a specific pulse is embedded in a portion corresponding to the reference point 2 or the shape of the rotor is partially modified. Then, the ground state of the reference point 2 is specified from the output signal detected by the pickup unit. That is, the grounding state of the reference point 2 can be specified by analyzing the output signal of the wheel speed sensor transmitted to the ECU 11 (see FIG. 2) provided on the vehicle body side. The wheel speed sensor and the light emitting unit 3 are synchronized so that the light emitting unit 3 emits irradiation light.
[0019]
The imaging unit 4 images the back surface of the tread 1 including the reference point 2 in synchronization with the irradiation of the light emitting unit 3.
The imaging unit 4 uses a known optical device such as a two-dimensional position detecting element (PSD) described in Patent Document 1 in addition to a CCD camera, and uses a two-dimensional direction (X-axis-Y (Axial direction).
[0020]
The timer 5 is ON / OFF controlled by the ECU 11, and is turned on at a timing corresponding to the irradiation of the light emitting unit 3, and is turned off when the imaging unit 4 captures the image of the reference point 2. Therefore, the timer 5 measures the time until the light (reflected light) emitted from the light emitting unit 3 and reflected at the reference point 2 reaches the imaging unit 4.
[0021]
The data storage unit 6 is a memory device that temporarily stores time data measured by the timer 5 and two-dimensional imaging data of the reference point 2 imaged by the imaging unit 4.
[0022]
The calculation unit 7 includes a memory such as a ROM (Read Only Memory) and stores a three-dimensional reference map table (not shown) set in advance based on experimental values or design values. The three-dimensional reference map table includes a map indicating the position of the reference point 2 (reference position) in a state where each wheel is not subjected to a longitudinal force, a lateral force, or the like at the contact position, and a three-dimensional deformation of the tire at the contact position. Includes multiple maps considered.
The calculation unit 7 calculates a deviation between the time data and the two-dimensional imaging data stored in the data storage unit 6 and the reference position data of the reference point 2, searches the three-dimensional reference map table using the deviation as a parameter, and The amount of three-dimensional deformation of the tire to be changed is detected.
Further, the arithmetic unit 7 calculates a deviation between the time data of the previous value and the current value stored in the data storage unit 6 and the two-dimensional imaging data, and detects a three-dimensional deformation transition of the tire. Instead, a memory device for temporarily storing the amount of deformation of the tire in the three-dimensional direction searched in the three-dimensional reference map table is provided in the arithmetic unit 7, and based on the deviation of the amount of deformation between the previous value and the current value, It is also possible to detect a three-dimensional deformation transition.
[0023]
The transmission unit 8 wirelessly outputs the three-dimensional deformation amount data of the tire and the deviation data between the previous value and the current value obtained by the calculation unit 7 to the ECU 11 provided on the vehicle body side. Equipment.
[0024]
The light emitting unit 3, the imaging unit 4, the timer 5, the data storage unit 6, the calculation unit 7, and the transmission unit 8 are integrally provided at a predetermined position of the wheel rim 12 at a position facing the reference point 2. Reference numeral 9 denotes a power supply that drives the tire deformation amount detection device 10.
[0025]
The ECU 11 includes an I / O interface (not shown) necessary for exchanging signals with an external device, and a CPU, a ROM, a RAM, and the like (not shown).
The ECU 11 performs feedforward control of an anti-lock / brake device, a predicted travel locus calculation device, and the like of the vehicle based on the three-dimensional deformation amount data of the tire transmitted from the transmission unit 8 and the deviation data between the previous value and the current value. I do.
Further, the ECU 11 performs ON / OFF control of the timer 5 and resets the timer 5.
[0026]
Next, an operation procedure of the tire deformation amount detection device 10 will be described with reference to FIG. When the ECU 11 analyzes the output signal of the wheel speed sensor (not shown) and specifies the ground state of the reference point 2, the ECU 11 illuminates the LED of the light emitting unit 3 and simultaneously drives the imaging unit 4 to image the reference point 2. I do. The two-dimensional imaging data of the reference point 2 captured by the imaging unit 4 is temporarily stored in the data storage unit 6.
