JP2010215178A - タイヤに作用する力の推定方法、及びそれに用いる空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤに作用する前後力、横力、上下力の推定精度を向上させる。
【解決手段】一方側のサイドウォール部３Ａに３個以上のｎ個の第１の歪センサ１０Ａと、他方側のサイドウォール部３Ｂに３個以上のｎ個の第２の歪センサ１０Ｂとを取り付ける。所定のタイヤ回転角度位置Ｑにおいて、第１、第２の歪センサ１０Ａ、１０Ｂによってタイヤ歪を同時に測定することにより２ｎ個のセンサ出力をうる歪測定ステップと、この２ｎ個のセンサ出力に基づいて、前後力Ｆｘ、横力Ｆｙおよび上下力Ｆｚの推定値を求める演算ステップとを含む。前記第１、第２の歪センサ１０Ａ、１０Ｂは、ゲイン最大線Ｋのタイヤ半径方向線に対する角度θが２０〜７０°、かつ各ゲイン最大線Ｋはタイヤ周方向方向に対して同方向に傾斜している。
【選択図】図３

Description

本発明は、サイドウォール部におけるタイヤ歪を歪センサにより測定することにより、タイヤに作用する前後力、横力および上下力を推定する推定方法、並びにそれに用いる空気入りタイヤに関する。

近年、例えば図７に示すように、タイヤの一方側のサイドウォール部にｎ個の歪センサａを周方向の異なる位置に取り付け、所定のタイヤ回転角度位置Ｑにてタイヤ歪を同時に測定するとともに、これによって得たｎ個の同時のセンサ出力ｔ_１〜ｔ_ｎによって、タイヤに作用する前後力Ｆｘ、横力Ｆｙ、及び上下力Ｆｚ（以下、これらを総称して３分力という場合がある。）をそれぞれ推定する技術が提案されている（例えば特許文献１参照。）。同図にはｎ＝４の場合が示されている。

ここで、各歪センサａが計測するタイヤ歪εは、前後力Ｆｘによる歪みεｘと、横力Ｆｙによる歪みεｙと、上下力Ｆｚによる歪みεｚとの和としてしか現れない。しかし、異なる周方向位置においては、前後力Ｆｘとその歪みεｘとの関係、横力Ｆｙとその歪みεｙとの関係、及び上下力Ｆとその歪みεｚとの関係が、周方向の位置毎に、それぞれ異なって現れるという特性を有する。従ってこの特性を利用し、異なる周方向位置で同時に測定したｎ個のセンサ出力ｔ_１〜ｔ_ｎを用いることにより、そのとき作用した３分力Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚをそれぞれ分離させて推定することが可能となるのである。

具体的には、この技術では、前後力Ｆｘ、横力Ｆｙ、上下力Ｆｚをそれぞれ違えた事前の荷重付加試験を行い、タイヤが所定のタイヤ回転角度位置Ｑとなったときのタイヤ歪εを、荷重付加条件毎に前記ｎ個の歪センサによって同時に測定する。そして、これによって得たｎ個のセンサ出力ｔ_１〜ｔ_ｎと、そのときの荷重付加条件とからなる多くの荷重付加試験データを分析し、前後力Ｆｘとセンサ出力ｔ_１〜ｔ_ｎとの関係式Ｆｘ＝ｆｘ（ｔ_１、ｔ_２・・・ｔ_ｎ）、横力Ｆｙとセンサ出力ｔ_１〜ｔ_ｎとの関係式Ｆｙ＝ｆｙ（ｔ_１、ｔ_２・・・ｔ_ｎ）、上下力Ｆｚとセンサ出力ｔ_１〜ｔ_ｎとの関係式Ｆｚ＝ｆｚ（ｔ_１、ｔ_２・・・ｔ_ｎ）を事前に求める。

そして実車走行においてタイヤが前記所定のタイヤ回転角度位置Ｑとなったときに実測する同時のセンサ出力ｔ_１〜ｔ_ｎを、前記事前の関係式に適用することにより、実測時にタイヤに作用した前後力Ｆｘ、横力Ｆｙ、及び上下力Ｆｚをそれぞれ推定することが可能となる。なお前記特許文献１では、前記関係式として、下記の行列式が例示されている。
┌Ｆｘ┐ ┌Ａ_１ Ｂ_１ Ｃ_１┐−１ ┌ｔ_１┐
│Ｆｙ│ ＝ │Ａ_２ Ｂ_２ Ｃ_２│ │ｔ_２│
└Ｆｚ┘ └Ａ_３ Ｂ_３ Ｃ_３┘ └ｔ_３┘

