JP2007106243A - Tire information acquisition device and tire information acquisition method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両のタイヤに関連する情報を取得するためのタイヤ情報取得装置およびタイヤ情報取得方法に関する。 The present invention relates to a tire information acquisition device and a tire information acquisition method for acquiring information related to a tire of a vehicle.
従来から、トレッド部、サイドウォール部、ビード部の少なくとも1箇所に、該当箇所のゴムの歪を検出する歪ゲージが埋設された車両用タイヤが知られており、この種のタイヤを用いることにより、歪みゲージの出力値に基づいてタイヤと路面との接触状況等を掌握することができる(例えば、特許文献1参照。)。また、従来から、変形によって電圧を発生する圧電素子が埋設されると共に、この圧電素子からの給電により磁界を発生する導電線がタイヤの全周に亘って延在するよう埋設されたタイヤが知られている(例えば、特許文献2参照。)。このタイヤが装着される車両の車体には、当該タイヤに埋設された導電線の磁界を検出して電流を発生する磁界センサが設けられる。そして、この車両では、磁界センサからの電流値に基づいて得られるタイヤの接地開始から接地終了までの間における時間隔、車輪速およびタイヤ半径からタイヤ接地長が求められ、タイヤ接地長に基づいてタイヤ空気圧が異常低下しているか否かチェックされる。更に、タイヤのクラウン部の内周面等に形成されたマークと、ホイールリム等に設けられたマーク位置検出手段と、マーク位置検出手段が検出したマークの位置からこのタイヤの変形を検出するタイヤ変形検出手段とを備えたタイヤ変形検出手段も知られている(例えば、特許文献3参照。)。また、特許文献4には、タイヤトレッド部の接地時間などのタイヤの接地長と1:1の対応関係にある接地長の指標をタイヤの複数位置で検出して比較することにより、タイヤに加わっている横力を推定する方法が開示されている。
上述のように、従来からタイヤの変形状態を検出する装置が提案されてはいるが、近年では、ABS制御や車両安定化制御(VSC)といった車両運動制御を高精度に実行する観点から、タイヤと路面との間の前後方向摩擦係数を精度よく算出可能とする技術へのニーズが高まっている。 As described above, a device for detecting the deformation state of a tire has been proposed in the past. However, in recent years, from the viewpoint of executing vehicle motion control such as ABS control and vehicle stabilization control (VSC) with high accuracy, a tire is used. There is a growing need for a technology that can accurately calculate the longitudinal friction coefficient between the road and the road surface.
そこで、本発明は、タイヤと路面との間の前後方向摩擦係数を精度よく算出可能とするタイヤ情報取得装置およびタイヤ情報取得方法の提供を目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a tire information acquisition device and a tire information acquisition method that can accurately calculate a longitudinal friction coefficient between a tire and a road surface.
本発明によるタイヤ情報取得装置は、車両のタイヤに関連する情報を取得するためのタイヤ情報取得装置において、タイヤに対して少なくともタイヤ周方向に複数配設されており、それぞれの検出値に基づいてタイヤの所定方向における加速度を求める加速度取得手段と、タイヤの各加速度に基づいて、タイヤの車両前後方向における接地長を取得する前後接地長取得手段と、タイヤに作用するタイヤ高さ方向における荷重を取得する荷重取得手段と、タイヤに作用するタイヤ幅方向における横力を取得する横力取得手段と、前後接地長取得手段により取得されたタイヤの接地長、荷重取得手段により取得された荷重および横力取得手段により取得された横力に基づいて、タイヤと路面との間の前後方向摩擦係数を算出する摩擦係数算出手段とを備えることを特徴とする。 A tire information acquisition device according to the present invention is a tire information acquisition device for acquiring information related to a tire of a vehicle, and a plurality of tire information acquisition devices are arranged in the tire circumferential direction with respect to the tire, and based on respective detection values. Acceleration obtaining means for obtaining acceleration in a predetermined direction of the tire, front and rear contact length obtaining means for obtaining a contact length in the vehicle longitudinal direction of the tire based on each acceleration of the tire, and a load in the tire height direction acting on the tire Load acquisition means to acquire, lateral force acquisition means to acquire lateral force in the tire width direction acting on the tire, tire contact length acquired by the front and rear contact length acquisition means, load acquired by the load acquisition means and lateral Friction coefficient calculation means for calculating a front-rear friction coefficient between the tire and the road surface based on the lateral force acquired by the force acquisition means Characterized in that it comprises a.
