JP2009208621A - キャンバー角推定方法、及びキャンバー角監視システム - Google Patents

Abstract

【課題】歪センサによる歪出力により走行中のタイヤのキャンバー角をセンシングして監視する。
【解決手段】サイドウォール部３に取り付く歪センサ１０と、タイヤの回転位相角度θを検出するタイヤ角度センサとを用いる。予め、基準キャンバー角αａ０を含む異なる複数の事前キャンバー角αａにてタイヤを車両に装着した時の各前記事前キャンバー角αａ毎のタイヤ歪を測定し、前記基準キャンバー角αａ０におけるタイヤ歪の歪出力のデータである基準歪出力データＤａ０と、キャンバー角１°当たりの歪出力の変動量ΔＶとを事前に求めて記憶させる。推定対象となる走行中のタイヤのタイヤ歪を測定し、その歪出力のデータである測定歪出力データＤｉをうる歪測定ステップ、及び予め記憶させた前記データに基づき、前記測定歪出力データＤｉからキャンバー角を推定する推定ステップを含む。
【選択図】図６

Description

本発明は、タイヤのサイドウォール部におけるタイヤ歪を測定する歪センサの歪出力により、車両に装着された走行中のタイヤのキャンバー角を推定するキャンバー角推定方法、及びそれを用いたキャンバー角監視システムに関する。

車両ａにタイヤＴを装着する際、図１３に略示するように、タイヤＴの巾中心線（タイヤ赤道）ｉを鉛直線ｂに対して傾斜させて装着する場合があり、この角度αをキャンバー角と呼んでいる。タイヤＴが上開きで傾斜する向きをポジティブキャンバー（＋表示）、下開きで傾斜する向きをネガティブキャンバー（−表示）と呼び、通常、路面からの衝撃を緩和し操舵を容易とするために、操舵輪には、＋１°±４０’程度のポジティブキャンバーが付けられている。

しかし前記キャンバー角が大きくなると、タイヤに発生するキャンバースラストが増し、車両の操縦安定性を低下させる。又タイヤの接地面形状及び接地圧が不均一化して偏摩耗を招き、タイヤの摩耗寿命を短命化させるという問題も生じる。従って、前記キャンバー角を、車種などによって定まる適正範囲に管理することが重要である。

しかしながら従来、車両には、タイヤのキャンバー角をセンシングして監視する機能は具備しておらず、車両点検時等において整備工場等でチェック、調整するに過ぎなかった。そのため、キャンバー角にズレが生じた場合にも、その発見が遅れるなど、操縦安定性や摩耗寿命の低下を抑制することができなかった。

そこで本発明は、サイドウォール部に取り付けた歪センサによってタイヤ歪を測定することを基本として、この歪センサの歪出力によりタイヤのキャンバー角を推定することができ、走行中のタイヤのキャンバー角をセンシングして監視しうるキャンバー角推定方法、及びキャンバー角監視システムを提供することを目的としている。

なお特許文献１には、サイドウォール部に取り付けた歪センサによる歪出力により、タイヤに作用する力（例えば前後力、横力、上下荷重）をセンシングする技術が開示されている。

特開２００５−１２６００８号公報

前記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、タイヤのサイドウォール部におけるタイヤ歪を測定する歪センサの歪出力により、車両に装着された走行中のタイヤのキャンバー角を推定するキャンバー角推定方法であって、
サイドウォール部に取り付き該サイドウォール部におけるタイヤ歪を測定する少なくとも１つの歪センサと、前記測定時のタイヤの回転位相角度を検出するタイヤ角度センサとを用い、
かつ予め、基準キャンバー角を含む異なる複数の事前キャンバー角にてタイヤを車両に装着した時の各前記事前キャンバー角毎のタイヤ歪を測定し、少なくとも前記基準キャンバー角におけるタイヤ歪の歪出力のデータである基準歪出力データと、キャンバー角１°当たりの歪出力の変動量ΔＶとを事前に求めて記憶させるとともに、
推定対象となる走行中のタイヤのタイヤ歪を測定し、その歪出力のデータである測定歪出力データをうる歪測定ステップ、
及び、予め記憶させた前記基準歪出力データと、前記キャンバー角１°当たりの歪出力の変動量ΔＶとに基づき、推定対象となる走行中のタイヤのキャンバー角を前記測定歪出力データを用いて推定する推定ステップを含むことを特徴としている。

又請求項２の発明では、前記歪測定ステップと推定ステップとの間に、前記測定歪出力データに含まれる上下荷重による歪出力成分と、前記基準歪出力データに含まれる上下荷重による歪出力成分との差を補正する上下荷重補正処理を含み、少なくとも前記上下荷重による歪出力成分差をなくした測定歪出力データの補正データを得る補正ステップを具えることを特徴としている。

