JP2007223476A - 空気入りタイヤ内圧制御装置、空気入りタイヤ制御システム、車両及び空気入りタイヤ内圧制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】トレッド幅方向に沿って複数の気室を備える空気入りタイヤを用いて、車両の運動性能を制御することができる空気入りタイヤ内圧制御装置、空気入りタイヤ制御システム、車両及び空気入りタイヤ内圧制御方法を提供する。
【解決手段】空気入りタイヤ20FL,20FR,20RL,20RRは、トレッド幅方向に沿って複数の気室を有する。空気入りタイヤ内圧制御装置100は、自動四輪車10が左方向または右方向に進行しようとしていることをコントローラ110に指示するセンサー部120と、センサー部120による指示に基づいて、複数の気室の内圧を異ならせるコントローラ110とを備える。
【選択図】図3
【解決手段】空気入りタイヤ20FL,20FR,20RL,20RRは、トレッド幅方向に沿って複数の気室を有する。空気入りタイヤ内圧制御装置100は、自動四輪車10が左方向または右方向に進行しようとしていることをコントローラ110に指示するセンサー部120と、センサー部120による指示に基づいて、複数の気室の内圧を異ならせるコントローラ110とを備える。
【選択図】図3
Description
本発明は、空気入りタイヤの内圧を制御する空気入りタイヤ内圧制御装置、空気入りタイヤ制御システム、車両及び空気入りタイヤ内圧制御方法に関する。
特に、本発明は、トレッド幅方向に沿って複数の気室を有する空気入りタイヤの内圧を車両に装着された状態において制御する空気入りタイヤ内圧制御装置、空気入りタイヤ制御システム及び空気入りタイヤ内圧制御方法に関する。また、当該空気入りタイヤ内圧制御装置または空気入りタイヤ制御システムを備える車両に関する。
従来、空気入りタイヤのトレッド幅方向に沿って複数の気室(例えば、3気室)を備える空気入りタイヤが知られている(例えば、特許文献1)。
このような空気入りタイヤによれば、損傷(例えば、パンク)を受けた気室以外の気室によって、空気入りタイヤに掛かる荷重を支持することができるため、空気入りタイヤが損傷を受けた場合でも、車両(具体的には、自動四輪車)は一定の距離を走行することができる。
特開2003−39914号公報(第3頁、第1図)
ところで、本出願の発明者は、これまで鋭意研究を重ねた結果、上述した従来の空気入りタイヤに設けられた各気室の内圧を車両の走行中に動的に変化させることによって、車両の運動性能(例えば、車両の進行方向や最小回転半径)を制御できるとの知見を得た。
そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、トレッド幅方向に沿って複数の気室を備える空気入りタイヤを用いて、車両の運動性能を制御することができる空気入りタイヤ内圧制御装置、空気入りタイヤ制御システム、車両及び空気入りタイヤ内圧制御方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決するため、本発明は、次のような特徴を有している。まず、本発明の第1の特徴は、車両(自動四輪車10)に装着された空気入りタイヤ(空気入りタイヤ20FL,20FR,20RL,20RR)の内圧を制御する空気入りタイヤ内圧制御装置(空気入りタイヤ内圧制御装置100)であって、前記空気入りタイヤは、トレッド幅方向に沿って複数の気室(主気室C1、内側副気室C2in及び外側副気室C2out)を有し、前記車両の走行状態を指示する指示手段と、前記指示手段による指示に基づいて、前記複数の気室の内圧を異ならせる内圧制御部(コントローラ110)とを備えることを要旨とする。
このような空気入りタイヤ内圧制御装置によれば、車両が左方向または右方向に進行しようとしていることに基づいて、トレッド幅方向に沿って設けられている複数の気室の内圧が異なるように制御される。
複数の気室の内圧が異なった状態で空気入りタイヤが転動すると、低圧の気室側から高圧の気室側に沿った横力(擬似的キャンバースラスト)が発生するため、車両を右方向または左方向に進行するように制御することができる。
本発明の第2の特徴は、本発明の第1の特徴に係り、前記指示手段は、前記車両が左方向または右方向に進行しようとしていることを指示することを要旨とする。
本発明の第3の特徴は、本発明の第2の特徴に係り、前記指示手段は、前記車両のドライバー(ドライバーP)を含む乗車員に前記左方向または前記右方向の何れかを選択させる選択操作部(操作パネル130)を有し、前記内圧制御部は、前記選択操作部に対して前記乗車員が実行した操作に基づいて、前記複数の気室の内圧を異ならせることを要旨とする。
本発明の第4の特徴は、本発明の第2の特徴に係り、前記指示手段は、前記車両が所定の走行レーン(走行レーンL3)内を走行しているか否かを判定する走行レーン維持判定部(センサー部120)を有し、前記内圧制御部は、前記走行レーン維持判定部によって判定された前記所定の走行レーン内を前記車両が走行しているか否かの判定結果に基づいて、前記複数の気室の内圧を異ならせることを要旨とする。
本発明の第5の特徴は、本発明の第4の特徴に係り、前記走行レーン維持判定部は、前記車両が前記所定の走行レーン内から外れた場合または外れようとしている場合、前記車両が前記所定の走行レーンから前記左方向または前記右方向の何れに逸脱するかを示す逸脱方向を判定し、前記内圧制御部は、前記空気入りタイヤにおいて、前記逸脱方向と逆方向側に位置する前記気室の内圧を、前記逸脱方向側に位置する前記気室の内圧よりも高くすることを要旨とする。
本発明の第6の特徴は、本発明の第2の特徴に係り、前記指示手段は、前記車両の操舵に係る状態を検出する操舵状態検出部(センサー部120)を有し、前記内圧制御部は、前記操舵状態検出部によって検出された前記操舵に係る状態に基づいて、前記複数の気室の内圧を異ならせることを要旨とする。
