JP2008143460A - タイヤ摩耗量推定装置、及びタイヤ摩耗量推定装置を搭載した車両 - Google Patents
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- B60C11/24—Wear-indicating arrangements
- B60C11/246—Tread wear monitoring systems
Abstract
【課題】タイヤトレッド部に加工を施すことなく、タイヤの摩耗量を精度よく計測することのできるタイヤ摩耗量推定装置を提供する。
【解決手段】車両速度検出手段15を設け、GPS受信器11で受信した衛星からの信号に基づいて当該車両の位置データを算出し、この位置データから車両速度Vを検出するとともに、車輪速センサ12により車輪回転速度Vw0を測定し、これを圧力センサ13で検知したタイヤ内圧に基づいて補正した車輪回転速度をVwに変換した後、この補正された車輪回転速度Vwの上記検出された車両速度Vに対する比である速度比R=(Vw/V)を算出し、この速度比Rに基づいてタイヤの摩耗量を推定するようにした。
【選択図】図1
【解決手段】車両速度検出手段15を設け、GPS受信器11で受信した衛星からの信号に基づいて当該車両の位置データを算出し、この位置データから車両速度Vを検出するとともに、車輪速センサ12により車輪回転速度Vw0を測定し、これを圧力センサ13で検知したタイヤ内圧に基づいて補正した車輪回転速度をVwに変換した後、この補正された車輪回転速度Vwの上記検出された車両速度Vに対する比である速度比R=(Vw/V)を算出し、この速度比Rに基づいてタイヤの摩耗量を推定するようにした。
【選択図】図1
Description
本発明は、タイヤトレッド部の摩耗量を推定する装置に関するものである。
一般に、タイヤが摩耗すると、その摩耗度合に応じて湿潤路における排水性能が低下するなど、タイヤの性能は大きく変化することから、自動車の安全性を高める上では、路面と接触しているタイヤの状態、特に、その摩耗度合を検知することは重要である。タイヤの摩耗が更に進むと、バーストの危険性も高くなる。
タイヤの摩耗量を推定する方法としては、図4(a)〜(c)に示すような、複数の導電ゴム抵抗体51aと抵抗体51bを並列に接続した抵抗手段51とこの抵抗手段51に直列に接続した直流電源52を備えたセンサ53と、このセンサ53の検出信号をアンテナ54を介して送信する送信部55とを備えたタイヤ装着ユニット50をタイヤトレッド部60のブロック61内に埋設して、当該ブロック61の摩耗に応じて変化する上記抵抗手段51の抵抗値を検出してタイヤトレッド部60の摩耗量を推定する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2005−28950号公報
タイヤの摩耗量を推定する方法としては、図4(a)〜(c)に示すような、複数の導電ゴム抵抗体51aと抵抗体51bを並列に接続した抵抗手段51とこの抵抗手段51に直列に接続した直流電源52を備えたセンサ53と、このセンサ53の検出信号をアンテナ54を介して送信する送信部55とを備えたタイヤ装着ユニット50をタイヤトレッド部60のブロック61内に埋設して、当該ブロック61の摩耗に応じて変化する上記抵抗手段51の抵抗値を検出してタイヤトレッド部60の摩耗量を推定する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上記方法では、タイヤトレッド部60のブロック61内にアンテナ54を有する送信部55を備えたタイヤ装着ユニット50を埋設してやる必要があるため、タイヤトレッド部60を加工する必要があった。
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、タイヤトレッド部に加工を施すことなく、タイヤの摩耗量を精度よく計測することのできるタイヤ摩耗量推定装置を提供することを目的とする。
