JP2006138764A - Apparatus and method for monitoring wheel condition - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は車輪状態監視装置および方法に関し、より詳細には、走行中の車両の車輪を監視してホイールアライメントのずれを検出する技術に関する。 The present invention relates to a wheel state monitoring apparatus and method, and more particularly to a technique for detecting a wheel alignment shift by monitoring a wheel of a running vehicle.
タイヤはホイールに装着されて車両に取り付けられ、サスペンション機構と組み合わされて車両の足まわりを構成する。車輪のうち特に前輪については、ステアリングの操作性、操縦安定性、および車両の直進性能を向上させるために、トー角やキャンバ角などの角度が予め設定されており、これをホイールアライメントと呼ぶ。 The tire is mounted on a wheel and attached to the vehicle, and is combined with a suspension mechanism to form the vehicle's legs. Among the wheels, particularly the front wheels, angles such as a toe angle and a camber angle are preset in order to improve steering operability, steering stability, and straight running performance of the vehicle, and this is called wheel alignment.
このホイールアライメントが初期の設定値からずれると、タイヤの摩耗が早まり、また車両の駆動効率を低下させることにもつながるため、アライメントのずれは早期に発見することが好ましい。従来、アライメントずれの検出は、熟練した作業者が目視で車軸を検査したり、専用の測定装置を用いることによって行われてきた。このため、車両の運転者が検査を受けなければ、ミスアライメント状態が長期にわたって継続することにもなりかねないため、アライメントのずれを自動的に検出することができれば有利である。 If this wheel alignment deviates from the initial set value, tire wear is accelerated and the driving efficiency of the vehicle is reduced. Therefore, it is preferable to detect the alignment misalignment early. Conventionally, the detection of misalignment has been performed by a skilled worker visually inspecting the axle or using a dedicated measuring device. For this reason, if the driver of the vehicle is not inspected, the misalignment state may continue for a long time, so it is advantageous if the misalignment can be automatically detected.
特許文献1には、車両の加速度を監視することにより車軸のミスアライメントを検出する技術が開示されている。特許文献2には、車輪速度の変動状態に基づいてアライメント変化を検出する技術が開示されている。特許文献3には、ホイールの回転数に基づいて決定されるアライメント関数を使用して、ホイールのミスアライメントを検知する技術が開示されている。
しかしながら、上記特許文献1ないし3に開示された技術においては、加速度や車輪速などの車輪の回転数に関連した情報を使用してアライメントのずれを検出しているため、路面状態や走行状態による車輪回転数変動の影響が大きいと考えられ、アライメントの検出精度を高めることは困難である。
However, in the techniques disclosed in
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、車輪の回転数に依存せず、車両のアライメントずれを精度良く検出することのできる技術を提供することにある。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object thereof is to provide a technique capable of accurately detecting a misalignment of a vehicle without depending on the number of rotations of a wheel.
本発明のある態様は、車輪状態監視装置に関する。この装置は、車輪に設置され、車輪に対して路面に平行な方向に作用する力である作用力を検出する作用力センサと、検出された作用力を使用して、ホイールアライメントに起因して車輪の接地部分に発生するアライメント発生力を算出するアライメント発生力算出手段と、予め格納されているホイールアライメントの設定値を参照して、前記アライメント発生力の推定値を算出する推定値算出手段と、前記アライメント発生力と前記推定値との比較に基づいてホイールアライメントが前記設定値からずれているか否かを判定するアライメント判定手段と、を備えることを特徴とする。 One embodiment of the present invention relates to a wheel state monitoring device. This device is installed on a wheel and uses an action force sensor that detects an action force that is a force acting in a direction parallel to the road surface with respect to the wheel, and the detected action force. Alignment generation force calculation means for calculating an alignment generation force generated at the ground contact portion of the wheel, and an estimated value calculation means for calculating an estimated value of the alignment generation force with reference to a preset value of wheel alignment stored in advance. Alignment determining means for determining whether or not wheel alignment is deviated from the set value based on a comparison between the alignment generation force and the estimated value.
この態様によれば、実際に車輪に発生している作用力を使用して算出されるアライメント発生力と、ホイールアライメントが初期設定値のままであるとして推定されるアライメント発生力の推定値とを比較することによって、ホイールアライメントがずれたか否かを判定するようにしたので、アライメントのずれを従来より正確に検出することができる。 According to this aspect, the alignment generation force calculated using the action force actually generated on the wheel and the estimated value of the alignment generation force estimated that the wheel alignment remains at the initial setting value are obtained. By comparing, it is determined whether or not the wheel alignment has shifted, so that the alignment shift can be detected more accurately than before.
なお、「アライメント発生力」には、トー角による発生力とキャンバ角による発生力とが含まれる。したがって、アライメント発生力算出手段によってトー角とキャンバ角それぞれの発生力を算出するようにすれば、トー角とキャンバ角のいずれにずれが生じているかも判別することができる。 The “alignment generation force” includes a generation force due to a toe angle and a generation force due to a camber angle. Therefore, if the generated force for each of the toe angle and the camber angle is calculated by the alignment generating force calculation means, it can be determined whether the toe angle or the camber angle is shifted.