The timer 5 that is turned on in synchronization with the irradiation of the light emitting unit 3 is turned off when the imaging unit 4 captures the reflected light at the reference point 2. The time measured by the timer 5, that is, the time from when the light emitted from the light emitting unit 3 is reflected by the reference point 2 to when the reflected light reaches the imaging unit 4, is temporarily stored in the data storage unit 6 as time data.
[0027]
When the time data and the two-dimensional imaging data are stored in the data storage unit 6, the calculation unit 7 searches the three-dimensional reference map table using the newly stored time data and two-dimensional imaging data as parameters, The amount of three-dimensional deformation of the tire is detected. In detail, the deviation between the time data and the two-dimensional imaging data in the data storage unit 6 is calculated by comparing with the reference position data of the reference point 2 (see FIG. 3), and these deviations are used as parameters for the three-dimensional reference map. Search the table.
At the same time, the arithmetic unit 7 calculates a deviation between the time data of the previous value and the current value stored in the data storage unit 6 and the two-dimensional imaging data, searches the three-dimensional reference map table using the deviation as a parameter, and Of the deformation of the tire in the three-dimensional direction is detected.
[0028]
The three-dimensional displacement data of the tire and the deviation data between the previous value and the current value detected by the arithmetic unit 7 are transmitted wirelessly to the ECU 11 provided on the vehicle body through the transmitting unit 8.
[0029]
As shown in FIG. 4, the ECU 11 applies the three-dimensional deformation amount data of the tire and the deviation data indicating the change in the deformation of the tire transmitted from the left and right front wheels FL and FR and the left and right rear wheels RL and RR to the anti-lock of the vehicle.・ Sends to a host device such as a brake device and an expected travel locus calculation device, and performs feedforward control for the purpose of brake control, steering control, and the like.
[0030]
The tire deformation amount detection device 10 described above can accurately and directly detect the three-dimensional deformation amount of the tire and the change in the deformation of the tire at the ground contact position. Force, lateral force, and ground load can be accurately grasped. The detected amount of deformation of the tire can be used for feedforward control for brake control, steering control, and the like.
Furthermore, by directly detecting the deformation amount and the deformation transition of the tire at the contact position, a complicated control law of the target yaw rate or the lateral acceleration is simplified, and the load on the computer is reduced by shortening the calculation time. This leads to a reduction in the cost of the ECU 11.
[0031]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a tire deformation amount detection device according to a second embodiment of the present invention.
Note that the same elements as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
[0032]
The tire deformation amount detection device 20 according to the second embodiment uses a power supply provided on the vehicle body side instead of providing a built-in power supply on the wheel side.
As shown in FIG. 5, a disk-shaped substrate 14 made of resin is fixed to an end of the rotating shaft 13 of the wheel in order to supply current to the tire deformation amount detection device 20. The coils 15 and 16 for electromagnetic coupling are provided on the front and back surfaces of the substrate 14, respectively, and are electrically connected to each other via electric wires passing through the substrate 14.
Further, a coil 17 is provided at a location on the vehicle body facing the coil 15 provided on the substrate 14, and a coil 18 is provided at a location on the wheel rim 12 facing the coil 16 provided on the substrate 14. Can be
When the substrate 14 rotates with the rotation of the wheels, an alternating current is supplied from a power supply circuit (not shown) installed on the vehicle body at a position where the coil 15 provided on the substrate 14 and the coil 17 provided on the vehicle body face each other. Is supplied. The alternating current is supplied to each device provided on the wheel side through a coil 17, a coil 15, a coil 16, and a coil 18 installed opposite to each other. A rectifying / smoothing circuit (not shown) is provided on the wheel side, and converts the supplied alternating current into a direct current.