一般に、タイヤの摩耗が進展するとタイヤ外周は減少するため、車両の対地速度Vが同じであっても車輪の回転速度Vwは増加する。本発明者は、これに着目し、近年多くの車両に搭載されるようになってきているているナビゲーションシステムに使用されるGPS(Grobal position system)から得られる位置データに基づいて車両速度Vに対する車輪回転速度Vwの比である速度比Rがタイヤ摩耗量の大きさと高い相関関係を持つことから、上記速度比Rを用いてタイヤの摩耗量を推定するようにすれば、タイヤトレッド部に加工を施すことなく、タイヤの摩耗量を精度よく推定できることを見出し本発明に到ったものである。
すなわち、本願の請求項1に記載の発明は、GPS受信器と、このGPS受信器で得られた位置データから車両の速度を検出する車両速度検出手段と、車輪の回転速度を測定する車輪回転速測定手段と、上記検出された車両速度と車輪回転速度とからタイヤの摩耗量を推定する摩耗量推定手段とを備えたことを特徴とするものである。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のタイヤ摩耗量推定装置において、当該車両のタイヤにタイヤ内圧を検知する手段を設けるとともに、上記検知されたタイヤ内圧に基づいて、上記測定された車輪回転速度を補正する補正手段を設けたものである。
請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載のタイヤ摩耗量推定装置において、上記推定されたタイヤ摩耗量が予め設置された所定値を超えた場合に警報を発する警報手段を更に設けたものである。
また、請求項4に記載の車両は、請求項1〜請求項3のいずれかに記載のタイヤ摩耗量推定装置を搭載したことを特徴とするものである。
すなわち、本願の請求項1に記載の発明は、GPS受信器と、このGPS受信器で得られた位置データから車両の速度を検出する車両速度検出手段と、車輪の回転速度を測定する車輪回転速測定手段と、上記検出された車両速度と車輪回転速度とからタイヤの摩耗量を推定する摩耗量推定手段とを備えたことを特徴とするものである。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のタイヤ摩耗量推定装置において、当該車両のタイヤにタイヤ内圧を検知する手段を設けるとともに、上記検知されたタイヤ内圧に基づいて、上記測定された車輪回転速度を補正する補正手段を設けたものである。
請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載のタイヤ摩耗量推定装置において、上記推定されたタイヤ摩耗量が予め設置された所定値を超えた場合に警報を発する警報手段を更に設けたものである。
また、請求項4に記載の車両は、請求項1〜請求項3のいずれかに記載のタイヤ摩耗量推定装置を搭載したことを特徴とするものである。
本発明によれば、タイヤ摩耗量推定装置を、GPS受信器と、このGPS受信器で得られた位置データから車両の速度を検出する車両速度検出手段と、車輪の回転速度を測定する車輪回転速測定手段と、上記検出された車両速度と車輪回転速度とからタイヤの摩耗量を推定する摩耗量推定手段とから構成し、車両速度と車輪回転速度とからタイヤの摩耗量を推定するようにしたので、タイヤトレッド部に加工を施すことなく、タイヤトレッド部の摩耗量を精度よく推定することができる。
このとき、当該車両のタイヤにタイヤ内圧を検知する手段を設け、上記測定された車輪回転速度を上記検知されたタイヤ内圧に基づいて補正するようにすれば、タイヤトレッド部の摩耗量を更に精度よく推定することができる。
また、上記推定されたタイヤ摩耗量が予め設置された所定値を超えた場合に警報を発する警報手段を更に設けるようにすれば、タイヤが不適切な状態になる前に、当該タイヤの状態を、例えば、警報手段等を用いてドライバーに認識させることができる。
更には、上記判定結果を利用して、溝深さ不足によるハイドロプレーニングを未然に防止する対策をとることができるので、安全性が向上する。
このとき、当該車両のタイヤにタイヤ内圧を検知する手段を設け、上記測定された車輪回転速度を上記検知されたタイヤ内圧に基づいて補正するようにすれば、タイヤトレッド部の摩耗量を更に精度よく推定することができる。
