JP2004317443A - 車輪荷重推定装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】車両においてそれの車輪のタイヤ空気圧に基づき、その車輪に作用する荷重を精度よく推定する。
【解決手段】各車輪ごとに、対地車速ＶＧと車輪速度ωとタイヤの無負荷時における半径Ｒ０とに基づいてタイヤのたわみＤを推定する（Ｓ３ないしＳ６）。その推定されたタイヤのたわみＤと、対応する各タイヤ圧センサで検出されたタイヤ圧Ｐとに基づき、車輪荷重としての接地荷重Ｗを推定する（Ｓ７）。この推定された接地荷重Ｗを複数の車両制御装置のうち少なくとも一つに供給する（Ｓ８）。
【選択図】 図５
【解決手段】各車輪ごとに、対地車速ＶＧと車輪速度ωとタイヤの無負荷時における半径Ｒ０とに基づいてタイヤのたわみＤを推定する（Ｓ３ないしＳ６）。その推定されたタイヤのたわみＤと、対応する各タイヤ圧センサで検出されたタイヤ圧Ｐとに基づき、車輪荷重としての接地荷重Ｗを推定する（Ｓ７）。この推定された接地荷重Ｗを複数の車両制御装置のうち少なくとも一つに供給する（Ｓ８）。
【選択図】 図５
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両においてそれの車輪のタイヤ空気圧に基づき、その車輪に作用する荷重を推定する技術に関するものであり、特に、その推定の精度を向上させる技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
空気が圧力下に封入されたタイヤがホイールに装着されることによって構成された車輪を備えた車両においてタイヤの空気圧であるタイヤ圧を検出する技術が既に知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−５４９８２号公報
この特許文献１には、タイヤ圧を検出する技術に加えて、タイヤ圧と車両の重量との間に一定の関係が成立するという事実に着目することにより、その検出されたタイヤ圧に基づいて車両の重量を決定する技術が開示されている。
【０００４】
さらに、この特許文献１には、そのようにして車両の重量を決定する際、タイヤの温度、その周辺の温度および圧力を選択的に考慮することも開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
たしかに、車輪に作用する荷重である車輪荷重が増加すれば、それのタイヤの空気圧が上昇する。しかし、車輪荷重が同じであっても、タイヤのたわみが大きいか否かによってそのタイヤの空気圧が異なる。具体的には、車輪荷重をタイヤの小さなたわみによって維持するためには、高い空気圧が必要であるのに対し、大きなたわみによって維持するためには、低い空気圧で足りるのである。
【０００６】
そのため、タイヤの空気圧を用いて車輪荷重を推定するためには、そのときのタイヤのたわみを考慮することが、その推定の精度を向上させるために望ましい。
【０００７】
なお付言すれば、車輪に作用する荷重としては、車輪が支持されている車体から車輪に作用する荷重と、車輪のタイヤから路面に作用する荷重とが存在するが、一般的には、それら２つの荷重の大きさは互いに一致する。また、タイヤから路面に作用する荷重は接地荷重と称される。したがって、接地荷重を推定することは、車体から車輪に作用する荷重を推定することと等価である。
【０００８】
以上説明した事情を背景として、本発明は、車両においてそれの車輪のタイヤ空気圧に基づき、その車輪に作用する荷重を精度よく推定することを課題としてなされたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
本発明によって下記の各態様が得られる。各態様は、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、本明細書に記載の技術的特徴のいくつかおよびそれらの組合せのいくつかの理解を容易にするためであり、本明細書に記載の技術的特徴やそれらの組合せが以下の態様に限定されると解釈されるべきではない。
（１） 空気が圧力下に封入されたタイヤがホイールに装着されることによって構成された車輪を備えた車両においてその車輪に作用する荷重である車輪荷重を推定する装置であって、
前記タイヤの空気圧をタイヤ圧として検出するタイヤ圧センサと、
その検出されたタイヤ圧と、前記タイヤの回転状態量とに基づいて前記車輪荷重を推定する推定器とを含む車輪荷重推定装置。
【００１０】
タイヤについては、それの内圧と、対応する車輪に作用する荷重である車輪荷重と、その車輪荷重の作用方向におけるタイヤのたわみ（弾性変形量）との間に一定の関係が成立することが既に知られている。したがって、同じタイヤにつき、それの内圧とたわみとが判明すれば、車輪荷重を推定可能となる。
【００１１】
また、一般に、タイヤのたわみが変化すると、車両走行中すなわち負荷状態でのタイヤ回転中においては、タイヤの動荷重半径が変化することになり、このことは、タイヤの回転状態量が変化することを意味する。したがって、同じタイヤにつき、たわみと回転状態量との間に一定の関係が成立すると考えることが可能である。
【００１２】
以上説明した知見に基づき、本項に係る装置においては、タイヤ圧とタイヤの回転状態量とに基づいて車輪荷重が推定される。
【００１３】
本項における「タイヤ圧センサ」は、直接にタイヤ圧を検出する形式であることが望ましいが、タイヤ圧とタイヤの回転状態量との間に一定の関係が成立するという事実を利用してタイヤの回転状態量に基づいて間接にタイヤ圧を検出する形式を採用することは可能である。
【００１４】
本項に係る装置により推定された「車輪荷重」は、例えば、車輪ごとの接地荷重を把握するために利用することが可能である。さらに、車両の重量（積載荷重）を把握するために利用することも可能である。具体的には、車両が車輪を複数個有する場合、それら複数個の車輪についてそれぞれ推定された複数個の車輪荷重の和として車両の重量を把握することが可能である。この場合、その把握時期を車両の定常走行期間中に限定することが望ましい。
（２） 前記回転状態量が、前記車両の走行速度である車速と前記車輪の角速度である車輪速度とのうちの少なくとも一方を含む（１）項に記載の車輪荷重推定装置。
【００１５】
車輪の角速度である車輪速度は、タイヤの回転状態量として認識し得る。また、車速は、タイヤの周速度や周長を取得するために使用し得るため、これもタイヤの回転状態量として認識し得る。
【００１６】
この知見に基づき、本項に係る装置においては、タイヤの回転状態量が、車速と車輪速度とのうちの少なくとも一方を含むものとされている。
（３） 前記推定器が、前記検出されたタイヤ圧と前記車速と前記車輪速度とに基づいて前記車輪荷重を推定するものである（２）項に記載の車輪荷重推定装置。
【００１７】
タイヤのたわみとタイヤの動荷重半径との間に一定の関係が成立する。タイヤの動荷重半径は、タイヤの周速度すなわち車速とタイヤの角速度すなわち車輪速度とが判明すれば、計算することが可能である。
【００１８】
この知見に基づき、本項に係る装置においては、タイヤ圧と車速と車輪速度とに基づいて車輪荷重が推定される。
【００１９】
ただし、本項に係る装置は、タイヤの動荷重半径を計算する処理が実際に存在する態様で実施することは不可欠ではない。
（４） 前記推定器が、前記車速と前記車輪速度とに基づいて前記タイヤの動荷重半径を推定するとともに、その推定された動荷重半径と前記検出されたタイヤ圧とに基づいて前記車輪荷重を推定するものである（３）項に記載の車輪荷重推定装置。
【００２０】
この装置によれば、前記（３）項に係る装置が、タイヤの動荷重半径を計算する処理が実際に存在する態様で実施されることとなる。
（５） 前記推定器が、前記車速と前記車輪速度と前記タイヤの無負荷時における半径とに基づいて前記タイヤのたわみを推定するとともに、その推定されたたわみと前記検出されたタイヤ圧とに基づいて前記車輪荷重を推定するものである（３）項に記載の車輪荷重推定装置。
【００２１】
前述のように、タイヤのたわみ（負荷に起因したタイヤの変形量）とタイヤ圧と車輪荷重との間に一定の関係が成立し、この関係を利用すれば、たわみとタイヤ圧とから車輪荷重を推定できる。タイヤのたわみは、タイヤの動荷重半径とそのタイヤの無負荷時における半径とによって定義できる。また、タイヤの動荷重半径は、車速と車輪速度とによって定義できる。
【００２２】
この知見に基づき、本項に係る装置においては、車速と車輪速度タイヤの無負荷時における半径とに基づいてタイヤのたわみが推定される。さらに、その推定されたたわみとタイヤ圧とに基づいて車輪荷重が推定される。