本発明の第7の特徴は、本発明の第6の特徴に係り、前記操舵状態検出部は、前記車両の操舵方向を検出し、前記内圧制御部は、前記車両の前側に装着されている前側空気入りタイヤ(空気入りタイヤ20FL,20FR)において、前記操舵方向側に位置する前記気室の内圧を、前記操舵方向と逆方向側に位置する前記気室の内圧よりも高くすることを要旨とする。
本発明の第8の特徴は、本発明の第6の特徴に係り、前記操舵状態検出部は、前記車両の操舵方向を検出し、前記内圧制御部は、前記車両の後側に装着されている後側空気入りタイヤ(空気入りタイヤ20RL,20RR)において、前記操舵方向と逆方向側に位置する前記気室の内圧を、前記操舵方向側に位置する前記気室の内圧よりも高くすることを要旨とする。
本発明の第9の特徴は、本発明の第6の特徴に係り、前記操舵状態検出部は、前記車両の操舵方向を検出し、前記内圧制御部は、前記車両の後側に装着されている後側空気入りタイヤ(空気入りタイヤ20RL,20RR)において、前記操舵方向側に位置する前記気室の内圧を、前記操舵方向と逆方向側に位置する前記気室の内圧よりも高くすることを要旨とする。
本発明の第10の特徴は、本発明の第6の特徴に係り、前記操舵状態検出部は、前記車両がオーバーステア状態であることを検出し、前記内圧制御部は、前記車両の前側に装着されている前側空気入りタイヤにおいて、前記操舵方向と逆方向側に位置する前記気室の内圧を、前記操舵方向側に位置する前記気室の内圧よりも高くすることを要旨とする。
本発明の第11の特徴は、本発明の第6の特徴に係り、前記操舵状態検出部は、前記車両がオーバーステア状態であることを検出し、前記内圧制御部は、前記車両の後側に装着されている後側空気入りタイヤにおいて、前記操舵方向側に位置する前記気室の内圧を、前記操舵方向と逆方向側に位置する前記気室の内圧よりも高くすることを要旨とする。
本発明の第12の特徴は、本発明の第6の特徴に係り、前記操舵状態検出部は、前記車両がアンダーステア状態であることを検出し、前記内圧制御部は、前記車両の前側に装着されている前側空気入りタイヤにおいて、前記操舵方向側に位置する前記気室の内圧を、前記操舵方向と逆方向側に位置する前記気室の内圧よりも高くすることを要旨とする。
本発明の第13の特徴は、本発明の第6の特徴に係り、前記操舵状態検出部は、前記車両がアンダーステア状態であることを検出し、前記内圧制御部は、前記車両の後側に装着されている後側空気入りタイヤにおいて、前記操舵方向と逆方向側に位置する前記気室の内圧を、前記操舵方向側に位置する前記気室の内圧よりも高くすることを要旨とする。
本発明の第14の特徴は、請求項1記載の空気入りタイヤと、請求項1乃至13記載の何れかの空気入りタイヤ内圧制御装置とを含む空気入りタイヤ制御システムであることを要旨とする。
本発明の第15の特徴は、本発明の第14の特徴に係り、前記空気入りタイヤは、タイヤ赤道線(タイヤ赤道線CL)上の位置を含む主気室(主気室C1)と、前記車両への装着時において、前記主気室よりも前記車両の車幅方向外側に位置する外側副気室(外側副気室C2out)と、前記車両への装着時において、前記主気室よりも前記車両の車幅方向内側に位置する内側副気室(内側副気室C2in)とを備えることを要旨とする。
本発明の第16の特徴は、本発明の第15の特徴に係り、少なくとも前記外側副気室または前記内側副気室の体積は、前記主気室の体積よりも小さいことを要旨とする。
本発明の第17の特徴は、本発明の第15の特徴に係り、前記内圧制御部は、少なくとも前記外側副気室と、前記内側副気室の内圧とを異ならせることを要旨とする。
本発明の第18の特徴は、本発明の第1乃至第13の特徴の何れかの空気入りタイヤ内圧制御装置(空気入りタイヤ内圧制御装置100)を備える車両(自動四輪車10)であることを要旨とする。
本発明の第19の特徴は、本発明の第14乃至第17の特徴の何れかの空気入りタイヤ制御システム(空気入りタイヤ20FL,20FR,20RL,20RR及び空気入りタイヤ内圧制御装置100)を備える車両(自動四輪車10)であることを要旨とする。
本発明の第20の特徴は、車両に装着された空気入りタイヤの内圧を制御する空気入りタイヤ内圧制御方法であって、前記空気入りタイヤは、トレッド幅方向に沿って複数の気室を有し、前記車両が左方向または右方向に進行しようとしていること指示するステップと、前記指示するステップにおける指示に基づいて、前記複数の気室の内圧を異ならせるステップとを備えることを要旨とする。
本発明の特徴によれば、トレッド幅方向に沿って複数の気室を備える空気入りタイヤを用いて、車両の運動性能を制御することができる空気入りタイヤ内圧制御装置、空気入りタイヤ制御システム、車両及び空気入りタイヤ内圧制御方法を提供することを提供することができる。
次に、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。
したがって、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
(車両の全体概略構成)
図1は、本実施形態において車両を構成する自動四輪車10の全体概略図である。自動四輪車10は、エンジンまたはモータ(不図示)を動力源として走行する。
図1は、本実施形態において車両を構成する自動四輪車10の全体概略図である。自動四輪車10は、エンジンまたはモータ(不図示)を動力源として走行する。
自動四輪車10は、4つの車輪、具体的には、リムホイール40に組み付けられる空気入りタイヤ20FL,20FR,20RL,20RRを備える。なお、図1では、自動四輪車10の右側に装着される空気入りタイヤ20FR及び空気入りタイヤ20RRは図示されていない(図3参照)。
自動四輪車10は、ステアリングホイール30を備え、ドライバーPがステアリングホイール30を回動すると、空気入りタイヤ20FL及び空気入りタイヤ20FRが、進行方向右側または左側に向けられる。
また、自動四輪車10は、自動四輪車10に装着された空気入りタイヤ20FL,20FR,20RL,20RR(以下、“空気入りタイヤ”と適宜省略する)の内圧を制御する空気入りタイヤ内圧制御装置100(図1において不図示、図3参照)を備える。