又請求項３の発明では、前記補正ステップは、前記測定歪出力データから、この測定歪出力データに含まれる前後力による歪出力成分と、横力による歪出力成分とを除去する前後力・横力補正処理を含むことを特徴としている。

又請求項４の発明では、前記歪測定ステップは、平坦路面を一定速度にて直進走行する定常状態のタイヤのタイヤ歪を測定するとともに、前記補正ステップは、前記測定歪出力データから、この測定歪出力データに含まれる前後力による歪出力成分と、横力による歪出力成分とを除去する前後力・横力補正処理を含まないことを特徴としている。

又請求項５の発明は、キャンバー角監視システムであって、請求項１〜４に記載のキャンバー角推定方法により推定されたキャンバー角を、予め設定したキャンバー角適正範囲と比較する比較ステップを含み、前記推定されたキャンバー角が前記キャンバー角適正範囲から外れたとき車両整備を警告することを特徴としている。

又請求項６の発明では、一方のサイドウォール部に、複数個の歪センサを設け、各歪センサ毎にキャンバー角を推定して求めるとともに、前記比較ステップは、各キャンバー角の推定値の平均値を、前記適正範囲と比較することを特徴としている。

又請求項７の発明では、一方、他方のサイドウォール部に、それぞれ歪センサを設け、各歪センサ毎にキャンバー角を推定して求めるとともに、前記比較ステップは、各キャンバー角の推定値の平均値を、前記適正範囲と比較することを特徴としている。

本発明は叙上の如く、サイドウォール部に取り付く歪センサを用いてタイヤ歪を測定している。このタイヤ歪は、走行時に作用する外力、例えば前後力、横力、上下荷重などによって主に発生するが、本発明者の研究の結果、例えば凹凸のない平坦路面を一定速度にて直進走行した場合、即ち上下荷重が一定、かつ制動・駆動に係わる前後力および旋回に係わる横力がそれぞれ作用しない定常状態にて走行した場合、タイヤ歪は、キャンバー角によって変化することを究明した。

図７には、キャンバー角＋１°で装着されたタイヤを、前記定常状態にて走行させたときのタイヤ歪の測定データ（歪出力のデータ）、及びキャンバー角＋２°で装着されたタイヤにおける定常状態でのタイヤ歪の測定データ（歪出力のデータ）がそれぞれ示されている。なお横軸をタイヤの回転位相角度θ、縦軸を歪出力Ｖとしている。同図の如く、キャンバー角が相違することにより、歪出力Ｖも相違することが確認できる。そしてさらなる研究の結果、キャンバー角により、歪出力Ｖの波形形状自体も変化するが、同じ回転位相角度位置においては（即ち、縦軸と平行な縦線上においては）、キャンバー角αの変化量Δαと歪出力Ｖの変化量ΔＶとの比（ΔＶ／Δα）は、略一定の関係にあることも判明した。

従って、予め基準キャンバー角を設定し、この基準キャンバー角におけるタイヤ歪の歪出力のデータ（基準歪出力データ）と、前記変化量の比（ΔＶ／Δα）とを事前に求めて記憶させておくことで、推定対象となる走行中のタイヤのキャンバー角は、この走行中のタイヤから測定される歪出力のデータと、予め記憶させた前記基準歪出力データと、前記変化量の比（ΔＶ／Δα）とに基づいて推定することが可能となる。

即ち、走行中のタイヤのキャンバー角をセンシングして監視することが可能となる。その結果、キャンバー角がズレて適正範囲から外れた時、そのことを迅速に検知して車両整備を警告することができ、キャンバー角のズレに起因する操縦安定性の低下や摩耗寿命の低下を抑制することができる。

以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。図１は本発明のキャンバー角推定方法に用いる空気入りタイヤを示す断面図である。

図１に示すように、本実施形態の空気入りタイヤ１は、本例では、トレッド部２からサイドウォール部３をへてビード部４のビードコア５に至るカーカス６と、トレッド部２の内方かつ前記カーカス６の半径方向外側に配されるベルト層７とを具える。

前記カーカス６は、カーカスコードをタイヤ周方向に対して例えば７０〜９０°の角度で配列した１枚以上、本例では１枚のカーカスプライ６Ａから形成される。このカーカスプライ６Ａは、前記ビードコア５、５間に跨るプライ本体部６ａの両側に、前記ビードコア５の廻りでタイヤ軸方向内側から外側に折り返されるプライ折返し部６ｂを一連に具える。又前記プライ本体部６ａとプライ折返し部６ｂとの間には、前記ビードコア５からタイヤ半径方向外方にのびる断面三角形状のビード補強用のビードエーペックスゴム８を配設している。

前記ベルト層７は、ベルトコードをタイヤ周方向に対して例えば１０〜３５゜の角度で配列した２枚以上、本例では２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂから形成され、各ベルトコードがプライ間相互で交差することにより、ベルト剛性を高め、トレッド部２の略全巾をタガ効果を有して強固に補強している。なお該ベルト層７の半径方向外側には、本例では、高速走行性能および高速耐久性等を高める目的で、バンドコードを周方向に対して５度以下の角度で配列させたバンド層９を設けている。