アライメント判定手段は、車両の直進時にアライメント判定を実行することが好ましい。こうすることで、操舵角によるタイヤのスリップを考慮する必要がなくなるので、アライメントずれの検出精度をさらに高めることができる。 The alignment determination means preferably performs alignment determination when the vehicle goes straight. By doing so, it is not necessary to consider tire slip due to the steering angle, so that the detection accuracy of misalignment can be further increased.
車輪状態監視装置は、車両から車輪に加えられる荷重を検出する荷重検出手段をさらに備えてもよい。この場合、推定値算出手段は、検出された荷重と前記アライメントの設定値との関係を表したマップデータを参照して前記推定値を算出するようにしてもよい。推定値算出手段は、車両から車輪に加えられる荷重として常に同一の値を用いて推定値を算出することもできるが、実際の荷重を用いて推定値を算出することでアライメントずれの検出精度を高めることができる。なお、ここでいう荷重検出手段には、サスペンションのストローク量を検出するストロークセンサや、タイヤ空気室の圧力を検出するタイヤ空気圧センサなど、車両から車輪に加わる荷重に関連する量を検出する任意の装置が含まれる。 The wheel state monitoring device may further include load detection means for detecting a load applied to the wheel from the vehicle. In this case, the estimated value calculation means may calculate the estimated value with reference to map data representing the relationship between the detected load and the set value of the alignment. The estimated value calculation means can always calculate the estimated value by using the same value as the load applied from the vehicle to the wheel, but by calculating the estimated value by using the actual load, the alignment deviation detection accuracy can be increased. Can be increased. The load detection means here includes any sensor that detects an amount related to the load applied to the wheel from the vehicle, such as a stroke sensor that detects the stroke amount of the suspension or a tire air pressure sensor that detects the pressure of the tire air chamber. Device included.
本発明の別の態様は、車輪状態監視方法に関する。この方法は、車輪に対して路面に平行な方向に作用する力である作用力を検出するステップと、検出された作用力を使用して、ホイールアライメントに起因して車輪の接地部分に発生するアライメント発生力を算出するステップと、予め格納されているホイールアライメントの設定値を参照して、前記アライメント発生力の推定値を算出するステップと、前記アライメント発生力と前記推定値との比較に基づいてホイールアライメントが前記設定値からずれているか否かを判定するステップと、を含むことを特徴とする。 Another aspect of the present invention relates to a wheel state monitoring method. This method detects an applied force that is a force acting in a direction parallel to the road surface with respect to the wheel, and uses the detected applied force to be generated in the ground contact portion of the wheel due to wheel alignment. Based on a step of calculating an alignment generation force, a step of calculating an estimated value of the alignment generation force with reference to a preset value of wheel alignment stored in advance, and a comparison between the alignment generation force and the estimated value Determining whether the wheel alignment is deviated from the set value.
この態様によれば、実際に車輪に発生している作用力を使用して算出されるアライメント発生力と、ホイールアライメントが初期設定値のままであるとして推定されるアライメント発生力の推定値とを比較することによって、ホイールアライメントがずれたか否かを判定するようにしたので、アライメントのずれを従来より正確に検出することができる。 According to this aspect, the alignment generation force calculated using the action force actually generated on the wheel and the estimated value of the alignment generation force estimated that the wheel alignment remains at the initial setting value are obtained. By comparing, it is determined whether or not the wheel alignment has shifted, so that the alignment shift can be detected more accurately than before.
本発明による車輪状態監視装置および車輪状態監視方法によれば、車輪に実際に作用している作用力を使用してアライメントずれの判定を実行するので、車輪回転数の変動などの影響を受けにくく、従来より正確な判定が可能となる。 According to the wheel state monitoring device and the wheel state monitoring method according to the present invention, since the determination of the misalignment is performed using the acting force actually acting on the wheel, the wheel state monitoring method and the wheel state monitoring method are not easily affected by fluctuations in the wheel rotational speed. Therefore, it is possible to make a more accurate determination than in the past.
本発明の一実施形態は、実際に車輪に発生している作用力を使用して算出されるアライメント発生力と、ホイールアライメントが初期設定値のままであるとして推定されるアライメント発生力の推定値とを比較することによって、アライメントのずれを検出する車輪状態監視装置である。以下、実施の形態を参照して本発明を説明する。 In one embodiment of the present invention, an alignment generation force that is calculated using an acting force that is actually generated on a wheel, and an estimated value of the alignment generation force that is estimated that the wheel alignment remains at the initial setting value. Is a wheel state monitoring device that detects misalignment. Hereinafter, the present invention will be described with reference to embodiments.