特開２００５−１２６００８号公報

しかしながら、従来の歪センサの配置の場合、前記三分力Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚの推定精度を高めることが難しいという問題がある。その理由として、前後力Ｆｘによる歪センサの出力形態と、横力Ｆｙによる歪センサの出力形態とが似ているため、三分力Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚを分離させることが難しくなり、前述の関係式の精度が低下するためと推測される。

例えば、従来の歪センサの配置の場合、タイヤに前後力Ｆｘが作用した時、図８（Ａ）に概念的に示すように、各歪センサａ１〜ａ４では、それぞれ引張歪を検出する。又タイヤに横力Ｆｙが作用した時、図８（Ｂ）に概念的に示すように、各歪センサａ１〜ａ４では、それぞれ引張歪を検出する。又タイヤに圧縮力Ｆｚが作用した時、図８（Ｃ）に概念的に示すように、歪センサａ２、ａ３では引張歪を検出し、かつ歪センサａ１、ａ４では圧縮歪を検出する。その結果をまとめた表１に示されるように、前後力Ｆｘおよび横力Ｆｙでは、それぞれ各歪センサａ１〜ａ４が引張歪を検出するという似た出力形態を示している。その結果、荷重付加試験データを分析して事前の関係式を求める際に、歪みが前後力由来のものか横力由来のものか不明瞭となって誤差が大きくなり、前記関係式の精度を低下させるものと推測される。

そこで本発明は、前後力、横力、上下力における歪センサの出力形態を互いに相違させることができ、事前の関係式の精度を高め、前後力、横力、上下力の推定精度を向上させうるタイヤに作用する力の推定方法、並びにそれに用いる空気入りタイヤを提供することを目的としている。

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センサ出力により、タイヤに作用する前後力、横力および上下力を推定する推定方法であって、
タイヤの一方側のサイドウォール部に、周方向に互いに間隔を隔てて取り付き、かつ該一方側のサイドウォール部におけるタイヤ歪を測定する３個以上のｎ個の第１の歪センサと、
他方側のサイドウォール部に、周方向に互いに間隔を隔てて取り付き、かつ該他方側のサイドウォール部におけるタイヤ歪を測定する３個以上のｎ個の第２の歪センサと、
タイヤの回転角度位置を検出するタイヤ角度歪センサとを用いるとともに、
所定のタイヤ回転角度位置Ｑにおいて、前記第１、第２の歪センサによってタイヤ歪を同時に測定することにより２ｎ個のセンサ出力をうる歪測定ステップと、
この歪測定ステップにより測定された２ｎ個のセンサ出力に基づいて、前後力Ｆｘ、横力Ｆｙおよび上下力Ｆｚの推定値を求める演算ステップとを含み、
しかも、前記第１、第２の歪センサは、それぞれ歪センサのゲインが最大となるゲイン最大線のタイヤ半径方向線に対する角度θが２０〜７０°、かつ各ゲイン最大線はタイヤ周方向に対して同方向に傾斜するとともに、第１の歪センサと第２の歪センサとは、実質的に同じ位相位置に設けられることを特徴としている。

又請求項４の発明は、サイドウォール部におけるタイヤ歪を測定したセンサ出力により、タイヤに作用する前後力、横力および上下力を推定するために用いる歪センサを具える空気入りタイヤであって、
タイヤの一方側のサイドウォール部に、周方向に互いに間隔を隔てて取り付き、かつ該一方側のサイドウォール部におけるタイヤ歪を測定する３個以上のｎ個の第１の歪センサと、
他方側のサイドウォール部に、周方向に互いに間隔を隔てて取り付き、かつ該他方側のサイドウォール部におけるタイヤ歪を測定する３個以上のｎ個の第２の歪センサとを具えるとともに、
前記第１、第２の歪センサは、それぞれ歪センサのゲインが最大となるゲイン最大線のタイヤ半径方向線に対する角度θが２０〜７０°、かつ各ゲイン最大線はタイヤ周方向に対して同方向に傾斜するとともに、第１の歪センサと第２の歪センサとは、実質的に同じ位相位置に設けられることを特徴としている。