そして前記サイドウォール部３の領域Ｙには、該サイドウォール部３におけるタイヤ歪を測定する少なくとも１つ、本例では１つの歪センサ１０を取り付けている。又車軸には、タイヤ１の回転位相角度θを検出する例えばレゾルバ、エンコーダ等のタイヤ角度センサ（図示しない）を設けている。

前記サイドウォール部３の領域Ｙは、タイヤ断面高さＨの中間高さ位置Ｍを中心として、該タイヤ断面高さＨの２５％の距離Ｌを半径方向内外に隔てる領域範囲であって、好ましくは前記距離Ｌをタイヤ断面高さＨの２０％、さらには１５％とし、中間高さ位置Ｍにより近い領域範囲に前記歪センサ１０を設けることが望ましい。なお前記タイヤ断面高さＨは、ビードベースラインＢＬからタイヤ赤道上のトレッド面までの半径方向高さを意味する。

次に、前記歪センサ１０は、図２〜４に示すように、磁石１１と、この磁石１１に間隔を有して向き合う磁気センサ素子１２とを弾性材１３を介して一体化したブロック状のモールド体２０として形成される。

なお前記磁気センサ素子１２としては、ホール素子、及びＭＲ素子（磁気抵抗効果素子）、ＴＭＦ−ＭＩ素子、ＴＭＦ−ＦＧ素子、アモルファスセンサ等が採用でき、特にコンパクトさ、感度、取り扱い易さ等の観点からホール素子が好適に採用できる。又前記歪センサ１０ではサイドウォール部３の動きに追従して柔軟に弾性変形しうることが重要であり、そのために、前記弾性材１３として各種のゴム弾性材料が採用される。特に、熱可塑性エラストマ（ＴＰＥ）は、注型成形や射出成形等のプラスチック成形が可能であり、前記歪センサ１０を製造するという観点から好適に採用できる。

なお歪センサ１０としては、図２（Ａ）、（Ｂ）の如く、１つの磁石１１と１つの磁気センサ素子１２とで形成した１−１タイプ、又図３（Ａ）、（Ｂ）の如く、１つの磁石１１と複数（ｎ個、例えば２個）の磁気センサ素子１２とで形成した１−ｎタイプ、又図４（Ａ）、（Ｂ）の如く、複数（ｎ個、例えば２個）の磁石１１と１つの磁気センサ素子１２とで形成したｎ−１タイプのものが使用できる。なお図中の符号１２ｓは磁気センサ素子１２の受感部面１２ｓ、符号１１ｓは磁石１１の磁極面を示し、又符号Ｎは、歪センサ１０のゲインが最大となるゲイン最大線を示している。なお歪センサ１０としては他に、抵抗線歪みゲージや、ピエゾ素子を用いたものなども採用可能である。

又前記歪センサ１０は、図５に１−１タイプのものを代表して示すように、前記ゲイン最大線Ｎを、タイヤ半径方向線に対して、０〜８０°の角度βで取り付けられる。好ましくは、タイヤ歪の測定精度を高めるために、前記角度βを０〜８０°の範囲、さらには２０〜７０°、さらには３０〜６０°の範囲とするのが好ましい。

又歪センサ１０には、測定されたタイヤ歪の歪出力を、車両に設けるキャンバー角監視システムの電子制御装置（ＥＣＵ）に発信する発信手段を内蔵することが好ましい。この発信手段は、送受信回路、制御回路、メモリー等をチップ化した半導体と、アンテナとから構成され、前記電子制御装置（ＥＣＵ）からの質問電波を受信したとき、これを電気エネルギーとして使用し、メモリー内の歪出力のデータを応答電波として発信しうる。

次に、本発明のキャンバー角推定方法を、前記空気入りタイヤ１を用いて説明する。

前記キャンバー角推定方法は、図６にそのフローチャートを示すように、歪測定ステップと、補正ステップと、キャンバー角の推定ステップとを含んで構成されるとともに、例えば前記電子制御装置（ＥＣＵ）には、予め、事前テストによって求めた事前歪データを記憶させている。

前記事前歪データは、キャンバー角αと歪出力Ｖとの関係を示す基本データであって、キャンバー角違いの複数の歪出力Ｖのデータから得ることができる。具体的には、基準キャンバー角αａ０を含む複数の異なる事前キャンバー角αａを予め設定し、その設定された事前キャンバー角αａにて、前記タイヤ１を車両に順次装着させる。そして、その車両を走行させ、前記事前キャンバー角αａ毎にタイヤ歪を測定することにより、キャンバー角違いの歪出力のデータを得ることができる。