図1は、実施の形態に係る車輪状態監視装置を備えた四輪の車両10を示す。車両10は、タイヤ、ホイールなどから構成される車輪14を有する。各車輪14は、図示しないサスペンション、ナックル、タイロッド、アッパーアーム、ロアアームなどから構成される懸架装置により既知の方法で車体12に結合される。
FIG. 1 shows a four-
各車輪14には、車輪に働いている作用力を検出し、車体12側に送信するための車輪側装置20が設置されている。車体12には、各車輪14に対向する位置に車輪側装置20から送信された情報を受信する受信機30が設けられている。各受信機30により取得された情報は、電子制御装置100(以下「ECU100」と表記する)に送られる。
Each
車体12には、車輪の回転数を検出することで車速を求める車速センサ32も設けられている。車速センサ32は、いずれか1つの車輪に対向して設けられていてもよいし、または複数の車輪に対向してそれぞれ車速センサを設けておき、それぞれの検出値を処理して車速を算出してもよい。車体12には、図示しないステアリングホイールの操舵角θを検出するためのステアリングセンサ34も設けられている。車速センサ32とステアリングセンサ34の検出信号は、ECU100に送られる。
The
図2は、車輪側装置20の構成要素と、各構成要素の車輪内の配置の様子を説明する図である。図2は、車輪14の半径方向の断面の一部を表している。タイヤ40のビード部50がホイール42のホイールリム44に装着され、タイヤ40の内部に空気を充填することによってホイール42に固定される。タイヤ40のトレッド部46は、地面と接触し車両の荷重を受ける部分である。ホイール42は、図示しない懸架装置を介して車体と接続されている。
FIG. 2 is a diagram for explaining the components of the wheel-
タイヤのトレッド部46の内部には、作用力を検出するための作用力センサ22が埋め込まれている。作用力センサ22は、トレッド部46の周方向に延びる溝部48の近傍に配設することが好ましい。作用力センサ22による検出値は、ホイールリム44の外周面に設けられた処理装置24に送られる。処理装置24は、検出値から作用力を算出する。算出された作用力は、送信機26によって車体12側の受信機30に送られる。
An
本明細書において「作用力」とは、車両の走行時に、路面からタイヤに対して路面に平行な方向に発生する力のことをいう。作用力センサ22は、タイヤに対する前後または左右方向の作用力を検出するセンサであり、例えば歪みゲージである。歪みゲージの長さの変化が電気信号として取り出され、処理装置24は、予めテーブルとして記憶してある歪み−力線図を参照して対応する力を計算する。代替的に、歪みゲージの長さ変化の電気信号が処理装置24を通さずに送信機26によって車体側に送信され、歪み−力線図を参照した力への変換は車体側のECU100において実行されてもよい。
In this specification, “acting force” refers to a force generated in a direction parallel to the road surface from the road surface to the tire when the vehicle travels. The
作用力センサ22は、タイヤの円周方向と、それに直角な方向に平行な向きにそれぞれ配置することが好ましい。また、作用力センサ22は、タイヤの円周の回転中心線に沿って設けることが好ましい。
The acting
作用力センサ22は、完成品として製造されたものをタイヤのトレッド部46のゴム層内に埋め込んでもよいし、タイヤのゴム層内に直接形成するようにしてもよい。後者の場合、一例として、ゴム層を押し出し成型した後に、トレッド部46の内部の所定の位置に作用力センサ22を挿入し、その後に加硫しつつモールディングしてタイヤ40を形成するようにすれば実現可能である。
The acting
処理装置24および送信機26は、図示しない電池から電力供給を受けて動作する。処理装置24と送信機26は、同一基板上に形成された一体のユニットであってもよい。このユニットは、車体12側の受信機30から電力の供給を受けて動作するトランスポンダとして構成されてもよい。
The
作用力センサ22は圧電素子であってもよい。この場合、圧電素子は、タイヤの前後または左右方向の作用力を検出すべく、検出面が前後、左右方向に直角になるようにトレッド部46内に配設される。
The acting
次に図3を参照して、ホイールアライメントについて説明する。車両の前輪は、直進安定性やステアリングの復元性を与えるために、最初からある程度の角度をもって取り付けられている。この車輪に与えられた取り付け角度のことをホイールアライメントと呼ぶ。図3(a)はトー角を説明する図である。図3(a)は前輪を車両上方から見たときの様子を示し、図の上側が車両の進行方向である。トー角とは、車両を上方から見たときの左右のタイヤの傾きをいう。図示するように、左右の車輪が前すぼみ(すなわちB>A)となっている場合をトーインとよぶ。図3(b)はキャンバ角を説明する図である。図3(b)は片側の前輪を車両の前方から見たときの様子を示す。キャンバ角とは、車両を前方から見たときの、平滑な路面に対する車輪の傾きをいう。図示するように、鉛直線に対して車体の外方向に車輪が傾いている状態、つまり車輪が上開きになっている状態をポジティブキャンバーといい、逆に車体の内方向に車輪が傾いている状態、つまり車輪が下開きになっている状態をネガティブキャンバーという。図中のθはキャンバ角である。 Next, wheel alignment will be described with reference to FIG. The front wheels of the vehicle are attached at a certain angle from the beginning in order to provide straight running stability and steering restoration. The attachment angle given to this wheel is called wheel alignment. FIG. 3A illustrates the toe angle. FIG. 3A shows a state when the front wheels are viewed from above the vehicle, and the upper side of the figure is the traveling direction of the vehicle. The toe angle refers to the inclination of the left and right tires when the vehicle is viewed from above. As shown in the drawing, the case where the left and right wheels are in front of each other (that is, B> A) is called toe-in. FIG. 3B illustrates the camber angle. FIG. 3B shows a state when the front wheel on one side is viewed from the front of the vehicle. The camber angle refers to the inclination of the wheel with respect to a smooth road surface when the vehicle is viewed from the front. As shown in the figure, a state in which the wheel is inclined outwardly of the vehicle body with respect to the vertical line, that is, a state in which the wheel is opened upward is called a positive camber, and conversely, the wheel is inclined inward of the vehicle body. The state, that is, the state where the wheel is opened downward is called a negative camber. In the figure, θ is a camber angle.