【００２３】
本項における「タイヤの無負荷時における半径」は、例えば、事前に取得して車両出荷時に車載コンピュータのメモリに保存しておくことが可能である。
【００２４】
本項に係る装置は、タイヤの動荷重半径を計算する処理が実際に存在するか否かを問わず、実施することが可能である。
（６） 前記車速が、地面に対する前記車両の走行速度である対地車速を意味し、前記車両が、その対地車速を検出する対地車速センサを含む（２）ないし（５）項のいずれかに記載の車輪荷重推定装置。
【００２５】
この装置によれば、真の車速を参照して車輪荷重を推定可能となるため、その推定精度を容易に向上させ得る。
（７） 前記車両が、前記車輪を複数個備えており、
それら複数個の車輪に関連してそれぞれ、対応する車輪について前記車輪速度を検出する複数個の車輪速度センサが設けられており、
前記タイヤ圧センサが、前記複数個の車輪に関連して複数個設けられており、
前記推定器が、
前記複数個の車輪速度センサによりそれぞれ検出された複数個の車輪速度に基づいて前記車速を推定する第１の推定手段と、
各車輪ごとに、対応するタイヤ圧センサにより検出されたタイヤ圧と、対応する車輪速度センサにより検出された車輪速度と、前記第１推定手段による推定車速とに基づいて前記車輪荷重を推定する第２の推定手段とを含む（２）ないし（５）項のいずれかに記載の車輪荷重推定装置。
【００２６】
この装置によれば、複数個の車輪にそれぞれ関連する複数個の車輪速度センサが用いられることにより、対地車速センサなしでも、一応の精度で推定された車速を参照して車輪荷重を推定することが可能となる。
【００２７】
本項における「第１の推定手段」は、例えば、複数個の車輪速度に基づき、かつ、タイヤの動荷重半径の暫定値を参照することにより、車速を推定するものとすることが可能である。
（８） 前記第２の推定手段が、
前記第１の推定手段による推定車速を、前記タイヤ圧センサにより検出されたタイヤ圧に基づいて補正する補正手段と、
各車輪ごとに、前記検出された車輪速度と、前記補正された推定車速とに基づいて前記タイヤの動荷重半径を推定する動荷重半径推定手段と、
各車輪ごとに、その補正された動荷重半径と、対応するタイヤ圧センサにより検出されたタイヤ圧とに基づいて前記車輪荷重を推定する車輪荷重推定手段とを含む（７）項に記載の車輪荷重推定装置。
【００２８】
前記（７）に係る装置においては、一般に、推定車速が、複数個の車輪速度に基づき、かつ、タイヤの動荷重半径の暫定値が考慮されて演算される。その暫定値は、一般に、動荷重半径の実際値の如何を問わず固定値として定義される。
【００２９】
一方、真の車速が一定に保たれる状況においては、動荷重半径が小さいほど車輪速度が大きくなる。車輪速度が大きいほど、それを用いて演算されるべき推定車速は真の車速から増加する向きに外れる傾向が強くなる。
【００３０】
以上要するに、動荷重半径が未知である状況においてそれの仮定値を固定値として用いて推定車速を演算する場合には、動荷重半径が小さいほど、すなわち、タイヤ圧が低いほど、推定車速が真の車速から増加する向きに外れる傾向が強くなるのである。
【００３１】
このような事情に基づき、本項に係る装置においては、前記第１の推定手段による推定車速が、タイヤ圧センサにより検出されたタイヤ圧に基づいて補正される。さらに、各車輪ごとに、対応する車輪速度センサにより検出された車輪速度と、上記補正された推定車速とに基づいてタイヤの動荷重半径が推定される。さらに、車輪ごとに、その補正された動荷重半径と、対応するタイヤ圧センサにより検出されたタイヤ圧とに基づいて車輪荷重が推定される。
（９） 前記補正手段が、前記タイヤ圧センサにより検出されたタイヤ圧として、前記複数個のタイヤ圧センサによりそれぞれ検出された複数個のタイヤ圧の合成値を用いることにより、前記推定車速を補正するものである（８）項に記載の車輪荷重推定装置。
【００３２】
この装置によれば、複数個の車輪についての複数個のタイヤ圧を総合的に考慮して推定車速を補正することが可能となる。
【００３３】
本項における「合成値」の一例は、複数個のタイヤ圧の平均値である。
（１０） 前記補正手段が、前記タイヤ圧センサにより検出されたタイヤ圧として、前記タイヤ圧の設定値と前記合成値との関係を用いることにより、前記推定車速を補正するものである（９）項に記載の車輪荷重推定装置。
【００３４】
この装置によれば、タイヤ圧の検出値（合成値）の、設定値に対する相対的な関係を考慮して推定車速を補正することが可能となり、それにより、その補正の精度を向上させることが容易となる。
【００３５】
本項における「関係」としては、例えば、タイヤ圧の検出値と設定値との差、それらの比等がある。
（１１） 前記補正手段が、補正係数との掛け算によって前記推定車速を補正するものであり、かつ、その補正係数が、前記タイヤ圧の設定値と前記合成値との比であるタイヤ圧比に基づいて変化する可変値である（１０）項に記載の車輪荷重推定装置。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のさらに具体的な実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明する。
【００３７】
図１には、本発明の第１実施形態に従う車輪荷重推定装置（以下、単に「推定装置」という。）が平面図で示されている。この推定装置は、左右の前輪ＦＬ，ＦＲと、左右の後輪ＲＬ，ＲＲとが車体に支持されて構成された車両に搭載されている。この推定装置は、各車輪ごとに接地荷重を推定するように設計されている。
【００３８】
この推定装置は、タイヤの空気圧を検出するために４つの車輪１８にそれぞれ配置された４つの検出ユニット１０と、車体に配置された処理装置１２とを備えている。
【００３９】
この推定装置は、それら４つの検出ユニット１０と処理装置１２との間において無線で双方向通信を行うことにより、４つの車輪１８のそれぞれに関するタイヤ圧を遠隔的に監視するために設けられている。
【００４０】
図２に示すように、各車輪１８は、タイヤ２０がホイール２２に装着されて構成されている。タイヤ２０内には空気が圧力下に封入されている。本実施形態においては、検出ユニット１０がホイール２２に装着されている。検出ユニット１０は、後述の複数の部品が共通のハウジング内に収容されて構成されている。
【００４１】
図３には、検出ユニット１０のハードウエア構成がブロック図で表されている。検出ユニット１０は、タイヤ２０の空気圧を直接に検出するタイヤ圧センサ３０を備えている。
【００４２】
図３に示すように、検出ユニット１０は、さらに、コンピュータ４０を備えている。コンピュータ４０は、よく知られているように、ＣＰＵ４２とＲＯＭ４４とＲＡＭ４６とを含むように構成されている。このコンピュータ４０に、上述のタイヤ圧センサ３０と、送受信機５０およびバッテリ（電源の一例）５２とが接続されている。送受信機５０は、アンテナ５４を介して、外部に対する信号（電波）の送受信を行う。バッテリ５２は、消耗しても充電されない交換式である。
【００４３】
図１に示すように、処理装置１２は、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という。）６０と、各車輪１８ごとの検出ユニット１０用のアンテナ５４に近接してそれぞれ配置された４つのアンテナ６２とを備えている。
【００４４】
ＲＯＭ４４には、図示しないタイヤ圧検出プログラムが予め記憶されている。
このタイヤ圧検出プログラムがＣＰＵ４２によって実行されると、対応する車輪につき、タイヤ圧センサ３０によりタイヤ圧Ｐが検出されるとともに、その検出されたタイヤ圧Ｐを表す信号がアンテナ５４から送信される。
【００４５】
図４には、処理装置１２のハードウエア構成がブロック図で表されている。この処理装置１２におけるＥＣＵ６０は、コンピュータ７０を含むように構成されている。このコンピュータ７０も、検出ユニット１０用のコンピュータ４０と同様に、ＣＰＵ７２とＲＯＭ７４とＲＡＭ７６とを含むように構成されている。処理装置１２は、さらに、４つのアンテナ６２にそれぞれ接続される４つの送受信機７８をＥＣＵ６０に接続された状態で備えている。ＥＣＵ６０にはバッテリ８０が接続されている。このバッテリ８０は、検出ユニット１０用のバッテリ５２とは異なり、消耗すれば充電される充電式とされている。
【００４６】
図４に示すように、ＥＣＵ６０には、各車輪１８ごとに設けられた４つの車輪速度センサ９０が接続されている。各車輪速度センサ９０は、よく知られているように、車体に、対応する車輪１８と共に回転するロータに近接した定位置において装着されている。ロータは、それの外周に複数の歯を車輪１８と同軸の一円周に沿って並んで備えている。車輪速度センサ９０は、ロータの各歯の通過を電磁的に検出する電磁ピックアップである。車輪速度センサ９０は、ロータの各歯が通過するごとに立ち上がるパルスとして電圧信号を発生させる。