本発明は、一方側のサイドウォール部に、ｎ個の第１の歪センサを周方向の異なる位置に設けるとともに、他方側のサイドウォール部に、ｎ個の第２の歪センサを周方向の異なる位置に設けている。しかも前記第１、第２の歪センサのゲイン最大線は、それぞれタイヤ周方向に対して同方向に傾斜している。

このように２ｎ個の歪センサを配置することにより、前後力、横力、上下力における歪センサの出力形態を互いに相違させることができる。その結果、荷重付加試験データを分析して事前の関係式を求める際、前後力Ｆｘとセンサ出力ｔ_１〜ｔ_ｎとの相関性、横力Ｆｙとセンサ出力ｔ_１〜ｔ_ｎとの相関性、上下力Ｆｚとセンサ出力ｔ_１〜ｔ_ｎとの相関性をそれぞれ高めることが可能となり、各関係式の精度、すなわち前後力、横力、上下力の推定精度を向上させることができる。

本発明のタイヤに作用する力の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）は歪センサの一実施例を示す平面図、（Ｂ）はそのゲイン最大線の向きを示す側面図である。 歪センサの取り付け方向を説明する略図である。 前後力が作用したときの各センサ位置におけるタイヤ歪みを説明する概念図である。 横力が作用したときの各センサ位置におけるタイヤ歪みを説明する概念図である。 前後力が作用したときの各センサ位置におけるタイヤ歪みを説明する概念図である。 従来の歪センサの配置を説明するタイヤの側面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、３分力が作用したときの各センサ位置におけるタイヤ歪みを説明する概念図である。

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が配設される。

又前記ベルト層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。

そして本実施形態のタイヤ１では、一方側のサイドウォール部３Ａに、該サイドウォール部３Ａにおけるタイヤ歪を測定するための３個以上のｎ個の第１の歪センサ１０Ａが、周方向に間隔を隔てて取り付くとともに、他方側のサイドウォール部３Ｂには、該サイドウォール部３Ｂにおけるタイヤ歪を測定するための３個以上のｎ個の第２の歪センサ１０Ｂが、周方向に間隔を隔てて取り付く。又車軸には、タイヤ１の回転位相角度を検出する例えばレゾルバ、エンコーダ等のタイヤ角度歪センサ（図示しない）を設けている。

本例では図３に概念的に示すように、一方側のサイドウォール部３Ａに４個の第１の歪センサ１０Ａが、又他方側のサイドウォール部３Ｂに４個の第２の歪センサ１０Ｂが、それぞれタイヤ軸芯ｉを中心とした一つの円周線ｊＡ、ｊＢ上に等間隔を隔てて取り付けられる場合が例示される。なお一方の前記円周線ｊＡと、他方の前記円周線ｊＢとは、互いに同一半径であるのが好ましいが、半径を互いに相違させることもできる。

ここで、第１、第２の歪センサ１０Ａ、１０Ｂを取り付ける領域Ｙ（図１に示す）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が好ましく、特には、前記距離Ｌをタイヤ断面高さｈの２０％、さらには１５％とし、前記中間高さ位置Ｍにより近い領域範囲が好ましい。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、前記第１、第２の歪センサ１０Ａ、１０Ｂは、図２（Ａ）に示すように、１つの磁石１１と、この磁石１１に間隔を有して向き合う１つの磁気歪センサ素子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。なお図中の符号Ｋは、前記第１、第２の歪センサ１０Ａ、１０Ｂにおいて、そのゲインが最大となるゲイン最大線Ｋを意味する。前記磁気歪センサ素子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、アモルファス歪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。又前記第１、第２の歪センサ１０Ａ、１０Ｂ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、前記第１、第２の歪センサ１０Ａ、１０Ｂを製造するという観点から好適に採用できる。

又前記第１、第２の歪センサ１０Ａ、１０Ｂでは、図２（Ｂ）に示すように、各ゲイン最大線Ｋのタイヤ半径方向線に対する角度θが、２０〜７０°の範囲であって、しかも各ゲイン最大線Ｋは、タイヤ周方向に対して同方向に傾斜している。具体的には、前記図３の如く、タイヤの回転方向をＳとしたとき、第１の歪センサ１０Ａのゲイン最大線Ｋ、および第２の歪センサ１０Ｂのゲイン最大線Ｋは、共にタイヤ半径方向外側に向かってタイヤ回転方向Ｓ側に傾斜、或いは、共に反タイヤ回転方向側に傾斜している。