図4は、車輪のタイヤの路面との接触面に発生する力を説明する図である。上述したように、車輪にはトー角やキャンバ角が付けられているために、これらに起因して、車両直進時であってもタイヤの路面との接触面に、路面と平行方向の力が発生する。以下、トー角に起因して発生する力(以下、「トー角発生力」という)をFt、キャンバ角に起因して発生する力(以下、「キャンバ角発生力」という)をFcと表記する。また、トー角発生力とキャンバ角発生力を合わせて「アライメント発生力」と呼ぶ。図4において、タイヤの周方向にX軸をとり、X軸に垂直かつタイヤと路面との接触面の中心点を通るようにY軸をとる。トー角発生力FtのX成分をFtx、Y成分をFtyと表記する。さらに、車輪の進行方向をX’軸とする。 FIG. 4 is a diagram for explaining the force generated on the contact surface of the wheel with the road surface of the tire. As described above, since the wheels have a toe angle and a camber angle, a force parallel to the road surface is applied to the contact surface with the road surface of the tire even when the vehicle is traveling straight. appear. Hereinafter, the force generated due to the toe angle (hereinafter referred to as “toe angle generating force”) is expressed as Ft, and the force generated due to the camber angle (hereinafter referred to as “camber angle generating force”) is expressed as Fc. . The toe angle generating force and the camber angle generating force are collectively referred to as “alignment generating force”. In FIG. 4, the X axis is taken in the circumferential direction of the tire, and the Y axis is taken so as to pass through the center point of the contact surface between the tire and the road surface perpendicular to the X axis. The X component of the toe angle generating force Ft is expressed as Ftx, and the Y component is expressed as Fty. Further, let the traveling direction of the wheel be the X ′ axis.
トー角とキャンバ角は、車両の各種特性に与える影響を考慮して、車両の設計段階において適切な初期設定値が選択される。したがって、車両の荷重が既知であれば、タイヤの接地面に発生するトー角発生力およびキャンバ角発生力を解析的に推定することが可能である。 As for the toe angle and camber angle, appropriate initial setting values are selected in the vehicle design stage in consideration of the influence on various characteristics of the vehicle. Therefore, if the vehicle load is known, it is possible to analytically estimate the toe angle generating force and camber angle generating force generated on the tire contact surface.
また、図4中の「β」は、車輪の進行方向X’とタイヤの向いている方向Xのなす角度であり、「すべり角」と呼ばれる。このすべり角βは、タイヤの周方向の長さの変化量δ、路面摩擦係数μに基づいて算出することができるが、この手法については後述する。タイヤのすべり角βは、車輪を撮影するカメラを車体に設け、撮影された映像から測定することも可能である。 Further, “β” in FIG. 4 is an angle formed by the traveling direction X ′ of the wheel and the direction X of the tire, and is called a “slip angle”. The slip angle β can be calculated based on the change amount δ in the circumferential direction of the tire and the road surface friction coefficient μ. This method will be described later. The slip angle β of the tire can be measured from a photographed image provided with a camera for photographing the wheel on the vehicle body.
ところで、トー角やキャンバ角といったホイールアライメントは、車輪が縁石に乗り上げたり路面に空いた大きな穴の上を通過して衝撃を受けたり、アライメント調整用のボルトの外れ、車輪を保持するアームの変形などによって、初期設定値からずれることがある。トー角やキャンバ角がずれると、ステアリングホイールの中立位置が狂ったり、タイヤに偏摩耗が生じたり、車両のオーバーステア特性またはアンダーステア特性に変化が生じるといった不都合が生じる。 By the way, wheel alignment such as toe angle and camber angle is impacted by the wheel climbing on the curb or passing through a large hole on the road surface, the bolt for alignment adjustment is removed, the arm holding the wheel is deformed May deviate from the initial setting value. If the toe angle or camber angle is shifted, the neutral position of the steering wheel is deviated, the tire is unevenly worn, or the vehicle oversteer characteristic or understeer characteristic is changed.
そこで、本実施形態に係る車輪状態検出装置では、作用力センサの検出値から求められる実際の発生力と、解析的に求められる推定力とを比較することによって、アライメントのずれを検出するようにした。 Therefore, in the wheel state detection device according to the present embodiment, an alignment deviation is detected by comparing the actual generated force obtained from the detection value of the acting force sensor and the estimated force obtained analytically. did.