空気入りタイヤ内圧制御装置100は、図1に示すコントローラ110、センサー部120、操作パネル130、コンプレッサー140、エアタンク150、及びロータリージョイント151,RLなどによって構成される。なお、空気入りタイヤ内圧制御装置100の具体的な構成については後述する。
コントローラ110は、センサー部120や操作パネル130などから出力された信号(指示)に基づいて、空気入りタイヤの内圧を制御する。
センサー部120は、ステアリングホイール30の回転角である操舵角を検出するセンサーや、自動四輪車10が所定の走行レーン内を走行しているか否かを検出するセンサーなどを有する。
操作パネル130は、ダッシュボード(不図示)上に配設される。操作パネル130は、自動四輪車10を左方向または右方向の何れかに、空気入りタイヤの内圧を制御することによって進行させることを、ドライバーP(または自動四輪車10の乗車員)に選択させることができる。
コンプレッサー140は、エアタンク150に蓄えられている気体を空気入りタイヤに圧送する。具体的には、コンプレッサー140によって圧送された気体は、リムホイール40の車幅方向内側に配設されるエアホース145及びロータリージョイント151を介して各空気入りタイヤに供給される。
(空気入りタイヤの構成)
図2は、自動四輪車10の左前位置に装着される空気入りタイヤ20FLのトレッド幅方向断面図である。なお、空気入りタイヤ20FR,20RL,20RRも空気入りタイヤ20FLと同様の構成を有する。
図2は、自動四輪車10の左前位置に装着される空気入りタイヤ20FLのトレッド幅方向断面図である。なお、空気入りタイヤ20FR,20RL,20RRも空気入りタイヤ20FLと同様の構成を有する。
図2に示すように、空気入りタイヤ20FLは、従来の空気入りタイヤと同様に、トレッド21、サイドウォール22A,22B及びビード23を有する。ビード23は、リムホイール40のビードシート41によって係止される。
また、空気入りタイヤ20FLは、空気入りタイヤ20FLの骨格を形成するカーカス24、及びカーカス24を補強するベルト層25を有する。
空気入りタイヤ20FLは、以下の点において従来の空気入りタイヤと大きく異なっている。すなわち、空気入りタイヤ20FLは、トレッド21の幅方向(以下、“トレッド幅方向”と適宜省略する)に沿って複数の気室を有する。
具体的には、サイドウォール22Aよりも内側の空間において、リムホイール40とトレッド21の内側面との間に隔壁部31A及び隔壁部31Bを設けることによって、主気室C1、外側副気室C2out及び内側副気室C2inが形成される。
隔壁部31A及び隔壁部31Bは、カーカス24と同様の材料によって形成される内側カーカス33を有する。また、隔壁部31A及び隔壁部31Bの下端には、内側ビードシート42によって係止される内側ビード32が形成される。
主気室C1は、トレッド幅方向の断面においてタイヤ赤道線CLを含む位置に形成される。
外側副気室C2outは、自動四輪車10への装着時において、主気室C1よりも車幅方向外側に位置する。内側副気室C2inは、自動四輪車10への装着時において、主気室C1よりも車幅方向内側に位置する。また、外側副気室C2out及び内側副気室C2inの体積は、主気室C1の体積よりも小さい。
(擬似的キャンバースラストの発生)
ここで、空気入りタイヤ20FLに設けられた主気室C1、外側副気室C2out及び内側副気室C2inの内圧を異ならせることによって、空気入りタイヤ20FLの転動よる横力が発生するメカニズムについて簡単に説明する。
ここで、空気入りタイヤ20FLに設けられた主気室C1、外側副気室C2out及び内側副気室C2inの内圧を異ならせることによって、空気入りタイヤ20FLの転動よる横力が発生するメカニズムについて簡単に説明する。
空気入りタイヤ20FLでは、主気室C1が主にベルト層25に掛かるベルト張力を分担する。外側副気室C2out及び内側副気室C2inは、主にサイドウォール22A部分のカーカス24に掛かるカーカス張力を分担する。
本実施形態では、外側副気室C2outと内側副気室C2inとの内圧を異ならせることによって、空気入りタイヤ20FLの転動よる横力を発生させる。具体的には、低圧側の気室から高圧側の気室の方向に沿って横力が発生する。
外側副気室C2outと内側副気室C2inとの内圧を異ならせると、車幅方向外側に位置するサイドウォール22A、隔壁部31Aと、車幅方向内側に位置するサイドウォール22B、隔壁部31Bとの張力剛性が、タイヤ赤道線CLを中心として非対称となる。
このため、空気入りタイヤ20FLの接地圧分布もタイヤ赤道線CLを中心として非対称となり、このような横力が発生すると考えられる。
つまり、従来の空気入りタイヤでもプライステアフォースやコニシティフォースといった横力成分を発生し得るが、空気入りタイヤ20FLでは、外側副気室C2outと内側副気室C2inとの内圧を異ならせることによって、より強い横力を発生させることができる。以下、本実施形態では、このような横力を“擬似的キャンバースラスト”として適宜記載する。
(空気入りタイヤ制御システムの機能ブロック構成)
図3は、本実施形態に係る空気入りタイヤ制御システムの機能ブロック構成図である。本実施形態では、空気入りタイヤ20FL,20FR,20RL,20RRと、空気入りタイヤ内圧制御装置100とによって、空気入りタイヤ制御システムが構成される。
図3は、本実施形態に係る空気入りタイヤ制御システムの機能ブロック構成図である。本実施形態では、空気入りタイヤ20FL,20FR,20RL,20RRと、空気入りタイヤ内圧制御装置100とによって、空気入りタイヤ制御システムが構成される。
空気入りタイヤ20FLは、自動四輪車10の左前位置に装着される。空気入りタイヤ20FRは、自動四輪車10の右前位置に装着される。
また、空気入りタイヤ20RLは、自動四輪車10の左後位置に装着される。空気入りタイヤ20RRは、自動四輪車10の右後位置に装着される。