前記第１の歪センサ１０Ａと第２の歪センサ１０Ｂとは、実質的に同じ位相位置に設けられることが好ましい。なお実質的に同じ位相位置とは、下記のように説明される。まず、タイヤ軸芯ｉを通って接地面に向かって垂直に下した垂直線を０°とするタイヤ軸芯ｉ廻りの座標系（ただしタイヤ回転方向の一方側、本例では前記Ｓの向きをプラス（＋）とする）において、０°の基準線Ｘ０からプラス側に順次並ぶ１番目〜ｎ番目の第１の歪センサ１０Ａ１〜１０Ａｎにおける位相角度をα１〜αｎとし、かつ１番目〜ｎ番目の第２の歪センサ１０Ｂ１〜１０Ｂｎにおける位相角度をβ１〜βｎとする。このとき、同一番目同士の位相角度の差、すなわち｜α１−β１｜、｜α２−β２｜・・・｜αｎ−βｎ｜が、それぞれ５°以下の場合を、実質的に同じ位相位置にあるという。

このように、一方側のサイドウォール部３Ａおよび他方側のサイドウォール部３Ｂに、それぞれｎ個の第１の歪センサ１０Ａおよびｎ個の第２の歪センサ１０Ｂを周方向の異なる位置に設けている。しかも各前記第１、第２の歪センサ１０Ａ、１０Ｂのゲイン最大線Ｋは、それぞれタイヤ周方向に対して同方向、本例ではタイヤ回転方向Ｓ側に傾斜している。

従って、例えば図４に示すタイヤ回転角度位置Ｑ（第１の歪センサ１０Ａ１の位相角度α１が例えば４５°となるタイヤ回転角度位置）において、タイヤに前後力Ｆｘが作用したとき、図４に概念的に示すように、一方側のサイドウォール部３Ａでは、１番目〜４番目の全ての第１の歪センサ１０Ａ１〜１０Ａ４で引張歪が検出され、又他方側のサイドウォール部３Ｂでも、１番目〜４番目の全ての第２の歪センサ１０Ｂ１〜１０Ｂ４で引張歪が検出される。

これに対して、図５に概念的に示すように、タイヤに横力Ｆｙが作用したとき、一方側のサイドウォール部３Ａでは、１番目〜４番目の全ての第１の歪センサ１０Ａ１〜１０Ａ４で圧縮歪が検出され、又他方側のサイドウォール部３Ｂでは、１番目〜４番目の全ての第２の歪センサ１０Ｂ１〜１０Ｂ４で引張歪が検出される。又図６に概念的に示すように、タイヤ１に上下力Ｆｚが作用したとき、一方側のサイドウォール部３Ａでは、１番目、４番目の第１の歪センサ１０Ａ１、１０Ａ４で圧縮歪が検出され、又２番目、３番目の第１の歪センサ１０Ａ２、１０Ａ３では引張歪が検出される。又他方側のサイドウォール部３Ｂでは、１番目、４番目の第１の歪センサ１０Ｂ１、１０Ｂ４で圧縮歪が検出され、又２番目、３番目の第２の歪センサ１０Ｂ２、１０Ｂ３では引張歪が検出される。

表２に、その結果をまとめて示す。この表２に示されるように、第１、第２の１０Ａ、１０Ｂを用いた場合には、前後力Ｆｘ、横力Ｆｙ、上下力Ｆｚにおいて、それぞれ異なった出力形態をうることが可能となる。その結果、前後力Ｆｘとセンサ出力ｔ_１〜ｔ_２ｎとの相関性、横力Ｆｙとセンサ出力ｔ_１〜ｔ_２ｎとの相関性、上下力Ｆｚとセンサ出力ｔ_１〜ｔ_２ｎとの相関性をそれぞれ高めることが可能となり、各関係式の精度、すなわち前後力、横力、上下力の推定精度を向上させることができるのである。