図5は、図1に示したECU100のうち、本実施形態によるアライメントずれの検出処理に関与する部分の構成を示す機能ブロック図である。ここに示す各ブロックは、ハードウェア的には、コンピュータのCPUやメモリをはじめとする素子や機械装置で実現でき、ソフトウェア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックとして描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者には理解されるところである。なお、ECU100は、ブレーキ制御や車両の安定制御を実行する他のECUと独立して設けられてもよいし、または一体に設けられてもよい。
FIG. 5 is a functional block diagram showing a configuration of a part of the
ECU100は、車両の走行状態を判定する走行状態判定部104と、アライメントに起因するアライメント発生力を算出するための算出ユニット130と、アライメントの初期設定値から推定される推定値を算出するための推定ユニット140と、アライメントが正常か否かを判定するアライメント判定部116と、その結果を乗員などに報知するための報知部118と、各種マップ情報を格納するマップ格納部110とから構成される。
The
走行状態判定部104は、ステアリングセンサ34および車速センサ32から検出信号を受け取って、車両が低速走行中か否か、および車両が直進中か否かを判定する。そして、一定の条件に適合したときのみ、推定値算出部106とアライメント発生力算出部112に対して計算開始の指示を出す。
The traveling
算出ユニット130は、すべり角算出部108と、作用力受信部114と、アライメント発生力算出部112を含む。作用力受信部114は、車輪側装置20および受信機30を介して、タイヤのトレッド部に埋め込まれた作用力センサ22の検出値を受信する。すべり角算出部108は、作用力センサ22の検出値などを利用して上述したすべり角βを算出する。アライメント発生力算出部112は、作用力センサ22の検出値と、すべり角算出部108で算出されたすべり角βを使用して、トー角発生力Ftとキャンバ角発生力Fcを算出する。算出されたアライメント発生力は、アライメント判定部116に渡される。
The
アライメント発生力算出部112は、具体的に以下のようにしてアライメント発生力を算出する。図4のX軸およびY軸方向にそれぞれ配設された作用力センサ22による検出値をそれぞれSx、Syと表記すると、図4を参照して、トー角発生力のX成分FtxとY成分Ftyについて次式が成り立つことが分かる。
Ftx=Sx (1)
Fty+Fc=Sy (2)
式(2)より、キャンバ角発生力Fcは次式のようになる。
Fc=Sy−Fty (3)
ここで、トー角発生力とすべり角βとの関係から、以下の式が成り立つ。
tanβ=Ftx/Fty (4)
したがって、キャンバ角発生力Fcは、次式から算出することができる。
Fc=Sy−Ftx/tanβ
=Sy−Sx/tanβ (5)
Specifically, the alignment generation
Ftx = Sx (1)
Fty + Fc = Sy (2)
From the equation (2), the camber angle generating force Fc is expressed by the following equation.
Fc = Sy-Fty (3)
Here, the following equation is established from the relationship between the toe angle generating force and the slip angle β.
tanβ = Ftx / Fty (4)
Therefore, the camber angle generating force Fc can be calculated from the following equation.
Fc = Sy-Ftx / tanβ
= Sy-Sx / tan β (5)
推定ユニット140は、信号取得部102と推定値算出部106とを含む。信号取得部102は、アライメント発生力の推定値を計算するために必要な各種信号を取得する。この信号には、例えば、図示しないサスペンション装置のストローク量や、図示しない空気圧センサで検出されるタイヤ空気圧など、車両から車輪に加わる荷重に関連する値が含まれる。推定値算出部106は、マップ格納部110内の、ストローク量やタイヤ空気圧から求められる荷重に対応させて予め準備されているテーブルを参照して、トー角発生力とキャンバ角発生力の推定値をそれぞれ算出する。算出されたアライメント発生力の推定値は、アライメント判定部116に渡される。
The estimation unit 140 includes a
アライメント判定部116は、推定値算出部106から得た推定値と、アライメント発生力算出部112から得た実際のアライメント発生力の差分を取り、その差分が予め定められたしきい値を超えるとき、トー角またはキャンバ角が初期設定値からずれていると判定する。報知部118は、アライメント判定部116によりアライメントずれと判定されたとき、乗員に警報を発する。例えば、報知部118はスピーカを駆動して音声を発して乗員に警報してもよいし、または、車室内に設置されているモニタに警告表示をするようにしてもよい。または、周期的に信号を発して車両外部の検査システムに異常の発生を通知するようにしてもよい。
The
次に、図6ないし図9を参照して、車両のすべり角βを求める手法について説明する。上述したように、車両の前輪にはトー角やキャンバ角が付けられている。これに対し、図6に示すように、タイヤのトレッド部の路面との接触面は車輪の進行方向X’に向こうとするため、進行方向とタイヤの回転面の方向Xとが一致しなくなる。この進行方向X’と回転面の方向Xとのなす角度がすべり角βである。車輪がすべり角βを伴って転動している状態においては、タイヤのトレッド部と路面との間に横方向の力、すなわち横力が発生する。この横力は、すべり角βが大きいほど大きくなる。 Next, a method for determining the slip angle β of the vehicle will be described with reference to FIGS. As described above, a toe angle and a camber angle are attached to the front wheels of the vehicle. On the other hand, as shown in FIG. 6, the contact surface with the road surface of the tread portion of the tire tends to be in the traveling direction X ′ of the wheel, so that the traveling direction does not coincide with the direction X of the rotating surface of the tire. An angle formed by the traveling direction X ′ and the direction X of the rotating surface is a slip angle β. In a state where the wheel rolls with a slip angle β, a lateral force, that is, a lateral force is generated between the tread portion of the tire and the road surface. This lateral force increases as the slip angle β increases.