空気入りタイヤ内圧制御装置100は、コントローラ110、センサー部120、操作パネル130、コンプレッサー140、エアホース145、エアタンク150、ロータリージョイント151及び電気−空気圧変換部160を備える。
コントローラ110は、センサー部120、操作パネル130(指示手段)及び電気−空気圧変換部160から出力された信号に基づいて、電気−空気圧変換部160を制御する。
具体的には、コントローラ110は、センサー部120や操作パネル130による信号(指示)に基づいて、各空気入りタイヤに設けられた主気室C1、外側副気室C2outまたは内側副気室C2inの内圧を異ならせる。なお、本実施形態では、コントローラ110は、外側副気室C2outと内側副気室C2inとの内圧を異ならせる。本実施形態において、コントローラ110は、内圧制御部を構成する。
より具体的には、コントローラ110は、操作パネル130に対してドライバーP(乗車員)が実行した操作に基づいて、外側副気室C2outと内側副気室C2inとの内圧を異ならせることができる。
また、コントローラ110は、センサー部120によって判定された判定結果に基づいて、外側副気室C2outと内側副気室C2inとの内圧を異ならせることができる。具体的には、コントローラ110は、自動四輪車10が所定の走行レーン(具体的には、図6(a),(b)に示す走行レーンL3)内を自動四輪車10が走行しているか否かの判定結果に基づいて、内圧を異ならせる。
さらに、コントローラ110は、センサー部120によって検出された操舵に係る状態に基づいて、外側副気室C2outと内側副気室C2inとの内圧を異ならせることができる。具体的には、コントローラ110は、ステアリングホイール30の回転角である操舵角の値やヨーレートに基づいて内圧を異ならせることができる。
コントローラ110は、特定の気室の内圧を変化させる場合、電気−空気圧変換部160に設けられたバルブ(不図示)を、所望の内圧になるまで開放する。
センサー部120は、自動四輪車10が左方向または右方向に進行しようとしていることを検出する各種のセンサーによって構成される。本実施形態において、センサー部120は、自動四輪車10が左方向または右方向に進行しようとしていることをコントローラ110に指示する指示手段を構成する。
具体的には、センサー部120は、自動四輪車10が所定の走行レーン(走行レーンL3)内から外れた場合または外れようとしている場合、自動四輪車10が当該走行レーンから左方向または右方向の何れに逸脱するかを示す逸脱方向を判定することができる。本実施形態において、センサー部120は、走行レーン維持判定部を構成する。
なお、自動四輪車10が所定の走行レーン(走行レーンL3)内から外れた場合または外れようとしている場合の検出手段については、公知の技術(例えば、CCDカメラを用いる技術)に基づいて構成することができる。
また、センサー部120は、自動四輪車10の操舵に係る状態を検出することができる。本実施形態において、センサー部120は、操舵状態検出部を構成する。
具体的には、センサー部120は、ステアリングホイール30の回転角である操舵角を検出するセンサーを有する。また、センサー部120は、ヨーレートセンサーを有し、操舵角とヨーレートセンサーからの出力信号などに基づいて、自動四輪車10がオーバーステア状態またはアンダーステア状態にあるかを検出することができる。
操作パネル130は、コントローラ110に対して、自動四輪車10が左方向または右方向に進行しようとしていること指示する。本実施形態において、操作パネル130は、指示手段を構成する。
具体的には、操作パネル130は、左方向または右方向の何れかに進行させることを、ドライバーPを含む乗車員に選択させることができる。本実施形態において、操作パネル130は、選択操作部を構成する。
より具体的には、操作パネル130は、「左方向」及び「右方向」ボタンを有する。また、操作パネル130は、空気入りタイヤごとに、各気室の内圧の値を直接制御するためのボタンなどを有する。なお、操作パネル130は、例えば、液晶表示パネルで構成することができ、ドライバーPは、画面に表示されたボタンの画像に接触することによって、所望の制御内容を選択する。
コンプレッサー140は、エアタンク150に気体(圧縮空気)注入する。エアタンク150に蓄えられた気体は、エアホース145及びロータリージョイント151を介して各空気入りタイヤに供給される。
エアタンク150は、各空気入りタイヤに供給される気体を蓄える。エアタンク150は、電気−空気圧変換部160、エアホース145及びロータリージョイント151を介して空気入りタイヤの気室と連結される。
電気−空気圧変換部160は、空気入りタイヤの各気室に供給される気体の圧力を調整する。また、電気−空気圧変換部160は、空気入りタイヤの各気室に供給される気体の圧力を示す情報をコントローラ110に出力する。
(空気入りタイヤ制御システムの動作)
次に、図4〜図9を参照して、上述した空気入りタイヤ制御システム(空気入りタイヤ20FL,20FR,20RL,20RR、及び空気入りタイヤ内圧制御装置100)の動作について説明する。
次に、図4〜図9を参照して、上述した空気入りタイヤ制御システム(空気入りタイヤ20FL,20FR,20RL,20RR、及び空気入りタイヤ内圧制御装置100)の動作について説明する。
(1)概略動作
図4は、空気入りタイヤ制御システム、具体的には、空気入りタイヤ内圧制御装置100の概略動作フローである。
図4は、空気入りタイヤ制御システム、具体的には、空気入りタイヤ内圧制御装置100の概略動作フローである。
図4に示すように、ステップS10において、空気入りタイヤ内圧制御装置100は、センサー部120による自動四輪車10の状態(例えば、所定の走行レーン内を走行しているか否か)の検出結果を取得する。或いは、ステップS10において、空気入りタイヤ内圧制御装置100は、操作パネル130に対するドライバーPの操作内容(例えば、右方向または左方向への進行を要求)を取得する。