また、上記推定されたタイヤ摩耗量が予め設置された所定値を超えた場合に警報を発する警報手段を更に設けるようにすれば、タイヤが不適切な状態になる前に、当該タイヤの状態を、例えば、警報手段等を用いてドライバーに認識させることができる。
更には、上記判定結果を利用して、溝深さ不足によるハイドロプレーニングを未然に防止する対策をとることができるので、安全性が向上する。
以下、本発明の最良の形態について、図面に基づき説明する。
図1は、本最良の形態に係るタイヤ摩耗量推定装置10の構成を示す機能ブロック図である。同図において、11は車体側に設置され、GPSに使用されている複数の衛星からの信号を受信するGPS受信器、12は車輪の回転速度Vw0を検出する車輪速センサ、13は当該車両のタイヤのタイヤ気室内の圧力(以下、タイヤ内圧という)を検知する圧力センサ、14は上記圧力センサ13で検知されたタイヤ内圧に基づいて上記車輪速センサ12で検出された車輪回転速度Vw0を補正する車輪回転速度補正手段、15は上記GPS受信器11で受信した信号から当該車両の位置データを算出するとともに、この位置データに基づいて当該車両の対地速度(以下、車両速度という)Vを検出する車両速度検出手段、16は上記車両速度検出手段15で検出された車両速度Vと上記車輪速度補正手段14で補正された車輪回転速度Vwとの比である速度比R=(Vw/V)を算出する速度比算出手段、17は上記算出された速度比Rから当該タイヤの摩耗量を推定するタイヤ摩耗量推定手段、18は上記推定された摩耗量が所定の値を超えたときにタイヤの摩耗進行しているという警報を発する警報手段で、車輪回転速度補正手段14、車両速度検出手段15、速度比算出手段16、及び、タイヤ摩耗量推定手段17により、本タイヤ摩耗量推定装置10の演算部19を構成する。
本例では、図2に示すように、GPS受信器11と演算部19とは車体1側に設置されており、警報手段18は運転席の前方に設けられた表示パネル2に取付けるられている。また、車輪速センサ12は図示しないドライブシャフト近傍に、圧力センサ13はタイヤ3の図示しないホイールのタイヤ気室内側に設置している。
なお、上記車輪速センサ12としては閉磁路タイプの磁気センサを用いることができるが、ベアリング一体型のセンサなど、他のタイプのセンサを用いてもよい。また、圧力センサ13としては、データを車体側に送信する必要があることから、ホイール装着タイプの無線内圧検知装置(TPMS)を用いることが好ましい。
図1は、本最良の形態に係るタイヤ摩耗量推定装置10の構成を示す機能ブロック図である。同図において、11は車体側に設置され、GPSに使用されている複数の衛星からの信号を受信するGPS受信器、12は車輪の回転速度Vw0を検出する車輪速センサ、13は当該車両のタイヤのタイヤ気室内の圧力(以下、タイヤ内圧という)を検知する圧力センサ、14は上記圧力センサ13で検知されたタイヤ内圧に基づいて上記車輪速センサ12で検出された車輪回転速度Vw0を補正する車輪回転速度補正手段、15は上記GPS受信器11で受信した信号から当該車両の位置データを算出するとともに、この位置データに基づいて当該車両の対地速度(以下、車両速度という)Vを検出する車両速度検出手段、16は上記車両速度検出手段15で検出された車両速度Vと上記車輪速度補正手段14で補正された車輪回転速度Vwとの比である速度比R=(Vw/V)を算出する速度比算出手段、17は上記算出された速度比Rから当該タイヤの摩耗量を推定するタイヤ摩耗量推定手段、18は上記推定された摩耗量が所定の値を超えたときにタイヤの摩耗進行しているという警報を発する警報手段で、車輪回転速度補正手段14、車両速度検出手段15、速度比算出手段16、及び、タイヤ摩耗量推定手段17により、本タイヤ摩耗量推定装置10の演算部19を構成する。
本例では、図2に示すように、GPS受信器11と演算部19とは車体1側に設置されており、警報手段18は運転席の前方に設けられた表示パネル2に取付けるられている。また、車輪速センサ12は図示しないドライブシャフト近傍に、圧力センサ13はタイヤ3の図示しないホイールのタイヤ気室内側に設置している。