【００４７】
図４に示すように、ＥＣＵ６０には、さらに、対地車速センサ９２も接続されている。この対地車速センサ９２は、波のドップラ効果を利用して対地車速ＶＧを検出する形式としたり、路面の凹凸パターンを利用した路面フィルタ方式とすることが可能である。この対地車速センサ９２は、さらに、ＧＰＳによって逐次検出された車両の現在位置の変化から対地車速ＶＧを検出する方式とすることも可能である。
【００４８】
図４に示すように、ＥＣＵ６０には、さらに、車両に搭載された車両運動制御装置１００とサスペンション制御装置１０２と駆動力制御装置１０４とにそれぞれ接続されている。
【００４９】
車両運動制御装置１００は、主に車両の平面運動（水平面内での運動）を制御するものであり、例えば、各車輪の前後力を左右輪間において制御する車両安定性制御装置、電動パワーステアリング制御装置、後輪舵角を制御するリアステアリング制御装置、各車輪の制動力を制御するアンチロック制御装置等を含んでいる。
【００５０】
これに対し、サスペンション制御装置１０２は、車体と複数の車輪とを互いに連結するサスペンションを制御することにより、車体のローリング・ピッチング運動（垂直面内での運動）を制御する。
【００５１】
また、駆動力制御装置１０４は、車両の動力源から各駆動車輪に伝達される駆動力を制御するものであり、例えば、各駆動車輪のトラクションを制御するトラクション制御装置等を含んでいる。
【００５２】
それら制御装置１００，１０２，１０４に対してＥＣＵ６０はそれが推定した接地荷重Ｗを供給し、各制御装置１００，１０２，１０４は各制御特性を、その供給された接地荷重Ｗに適合させる。
【００５３】
図５には、ＥＣＵ６０のコンピュータ７０のＲＯＭ７４に予め記憶された接地荷重推定プログラムの内容がフローチャートで概念的に表されている。以下、この接地荷重推定プログラムを説明するが、まず、接地荷重を検出する原理を説明する。
【００５４】
図６には、車両走行中における車輪１８がモデル化されて表されている。同図においては、車輪１８と車体１１０とが、ばね１１２とショックアブソーバ１１４とを含むサスペンション１１６により、互いに相対変位可能に連結されている。図６においては、タイヤ２０のタイヤ圧はＰ、車輪速度（角速度）はω、動荷重半径はＲ、接地荷重はＷで表記されている。対地車速がＶＧで表されている。
【００５５】
タイヤ２０においては、それの路面に対するスリップを無視すると、対地車速ＶＧと動荷重半径Ｒと車輪速度ωとの間に、
ＶＧ＝Ｒ・ω
なる式で表される関係が成立する。
【００５６】
ここで、負荷に起因したタイヤ２０のたわみをＤ、無負荷時のタイヤ２０の半径である無負荷タイヤ半径をＲ０で表すと、たわみＤは、
Ｄ＝Ｒ０−Ｒ
なる式で定義できる。ここに、動荷重半径Ｒは、先の式より、
Ｒ＝ＶＧ／ω
なる式で定義できるため、結局、たわみＤは、
Ｄ＝Ｒ０−ＶＧ／ω
なる式で算出できることとなる。
【００５７】
ここに、無負荷タイヤ半径Ｒ０は既知であり、ＲＯＭ７４に予め記憶されている。また、対地車速ＶＧは対地車速センサ９２により検出できるし、車輪速度ωは車輪速度センサ９０により検出できる。
【００５８】
したがって、上述の式で表される関係を利用すれば、たわみＤが算出できることとなる。
【００５９】
一方、たわみＤと接地荷重Ｗとタイヤ圧Ｐとの間には、図７にグラフで表されているように、接地荷重Ｗが増加するにつれてたわみＤが増加するとともに、タイヤ圧Ｐが上昇するにつれてたわみＤが減少するという関係が成立する。
【００６０】
したがって、この関係を利用すれば、タイヤ圧センサ３０により検出されたタイヤ圧ＰとたわみＤとから接地荷重Ｗを推定可能となる。本実施形態においては、図７にグラフで表されている関係がＲＯＭ７４にテーブル、マップ等の形態で予め記憶されている。
【００６１】
以上説明した原理に従い、上記接地荷重推定プログラムにおいては、各車輪ごとに接地荷重Ｗが推定される。
【００６２】
以下、図５を参照しつつ、この接地荷重推定プログラムを具体的に説明する。この接地荷重推定プログラムはＣＰＵ７２により各車輪ごとに繰返し実行される。各回の実行時には、まず、ステップＳ１（以下、単に「Ｓ１」で表す。他のステップについても同じとする。）において、対応する車輪に関連する検出ユニット１０から送信された信号が受信される。
【００６３】
次に、Ｓ２において、各車輪ごとに、受信された信号がデータに復元され、それにより、タイヤ圧Ｐが検出される。続いて、Ｓ３において、対地車速センサ９２により対地車速ＶＧが検出される。その後、Ｓ４において、各車輪ごとに、対応する車輪速度センサ９０により車輪速度ωが検出される。
【００６４】
続いて、Ｓ５において、各車輪ごとに、無負荷タイヤ半径Ｒ０がＲＯＭ７４から読み込まれる。その後、Ｓ６において、前記検出された対地車速ＶＧおよび車輪速度ωと、前記読み込まれた無負荷タイヤ半径Ｒ０とを、前述のいくつかの式のうち最後のものに代入することにより、たわみＤが算出される。
【００６５】
続いて、Ｓ７において、各車輪ごとに、その算出されたたわみＤと、前記検出されたタイヤ圧Ｐとに対応する接地荷重Ｗが、ＲＯＭ７４に予め記憶されている前述の関係に従って決定される。その後、Ｓ８において、その決定された接地荷重Ｗが各車輪に関連付けて前述の制御装置１００，１０２，１０４のうち必要なものに供給される。
【００６６】
以上で、この接地荷重推定プログラムの一回の実行が終了する。
【００６７】
以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、処理装置１２が前記（１）、（３）または（５）項における「推定器」の一例を構成し、対地車速ＶＧおよび車輪速度ωが前記（１）または（２）項における「回転状態量」の一例を構成しているのである。
【００６８】
次に、本発明の第２実施形態を説明する。ただし、本実施形態は、接地荷重を検出する原理のうち車速の取得手法が異なるのみで、他の要素については第１実施形態と共通するために、異なる要素についてのみ詳細に説明し、共通する要素については同一の名称または符号を使用して引用することによって詳細な説明を省略する。
【００６９】
第１実施形態においては、タイヤ２０の動荷重半径Ｒを想定するために対地車速ＶＧが用いられるようになっているが、本実施形態においては、複数個の車輪についての複数個の車輪速度ωに基づいて推定車速ＶＥが演算され、それが対地車速ＶＧの代わりに用いられるようになっている。
【００７０】
推定車速ＶＥは、複数個の車輪速度ωに基づき、かつ、タイヤ２０の動荷重半径Ｒの暫定値が考慮されて演算される。その暫定値は、動荷重半径Ｒの実際値の如何を問わず固定値として定義される。一方、真の車速が一定に保たれる状況においては、動荷重半径Ｒが小さいほど車輪速度ωが大きくなる。車輪速度ωが大きいほど、それを用いて演算されるべき推定車速ＶＥは真の車速から増加する向きに外れる傾向が強くなる。
【００７１】
以上要するに、動荷重半径Ｒが未知の状況においてそれの仮定値を固定値として用いて推定車速ＶＥを演算する場合には、動荷重半径Ｒが小さいほど、すなわち、タイヤ圧Ｐが低いほど、推定車速ＶＥが真の車速から増加する向きに外れる傾向が強くなるのである。
【００７２】
このような事情に基づき、本実施形態においては、動荷重半径Ｒの暫定値を用いて演算された推定車速ＶＥが、タイヤ圧Ｐを用いて補正され、それにより、真の車速に近づけられる。
【００７３】
具体的には、本実施形態においては、その推定車速ＶＥに補正係数Ｋが掛け算されることにより、その補正が行われるとともに、その補正係数Ｋが、図８にグラフで概念的に表されているように、タイヤ圧Ｐの検出値を設定圧Ｐ０で割り算したタイヤ圧比が１から減少するにつれて１から減少する可変値として決定される。
【００７４】
図９には、本実施形態に従う車輪荷重推定装置の処理装置１２のＥＣＵ６０のコンピュータ７０により実行される接地荷重推定プログラムの内容が概念的にフローチャートで表されている。
【００７５】
この接地荷重推定プログラムはコンピュータ７０のＣＰＵ７２により各車輪ごとに繰返し実行される。各回の実行時には、まず、Ｓ５１において、対応する車輪に関連する検出ユニット１０から送信された信号が受信される。次に、Ｓ５２において、各車輪ごとに、受信された信号がデータに復元され、それにより、タイヤ圧Ｐが検出される。それらＳ５１およびＳ５２は、図５におけるＳ１およびＳ２と同様にして実行される。
【００７６】