図7に示すように、車輪がすべり角βを伴って転動している状態では、タイヤの中心線が接地幅w、接地長さLを保って横方向にy0だけ変位させられ、タイヤの中心線上の点は、点A、点E、点Cに沿って回転し、タイヤの接触点は、路面からの力によって点A、点B、点Cの軌跡に沿って移動させられる。接触点は点Aから点Bまで路面と接触しながら移動するが、この領域において、タイヤのトレッド部は、路面とトレッド部内部のカーカスにより弾性変形させられる。このとき、歪みは、点Aから点Bに移動するのにしたがって大きくなり、トレッド部には歪みに応じた作用力が発生する。この作用力が、路面の最大摩擦力より小さい領域では、タイヤの接触点は進行方向に沿って移動させられ、歪みの増加に応じて作用力が増加する。そして、作用力が路面の摩擦力を越えると、タイヤの路面に対する接触点は、点Bから点Cに向かってすべる。 As shown in FIG. 7, when the wheel rolls with a slip angle β, the center line of the tire is displaced by y 0 in the lateral direction while maintaining the contact width w and the contact length L. The point on the center line of the wheel rotates along the points A, E, and C, and the contact point of the tire is moved along the locus of the points A, B, and C by the force from the road surface. The contact point moves from point A to point B while in contact with the road surface. In this region, the tread portion of the tire is elastically deformed by the road surface and the carcass inside the tread portion. At this time, the distortion increases as the point A moves from the point A, and an acting force corresponding to the distortion is generated in the tread portion. In a region where this acting force is smaller than the maximum frictional force on the road surface, the contact point of the tire is moved along the traveling direction, and the acting force increases as the strain increases. When the acting force exceeds the frictional force on the road surface, the contact point with respect to the road surface of the tire slides from point B to point C.
点Aは、タイヤの予め定められた点の路面との接触開始点であり、点Bは、変形力が最大摩擦力を越える点であり、点Cはタイヤの予め定められた点の路面への接触が終了する点である。点AC間の距離が接地長さである。また、タイヤの路面への接触点が点Aから点Bへ移動させられる領域を粘着域Laと呼び、接触点が点Bから点Cまですべる領域をすべり域Lbと呼ぶ。 Point A is a contact start point of the tire with a predetermined point on the road surface, point B is a point where the deformation force exceeds the maximum frictional force, and point C is on the road surface of the tire with a predetermined point. This is the point at which the contact ends. The distance between the points AC is the contact length. Further, a region where the contact point of the road surface of the tire is moved from point A to point B is referred to as a pressure-sensitive zone La, the contact point is referred to as the point C and the sliding range L b regions glide up from point B.
路面の摩擦係数μが同じ場合は、すべり角βが大きいほど、粘着域Laのすべり域Lbに対する比率γ=La/Lbは小さくなる。また、路面の摩擦係数μが大きくなると、比率γは大きくなる。この路面の摩擦係数μと比率γとの間の関係は、予め実験やシミュレーションにより求められ、テーブル化して記憶させておくことができる。 When the friction coefficient μ of the road surface is the same, the larger the slip angle β, the smaller the ratio γ = La / Lb of the adhesive area La to the slip area Lb. Further, as the road surface friction coefficient μ increases, the ratio γ increases. The relationship between the friction coefficient μ of the road surface and the ratio γ is obtained in advance by experiments and simulations, and can be stored in a table.
タイヤのトレッド部に埋め込まれている作用力センサ22が歪みゲージであるとすると、この歪みゲージは、路面の摩擦力に起因する歪みゲージの実際の長さの変化量に応じた値を検出する。この変化量は、タイヤの全周のうち歪みゲージが設けられた部分の実際の長さの路面の摩擦力に起因する変化量ということができ、図7の長さMと長さLとの差δ=M−Lに相当する。
Assuming that the acting
図8に示すように、タイヤの接触点の軌跡A〜B〜Cを直線で近似した場合には、粘着域La、すべり域Lbの長さは、接地長さLおよび比率γを用いて次式で表すことができる。
La=L・γ/(1+γ) (6)
Lb=L/(1+γ) (7)
また、すべり角βを用いれば、歪みゲージの検出値δは次式で表すことができる。
δ=M−L
={L/(1+γ)}・{γ/cosβ+√(1+γ2tan2β)}−L (8)
したがって、接地長さL、検出値δ、比率γを使用して、すべり角βを算出することができる。
As shown in FIG. 8, when the trajectories A to B to C of the tire contact points are approximated by a straight line, the lengths of the adhesion area La and the slip area Lb are as follows using the contact length L and the ratio γ. It can be expressed by a formula.
La = L · γ / (1 + γ) (6)
Lb = L / (1 + γ) (7)
If the slip angle β is used, the detected value δ of the strain gauge can be expressed by the following equation.
δ = ML
= {L / (1 + γ)} · {γ / cos β + √ (1 + γ 2 tan 2 β)} − L (8)
Therefore, the slip angle β can be calculated using the contact length L, the detected value δ, and the ratio γ.
図9は、すべり角算出部108の詳細な機能ブロック図である。路面μ推定部150は、路面の摩擦係数μを推定する。例えば、路面の表面状態を検出するセンサによって検出された路面状態に基づいて路面μを推定することができる。または、制動時や駆動時にスリップが生じた場合の制動力や駆動力に基づいて、路面μを推定するようにしてもよい。接地長さ取得部152は、タイヤの路面に対する接地長さを取得する。接地長さ取得部152は、タイヤの形状、大きさ等から予め決まる接地長さを採用するようにしてもよいし、または、タイヤの形状、大きさ等と、各車輪に加わる荷重やタイヤの空気圧等に基づいて接地長さを計算するようにしてもよい。後者の場合、接地長さ取得部152は、荷重を検出する荷重センサまたはタイヤの空気圧を検出する空気圧センサの少なくとも一方を含む。比率算出部154は、路面μ推定部150で推定されたμと上述のテーブルに基づいて、比率γを算出する。演算部156は、式(8)を用いてすべり角βを算出する。
FIG. 9 is a detailed functional block diagram of the slip
なお、すべり角βを求める他の手法は、本願出願人による特願2004−050875号に詳細に記載されている。 Another method for obtaining the slip angle β is described in detail in Japanese Patent Application No. 2004-050875 filed by the present applicant.