なお、上記車輪速センサ12としては閉磁路タイプの磁気センサを用いることができるが、ベアリング一体型のセンサなど、他のタイプのセンサを用いてもよい。また、圧力センサ13としては、データを車体側に送信する必要があることから、ホイール装着タイプの無線内圧検知装置(TPMS)を用いることが好ましい。
次に、本発明のタイヤ摩耗量推定装置10を用いたタイヤ摩耗量の推定方法について説明する。
まず、GPS受信器11で受信した衛星からの信号を車両速度検出手段15に送って当該車両の位置データを算出するとともに、車両速度検出手段15にて、上記位置データを用いて対地車両速度Vを検出する。なお、車両にナビゲーションシステム4(図2参照)が搭載されている場合には、上記対地車両速度Vを検出するための車両の位置データを上記ナビゲーションシステムから出力するようにしてもよい。
一方で、車輪速センサ12により車輪回転速度Vw0を測定する。この車輪回転速度Vw0は、タイヤ内圧が減少するとタイヤ外周も減少する傾向にあることから、本例では、タイヤ3に圧力センサ13を設置してタイヤ内圧を検知するとともに、車輪回転速度補正手段14を設けて、上記検知されたタイヤ内圧に基づいて上記測定された車輪回転速度Vw0を補正する。以下、補正後の車輪回転速度をVwとする。
次に、速度比算出手段16にて、上記車両速度検出手段15で検出された車両速度Vと上記車輪回転速度Vwとの比である速度比R=(Vw/V)を算出する。
タイヤ摩耗量推定手段17では、新品時の速度比をR0に対する上記算出された速度比Rの比を求め、この比(R/R0)の値によりタイヤの摩耗量を推定する。タイヤ摩耗量が大きいと上記速度比Rは大きくなるので、例えば、1よりも大きな閾値K1,K2を設定し、(R/R0)<K1ならば摩耗量が小さく、K1≦(R/R0)<K2ならば摩耗量が中程度、K2≦(R/R0)ならば摩耗量大、のように摩耗量(磨耗度合)を推定する。
そして、タイヤ摩耗量推定手段17にて摩耗量大と推定された場合には、警報手段18にその信号を入力し、表示パネル2に設けられた警報用のLEDを点滅させるなどしてドライバーにタイヤの摩耗が進展していることを認識させる。
タイヤの摩耗が進展すると溝深さ不足するので、水深が浅くてもハイドロプレーニングが起きやすくなる。そこで、タイヤが不適切な状態になる前に、警報手段18を用いて、当該タイヤの状態をドライバーに認識させるようにすれば、ドライバーはタイヤ交換したりするなどの処置を行うことができるので、車両の安全性を高めることができる。
まず、GPS受信器11で受信した衛星からの信号を車両速度検出手段15に送って当該車両の位置データを算出するとともに、車両速度検出手段15にて、上記位置データを用いて対地車両速度Vを検出する。なお、車両にナビゲーションシステム4(図2参照)が搭載されている場合には、上記対地車両速度Vを検出するための車両の位置データを上記ナビゲーションシステムから出力するようにしてもよい。
一方で、車輪速センサ12により車輪回転速度Vw0を測定する。この車輪回転速度Vw0は、タイヤ内圧が減少するとタイヤ外周も減少する傾向にあることから、本例では、タイヤ3に圧力センサ13を設置してタイヤ内圧を検知するとともに、車輪回転速度補正手段14を設けて、上記検知されたタイヤ内圧に基づいて上記測定された車輪回転速度Vw0を補正する。以下、補正後の車輪回転速度をVwとする。
次に、速度比算出手段16にて、上記車両速度検出手段15で検出された車両速度Vと上記車輪回転速度Vwとの比である速度比R=(Vw/V)を算出する。
タイヤ摩耗量推定手段17では、新品時の速度比をR0に対する上記算出された速度比Rの比を求め、この比(R/R0)の値によりタイヤの摩耗量を推定する。タイヤ摩耗量が大きいと上記速度比Rは大きくなるので、例えば、1よりも大きな閾値K1,K2を設定し、(R/R0)<K1ならば摩耗量が小さく、K1≦(R/R0)<K2ならば摩耗量が中程度、K2≦(R/R0)ならば摩耗量大、のように摩耗量(磨耗度合)を推定する。
そして、タイヤ摩耗量推定手段17にて摩耗量大と推定された場合には、警報手段18にその信号を入力し、表示パネル2に設けられた警報用のLEDを点滅させるなどしてドライバーにタイヤの摩耗が進展していることを認識させる。