続いて、Ｓ５３において、４個の車輪について車輪速度センサ９０によって車輪速度ωが検出される。その後、Ｓ５４において、それら検出された４個の車輪速度ωに基づいて推定車速ＶＥが演算される。この演算においては、例えば、車両制動中には、それら４個の車輪速度ωのうちの最大値が真の車速を反映する値として考慮される一方、車両駆動中には、それら４個の車輪速度ωのうちの最小値が真の車速を反映する値として考慮される。
【００７７】
続いて、Ｓ５５において、４個の車輪に共通に補正係数Ｋが決定される。具体的には、まず、それら４個の車輪について検出された４個のタイヤ圧Ｐの合成値としてそれらの平均値が演算される。次に、その演算された平均値を、４個の車輪に共通の設定圧Ｐ０で割り算することにより、タイヤ圧比が演算される。続いて、図８に示す関係に従い、その演算されたタイヤ圧比に対応する補正係数Ｋが決定される。
【００７８】
以上のようにして補正係数Ｋが決定された後、Ｓ５６において、その決定された補正係数Ｋとの掛け算により、前記演算された推定車速ＶＥが補正される。続いて、Ｓ５７において、各車輪ごとに、その補正された推定車速ＶＥと、対応する車輪速度ωとに基づいて動荷重半径Ｒが演算される。具体的には、
Ｒ＝ＶＥ／ω
なる式を用いて演算される。
【００７９】
その後、Ｓ５８において、各車輪ごとに、対応するタイヤ圧Ｐと動荷重半径Ｒとに基づいて接地荷重Ｗが決定される。具体的には、図１０にグラフで示すようなタイヤ圧Ｐと動荷重半径Ｒと接地荷重Ｗとの間に成立する関係であって図７にグラフで表される関係に準じたものに従い、タイヤ圧Ｐと動荷重半径Ｒとの組合せに対応する接地荷重Ｗが各車輪ごとに決定される。図１０に示す関係は、テーブル、マップ等の形態でＲＯＭ７６に予め記憶されている。
【００８０】
続いて、Ｓ５９において、その決定された接地荷重Ｗが各車輪に関連付けて前述の制御装置１００，１０２，１０４のうち必要なものに供給される。
【００８１】
以上で、この接地荷重推定プログラムの一回の実行が終了する。
【００８２】
以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、処理装置１２が前記（１）、（３）または（４）項における「推定器」の一例を構成し、推定車速ＶＥおよび車輪速度ωが前記（１）または（２）項における「回転状態量」の一例を構成しているのである。
【００８３】
さらに、本実施形態においては、処理装置１２のＥＣＵ６０のコンピュータ７０のうち図９におけるＳ５４を実行する部分が前記（７）項における「第１の推定手段」の一例を構成し、Ｓ５５ないしＳ５８を実行する部分が同項における「第２の推定手段」の一例を構成しているのである。
【００８４】
さらに、本実施形態においては、コンピュータ７０のうち図９におけるＳ５５およびＳ５６を実行する部分が前記（８）、（９）または（１０）項における「補正手段」の一例を構成し、Ｓ５７を実行する部分が前記（８）項における「動荷重半径推定手段」の一例を構成し、Ｓ５８を実行する部分が同項における「車輪荷重推定手段」の一例を構成しているのである。
【００８５】
以上、本発明の実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、前記［課題を解決するための手段および発明の効果］の欄に記載の態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に従う車輪荷重推定装置を示す平面図である。
【図２】図１における１個の車輪の一部を示す断面図である。
【図３】図１における検出ユニットのハードウエア構成を示すブロック図である。
【図４】図１における処理装置のハードウエア構成を示すブロック図である。
【図５】図４におけるＲＯＭに記憶されている接地荷重推定プログラムの内容を概念的に表すフローチャートである。
【図６】図５の接地荷重推定プログラムにおいて接地荷重Ｗが検出される原理を説明するための車輪モデルを示す正面図である。
【図７】図５の接地荷重推定プログラムにおいて接地荷重Ｗが検出される原理を説明するためのグラフである。
【図８】本発明の第２実施形態に従う車輪荷重推定装置における接地荷重の検出原理を説明するためのグラフである。
【図９】上記車輪荷重推定装置における処理装置のＥＣＵのコンピュータにより実行される接地荷重推定プログラムの内容を概念的に表すフローチャートである。
【図１０】図９におけるＳ５８の実行内容を説明するためのグラフである。
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両においてそれの車輪のタイヤ空気圧に基づき、その車輪に作用する荷重を推定する技術に関するものであり、特に、その推定の精度を向上させる技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
空気が圧力下に封入されたタイヤがホイールに装着されることによって構成された車輪を備えた車両においてタイヤの空気圧であるタイヤ圧を検出する技術が既に知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−５４９８２号公報
この特許文献１には、タイヤ圧を検出する技術に加えて、タイヤ圧と車両の重量との間に一定の関係が成立するという事実に着目することにより、その検出されたタイヤ圧に基づいて車両の重量を決定する技術が開示されている。
【０００４】
さらに、この特許文献１には、そのようにして車両の重量を決定する際、タイヤの温度、その周辺の温度および圧力を選択的に考慮することも開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
たしかに、車輪に作用する荷重である車輪荷重が増加すれば、それのタイヤの空気圧が上昇する。しかし、車輪荷重が同じであっても、タイヤのたわみが大きいか否かによってそのタイヤの空気圧が異なる。具体的には、車輪荷重をタイヤの小さなたわみによって維持するためには、高い空気圧が必要であるのに対し、大きなたわみによって維持するためには、低い空気圧で足りるのである。
【０００６】
そのため、タイヤの空気圧を用いて車輪荷重を推定するためには、そのときのタイヤのたわみを考慮することが、その推定の精度を向上させるために望ましい。
【０００７】
なお付言すれば、車輪に作用する荷重としては、車輪が支持されている車体から車輪に作用する荷重と、車輪のタイヤから路面に作用する荷重とが存在するが、一般的には、それら２つの荷重の大きさは互いに一致する。また、タイヤから路面に作用する荷重は接地荷重と称される。したがって、接地荷重を推定することは、車体から車輪に作用する荷重を推定することと等価である。
【０００８】
以上説明した事情を背景として、本発明は、車両においてそれの車輪のタイヤ空気圧に基づき、その車輪に作用する荷重を精度よく推定することを課題としてなされたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
本発明によって下記の各態様が得られる。各態様は、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、本明細書に記載の技術的特徴のいくつかおよびそれらの組合せのいくつかの理解を容易にするためであり、本明細書に記載の技術的特徴やそれらの組合せが以下の態様に限定されると解釈されるべきではない。
（１） 空気が圧力下に封入されたタイヤがホイールに装着されることによって構成された車輪を備えた車両においてその車輪に作用する荷重である車輪荷重を推定する装置であって、
前記タイヤの空気圧をタイヤ圧として検出するタイヤ圧センサと、
その検出されたタイヤ圧と、前記タイヤの回転状態量とに基づいて前記車輪荷重を推定する推定器とを含む車輪荷重推定装置。
【００１０】
タイヤについては、それの内圧と、対応する車輪に作用する荷重である車輪荷重と、その車輪荷重の作用方向におけるタイヤのたわみ（弾性変形量）との間に一定の関係が成立することが既に知られている。したがって、同じタイヤにつき、それの内圧とたわみとが判明すれば、車輪荷重を推定可能となる。
【００１１】
また、一般に、タイヤのたわみが変化すると、車両走行中すなわち負荷状態でのタイヤ回転中においては、タイヤの動荷重半径が変化することになり、このことは、タイヤの回転状態量が変化することを意味する。したがって、同じタイヤにつき、たわみと回転状態量との間に一定の関係が成立すると考えることが可能である。
【００１２】
以上説明した知見に基づき、本項に係る装置においては、タイヤ圧とタイヤの回転状態量とに基づいて車輪荷重が推定される。
【００１３】