図10は、本実施形態にしたがってアライメントのずれを検出する処理のフローチャートである。まず、走行状態判定部104は、車両が低速走行中であるか(S10)、または車両が直進しているか(S12)否かを判定する。S10またはS12のいずれかが成立していない場合(S10のNまたはS12のN)、このルーチンを終了する。車両が低速走行中か否かを判定するのは、タイヤの作用力に与える車両の駆動力の影響ができるだけ小さくなるように、低速走行時(例えば、20km/h以下)に限ってアライメントずれの検出を実行することが好ましいからである。しかしながら、例えば車両の駆動力をエンジンの回転数などから推定して、その駆動力分をタイヤの作用力から差し引くようにしてもよい。あるいは、駆動力の影響が比較的少ないと思われる惰性走行時にタイヤの作用力の検出を行うようにしてもよい。また、車両が直進しているか否かを判定するのは、ステアリングホイールが操舵されていると、その操舵角の影響によりタイヤの作用力の大きさが変化するためである。
FIG. 10 is a flowchart of processing for detecting an alignment shift according to the present embodiment. First, the traveling
S10およびS12の両方が満たされていると(S10のY、S12のY)、信号取得部102は、推定力を計算するために必要な信号を取得する(S14)。取得した信号と、予めマップ格納部110にマップ化されて格納されている車両のアライメント情報とを参照することによって、推定値算出部106はアライメント発生力の推定値、すなわちトー角発生力の推定値Ftxiとキャンバ角発生力の推定値Fciとを算出する(S16)。作用力受信部114は、車輪側装置20、車体側の受信機30を介してタイヤに発生している作用力を受信し(S18)、アライメント発生力算出部112は、すべり角算出部108で算出されるすべり角βを参照して、アライメント発生力すなわちX方向のトー角発生力Ftxとキャンバ角発生力Fcとを計算する(S20)。
If both S10 and S12 are satisfied (Y of S10, Y of S12), the
続いて、アライメント判定部116は、S16で得られたX方向のトー角発生力の推定値Ftxiと、S20で得られた実際のトー角発生力Ftxとを比較して、これらの差分の絶対値が所定のしきい値Ttより大きいか否かを判定する(S22)。すなわち、
|Ftxi−Ftx|>Tt (9)
が成り立つか否かを判定する。なお、しきい値Ttは、計算誤差を考慮してもトー角のずれが生じていると認定できる値であり、実験的に求めることができる。式(9)が成り立つ場合(S22のY)、実際の発生力が推定値から大きくずれているため、トー角のずれが生じていると判定し、報知部118は乗員に対しトー角ずれの警報を発する(S24)。
Subsequently, the
| Ftxi-Ftx |> Tt (9)
It is determined whether or not holds. Note that the threshold value Tt is a value that can be recognized that a toe angle shift has occurred even when calculation errors are taken into account, and can be obtained experimentally. When Expression (9) is satisfied (Y in S22), since the actual generated force greatly deviates from the estimated value, it is determined that a toe angle shift has occurred, and the
式(9)が成り立たない場合(S22のN)、続いて、アライメント判定部116は、S16で得られたキャンバ角発生力の推定値Fciと、S20で得られた実際のキャンバ角発生力Fcとを比較して、これらの差分の絶対値が所定のしきい値Tcより大きいか否かを判定する(S26)。すなわち、
|Fci−Fc|>Tc (10)
が成り立つか否かを判定する。なお、しきい値Tcは、誤差を考慮してもキャンバ角のずれが生じていると認定できる値であり、実験的に求めることができる。式(10)が成り立つ場合(S26のY)、アライメント判定部116は、実際の発生力が推定値から大きくずれているため、キャンバ角のずれが生じていると判定し、報知部118は乗員に対してキャンバ角ずれの警報を発する(S28)。式(10)が成り立たない場合(S26のN)、このルーチンを終了する。
When Expression (9) does not hold (N in S22), the
| Fci-Fc |> Tc (10)
It is determined whether or not holds. Note that the threshold value Tc is a value that can be recognized as a camber angle shift even when an error is taken into consideration, and can be obtained experimentally. When Expression (10) is satisfied (Y in S26), the
以上説明したように、本実施形態によれば、実際に車輪に発生している作用力を使用して算出されるアライメント発生力と、ホイールアライメントが初期設定値のままであるとして推定されるアライメント発生力の推定値とを比較することによって、ホイールアライメントがずれたか否かを判定するようにしたので、アライメントのずれを従来より正確に検出することができる。また、本実施形態によれば、タイヤに埋め込んだセンサにより検出された発生力を使用して、ブレーキ制御などの車両制御に活用することもできる。 As described above, according to the present embodiment, the alignment generation force calculated using the action force actually generated on the wheel and the alignment estimated that the wheel alignment remains at the initial setting value. Since it is determined whether or not the wheel alignment has been deviated by comparing the estimated value of the generated force, the misalignment can be detected more accurately than before. Further, according to the present embodiment, the generated force detected by the sensor embedded in the tire can be used for vehicle control such as brake control.