このタイヤ情報取得装置は、複数の加速度取得手段、前後接地長取得手段、荷重取得手段、横力取得手段、および摩擦係数算出手段を備える。加速度取得手段は、タイヤに対して少なくともタイヤ周方向に複数配設され、それぞれタイヤの所定方向における加速度を求める。また、前後接地長取得手段は、例えばタイヤの各加速度取得手段の検出値から得られる加速度波形におけるピーク間の時間隔等に基づいてタイヤの車両前後方向における接地長Lを取得する。荷重取得手段は、タイヤに作用するタイヤ高さ方向における荷重Fzを取得し、横力取得手段は、タイヤに作用するタイヤ幅方向における横力Fyを取得する。そして、摩擦係数算出手段は、タイヤの接地長L、荷重Fzおよび横力Fyに基づいて、タイヤと路面との間の前後方向摩擦係数μxを算出する。 The tire information acquisition device includes a plurality of acceleration acquisition means, front and rear contact length acquisition means, load acquisition means, lateral force acquisition means, and friction coefficient calculation means. A plurality of acceleration acquisition means are arranged at least in the tire circumferential direction with respect to the tire, and each calculates acceleration in a predetermined direction of the tire. The front-rear contact length acquisition unit acquires the contact length L of the tire in the front-rear direction of the vehicle based on, for example, the time interval between peaks in the acceleration waveform obtained from the detection value of each acceleration acquisition unit of the tire. The load acquisition means acquires the load Fz in the tire height direction acting on the tire, and the lateral force acquisition means acquires the lateral force Fy in the tire width direction acting on the tire. Then, the friction coefficient calculation means calculates the front-rear direction friction coefficient μx between the tire and the road surface based on the tire contact length L, the load Fz, and the lateral force Fy.
ここで、タイヤと路面との間のタイヤ幅方向における摩擦係数をμyとし、タイヤの幅方向における接地長をWとすると、
μy/μx ∝ W/L
という関係が成立するので、摩擦係数μxとμyとの比は、
μy/μx=α(W/L)+β…(1)
として表すことができる(ただし、αおよびβは、実験、解析により予め定められる係数である。)。また、タイヤに作用する横力Fyと荷重Fzとの間には、
Fy=μy・Fz…(2)
という関係が成立する。
Here, if the friction coefficient in the tire width direction between the tire and the road surface is μy and the contact length in the tire width direction is W,
μy / μx ∝ W / L
Therefore, the ratio of the friction coefficient μx and μy is
μy / μx = α (W / L) + β (1)
(Where α and β are coefficients determined in advance by experiment and analysis). In addition, between the lateral force Fy acting on the tire and the load Fz,
Fy = μy · Fz (2)
The relationship is established.
従って、(1)および(2)式より、タイヤと路面との間の前後方向摩擦係数μxは、
μx=μy/{α(W/L)+β}=Fy/Fz/{α(W/L)+β}…(3)
として表される。この結果、タイヤの幅方向における接地長Wを一定であるとすれば、前後接地長取得手段により取得されるタイヤの接地長L、荷重取得手段により取得される荷重Fzおよび横力取得手段により取得される横力Fyを上記(3)式に代入する処理を摩擦係数算出手段に実行させれば、タイヤと路面との間の前後方向摩擦係数μxを精度よく算出することが可能となり、得られた前後方向摩擦係数μxを例えばABS制御や車両安定化制御(VSC)等に供することができる。
Therefore, from the equations (1) and (2), the longitudinal friction coefficient μx between the tire and the road surface is
μx = μy / {α (W / L) + β} = Fy / Fz / {α (W / L) + β} (3)
Represented as: As a result, if the contact length W in the tire width direction is constant, the contact length L of the tire acquired by the front and rear contact length acquisition means, the load Fz acquired by the load acquisition means, and the lateral force acquisition means If the friction coefficient calculating means executes the process of substituting the lateral force Fy to the above equation (3), the longitudinal friction coefficient μx between the tire and the road surface can be accurately calculated and obtained. Further, the longitudinal friction coefficient μx can be used for, for example, ABS control, vehicle stabilization control (VSC), or the like.