前記事前キャンバー角αａとして、特に規制されないが、一般乗用車の場合、例えば−１°〜＋３°の角度範囲から設定するのが好ましく、そのうちの基準キャンバー角αａ０としては、例えば０°〜＋２°の角度範囲から設定するのが好ましい。

本例では、＋１°と＋２°との２つの事前キャンバー角αａａ、αａｂを設定した場合を例示しており、このうちの事前キャンバー角αａａ（＋１°）を、基準キャンバー角αａ０としている。そして、前記事前キャンバー角αａａ、αａｂにてタイヤ１を順次車両に装着し、その車両をそれぞれ走行させたときのタイヤ歪（タイヤの回転位相角度θの情報を含む）を、前記歪センサ１０及びタイヤ角度センサによって測定する。これにより、例えば図７に示すように、事前キャンバー角αａａにおけるタイヤ歪の歪出力のデータである事前出力データＤａａと、事前キャンバー角αａｂにおけるタイヤ歪の歪出力のデータである事前出力データＤａｂとをそれぞれ得ることができる。同図では、横軸をタイヤの回転位相角度θ、縦軸を歪出力Ｖとしている。

ここで、前記事前テストは、上下荷重Ｆｚが一定、かつ制動・駆動に係わる前後力Ｆｘおよび旋回に係わる横力Ｆｙがそれぞれ作用しない状態において実施される必要があり、本例では、凹凸のない平坦路面を一定速度にて直進走行する定常状態にて前記事前出力データＤａａ、Ｄａｂを測定している。即ち、Ｆｘ＝一定、Ｆｙ＝０、Ｆｚ＝０である。

このような事前出力データＤａａ、Ｄａｂでは、前後力Ｆｘおよび横力Ｆｙによる歪出力成分がそれぞれ０（零）であるため、事前出力データＤａａ、Ｄａｂにおける歪出力Ｖは、それぞれ、前記上下荷重Ｆｚによる歪出力成分Ｖｚと、事前キャンバー角αａによる歪出力成分Ｖαとの和Ｖｚ＋Ｖαとして表される。又事前出力データＤａａ、Ｄａｂでは、前記上下荷重Ｆｚによる歪出力成分Ｖｚが互いに同一であるため、前記データＤａａ、Ｄａｂ間における歪出力の差ΔＶは、前記キャンバー角αａａ、αａｂの差Δαの影響のみによって発生していると考えられる。

このとき、前記キャンバー角の差Δαの影響の度合いは、回転位相角度位置Ｑによって相違し、従って、事前出力データＤａａ、Ｄａｂは、前記図７の如く、同じ波形が単に上下に平行移動されたものではなく、波形形状自体が互いに相違したものとなる。しかし、本発明者の研究の結果、同じ回転位相角度位置Ｑにおいては、キャンバー角の差Δαであるキャンバー角変化量Δαと、歪出力Ｖの差ΔＶである歪出力変化量ΔＶとの比（ΔＶ／Δα）は、略一定の関係にあることが判明した。言い換えると、回転位相角度θが異なる例えば２位置Ｑ１、Ｑ２では、前記比（ΔＶ／Δα）の値は相違するが、同じ回転位相角度位置Ｑ１においては、例えばキャンバー角αが０°から＋１°に変化した場合の変化量の比（ΔＶ／Δα）と、０°から＋２°に変化した場合の変化量の比（ΔＶ／Δα）とは、略同一となりうる。

従って、前記事前歪データとして、少なくとも
（１） 前記基準キャンバー角αａ０における事前出力データＤａである基準歪出力データＤａ０と、
（２） 回転位相角度位置Ｑに応じた変化量の比（ΔＶ／Δα）、即ち回転位相角度位置Ｑに応じたキャンバー角１°当たりの歪出力の変動量ΔＶと、
の情報を含ませることにより、これらの情報と、実走行中のタイヤから測定される歪出力の情報とを用いて、実走行中のタイヤのキャンバー角αｉを推定することが可能となる。

次に、前記歪測定ステップでは、推定対象となる走行中のタイヤ１のタイヤ歪（タイヤの回転位相角度θの情報を含む）を、前記歪センサ１０及びタイヤ角度センサを用いて測定し、その歪出力Ｖのデータである測定歪出力データＤｉをうる。

しかし図８に概念的に示すように、前記測定歪出力データＤｉには、一般的に、キャンバー角αによる歪出力成分以外に、走行中に作用する上下荷重Ｆｚ、前後力Ｆｘ、横力Ｆｙによる歪出力成分Ｖｚｉ、Ｖｘｉ、Ｖｙｉが含まれる。そのため、前記基準歪出力データＤａ０と、測定歪出力データＤｉとをそのまま対比させても、キャンバー角αｉを推定することはできない。