なお、前記出力形態を相違させる効果は、前記表１の場合と対比することでより明確に理解できる。すなわち、上記のうちで、一方側のサイドウォール部３Ａに１番目、３番目の第１の歪センサ１０Ａ１、１０Ａ３のみが配され、他方側のサイドウォール部３Ｂに１番目、３番目の第２の歪センサ１０Ｂ１、１０Ｂ３のみが配される場合を想定する。この場合、歪センサの総数は、表１の場合と同様４つである。この場合、タイヤに前後力Ｆｘが作用したときには、前記第１の歪センサ１０Ａ１、１０Ａ３、および第２の歪センサ１０Ｂ１、１０Ｂ３では引張歪を検出する。又タイヤに横力Ｆｙが作用したときには、第１の歪センサ１０Ａ１、１０Ａ３では圧縮歪を検出し、かつ第２の歪センサ１０Ｂ１、１０Ｂ３では引張歪を検出する。又タイヤに上下力Ｆｚが作用したときには、第１、第２の歪センサ１０Ａ１、１０Ｂ１では圧縮歪みを検出し、かつ第１、第２の歪センサ１０Ａ３、１０Ｂ３では引張歪みを検出する。その結果をまとめた表３に示されるように、表１の場合と同様、歪センサの総数を４つとした場合にも、前後力Ｆｘ、横力Ｆｙ、上下力Ｆｚにおいて、出力形態を互いに相違させうることが理解できる。

なお第１の歪センサ１０Ａ１、１０Ａ３におけるゲイン最大線Ｋの傾斜方向が、第２の歪センサ１０Ｂ１、１０Ｂ３と逆の場合には、表４に示すように、前後力Ｆｘと横力Ｆｙにおいて同じ出力形態となってしまうため、相違させる効果を発揮させることができなくなる。

なお第１の歪センサ１０Ａと第２の歪センサ１０Ｂとを、実質的に同じ位相位置に設けることで、出力形態の相違がより明瞭となり、推定精度の向上に貢献できる。

又各歪センサ１０Ａ，１０Ｂには、測定されたタイヤ歪の出力を、車両制御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のが好ましい。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、前記３分力Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚの推定方法を、前記空気入りタイヤ１を用いて説明する。
前記推定方法は、
（Ａ） 所定のタイヤ回転角度位置Ｑにおいて、前記第１、第２の歪センサ１０Ａ、１０Ｂによってタイヤ歪εを同時に測定することにより２Ｎ個のセンサ出力ｔをうる歪測定ステップと、
（Ｂ） この歪測定ステップにより測定された２ｎ個のセンサ出力ｔに基づいて、前後力Ｆｘ、横力Ｆｙおよび上下力Ｆｚのそれぞれの推定値を演算して求める演算ステップと、
を含んで構成される。

前記歪測定ステップでは、予め、タイヤ歪εを測定するためのタイヤ回転角度位置Ｑを設定しておき、走行中のタイヤが、このタイヤ回転角度位置Ｑとなったとき、各前記第１、第２の歪センサ１０Ａ、１０Ｂによってタイヤ歪εを同時に測定することにより、前記２ｎ個のセンサ出力ｔをうることができる。本例では、図３に例示する如く、前述の座標系において、１番目の第１の歪センサ１０Ａの位相角度α１が所定の値、例えば＋４５°となるタイヤの回転位置を、前記タイヤ回転角度位置Ｑとして設定している。なお例えば前記位相角度α１が０°の時、＋１５°の時、或いは＋３０°の時をタイヤ回転角度位置Ｑとして設定しうるなど、タイヤ回転角度位置Ｑを適宜設定することができる。

次に、前記演算ステップでは、前記２ｎ個のセンサ出力ｔ_１〜ｔ_２ｎを用い、事前に求めた前後力Ｆｘとセンサ出力ｔ_１〜ｔ_２ｎとの関係式Ｆｘ＝ｆｘ（ｔ_１、ｔ_２・・・ｔ_２ｎ）、横力Ｆｙとセンサ出力ｔ_１〜ｔ_２ｎとの関係式Ｆｙ＝ｆｙ（ｔ_１、ｔ_２・・・ｔ_２ｎ）、上下力Ｆｚとセンサ出力ｔ_１〜ｔ_２ｎとの関係式Ｆｚ＝ｆｚ（ｔ_１、ｔ_２・・・ｔ_２ｎ）から、ぞれぞれの推定値Ｆｘ０、Ｆｙ０、Ｆｚ０を演算して求めるのである。