タイヤの摩耗が進展すると溝深さ不足するので、水深が浅くてもハイドロプレーニングが起きやすくなる。そこで、タイヤが不適切な状態になる前に、警報手段18を用いて、当該タイヤの状態をドライバーに認識させるようにすれば、ドライバーはタイヤ交換したりするなどの処置を行うことができるので、車両の安全性を高めることができる。
このように本最良の形態では、車両速度検出手段15を設け、GPS受信器11で受信した衛星からの信号に基づいて当該車両の位置データを算出し、この位置データから車両速度Vを検出するとともに、車輪速センサ12により車輪回転速度Vw0を測定し、これを圧力センサ13で検知したタイヤ内圧に基づいて補正した車輪回転速度をVwに変換した後、この補正された車輪回転速度Vwの上記検出された車両速度Vに対する比である速度比R=(Vw/V)を算出し、この速度比Rに基づいてタイヤの摩耗量を推定するようにしたので、タイヤトレッド部に加工を施すことなく、タイヤトレッド部の摩耗量を精度よく推定することができる。
なお、上記最良の形態では、摩耗量を摩耗の度合として大,中,小の3段階に分けたが、閾値を1つにし、タイヤ交換時期をドライバーに知らせるだけの構成としてもよい。
また、摩耗量を摩耗の度合を更に細かく分類することも可能であるが、タイヤの摩耗を調べる目的は、車両の走行安全性にあるので、本例のように3段階程度に分類する方が実用的である。
また、上記速度比R=(Vw/V)の摩耗による変化はタイヤ種(外径の違い)によって異なるので、タイヤ種に応じて摩耗量を推定する必要があることはいうまでもない。具体的には、摩耗量を推定する閾値K1,K2の値をタイヤ種に応じて設定したり、予めタイヤ種に応じて設定された補正係数を準備しておき、推定された摩耗量を補正するなどの方法を用いるようにすれば、タイヤ種に応じて摩耗量を推定することが可能となる。
また、摩耗量を摩耗の度合を更に細かく分類することも可能であるが、タイヤの摩耗を調べる目的は、車両の走行安全性にあるので、本例のように3段階程度に分類する方が実用的である。
また、上記速度比R=(Vw/V)の摩耗による変化はタイヤ種(外径の違い)によって異なるので、タイヤ種に応じて摩耗量を推定する必要があることはいうまでもない。具体的には、摩耗量を推定する閾値K1,K2の値をタイヤ種に応じて設定したり、予めタイヤ種に応じて設定された補正係数を準備しておき、推定された摩耗量を補正するなどの方法を用いるようにすれば、タイヤ種に応じて摩耗量を推定することが可能となる。
本発明によるタイヤ摩耗量推定装置を搭載した車両をスムースなアスファルト路面にて時速60kmで走行させ、そのときの、車両速度VをGPSの位置データを用いて検出するとともに、車輪速センサにて車輪回転速度Vw0を測定した。試験に使用したタイヤは225/55R17で、新品(摩耗量ゼロ)、摩耗中期(摩耗量中)、摩耗後期(摩耗量大、残溝2mm)の各タイヤについて車両速度Vと車輪回転速度Vw0とを検出した。
また、内圧依存性検討のため、一般的な内圧範囲(150,200,250kPa)で新品タイヤのタイヤ内圧と車輪回転速度との関係を調べた。その結果を図3のグラフに示す。このグラフからわかるように、車輪回転速度には内圧依存性があるので、本例のように、測定した車輪回転速度をタイヤ内圧で補正することは有効であることが分かる。
なお、今回用いたタイヤでは、今回の標準状態である200kPaに対する補正式は以下のようになる。
Vw(補正値)=Vw0(計測値)/(1.01−0.000057×圧力値[kPa])
次に、上記補正式を用いて実測された各タイヤの車輪回転速度Vw0を補正して、車輪回転速度補正値Vwを求め、この車輪回転速度補正値Vwと車両速度Vとから速度比を求めた結果を以下の表1に示す。なお、速度比の大きさについては、新品タイヤの場合を1000としたインデックス値で表わした。また、車両速度Vと車輪回転速度Vwとの比ついては、1.0秒間の平均値を用いた。
表1に示すように、タイヤ摩耗量が大きくなるにつれて速度比が大きくなり、かつ、新品、摩耗中期、摩耗後期とで速度比間に有意差があることから、速度比を求めることにより、タイヤの摩耗度合を精度よく推定できることが確認された。