そこで、前記測定歪出力データＤｉに含まれる上下荷重Ｆｚによる歪出力成分Ｖｚｉと、前記基準歪出力データＤａ０に含まれる上下荷重Ｆｚによる歪出力成分Ｖｚａとの差（Ｖｚｉ−Ｖｚａ）を補正する上下荷重補正処理を含み、前記測定歪出力データＤｉから、少なくとも前記上下荷重Ｆｚによる歪出力成分差（Ｖｚｉ−Ｖｚａ）をなくした補正データＤｉ０を得る補正ステップを設けている。

この補正データＤｉ０では、前記歪出力成分差（Ｖｚｉ−Ｖｚａ）が０（零）である以外に、前後力Ｆｘによる歪出力成分Ｖｘ０、および横力Ｆｙによる歪出力成分Ｖｙ０を含まないことも必要である。そのために、
（ア） 前記歪測定ステップにおいて、前記定常状態とは異なる非定常状態にてタイヤ歪を測定し、前後力Ｆｘおよび横力Ｆｙによる歪出力成分Ｖｘｉ、Ｖｙｉを含んだ測定歪出力データＤｉを得るとともに、補正ステップとして、前記測定歪出力データＤｉから、この測定歪出力データＤｉに含まれる前記歪出力成分Ｖｘｉ、Ｖｙｉを除去する前後力・横力補正処理と、前記上下荷重補正処理とを行う：或いは、
（イ） 前記歪測定ステップにおいて、前記定常状態にてタイヤ歪を測定し、前後力Ｆｘおよび横力Ｆｙ
による歪出力成分Ｖｘｉ、Ｖｙｉを含まない測定歪出力データＤｉを予め得るとともに、補正ステップとして上下荷重補正処理のみを行う；
ことで、前記補正データＤｉ０を得ることができる。

＜（ア）の場合＞
図１０に示すように、
・事前テスト時に作用した上下荷重Ｆｚ０（基準上下荷重Ｆｚ０と呼ぶ場合がある）、及び歪測定ステップ時に作用した上下荷重Ｆｚｉと、前後力Ｆｘｉと、横力Ｆｙｉとをそれぞれ算出する段階Ａ：
・前記上下荷重Ｆｚｉ、Ｆｚ０の差（Ｆｚｉ−Ｆｚ０）を求める段階Ｂ：
・前記差（Ｆｚｉ−Ｆｚ０）によって生じる上下荷重の歪出力成分Ｖｚｊ（上下荷重補正成分Ｖｚｊという場合がある）を算出する段階Ｃ：
・前記前後力Ｆｘｉによって生じる前後力の歪出力成分Ｖｘｉ（前後力補正成分Ｖｘｉ）と、横力Ｆｙｉによって生じる横力の歪出力成分Ｖｙｉ（横力補正成分Ｖｙｉ）とを算出する段階Ｄ：及び
・下記式（１Ａ）のように、測定歪出力データＤｉから、前記上下荷重補正成分Ｖｚｊ、前後力補正成分Ｖｘｉ、横力補正成分Ｖｙｉを減じることにより補正データＤｉ０を得る段階Ｅ：を含む。
Ｄｉ０＝Ｄｉ−（Ｖｚｊ＋Ｖｘｉ＋Ｖｙｉ） −−−（１Ａ）

ここで、前記段階Ａにおいて、上下荷重Ｆｚｉと、前後力Ｆｘｉと、横力Ｆｙｉとは、特開２００５−１２６００８号公報に記載の検出方法により算出することができる。即ち、サイドウォール部に、キャンバー角推定用の前記歪センサ１０を含む少なくとも３個の歪センサ１０を周方向に間隔を有して配置する。そして、歪測定ステップ時、前記３個の歪センサ１０から、タイヤ歪を同時に測定し、その時、それぞれの歪センサ１０が検出した歪出力をｔ１，ｔ２，ｔ３とするとき、以下の式（２）により前後力Ｆｘ，横力Ｆｙ，上下荷重Ｆｚを求めることができる。
┌Ｆｘ┐ ┌Ａ１ Ｂ１ Ｃ１┐-1 ┌ｔ１┐
│Ｆｙ│＝ │Ａ２ Ｂ２ Ｃ２│ │ｔ２│ --- （２）
└Ｆｚ┘ └Ａ３ Ｂ３ Ｃ３┘ └ｔ３┘