更に、荷重取得手段により取得された荷重と摩擦係数算手段により算出された前後方向摩擦係数に基づいて、タイヤに作用する車両前後方向における力を算出する前後力算出手段を更に備えると好ましい。 Furthermore, it is preferable to further include a longitudinal force calculating means for calculating a force in the vehicle longitudinal direction acting on the tire based on the load acquired by the load acquiring means and the longitudinal friction coefficient calculated by the friction coefficient calculating means.
すなわち、上述のようにして摩擦係数算出手段により算出される前後方向摩擦係数μxを用いれば、タイヤに作用する車両前後方向における力Fxを、
Fx=μx・Fz…(4)
として精度よく求めることが可能となる。
That is, if the longitudinal friction coefficient μx calculated by the friction coefficient calculating means as described above is used, the force Fx in the vehicle longitudinal direction acting on the tire is
Fx = μx · Fz (4)
Can be obtained with high accuracy.
また、加速度取得手段は、タイヤに対してタイヤ幅方向に複数列設けられており、横力取得手段は、各列の加速度取得手段の検出値から得られるタイヤの車両前後方向における接地長同士の比に基づいて横力を取得すると好ましい。 Further, the acceleration acquisition means is provided in a plurality of rows in the tire width direction with respect to the tire, and the lateral force acquisition means determines the contact lengths of the tires in the vehicle longitudinal direction obtained from the detection values of the acceleration acquisition means in each row. It is preferable to obtain the lateral force based on the ratio.
このようにタイヤに対して加速度取得手段をタイヤ幅方向に複数列にわたって設けた場合、加速度取得手段の列ごとに求まるタイヤの車両前後方向における接地長は、タイヤに作用する横力Fyの大きさに応じて変化する。従って、この態様によれば、タイヤに作用するタイヤ幅方向における横力Fyを精度よく求めることが可能となる。 Thus, when the acceleration acquisition means is provided in a plurality of rows in the tire width direction for the tire, the contact length in the vehicle longitudinal direction of the tire obtained for each row of the acceleration acquisition means is the magnitude of the lateral force Fy acting on the tire. It changes according to. Therefore, according to this aspect, the lateral force Fy acting on the tire in the tire width direction can be accurately obtained.
そして、各加速度取得手段は、タイヤのトレッド部内面に配設されており、タイヤ周方向またはタイヤ径方向におけるタイヤの加速度を検出すると好ましい。 And each acceleration acquisition means is arrange | positioned in the tread part inner surface of a tire, and it is preferable if the acceleration of the tire in a tire circumferential direction or a tire radial direction is detected.
すなわち、タイヤ周方向またはタイヤ径方向におけるタイヤの加速度の変化を把握すれば、加速度波形におけるピーク間の時間隔等からタイヤの車両前後方向における接地長Lを精度よく求めることが可能となる。
なお、加速度取得手段は、タイヤ周方向またはタイヤ径方向におけるタイヤの加速度を直接検出する加速度センサであってもよいし、または、タイヤのトレッド部内面に歪みゲージを配設しておき、その検出値である歪み量を車載の制御装置で微分することによって、タイヤ周方向またはタイヤ径方向におけるタイヤの加速度を算出するようにしてもよい。この場合、請求項における加速度取得手段は歪みゲージと制御装置とで構成される。
That is, if the change in the tire acceleration in the tire circumferential direction or the tire radial direction is grasped, the contact length L of the tire in the vehicle front-rear direction can be accurately obtained from the time interval between peaks in the acceleration waveform.
The acceleration acquisition means may be an acceleration sensor that directly detects the acceleration of the tire in the tire circumferential direction or the tire radial direction, or a strain gauge is provided on the inner surface of the tread portion of the tire and the detection is performed. The acceleration of the tire in the tire circumferential direction or the tire radial direction may be calculated by differentiating the distortion amount as a value with a vehicle-mounted control device. In this case, the acceleration acquisition means in the claims includes a strain gauge and a control device.