[0033]
These coils 15, 16, 17 and 18 are arranged at positions where they are electrically connected in the ground state of the reference point 2. Therefore, the synchronous control with the wheel speed sensor by the ECU 11 becomes unnecessary, and the light emitting unit 3 and the imaging unit 4 are automatically activated in accordance with the rotation of the wheel. For this reason, it is possible to detect the amount of deformation of the tire at a portion where the tire is in contact with the road surface (a portion where the amount of deformation is large).
[0034]
Since the tire deformation amount detection device 20 described above uses a power supply provided on the vehicle body side, battery replacement as in the case where a built-in power supply is provided on the wheel side is unnecessary.
[0035]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 6 is a functional block diagram of the tire deformation amount detection device according to the third embodiment.
Note that the same elements as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
[0036]
The tire deformation amount detection device 30 according to the third embodiment differs from the tire deformation amount detection device 10 according to the first embodiment in that the measurement is performed by the timer 5 without using the two-dimensional imaging data of the reference point 2. The amount of radial deformation of the tire at the contact position is detected using only the time data. Therefore, the light receiving unit 34 uses a linear image sensor in which phototransistors are arranged one-dimensionally, instead of the imaging unit 5 using a CCD camera or a two-dimensional position detecting element (PSD).
[0037]
As shown in FIG. 6, the timer 5 that is turned on in synchronization with the irradiation of the light emitting unit 3 is turned off when the light receiving unit receives the reflected light at the reference point 2. The time data measured by the timer 5 is stored in the data storage unit 36.
The data storage unit 36 is a memory device that temporarily stores time data measured by the timer 5.
The calculation unit 37 stores a plurality of time data reference map tables (not shown) set in advance based on experiments or design values, in addition to a map representing reference position data (reference position time data) at the reference position of the reference point 2. I remember. The operation unit 37 calculates a deviation between the reference position time data and the time data stored in the data storage unit 36, and searches the time data reference map table using the deviation as a parameter. The amount of radial deformation of the tire at the ground contact position detected in the time data reference map table is wirelessly transmitted to the ECU 11 through the transmission unit 38.
Further, the arithmetic unit 37 calculates a deviation between the time data of the previous value and the current value stored in the data storage unit 36, and detects a radial transition of the tire at the contact position. The deviation data obtained by the calculation unit 37 is wirelessly transmitted to the ECU 11 through the transmission unit 38.
The transmitting unit 38 wirelessly outputs the tire radial deformation amount data obtained by the calculating unit 37 and the deviation data between the previous value and the present value to the ECU 11 provided on the vehicle body side. Etc. are provided.
[0038]
The ECU 11 transmits the tire radial deformation amount data and the deviation data transmitted from the transmitting unit 38 to a host device such as a vehicle anti-lock brake device, a predicted travel locus calculation device, and the like, and performs brake control, steering control, and the like. Feed-forward control for the purpose.
[0039]
Since the tire deformation amount detection device 30 detects the radial deformation amount of the tire using only the time data, the tire deformation amount detection device 30 is particularly suitable for detecting the tire deformation amount in a straight running state of the vehicle.
However, when a lateral force is applied to the tire, the reference point 2 may deviate from the light receiving range of the linear image sensor provided in the light receiving unit 34. Therefore, it is desirable to arrange the phototransistors in the cross direction.
Further, as shown in FIG. 7, when the tire is deformed in the front-rear direction or the left-right direction, the irradiation light reaching distance L1 from the light emitting unit 3 to the reference point 2 and the distance from the reference point 2 to the light receiving unit 34 in the state before the deformation. The total distance of the reflected light reaching distance L2 may be equal to the total distance of the irradiation light reaching distance L1 'and the reflected light reaching distance L2' after deformation.
Therefore, the tire deformation amount data is corrected using deviation data indicating the change in the deformation of the tire, detection data of a steering angle sensor or an acceleration sensor (not shown), and the like, and the radial deformation amount of the tire or the three-dimensional deformation of the tire is corrected. It is necessary to calculate the amount.