本項における「タイヤ圧センサ」は、直接にタイヤ圧を検出する形式であることが望ましいが、タイヤ圧とタイヤの回転状態量との間に一定の関係が成立するという事実を利用してタイヤの回転状態量に基づいて間接にタイヤ圧を検出する形式を採用することは可能である。
【００１４】
本項に係る装置により推定された「車輪荷重」は、例えば、車輪ごとの接地荷重を把握するために利用することが可能である。さらに、車両の重量（積載荷重）を把握するために利用することも可能である。具体的には、車両が車輪を複数個有する場合、それら複数個の車輪についてそれぞれ推定された複数個の車輪荷重の和として車両の重量を把握することが可能である。この場合、その把握時期を車両の定常走行期間中に限定することが望ましい。
（２） 前記回転状態量が、前記車両の走行速度である車速と前記車輪の角速度である車輪速度とのうちの少なくとも一方を含む（１）項に記載の車輪荷重推定装置。
【００１５】
車輪の角速度である車輪速度は、タイヤの回転状態量として認識し得る。また、車速は、タイヤの周速度や周長を取得するために使用し得るため、これもタイヤの回転状態量として認識し得る。
【００１６】
この知見に基づき、本項に係る装置においては、タイヤの回転状態量が、車速と車輪速度とのうちの少なくとも一方を含むものとされている。
（３） 前記推定器が、前記検出されたタイヤ圧と前記車速と前記車輪速度とに基づいて前記車輪荷重を推定するものである（２）項に記載の車輪荷重推定装置。
【００１７】
タイヤのたわみとタイヤの動荷重半径との間に一定の関係が成立する。タイヤの動荷重半径は、タイヤの周速度すなわち車速とタイヤの角速度すなわち車輪速度とが判明すれば、計算することが可能である。
【００１８】
この知見に基づき、本項に係る装置においては、タイヤ圧と車速と車輪速度とに基づいて車輪荷重が推定される。
【００１９】
ただし、本項に係る装置は、タイヤの動荷重半径を計算する処理が実際に存在する態様で実施することは不可欠ではない。
（４） 前記推定器が、前記車速と前記車輪速度とに基づいて前記タイヤの動荷重半径を推定するとともに、その推定された動荷重半径と前記検出されたタイヤ圧とに基づいて前記車輪荷重を推定するものである（３）項に記載の車輪荷重推定装置。
【００２０】
この装置によれば、前記（３）項に係る装置が、タイヤの動荷重半径を計算する処理が実際に存在する態様で実施されることとなる。
（５） 前記推定器が、前記車速と前記車輪速度と前記タイヤの無負荷時における半径とに基づいて前記タイヤのたわみを推定するとともに、その推定されたたわみと前記検出されたタイヤ圧とに基づいて前記車輪荷重を推定するものである（３）項に記載の車輪荷重推定装置。
【００２１】
前述のように、タイヤのたわみ（負荷に起因したタイヤの変形量）とタイヤ圧と車輪荷重との間に一定の関係が成立し、この関係を利用すれば、たわみとタイヤ圧とから車輪荷重を推定できる。タイヤのたわみは、タイヤの動荷重半径とそのタイヤの無負荷時における半径とによって定義できる。また、タイヤの動荷重半径は、車速と車輪速度とによって定義できる。
【００２２】
この知見に基づき、本項に係る装置においては、車速と車輪速度タイヤの無負荷時における半径とに基づいてタイヤのたわみが推定される。さらに、その推定されたたわみとタイヤ圧とに基づいて車輪荷重が推定される。
【００２３】
本項における「タイヤの無負荷時における半径」は、例えば、事前に取得して車両出荷時に車載コンピュータのメモリに保存しておくことが可能である。
【００２４】
本項に係る装置は、タイヤの動荷重半径を計算する処理が実際に存在するか否かを問わず、実施することが可能である。
（６） 前記車速が、地面に対する前記車両の走行速度である対地車速を意味し、前記車両が、その対地車速を検出する対地車速センサを含む（２）ないし（５）項のいずれかに記載の車輪荷重推定装置。
【００２５】
この装置によれば、真の車速を参照して車輪荷重を推定可能となるため、その推定精度を容易に向上させ得る。
（７） 前記車両が、前記車輪を複数個備えており、
それら複数個の車輪に関連してそれぞれ、対応する車輪について前記車輪速度を検出する複数個の車輪速度センサが設けられており、
前記タイヤ圧センサが、前記複数個の車輪に関連して複数個設けられており、
前記推定器が、
前記複数個の車輪速度センサによりそれぞれ検出された複数個の車輪速度に基づいて前記車速を推定する第１の推定手段と、
各車輪ごとに、対応するタイヤ圧センサにより検出されたタイヤ圧と、対応する車輪速度センサにより検出された車輪速度と、前記第１推定手段による推定車速とに基づいて前記車輪荷重を推定する第２の推定手段とを含む（２）ないし（５）項のいずれかに記載の車輪荷重推定装置。
【００２６】
この装置によれば、複数個の車輪にそれぞれ関連する複数個の車輪速度センサが用いられることにより、対地車速センサなしでも、一応の精度で推定された車速を参照して車輪荷重を推定することが可能となる。
【００２７】
本項における「第１の推定手段」は、例えば、複数個の車輪速度に基づき、かつ、タイヤの動荷重半径の暫定値を参照することにより、車速を推定するものとすることが可能である。
（８） 前記第２の推定手段が、
前記第１の推定手段による推定車速を、前記タイヤ圧センサにより検出されたタイヤ圧に基づいて補正する補正手段と、
各車輪ごとに、前記検出された車輪速度と、前記補正された推定車速とに基づいて前記タイヤの動荷重半径を推定する動荷重半径推定手段と、
各車輪ごとに、その補正された動荷重半径と、対応するタイヤ圧センサにより検出されたタイヤ圧とに基づいて前記車輪荷重を推定する車輪荷重推定手段とを含む（７）項に記載の車輪荷重推定装置。
【００２８】
前記（７）に係る装置においては、一般に、推定車速が、複数個の車輪速度に基づき、かつ、タイヤの動荷重半径の暫定値が考慮されて演算される。その暫定値は、一般に、動荷重半径の実際値の如何を問わず固定値として定義される。
【００２９】
一方、真の車速が一定に保たれる状況においては、動荷重半径が小さいほど車輪速度が大きくなる。車輪速度が大きいほど、それを用いて演算されるべき推定車速は真の車速から増加する向きに外れる傾向が強くなる。
【００３０】
以上要するに、動荷重半径が未知である状況においてそれの仮定値を固定値として用いて推定車速を演算する場合には、動荷重半径が小さいほど、すなわち、タイヤ圧が低いほど、推定車速が真の車速から増加する向きに外れる傾向が強くなるのである。
【００３１】
このような事情に基づき、本項に係る装置においては、前記第１の推定手段による推定車速が、タイヤ圧センサにより検出されたタイヤ圧に基づいて補正される。さらに、各車輪ごとに、対応する車輪速度センサにより検出された車輪速度と、上記補正された推定車速とに基づいてタイヤの動荷重半径が推定される。さらに、車輪ごとに、その補正された動荷重半径と、対応するタイヤ圧センサにより検出されたタイヤ圧とに基づいて車輪荷重が推定される。
（９） 前記補正手段が、前記タイヤ圧センサにより検出されたタイヤ圧として、前記複数個のタイヤ圧センサによりそれぞれ検出された複数個のタイヤ圧の合成値を用いることにより、前記推定車速を補正するものである（８）項に記載の車輪荷重推定装置。
【００３２】
この装置によれば、複数個の車輪についての複数個のタイヤ圧を総合的に考慮して推定車速を補正することが可能となる。
【００３３】
本項における「合成値」の一例は、複数個のタイヤ圧の平均値である。
（１０） 前記補正手段が、前記タイヤ圧センサにより検出されたタイヤ圧として、前記タイヤ圧の設定値と前記合成値との関係を用いることにより、前記推定車速を補正するものである（９）項に記載の車輪荷重推定装置。
【００３４】
この装置によれば、タイヤ圧の検出値（合成値）の、設定値に対する相対的な関係を考慮して推定車速を補正することが可能となり、それにより、その補正の精度を向上させることが容易となる。
【００３５】
本項における「関係」としては、例えば、タイヤ圧の検出値と設定値との差、それらの比等がある。
（１１） 前記補正手段が、補正係数との掛け算によって前記推定車速を補正するものであり、かつ、その補正係数が、前記タイヤ圧の設定値と前記合成値との比であるタイヤ圧比に基づいて変化する可変値である（１０）項に記載の車輪荷重推定装置。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のさらに具体的な実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明する。
【００３７】