ここで、Ａ１〜Ａ３、Ｂ１〜Ｂ３、Ｃ１〜Ｃ３は、
ｔ１＝Ａ１・Ｆｘ＋Ｂ１・Ｆｙ＋Ｃ１・Ｆｚ
ｔ２＝Ａ２・Ｆｘ＋Ｂ２・Ｆｙ＋Ｃ２・Ｆｚ
ｔ３＝Ａ３・Ｆｘ＋Ｂ３・Ｆｙ＋Ｃ３・Ｆｚ
とし、事前の荷重付加試験において、Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚを変化させて実測した歪出力ｔ１，ｔ２，ｔ３と、そのときのＦｘ、Ｆｙ、Ｆｚとの複数のデータを数値解析することにより求めた係数である。即ち、事前の荷重付加試験において、例えば、タイヤに前後力Ｆｘ、横力Ｆｙ、上下荷重Ｆｚを個別にかつ静的に負荷し、そのとき検出される各前記歪センサ１０の歪出力ｔ１、ｔ２、ｔ３を記録する。これを、前後力Ｆｘ、横力Ｆｙ、上下荷重Ｆｚをそれぞれ変化させて繰り返し、得られた複数のデータを、例えばコンピューターを用いて数値変換することにより求めることができる。又事前テスト時に作用した上下荷重Ｆｚ０（基準上下荷重Ｆｚ０）も、同様に、前記事前テスト時の歪出力から、前記検出方法を用いて算出することができる。なお事前テスト時においては、作用する前後力Ｆｘ、横力Ｆｙはゼロであるので、上下荷重Ｆｚ０（基準上下荷重Ｆｚ０）は、１個の歪センサ１０によって求めることができる。

次に、前記段階Ｃでは、キャンバー角推定用の前記歪センサ１０が有する上下荷重とその歪出力との関係Ｆｚ＝ｆ（Ｖｚ）を用いて、前記上下荷重差（Ｆｚｉ−Ｆｚ０）を、歪出力成分Ｖｚｊ（上下荷重補正成分Ｖｚｊ）に換算する。又前記段階Ｄでは、同様に、キャンバー角推定用の前記歪センサ１０が有する前後力とその歪出力との関係Ｆｘ＝ｆ（Ｖｘ）、及び横力とその歪出力との関係Ｆｙ＝ｆ（Ｖｙ）を用い、前記前後力Ｆｘｉを歪出力成分Ｖｘｉ（前後力補正成分Ｖｘｉ）、及び横力Ｆｙｉを歪出力成分Ｖｙｉ（横力補正成分Ｖｙｉ）に換算する。

又前記段階Ｅでは、上下荷重による歪出力成分差（Ｖｚｉ−Ｖｚａ）、前後力による歪出力成分Ｖｘ０、および横力Ｆｙによる歪出力成分Ｖｙ０がそれぞれゼロである補正データＤｉ０を、前記式（１Ａ）により得ることができる。
Ｄｉ０＝Ｄｉ−（Ｖｚｊ＋Ｖｘｉ＋Ｖｙｉ） −−−（１Ａ）

＜（イ）の場合＞
前記定常状態では、前述の如く上下荷重Ｆｚが一定、かつ前後力Ｆｘおよび横力Ｆｙが作用しない状態であるため、前後力Ｆｘｉの算出、横力Ｆｙｉの算出、前後力Ｆｘｉによって生じる前後力の歪出力成分Ｖｘｉ（前後力補正成分Ｖｘｉ）の算出、横力Ｆｙｉによって生じる横力の歪出力成分Ｖｙｉ（横力補正成分Ｖｙｉ）の算出を削除できる。従って、図１１に示すように、
・事前テスト時に作用した上下荷重Ｆｚ０（基準上下荷重Ｆｚ０と呼ぶ場合がある）、及び歪測定ステップ時に作用した上下荷重Ｆｚｉとを算出する段階Ａ’：
・前記上下荷重Ｆｚｉ、Ｆｚ０の差（Ｆｚｉ−Ｆｚ０）を求める段階Ｂ’：
・前記差（Ｆｚｉ−Ｆｚ０）によって生じる上下荷重の歪出力成分Ｖｚｊ（上下荷重補正成分Ｖｚｊという場合がある）を算出する段階Ｃ’：及び
・下記式（１Ｂ）のように、測定歪出力データＤｉから、前記上下荷重補正成分Ｖｚｊを減じることにより補正データＤｉ０を得る段階Ｅ’：を含む。
Ｄｉ０＝Ｄｉ−Ｖｚｊ −−−（１Ｂ）

なお（イ）の場合、事前テスト時、及び歪測定ステップ時においては、作用する前後力Ｆｘ、横力Ｆｙはゼロであるので、前記段階Ａ’における上下荷重Ｆｚ０、Ｆｚｉの算出は、１個の歪センサ１０によって求めることができる。

次に、前記推定ステップでは、予め記憶させた前記基準歪出力データＤａ０と、キャンバー角１°当たりの歪出力の変動量ΔＶ（即ち変化量の比（ΔＶ／Δα））とに基づき、推定対象となる走行中のタイヤ１のキャンバー角αｉを、前記補正データＤｉ０から推定する。

詳しくは、前記図８に略示するように、前記補正データＤｉ０と、基準歪出力データＤａ０とを、同じ回転位相角度位置Ｑ同士で比較する。前述した如く、任意の同じ回転位相角度位置Ｑ１においては、図９に示すように、キャンバー角αと歪出力Ｖとは、比（ΔＶ／Δα）をほぼ一定とする関係がある。従って、任意の回転位相角度位置Ｑ１において、補正データＤｉ０の歪出力値Ｖｉ０が得られたとき、前記関係から、キャンバー角αｉを一義的に求めることができる。