ステップS20において、空気入りタイヤ内圧制御装置100は、取得した検出結果、または操作内容に基づいて、空気入りタイヤの各気室に対する内圧の制御量を演算する。
ステップS30において、空気入りタイヤ内圧制御装置100は、演算した制御量に基づいて、電気−空気圧変換部160を制御し、各気室の内圧を変更する。
(2)ドライバーの操作に基づく制御
図5は、ドライバーPの操作に基づく制御の一例を説明する説明図である。図5に示すように、セクションS1において、自動四輪車10は、走行レーンL1を直進しているものとする。
図5は、ドライバーPの操作に基づく制御の一例を説明する説明図である。図5に示すように、セクションS1において、自動四輪車10は、走行レーンL1を直進しているものとする。
ここで、ドライバーPは、操作パネル130を操作し、「右方向」への進行を要求する。「右方向」への進行が要求されると、空気入りタイヤ内圧制御装置100は、セクションS2に示すように、各空気入りタイヤの内圧を制御する。
具体的には、自動四輪車10の進行方向右側に位置する気室の内圧は、逆側に位置する気室の内圧よりも高くされる。
より具体的には、空気入りタイヤ20FR及び空気入りタイヤ20RRでは、外側副気室C2outの内圧(図中の“4”、以下同)が、内側副気室C2inの内圧(“1”)よりも高くされる。一方、空気入りタイヤ20FL及び空気入りタイヤ20RLでは、内側副気室C2inの内圧(“4”)が、外側副気室C2outの内圧(“1”)よりも高くされる。なお、図中の“1”、“2”及び“4”は、数字が大きいほど内圧が高いことを意味する。
このように内圧が制御されると、内圧が“1”の気室から、“4”の気室の方向に沿って横力F(擬似的キャンバースラスト)が発生する。つまり、自動四輪車10の進行方向右側に向けて横力Fが発生する。
この結果、自動四輪車10は、ドライバーPがステアリングホイール30を直進状態に保持しているにもかかわらず、走行レーンL1から走行レーンL2に移動する。
次いで、ドライバーPは、操作パネル130を操作し、「左方向」への進行を要求する。「左方向」への進行が要求されると、空気入りタイヤ内圧制御装置100は、セクションS3に示すように、各空気入りタイヤの内圧を制御する。
具体的には、自動四輪車10の進行方向左側に位置する気室の内圧は、逆側に位置する気室の内圧よりも高くされる。この結果、セクションS4に示すように、自動四輪車10は、走行レーンL2から走行レーンL1に復帰する。
自動四輪車10が走行レーンL1に復帰後、ドライバーPが、操作パネル130を操作し、「左方向」への進行をキャンセルすると、セクションS4に示すように、各気室は、ほぼ同一の内圧(“2”)に制御される。
(3)走行レーン逸脱防止
図6(a)及び(b)は、自動四輪車10が走行レーンを逸脱することを防止する制御を説明する説明図である。
図6(a)及び(b)は、自動四輪車10が走行レーンを逸脱することを防止する制御を説明する説明図である。
図6(a)に示すように、自動四輪車10は、走行レーンL3を走行しているが、走行レーンL3に沿った方向D1ではなく、やや左方向である方向D1Lに進行しているものとする。なお、自動四輪車10が方向D1ではなく方向D1Lに進行する理由は、ドライバーPのわき見運転や、居眠り運転である。
空気入りタイヤ内圧制御装置100(センサー部120)は、自動四輪車10が走行レーンL3(所定の走行レーン)内から外れた場合または外れようとしている場合、自動四輪車10が走行レーンL3から左方向または右方向の何れに逸脱するかを示す逸脱方向を判定する。なお、当該判定は、上述したように公知の技術(例えば、CCDカメラを用いる技術)に基づいて実行することができる。
次いで、空気入りタイヤ内圧制御装置100(コントローラ110)は、各空気入りタイヤにおいて、逸脱方向と逆方向側に位置する気室の内圧を、逸脱方向側に位置する気室の内圧よりも高くする。
具体的には、図6(a)示すように、空気入りタイヤ20FR及び空気入りタイヤ20RRでは、外側副気室C2outの内圧(“4”)が、内側副気室C2inの内圧(“1”)よりも高くされる。一方、空気入りタイヤ20FL及び空気入りタイヤ20RLでは、内側副気室C2inの内圧(“4”)が、外側副気室C2outの内圧(“1”)よりも高くされる。
このように内圧が制御されると、内圧が“1”の気室から、“4”の気室の方向に沿って横力F(擬似的キャンバースラスト)が発生する。つまり、自動四輪車10の進行方向右側に向けて横力Fが発生する。
この結果、自動四輪車10は、ドライバーPがステアリングホイール30を操作しなくとも、走行レーンL3内に留まることができる。
また、図6(b)は、自動四輪車10が、やや右方向である方向D1Rに進行している場合における内圧の制御状態を示す。図6(b)に示すように、図6(a)に示した方向D1Lに進行している場合と逆側の気室、具体的には、自動四輪車10の進行方向左側に位置する気室の内圧が、進行方向右側に位置する気室の内圧よりも高くされる。
このように内圧が制御されると、自動四輪車10の進行方向左側に向けて横力Fが発生する。
(4)オーバーステア状態及びアンダーステア状態の抑制
図7及び図8は、自動四輪車10のオーバーステア状態及びアンダーステア状態を抑制する制御を説明する説明図である。
図7及び図8は、自動四輪車10のオーバーステア状態及びアンダーステア状態を抑制する制御を説明する説明図である。
(4.1)オーバーステア状態の抑制
図7は、自動四輪車10のオーバーステア状態を抑制する場合に実行される制御内容を示す。自動四輪車10は、左回りにコーナリングしているものとする。
図7は、自動四輪車10のオーバーステア状態を抑制する場合に実行される制御内容を示す。自動四輪車10は、左回りにコーナリングしているものとする。
オーバーステア状態が発生すると、自動四輪車10は、ニュートラルステア状態(図中のNS)よりも内側に巻き込むような軌跡(図中のOS)を描こうとする。