ここで、前記事前の関係式は、前後力Ｆｘ、横力Ｆｙ、及び上下力Ｆｚをそれぞれ違えた事前の荷重付加試験によって求めることができる。すなわち、タイヤが所定のタイヤ回転角度位置Ｑとなったときのタイヤ歪εを、異なる種々の荷重付加条件毎に前記２ｎ個の歪センサによって同時に測定し、これによって得た２ｎ個のセンサ出力ｔ_１〜ｔ_２ｎと、そのときの荷重付加条件とからなる多くの荷重付加試験データを分析することで、前述の関係式Ｆｘ＝ｆｘ（ｔ_１、ｔ_２・・・ｔ_２ｎ）、Ｆｙ＝ｆｙ（ｔ_１、ｔ_２・・・ｔ_２ｎ）、Ｆｚ＝ｆｚ（ｔ_１、ｔ_２・・・ｔ_２ｎ）を事前に求めることができる。一例としては、例えば前記荷重付加試験データにおいて、入力であるＦｘ、Ｆｙ、Ｆｚを目的変数とし、出力であるｔ_１、ｔ_２・・・ｔ_２ｎを説明変数として、重回帰にて前記関係式を求めることができる。

このとき、前述の如くセンサ出力ｔ_１〜ｔ_２ｎの出力形態を、前後力Ｆｘ、横力Ｆｙ、上下力Ｆｚにおいて相違させることができるため、センサ出力ｔ_１〜ｔ_２ｎと前後力Ｆｘ、横力Ｆｙ、上下力Ｆｚとの相関関係が高まり、各関係式の精度、すなわち前後力、横力、上下力の推定精度を向上させることが可能となる。

なお、ゲイン最大線Ｋの前記角度θを２０〜７０°とすることで、前後力、横力、上下力によるそれぞれの歪みをバランス良く検出することができるのであって、前記範囲を外れると２０°未満の場合には、前後力による歪みの検出精度が悪くなり、逆に７０°を越えると、横力および上下力による歪みの検出精度が悪くなる。従って角度θの下限値は、３０°以上、さらには４０°以上が好ましい。又上限値は６０°以下、さらには５０°以下が好ましい。又各歪センサ１０Ａ、１０Ｂにおいて、前記角度θを互いに等しく設定することが好ましく、これによって、１／ｎ回転毎の３分力の推定を、演算容量を低く抑えながら行うことができる。

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、図３に示すように、両側のサイドウォール部に、それぞれｎ個（合計２ｎ個）の歪センサ１０Ａ、１０Ｂを、同一円周線ｊＡ、ｊＢ上に周方向に等間隔を隔てて取り付けた空気入りタイヤ（サイズ２２５／５５Ｒ１７）を試作した。なお一方側のサイドウォール部に設ける歪センサと、他方側のサイドウォール部に設ける歪センサとは、実質的に同じ位相位置に設けられている。又各歪センサ１０Ａ、１０Ｂとして、１つの磁石と１つのホール素子とをゴム弾性材で一体化したモールド体を使用し、そのゲイン最大線Ｋのタイヤ半径方向線に対する角度θは、何れも４５°で一定としている。又歪センサ１０Ａ、１０Ｂ共に、そのゲイン最大線Ｋの傾斜の向きは、制動時に圧縮力が働く方向に統一している。

又比較のために、一方側のサイドウォール部のみに歪センサ１０Ａを取り付けた同サイズの空気入りタイヤを比較例として試作した。比較例１と実施例１、および比較例２と実施例２はそれぞれ歪センサの合計数が同じである。

そして本発明の推定方法に基づき、所定のタイヤ回転角度位置において、各歪センサによってタイヤ歪を同時に測定し、それによって得たセンサ出力を、事前に求めた関係式に当てはめることで、ぞれぞれの推定値Ｆｘ０、Ｆｙ０、Ｆｚ０を演算して求める。そして、この推定値Ｆｘ０、Ｆｙ０、Ｆｚ０を、６分力計を用いて実際に測定した３分力Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚと比較することで、その推定精度を評価するとともに、その結果を表５に示す。なお推定精度の評価は以下のとうりである。
△−−推定値の精度がやや低い：（△＋は、△よりもやや優れている）
○−−推定値の精度が良い：
◎−−推定値の精度が優れている：

表５に示すように、実施例の推定方法では、前後力、横力、上下力における歪センサの出力形態が互いに相違することで、同数の歪センサを用いた比較例に比して推定精度が向上しているのが確認できる。