ここで、補正データＤｉ０と、基準歪出力データＤａ０とは、互いに共通の回転位相角度位置Ｑにおけるデータを有していれば良い。従って、基準歪出力データＤａ０として、例えば特定の一つの回転位相角度位置Ｑ（例えばθ＝０°の位置）における歪出力データＶａ０のみを記憶させ、この一つの回転位相角度位置Ｑに合わせて、推定対象となるタイヤ１のタイヤ歪を測定しても良い。

しかしながら、測定精度や測定効率等の観点から、基準歪出力データＤａ０としては、図８の如く、０°から３６０°に至るタイヤ一周の回転位相角度位置における歪出力データＶａ０を、予め記憶させることが好ましい。又測定歪出力データＤｉとしても、複数の回転位相角度位置においてタイヤ歪を測定し、各位相位置において推定されたキャンバー角αｉの平均値を代表のキャンバー角αｉとするのが好ましい。

次に、前記キャンバー角推定方法を用いることで、走行中のタイヤ１のキャンバー角αｉをセンシングして監視するキャンバー角監視システムを構成することができ、これによって、キャンバー角αｉがズレて適正範囲から外れた時、そのことを検知して車両整備を警告し、操縦安定性の低下や摩耗寿命の低下を抑制しうる。

このキャンバー角監視システムでは、前記図６のフローチャートに示すように、前記キャンバー角推定方法により推定されたキャンバー角αｉを、予め設定したキャンバー角適正範囲Ｙαと比較する比較ステップと、前記推定されたキャンバー角αｉが前記キャンバー角適正範囲Ｙαから外れたときに車両整備を警告する警告ステップとを具える。なお前記キャンバー角適正範囲Ｙαは、車種に応じて適宜設定されるものであり、例えば最適キャンバー角αＡの±１°の範囲に設定するのが好ましい。又この最適キャンバー角αＡを、前記基準キャンバー角αａ０と一致させるのも好ましい。

又前記キャンバー角監視システムでは、一方のサイドウォール部３に、図１２に示すように、複数個（本例では４つ）の歪センサ１０を設け、各歪センサ１０毎にキャンバー角αｉを推定して求めるのが好ましい。そして、その推定値の平均値を求め、前記比較ステップにおいて、前記平均値を、キャンバー角適正範囲Ｙαと比較することで、判定精度を向上しうるとともに、判定の信頼性を高めることができる。なお複数個の歪センサ１０は、タイヤ軸芯を中心とした一つの円周線ｊ上に等間隔を隔てて配することが好ましい。

又同様に、一方、他方のサイドウォール部３の双方に、それぞれ歪センサ１０を設け、各歪センサ１０毎にキャンバー角αｉを推定して求めるとともに、その推定値の平均値を、前記比較ステップにおいてキャンバー角適正範囲Ｙαと比較することもできる。この場合にも、精度及び信頼性の向上を図りうる。このとき、サイドウォール部３の双方に、複数の歪センサ１０を設けることもできる。

ここで、タイヤ１に取り付ける歪センサ１０の総数が１個の場合、タイヤ歪の測定時間Ｔ１として、タイヤが例えば８００回転する時間（時速１００ｋｍ／ｈで走行する場合約５７．８秒）を設定し、この測定時間Ｔ１毎に、１回の比較ステップ（キャンバー角の比較判定）を行うことが、精度及び信頼性の観点から好ましい。言い換えると、前記測定時間Ｔ１中にキャンバー角αｉを複数回推定し、その推定値を平均して代表のキャンバー角αｉとするとともに、この代表のキャンバー角αｉを、前記キャンバー角適正範囲Ｙαと比較するのである。これに対して、タイヤ１に取り付ける歪センサ１０の総数がｎ個の場合には、タイヤ歪の測定時間Ｔ２を前記測定時間Ｔ１の１／ｎ倍に減じた場合にも、前記と同じ判定精度、及び信頼性を確保することができる。

又前記キャンバー角監視システムでは、判定精度、及び信頼性をさらに高めるために、例えば１〜５分程度の監視時間を設定し、この監視時間中に、複数回の比較ステップ（キャンバー角の比較判定）を行い、そして、この複数回の比較ステップの全てにおいて、「キャンバー角適正範囲Ｙαから外れた」と判定されたとき、車両整備を警告することが好ましい。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。

本発明の作用効果を確認するため、サイドウォール部に歪センサを取り付けた空気入りタイヤ（サイズ２２５／５５Ｒ１７）を試作した。歪センサには、磁石とホール素子とをゴム弾性材で一体化したものを使用し、かつゲイン最大線の角度βを４５°としている。なお実施例２では、一方のサイドウォール部のみに４個の歪センサを取り付け、実施例３では両側のサイドウォール部にそれぞれ４個の歪センサを取り付けている。歪センサが複数個の場合には、同一円周線上に等間隔を隔てて配置した。