本発明によるタイヤ情報取得方法は、車両のタイヤに関連する情報を取得するためのタイヤ情報取得方法において、タイヤに対して少なくともタイヤ周方向に複数配設された加速度取得手段の検出値に基づいて、タイヤの車両前後方向における接地長を取得するステップと、タイヤに作用するタイヤ高さ方向における荷重を取得するステップと、タイヤに作用するタイヤ幅方向における横力を取得するステップと、タイヤの接地長、荷重および横力に基づいて、タイヤと路面との間の前後方向摩擦係数を算出するステップとを含むものである。 The tire information acquisition method according to the present invention is a tire information acquisition method for acquiring information related to a tire of a vehicle, based on detection values of a plurality of acceleration acquisition means arranged at least in the tire circumferential direction with respect to the tire. Obtaining a contact length of the tire in the vehicle longitudinal direction, obtaining a load in a tire height direction acting on the tire, obtaining a lateral force acting on the tire in a tire width direction, and contacting the tire And calculating a longitudinal friction coefficient between the tire and the road surface based on the length, load and lateral force.
本発明によれば、タイヤと路面との間の前後方向摩擦係数を精度よく算出することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to accurately calculate the longitudinal friction coefficient between the tire and the road surface.
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明によるタイヤ情報取得装置を備えた車両を示す概略構成図であり、図2は、図1の車両に備えられた車輪を示す部分断面図である。図1に示される車両10は、車体12に設けられた4体の車輪14と、これら4体の車輪14のうちの操舵輪を操舵する図示されない操舵装置や、これら4体の車輪14のうちの駆動輪を駆動する図示されない走行駆動源、制動装置等を備えるものである。そして、車輪14は、それぞれホイール16とタイヤ18とを含む。本実施形態において、車輪14を構成するタイヤ18として、いわゆるランフラットタイヤが採用されている。ただし、タイヤ18として、ランフラットタイヤ以外の一般的な中空タイヤが採用されてもよいことはいうまでもない。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a vehicle including a tire information acquisition device according to the present invention, and FIG. 2 is a partial cross-sectional view illustrating wheels provided in the vehicle of FIG. A
図2に示されるように、タイヤ18は、いわゆるサイド補強型ランフラットタイヤであり、空気圧の低下時にランフラット走行を可能とするものである。図2に示されるように、タイヤ18は、ビードコア180が埋設される一対のビード部181と、ビード部181からタイヤ径方向外側に延びる一対のサイドウォール部182と、両サイドウォール部182間に延在するトレッド部183とを含む。一対のビード部181、一対のサイドウォール部182およびトレッド部183には、例えば1枚の繊維材からなるカーカス184が埋設されており、トレッド部183には、カーカス184の外側に位置するようにベルト層185が埋設されている。そして、各サイドウォール部182には、インナーライナ186の内側に位置するように補強ゴム187が埋設されている。
As shown in FIG. 2, the
各補強ゴム187は、高い剛性を有し、ホイール16とタイヤ18とにより画成されるタイヤ内部空間188内の空気圧がパンク等により低下した際に、タイヤ18の全体をホイール16に対して支持し、それにより、ランフラット走行を可能とする。また、ホイール16には、打ち込み式あるいは貼り付け式のバランスウェイト17が適宜装着される。なお、車両10に設けられるタイヤ18は、サイド補強型のランフラットタイヤに限られるものではなく、タイヤ内部空間188内の空気圧が低下した際にタイヤ18の全体をホイール16に対して支持する中子を備えた中子型のランフラットタイヤであってもよい。
Each reinforcing