空気入りタイヤ内圧制御装置100(センサー部120)は、自動四輪車10がオーバーステア状態であることを検出する。なお、オーバーステア状態やアンダーステア状態は、上述したように、操舵角とヨーレートセンサーからの出力信号などに基づいて検出することができる。
自動四輪車10がオーバーステア状態であることが検出された場合、空気入りタイヤ内圧制御装置100(コントローラ110)は、自動四輪車10の前側に装着されている空気入りタイヤ20FL,20FR(前側空気入りタイヤ)において、操舵方向と逆方向側に位置する気室の内圧を、操舵方向側に位置する前記気室の内圧よりも高くする。
具体的には、空気入りタイヤ20FLでは、内側副気室C2inの内圧(“4”)が、外側副気室C2outの内圧(“1”)よりも高くされる。また、空気入りタイヤ20FRでは、外側副気室C2outの内圧(“4”)が、内側副気室C2inの内圧(“1”)よりも高くされる。
このように内圧が制御されると自動四輪車10の操舵方向と逆方向側に向けて横力F(擬似的キャンバースラスト)が発生する。
また、空気入りタイヤ内圧制御装置100(コントローラ110)は、自動四輪車10の後側に装着されている空気入りタイヤ20RL,20RR(後側空気入りタイヤ)において、操舵方向側に位置する気室の内圧を、操舵方向と逆方向側に位置する気室の内圧よりも高くする。
具体的には、空気入りタイヤ20RLでは、外側副気室C2outの内圧(“4”)が、内側副気室C2inの内圧(“1”)よりも高くされる。また、空気入りタイヤ20RRでは、内側副気室C2inの内圧(“4”)が、外側副気室C2outの内圧(“1”)よりも高くされる。
このように内圧が制御されると自動四輪車10の操舵方向側に向けて横力F(擬似的キャンバースラスト)が発生する。
つまり、空気入りタイヤ20FL,20FRでは操舵方向と逆方向側に向けて横力Fが発生し、空気入りタイヤ20RL,20RRでは操舵方向側に向けて横力Fが発生するため、自動四輪車10のオーバーステア状態が抑制される。この結果、自動四輪車10は、ニュートラルステア(NS)に近い軌跡T1を描く。
(4.2)アンダーステア状態の抑制
図8は、自動四輪車10のアンダーステア状態を抑制する場合に実行される制御内容を示す。アンダーステア状態における制御は、上述したオーバーステア状態における制御と逆の制御が実行されるため、以下、簡単に説明する。
図8は、自動四輪車10のアンダーステア状態を抑制する場合に実行される制御内容を示す。アンダーステア状態における制御は、上述したオーバーステア状態における制御と逆の制御が実行されるため、以下、簡単に説明する。
アンダーステア状態が発生すると、自動四輪車10は、ニュートラルステア状態(図中のNS)よりも外側に膨らむような軌跡(図中のUS)を描こうとする。
上述したオーバーステア状態と同様に、空気入りタイヤ内圧制御装置100(センサー部120)は、自動四輪車10がアンダーステア状態であることを検出する。
空気入りタイヤ内圧制御装置100(コントローラ110)は、空気入りタイヤ20FL,20FR(前側空気入りタイヤ)において、操舵方向側に位置する気室の内圧を、操舵方向と逆方向側に位置する気室の内圧よりも高くする。
また、空気入りタイヤ内圧制御装置100(コントローラ110)は、空気入りタイヤ20RL,20RRにおいて、操舵方向と逆方向側に位置する気室の内圧を、操舵方向側に位置する気室の内圧よりも高くする。
このように内圧が制御されると、空気入りタイヤ20FL,20FRでは操舵方向側に向けて横力F(擬似的キャンバースラスト)が発生し、空気入りタイヤ20RL,20RRでは操舵方向と逆方向側に向けて横力Fが発生するため、自動四輪車10のアンダーステア状態が抑制される。この結果、自動四輪車10は、ニュートラルステア(NS)に近い軌跡T2を描く。
(5)最小回転半径の縮小
図9(a)及び(b)は、自動四輪車10の最小回転半径を縮小する制御を説明する説明図である。
図9(a)及び(b)は、自動四輪車10の最小回転半径を縮小する制御を説明する説明図である。
図9(a)は、各気室の内圧を制御しない場合において、自動四輪車10が描く最小回転半径の軌跡T3を示す。
一方、図9(b)は、各気室の内圧を適切に制御した場合において、自動四輪車10が描く最小回転半径の軌跡T3Aを示す。
具体的には、空気入りタイヤ内圧制御装置100(センサー部120)は、自動四輪車10の操舵方向を検出する。
次いで、空気入りタイヤ内圧制御装置100(コントローラ110)は、自動四輪車10空気入りタイヤ20FL,20FRにおいて、操舵方向側に位置する前記気室の内圧を、操舵方向と逆方向側に位置する気室の内圧よりも高くする。
また、空気入りタイヤ内圧制御装置100(コントローラ110)は、空気入りタイヤ20RL,20RRにおいて、操舵方向と逆方向側に位置する気室の内圧を、操舵方向側に位置する気室の内圧よりも高くする。
つまり、上述したアンダーステア状態を抑制する制御(図8参照)と同様の制御を実行することによって、図9(b)に示すような横力F(擬似的キャンバースラスト)が発生するため、自動四輪車10の最小回転半径を縮小することができる。
なお、自動四輪車10の回転半径を状況に応じて大きくさせるため、空気入りタイヤ内圧制御装置100(コントローラ110)は、空気入りタイヤ20RL,20RRにおいて、操舵方向に位置する気室の内圧を、操舵方向と逆方向側に位置する気室の内圧よりも高くしてもよい。
(比較評価)
表1は、上述した空気入りタイヤ制御システム(空気入りタイヤ20FL,20FR,20RL,20RR、及び空気入りタイヤ内圧制御装置100)を用いた比較評価の結果を示す。
表1は、上述した空気入りタイヤ制御システム(空気入りタイヤ20FL,20FR,20RL,20RR、及び空気入りタイヤ内圧制御装置100)を用いた比較評価の結果を示す。
なお、比較評価の条件などは、以下のとおりである。
・ コーナー半径: 50m
・ コーナー進入速度: 60km/h〜80km/h
・ 装着タイヤサイズ: 225/55R17