そして、本発明のキャンバー角推定方に基づき、前記歪センサにより測定したタイヤ歪の歪出力を用いて、走行中のタイヤのキャンバー角を推定し、その推定値を実際のキャンバー角と比較した。評価は以下のとうりである。
×−−推定が困難：
△−−推定値の精度がやや低い：
○−−推定値の精度が良い：
◎−−推定値の精度が優れている：

本発明のキャンバー角推定方法に用いる空気入りタイヤを示す断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、歪センサの一実施例を示す平面図及び斜視図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、歪センサの他の実施例を示す平面図及び斜視図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、歪センサのさらに他の実施例を示す平面図及び斜視図である。 歪センサの取り付け方向を示す線図である。 キャンバー角推定方法、及びキャンバー角監視システムを示すフローチャートである。 キャンバー角違いにおける歪出力のデータを示すグラフである。 推定ステップを説明するグラフである。 同じ回転位相角度位置におけるキャンバー角αと歪出力Ｖとの関係を示すグラフである。 補正ステップの一例を示すフローチャートである。 補正ステップの一例を示すフローチャートである。 複数の歪センサの配置状態を略示する空気入りタイヤの側面図である。 キャンバー角を説明する略図である。

符号の説明

１ タイヤ
３ サイドウォール部
１０ 歪センサ
αａ 事前キャンバー角
Ｄａ０ 基準歪出力データ
Ｄｉ 測定歪出力データ
Ｙα キャンバー角適正範囲

Claims (7)

1. タイヤのサイドウォール部におけるタイヤ歪を測定する歪センサの歪出力により、車両に装着された走行中のタイヤのキャンバー角を推定するキャンバー角推定方法であって、
   サイドウォール部に取り付き該サイドウォール部におけるタイヤ歪を測定する少なくとも１つの歪センサと、前記測定時のタイヤの回転位相角度を検出するタイヤ角度センサとを用い、
   かつ予め、基準キャンバー角を含む異なる複数の事前キャンバー角にてタイヤを車両に装着した時の各前記事前キャンバー角毎のタイヤ歪を測定し、少なくとも前記基準キャンバー角におけるタイヤ歪の歪出力のデータである基準歪出力データと、キャンバー角１°当たりの歪出力の変動量ΔＶとを事前に求めて記憶させるとともに、
   推定対象となる走行中のタイヤのタイヤ歪を測定し、その歪出力のデータである測定歪出力データをうる歪測定ステップ、
   及び、予め記憶させた前記基準歪出力データと、前記キャンバー角１°当たりの歪出力の変動量ΔＶとに基づき、推定対象となる走行中のタイヤのキャンバー角を前記測定歪出力データを用いて推定する推定ステップを含むことを特徴とするキャンバー角推定方法。
2. 前記歪測定ステップと推定ステップとの間に、前記測定歪出力データに含まれる上下荷重による歪出力成分と、前記基準歪出力データに含まれる上下荷重による歪出力成分との差を補正する上下荷重補正処理を含み、少なくとも前記上下荷重による歪出力成分差をなくした測定歪出力データの補正データを得る補正ステップを具えることを特徴とする請求項１記載のキャンバー角推定方法。
3. 前記補正ステップは、前記測定歪出力データから、この測定歪出力データに含まれる前後力による歪出力成分と、横力による歪出力成分とを除去する前後力・横力補正処理を含むことを特徴とする請求項２記載の記載のキャンバー角推定方法。
4. 前記歪測定ステップは、平坦路面を一定速度にて直進走行する定常状態のタイヤのタイヤ歪を測定するとともに、前記補正ステップは、前記測定歪出力データから、この測定歪出力データに含まれる前後力による歪出力成分と、横力による歪出力成分とを除去する前後力・横力補正処理を含まないことを特徴とする請求項２記載の記載のキャンバー角推定方法。
5. 請求項１〜４に記載のキャンバー角推定方法により推定されたキャンバー角を、予め設定したキャンバー角適正範囲と比較する比較ステップを含み、前記推定されたキャンバー角が前記キャンバー角適正範囲から外れたとき車両整備を警告することを特徴とするキャンバー角監視システム。
6. 一方のサイドウォール部に、複数個の歪センサを設け、各歪センサ毎にキャンバー角を推定して求めるとともに、前記比較ステップは、各キャンバー角の推定値の平均値を、前記適正範囲と比較することを特徴とする請求項５記載のキャンバー角監視システム。
7. 一方、他方のサイドウォール部に、それぞれ歪センサを設け、各歪センサ毎にキャンバー角を推定して求めるとともに、前記比較ステップは、各キャンバー角の推定値の平均値を、前記適正範囲と比較することを特徴とする請求項５記載のキャンバー角監視システム。
   

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