本発明で推測した３分力の情報を利用することで、車両の安全性の向上や乗員の疲労軽減を図ることができる。例えば、乗員数や乗員の配置、荷物の積載位置などによって変化する車輪毎の荷重（上下力）を推測し、この情報を用いて通常ブレーキやＡＢＳ作動時に車輪毎のブレーキ配分を最適化することで、車両の安全性を向上することができる。又電子制御サスペンションに上下力の情報を伝達することで、ショックアブソーバの減衰力を変化させ、その状況における最適な減衰力にすることで、乗り心地性が向上し、乗員の疲労を低減できる。

１ 空気入りタイヤ
３ サイドウォール部
３Ａ 一方側のサイドウォール部
３Ｂ 他方側のサイドウォール部
１０Ａ 第１の歪センサ
１０Ｂ 第２の歪センサ
１１ 磁石
１２ 磁気歪センサ素子
１３ 弾性材
２０ モールド体
Ｋ ゲイン最大線

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センサ出力により、タイヤに作用する前後力、横力および上下力を推定する推定方法であって、
   タイヤの一方側のサイドウォール部に、周方向に互いに間隔を隔てて取り付き、かつ該一方側のサイドウォール部におけるタイヤ歪を測定する３個以上のｎ個の第１の歪センサと、
   他方側のサイドウォール部に、周方向に互いに間隔を隔てて取り付き、かつ該他方側のサイドウォール部におけるタイヤ歪を測定する３個以上のｎ個の第２の歪センサと、
   タイヤの回転角度位置を検出するタイヤ角度歪センサとを用いるとともに、
   所定のタイヤ回転角度位置Ｑにおいて、前記第１、第２の歪センサによってタイヤ歪を同時に測定することにより２ｎ個のセンサ出力をうる歪測定ステップと、
   この歪測定ステップにより測定された２ｎ個のセンサ出力に基づいて、前後力Ｆｘ、横力Ｆｙおよび上下力Ｆｚの推定値を求める演算ステップとを含み、
   しかも、前記第１、第２の歪センサは、それぞれ歪センサのゲインが最大となるゲイン最大線のタイヤ半径方向線に対する角度θが２０〜７０°、かつ各ゲイン最大線はタイヤ周方向方向に対して同方向に傾斜することを特徴とする空気入りタイヤに作用する力の推定方法。
2. 前記第１の歪センサと第２の歪センサとは、実質的に同じ位相位置に設けられることを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤに作用する力の推定方法。
3. 前記演算ステップは、前記タイヤ回転角度位置Ｑにおいて予め求めた各前記第１、第２の歪センサの歪出力と前後力Ｆｘとの関係式、各前記第１、第２の歪センサの歪出力と横力Ｆｙとの関係式、および各前記第１、第２の歪センサの歪出力と上下力Ｆｚとの関係式に基づき、前記前後力Ｆｘ、横力Ｆｙおよび上下力Ｆｚの推定値を算出することを特徴とする請求項１又は２記載のタイヤに作用する力の推定方法。
4. サイドウォール部におけるタイヤ歪を測定したセンサ出力により、タイヤに作用する前後力、横力および上下力を推定するために用いる歪センサを具える空気入りタイヤであって、
   タイヤの一方側のサイドウォール部に、周方向に互いに間隔を隔てて取り付き、かつ該一方側のサイドウォール部におけるタイヤ歪を測定する３個以上のｎ個の第１の歪センサと、
   他方側のサイドウォール部に、周方向に互いに間隔を隔てて取り付き、かつ該他方側のサイドウォール部におけるタイヤ歪を測定する３個以上のｎ個の第２の歪センサとを具えるとともに、
   前記第１、第２の歪センサは、それぞれ歪センサのゲインが最大となるゲイン最大線のタイヤ半径方向線に対する角度θが２０〜７０°、かつ各ゲイン最大線はタイヤ周方向に対して同方向に傾斜することを特徴とする空気入りタイヤ。
5. 前記第１の歪センサと第２の歪センサとは、実質的に同じ位相位置に設けられることを特徴とする請求項４記載の空気入りタイヤに作用する力の推定方法。
6. 前記第１、第２の歪センサは、１つの磁石と、この磁石に向き合う１つの磁気歪センサ素子とを弾性材を介して一体化したモールド体からなることを特徴とする請求項４又は５記載の空気入りタイヤ。
7. 前記第１、第２の歪センサは、それぞれタイヤ軸芯を中心とした一つの円周線上に、周方向に等間隔を隔てて配されるとともに、各歪センサのゲイン最大線の前記角度θが互いに等しいことを特徴とする請求項４〜６の何れかに記載の空気入りタイヤ。