また、各気室の基準内圧を200kPaとし、コーナーへの進入に伴う操舵開始直後に、各気室の内圧を表1に示した値に瞬時に変更した。
・ コーナー進入速度: 60km/h〜80km/h
・ 装着タイヤサイズ: 225/55R17
また、各気室の基準内圧を200kPaとし、コーナーへの進入に伴う操舵開始直後に、各気室の内圧を表1に示した値に瞬時に変更した。
表1に示すように、各気室の内圧を制御した場合(実施例1〜実施例4)、従来例及び比較例よりもフィーリング評価の値が向上している。なお、フィーリング評価の値は、従来例に係る空気入りタイヤのフィーリング評価の指数を“100”として算出した。
(作用・効果)
以上説明した空気入りタイヤ制御システム(空気入りタイヤ20FL,20FR,20RL,20RR、及び空気入りタイヤ内圧制御装置100)によれば、自動四輪車10が左方向または右方向に進行しようとしていることに基づいて、トレッド幅方向に沿って設けられている外側副気室C2outと内側副気室C2inとの内圧が異なるように制御される。
以上説明した空気入りタイヤ制御システム(空気入りタイヤ20FL,20FR,20RL,20RR、及び空気入りタイヤ内圧制御装置100)によれば、自動四輪車10が左方向または右方向に進行しようとしていることに基づいて、トレッド幅方向に沿って設けられている外側副気室C2outと内側副気室C2inとの内圧が異なるように制御される。
外側副気室C2outと内側副気室C2inとの内圧が異なった状態で空気入りタイヤが転動すると、低圧の気室側から高圧の気室側に沿った横力F(擬似的キャンバースラスト)が発生するため、車両を右方向または左方向に進行するように制御することができる。
具体的には、上述したように、ドライバーPが操作パネル130を操作することによって、ドライバーPの意思に応じて、ステアリングホイール30を操作することなく、ステアリングホイール30が直進状態となっている自動四輪車10を斜め右方向や斜め左方向に進行させること(例えば、レーンチェンジ)ができる。
また、自動四輪車10が所定の走行レーンから逸脱することを防止したり、オーバーステア状態またはアンダーステア状態を抑制したりすることができる。さらに、自動四輪車10の最小回転半径を縮小することもできる。
さらに、空気入りタイヤには、主気室C1、外側副気室C2out及び内側副気室C2inの3気室が設けられているため、主気室C1において空気入りタイヤに掛かる荷重を支持しつつ、擬似的キャンバースラストを効果的に発生させることができる。
また、外側副気室C2out及び内側副気室C2inの体積は、主気室C1の体積よりも小さいため、外側副気室C2out及び内側副気室C2inの内圧を速やかに所望の値に変更することができる。つまり、自動四輪車10を制御するために必要充分な規模の擬似的キャンバースラストをより迅速に発生させることができる。
(その他の実施形態)
上述したように、本発明の実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
上述したように、本発明の実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
例えば、上述した実施形態では、前側空気入りタイヤ及び後側空気入りタイヤの何れも制御の対象としていたが、何れか(前側または後側)の空気入りタイヤのみを制御の対象としてもよい。さらに、空気入りタイヤの制動力または駆動力を効果的に発揮させるため、自動四輪車10の走行状態(例えば、制動時や加速時)に応じて、主気室C1、外側副気室C2outまたは内側副気室C2inの内圧を変化させてもよい。
また、空気入りタイヤ内圧制御装置100の構成は一例であり、当該装置の構成は、搭載される車両の形状や用途などによって適宜変更することができる。
例えば、自動四輪車10に搭載されるエンジンによって回転させられるターボチャージャーを用いて、空気入りタイヤ(気室)への気体を圧送するコンプレッサーを駆動してもよい。さらに、電気−空気圧変換部160に代えて、圧力スイッチを用いてもよい。
また、迅速な内圧の制御が必要ない場合、エアタンク150は、必ずしも設けなくても構わない。さらに、内圧を下降させる場合、空気入りタイヤ(気室)から排出された気体は、大気中に排出してもよい。或いは、排出された気体をエアタンク150に戻し、空気入りタイヤ内圧制御装置100内で循環させるようにしてもよい。また、空気入りタイヤ(気室)には、気体(例えば、空気や窒素ガス)に代えて、液体を圧送するようにしてもよい。
さらに、空気入りタイヤ内圧制御装置100は、小型化してリムホイール40内に実装する形態としてもよい。
また、上述した実施形態では、主気室C1、外側副気室C2out及び内側副気室C2inの3気室が設けられた空気入りタイヤを用いたが、例えば、2気室や4気室が設けられた空気入りタイヤを用いても構わない。
さらに、本実施形態において用いた空気入りタイヤに代えて、トレッド21の内部に複数の気室を備える空気入りタイヤを用いてもよい。また、当該気室は、連鎖発泡ゴムなど、気泡が他の気泡と連鎖する連鎖気泡部材によって形成されてもよい。或いは、本実施形態において用いた空気入りタイヤに代えて、複数気室を備えるタイヤ用チューブを用いてもよい。
また、空気入りタイヤに対する外乱(例えば、空気入りタイヤの接地状態の変化)の検出に基づいて、各気室の内圧を制御するようにしてもよい。
このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
10…自動四輪車、20FL,20FR,20RL,20RR…空気入りタイヤ、21…トレッド、22A,22B…サイドウォール、23…ビード、24…カーカス、25…ベルト層、30…ステアリングホイール、31A,31B…隔壁部、32…内側ビード、33…内側カーカス、40…リムホイール、41…ビードシート、42…内側ビードシート、100…空気入りタイヤ内圧制御装置、110…コントローラ、120…センサー部、130…操作パネル、140…コンプレッサー、145…エアホース、150…エアタンク、151…ロータリージョイント、160…電気−空気圧変換部、C1…主気室、C2in…内側副気室、C2out…外側副気室、CL…タイヤ赤道線、D1,D1L,D1R…方向、F…横力、L1〜L3…走行レーン、P…ドライバー、T1〜T3,T3A…軌跡