図1および図2に示されるように、上述の各車輪14には、タイヤの空気圧調整用バルブとして機能するTPMSバルブ20が装着されている。各TPMSバルブ20は、ホイール16のホイールリム16aに設けられた取付孔16bに弾性ゴムからなるグロメット19、ワッシャおよびボルトを介して取り付けられる。グロメット19は、所定の剛性を有しており、タイヤ内部空間188を気密保持する。また、TPMSバルブ20のバルブキャップ20aは、ホイールリム16aの外側に突出しており、このバルブキャップ20aを取り外して、図示されない弁口に空気供給装置のホースを接続すれば、タイヤ内部空間188内に空気を供給可能となる。そして、図2に示されるように、各TPMSバルブ20は、タイヤ内部空間188内に突出するハウジング21を有しており、ハウジング21の内部には、車輪情報としてタイヤ内部空間188内の空気圧を検知する空気圧センサ22が配置されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, each
また、上述の各車輪14には、複数(本実施形態では8体)の加速度センサ26が備えられている。各加速度センサ26は、図2に示されるように、タイヤ18のトレッド部183の内面に固定されており、それぞれ設置箇所においてタイヤ18のタイヤ周方向における加速度を車輪情報として検出する。図3に示されるように、加速度センサ26は、トレッド部183の内面に対して、タイヤ周方向に複数配設されると共に、タイヤ幅方向に複数列設けられている。タイヤ周方向においては、少なくとも3体(本実施形態では90°間隔で4体)の加速度センサ26をトレッド部183の内面に配置するとよい。
Each of the
更に、本実施形態では、加速度センサ26の列が間隔Wを隔てて2列設けられており、タイヤ外側の列の各加速度センサ26と、タイヤ内側の列の各加速度センサ26とは、タイヤ18の幅方向において隣り合うように配置されている。加速度センサ26の列の間隔Wは、トレッド部183の幅と概ね等しく、値Wは、タイヤ18のタイヤ幅方向における接地長であるとみなすことができる。なお、各加速度センサ26は、設置箇所においてタイヤ18のタイヤ径方向における加速度を車輪情報として検出するものであってもよい。また、各車輪14のタイヤ18に対して加速度センサ26の列が3列以上設けられてもよい。
なお、加速度取得手段は、タイヤ周方向またはタイヤ径方向におけるタイヤの加速度を検出する加速度センサであってもよいし、または、タイヤのトレッド部内面に歪みゲージを配設しておき、その検出値である歪み量を車載の制御装置で微分することによって、タイヤ周方向またはタイヤ径方向におけるタイヤの加速度を算出するようにしてもよい。
Further, in the present embodiment, two rows of
The acceleration acquisition means may be an acceleration sensor that detects the acceleration of the tire in the tire circumferential direction or the tire radial direction, or a strain gauge is provided on the inner surface of the tread portion of the tire, and the detected value The tire acceleration in the tire circumferential direction or the tire radial direction may be calculated by differentiating the amount of distortion with an on-vehicle control device.
図4は、本発明によるタイヤ情報取得装置の制御ブロック図である。同図に示されるように、TPMSバルブ20のハウジング21内には、空気圧センサ22に加えて、TPMS通信機23、制御回路24およびバッテリ25が収容されている。これにより、各TPMSバルブ20は、それぞれ車輪情報としてのタイヤ空気圧を取得すると共に取得した車輪情報を定期的に送信可能な手段として機能する。空気圧センサ22は、例えば半導体センサであり、タイヤ内部空間内の空気圧を検出する。TPMS通信機23は、空気圧センサ22の検出値を示す信号を所定周期(例えば3分間隔)で定期的に無線送信可能なものである。制御回路24は、ICチップ等に実装されており、空気圧センサ22やTPMS通信機23を制御する。バッテリ25は、空気圧センサ22、TPMS通信機23および制御回路24に電力を供給する。なお、TPMSバルブ20は、タイヤの内部空間の空気温度を検出する温度センサや、接地圧センサ等を更に備えるものであってもよい。
FIG. 4 is a control block diagram of the tire information acquisition apparatus according to the present invention. As shown in the figure, in the
また、タイヤ18に設けられた各加速度センサ26は、それぞれ増幅器27を介して通信機(送信機)28に接続されており、各車輪14には、これらの加速度センサ26、増幅器27および通信機28に電力を供給するバッテリ29が設けられている。増幅器27、通信機28およびバッテリ29は、対応する車輪14の適所、例えばホイール16の外周面等に配置されている。増幅器27は、対応する加速度センサ26の出力を増幅して通信機28に与え、通信機28は、各加速度センサ26の出力値を示す信号を例えば10〜20msec程度の周期で無線送信可能なものである。