図１には、本発明の第１実施形態に従う車輪荷重推定装置（以下、単に「推定装置」という。）が平面図で示されている。この推定装置は、左右の前輪ＦＬ，ＦＲと、左右の後輪ＲＬ，ＲＲとが車体に支持されて構成された車両に搭載されている。この推定装置は、各車輪ごとに接地荷重を推定するように設計されている。
【００３８】
この推定装置は、タイヤの空気圧を検出するために４つの車輪１８にそれぞれ配置された４つの検出ユニット１０と、車体に配置された処理装置１２とを備えている。
【００３９】
この推定装置は、それら４つの検出ユニット１０と処理装置１２との間において無線で双方向通信を行うことにより、４つの車輪１８のそれぞれに関するタイヤ圧を遠隔的に監視するために設けられている。
【００４０】
図２に示すように、各車輪１８は、タイヤ２０がホイール２２に装着されて構成されている。タイヤ２０内には空気が圧力下に封入されている。本実施形態においては、検出ユニット１０がホイール２２に装着されている。検出ユニット１０は、後述の複数の部品が共通のハウジング内に収容されて構成されている。
【００４１】
図３には、検出ユニット１０のハードウエア構成がブロック図で表されている。検出ユニット１０は、タイヤ２０の空気圧を直接に検出するタイヤ圧センサ３０を備えている。
【００４２】
図３に示すように、検出ユニット１０は、さらに、コンピュータ４０を備えている。コンピュータ４０は、よく知られているように、ＣＰＵ４２とＲＯＭ４４とＲＡＭ４６とを含むように構成されている。このコンピュータ４０に、上述のタイヤ圧センサ３０と、送受信機５０およびバッテリ（電源の一例）５２とが接続されている。送受信機５０は、アンテナ５４を介して、外部に対する信号（電波）の送受信を行う。バッテリ５２は、消耗しても充電されない交換式である。
【００４３】
図１に示すように、処理装置１２は、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という。）６０と、各車輪１８ごとの検出ユニット１０用のアンテナ５４に近接してそれぞれ配置された４つのアンテナ６２とを備えている。
【００４４】
ＲＯＭ４４には、図示しないタイヤ圧検出プログラムが予め記憶されている。
このタイヤ圧検出プログラムがＣＰＵ４２によって実行されると、対応する車輪につき、タイヤ圧センサ３０によりタイヤ圧Ｐが検出されるとともに、その検出されたタイヤ圧Ｐを表す信号がアンテナ５４から送信される。
【００４５】
図４には、処理装置１２のハードウエア構成がブロック図で表されている。この処理装置１２におけるＥＣＵ６０は、コンピュータ７０を含むように構成されている。このコンピュータ７０も、検出ユニット１０用のコンピュータ４０と同様に、ＣＰＵ７２とＲＯＭ７４とＲＡＭ７６とを含むように構成されている。処理装置１２は、さらに、４つのアンテナ６２にそれぞれ接続される４つの送受信機７８をＥＣＵ６０に接続された状態で備えている。ＥＣＵ６０にはバッテリ８０が接続されている。このバッテリ８０は、検出ユニット１０用のバッテリ５２とは異なり、消耗すれば充電される充電式とされている。
【００４６】
図４に示すように、ＥＣＵ６０には、各車輪１８ごとに設けられた４つの車輪速度センサ９０が接続されている。各車輪速度センサ９０は、よく知られているように、車体に、対応する車輪１８と共に回転するロータに近接した定位置において装着されている。ロータは、それの外周に複数の歯を車輪１８と同軸の一円周に沿って並んで備えている。車輪速度センサ９０は、ロータの各歯の通過を電磁的に検出する電磁ピックアップである。車輪速度センサ９０は、ロータの各歯が通過するごとに立ち上がるパルスとして電圧信号を発生させる。
【００４７】
図４に示すように、ＥＣＵ６０には、さらに、対地車速センサ９２も接続されている。この対地車速センサ９２は、波のドップラ効果を利用して対地車速ＶＧを検出する形式としたり、路面の凹凸パターンを利用した路面フィルタ方式とすることが可能である。この対地車速センサ９２は、さらに、ＧＰＳによって逐次検出された車両の現在位置の変化から対地車速ＶＧを検出する方式とすることも可能である。
【００４８】
図４に示すように、ＥＣＵ６０には、さらに、車両に搭載された車両運動制御装置１００とサスペンション制御装置１０２と駆動力制御装置１０４とにそれぞれ接続されている。
【００４９】
車両運動制御装置１００は、主に車両の平面運動（水平面内での運動）を制御するものであり、例えば、各車輪の前後力を左右輪間において制御する車両安定性制御装置、電動パワーステアリング制御装置、後輪舵角を制御するリアステアリング制御装置、各車輪の制動力を制御するアンチロック制御装置等を含んでいる。
【００５０】
これに対し、サスペンション制御装置１０２は、車体と複数の車輪とを互いに連結するサスペンションを制御することにより、車体のローリング・ピッチング運動（垂直面内での運動）を制御する。
【００５１】
また、駆動力制御装置１０４は、車両の動力源から各駆動車輪に伝達される駆動力を制御するものであり、例えば、各駆動車輪のトラクションを制御するトラクション制御装置等を含んでいる。
【００５２】
それら制御装置１００，１０２，１０４に対してＥＣＵ６０はそれが推定した接地荷重Ｗを供給し、各制御装置１００，１０２，１０４は各制御特性を、その供給された接地荷重Ｗに適合させる。
【００５３】
図５には、ＥＣＵ６０のコンピュータ７０のＲＯＭ７４に予め記憶された接地荷重推定プログラムの内容がフローチャートで概念的に表されている。以下、この接地荷重推定プログラムを説明するが、まず、接地荷重を検出する原理を説明する。
【００５４】
図６には、車両走行中における車輪１８がモデル化されて表されている。同図においては、車輪１８と車体１１０とが、ばね１１２とショックアブソーバ１１４とを含むサスペンション１１６により、互いに相対変位可能に連結されている。図６においては、タイヤ２０のタイヤ圧はＰ、車輪速度（角速度）はω、動荷重半径はＲ、接地荷重はＷで表記されている。対地車速がＶＧで表されている。
【００５５】
タイヤ２０においては、それの路面に対するスリップを無視すると、対地車速ＶＧと動荷重半径Ｒと車輪速度ωとの間に、
ＶＧ＝Ｒ・ω
なる式で表される関係が成立する。
【００５６】
ここで、負荷に起因したタイヤ２０のたわみをＤ、無負荷時のタイヤ２０の半径である無負荷タイヤ半径をＲ０で表すと、たわみＤは、
Ｄ＝Ｒ０−Ｒ
なる式で定義できる。ここに、動荷重半径Ｒは、先の式より、
Ｒ＝ＶＧ／ω
なる式で定義できるため、結局、たわみＤは、
Ｄ＝Ｒ０−ＶＧ／ω
なる式で算出できることとなる。
【００５７】
ここに、無負荷タイヤ半径Ｒ０は既知であり、ＲＯＭ７４に予め記憶されている。また、対地車速ＶＧは対地車速センサ９２により検出できるし、車輪速度ωは車輪速度センサ９０により検出できる。
【００５８】
したがって、上述の式で表される関係を利用すれば、たわみＤが算出できることとなる。
【００５９】
一方、たわみＤと接地荷重Ｗとタイヤ圧Ｐとの間には、図７にグラフで表されているように、接地荷重Ｗが増加するにつれてたわみＤが増加するとともに、タイヤ圧Ｐが上昇するにつれてたわみＤが減少するという関係が成立する。
【００６０】
したがって、この関係を利用すれば、タイヤ圧センサ３０により検出されたタイヤ圧ＰとたわみＤとから接地荷重Ｗを推定可能となる。本実施形態においては、図７にグラフで表されている関係がＲＯＭ７４にテーブル、マップ等の形態で予め記憶されている。
【００６１】
以上説明した原理に従い、上記接地荷重推定プログラムにおいては、各車輪ごとに接地荷重Ｗが推定される。
【００６２】
以下、図５を参照しつつ、この接地荷重推定プログラムを具体的に説明する。この接地荷重推定プログラムはＣＰＵ７２により各車輪ごとに繰返し実行される。各回の実行時には、まず、ステップＳ１（以下、単に「Ｓ１」で表す。他のステップについても同じとする。）において、対応する車輪に関連する検出ユニット１０から送信された信号が受信される。
【００６３】
次に、Ｓ２において、各車輪ごとに、受信された信号がデータに復元され、それにより、タイヤ圧Ｐが検出される。続いて、Ｓ３において、対地車速センサ９２により対地車速ＶＧが検出される。その後、Ｓ４において、各車輪ごとに、対応する車輪速度センサ９０により車輪速度ωが検出される。
【００６４】
続いて、Ｓ５において、各車輪ごとに、無負荷タイヤ半径Ｒ０がＲＯＭ７４から読み込まれる。その後、Ｓ６において、前記検出された対地車速ＶＧおよび車輪速度ωと、前記読み込まれた無負荷タイヤ半径Ｒ０とを、前述のいくつかの式のうち最後のものに代入することにより、たわみＤが算出される。
【００６５】