Claims (20)
- 車両に装着された空気入りタイヤの内圧を制御する空気入りタイヤ内圧制御装置であって、
前記空気入りタイヤは、トレッド幅方向に沿って複数の気室を有し、
前記車両の走行状態を指示する指示手段と、
前記指示手段による指示に基づいて、前記複数の気室の内圧を異ならせる内圧制御部と
を備える空気入りタイヤ内圧制御装置。 - 前記指示手段は、前記車両が左方向または右方向に進行しようとしていることを指示する請求項1に記載の空気入りタイヤ内圧制御装置。
- 前記指示手段は、前記車両のドライバーを含む乗車員に前記左方向または前記右方向の何れかを選択させる選択操作部を有し、
前記内圧制御部は、前記選択操作部に対して前記乗車員が実行した操作に基づいて、前記複数の気室の内圧を異ならせる請求項2に記載の空気入りタイヤ内圧制御装置。 - 前記指示手段は、前記車両が所定の走行レーン内を走行しているか否かを判定する走行レーン維持判定部を有し、
前記内圧制御部は、前記走行レーン維持判定部によって判定された前記所定の走行レーン内を前記車両が走行しているか否かの判定結果に基づいて、前記複数の気室の内圧を異ならせる請求項2に記載の空気入りタイヤ内圧制御装置。 - 前記走行レーン維持判定部は、前記車両が前記所定の走行レーン内から外れた場合または外れようとしている場合、前記車両が前記所定の走行レーンから前記左方向または前記右方向の何れに逸脱するかを示す逸脱方向を判定し、
前記内圧制御部は、前記空気入りタイヤにおいて、前記逸脱方向と逆方向側に位置する前記気室の内圧を、前記逸脱方向側に位置する前記気室の内圧よりも高くする請求項4に記載の空気入りタイヤ内圧制御装置。 - 前記指示手段は、前記車両の操舵に係る状態を検出する操舵状態検出部を有し、
前記内圧制御部は、前記操舵状態検出部によって検出された前記操舵に係る状態に基づいて、前記複数の気室の内圧を異ならせる請求項2に記載の空気入りタイヤ内圧制御装置。 - 前記操舵状態検出部は、前記車両の操舵方向を検出し、
前記内圧制御部は、前記車両の前側に装着されている前側空気入りタイヤにおいて、前記操舵方向側に位置する前記気室の内圧を、前記操舵方向と逆方向側に位置する前記気室の内圧よりも高くする請求項6に記載の空気入りタイヤ内圧制御装置。 - 前記操舵状態検出部は、前記車両の操舵方向を検出し、
前記内圧制御部は、前記車両の後側に装着されている後側空気入りタイヤにおいて、前記操舵方向と逆方向側に位置する前記気室の内圧を、前記操舵方向側に位置する前記気室の内圧よりも高くする請求項6に記載の空気入りタイヤ内圧制御装置。 - 前記操舵状態検出部は、前記車両の操舵方向を検出し、
前記内圧制御部は、前記車両の後側に装着されている後側空気入りタイヤにおいて、前記操舵方向側に位置する前記気室の内圧を、前記操舵方向と逆方向側に位置する前記気室の内圧よりも高くする請求項6に記載の空気入りタイヤ内圧制御装置。 - 前記操舵状態検出部は、前記車両がオーバーステア状態であることを検出し、
前記内圧制御部は、前記車両の前側に装着されている前側空気入りタイヤにおいて、前記操舵方向と逆方向側に位置する前記気室の内圧を、前記操舵方向側に位置する前記気室の内圧よりも高くする請求項6に記載の空気入りタイヤ内圧制御装置。 - 前記操舵状態検出部は、前記車両がオーバーステア状態であることを検出し、
前記内圧制御部は、前記車両の後側に装着されている後側空気入りタイヤにおいて、前記操舵方向側に位置する前記気室の内圧を、前記操舵方向と逆方向側に位置する前記気室の内圧よりも高くする請求項6に記載の空気入りタイヤ内圧制御装置。 - 前記操舵状態検出部は、前記車両がアンダーステア状態であることを検出し、
前記内圧制御部は、前記車両の前側に装着されている前側空気入りタイヤにおいて、前記操舵方向側に位置する前記気室の内圧を、前記操舵方向と逆方向側に位置する前記気室の内圧よりも高くする請求項6に記載の空気入りタイヤ内圧制御装置。 - 前記操舵状態検出部は、前記車両がアンダーステア状態であることを検出し、
前記内圧制御部は、前記車両の後側に装着されている後側空気入りタイヤにおいて、前記操舵方向と逆方向側に位置する前記気室の内圧を、前記操舵方向側に位置する前記気室の内圧よりも高くする請求項6に記載の空気入りタイヤ内圧制御装置。 - 請求項1の空気入りタイヤと、
請求項1乃至13の何れかの空気入りタイヤ内圧制御装置とを含む空気入りタイヤ制御システム。 - 前記空気入りタイヤは、
タイヤ赤道線上の位置を含む主気室と、
前記車両への装着時において、前記主気室よりも前記車両の車幅方向外側に位置する外側副気室と、
前記車両への装着時において、前記主気室よりも前記車両の車幅方向内側に位置する内側副気室と
を備える請求項14に記載の空気入りタイヤ制御システム。 - 少なくとも前記外側副気室または前記内側副気室の体積は、前記主気室の体積よりも小さい請求項15に記載の空気入りタイヤ制御システム。
- 前記内圧制御部は、少なくとも前記外側副気室と、前記内側副気室の内圧とを異ならせる請求項15に記載の空気入りタイヤ制御システム。
- 請求項1乃至13の何れかの空気入りタイヤ内圧制御装置を備える車両。
- 請求項14乃至17の何れかの空気入りタイヤ制御システムを備える車両。
- 車両に装着された空気入りタイヤの内圧を制御する空気入りタイヤ内圧制御方法であって、
前記空気入りタイヤは、トレッド幅方向に沿って複数の気室を有し、
前記車両が左方向または右方向に進行しようとしていること指示するステップと、
前記指示するステップにおける指示に基づいて、前記複数の気室の内圧を異ならせるステップと
を備える空気入りタイヤ内圧制御方法。
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