また、内圧依存性検討のため、一般的な内圧範囲(150,200,250kPa)で新品タイヤのタイヤ内圧と車輪回転速度との関係を調べた。その結果を図3のグラフに示す。このグラフからわかるように、車輪回転速度には内圧依存性があるので、本例のように、測定した車輪回転速度をタイヤ内圧で補正することは有効であることが分かる。
なお、今回用いたタイヤでは、今回の標準状態である200kPaに対する補正式は以下のようになる。
Vw(補正値)=Vw0(計測値)/(1.01−0.000057×圧力値[kPa])
次に、上記補正式を用いて実測された各タイヤの車輪回転速度Vw0を補正して、車輪回転速度補正値Vwを求め、この車輪回転速度補正値Vwと車両速度Vとから速度比を求めた結果を以下の表1に示す。なお、速度比の大きさについては、新品タイヤの場合を1000としたインデックス値で表わした。また、車両速度Vと車輪回転速度Vwとの比ついては、1.0秒間の平均値を用いた。
以上説明したように、本発明によれば、タイヤトレッド部に加工を施すことなく、タイヤトレッド部の摩耗量を精度よく推定することができる。また、当該タイヤの状態を、例えば、警報手段等を用いてドライバーに認識させるなどすれば、車両の走行安全性を向上させることができる。
1 車体、2 表示パネル、3 タイヤ、4 ナビゲーションシステム、
10 タイヤ摩耗量推定装置、11 GPS受信器、12 車輪速センサ、
13 圧力センサ、14 車輪回転速度補正手段、15 車両速度検出手段、
16 速度比算出手段、17 タイヤ摩耗量推定手段、18 警報手段。
10 タイヤ摩耗量推定装置、11 GPS受信器、12 車輪速センサ、
13 圧力センサ、14 車輪回転速度補正手段、15 車両速度検出手段、
16 速度比算出手段、17 タイヤ摩耗量推定手段、18 警報手段。
Claims (4)
- GPS受信器と、このGPS受信器で得られた位置データから車両の速度を検出する車両速度検出手段と、車輪の回転速度を測定する車輪回転速測定手段と、上記検出された車両速度と車輪回転速度とからタイヤの摩耗量を推定する摩耗量推定手段とを備えたことを特徴とするタイヤ摩耗量推定装置。
- 当該車両のタイヤにタイヤ内圧を検知する手段を設けるとともに、上記検知されたタイヤ内圧に基づいて、上記計測された車輪回転速度を補正する補正手段を設けたことを特徴とする請求項1に記載のタイヤ摩耗量推定装置。
- 上記推定されたタイヤ摩耗量が予め設置された所定値を超えた場合に警報を発する警報手段を更に設けたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のタイヤ摩耗量推定装置。
- 請求項1〜請求項3のいずれかに記載のタイヤ摩耗量推定装置を搭載した車両。
Priority Applications (4)
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US12/519,067 US8493200B2 (en) | 2006-12-13 | 2007-11-21 | Apparatus for estimating tire wear amount and a vehicle on which the apparatus for estimating tire wear is mounted |
PCT/JP2007/072508 WO2008072453A1 (ja) | 2006-12-13 | 2007-11-21 | タイヤ摩耗量推定装置、及びタイヤ摩耗量推定装置を搭載した車両 |
EP07832238.5A EP2123487B1 (en) | 2006-12-13 | 2007-11-21 | Device for estimating tire wear amount and vehicle mounted with device for estimating tire wear amount |
Applications Claiming Priority (1)
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