Each
また、車両10の車体12には、図1および図4に示されるように、各車輪14に対応するように複数(本実施形態では、4体)の車体側通信機30が配置されている。各車体側通信機30は、対応する車輪14に設けられているTPMS通信機23や通信機28との間で車輪情報等を示す信号を送受信可能なものである。なお、車体12には、各車輪14に設けられているTPMS通信機23や通信機28との間で車輪情報等を示す信号を送受信可能な1体の車体側通信機が配置されてもよい。そして、各車体側通信機30は、図1および図4に示されるように、車体12に搭載された電子制御ユニット(以下「ECU」という)100に接続されている。各車体側通信機30は、対応する車輪14のTPMS通信機23や通信機28から無線送信された信号を受信し、受け取った情報をECU100に与える。TPMS通信機23や通信機28からの車輪情報は、ECU100の所定の記憶領域(バッファ)に所定量ずつ格納保持され、ECU100は、各車体側通信機30から受け取った情報を用いて各種制御を実行する。
Further, as shown in FIGS. 1 and 4, a plurality of (four in the present embodiment) vehicle body
ECU100は、各種演算処理を実行するCPU、各種制御プログラムを格納するROM、データ格納やプログラム実行のためのワークエリアとして利用されるRAM、入出力インターフェース、メモリ等を備えるものである。そして、ECU100には、図1および図4に示されるように、センサ群101および警報装置102が接続されている。センサ群101には、例えば、車輪14ごとに設けられて対応する車輪14の速度を検出する車輪速センサ101a(図4参照)等が含まれる。警報装置102は、ECU100の制御のもと、所定条件下でドライバーに警報を発するものであり、例えば、車両10のインストルメンツパネルに設けられている警告表示装置等を含む。
The
ところで、上述の車両10では、例えば制動装置を制御するECUが、走行駆動源を制御するECUや操舵装置を制御するECU等と協調しながら、車両10の挙動を安定化させるために車両10の駆動、操舵および制動の統合制御(VDIM:Vehicle Dynamics Integrated Management)を実行する。このような統合制御に際しては、車両運動制御を高精度に実行する観点から、タイヤ18と路面との間の前後方向摩擦係数μxや、タイヤ18に作用する車両前後方向における力Fxを精度よく得ることが要求される。このため、本実施形態の車両10では、上述のECU100により、各車輪14からの車輪情報に基づいてタイヤ18と路面との間の前後方向摩擦係数μxおよびタイヤ18に作用する車両前後方向における力Fxが算出される。
By the way, in the
図5は、タイヤ18と路面との間の前後方向摩擦係数μxおよびタイヤ18に作用する車両前後方向における力Fxを求めるためのルーチンを示すフローチャートである。同図に示されるルーチンは、車両10の走行中に上述のECU100によって所定時間おきに車輪14ごとに実行されるものである。ある車輪14について図5のルーチンを実行するタイミングになると、ECU100は、所定の記憶領域に格納されている当該車輪14(タイヤ18)の各加速度センサ26からの加速度情報に基づいて、各加速度センサ26の検出値から得られる加速度波形におけるピーク間の時間隔Δtを求める(S10)。
FIG. 5 is a flowchart showing a routine for determining the longitudinal friction coefficient μx between the
ここで、各加速度センサ26は、上述のように設置箇所においてタイヤ18のタイヤ周方向における加速度を検出するものである。従って、図6に示されるように、車両10の走行中に回転するタイヤ18の接地部前端付近に位置した加速度センサ26からは、大きな加速度値(ピーク値)を示す信号が出力される。同様に、車両10の走行中に回転するタイヤ18の接地部後端付近に位置した加速度センサ26からも、図6に示されるように大きな加速度値(ピーク値)を示す信号が出力される。このため、ECU100は、S10において、加速度センサ26のサンプリング時間や、加速度波形のピーク間のデータサンプリング数等に基づいて、上記加速度波形におけるピーク間の時間隔Δtを算出する。
Here, each
時間隔Δtを算出すると、ECU100は、当該時間隔Δtと、該当する車輪14に対応した車輪速センサ101aからの信号に示される車輪速や予め判明しているタイヤ半径等とに基づいて、該当する車輪14のタイヤ18の車両前後方向における接地長Lを算出する(S12)。本実施形態では、上述のように各車輪14のタイヤ18に対して加速度センサ26が2列にわたって設けられていることから、S12では、各列の加速度センサ26からの信号に基づいて算出される時間隔Δtより得られる接地長の平均値が接地長Lとして算出される。すなわち、タイヤ18の内側列の加速度センサ26からの信号に基づいて算出される時間隔Δtより得られる接地長をLiとし、タイヤ18の外側列の加速度センサ26からの信号に基づいて算出される時間隔Δtより得られる接地長をLoとすると、タイヤ18の車両前後方向における接地長Lは、
L=(Li+Lo)/2
として算出される。
When the time interval Δt is calculated, the
L = (Li + Lo) / 2
Is calculated as