続いて、Ｓ７において、各車輪ごとに、その算出されたたわみＤと、前記検出されたタイヤ圧Ｐとに対応する接地荷重Ｗが、ＲＯＭ７４に予め記憶されている前述の関係に従って決定される。その後、Ｓ８において、その決定された接地荷重Ｗが各車輪に関連付けて前述の制御装置１００，１０２，１０４のうち必要なものに供給される。
【００６６】
以上で、この接地荷重推定プログラムの一回の実行が終了する。
【００６７】
以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、処理装置１２が前記（１）、（３）または（５）項における「推定器」の一例を構成し、対地車速ＶＧおよび車輪速度ωが前記（１）または（２）項における「回転状態量」の一例を構成しているのである。
【００６８】
次に、本発明の第２実施形態を説明する。ただし、本実施形態は、接地荷重を検出する原理のうち車速の取得手法が異なるのみで、他の要素については第１実施形態と共通するために、異なる要素についてのみ詳細に説明し、共通する要素については同一の名称または符号を使用して引用することによって詳細な説明を省略する。
【００６９】
第１実施形態においては、タイヤ２０の動荷重半径Ｒを想定するために対地車速ＶＧが用いられるようになっているが、本実施形態においては、複数個の車輪についての複数個の車輪速度ωに基づいて推定車速ＶＥが演算され、それが対地車速ＶＧの代わりに用いられるようになっている。
【００７０】
推定車速ＶＥは、複数個の車輪速度ωに基づき、かつ、タイヤ２０の動荷重半径Ｒの暫定値が考慮されて演算される。その暫定値は、動荷重半径Ｒの実際値の如何を問わず固定値として定義される。一方、真の車速が一定に保たれる状況においては、動荷重半径Ｒが小さいほど車輪速度ωが大きくなる。車輪速度ωが大きいほど、それを用いて演算されるべき推定車速ＶＥは真の車速から増加する向きに外れる傾向が強くなる。
【００７１】
以上要するに、動荷重半径Ｒが未知の状況においてそれの仮定値を固定値として用いて推定車速ＶＥを演算する場合には、動荷重半径Ｒが小さいほど、すなわち、タイヤ圧Ｐが低いほど、推定車速ＶＥが真の車速から増加する向きに外れる傾向が強くなるのである。
【００７２】
このような事情に基づき、本実施形態においては、動荷重半径Ｒの暫定値を用いて演算された推定車速ＶＥが、タイヤ圧Ｐを用いて補正され、それにより、真の車速に近づけられる。
【００７３】
具体的には、本実施形態においては、その推定車速ＶＥに補正係数Ｋが掛け算されることにより、その補正が行われるとともに、その補正係数Ｋが、図８にグラフで概念的に表されているように、タイヤ圧Ｐの検出値を設定圧Ｐ０で割り算したタイヤ圧比が１から減少するにつれて１から減少する可変値として決定される。
【００７４】
図９には、本実施形態に従う車輪荷重推定装置の処理装置１２のＥＣＵ６０のコンピュータ７０により実行される接地荷重推定プログラムの内容が概念的にフローチャートで表されている。
【００７５】
この接地荷重推定プログラムはコンピュータ７０のＣＰＵ７２により各車輪ごとに繰返し実行される。各回の実行時には、まず、Ｓ５１において、対応する車輪に関連する検出ユニット１０から送信された信号が受信される。次に、Ｓ５２において、各車輪ごとに、受信された信号がデータに復元され、それにより、タイヤ圧Ｐが検出される。それらＳ５１およびＳ５２は、図５におけるＳ１およびＳ２と同様にして実行される。
【００７６】
続いて、Ｓ５３において、４個の車輪について車輪速度センサ９０によって車輪速度ωが検出される。その後、Ｓ５４において、それら検出された４個の車輪速度ωに基づいて推定車速ＶＥが演算される。この演算においては、例えば、車両制動中には、それら４個の車輪速度ωのうちの最大値が真の車速を反映する値として考慮される一方、車両駆動中には、それら４個の車輪速度ωのうちの最小値が真の車速を反映する値として考慮される。
【００７７】
続いて、Ｓ５５において、４個の車輪に共通に補正係数Ｋが決定される。具体的には、まず、それら４個の車輪について検出された４個のタイヤ圧Ｐの合成値としてそれらの平均値が演算される。次に、その演算された平均値を、４個の車輪に共通の設定圧Ｐ０で割り算することにより、タイヤ圧比が演算される。続いて、図８に示す関係に従い、その演算されたタイヤ圧比に対応する補正係数Ｋが決定される。
【００７８】
以上のようにして補正係数Ｋが決定された後、Ｓ５６において、その決定された補正係数Ｋとの掛け算により、前記演算された推定車速ＶＥが補正される。続いて、Ｓ５７において、各車輪ごとに、その補正された推定車速ＶＥと、対応する車輪速度ωとに基づいて動荷重半径Ｒが演算される。具体的には、
Ｒ＝ＶＥ／ω
なる式を用いて演算される。
【００７９】
その後、Ｓ５８において、各車輪ごとに、対応するタイヤ圧Ｐと動荷重半径Ｒとに基づいて接地荷重Ｗが決定される。具体的には、図１０にグラフで示すようなタイヤ圧Ｐと動荷重半径Ｒと接地荷重Ｗとの間に成立する関係であって図７にグラフで表される関係に準じたものに従い、タイヤ圧Ｐと動荷重半径Ｒとの組合せに対応する接地荷重Ｗが各車輪ごとに決定される。図１０に示す関係は、テーブル、マップ等の形態でＲＯＭ７６に予め記憶されている。
【００８０】
続いて、Ｓ５９において、その決定された接地荷重Ｗが各車輪に関連付けて前述の制御装置１００，１０２，１０４のうち必要なものに供給される。
【００８１】
以上で、この接地荷重推定プログラムの一回の実行が終了する。
【００８２】
以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、処理装置１２が前記（１）、（３）または（４）項における「推定器」の一例を構成し、推定車速ＶＥおよび車輪速度ωが前記（１）または（２）項における「回転状態量」の一例を構成しているのである。
【００８３】
さらに、本実施形態においては、処理装置１２のＥＣＵ６０のコンピュータ７０のうち図９におけるＳ５４を実行する部分が前記（７）項における「第１の推定手段」の一例を構成し、Ｓ５５ないしＳ５８を実行する部分が同項における「第２の推定手段」の一例を構成しているのである。
【００８４】
さらに、本実施形態においては、コンピュータ７０のうち図９におけるＳ５５およびＳ５６を実行する部分が前記（８）、（９）または（１０）項における「補正手段」の一例を構成し、Ｓ５７を実行する部分が前記（８）項における「動荷重半径推定手段」の一例を構成し、Ｓ５８を実行する部分が同項における「車輪荷重推定手段」の一例を構成しているのである。
【００８５】
以上、本発明の実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、前記［課題を解決するための手段および発明の効果］の欄に記載の態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に従う車輪荷重推定装置を示す平面図である。
【図２】図１における１個の車輪の一部を示す断面図である。
【図３】図１における検出ユニットのハードウエア構成を示すブロック図である。
【図４】図１における処理装置のハードウエア構成を示すブロック図である。
【図５】図４におけるＲＯＭに記憶されている接地荷重推定プログラムの内容を概念的に表すフローチャートである。
【図６】図５の接地荷重推定プログラムにおいて接地荷重Ｗが検出される原理を説明するための車輪モデルを示す正面図である。
【図７】図５の接地荷重推定プログラムにおいて接地荷重Ｗが検出される原理を説明するためのグラフである。
【図８】本発明の第２実施形態に従う車輪荷重推定装置における接地荷重の検出原理を説明するためのグラフである。
【図９】上記車輪荷重推定装置における処理装置のＥＣＵのコンピュータにより実行される接地荷重推定プログラムの内容を概念的に表すフローチャートである。
【図１０】図９におけるＳ５８の実行内容を説明するためのグラフである。
Claims (6)
- 空気が圧力下に封入されたタイヤがホイールに装着されることによって構成された車輪を備えた車両においてその車輪に作用する荷重である車輪荷重を推定する装置であって、
前記タイヤの空気圧をタイヤ圧として検出するタイヤ圧センサと、
その検出されたタイヤ圧と、前記タイヤの回転状態量とに基づいて前記車輪荷重を推定する推定器とを含む車輪荷重推定装置。 - 前記回転状態量が、前記車両の走行速度である車速と前記車輪の角速度である車輪速度とのうちの少なくとも一方を含む請求項１に記載の車輪荷重推定装置。
- 前記推定器が、前記車速と前記車輪速度とに基づいて前記タイヤの動荷重半径を推定するとともに、その推定された動荷重半径と前記検出されたタイヤ圧とに基づいて前記車輪荷重を推定するものである請求項２に記載の車輪荷重推定装置。