[0040]
FIG. 8 shows an example in which a plurality of reference points 2 are provided close to each other. The light receiving unit 34 receives a plurality of reflected lights, preferably three or more reflected lights at the reference points 2.
By receiving the plurality of reference points 2 by the light receiving unit 34 in this manner, the total distance of the irradiation light reaching distance L1 from the light emitting unit 3 to the reference point 2 and the reflected light reaching distance L2 from the reference point 2 to the light receiving unit 34 is obtained. Is uniquely determined, so that it is not necessary to correct the amount of radial deformation of the tire. As shown in the figure, it is desirable to provide at least five reference points 2 in the cross direction.
[0041]
Since the above-described tire deformation amount detection device 30 can accurately detect the radial deformation amount and the tire deformation transition of the tire at the ground contact position at the initial stage of the transmission system, each wheel can be detected at the initial stage of the transmission system. It is possible to accurately grasp the longitudinal force, the lateral force, and the contact load of the vehicle. The detected amount of deformation of the tire can be used for feedforward control for brake control, steering control, and the like.
[0042]
The preferred embodiment of the present invention has been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications or changes may be made within the scope of the invention described in the claims. Is possible.
For example, regardless of the position of the reference point 2, if the imaging unit 4 or the light receiving unit 34 can reliably capture the reflected light of the reference point 2, the number and arrangement of the reference points 2, the imaging unit 4 or the light receiving unit The number and arrangement of the 34 sensor elements can be changed as appropriate. Specifically, in the tire deformation amount detection devices 10 and 20 that detect time data and two-dimensional imaging data, the tire deformation amount detection device detects only time data so that at least one reference point 2 can be captured. In the device 30, it is desirable to appropriately determine the reference point 2 and the number and arrangement of the sensor elements so that a plurality of reference points 2 can be captured.
[0043]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the time until the light irradiated by the light emitting unit is received by the light receiving unit is periodically measured, and the ground contact position of the tire is determined based on the time change. , The amount of radial deformation of the tire at the ground contact position can be detected.
[0044]
According to the second aspect of the present invention, the vertical displacement of the reference point at the ground contact position of the tire calculated by the calculation unit can be output to the outside through the transmission unit. It is possible to perform control in consideration of the amount of deformation in the radial direction of the tire by the estimated travel locus calculation device or the like.
[0045]
According to the third aspect of the invention, since the plurality of reference points are provided close to each other, it is possible to reduce the detection error of the deformation amount.
[0046]
According to the invention according to claim 4, the three-dimensional deformation amount of the tire is directly detected based on the vertical displacement amount and the horizontal displacement amount of the reference point at the contact position of the tire calculated by the calculation unit. Therefore, in the initial stage of the transmission system, the longitudinal force, the lateral force, and the ground load of each wheel can be accurately grasped. In addition, since the detected amount of deformation of the tire can be output to the outside through the transmission unit, control in consideration of the amount of deformation of the tire is performed in a higher-level device such as an anti-lock brake device or a device for calculating a predicted traveling trajectory of the vehicle. Can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a tire deformation amount detection device according to a first embodiment.
FIG. 2 is a functional block diagram of the tire deformation amount detection device according to the first embodiment.
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating an example of calculating a deviation between two-dimensional imaging data and a reference position of a reference point.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example in which feedforward control is performed using the amount of deformation of a tire detected at each wheel.
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating a tire deformation amount detection device according to a second embodiment.
FIG. 6 is a functional block diagram of a tire deformation amount detection device according to a third embodiment.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example in which the time until the irradiation light irradiated by the light emitting unit is received by the light receiving unit is the same at any two points.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example in which a plurality of reference points are provided close to each other.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 tread 2 reference point 3 light emitting unit 4 imaging unit 7 calculation unit 8 transmission unit 10 tire deformation amount detection device