このように、複数の加速度センサ26をタイヤ18のトレッド部183の内面に配設すると共に、タイヤ周方向またはタイヤ径方向におけるタイヤ18の加速度を検出することにより、タイヤ周方向またはタイヤ径方向におけるタイヤ18の加速度の変化を把握して、加速度波形におけるピーク間の時間隔Δt等からタイヤ18の車両前後方向における接地長Lを精度よく求めることが可能となる。
As described above, the plurality of
タイヤ18の車両前後方向における接地長Lを算出すると、ECU100は、タイヤ18に作用するタイヤ高さ方向(車両上下方向)における荷重Fzと、タイヤ18に作用するタイヤ幅方向における横力Fyとを求める(S14)。S14において、ECU100は、S12にて算出したタイヤ18の車両前後方向における接地長Lと、TPMSバルブ20の空気圧センサ22により検出されたタイヤ空気圧とに基づいて荷重Fzを求める。本実施形態では、タイヤ18の車両前後方向における接地長Lおよびタイヤ空気圧と、荷重Fzとの相関を規定するマップあるいは関数式が予め定められてECU100の記憶装置に記憶されており、ECU100は、当該マップあるいは関数式を用いて荷重Fzを取得する。
When the contact length L of the
更に、S14において、ECU100は、タイヤ18の内側列の加速度センサ26からの信号に基づいて算出される時間隔Δtより得られる接地長Liと、タイヤ18の外側列の加速度センサ26からの信号に基づいて算出される時間隔Δtより得られる接地長Loとの比とから、タイヤ18に作用するタイヤ幅方向における横力Fyを求める。本実施形態では、タイヤ内側の接地長Liとタイヤ外側の接地長Loとの比と、横力Fyとの相関を規定するマップあるいは関数式が予め定められてECU100の記憶装置に記憶されており、ECU100は、当該マップあるいは関数式を用いて横力Fyを取得する。上述のようにタイヤ18に対して加速度センサ26をタイヤ幅方向に複数列(2列)にわたって設けた場合、加速度センサ26の列ごとに求まるタイヤ18の車両前後方向における接地長LiおよびLoは、タイヤに作用する横力Fyの大きさに応じて変化する。従って、接地長LiおよびLoの比を用いれば、タイヤ18に作用するタイヤ幅方向における横力Fyを精度よく求めることが可能となる。
Further, in S14, the
上述のようにしてタイヤ18の車両前後方向における接地長L、荷重Fzおよび横力Fyを得ると、ECU100は、これらの値に基づいてタイヤ18と路面との間の前後方向摩擦係数(動摩擦係数)μxを算出する(S16)。すなわち、S16では、上記(1)および(2)式から得られる(3)式を用いて、タイヤ18と路面との間の前後方向摩擦係数μxが、
μx=Fy/Fz/{α(W/L)+β}
として算出される。この際、タイヤ18のタイヤ幅方向における接地長を示す値Wとしては、加速度センサ26の列の間隔Wが(3)式に代入される。これにより、タイヤ18と路面との間の前後方向摩擦係数μxを精度よく算出することが可能となり、得られた前後方向摩擦係数μxを上述の車両統合制御に供することができる。
When the contact length L, the load Fz, and the lateral force Fy in the vehicle longitudinal direction of the
μx = Fy / Fz / {α (W / L) + β}
Is calculated as At this time, as a value W indicating the contact length of the
更に、ECU100は、S16にて算出されたタイヤ18と路面との間の前後方向摩擦係μxに基づいて、タイヤ18に作用する車両前後方向における力Fxを算出する(S18)。すなわち、上述のようにして算出される前後方向摩擦係数μxを用いれば、タイヤ18に作用する車両前後方向における力Fxは、(4)式より、Fx=μx・Fzとして精度よく算出され得る。そして、このようにして算出される車両前後方向における力Fxも、車両統合制御に供されることになる。
Further, the
なお、本実施形態に係る車両10では、車両10の駆動、操舵および制動の統合制御が実行され、当該車両統合制御に図5のルーチンを経て算出される前記方向摩擦係数μxや車両前後方向における力Fxが供されるが、これに限られるものではない。すなわち、図5のルーチンを経て算出される前記方向摩擦係数μxや車両前後方向における力Fxは、例えば一般的なABS制御や車両安定化制御(VSC)に供され得ることはいうまでもない。
Note that in the
10 車両、12 車体、14 車輪、16 ホイール、18 タイヤ、20 TPMSバルブ、22 空気圧センサ、23 TPMS通信機、24 制御回路、25 バッテリ、26 加速度センサ、27 増幅器、28 通信機、29 バッテリ、30 車体側通信機、100 ECU、101 センサ群、101a 車輪速センサ、102 警報装置、183 トレッド部、188 タイヤ内部空間。 10 vehicle, 12 vehicle body, 14 wheel, 16 wheel, 18 tire, 20 TPMS valve, 22 air pressure sensor, 23 TPMS communication device, 24 control circuit, 25 battery, 26 acceleration sensor, 27 amplifier, 28 communication device, 29 battery, 30 Vehicle side communication device, 100 ECU, 101 sensor group, 101a wheel speed sensor, 102 alarm device, 183 tread part, 188 tire internal space.