- 前記推定器が、前記車速と前記車輪速度と前記タイヤの無負荷時における半径とに基づいて前記タイヤのたわみを推定するとともに、その推定されたたわみと前記検出されたタイヤ圧とに基づいて前記車輪荷重を推定するものである請求項２に記載の車輪荷重推定装置。
- 前記車両が、前記車輪を複数個備えており、
それら複数個の車輪に関連してそれぞれ、対応する車輪について前記車輪速度を検出する複数個の車輪速度センサが設けられており、
前記タイヤ圧センサが、前記複数個の車輪に関連して複数個設けられており、
前記推定器が、
前記複数個の車輪速度センサによりそれぞれ検出された複数個の車輪速度に基づいて前記車速を推定する第１の推定手段と、
各車輪ごとに、対応するタイヤ圧センサにより検出されたタイヤ圧と、対応する車輪速度センサにより検出された車輪速度と、前記第１推定手段による推定車速とに基づいて前記車輪荷重を推定する第２の推定手段とを含む請求項２ないし４のいずれかに記載の車輪荷重推定装置。 - 前記第２の推定手段が、
前記第１の推定手段による推定車速を、前記タイヤ圧センサにより検出されたタイヤ圧に基づいて補正する補正手段と、
各車輪ごとに、前記検出された車輪速度と、前記補正された推定車速とに基づいて前記タイヤの動荷重半径を推定する動荷重半径推定手段と、
各車輪ごとに、その補正された動荷重半径と、対応するタイヤ圧センサにより検出されたタイヤ圧とに基づいて前記車輪荷重を推定する車輪荷重推定手段とを含む請求項５に記載の車輪荷重推定装置。
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Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005201723A (ja) * | 2004-01-14 | 2005-07-28 | Advics:Kk | 車両速度演算装置 |
| WO2005118317A1 (ja) * | 2004-06-02 | 2005-12-15 | Kabushiki Kaisha Bridgestone | タイヤの動的状態量推定方法とその装置、及び、センサ付タイヤ |
| JP2007163158A (ja) * | 2005-12-09 | 2007-06-28 | Sumitomo Rubber Ind Ltd | 車両の荷重状態推定方法およびタイヤ空気圧低下警報方法 |
| JP2007230550A (ja) * | 2006-03-01 | 2007-09-13 | Soc D Technologie Michelin | 車両の荷重状態を決定する方法 |
| JP2010167865A (ja) * | 2009-01-21 | 2010-08-05 | Pacific Ind Co Ltd | 車両積載量検出装置 |
| CN105764714A (zh) * | 2013-08-01 | 2016-07-13 | 大众汽车有限公司 | 确定车辆轮胎的理论胎压与实际胎压之间的压力偏差以及车轮载荷的方法和系统 |
| JP2018025163A (ja) * | 2016-08-12 | 2018-02-15 | 株式会社豊田自動織機 | 産業車両のスイッチバック制御装置 |
| US10000100B2 (en) | 2010-12-30 | 2018-06-19 | Compagnie Generale Des Etablissements Michelin | Piezoelectric based system and method for determining tire load |
| EP3501924A1 (en) | 2017-12-22 | 2019-06-26 | Sumitomo Rubber Industries, Ltd. | Wheel load estimation device |
| US10668778B2 (en) | 2013-08-01 | 2020-06-02 | Volkswagen Ag | Method and system for ascertaining a pressure ratio between a setpoint tire pressure and an actual tire pressure for tire of a vehicle |
-
2003
- 2003-04-18 JP JP2003114916A patent/JP2004317443A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005201723A (ja) * | 2004-01-14 | 2005-07-28 | Advics:Kk | 車両速度演算装置 |
| WO2005118317A1 (ja) * | 2004-06-02 | 2005-12-15 | Kabushiki Kaisha Bridgestone | タイヤの動的状態量推定方法とその装置、及び、センサ付タイヤ |
| US7546764B2 (en) | 2004-06-02 | 2009-06-16 | Kabushiki Kaisha Bridgestone | Estimation method and apparatus of tire dynamic state amount and tire with sensors |
| JP2007163158A (ja) * | 2005-12-09 | 2007-06-28 | Sumitomo Rubber Ind Ltd | 車両の荷重状態推定方法およびタイヤ空気圧低下警報方法 |
| JP2007230550A (ja) * | 2006-03-01 | 2007-09-13 | Soc D Technologie Michelin | 車両の荷重状態を決定する方法 |
| US8096174B2 (en) | 2009-01-21 | 2012-01-17 | Pacific Industrial Co., Ltd | Vehicle load weight detecting apparatus |
| JP2010167865A (ja) * | 2009-01-21 | 2010-08-05 | Pacific Ind Co Ltd | 車両積載量検出装置 |
| US10000100B2 (en) | 2010-12-30 | 2018-06-19 | Compagnie Generale Des Etablissements Michelin | Piezoelectric based system and method for determining tire load |
| CN105764714A (zh) * | 2013-08-01 | 2016-07-13 | 大众汽车有限公司 | 确定车辆轮胎的理论胎压与实际胎压之间的压力偏差以及车轮载荷的方法和系统 |
| US10391823B2 (en) | 2013-08-01 | 2019-08-27 | Volkswagen Ag | Method and system for determining a pressure deviation between a setpoint tire pressure and an actual tire pressure for a tire of a vehicle as well as for determining a wheel load |
| US10668778B2 (en) | 2013-08-01 | 2020-06-02 | Volkswagen Ag | Method and system for ascertaining a pressure ratio between a setpoint tire pressure and an actual tire pressure for tire of a vehicle |
| JP2018025163A (ja) * | 2016-08-12 | 2018-02-15 | 株式会社豊田自動織機 | 産業車両のスイッチバック制御装置 |
| EP3501924A1 (en) | 2017-12-22 | 2019-06-26 | Sumitomo Rubber Industries, Ltd. | Wheel load estimation device |
| US10753788B2 (en) | 2017-12-22 | 2020-08-25 | Sumitomo Rubber Industries, Ltd. | Wheel load estimation device |
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