以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。これらの実施形態は例示であり、各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 The present invention has been described above based on the embodiment. It should be understood by those skilled in the art that these embodiments are exemplifications, and that various modifications can be made to the combination of each component and each processing process, and such modifications are also within the scope of the present invention.
10 車両、 12 車体、 14 車輪、 20 車輪側装置、 22 作用力センサ、 24 処理装置、 26 送信機、 30 受信機、 32 車速センサ、 34 ステアリングセンサ、 40 タイヤ、 42 ホイール、 44 ホイールリム、 46 トレッド部、 48 溝部、 100 ECU、 102 信号取得部、 104 走行状態判定部、 106 推定値算出部、 108 すべり角算出部、 110 マップ格納部、 112 アライメント発生力算出部、 114 作用力受信部、 116 アライメント判定部、 118 報知部、 130 算出ユニット、 140 推定ユニット、 150 路面μ推定部、 152 接地長さ取得部、 154 比率算出部、 156 演算部。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
検出された作用力を使用して、ホイールアライメントに起因して車輪の接地部分に発生するアライメント発生力を算出するアライメント発生力算出手段と、
予め格納されているホイールアライメントの設定値を参照して、前記アライメント発生力の推定値を算出する推定値算出手段と、
前記アライメント発生力と前記推定値との比較に基づいてホイールアライメントが前記設定値からずれているか否かを判定するアライメント判定手段と、
を備えることを特徴とする車輪状態監視装置。 An action force sensor that is installed on the wheel and detects an action force that acts on the wheel in a direction parallel to the road surface;
Alignment generation force calculation means for calculating an alignment generation force generated in the ground contact portion of the wheel due to wheel alignment using the detected acting force;
An estimated value calculating means for calculating an estimated value of the alignment generating force with reference to a preset value of wheel alignment stored in advance;
Alignment determination means for determining whether wheel alignment is deviated from the set value based on a comparison between the alignment generation force and the estimated value;
A wheel state monitoring device comprising:
前記推定値算出手段は、検出された荷重と前記アライメントの設定値との関係を表したマップデータを参照して前記推定値を算出することを特徴とする請求項1に記載の車輪状態監視装置。 Load detecting means for detecting a load applied to the wheel from the vehicle,
The wheel state monitoring apparatus according to claim 1, wherein the estimated value calculating means calculates the estimated value with reference to map data representing a relationship between the detected load and the set value of the alignment. .
検出された作用力を使用して、ホイールアライメントに起因して車輪の接地部分に発生するアライメント発生力を算出するステップと、
予め格納されているホイールアライメントの設定値を参照して、前記アライメント発生力の推定値を算出するステップと、
前記アライメント発生力と前記推定値との比較に基づいてホイールアライメントが前記設定値からずれているか否かを判定するステップと、
を含むことを特徴とする車輪状態監視方法。 Detecting an acting force which is a force acting in a direction parallel to the road surface with respect to the wheels;
Calculating an alignment generation force generated in the ground contact portion of the wheel due to the wheel alignment using the detected acting force;
A step of calculating an estimated value of the alignment generation force with reference to a preset value of wheel alignment stored in advance;
Determining whether wheel alignment is deviated from the set value based on a comparison between the alignment generation force and the estimated value;
A wheel condition monitoring method comprising:
Priority Applications (1)
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006349440A (en) * | 2005-06-15 | 2006-12-28 | Fuji Heavy Ind Ltd | Alignment status detecting device |
JP2007170872A (en) * | 2005-12-19 | 2007-07-05 | Toyota Motor Corp | Device and method for estimating vehicle state |
JP2008001246A (en) * | 2006-06-23 | 2008-01-10 | Nsk Ltd | Toe abnormality detection device of wheel |
KR100907729B1 (en) | 2007-10-24 | 2009-07-14 | 조동신 | Display device that outputs car tire pressure and wheel alignment status |
KR101091032B1 (en) | 2009-11-10 | 2011-12-09 | 한국타이어 주식회사 | Measurging apparatus for dynamic wheel alignment |
KR101611967B1 (en) * | 2014-09-02 | 2016-04-12 | 주식회사 현대케피코 | Vehicle wheel alignment monitoring system and method thereof |
-
2004
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006349440A (en) * | 2005-06-15 | 2006-12-28 | Fuji Heavy Ind Ltd | Alignment status detecting device |
JP4619870B2 (en) * | 2005-06-15 | 2011-01-26 | 富士重工業株式会社 | Alignment state detection device |
JP2007170872A (en) * | 2005-12-19 | 2007-07-05 | Toyota Motor Corp | Device and method for estimating vehicle state |
JP2008001246A (en) * | 2006-06-23 | 2008-01-10 | Nsk Ltd | Toe abnormality detection device of wheel |
KR100907729B1 (en) | 2007-10-24 | 2009-07-14 | 조동신 | Display device that outputs car tire pressure and wheel alignment status |
KR101091032B1 (en) | 2009-11-10 | 2011-12-09 | 한국타이어 주식회사 | Measurging apparatus for dynamic wheel alignment |
KR101611967B1 (en) * | 2014-09-02 | 2016-04-12 | 주식회사 현대케피코 | Vehicle wheel alignment monitoring system and method thereof |
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