Claims (5)
前記タイヤに対して少なくともタイヤ周方向に複数配設されており、それぞれの検出値に基づいて前記タイヤの所定方向における加速度を求める加速度取得手段と、
前記タイヤの各加速度に基づいて、前記タイヤの車両前後方向における接地長を取得する前後接地長取得手段と、
前記タイヤに作用するタイヤ高さ方向における荷重を取得する荷重取得手段と、
前記タイヤに作用するタイヤ幅方向における横力を取得する横力取得手段と、
前記前後接地長取得手段により取得された前記タイヤの接地長、前記荷重取得手段により取得された荷重および前記横力取得手段により取得された横力に基づいて、前記タイヤと路面との間の前後方向摩擦係数を算出する摩擦係数算出手段とを備えることを特徴とするタイヤ情報取得装置。 In a tire information acquisition device for acquiring information related to vehicle tires,
A plurality of at least the tire circumferential direction with respect to the tire, an acceleration acquisition means for obtaining acceleration in a predetermined direction of the tire based on respective detection values;
Front and rear contact length acquisition means for acquiring a contact length in the vehicle longitudinal direction of the tire based on each acceleration of the tire;
Load acquisition means for acquiring a load in a tire height direction acting on the tire;
Lateral force acquisition means for acquiring lateral force in the tire width direction acting on the tire;
Based on the contact length of the tire acquired by the front and rear contact length acquisition means, the load acquired by the load acquisition means and the lateral force acquired by the lateral force acquisition means, the front and rear between the tire and the road surface A tire information acquisition apparatus comprising: a friction coefficient calculation unit that calculates a directional friction coefficient.
前記タイヤに対して少なくともタイヤ周方向に複数配設された加速度取得手段の検出値に基づいて、前記タイヤの車両前後方向における接地長を取得するステップと、
前記タイヤに作用するタイヤ高さ方向における荷重を取得するステップと、
前記タイヤに作用するタイヤ幅方向における横力を取得するステップと、
前記タイヤの接地長、前記荷重および前記横力に基づいて、前記タイヤと路面との間の前後方向摩擦係数を算出するステップとを含むタイヤ情報取得方法。 In a tire information acquisition method for acquiring information related to a vehicle tire,
Acquiring a contact length in the vehicle front-rear direction of the tire based on detection values of at least a plurality of acceleration acquisition means arranged in the tire circumferential direction with respect to the tire;
Obtaining a load in a tire height direction acting on the tire;
Obtaining a lateral force in the tire width direction acting on the tire;
Calculating a longitudinal friction coefficient between the tire and a road surface based on the contact length of the tire, the load, and the lateral force.
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